46 8 1 8 5 A7 ___B7_ 五、發明說明（1 ) 【發明所屬之技術領域】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關一種應用在電力系統機器之電壓非直線 阻抗體單元及避雷器單元。 【習知技術】 —般是在電力系統機器使用各種阻抗體。例如針對從 異常電壓用於保護電力系統的電氣電路之避雷器，使用電 壓非直線阻抗體。電壓非直線阻抗體是採用其素體爲陶瓷 材料的氧化鋅（ΖηΟ)系材料。具體而言是以氧化鋅（ Ζη〇)爲主成份，且添加由鉍（Bi )、銻（Sb)、 鎳（Ni)、鈷（Co)、錳（Μη)、鉻（Cr)、矽 (S i )之氧化物等所組成的副成份、水及有機粘合劑， 予以充分攪拌後，用噴霧乾燥器等加以造粒、成型而燒結 之燒結體做爲素體。 又，在燒結體的側面，乃對應需求，塗佈一種用來防 止產生沿面跳火的高阻抗物質，並予再燒成，而形成高阻 抗層*且對燒結體的兩端面進行硏磨，並安裝電極皮膜， 以製造電壓非直線阻抗體。避雷器係爲積層一片或複數片 之此種電壓非直線阻抗體的元件，並介於絕緣物來壓接端 子零件所構成的。又，於避雷器介裝一用來導電接連此端 子零件的彈簧構造。 由於此種避雷器使用彈簧構造，故電件數量複雜且成 本高。又近年來電力系統爲減低送電成本，而促使機器構 造小型化，因該些絕緣物而要求設置構造小型化。 本紙張尺度適用令國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） • 4 -
46 8 1 B S A7 _B7___ 五、發明說明（2 ) 於是，如揭示於日本特開平第1 0 - 2 7 Ο 2 1 4號 公報和特開平第1 0 — 2 7 5 7 3 7號公報，開發出在複 數個氧化鋅燒結體之間，用導電性材料，來彼此接合燒結 體，且在接合體兩端部施行金屬噴鍍，並用低融點金屬材 料來接合端子零件，促使元件與端子零件單元化，予以簡 化零件數量之同時，能減低成本之電壓非直線阻抗體單元 【發明欲解決之課題】 但此種形式的電壓非直線阻抗體單元中，一旦各電壓 非直線阻抗體間及各電壓非直線阻抗體與端子零件接合不 當，就無法取得均勻的導電性。亦即，各電壓非直線阻抗 體間及各電壓非直線阻抗體與端子零件的接合，必須堅固 到不損及通電性。 習知之接合方法中，導電性材料是用由銀粉末、玻璃 粉末、有機粘合劑所製成的導電性焊膏，由於有助於接合 強度的玻璃粉末爲絕緣物，故所形成的接合面之導電性差 ，無法獲得均勻的導電性。因此，有所諝易於放電耐量時 產成電流集中，使放電耐量下降的問題。 本發明之目的在於提供一不會降低放電耐量’就可達 到小型化之電壓非直線阻抗體單元及避雷器單元。. 【用以解決課題之手段】 有關請求項第1項發明之電壓非直線阻抗體單元’其 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝------訂-- ------線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) -5- 46 8 1 8 5 A7 B7 五、發明說明（3 ) 特徵爲具備有：將原料成型燒結成 面的表面粗度則製成中心線平均粗 並在此燒結體形成1個電極皮膜層 線阻抗體、和安裝在被加工成所定 阻抗體之端子零件、和被配置在前 ，以及前述電壓非直線阻抗體與前 之焊材；使前述焊材接觸熱源予以 於垂直接合面施加負荷予以接合。 有關請求項第2項發明之電壓 請求項第1項之發明中，其特徵爲 直線阻抗體彼此，或前述電壓非直 件之際，當一方接合面之中心軸與 圓柱形，且燒 度R a爲1〜 或積層複數個 形狀的前述電 述電壓非直線 述端子零件的 加熱，且邊加 結體兩端 2 β m ^ 電壓非直 懕非直線 阻抗體間 接合面間 以旋轉邊 單元，於 述電壓非 述端子零 另一方接合面之中心軸 非直線阻抗體 :予以接合前 線阻抗體與前 ------------——裝--- {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) M6 · 的錯移，成爲接合面小的直徑爲R 5時，即在 0.1XR5以下之範圍內。 --線· 有關請求項第3項發明之電壓非直線阻抗體單元’於 請求項第1項發明中，其特徵爲：前述電壓非直線阻抗體 ，係事先具備有：在前述燒結體側面以模來石（ £ ϊΡ A 16S i 2〇13)爲主成份，且具有含有A 1 P〇4爲 5 . 0 〜2〇wt%、T i〇2 或 F e2〇3 爲 0 2 〜 5 w t %的高阻抗層之無機系絕緣塗佈材。 在有關請求項第3項發明之電壓非直線阻抗體單元， 加上請求項第1項發明的作用，使電壓非直線阻抗體的無 機系絕緣塗佈材，是以模來石（A 1 6S i 2〇13)爲主成 份的高阻抗層，藉以提升與燒結體的密合強度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6 - 468185 A7 B7 五、發明說明（4 ) {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 有關請求項第4項發明之電壓非直線阻抗體單元，於 請求項第3項發明中’其特徵爲：在前述無機系絕緣塗佈 材上，更具有以S i Os、a 1 2〇3爲主成份的非晶質高 阻抗膜。 在有關請求項第4項發明之電壓非直線阻抗體單元， 加上請求項第3項發明的作用，於無機系絕緣塗佈材上， 更形成以S i 0 2、A 1 2 〇 3爲主成份的非晶質高阻抗膜 ，藉以提升防水性。 