JP3241034U - power resistor - Google Patents
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Abstract
【課題】表面に設けた絶縁層の剥離を抑制しつつ優れた絶縁性を発揮し得るとともに、高い生産性の下で製造可能な電力用抵抗体を提供する。
【解決手段】抵抗体基材2と、抵抗体基材の表面の少なくとも一部に設けられた厚さ30~200μmの絶縁層3とを有し、絶縁層が、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下であるアルミナセメントの凝結物からなることを特徴とする電力用抵抗体1であり、アルミナセメントの凝結物がアルミナセメント水溶液の120℃~250℃での焼き付け物であり、電力用抵抗体が中空円盤形状を有するものであり、または、電力用抵抗体がSF6ガス雰囲気用抵抗体であるものが好適である。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a power resistor that exhibits excellent insulating properties while suppressing peeling of an insulating layer provided on the surface thereof, and that can be manufactured with high productivity.
A resistor substrate (2) and an insulating layer (3) having a thickness of 30 to 200 μm provided on at least part of the surface of the resistor substrate (2), wherein the insulating layer contains zero silicon dioxide. An electric power resistor 1 comprising an alumina cement concretion of 5% by mass or less, wherein the alumina cement concretion is an alumina cement aqueous solution baked at 120 ° C to 250 ° C, and an electric power It is preferred that the resistor for power has a hollow disc shape or that the resistor for power is a resistor for SF6 gas atmosphere.
[Selection drawing] Fig. 1
Description
本考案は、電力用抵抗体に関する。 The present invention relates to power resistors.
従来より、遮断器等の電流制御用、電動機の始動・回生に伴う各種制御用、また、送電系統の異常発生時における接地用として、種々の抵抗器が用いられており、上記抵抗器としては、セラミック抵抗体を電力用抵抗体とするものが知られている。 Conventionally, various resistors have been used for current control of circuit breakers, etc., for various controls associated with starting and regenerating electric motors, and for grounding when an abnormality occurs in a power transmission system. , which uses a ceramic resistor as a power resistor.
例えば、高電圧用遮断器に用いられる抵抗器を構成する電力用抵抗体として、特許文献1(特開昭58-139401号公報)に記載の炭素粒子分散型セラミック抵抗体が提案されている。
上記電力用抵抗体は、絶縁性成分である酸化アルミニウム粉末に導電性成分であるカーボン粉末を混合し、さらに結合材である粘土を混合して焼き固めたものであり、100~2500Ω・cm程度の抵抗率を有するとされている。
上述した炭素粒子分散型セラミック抵抗体においては、カーボン粉末添加量を調整することで任意の抵抗率を発揮し得るとされている。
For example, a carbon particle-dispersed ceramic resistor described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-139401) has been proposed as a power resistor constituting a resistor used in a high-voltage circuit breaker.
The power resistor is produced by mixing aluminum oxide powder, which is an insulating component, with carbon powder, which is a conductive component, and further mixing clay, which is a binder, and baking the mixture. is said to have a resistivity of
It is said that the carbon particle dispersion type ceramic resistor described above can exhibit an arbitrary resistivity by adjusting the amount of carbon powder added.
このような炭素粒子分散型セラミック抵抗体としては、アルミノケイ酸塩を主成分として含むとともに導電材として炭素を含むものも知られており、この抵抗体は他の抵抗体に比較して高い耐電圧性を有することが知られている。 As such a carbon particle-dispersed ceramic resistor, one containing aluminosilicate as a main component and carbon as a conductive material is also known, and this resistor has a higher withstand voltage than other resistors. known to have sex.
ところで、変電所や発電所、受電設備等において高圧電力系統の遮断、接続を行う場合、高電圧が掛かった状態で回路接続点(スイッチ)を切るとアーク(電弧)を生じて電気的に遮断できないことが知られており、上記高電圧を負荷する上で、抵抗器を構成する電力用抵抗体としても、耐電圧性および絶縁性に優れたものが求められるようになっていた。 By the way, when disconnecting or connecting a high-voltage power system at a substation, power plant, power receiving equipment, etc., if the circuit connection point (switch) is turned off while the high voltage is applied, an arc is generated and the electrical is cut off. It is known that it cannot be done, and in order to load the above-mentioned high voltage, a power resistor that constitutes a resistor has been required to have excellent voltage resistance and insulation.
そこで、本考案者等は、基材となる抵抗体の外表面に絶縁層を形成することにより電力用抵抗体としてより絶縁性に優れたものを提供することを着想した。
上記絶縁層の構成材料としては、耐電圧性や耐熱性に優れるほか、その熱膨張率が基材となる抵抗体の構成材料と同程度であるものが好ましい。
このため、基材となる抵抗体として、絶縁層に(基材となるセラミック抵抗体中に一般に含有される)二酸化けい素(SiO2)を含有するものを採用することが考えられた。
Therefore, the present inventors came up with the idea of forming an insulating layer on the outer surface of a resistor, which is a base material, to provide a power resistor with excellent insulation.
As the constituent material of the insulating layer, it is preferable to use a material that is excellent in voltage resistance and heat resistance and has a coefficient of thermal expansion comparable to that of the constituent material of the resistor as a base material.
