專利名稱：陶瓷電阻器、其生產(chǎn)方法、中性接地電阻器及斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐電流能力優(yōu)良，并且用于電氣設(shè)備或裝置，尤其用于變壓器或斷路器的陶瓷電阻器。
常規(guī)電阻器是如JP A 5-41302中所公開那樣的基于碳的電阻器，如JP A 5-41302中所公開那樣的基于金屬硼化物的電阻器，以及如JP A 63-5590中所公開那樣的基于氧化鋅的電阻器。
基于碳的電阻器各具有把碳粉分散到由Al2O3組成的基體中的結(jié)構(gòu)。這種電阻器有幾百Ωcm的電阻率。
基于金屬硼化物的電阻器各具有由金屬硼化物和非還原玻璃組成的燒結(jié)體，并且它們是具備有溫度特性、電流電壓特性，以及耐電流能力的電阻器。
從另一方面來說，基于氧化鋅的電阻器各為多晶物質(zhì)，包括作為主要成分的ZnO，以及Al2O3，MgO，Y2O3，Sb2O3，SiO2等等。該電阻器具有10-1000Ωcm的電阻率，并且按照對其應(yīng)用電阻器的設(shè)備或裝置來使用。在那些電阻器中，把至少兩種上述氧化物的原料粉加以混合，用加到那里的有機(jī)粘合劑制成粒狀，并且然后用金屬鑄模成形。于是，成形體在電熔爐中燒結(jié)，并且然后裝上電極，由此生產(chǎn)出電阻器。
在基于氧化鋅的電阻器中，ZnO-Al2O3-MgO-SiO2適用于比如變壓器、斷路器的電氣設(shè)備和裝置。這種電阻器是通過混合粉末、形成粒狀、用金屬鑄模模壓、燒結(jié)，以及安裝電極生產(chǎn)出來的。JPA 4-64201中公開的電阻器把硼硅酸鹽玻璃加到ZnO-Al2O3-MgO三成分中，以減小電阻值的變化。JP A 6-168802中公開的電阻器用1-10mol％(0.6-6wt％)的CaO加到ZnO-Al2O3-MgO三成分中，以增大高電壓作用下的電阻值。
JP A 5-101907中公開了一種電力斷路器，其中結(jié)合了一種使用包括氧化鋅作為主要成分，以及氧化鈦和氧化鎳作為輔助或附加成分的燒結(jié)體的電阻器。
在電流流通的操作時(shí)間里，在大量電流能量涌流到電阻器中，伴隨電阻器中快速產(chǎn)生的熱，由熱膨脹所引起的熱應(yīng)變力使電力電阻器破碎。常規(guī)基于氧化鋅的電阻器具有增加到不被破碎的耐電流能力。然而，它并不足夠。
本發(fā)明的目的是提供一種耐電流能力優(yōu)良的陶瓷電阻器，以及該陶瓷電阻器的生產(chǎn)方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的陶瓷電阻器包括作為主要成分的氧化鋅(ZnO)；以及作為必要成分的有，氧化鋁(Al2O3)3.0-40mol％，氧化鎂(MgO)2.0-40mol％，氧化硅(SiO2) 0.1-10mol％，從氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)和氧化鋇(BaO)組成的組合中至少選擇一種化合物，占0.005-0.5mol％，并且其特征在于該陶瓷電阻器具有正的(+)電阻溫度系數(shù)。
此外，按照本發(fā)明的另一陶瓷電阻器包括作為主要成分的氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂和氧化硅四種化合物，總共占97.0-99.97wt％，以及包括至少一種CaO/SrO/BaO的硼硅酸鹽玻璃的添加物，占0.03-0.3wt％，這四種化合物為氧化鋁3.0-40mol％，氧化鎂2.0-40mol％，氧化硅0.1-10mol％，以及氧化鋅為剩余部分，添加物為至少一種占1.0-40.0wt％的CaO/SrO/BaO，以及硼硅酸鹽玻璃為剩余部分，并且在陶瓷電阻器的總共成分中包括至少一種CaO/SrO/BaO，占0.003-0.3wt％，并且電阻的溫度系數(shù)為正。