有關請求項第5項發明之電壓非直線阻抗體單元，於 請求項第1項發明中’其特徵爲：形成在前述燒結體的電 極皮膜，係由作爲第1層的A 1或A 1合金，和作爲第2 ’層的Cu或Cu合金所製成的複數層而構成之電極皮膜。 在有關請求項第5項發明之電壓非直線阻抗體單元， 加上請求項第1項發明的作用，在燒結體表面設有由作爲 第1層的A 1或A 1合金，和作爲第2層的C u或C u合 金所製成的複數層，而予以形成電極皮膜。 有關請求項第6項發明之電壓非直線阻抗體單元，於 請求項第1項發明中，其特徵爲：前述電極皮膜厚度爲 3 0 0 # m以下。 在有關請求項第6項發明之電壓非直線阻抗體單元， 加上請求項第1項發明的作用，於燒結體表面形成3 0 0 /zm以下的電極皮膜。 有關請求項第7項發明之電壓非直線阻抗體單元，於 請求項第1項發明中，其特徵爲：前述焊材係以S η爲主 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -7- 46 8 1 8 5 A7 B7 五、發明說明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 成份，而副成份則含有C u、A g、S b中之至少一種， 5 11爲70〜99%、入钇爲3〜20%、（：11及313爲 5%以下，而鉛含量爲〇 . iwt%以下β 在有關請求項第7項發明之電壓非直線阻抗體單元， 加上請求項第1項發明的作用，使用鉛含量爲〇 . 1 w t %以下的焊材。藉此防止污染環境。又，使用以s η 爲主成份’且含有所定副成份的焊材，來保持楊氏率及抗 拉強度。 有關請來項第8項發明之避雷器單元，其特徵爲具備 有：前述請求項第1項至請求項第7項之任一項所記載之 電壓非直線阻抗體單元、和被覆前述電壓非直線阻抗體單 元之兩端部的端子零件以外的部分之熱硬化性多孔狀絕緣 性軟管、和夾入被配置在前述電壓非直線阻抗體單元的端 子零件部分的前述多孔狀絕緣性軟管的端部之金屬圓板、 和螺合在具有形成在介於前述金屬圓板而設的前述端子零 件中心部的接合面之端子零件的1/3直徑以上的直徑的
I 突起狀螺栓部之第2端子零件、和被覆前述多孔狀絕緣性 軟管外周之彈性絕緣性被覆體。 有關請求項第8項發明之避雷器單元，係將請求項第 1項至請求項第7項之任一項記載之電壓非直線阻抗體單 元的兩端部之端子零件以外的部分，用熱硬化性多孔狀絕 緣性軟管加以被覆，且將夾入多孔狀絕緣性軟管之端部的 金屬圓板，配置在電壓非直線阻抗體單元的端子零件部分 。並介於金屬圓板來設置第2端子零件，且用彈性絕緣性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 χ 297公釐） -8 _ 4 6 8 1 8 5 Α7 Β7 五、發明說明（ό ) 被覆體來被覆多孔狀絕緣性軟管外周所形成的。 (請先閱讀背面之注f項再填寫本頁) 有關請求項第9項發明之避雷器單元，於請求項第8 項發明中，其特徵爲：前述金屬圓板係在與前述電壓非直 線阻抗體單元的前述端子零件相對之側，具備多數個凸狀 突起物。 在有關請求項第9項發明之避雷器單元’加上請求項 第8項發明的作用，利用金屬圓板的突起物，更堅固的夾 住多孔狀絕緣性軟管。 有關請求項第1 0項發明之避雷器單元’於請求項第 8項發明中，其特徵爲：前述彈性絕緣性被覆體係在一方 向具備有薄壁部。 在有關請求項第10項發明之避雷器單元’加上請求 項第8項發明的作用，利用彈性絕緣性被覆體的薄壁部， 在一方向加以控制電弧的釋放。 【發明之實施形態】 以下說明本發明之實施形態。第1圖係有關本發明之 實施形態的電壓非直線阻抗體單元之說明圖。此電壓非直 線阻抗體單元1可安裝在柱狀變壓器內部或配電盤內部。 電壓非直線阻抗體單元1係積層1個或複數個電壓非 直線阻抗體2，且在其兩端部安裝形成具有突起狀螺栓部 之端子零件4。並在各電壓非直線阻抗體2之間及電壓非 直線阻抗體2舆端子零件4之間，配置焊材3。第1圖係 表示積層5個電壓非直線阻抗體2之電壓非直線阻抗體單. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- r 468185 A7 ____B7_ 五、發明說明（7 ) 元1。 各電壓非直線阻抗體2係如以下所形成。與主成份 Ζ η 0 —起將副成份的b i等微量添加物以所定量秤量極 限作爲原料。將此原料與水及分散劑等有機粘合劑一起用 混合裝置予以混合。其次，將混合物例如用噴霧乾燥器予 以噴霧造粒成所定粒徑例如1 0 0 。並將此造粒粉放 入模型予以加壓，形成圓柱狀，而得到成形體。 按此所取得的成形體，爲了除去所添加的有機粘合劑 類，故在空氣中例如以5 0 0 °C予以燒成，更在空氣中 1200 °C，燒製2小時，藉此可如第2圖所示，取得燒 結體5。並將燒結體5的兩端面，用表面粗度爲中心線平 均粗度R a，並放入1〜2 //m範圍的砂輪予以硏磨加工 ，而形成電極皮膜面。又，以所定的配合將事先調整的銀 膏6，塗佈在兩端面，而得到形成電極皮膜層的電壓非直 線阻抗體。 之後 > 更在形成電壓非直線阻抗體2的電極皮膜之面 ，配置焊材3，且在其兩端面重疊所定個數例如5個所定 形狀之端子零件4。更如第3圖及第4圖所示，使焊材3 融解。第3圖係有關本發明之實施形態製作電壓非直線阻 抗體單元時之正面圖，第4圖圖@爲其平面圖。 如第3圖及第4圖所示，用支持台7及支持棒8，在 與電壓非直線阻抗體2間或電壓非直線阻抗體2和端子零 件4之間的接合面不同的部分，接合電極非直線阻抗體2 ，以欲支持電極非直線阻抗體單元1的方式予以定位調整
