急峻波過電圧抑制用酸化亜鉛系セラミックスの開発

• 研究課題/領域番号: 63850056
• 研究種目: 試験研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学
• 研究機関: 茨城工業高等専門学校
• 研究代表者: 細川 正男 茨城工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (40199500)
• 研究分担者: 白川 晋吾 日立製作所, 国分工場遮設部, 主任技師 ; 皆藤 新一 茨城工業高等専門学校, 電気工学科, 助手 ; 中岡 鑑一郎 茨城工業高等専門学校, 一般科, 助教授 (20132574) ; 松沢 孝男 茨城工業高等専門学校, 一般科, 助教授 (40005989)
• 研究期間 (年度): 1988
• 研究課題ステータス: 完了 (1988年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1988年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 酸化亜鉛素子 / 酸化亜鉛形避雷器 / 急峻波過電圧 / 過電圧抑制 / バリスター

研究概要

雷サージなどの急峻波に対して過電圧抑制効果の優れた酸化亜鉛系セラミックスを開発すべく、酸化亜鉛素子の製造条件と電気的特性との関係について研究した。酸化亜鉛ZnOを主成分(重量比95%)とし、残部をBi_2O_3、MnO、CoO、Sb_2O_3などの添加物を加えた原料を用い、成形圧力、成形時の加圧時間、焼成温度、焼成時間などの製造条件を変えて直径13mm(焼成後、約11mm)の円板状の素子を製造し、電圧ー電流特性を小電流領域(10^<-7>〜10^<-2>A)で測定して比較検討した結果、次のことが明らかになった。
1.バリスタ電圧V_<1MA>(10^<-6>A通電時の素子の端子電圧)は320〜120V/mm、非直線係数α(電流10^<-7>〜10^<-5>Aの間のα、但しI=V^α)は50〜10であり、製造条件により特性が変る。
2.最も影響の大きいのは焼成温度で、1100〜1300℃の範囲に於て焼成温度が高いほどバリスタ電圧は低下し、非直線係数も低下傾向となる。
3.焼成時間は、1時間では試料ごとの特性のバラツキが大きく不十分であり、5〜10時間ではバラツキは小さく十分である。焼成時間が長いほどバリスタ電圧は低下する。非直線係数の変化は少い。
4.成形圧力は、400〜1000Kgf/cm^2の範囲に於て圧力が高いほどバリスタ電圧も235〜275V/mmと高くなる。非直線係数も20〜50と変化する。また、成形時間(20と120秒)も、バリスタ電圧と非直線係数に影響する。
以上の研究成果により、本研究の所期の目標は達成された。