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的陶瓷電阻器的生產(chǎn)方法的特征在于，把鋅、鋁、鎂和硅的各個(gè)氧化物粉末與至少包括一種鈣、鍶和鋇的各個(gè)氧化物粉末的硼硅酸鹽粉末玻璃(flit glass)相混合，把它模壓成板狀或圓柱狀，把它燒結(jié)形成電阻器本體，并且在電阻器本體的板體兩側(cè)或圓柱體兩端表面形成電極薄膜，以便形成上述的另一陶瓷電阻器。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對ZnO-Al2O3-MgO-SiO2電阻器附加少量的CaO、SrO、BaO，則顯著改善了耐電流能力。另外，他們發(fā)現(xiàn)對硼硅酸鹽玻璃使用添加劑CaO、SrO、BaO，則進(jìn)一步增加了效果。即使添加兩種或三種這些添加劑CaO、SrO、BaO，效果不會受到破壞。至于硼硅酸鹽玻璃，當(dāng)添加包含1.0-40wt％的CaO、SrO、BaO(至少那些氧化物中的一種)的硼硅酸鹽粉末玻璃時(shí)，以便硼硅酸鹽粉末玻璃是整個(gè)陶瓷電阻器(燒結(jié)體)的0.03-3.0wt％，并且包含在硼硅酸鹽粉末玻璃中的CaO、SrO、BaO(至少那些氧化物的一種)是整個(gè)陶瓷電阻器(燒結(jié)體)的0.003-3.0wt％時(shí)，則耐電流能力增加。


圖1是按照本發(fā)明的基于氧化鋅的圓柱狀電阻器的正面圖。該電阻器包括基于氧化鋅的燒結(jié)體1，以及在基于氧化鋅的燒結(jié)體1的兩端形成的鋁電極2。圖2是按照本發(fā)明的基于氧化鋅的環(huán)形電阻器的正面圖。該電阻器包括氧化鋅燒結(jié)體3、在燒結(jié)體3的兩端表面形成的鋁電極4，以及在電阻器中央形成孔5的一個(gè)部分，該孔穿過燒結(jié)體3及從一端到另一端的電極4。
此外，使用陶瓷電阻器，本發(fā)明用到中性接地電阻器及氣體斷路器。
也就是說，中性接地電阻器包括一個(gè)容器，含有多個(gè)分層的電阻器，以提供一種分層體，各個(gè)電阻器是按照本發(fā)明在其兩側(cè)表面形成電極薄膜的平板狀陶瓷電阻器；一個(gè)端子與分層體的一端連接，以便安排在容器的外部；以及其一端的導(dǎo)體與分層體的另一端連接，并且另一端接地。
此外，氣體斷路器包括一個(gè)閉合電阻器，裝有通過疊放陶瓷電阻器板而形成的分層體，按照本發(fā)明在其兩側(cè)各形成電極薄膜；以及一個(gè)包含合閘電阻器及與合閘電阻器并聯(lián)電氣連接的斷路部分的容器。
變壓器的中性接地電阻器是用于短時(shí)抑制接地故障電流。在這種耐電流能力試驗(yàn)中，交流電流持續(xù)流過電阻器，由此直到發(fā)生熱擊穿并且獲得能量時(shí)為止。在這種情況下，電阻器總是加熱到200℃或以上的溫度，這樣成為擊穿的原因。
圖3表示電流隨時(shí)間的變化。曲線(6)表示按照本發(fā)明添加有氧化鈣的電阻器中的電流變化。曲線(7)表示按照本發(fā)明添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽粉末玻璃的電阻器中的電流變化。曲線(8)表示常規(guī)電阻器中的電流變化。常規(guī)電阻器(8)包括15.0mol％的氧化鋁，5.0mol％的氧化鎂，3.0mol％的氧化硅，以及剩余部分為氧化鋅。按照本發(fā)明的陶瓷電阻器(6)添加有0.15mol％的氧化鈣，以及按照本發(fā)明的另一種陶瓷電阻器(7)添加含有10wt％氧化鈣的0.5wt％硼硅酸鹽玻璃。這些電阻器為圓盤狀，它們各有44mm的直徑，10mm的厚度，以及40Ω的電阻。電阻器各在圓盤的兩側(cè)表面形成電極。