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格<210 X 297公釐） A7 4 6 8 18 5 •____B7__ 五、發明說明（8 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 。並在配置焊材3的接合部之局部，接觸熱源9予以加熱 ，且邊加以旋轉邊對垂直接合面的方向施加負荷。此時， 達到最高溫度的昇溫速度，是以6 〇eC/m i η予以昇溫 ，自焊材3的融點到3 0 以上，上升到最高溫度，然後 以1 0 °C / m i η降溫，得到電壓非直線阻抗體單元1。 對於按以上所取得的電壓非直線阻抗體單元1之電氣 特性，如習知積層5個電壓非直線阻抗體2，且確認可得. 到與介於絕緣物而設置之情形相同的特性。以上之說明， 乃於製造電壓非直線阻抗體2之際，將燒結體5的表面粗 度用砂輪控制，但也可在硏磨後，用所定粒徑的粉體，進 行噴砂加工。此情形下可完成更均勻的控制。 又，若燒結體.5表面的氣孔率在1 5 %以下，就能提 高素體強度，不會在砂輪硏磨及噴砂加工之際，引起素體 脫粒，形成電極皮膜時的素體面與電極皮膜面的接合強度 良好。除該些控制外，還有燒成時的昇溫速度和保持時間 、粘合劑的配合比等，但選擇構成電壓非直線阻抗體2的 組成比最效果》 絰齊郎智毪时轰笱員1·消費合咋：挺 亦即，構成電壓非直線阻抗體2的組成比，如以下做 —選擇。以ΖηΟ爲主成份，副成份鉍、鈷、錳、銻、鎳 ，分別換算爲 B i2〇3、MnO、C〇2〇3、Sb2〇3 、Ni 0，並對分別含有B i2〇3爲〇 · 1〜5m〇 1% 、C02O3 爲 0 . 1 〜5mol%、MnO 爲 0 1 〜 5m〇l%、Sb2〇3 爲 0 . 1 〜5mo I%、NiO 爲 0·1〜5mo1%的基本成份，含有硼換算爲82〇3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - A7 468185 ___B7_ 五、發明說明（9) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 0.001 〜lwt%、鋁換算爲 Al3+ 0.05 mol%以下，MnO/Sb2〇3 之比爲 0 .3 〜1、 Sb2〇3/B i2〇3爲之比爲1〜7所形成的組成比爲基 礎，予以製造燒結體5。 按此所製造的燒結體，可減低其氣孔率，使素體強度 提高。因此，不易於砂輪硏磨及噴砂加工之際，引起素體 脫粒，令形成電極皮膜之面與電極皮膜面的接合強度變良 好。 電壓非直線阻抗體2，除第2圖所外，也可形成如第 5圖所示。亦即，在燒結體5的側面，塗佈以低融點玻璃 爲主成份的無機系絕緣塗佈材1 0並予燒結，且以所定表 面粗度來硏磨兩面，而形成電極皮膜面。並且取代銀膏6 ，可藉由利用電弧放電之電弧溶射，得到形成C u電極皮 膜1 1之電壓非直線阻抗體2。 按此所取得的電壓非直線阻抗體2，是用側面的無機 系絕緣塗佈材1 0，於放電時提高絕緣特性優的耐量特性 。又，C u電極皮膜1 1爲導電率優的緣故，可於放電時 抑制發熱，且壓抑有助於焊材3的熱應力。 此例，取代銀膏6，是用電弧溶射法形成C u電極皮 膜1 1，但電極皮膜材料可用C u合金，例如C u — Ζ η 合金，並用等離子熱源來融解材料，利用於素體表面形成 電極皮膜的等離子溶射法或高速氣炎使之融解的材料，用 高速附著在素體表®，藉此用形成電極皮膜的高速氣炎溶 射法或高速來噴塗材料，利用在素體表面形成電極皮膜的 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4规格⑽χ 297公爱） -12- 46 818 5 A7 __B7___ 五、發明說明（10) 高速噴塗法形成電極皮膜也有相同的效果。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 更如第6圖所示，也可形成電壓非直線阻抗體2，且 使放電耐量特性與接合強度提高。亦即，在燒結體5的側 面，側面絕緣塗佈材是以模來石爲主成份，將第一磷酸鋁 、和T i 〇2或F e2〇3加入所定量用400°C進行燒結 ，以模來石爲主成份，且將含有A 1 P〇4爲5 . 0〜20 wt%，T i 〇2 或 F e2〇3 爲 〇 ♦ 2 〜的高阻 抗層12，形成在燒結體側面。又，對應需求，在高阻抗 層1 2上，更形成以S i 〇2、A 1 2〇3爲主成份的非晶 質高阻抗膜1 5。 一方面，將燒結體5用所定表面粗度予以硏磨，且在 此硏磨面用等離子溶射法，形成第1電極皮膜1 3的A 1 或A 1合金，更在此上形成由第2電極皮膜1 4的C u或 C u合金所製成之層，而得到電壓非直線阻抗體2。 藉此，因在側面絕緣塗佈材，應用上述高阻抗層1 2 的無機塗佈材，來提高與燒結體5的密合強度。又，因側 面絕緣塗佈材的氣孔率減少，故可提供一放電耐量優的電 壓非直線阻抗體2。又，可在設置高阻抗膜1 5·的場合， 提供一提升防水性，且耐濕特性優的電壓非直線阻抗體2 〇 又，作爲第1電極皮膜1 3，可用融點低、楊氏率小 的鋁或鋁合金，介設在由第2電極皮膜1 4的C u或C U 合金製成的各層間，而提供一接合強度更穩定的電壓非直 線阻抗體2。 