For this reason, it has been considered to employ an insulating layer containing silicon dioxide (SiO 2 ) (generally contained in a ceramic resistor serving as a base) as a resistor serving as a base.
しかしながら、本考案者等が検討したところ、絶縁層中に二酸化けい素を含有するものを採用した場合、絶縁層の耐電圧性が絶縁層中の二酸化けい素の含有量に応じて低下してしまうことが判明した。 However, as a result of studies by the inventors of the present invention, when an insulating layer containing silicon dioxide is used, the voltage resistance of the insulating layer decreases according to the content of silicon dioxide in the insulating layer. It turned out to be.
また、上記高電圧が負荷される環境下で使用する上で、一般に、絶縁性の高いSF6(六フッ化硫黄)ガス等のガスを一定の圧力で封じ込めたタンク内に抵抗器を配置したガス絶縁開閉器(GIS)が用いられるようになっている。 In addition, when used in an environment where the high voltage is applied, generally, the resistor is placed in a tank containing a gas such as SF 6 (sulfur hexafluoride) gas, which has high insulating properties, at a constant pressure. Gas insulated switchgear (GIS) is coming into use.
この場合、抵抗器を構成する電力用抵抗体として二酸化けい素を含む絶縁層を有するものを使用すると、以下の化学式に示すように、SF6ガスの放電分解物であるSF4と絶縁層中の二酸化けい素(SiO2)とが反応し、絶縁層が劣化して剥離することが判明した。
SF6→SF4+F2(SF6ガスの放電分解)
SiO2+SF4→SiO4+SO2
In this case, if a resistor having an insulating layer containing silicon dioxide is used as a resistor for electric power, as shown in the chemical formula below, SF4, which is a discharge decomposition product of SF6 gas, and SF4 in the insulating layer It was found that the insulating layer deteriorated and peeled off due to reaction with silicon dioxide (SiO 2 ).
SF 6 →SF 4 +F 2 (discharge decomposition of SF 6 gas)
SiO 2 +SF 4 →SiO 4 +SO 2
一方、電力用抵抗体の表面に設けられる絶縁層として、例えば、酸化アルミニウムおよびリン酸アルミニウムを主成分として含む材料を焼き付けたものを採用した場合、絶縁層を十分に固化して剥離を抑制する上で上記焼き付け温度を300℃以上にする必要があるが、300℃以上の温度で焼き付けた場合、(原因は明らかでないが)電力用抵抗体の抵抗値が変化する場合があり、このために得られる電力用抵抗体の歩留まりが低下することが判明した。
上記300℃以上での焼き付けは、エネルギーコストの上昇も招くことから、300℃未満の低温度で簡便に絶縁層を形成する方法が求められた。
On the other hand, when a material obtained by baking a material containing aluminum oxide and aluminum phosphate as main components, for example, is used as the insulating layer provided on the surface of the power resistor, the insulating layer is sufficiently solidified to suppress peeling. Although the baking temperature must be 300° C. or higher, if the baking temperature is 300° C. or higher, the resistance value of the power resistor may change (for unknown reasons). It has been found that the yield of the resulting power resistors is low.
Since the baking at 300° C. or higher also causes an increase in energy cost, a method for easily forming an insulating layer at a low temperature of less than 300° C. has been desired.
本考案は、このような事情の下、表面に設けた絶縁層の剥離を抑制しつつ優れた耐電圧性および絶縁性を発揮し得るとともに、高い生産性の下で製造可能な電力用抵抗体を提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, the present invention is a power resistor that can exhibit excellent voltage resistance and insulation while suppressing peeling of the insulating layer provided on the surface, and can be manufactured under high productivity. It is intended to provide
本考案者等が鋭意検討を重ねたところ、抵抗体基材と、当該抵抗体基材の表面の少なくとも一部に設けられた厚さ30~200μmの絶縁層とを有し、前記絶縁層が、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下であるアルミナセメントの凝結物からなる電力用抵抗体により、上記目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本考案を完成するに至ったものである。 As a result of extensive studies by the inventors of the present invention, it has been found that a resistor base material and an insulating layer having a thickness of 30 to 200 μm provided on at least a part of the surface of the resistor base material, and the insulating layer is , found that the above object can be achieved by a power resistor made of agglomerate of alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less, and based on this finding, the present invention was completed. It is a thing.
すなわち、本考案は、
(1)抵抗体基材と、当該抵抗体基材の表面の少なくとも一部に設けられた厚さ30~200μmの絶縁層とを有し、
前記絶縁層が、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下であるアルミナセメントの凝結物からなる
ことを特徴とする電力用抵抗体、
(2)前記アルミナセメントの凝結物がアルミナセメント水溶液の120℃~250℃での焼き付け物である上記(1)に記載の電力用抵抗体、
(3)前記電力用抵抗体が中空円盤形状を有する上記(1)に記載の電力用抵抗体、
(4)前記電力用抵抗体がSF6ガス雰囲気用抵抗体である上記(1)~(3)のいずれかに記載の電力用抵抗体
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) having a resistor base material and an insulating layer having a thickness of 30 to 200 μm provided on at least part of the surface of the resistor base material;
A power resistor, wherein the insulating layer is made of a precipitate of alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less;
(2) The power resistor according to (1) above, wherein the aggregate of alumina cement is an alumina cement aqueous solution baked at 120° C. to 250° C.
