JP4419379B2 - 電圧非直線抵抗体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として酸化亜鉛形避雷器に組み込まれる電圧非直線抵抗体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸化亜鉛形避雷器に組み込まれる電圧非直線抵抗体は、酸化亜鉛(ZnO)を主成分とし、これに添加物成分として酸化ビスマス (Bi₂O₃) 、酸化アンチモン (Sb₂O₃) 、酸化コバルト (Co₂O₃) 、酸化マンガン (MnO₂) 、酸化クロム (Cr₂O₃) 、酸化ニッケル (NiO) 、酸化珪素(SiO₂) 等を添加して、非直線性が高く、熱損失の小さい組成配合から成形されている。
【０００３】
通常、前記添加物成分はボールミール等で予備混合後、有機バインダーおよびZnOと混合し、スプレードライヤーにて噴霧乾燥して、流動性の良好な造粒粉を得る。なお、前記有機バインダーには、水系の有機バインダー、例えばポリビニルアルコール(PVA)等が用いられている。
【０００４】
得られた造粒粉は金型プレスにより、円盤状の成形体に成形し、この成形体を脱脂した後、１０００℃〜１３００℃の温度で数時間焼成する。その後、焼成体の外周面に絶縁性材料を塗布し、その焼成体の両平面を研磨した後、焼成体の両平面にアルミニウム等からなる電極材料を溶射して電圧非直線抵抗体を完成させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
酸化亜鉛形避雷器に組み込まれる電圧非直線抵抗体(以下素子と称す)は規格上、雷インパルス・開閉サージ等の異常電圧に耐え得る特性が必要である。そのため素子は上述した製造方法による素子より弱点の無い均一なものを製造する必要がある。
【０００６】
図５はその素子の製造工程を述べる工程図で、図５において、１１は前述したようにスプレードライヤーにて噴霧乾燥して流動性の良好な造粒物を得る工程で、この造粒物工程１１で得られた造粒粉は金型プレスを用いて成形体工程１２で成形される。この工程１２で得られた成形体は脱脂された後、仮焼工程１３で仮焼されて仮焼体の外周面に１次塗布工程１４で絶縁材料が塗布される。絶縁材料塗布後、仮焼体を焼成工程１５で焼成した後、焼成体の外周面に上記とは異なる絶縁材料を外周面に２次工程１６で塗布した後に、熱処理工程１７で焼成体を熱処理してからアルミニウム電極材料を溶射工程１８で溶射し、素子が製造される。
【０００７】
上述のように素子製造工程の最後の工程では焼成体にアルミニウム電極材料を溶射して素子が製造されるが、溶射方式としては全面溶射とマスキング溶射が主として用いられる。前者は、素子の径より小さい受け台に素子を起き、垂直な方向に向け溶射する。また側面に溶射電極が付着しないように素子の平面全面を溶射する方法である。後者は１〜２mm程度の幅の余白を設けるために、金属、シリコンゴム等のマスクで覆い電極を溶射する方法である。
【０００８】
これらの加工がなされた素子には開閉サージ放電耐量試験において電極端部での貫通破壊が見られ、弱点の無い均一な状態とは言い難い。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、素子の部分的な部位への電流の集中を防ぎ、素子全面に均等に電流が流れるようにして、電気的特性(絶縁性、放電耐量等)の向上を図った電圧非直線抵抗体の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１発明は、酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体の製造方法において、
電圧非直線抵抗体の直径Φに対して抵抗体外周端部から電極外周端部までの距離の最小値をｘ、最大値をｙとしたとき、これらが０．１ｍｍ≦ｘ、ｙ≦１．５ｍｍ、かつ０ｍｍ≦｜ｘ−ｙ｜＜０．５ｍｍを満たすように加工するとともに、上部電極外周端部と下部電極外周端部のずれの距離の最大値をｚとしたとき、ｚが０ｍｍ≦ｚ＜０．５ｍｍを満たすように加工することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
(第１実施の形態)
素子は図５に示す製造工程を用いて製造され、熱処理工程１７で得られた焼成体の両平面を研磨した後、この両平面にアルミニウムからなる電極材料を全面溶射により付着させて構成されたものを用いる。
【００１４】
上記のようにして形成された素子は図３Ａに示すように素子２１を３つのローラー２２a〜２２cで挟んで素子２１を回転させ、図３Ｂに示す回転しているダイヤモンドカッターからなる研削機２３を図示のように素子２１に押し当てて素子２１の電極２４の外周端部を後述する図１に示すように研削加工する。図３Ｃは研削機２３であるダイヤモンドカッターの断面図で図示斜線部分が刃２５に形成されている。
【００１５】
図１は上述のように研削加工された第１実施の形態を示すZnＯ素子の平面図である。図１において素子の直径Φに対して素子２１の外周端部から電極２４の外周端部までの距離の最小値をx、最大値をyとしたとき、x、yの値が以下の条件となるよう素子２１の電極２４を研削加工した素子(a)、(b)および(c)をそれぞれ製作した。
(a) 0.1mm ≦ x、y ≦ 2.0mm、かつ0mm ≦ ｜x-y｜＜ 1.0mm
(b) 0.1mm ≦ x、y ≦ 1.5mm、かつ0mm ≦ ｜x-y｜＜ 1.0mm
(c) 0.1mm ≦ x、y ≦ 1.5mm、かつ0mm ≦ ｜x-y｜＜ 0.5mm
次にこれらの素子を用いて、開閉サージ放電耐量試験を行った。それぞれの研削加工条件で作製した素子を、それぞれ２０枚ずつ用意し、開閉サージ(２ｍｓ波形)印加時に素子が２０枚中何枚破壊に至るかを測定した。2ms印加電流は1000Aと1200Aで測定を行った。さらに比較対照として、従来品の素子もあわせて測定した。この従来品の研削加工条件は0.５mm ≦ x、y ≦ 2.0mmのみである。測定結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表１に示す結果から、x、yの値が小さく、xの値とyの値の差が小さい研削加工条件の(c)は、従来品、(a)および(b)に比べ電極外周端部での貫通破壊が激減しており、放電耐量が向上していることが確認できた。
【００１８】
なお、上記表１において破壊箇所は図４に示すように電極外周端部での貫通破壊であり、その貫通痕２６の発生箇所は、図２に示すように上部電極２４aの外周端部と下部電極２４bの外周端部にずれ(図示符号z)がある部分であることが確認できた。
【００１９】
(第２実施の形態)
図２は第２実施の形態を示すZnＯ素子の側面図である。上部電極２４aの外周端部と下部電極２４ｂの外周端部のずれの距離の最大値を符号ｚと定め、第１実施の形態の(c)の研削条件に加え、符号ｚの値が以下の範囲になるよう研削加工した素子(d)、(e)をそれぞれ製作した。
(d) 0mm ≦ z ＜ 0.8mm
(e) 0mm ≦ z ＜ 0.5mm
次にこれらの素子を用いて開閉サージ放電耐量試験を行った。素子(d)、(e)それぞれを、それぞれ２０枚ずつ用意し、開閉サージ(２ｍｓ波形)印加時に素子が２０枚中何枚破壊に至るかを測定した。2ms印加電流は1000Aと1200Aで測定を行った。測定結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】