本紙張尺度ii用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- A7 B7 468185 五、發明說明（11) 以上之說明係採用形成電極皮膜的材質和具備有側面 絕緣塗佈材的電壓非直線阻抗體2，藉此針對接合強度和 放電耐量特性做一說明，但形成電極皮膜的狀態和電極皮 膜的厚度也會影響到放電耐量特性。於是，先用第2圖的 電壓非直線阻抗體2，來製造電極皮膜厚度不同的電壓非 直線阻抗體單元，並檢査放電耐量特性的關係。' 第7圖係表示本發明之實施形態中的電極皮膜厚度與 放電耐量關係之曲線圖。且繪製成以橫軸爲電極皮膜厚度 ，縱.軸爲通過脈衝電流時之破壞前的電流値。由7圖即知 ，若電極皮膜厚度超過3 0 0 ，放電耐量特性就會大 幅下降。上述之案例係舉採用第2圖所示的電壓非直線阻 抗體2爲例，但就算用其他之第5圖或第6圖的電壓非直 線阻抗體2，確認亦有同樣的效果。 其次，檢査電壓非直線阻抗體單元1的合強度，而 進行抗拉試驗。具體而言，是於設在端子零件4的壓頭， 安裝治具，予以測定抗拉強度。若爲比較例（習知例）， 被當作導電性材料則用由銀粉末、玻璃粉末、有機粘合劑 製成的導電性焊膏，準備接合非直線阻抗體2的電壓非直 線阻抗體單元1。一方面，本發明係準備用第2圖之電壓 非直線阻抗體2(銀膏+焊劑）、第5圖之電壓非直線阻 抗體2 (Cu+焊劑）、第6圖之電壓非直線阻抗體2 ( A 1 + C u/Z n+焊劑）所製造的電壓非直線阻抗體單 元1，進行比較試驗。 於第8圖表示其比較結果。第8圖以黑點表示平均値 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X四7公釐） ------------——裝--- <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -線. η- r £ !才 14 - 4 6 8 18 5 Δ7 Α7 _Β7___.__ 五、發明說明（〗2) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，以上下直線表示誤差。由第8圖即知，當作導電性材料 而使用由銀粉末、玻璃粉末、有機粘合劑製成的導電性焊 膏之習知例，是針對強度爲0 . 5 IMP a左右，利用本 發明之電壓非直線阻抗體單元1的接合強度，一旦應用在 電壓非直線阻抗體2的銀膏高於1 . 〇MPa左右，Cu 電極皮膜爲1·2Ma左右，A1溶射膜/Cu^Zn溶 射膜爲1.4MPa以上’即具有局且良好的特性。 以上所述的電壓非直線阻抗體單元1之案例，乃如第 3圖及第4圖所示，使用利用支持台7和支持棒8之治具 所得到的電壓非直線阻抗體單元1，但因製造方法不同、 端子零件形狀、接含狀態形狀等，而使放電耐量特性大不 相同。亦即，接合電壓非直線阻抗體2之際，係在不採用 如第3圖及第4圖所示的支持台7和支持棒8之治具的場 合，會發生電壓非直線阻抗體2彼此接合的錯移，或電壓 非直線阻抗體2與端子零件4的接合錯移，而使放電耐量 特性下降。於是，檢査接合錯錯移與放電耐量特性之關係 〇 第9圖係表示電壓非直線阻抗體2彼此之錯移與放電 耐量的關係之曲線圖。第9圖係不採用如第3圖及第4圖 所示的支持台7和支待棒8的治具，來接合電壓非直線阻 抗體2，且不接合端子零件4，來進行放電耐量試驗。電 壓非直線阻抗體2大的一方之直徑爲R1 ，小的一方之直 徑爲R2，且於橫軸取得（Rl-R2)/R2，而於縱 軸繪製出當通過脈衝電流時之破壞前的電流値。由第9圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- A7 468185 B7_ 五、發明說明（13) 即知，若（R1 — R2)/R2超過0 . 05，放電耐量 特性就會大幅下降。 又，第1 0圖係表示端子零件4及電壓非直線阻抗體 2的位置和放電耐量的關係之曲線圖。第1 0圖係在電壓 非直線阻抗體2的部分，裝設如第3圖及第4圖所示的支 持台7和支持棒8的治具而予固定，在端子零件4的接合 部，自由的裝設治具並予接合，且進行放電耐量試驗。端. 子零件4之直徑爲R 3，電壓非直線阻抗體2的接合面之 直徑爲R4，且於橫軸取得（R3-R4)/R4 *於縱 軸繪製出當通過脈衝電流時之破壞前的電流値。由第1 〇 圖即知，在端子零件4之直徑大於電壓非直線阻抗體2之 直徑的場合，放電耐最特性會下降，若（R3 — R4) / R4超過0.3時，放電耐量特性會大幅下降。 又，第1 1圖係表示自電壓非直線阻抗體的接合部之 中心部錯開和放電耐量的關係之曲線圖β第1 1圖係繪出 ，其中一方之接合面小的一方之直徑爲R 5，而其中一方 之接合面的中心軸與另一方之接合面的中心軸之偏移的差 爲橫軸，縱軸則爲通過脈衝電流時之破壞前的電流値。由 第11圖即知，接合面錯移之差大於0 _ lxR5的場合 ，放電耐量特性會大幅下降。 其次，有助於電壓非直線阻抗體單元1的放電耐量特 性之影響，認爲除了接合時的錯移及端子零件4的形狀或 製造條件外，還有電壓非直線阻抗體2自體的形狀。於是 ，檢查電壓非直線阻抗體2的形狀和放電耐量之關係。 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — If----— I!裝 -----訂--------* 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-16· A7 468185 _B7_ 五、發明說明（Μ) 第1 2圖係表示電壓非直線阻抗體2之形狀和放電耐 量之關係的曲線圖。