(3) The power resistor according to (1) above, wherein the power resistor has a hollow disk shape;
(4) A power resistor according to any one of (1) to (3) above, wherein the power resistor is a resistor for SF 6 gas atmosphere.
本考案によれば、表面に設けた絶縁層の剥離を抑制しつつ優れた耐電圧性および絶縁性を発揮し得るとともに、高い生産性の下で製造可能な電力用抵抗体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power resistor that can exhibit excellent voltage resistance and insulation while suppressing peeling of the insulating layer provided on the surface, and that can be manufactured under high productivity. can.
本考案に係る電力用抵抗体は、
抵抗体基材と、当該抵抗体基材の表面の少なくとも一部に設けられた厚さ30~200μmの絶縁層とを有し、
前記絶縁層が、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下であるアルミナセメントの凝結物からなる
ことを特徴とするものである。
The power resistor according to the present invention is
Having a resistor base material and an insulating layer having a thickness of 30 to 200 μm provided on at least part of the surface of the resistor base material,
The insulating layer is characterized by being made of agglomerate of alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less.
以下、本考案に係る電力用抵抗体を、図面に基づいて説明する。
図1は、本考案に係る電力用抵抗体の一形態例を示す概略図である。
図1に例示する電力用抵抗体1は、概略中空円盤形状(ドーナツ形状ないしワッシャー型形状)を有する抵抗体基材2の外周面および内周面に絶縁層3を有するものである。
A power resistor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of a power resistor according to the present invention.
A
図1に例示する電力用抵抗体は、概略中空円盤形状を有するものであるが、本考案の電力用抵抗体は、上記形状以外にも、配置される抵抗器の形態に応じて任意の形状を採ることができる。 The power resistor illustrated in FIG. 1 has a generally hollow disk shape, but the power resistor of the present invention may have any shape other than the above shape depending on the shape of the resistor to be arranged. can be taken.
本考案に係る電力用抵抗体において、抵抗体基材としては、セラミック抵抗体からなるものが好ましく、炭素粒子分散型セラミック抵抗体からなるものがより好ましい。
炭素粒子分散型セラミック抵抗体としては、酸化アルミニウムを主成分とし、導電性成分である炭素および粘土等の結合材を含むものや、アルミノケイ酸塩を主成分とし、導電性成分である炭素および粘土等の結合材を含むものが挙げられる。
なお、本出願書類において、主成分として含むとは、50~73質量%含むことを意味する。
In the power resistor according to the present invention, the resistor substrate is preferably made of a ceramic resistor, and more preferably made of a carbon particle-dispersed ceramic resistor.
Examples of carbon particle dispersed ceramic resistors include those containing aluminum oxide as a main component and conductive components such as carbon and clay as binders, and those containing aluminosilicate as a main component and conductive components such as carbon and clay. and the like.
In the present application documents, "containing as a main component" means containing 50 to 73% by mass.
本考案に係る電力用抵抗体において、抵抗体基材は電力用抵抗体に対応する形状を有し、電力用抵抗体の形状に応じて、概略中空円盤形状等、種々の形態を採ることができる。 In the power resistor according to the present invention, the resistor base has a shape corresponding to the power resistor, and can take various forms such as a substantially hollow disc shape, depending on the shape of the power resistor. can.
本考案に係る電力用抵抗体において、抵抗体基材が図1に示すような中空円盤形状を有する場合、図1に示す上下両平面P、Pにさらに電極膜を設けたものであってもよい。 In the power resistor according to the present invention, when the resistor base material has a hollow disk shape as shown in FIG. good.
本考案に係る電力用抵抗体は、抵抗体基材の表面の少なくとも一部に絶縁層を有している。
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層は、抵抗体基材表面の絶縁性を向上させたい箇所の一部または全部に設けられていればよい。
例えば、上述したように、図1に示す形態を有する電力用抵抗体1においては、概略中空円盤形状を有する抵抗体基材2の外周面および内周面に絶縁層3が設けられている。
A power resistor according to the present invention has an insulating layer on at least part of the surface of a resistor substrate.
In the power resistor according to the present invention, the insulating layer may be provided in part or all of the portion where the insulating property of the surface of the resistor substrate is desired to be improved.
For example, as described above, in the
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層の厚さは、30~200μmであり、40~180μmであることが好ましく、50~150μmであることがより好ましい。
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層の厚さは、電力用抵抗体の断面を走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテク製S-3400N)で観察したときに、200倍に拡大した顕微鏡写真における、任意の10箇所の絶縁層の厚さの算術平均値を意味する。
In the power resistor according to the present invention, the thickness of the insulating layer is 30-200 μm, preferably 40-180 μm, more preferably 50-150 μm.
In the power resistor according to the present invention, the thickness of the insulating layer is determined by observing the cross section of the power resistor with a scanning electron microscope (S-3400N manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd.) with a microscope magnified 200 times. It means the arithmetic mean value of the thickness of the insulating layer at arbitrary 10 locations in the photograph.