緊接電流開始流通之后的初始電流是3.5A，在電流通過期間改變電流。在電流減小之后，電流增加一段時(shí)間。在縱坐標(biāo)最大電流8A處，電阻器的溫度達(dá)到幾百℃，并且一會兒發(fā)生熱擊穿。在圖3中，在按照本發(fā)明的添加有氧化鈣的電阻器(6)中電流直至達(dá)到8A的時(shí)間為52秒，在按照本發(fā)明的添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽玻璃的電阻器(7)中為67秒，該時(shí)間比常規(guī)電阻器(8)中的長40秒，并且是常規(guī)電阻器(8)中時(shí)間的1.3倍和1.7倍。發(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明的電阻器耐電流能力優(yōu)良。
從另一方面來說，用于斷路器的電阻器在斷路操作期間有高電壓脈沖施加其上，因此按照這種現(xiàn)象，在耐電流能力試驗(yàn)中施加了高電壓脈沖。圖3中按照本發(fā)明的電阻器的耐電流能力比常規(guī)電阻器的耐電流能力更好。
圖4表示電流通過時(shí)間按照氧化鈣的量所作的變化。曲線9表示其中對10.0mol％的氧化鋁、7.0mol％的氧化鎂、2.0mol％的氧化硅以及氧化鋅加入了0-0.7mol％的氧化鈣的電阻器。從另一方面來說，曲線10表示其中對氧化鋁—氧化鎂—氧化硅—氧化鋅加入了含有10wt％氧化鈣的0-4.0wt％硼硅酸鹽玻璃的電阻器。在這種情況下，氧化鈣的量用mol％標(biāo)示。電阻器各有44mm的直徑，10mm的厚度，以及30Ω的電阻。在電流開始流動(dòng)之后的初始電流為3.2A。在電阻器(9)中，當(dāng)沒有添加氧化鈣時(shí)，電流通過時(shí)間為58秒，當(dāng)添加0.2mol％氧化鈣時(shí)，為最長時(shí)間95秒，以及當(dāng)添加0.5mol％的氧化鈣時(shí)，減小到61秒。當(dāng)添加更多氧化鈣時(shí)，時(shí)間變得更短。此外，當(dāng)添加0.005mol％或更少的氧化鈣時(shí)，通過時(shí)間不變得更長。因此，由曲線(9)表示的電阻器的氧化鈣的量適當(dāng)為0.005-0.5mol％。從另一方面來說，在電阻器(10)中，當(dāng)沒有添加氧化鈣時(shí)，通過時(shí)間是60秒，當(dāng)添加0.07mol％(0.05wt％)氧化鈣時(shí)，為最長時(shí)間98秒，以及當(dāng)添加0.43mol％(0.3wt％)氧化鈣時(shí)，減小到59秒。當(dāng)添加更多氧化鈣時(shí)，時(shí)間變得更短。此外，當(dāng)添加0.0043mol％(0.003wt％)或更少氧化鈣時(shí)，通過時(shí)間不變得更長。因此，由曲線(1 0)表示的電阻器的氧化鈣的量適當(dāng)為0.0043-0.43mol％。
從另一方面來說，氧化鍶的量和氧化鋇的量適當(dāng)與氧化鈣的量相同，即，0.005-0.5mol％。超出這個(gè)范圍電流通過時(shí)間變得更短。
本發(fā)明中使用的硼硅酸鹽玻璃包括作為主要成分的氧化硅和氧化硼，至少一種作為基本成分的氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇，以及可選擇的一種或多種的氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀等。在硼硅酸鹽玻璃中添加1.0-40.0wt％的氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇。待添加的硼硅酸鹽玻璃的最佳范圍是0.03-3.0wt％。超出這個(gè)范圍電流通過時(shí)間就小。