第12圖係電壓非直線阻抗體2之厚 度方向的中央部之直徑爲R6，端部之直徑爲R7 ’且測 定該些之比R6/R7後，利用如第3圖及第4圖所示的 支持台7和支持棒8之治具，予以定位調整，製造出電壓 非直線阻抗體單元1 。並針對該電壓非直線阻抗體單元1 ，進行試驗。 於橫軸取得該些之比R6/R 7，且於縱軸繪出通過 脈衝電流時之破壞前的電流値。由第1 2圖即知，若R6 /R7超過0.9SR6/R7S1的範圍，放電耐量特 性會大幅下降。 又，不僅電壓比直線阻抗體2之側面的形狀’就連兩 端面的平行度也與放電耐量特性有密切的關係。於是，檢 査電壓非直線阻抗體2之平行度和放電耐量的關係。第 1 3圖係表示電壓非直線阻抗體2的平行度和放電耐量的 關係之曲線圖。由第1 3圖即知，若平行度超過2 0/ 100,放電耐量特性會大幅下降。 其次，針對使用特殊焊材3之場合的電壓非直線阻抗 體2做一說明。一般在焊材3使用S η- P b系共晶焊劑 。當焊材3使用P b含量少的情況下，就防止環境污染的 觀點來看是理想的。於是，用Pb含量爲0.lwt%以 下，融點爲2 1 0°C以上的焊材3，而提供一環境優異之 電壓非直線阻抗體單元1。 亦即，在焊材中，以Sn爲主成份，且含有Cu、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------丨-裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 線- -17- A7 468185 _____B7___ 五、發明說明（〗5)
Ag、Sb中至少一種，Sn爲70〜99%、Ag爲3 〜20%、Cu、Sb 爲 5%。 使用由在以下範圍之低融點金屬部所構成的焊材。尤 其此焊材3是楊氏率及抗拉強度優，就算使用該些焊材的 電壓非直線阻抗體單元1是在高溫環境下，亦具有穩定的 的接合強度。 ’ 將此焊材3及使用一般低融點金屬的S η 6 0% — P b 4 0%之習知焊材的電壓非直線阻抗體單元1，於 1 2 Ot：時的接合強度不同，與比較例一起試驗。如表1 所示，包括比較例，準備如1 6的焊材3，且試驗電壓非 直線阻抗體單元1的接合強度。再者，表1的*係表示比 較例。 ------------K裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 線- -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 46 818 5 A7 五、發明說明（16) 【表1】 _ 單位 w t % a t = 1 2 0 °C NO. Sn Cu Ag Sb Pb 接合強度（MPa) 1 96.99 3.0 0 0 0.01 0.88 2 98.0 0 0 2.0 0 0.85 3 90.0 0 10.0 0 0 0.87 4 * 94.0 6.0 0 0 0 0.4 5* 94.0 0 0 6.0 0 0.41 6 * 69.0 0 31.0 0 0 0.45 7 88.5 4.0 3.5 4.0 0 0.88 8* 87.0 6.0 3.0 4.0 0 0.4 9 * 65.0 2.0 31.0 2.0 0 0.4 10* .83.0 3.0 4.0 10,0 0 0.4 11 94.0 2.0 4.0 0 0 0.B6 12 93.0 4.0 0 3.0 0 0.85 13 88.0 0 10 2.0 0 0.86 14* 67.0 2.0 31.0 0 0 0.41 15* 91.0 6.0 0 3.0 0 0.42 16* 96.0 0 1.0 3.0 0 0.45 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 此例，當試驗，表1所示的各焊材3爲圓板狀的箔’ 且配置在第6圖所示的電壓非直線阻抗體2與端子零件4 之間塗佈助燃劑，並用第3圖及第4圖所示的支持台7和 支持棒8之治具，以所定的條件予以加熱’而製造出電壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） -19- d6 8 1A^5 B7 五、發明說明（17) 非直阻抗體單元1 ^具體而言，係於設在端子零件4的壓 頭安裝治具，並放入1 2 0°C的恆溫層，來測定抗拉強度 。以上之試驗結果係表示在表1 由表1即知，含有Pb爲〇 . 1%以下，Ag爲3〜 20%，或Cu及Sb爲5%以下，剩下的部分爲Sn之 電壓非直線阻抗體單元1，若在高溫下的接合強度爲 0 . 8 5MP a，就能提供強度特性優，連穩定性也優之 電壓非直線阻抗體單元1。 以上之說明，當作焊材3是用低融點金臑箔，在電壓 非直線阻抗體2的電極皮膜形成面上，塗佈助燃劑予以接 合，但也可使用將低融點金屬燃劑一體化成膏狀 材。此胥狀焊劑則由以直徑6 of m以下的球狀低融 牖部與氯化鋅爲主成份之助燃劑所的爲佳。藉由使 此膏狀焊材來提升作業效率。 第1 4圖係表示膏狀焊材中之低融點金屬的直徑和接 合強度的關係之圖 部的直徑大於6 a 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 由第1 4圖即知，若低融點金屬 助燃劑就先揮發掉’而濕潤性差 的緣故，使接合強。 第1 5圖係表示育狀焊材中之低融點金屬的厚度和接 合強度的關係之曲線圖。