図2は、本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層の厚さを測定する方法を説明するための図である。
図2に示すように、本考案に係る電力用抵抗体1において、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したときに、抵抗体基材2と絶縁層3とが観察されるが、200倍に拡大した顕微鏡写真における、任意の10箇所の絶縁層3の厚さを各々測定し、その算術平均値を求めることにより、絶縁層の厚さを求めることができる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of measuring the thickness of the insulating layer in the power resistor according to the present invention.
As shown in FIG. 2, in the
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層の厚さが上記範囲内にあることにより、絶縁層の劣化に伴う抵抗体基材からの剥離を好適に抑制しつつ、優れた絶縁性を容易に発揮することができる。 In the power resistor according to the present invention, the thickness of the insulating layer is within the above range, so that excellent insulation can be easily achieved while suitably suppressing peeling from the resistor substrate due to deterioration of the insulating layer. can be demonstrated in
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層は、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下(0.0~0.5質量%)であるアルミナセメントの凝結物からなる。 In the power resistor according to the present invention, the insulating layer is made of agglomerates of alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less (0.0 to 0.5% by mass).
本出願書類において、 アルミナセメントとは、アルミン酸カルシウムを主体としたセメントであって、Al2 O3 が30重量%以上、且つ、CaOが50重量%以下であるものを意味する。 In the present application, alumina cement means calcium aluminate-based cement containing 30% by weight or more of Al 2 O 3 and 50% by weight or less of CaO.
本考案に係る電力用抵抗体は、上記アルミナセメントのうち、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下である高純度アルミナセメントの凝結物からなる絶縁層を、抵抗体基材の表面に設けてなるものであり、アルミナセメント中の二酸化けい素含有量が0.5質量%以下に低減されたものであることにより、絶縁層の耐電圧性の低下を抑制し、SF6ガスの放電分解物との反応による絶縁層の劣化を抑制しつつ、優れた絶縁性を容易に発揮することができる。 In the power resistor according to the present invention, an insulating layer made of a precipitate of high-purity alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less is formed on the surface of the resistor base material. The content of silicon dioxide in the alumina cement is reduced to 0.5% by mass or less, thereby suppressing the deterioration of the withstand voltage of the insulating layer and discharging SF6 gas It is possible to easily exhibit excellent insulating properties while suppressing deterioration of the insulating layer due to reaction with decomposition products.
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層は、上記アルミナセメントの凝結物からなり、抵抗体基材表面への絶縁層の具体的な形成方法は、後述するとおりである。 In the power resistor according to the present invention, the insulating layer is made of the aluminous cement precipitate, and a specific method of forming the insulating layer on the surface of the resistor substrate will be described later.
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層の構成材料となるアルミナセメントは、水の存在下で水和し、凝結するものであることから、アルミナセメント水溶液を抵抗体基材表面の任意の箇所に塗布し、乾燥することにより、容易に絶縁層を形成することができる。 In the power resistor according to the present invention, the alumina cement, which is a constituent material of the insulating layer, hydrates and coagulates in the presence of water. An insulating layer can be easily formed by applying it to a portion and drying it.
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層は、抵抗体基材表面に塗布されたアルミナセメント水溶液の常温下での乾燥物であってもよいし、抵抗体基材表面に塗布されたアルミナセメント水溶液の120℃~250℃での焼き付け物であってもよい。 In the power resistor according to the present invention, the insulating layer may be a dry product at room temperature of an aqueous alumina cement solution applied to the surface of the resistor base material, or an alumina coating applied to the surface of the resistor base material. It may be a baked product of cement aqueous solution at 120°C to 250°C.
本考案に係る電力用抵抗体において、絶縁層は、抵抗体基材表面に塗布されたアルミナセメント水溶液の120℃~250℃での焼き付け物からなることが好ましく、絶縁層が上記セメント水溶液の焼き付け物からなることにより、安定した抵抗値を有し優れた耐電圧特性を有する電力用抵抗体を提供することができる。 In the power resistor according to the present invention, the insulating layer is preferably made of an alumina cement aqueous solution applied to the surface of the resistor substrate and baked at 120 ° C. to 250 ° C., and the insulating layer is baked with the cement aqueous solution. It is possible to provide a power resistor having a stable resistance value and excellent withstand voltage characteristics.
本考案に係る電力用抵抗体は、特にSF6ガス雰囲気用抵抗体として好適に使用することができる。
SF6ガス雰囲気用抵抗体としては、SF6ガス雰囲気で使用される抵抗器の抵抗体、例えば、各々SF6ガス雰囲気で使用される、ガス絶縁中性点設置抵抗器、抵抗投入型ガス遮断器または抵抗投入型ガス断路器等に使用される抵抗体を挙げることができる。
The power resistor according to the present invention is particularly suitable for use as a resistor for SF6 gas atmosphere.
SF6 gas atmosphere resistors include resistors for resistors used in SF6 gas atmospheres, such as gas-insulated neutral-point resistors and resistance injection type gas cut-off resistors used in SF6 gas atmospheres, respectively. and resistors used in gas disconnectors of the type gas disconnector or the like.
次に、本考案に係る電力用抵抗体を製造する方法について説明する。
本考案に係る電力用抵抗体は、抵抗体基材の表面の少なくとも一部に、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下であるアルミナセメントの水溶液を塗布し、次いで、アルミナセメントを凝結させて絶縁層を形成することにより製造することができる。
Next, a method of manufacturing a power resistor according to the present invention will be described.