當(dāng)電流在陶瓷電阻器中流通時(shí)，陶瓷電阻器的溫度上升到300℃或更高。其時(shí)，必須不因電流增加而引起熱擊穿。包括3-40.0mol％氧化鋁、2.0-40mol％氧化鎂和0.1-10mol％氧化硅的基于氧化鋅的電阻器具有正的電阻溫度系數(shù)。通過對基于氧化鋅的電阻器添加不同種類的粉末玻璃，觀察所得到的溫度特性，發(fā)現(xiàn)有正電阻溫度系數(shù)的電阻器和負(fù)電阻溫度系數(shù)的電阻器。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明的電阻器屬于前種電阻器，所以耐電流能力能得到改善。
在本發(fā)明的含量范圍之內(nèi)的氧化鋁(Al2O3)與氧化鋅(ZnO)起反應(yīng)，以形成復(fù)雜的化合物晶體顆粒，由此增加了電阻。
氧化鎂(MgO)增加電阻，并且把電阻的溫度系數(shù)轉(zhuǎn)換成正。氧化硅(SiO)改善燒結(jié)性能。
從另一方面來說，氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)和氧化鋇(BaO)起燒結(jié)輔助劑的作用，以使燒結(jié)體緊湊。
按照X射線分析，那些燒結(jié)輔助氧化物促進(jìn)了復(fù)雜化合物晶體顆粒ZnAl2O4的生產(chǎn)反應(yīng)。結(jié)果，耐熱能力增加，并且電阻的溫度系數(shù)增加，由此耐電流能力增加。通過使用對其添加有這三種氧化物的硼硅酸鹽玻璃，效果進(jìn)一步增加。對其添加有那三種氧化物的硼硅酸鹽玻璃存在于晶粒之間，以與燒結(jié)輔助劑起反應(yīng)，并且促進(jìn)ZnO和ZnAl2O4的晶體顆粒的生長。
圖1是按照本發(fā)明的基于氧化鋅的圓柱狀電阻器的正面圖；圖2是按照本發(fā)明的基于氧化鋅的環(huán)形電阻器的局部剖面正面圖；圖3是各表示添加有氧化鈣的陶瓷電阻器，添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽玻璃的陶瓷電阻器等中的電流按照電流通過時(shí)間而作變化的曲線圖；圖4是各表示添加有氧化鈣的陶瓷電阻器和添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽玻璃的陶瓷電阻器的耐電流能力按照氧化鈣的量而作變化的曲線圖；圖5是各表示添加有氧化鈣的陶瓷電阻器，添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽玻璃的陶瓷電阻器等的電阻溫度特性的曲線圖；圖6是表示添加有氧化鈣的陶瓷電阻器的電阻按照燒結(jié)溫度而作變化的曲線圖；圖7是表示各添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽粉末玻璃的電阻器的電阻按照燒結(jié)溫度而作變化的曲線圖；圖8是表示各添加有氧化鈣的電阻器和添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽玻璃的電阻器的電阻溫度系數(shù)按照氧化鈣的量而作變化的曲線圖；圖9是使用按照本發(fā)明的陶瓷電阻器的中性接地電阻器的斷面圖；以及圖10是使用按照本發(fā)明的陶瓷電阻器，用于空氣斷路器的合閘電阻器的斷面圖。
本發(fā)明的實(shí)施例說明如下。
實(shí)施例1準(zhǔn)備下列三種粉末(a)氧化鈣0.49g(0.07克分子比率)，添加到由氧化鋅766.3g(77.0克分子比率)、氧化鋁187.1g(15.0克分子比率)、氧化鎂24.6g(5.0克分子比率)和氧化硅22.0g(3.0克分子比率)組成的粉末中；(b)含有氧化鈣10wt％5.0g(0.5wt％)的硼硅酸鹽玻璃，添加到該粉末中；以及