第1 5圖係表示將膏狀焊劑塗佈 在電壓非直線阻抗體2，且用所定條件予以接合時的低融 點金屬之厚度和放電耐量特性的關係。由第1 5圖即知， 若低融點金屬的厚度超過3 0 0 jtiin，放電耐量特性就會 大幅下降。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -20- 40 8 1 8 Γ Α7 _ Β7___ 五、發明說明（is) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次，第1 6圖係表示膏狀焊材的塗佈條件和放電耐 量的關係之曲線圖。第1 6圖之斜線部內的放電耐量特性 是在100kA以上的區域。 如第1 6圖所示，是以膏狀焊材是佔電壓非直線阻抗 體2的接合面面積的6 0〜9 0%，且塗佈厚度是形成 〇 , 2〜lm. m，而接合面之面積的6 0〜7 0%的範圍 ，係較連結塗佈厚度在其範圍之終端的直線更上方，而 8 0〜9 0%的範圍，則較連結塗佈厚度在其範圍之終端 的直線更下方之方式，來設定塗佈條件，藉此就可將接合 後的低融點金屬厚度，控制在3 0 0 。 以第1 6圖之斜線部內的塗佈條件，來塗佈膏狀焊劑 ，就可藉此提供放電耐量特性優之電壓非直線阻抗體2。 更在接合時，一邊在與接合面垂直的方向施加負荷一邊接 觸熱源予以接合的情形下，對提升接合強度是很有效的手 段。 第1 7圖係表示電壓非直線阻抗體單元1製造時的推 押負荷和接合強度的關係之曲線圖。第1 7圖係於橫軸表 示接合時之推押壓力，於縱軸表示接合強度。由第1 7圖 即知，接合時的抑制壓力若在5 k g f以上，而接合強度 若爲1 · OMPa，就可提供接合強度高，且優的ZnO 元件單元。此乃認爲是邊接合時施加負荷邊予加熱，就能 藉此減低焊劑中的氣孔。 又，接合後的焊材形狀也大幅影響到接合強度。亦即 ，在電壓非直線阻抗體2與端子零件4的接合外周面，整 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ~ -21 - ^ 46 818 5 A7 __B7___ 五、發明說明（]9) 合塗上焊材3 ’從端子零件4的側面到電壓非直線阻抗體 2的接合面，必須連續形成圓滑的圓弧狀，爲達成該些形 狀，故於接合焊材3之際，使接合部的局部接觸到熱源， 並邊加以旋轉邊予接合的方法爲佳。 此乃因在接合部的局部，集中的施加熱源，而不會被 電壓非直線阻抗體2奪取熱量，能有效的熔齒焊材3。又 ，藉由施加旋轉，就能均与的對接合部傳遞熱量，並連續 的施工成圓滑的圓弧狀之形狀。此時，藉由邊施加負荷邊 予接合，就能更進一步的顯示效果。 此時，作爲熱源9，則在端子零件4的周圍配置線圏 ，能就局部的控制採用利用高頻電流的感應加熱、利用鹵 素燈等熱源之聚光加熱、噴燈之噴燈熱、利用電熱線之熱 風扇所產生的熱量。 其次，針對該些加熱條做一說明。可藉由利用上記的 熱源，來加快昇溫速度。一旦昇溫速度變慢，就無法使得 先揮發助燃劑的低融點金屬和基材做充分的濕潤。於第 1 8圖表示昇溫速度和接合強度的關係。由第1 8圖即知 ，昇溫速度在1 0°C/m i η以下的場合，接合強度就會 大幅下降。 其次，針對端子零件4的材質及其形狀，受到電壓非 直線阻抗體2的影響做一說明。希望端子零件4是爲鋼、 銅、銅合金。與應用該些的電壓非直線阻抗體單元1作爲 比較例，來檢查應用鋁材之電壓非直線阻抗體單元1的接 合強度。試驗方法係於設在端子零件4的壓頭’加以安裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n ·1 I n <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '-'P . 線. 22- 5 8 8 6 4 Α7R7 五、發明說明（2〇) '治具，來測定抗拉強度。其結果顯示在表2。表2中之*係 表示比較钶。 【表2】 No. 端子材質 強度（M p a ) 1 * 錯合金（AA20 1 1) 0.45 2 鋼材 1.10 3 銅（J I S C 1 0 2 0 ) 1.05 4 銅合金（J I S C 5 2 1 2 ) 1.12 5 黃銅 1.15 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟郎智慧財轰笱貝L消費合阼；中製 由此結果即知，當應用鋼、銅、銅合金來接合端子零 件4時，就可提供一接合強度爲1.OMPa以上，且接 合強度高且優的Ζ η 0元件單元。而連顯示在表2的實施 例2〜5以外的鋼、銅、銅合金，亦確認能得到同樣的效 果。 若上述實施例2〜5，在端子零件4應用鋁材的話， 接合強度就會大幅下降，但對端子零件4進行電鍍處理， 就能提升接含強度。亦即，對於由鋁、鋁合金所製成的端 子零件4，進行鍍Ni、Sn、或Ζη之後，而製作成電 壓非直線阻抗體單元1。針對如以上所取得的電壓非直線 阻抗體單元1，與上述實施例2〜5相同，進行接合強度 試驗。並將其結果顯不在表.3。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -23- 468185 A7 B7 五、發明說明（21)【表3】 基材：鋁(A A 1 0 5 0 ) No. 電鍍材質 強度（Μ Ρ a ) 1 N i 1.05 2 S η 1.12 3 Ζ η 1.05 % 卜 % t 由此結果即知，藉由對端子零件4 S η、或Ζ η，就能提供一接合強度爲 ，且接合強度高且優的Ζ η ◦元件單元 之實施例1〜3以外的材質之鋁、鋁合 金，亦確認可得到同樣的效果。 