In the power resistor according to the present invention, an aqueous solution of alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less is applied to at least a part of the surface of the resistor base material, and then the alumina cement is set. can be produced by forming an insulating layer by
抵抗体基材としては、上述した説明で述べたものを挙げることができ、また、アルミナセメントとしても、上述した説明で述べたものを挙げることができる。 Examples of the resistor base material include those described in the above description, and examples of the alumina cement include those described in the above description.
アルミナセメントは、水と接触すると水和反応を開始して凝結し、硬化物となる。
このため、アルミナセメントの水溶液を抵抗体基材の表面の所望位置に塗布することにより、常温下で水和反応を開始し、アルミナセメントが凝結して硬化物となることにより抵抗体基材の所望位置に絶縁層を形成することができる。
When alumina cement comes into contact with water, it initiates a hydration reaction and hardens to form a hardened product.
Therefore, by applying an aqueous solution of alumina cement to a desired position on the surface of the resistor base material, a hydration reaction is initiated at room temperature, and the alumina cement is condensed into a hardened material, thereby forming a hardened product. An insulating layer can be formed at a desired position.
上記アルミナセメント水溶液は、水中にアルミナセメントのみを含有する水溶液であってもよいが、水中にアルミナセメントともにセルローズファイバーを含有するセルローズ系水溶液であることにより、流動性が向上して容易に塗布することができる。 The aqueous alumina cement solution may be an aqueous solution containing only alumina cement in water, but since it is a cellulose-based aqueous solution containing cellulose fibers together with alumina cement in water, the fluidity is improved and it can be easily applied. be able to.
上記アルミナセメント水溶液を抵抗体基材の表面に塗布する方法としては、刷毛塗りによる塗布やスプレー塗布が挙げられる。
抵抗体基材の表面に対するアルミナセメント水溶液の塗布量は、得ようとする絶縁層の厚みに対応するように、適宜決定すればよい。
Examples of the method of applying the alumina cement aqueous solution to the surface of the resistor substrate include brush coating and spray coating.
The amount of the aqueous alumina cement solution applied to the surface of the resistor substrate may be appropriately determined so as to correspond to the thickness of the insulating layer to be obtained.
上述したように、アルミナセメントは、水と接触すると常温下で水和反応を開始して、凝結し、硬化物となることから、常温下で抵抗体基材の表面の少なくとも一部にアルミナセメントの水溶液を塗布した後、常温下のままアルミナセメントを水和、凝結させて絶縁層を形成してもよいが、常温下で抵抗体基材の表面の少なくとも一部にアルミナセメントの水溶液を塗布した後、塗布したアルミナセメントの水溶液を120℃~250℃で焼き付けることにより絶縁層を形成してもよい。 As described above, when the alumina cement comes into contact with water, it initiates a hydration reaction at room temperature and condenses into a hardened material. After applying the aqueous solution of alumina cement, the alumina cement may be hydrated and condensed at room temperature to form an insulating layer. After that, the insulating layer may be formed by baking the applied alumina cement aqueous solution at 120°C to 250°C.
本考案に係る電力用抵抗体の絶縁層が、電力用抵抗体表面に塗布されたアルミナセメント水溶液の120℃~250℃での焼き付け物であることにより、一定の抵抗値を有するものを安定して生産することができ(歩留まりの低下を抑制することができ)、省エネルギー化を図りつつ高い生産性の下で優れた耐電圧特性を有する電力用抵抗体を製造することができる。 The insulating layer of the power resistor according to the present invention is an alumina cement aqueous solution applied to the surface of the power resistor and baked at 120 ° C to 250 ° C, so that it has a constant resistance value. It is possible to manufacture a power resistor with high productivity (a decrease in yield can be suppressed), and to manufacture a power resistor having excellent withstand voltage characteristics under high productivity while achieving energy saving.
図3は、本考案に係る電力用抵抗体の使用形態例として、発電所等に設けられるガス絶縁開閉器(GIS)へ適用した例を示す概略断面図である。
図3において、ガス絶縁開閉器Gを構成するタンクT内には、本考案に係る電力用抵抗体1を複数重ねた状態で格納した抵抗器を遮断部Bに配置した状態で、上記タンクT内をSF6(六フッ化硫黄)ガスにより一定の圧力で封じ込めている。
上記電力用抵抗体1として本考案に係る電力用抵抗体を使用することにより、ガス絶縁開閉器Gに高電圧が負荷された場合においても、本考案に係る電力用抵抗体1によって、その表面に設けた絶縁層の剥離を抑制しつつ優れた耐電圧性および絶縁性を発揮することができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of application to a gas insulated switchgear (GIS) installed in a power plant or the like, as an example of usage of the power resistor according to the present invention.
In FIG. 3, in a tank T constituting a gas insulated switchgear G, a resistor storing a plurality of
By using the power resistor according to the present invention as the
本考案によれば、表面に設けた絶縁層の剥離を抑制しつつ優れた耐電圧性および絶縁性を発揮し得るとともに、高い生産性の下で製造可能な電力用抵抗体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power resistor that can exhibit excellent voltage resistance and insulation while suppressing peeling of the insulating layer provided on the surface, and that can be manufactured under high productivity. can.