【００２１】
表２に示す結果から、符号ｚの値が小さくなるほど放電耐量が向上しており、符号ｚの値が最も小さい(e)では破壊が起こらず、放電耐量が大きく向上していることが確認できた。この結果、ＺｎＯ素子において、図１に示すように直径Φに対して素子外周端部から電極外周端部までの距離をｘ、ｙとしたとき、ｘ、ｙが0.1mm ≦ x、y ≦ 1.5mm、かつ0mm ≦ ｜x-y｜＜ 0.5mmとなるマージンを設け、上部電極外周端部から下部電極外周端部のずれをｚとしたとき、0mm ≦ z ＜ 0.5mmとなるよう上下電極を加工することにより開閉サージ放電耐量の向上を図ることができる。
【００２２】
上記実施の形態では全面溶射について述べてきたが、マスキング溶射で電極形成してもよい。
【００２３】
またｘ、ｙの値に差があること、及びｚの値が０ではないことの原因は、素子２１は完全な円ではなく若干歪んでいるので、ダイヤモンドカッターが素子２１に押し当てられたときに接触する幅が素子２１の部位によって異なるためである。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
【００２５】
電圧非直線抵抗体の直径Φに対して抵抗体外周端部から電極外周端部までの距離の最小値をｘ、最大値をｙとしたとき、これらが０．１ｍｍ≦ｘ、ｙ≦１．５ｍｍ、かつ０ｍｍ≦｜ｘ−ｙ｜＜０．５ｍｍを満たすように加工するとともに、上部電極外周端部と下部電極外周端部のずれの距離の最大値をｚとしたとき、ｚが０ｍｍ≦ｚ＜０．５ｍｍを満たすように加工するようにしたので、開閉サージ放電耐量試験における破壊が起こらず、電気的特性（絶縁性、放電耐量等）がさらに著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示す電圧非直線抵抗体の平面図。
【図２】本発明の第２実施の形態を示す電圧非直線抵抗体の側面図。
【図３】本発明の第１実施の形態を示す電極研削機の構成の平面図、側面図およびダイヤモンドカッターの断面図。
【図４】本発明の第１実施の形態を示す電極外周端部の貫通痕を示した電圧非直線抵抗体の平面図。
【図５】従来技術による電圧非直線抵抗体の製造工程図。
【符号の説明】
２１…素子
２２a…ローラー
２２b…ローラー
２２c…ローラー
２３…研削機
２４…電極
２４a…上部電極
２４b…下部電極
２５…カッター刃
２６…貫通痕

Claims (1)

1. 酸化亜鉛を主成分とする電圧非直線抵抗体の製造方法において、
   電圧非直線抵抗体の直径Φに対して抵抗体外周端部から電極外周端部までの距離の最小値をｘ、最大値をｙとしたとき、これらが０．１ｍｍ≦ｘ、ｙ≦１．５ｍｍ、かつ０ｍｍ≦｜ｘ−ｙ｜＜０．５ｍｍを満たすように加工するとともに、上部電極外周端部と下部電極外周端部のずれの距離の最大値をｚとしたとき、ｚが０ｍｍ≦ｚ＜０．５ｍｍを満たすように加工することを特徴とする電圧非直線抵抗体の製造方法。

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