其次，針對端子零件4的形狀，受 體2的影響做一說明。端子零件4的構 線阻抗體2的形狀，且接合面加工成圓 面相反面的中心部，將具備有接合部之 3以上口徑的突起狀螺栓部之端子零件 直線阻抗體單元1。藉此製作成一在該 以螺固後述之第2端子零件的避雷器單 起狀之螺栓部的口徑必須爲接合部之端 上，來防止對橫向施加負荷時的變形。 又針對離端子零件4的電壓非直線 的最小厚度，有助接合強度的影響做一 是製作改變安裝部分的厚度的複數個電 進行鍍N i、 1 · 0 Μ P a以上 •而連顯示在表3 金、鋼、銅、銅合 到電壓非直線阻抗 造係符合電壓非直 板狀，並在與接合 端子零件4之1 / 4，應用在電壓非 些端子零件4，予 元》此時，上述突 子零件的1 / 3以 阻抗體2之接合面 調査。具體而言， 壓非直線阻抗體單 ------------—裝--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --線'· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -24- A7 4 0 8 1 B 5 _ B7__ 五、發明說明（22) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 元1，予以進行試驗。試驗方法係於設在端子零件4的壓 頭•安裝治具，來測定抗拉強度。並將其結果顯示在第1 9圖。 第1 9圖係於橫軸表示端子零件的最小厚度，而於縱 軸表示接合強度。由此結果即知，藉由端子零件4的接合 部分之最小厚度爲2mm以上，就能提供一接合強度爲 1 . OMP a以上，且接合強度高且優的Ζ η 0元件單元 〇 就端子零件4來看，是對接合面周圍做倒角加工，或 做圓角加工，藉此在接合面周圍形成溝槽，易於留住焊材 3，而均勻的遍及在端子零件4的周圍。因此，可提供一 接合強度穩定的電壓非直線阻抗體單元1»針對取用接合 面周圍做倒角加工或圓角加工的端子零件4所得到的電壓 非直線阻抗體單元1，來調查接合強度。並將其結果顯示 在表4 〇 【表4】
No . 端子加工 強度（Μ P a〉 1 倒角加工（0 · 5mm) 1.23 2 圓角加工（0 5mm) 1.25 由此結果即知，藉由對端子零件4的接合面周圍做倒 角加工或圓角加工，就能提供一接合強度爲1.OMPa 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -25- 4681 85 A7 _B7___ % 五、發明說明（23) 以上，且接含強度高且優的電壓非直線阻抗體單元。藉此 即能提供一可確實接合電壓非直繰阻抗體2，且對變電機 器之小型化有所貢獻的電壓非直線阻抗體單元1。 其次，針對應用該些的電壓非直線阻抗體之避雷器單 元的實施形態做一說明。第2 0圖係爲有關本發明之實施 形態的避雷器單元1 6之斷面圖。此避雷器單元1 6係可 應用在柱狀避雷器、配電避雷器 '送電線用避雷器等《第 2 0圖所示之避雷器單元1 6係由，電壓非直線阻抗體單 元1、覆蓋電壓非直線阻抗體單元1之多孔狀絕緣性軟管 1 7、具有貫通孔之金屬圓板1 8、被安裝在電壓非直線 阻抗體單元1的端子零件4之第2端子零件19、覆蓋第 2端子命具1 9以外之彈性絕緣性被覆體2 0所構成的。 電壓非直線阻抗體單元1是應用上述實施形態之任一 所製造的。於此電壓非直線阻抗體單元1被覆熱硬化性的 多孔狀絕緣性軟管1 7，且在電壓非直線阻抗體單元1之 兩端側的端子零件4之突起狀螺栓部，貫穿金屬圓板1 8 ，並以夾住多孔狀絕緣性軟管的方式，螺固在第2端子零 件1 9。其次，將該些放入烤爐，並在2 0 0°C以以使之 熱硬化，順便調整定位至所定形狀的模子，且用彈性絕緣 性被覆體2 0予以被覆之。並獲得將該些在2 0 〇°C以下 ，使之熱硬化的避雷器單元1 6。 於此，金屬圓板1 8係藉由在個與電壓非直線阻抗體 單元1相對側，具備有多數凸狀之突起物’而能更堅固的 夾住多孔狀絕緣性軟管1 7 β又’在直列配置複數個避雷 本紙張尺度適用中國©家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 111------ ^--------^>1-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -26· A7 468185 ______B7_____ 五、發明說明（24) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 器單元1 6的場合，乃如第2 1圖所示，在兩側使用具備 有螺栓部2 1的第2端子零件1 9。亦即，使用具備有能 與電壓非直線阻抗體單元1的端子零件4螺合，且從接合 底部延伸成圓柱狀’而上面側之中心部爲凹部所製成之螺 栓部21的第2端子零件19 »藉此，就能直接直列的組 合避雷器單元1 6 ' 更藉由將第2端子零件1 9之側面部，製做成中心線 平均粗度爲1 0 0 以上，就能使彈性絕緣性被覆體 2 0的晈合變佳，即使受到外力、周圍溫度、內部發熱的 作用，也不會使彈性絕緣性被覆體2 0剝離，就不會產生 因剝離而引起的吸濕等絕緣下降之情況。 此避雷器單元16係在電壓非直線阻抗體單元1被覆 熱硬化性之多孔狀絕緣性軟管1 7。