以下、本考案を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本考案は以下の例により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following examples.
<抵抗体基材の作製>
酸化アルミニウム原料70質量%と粘土質原料30重量%とを混合し、得られた混合物100質量%に対してさらに炭素粉末3質量%を添加して混錬した後、図4(a)に示すように、外径φ150mm×内径φ35mm×厚み25mmの中空円盤形状(ワッシャー型形状)に成形した後、焼成処理することにより、抵抗体基材2を形成した。
次いで、得られた抵抗体基材の上下両平面P、Pに対し、図4(b)に示すように、黄銅を用いてメタリコン(溶射)によって電極膜を施工し、抵抗値10Ωの電極膜付き抵抗体基材を作製した。
<Preparation of resistor base material>
70% by mass of aluminum oxide raw material and 30% by mass of clayey raw material are mixed, and 3% by mass of carbon powder is further added to 100% by mass of the resulting mixture and kneaded. , a hollow disk shape (washer-type shape) having an outer diameter of φ150 mm, an inner diameter of φ35 mm, and a thickness of 25 mm was formed, followed by firing to form the
Next, as shown in FIG. 4B, an electrode film is applied to both the upper and lower planes P, P of the obtained resistor base material by metallikon (thermal spraying) using brass, and the electrode film has a resistance value of 10Ω. A resistor base material was produced.
<塗布液Aの調製>
アルミナセメント(デンカ(株)製 デンカハイアルミナセメントスーパー、二酸化けい素含有量が0.1質量%以下のグレードのもの)が40質量%、メチルセルローズ系バインダー水溶液(メチルセルローズファイバーを0.75質量%含むもの)が60質量%となるように、両者を容器内で5分間混合することにより、塗布液Aを調製した。
<Preparation of coating liquid A>
Alumina cement (Denka High Alumina Cement Super manufactured by Denka Co., Ltd., a grade with a silicon dioxide content of 0.1% by mass or less) is 40% by mass, methyl cellulose binder aqueous solution (0.75% by mass of methyl cellulose fiber) % containing) was 60% by mass, and the coating liquid A was prepared by mixing both in a container for 5 minutes.
<塗布液Bの調製>
酸化アルミニウムが60質量%、リン酸アルミニウムが15質量%、水が25質量%となるように、各々を容器内で5分間混合することにより、塗布液Bを調製した。
<Preparation of coating liquid B>
A coating solution B was prepared by mixing 60% by mass of aluminum oxide, 15% by mass of aluminum phosphate, and 25% by mass of water in a vessel for 5 minutes.
<塗布液Cの調製>
デンカアルミナセメント1号(デンカ(株)製、二酸化けい素含有量が4.2質量%であるグレードのアルミナセメント)が40質量%、メチルセルローズ系バインダー水溶液(メチルセルローズファイバーを0.75質量%含むもの)が60質量%となるように、乳鉢内で5分間混合することにより、塗布液Cを調製した。
<Preparation of coating liquid C>
Denka Alumina Cement No. 1 (manufactured by Denka Co., Ltd., a grade alumina cement with a silicon dioxide content of 4.2% by mass) is 40% by mass, and an aqueous methyl cellulose binder solution (methyl cellulose fiber is 0.75% by mass). A coating solution C was prepared by mixing in a mortar for 5 minutes so that the content of the coating solution was 60% by mass.
(実施例1)
上記方法で調製した塗布液Aを、図4(c)に示すように、上記方法で作製した中空円盤形状(ワッシャー型形状)を有する電極膜付き抵抗体基材の外周面および内周面に対し、得られる絶縁層の厚さが30μm~60μm程度になるように刷毛塗りして塗布した後、16時間常温で放置して凝結させ、硬化することにより、塗布膜を形成した。
次いで、図4(d)に示すように、外周面および内周面に塗布膜を形成した抵抗体基材を加熱炉O内に配置して、大気雰囲気中、120℃で焼き付けを行うことにより、目的とする電力用抵抗体1を得た。
(Example 1)
As shown in FIG. 4C, the coating liquid A prepared by the above method was applied to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the electrode film-attached resistor substrate having a hollow disk shape (washer shape) produced by the above method. On the other hand, the insulating layer was applied by brushing so that the resulting insulating layer had a thickness of about 30 μm to 60 μm, and then allowed to stand at room temperature for 16 hours to condense and harden, thereby forming a coating film.
Next, as shown in FIG. 4(d), the resistor base material having the coating films formed on the outer and inner peripheral surfaces is placed in a heating furnace O and baked at 120° C. in an air atmosphere. , the intended
図5は、実施例1で得られた電力用抵抗体1の外周部近傍の断面を走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡写真(200倍拡大写真)であって、図5に示すように、電力用抵抗体1の外周部に抵抗体基材2と絶縁層3とが観察される。
FIG. 5 is a micrograph (magnified 200 times) of a cross section near the outer periphery of the
(実施例2)
実施例1において、塗布液Aを、得られる絶縁層の厚さが170μm~190μm程度になるように電極膜付き抵抗体基材の外周面および内周面に対して刷毛塗りして塗布した以外は、実施例1と同様にして電力用抵抗体1を得た。
(Example 2)
In Example 1, except that the coating liquid A was applied by brushing to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the resistor substrate with the electrode film so that the thickness of the resulting insulating layer was about 170 μm to 190 μm. obtained a
(実施例3)
実施例1において、焼き付け時の温度を120℃から250℃に変更した以外は、実施例1と同様にして電力用抵抗体1を得た。
(Example 3)
A
(比較例1)
実施例1において、塗布液Aに代えて塗布液Bを使用するとともに、焼き付け時の温度を120℃から300℃に変更した以外は、実施例1と同様にして電力用抵抗体1を得た。
(Comparative example 1)
A
(比較例2)
実施例1において、塗布液Aを、得られる絶縁層の厚さが10μm~20μm程度になるように抵抗体基材の外周面および内周面に対して刷毛塗りして塗布した以外は、実施例1と同様にして電力用抵抗体1を得た。
(Comparative example 2)
In Example 1, the coating liquid A was applied by brushing to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the resistor substrate so that the thickness of the resulting insulating layer was about 10 μm to 20 μm. A
(比較例3)
実施例1において、塗布液Aを、得られる絶縁層の厚さが240μm~280μm程度になるように抵抗体基材の外周面および内周面に対して刷毛塗りして塗布した以外は、実施例1と同様にして電力用抵抗体1を得た。
(Comparative Example 3)
In Example 1, except that the coating liquid A was applied by brushing to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the resistor base material so that the thickness of the resulting insulating layer was about 240 μm to 280 μm. A
(比較例4)
実施例1において、塗布液Aに代えて塗布液Cを使用するとともに、得られる絶縁層の厚さが30μm~60μm程度になるように抵抗体基材の外周面および内周面に対して刷毛塗りして塗布した以外は、実施例1と同様にして電力用抵抗体1を得た。
(Comparative Example 4)
In Example 1, the coating liquid C was used instead of the coating liquid A, and the outer and inner peripheral surfaces of the resistor substrate were brushed so that the resulting insulating layer had a thickness of about 30 μm to 60 μm. A
上記各実施例および比較例における製造条件(アルミナセメント中の二酸化けい素含有量、焼き付け温度)を表1に示す。 Table 1 shows the production conditions (silicon dioxide content in alumina cement, baking temperature) in each of the above examples and comparative examples.
<絶縁層の厚み>
各実施例および比較例で得られた電力用抵抗体の絶縁層の厚みを、上述した方法により求めた。
<Thickness of insulating layer>
The thickness of the insulating layer of the power resistor obtained in each example and comparative example was determined by the method described above.
<絶縁層の剥離性評価>
また、上記各実施例および比較例で得られた電力用抵抗体において、絶縁層の厚みを測定するとともに、絶縁層の剥離(亀裂を含む)の有無を目視で確認した結果を表1に示す。
<Evaluation of peelability of insulating layer>
Table 1 shows the results of measuring the thickness of the insulating layer of the power resistors obtained in each of the above examples and comparative examples and visually confirming the presence or absence of peeling (including cracks) of the insulating layer. .
<絶縁層の耐電圧評価>
上記各実施例および比較例で得られた電力用抵抗体において、東光器材(株)製 雷インパルス電圧発生装置(型式:直立型)を使用し、波頭長(T1)が1.2μsで波尾長(T2)が50μsの電圧インパルスを負荷して絶縁層の耐電圧テストを行った。
発生電圧は5.0kV/cmから徐々に上昇させ、最大9.0kV/cmまで実施した。
発生電圧9.0kV/cm未満で抵抗体の破壊またはフラッシュオーバー(絶縁層が電圧に耐えられず、抵抗器の外面に沿って放電する現象)が起きた場合にはその発生電圧を絶縁層の最大耐電圧とし、発生電圧9.0kV/cmまで抵抗体の破壊またはフラッシュオーバーが起きない場合には、最大耐電圧を9.0kV/cmとした。
最大耐電圧およびフラッシュオーバーの有無を表1に示す。
なお、比較例3で得られた電力用抵抗体においては、耐電圧評価中に絶縁層の剥離が認められたため、評価を途中で中断した。
<Evaluation of withstand voltage of insulating layer>
In the power resistors obtained in the above examples and comparative examples, a lightning impulse voltage generator (type: vertical type) manufactured by Toko Kizai Co., Ltd. was used, and the wave front length (T1) was 1.2 μs and the wave tail length was 1.2 μs. (T2) applied a voltage impulse of 50 .mu.s to carry out a withstand voltage test of the insulating layer.
The generated voltage was gradually increased from 5.0 kV/cm to a maximum of 9.0 kV/cm.
When the generated voltage is less than 9.0 kV/cm and the breakdown or flashover of the resistor occurs (a phenomenon in which the insulating layer cannot withstand the voltage and discharges along the outer surface of the resistor), the generated voltage is reduced to the insulating layer. The maximum withstand voltage was set to 9.0 kV/cm when the breakdown or flashover of the resistor did not occur up to a generated voltage of 9.0 kV/cm.
Table 1 shows the maximum withstand voltage and the presence or absence of flashover.
In the power resistor obtained in Comparative Example 3, peeling of the insulating layer was observed during the withstand voltage evaluation, so the evaluation was interrupted.