此係爲了防止過大電 湧侵入，而破壞避雷器的情形下，令避雷器各部位飛散》 又，當過大電湧侵入時內部壓力上昇，其內部壓力會均勻 的分散，而防止破壞時的應力集中 暌齊a-替慧讨轰笱員1-有費乂 a乍： 又於彈性絕緣性被覆體2 0，如第2 2圖和第2 3圖 所示，在1方向設置薄壁部2 2。第2 2圖係設有間隙狀 之縱向的簿壁部2 2，第2 3圖係形成圓形狀之縱向的薄 壁部。藉由具備有此簿壁部2 2，就能釋放電弧’並予以 控制在1方向* 【發明之效果】 如以上說明般，根據本發明，將形成電極皮膜的電壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） -27- 68 1 8 5 at Β7 五、發明說明（25) (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁} 非直線阻抗體間和兩端面的端子零件之間，用焊材予以接 合，而能提供一小型且低成本的電壓非直線阻抗體單元。 又，可提供一電壓非直線阻抗體的接合強度很堅固，即使 受到外力、周圍溫度、內部發熱的作用，仍不會剝離之電 壓非直線阻抗體單元β 又，該些電壓非直線阻抗體單元，會完全被構造性接 合的關係，當在製造避雷器單元時，用多孔狀絕緣性軟管 或絕緣性彈性被覆體加以覆蓋之際，該等並不會進入到接 合界面，因而無損於電氣特性，且能防止電壓施加時所產 生的電暈。 【圖面之簡單說明】 第1圖係有關本發明之實施形態的電壓非直線阻抗體 單元之說明圖。 第2圖係有關本發明之實施形態的電壓非直線阻抗體 單元之其中一例之正面圖。 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 第3圖係有關製作本發明之實施形態的電壓非直線阻 抗體單元時之正面圖。 第4圖係有關製作本發明之實施形態的電壓非直線阻 抗體單元時之平面圖= 第5圖係有關本發明之實施形態的電壓非直線阻抗體 單元之另一例之正面圖。 第6圖係表示有關本發明之實施形態的電壓非直線阻 抗體單元之又另一例之正面圖。 本紙張尺度適用中固國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -28- A7 4 6 8 18 5 _；__B7______ 五、發明說明（2ό) 第7圖係表示有關本發明之實施形態中之電極皮膜厚 度與放電耐量之關係曲線圖。 第8圖係表示本發明之實施形態中之電極皮膜的材質 及構造與抗拉強度之關係曲線圖。 第9圖係表示本發明之實施形態中之電壓非直線阻抗 體彼此錯開與放電耐量之關係曲線圖。 +' 第1 Q圖係表示本發明之實施形態中之端子零件及電 壓非直線阻抗體的位置與放電耐量之關係曲線圖。 第1 1圖係表示本發明之實施形態中之偏移電壓非直 線阻抗體的接合部之中心部與放電耐量之關係曲線圖。 第1 2圖係表示本發明之實施形態中之電壓非直線阻 抗體的形狀與放電耐量之關係曲線圖。 第1 3圖係表示本發明之實施形態中之電壓非直線阻 抗體的平行度與放電耐量之關係曲線圖。 第1 4圖係表示本發明之實施形態中之膏狀焊材中的 低融點金屬直徑與接合強度之關係曲線圖。 第1 5圖係表示本發明之實施形態中之膏狀焊材中的 低融點金屬厚度與接合強度之關係曲線圖。 第16圖係表示本發明之實施形態中之膏狀焊材的塗 佈條件與放電耐量之關係曲線圖。 第1 7圖係表示製造本發明之實施形態中之電壓非直 線阻抗體單元時之推押負荷與接合強度之關係曲線圖。 第1 8圖係表示接合有關本發明之實施形態的電壓非 直線阻抗體單元時之焊劑加熱時的昇溫速度和接合強度之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - ----!!裝 i 麵 -----訂-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -29- 468185 A7 _.__B7___ 五、發明說明（27) 關係曲線圖。 第19圖係表示有關本發明之實施形態的電壓非直線 阻抗體單元之端子零件的厚度和接合強度之關係曲線圖。 第2 0圖係表示有關本發明之實施形態的避雷器單元 之斷面圖。 第2 1圖係表示有關本發明之實施形態的避雷器單元 之第2端子零件之其中一例之正面圖。 第2 2圖係表示有關本發明之實施形態的避雷器單元 之彈性絕緣性被覆體之其中一例之斷面圖。 第2 3圖係表示有關本發明之實施形態的避雷器單元 之彈性絕緣性被覆體之另一例之斷面圖。 【符號之說明】 1:電壓非直線阻抗體單元 2 :電壓非直線阻抗體 3 :焊材 4:端子零件 \ 5 :燒結體 6 :銀膏 7 :支持台 8 :支持棒 9 :熱源 1 0 :無機系絕緣塗佈材 1 1 : C u電極被膜 -30- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1 46 818 5 A7 _B7 五、發明說明（28) 1 2 :高 阻抗 暦 1 3 :第 1 電 極 皮 膜 1 4 :第 2 電 極 皮 膜 1 5 :高 阻 抗 膜 1 6 :避 雷 器 單 元 1 7 :多 孔 狀 絕 緣 性軟 管 1 8 :金 屬 圓 板 1 9 :第 2 端 子 零 件 2 0 :彈 性 絕 緣 性 被覆 體 2 1 :螺 栓 部 2 2 :簿 壁 部 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -δ .線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -31 -