<歩留まり評価>
上記実施例および比較例記載の方法により、電力用抵抗体を各々100個づつ製造した。
得られた各電力抵抗体において、抵抗規格値の10±0.5Ωを外れているか、または、上記方法により絶縁性の剥離性評価を行ったときに絶縁層の剥離(亀裂を含む)を生じているものを不合格品として、その総数を不合格品数とした。次いで、下記式により、各実施例および比較例における、合格品数を求めた上で、各歩留まり(%)を算出した。
合格品数=100-不合格数
歩留まり(%)=(合格品数/100)×100
結果を表1に示す。
なお、比較例3で得られた電力用抵抗体においては、(歩留まりがほぼ0%になることが明らかであることから)電力用抵抗体の歩留まりの評価を行わなかった。
<Yield evaluation>
100 power resistors were manufactured by the methods described in the above examples and comparative examples.
In each power resistor obtained, the resistance standard value of 10 ± 0.5 Ω is deviated, or the insulation layer peels (including cracks) when the insulation peeling evaluation is performed by the above method. The number of rejected products was defined as the total number of rejected products. Next, the number of acceptable products in each example and comparative example was obtained from the following formula, and then each yield (%) was calculated.
Number of acceptable products = 100 - Number of rejected products Yield (%) = (Number of accepted products/100) x 100
Table 1 shows the results.
Note that the yield of the power resistor obtained in Comparative Example 3 was not evaluated (because it is clear that the yield is almost 0%).
表1より、実施例1~実施例3においては、抵抗体基材と、当該抵抗体基材の表面の少なくとも一部に設けられた厚さ30~200μmの絶縁層とを有し、上記絶縁層が、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下であるアルミナセメントの凝結物からなることにより、表面に設けた絶縁層の剥離を抑制しつつ、最大耐電圧が高くフラッシュオーバーを生じない、優れた耐電圧性および絶縁性を発揮し得る電力抵抗体を、高い生産性の下で製造可能であることが分かる。 From Table 1, in Examples 1 to 3, a resistor base and an insulating layer having a thickness of 30 to 200 μm provided on at least a part of the surface of the resistor base, and the insulation Since the layer is made of agglomerate of alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less, the insulation layer provided on the surface is suppressed from peeling, while the maximum withstand voltage is high and flashover does not occur. , a power resistor capable of exhibiting excellent voltage resistance and insulation can be manufactured with high productivity.
一方、表1より、比較例1においては、絶縁層の形成材料としてアルミナセメントに代えて酸化アルミニウムおよびリン酸アルミニウムの混合物を使用していることから、絶縁層の剥離を抑制する上で300℃と高温度での焼き付けが必要になる上に、焼き付け時の歩留まりが低く、生産性の低い電力用抵抗体しか得られないことが分かる。 On the other hand, from Table 1, in Comparative Example 1, a mixture of aluminum oxide and aluminum phosphate was used instead of alumina cement as the material for forming the insulating layer. In addition, the yield at the time of baking is low, and only power resistors with low productivity can be obtained.
また、表1より、比較例2~比較例3で得られた電力用抵抗体は、抵抗体基材の表面に設けた絶縁層の厚さが所定の範囲外にあることから、耐電圧評価を行ったときに、フラッシュオーバーを生じて最大耐電圧が低いものであったり(比較例2)、絶縁層の剥離を生じる(比較例3)ものであることが分かる。 Further, from Table 1, the power resistors obtained in Comparative Examples 2 and 3 have the thickness of the insulating layer provided on the surface of the resistor base material outside the predetermined range. (Comparative Example 2), the insulation layer peeled off (Comparative Example 3).
さらに、表1より、比較例4で得られた電力用抵抗体は、絶縁層の形成材料として所定量以上の二酸化けい素を含むアルミナセメントを使用していることから、耐電圧評価を行ったときに、フラッシュオーバーを生じて最大耐電圧が低いものであることが分かる。 Furthermore, from Table 1, since the power resistor obtained in Comparative Example 4 uses alumina cement containing a predetermined amount or more of silicon dioxide as a material for forming the insulating layer, a withstand voltage evaluation was performed. Occasionally, flashover occurs and the maximum withstand voltage is found to be low.
本考案によれば、表面に設けた絶縁層の剥離を抑制しつつ優れた耐電圧性および絶縁性を発揮し得るとともに、高い生産性の下で製造可能な電力用抵抗体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power resistor that can exhibit excellent voltage resistance and insulation while suppressing peeling of the insulating layer provided on the surface, and that can be manufactured under high productivity. can.
1 電力用抵抗体
2 抵抗体基材
3 絶縁層
1
Claims (4)
前記絶縁層が、二酸化けい素含有量が0.5質量%以下であるアルミナセメントの凝結物からなる
ことを特徴とする電力用抵抗体。 Having a resistor base material and an insulating layer having a thickness of 30 to 200 μm provided on at least part of the surface of the resistor base material,
A power resistor, wherein the insulating layer is made of a precipitate of alumina cement having a silicon dioxide content of 0.5% by mass or less.
The power resistor according to any one of claims 1 to 3, wherein the power resistor is a resistor for SF 6 gas atmosphere.
Priority Applications (1)
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