(c)鋅硼硅酸鹽粉末玻璃5.0g(0.5wt％)，添加到該粉末中。這三種粉末各由一個(gè)球磨機(jī)混合。對這三種粉末各添加使用聚乙烯的醇粘合劑。用制粒機(jī)把這三種粉末制成粒狀。粒狀粉末由金屬鑄模模壓形成直徑為50mm、厚度為12mm的圓盤。模型在電熔爐中在1050-1300℃的溫度下燒結(jié)4小時(shí)。最終，燒結(jié)體的兩側(cè)接地，在兩側(cè)熱噴涂上鋁，以形成電極。這樣，形成各具有42-46mm直徑和10mm厚度的電阻器。電阻器按照收縮率各具有標(biāo)度。
圖5表示按上述方式形成的三種陶瓷電阻器的電阻溫度特性。在圖5中，曲線11表示其添加有氧化鈣的電阻器(a)，曲線12表示含有氧化鈣的硼硅酸鹽粉末玻璃的電阻器(b)，曲線13表示其添加有鋅硼硅酸鹽粉末玻璃的電阻器(c)，以及曲線14表示常規(guī)氧化鋅—氧化鋁(15mol％)—氧化鎂(5mol％)—氧化硅(3mol％)電阻器。常規(guī)電阻器具有正溫度系數(shù)。曲線14的電阻的溫度系數(shù)在20℃與200℃之間為+2.1×10-3/℃。相反，在如上那樣相同溫度范圍內(nèi)，其添加有氧化鈣的電阻器的曲線11的電阻的溫度系數(shù)為+3.4×10-3/℃，以及在如上那樣相同溫度范圍內(nèi)，其添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽玻璃的電阻器的曲線12的電阻的溫度系數(shù)更高，即，+3.9×10-3/℃。從另一方面來說，在如上那樣相同溫度范圍內(nèi)，其添加有鋅硼硅酸鹽玻璃的電阻器的曲線13的電阻的溫度系數(shù)為一1.6×10-3/℃，這是負(fù)的電阻溫度系數(shù)。這樣，按照所添加的粉末玻璃的種類，電阻的溫度系數(shù)不相同。例如，在添加有鋅硼硅酸鹽玻璃的電阻器中通過交流電時(shí)，耐電流能力要比三種具有正電阻溫度系數(shù)的電阻器小許多。
實(shí)施例2
準(zhǔn)備下列兩種粉末(d)SrCO31.93g(等效于氧化鍶0.10克分子比率)，添加到由氧化鋅837g(79.0克分子比率)、氧化鋁66.4g(5.0克分子比率)、氧化鎂63.0g(12.0克分子比率)和氧化硅31.2g(4.0克分子比率)組成的粉末中，以及(e)含有SrCO310wt％的硼硅酸鹽粉末玻璃5.0g(0.5wt％)，添加到該粉末中。兩種準(zhǔn)備的粉末(d)和(e)各自混合，并且然后按實(shí)施例1那樣相同的方法形成電阻器。通過添加SrCO3制成含有氧化鍶的電阻器的溫度系數(shù)為+3.3×10-3/℃，從另一方面來說，通過添加含有SrCO3的鋅硼硅酸鹽玻璃，與玻璃一起制成的含有氧化鍶的電阻器的溫度系數(shù)為+4.8×10-3/℃，并且后者具有大的電阻溫度系數(shù)。這些電阻器各具有比常規(guī)氧化鋅—氧化鋁—氧化鎂—氧化硅電阻器更大的交流通過時(shí)的耐電流能力。
實(shí)施例3準(zhǔn)備下列兩種粉末，其一種是氧化鋇0.99g(0.05克分子比率)，添加到由氧化鋅859g(81.5克分子比率)、氧化鋁66.0g(5.0克分子比率)、氧化鎂62.6g(12.0克分子比率)和氧化硅11.6g(1.5克分子比率)組成的粉末中；以及另一種是包含10wt％氧化鋇的硼硅酸鹽粉末玻璃5.0g(0.5wt％)，添加到該粉末中。這兩種粉末各自混合，并且然后按實(shí)施例1那樣相同方法形成電阻器。其添加有氧化鋇的電阻器的電阻溫度系數(shù)為+3.5×10-3/℃，其添加含有氧化鋇的硼硅酸鹽粉末玻璃的電阻器的電阻溫度系數(shù)為+5.0×10-3/℃，并且獲得了大的電阻溫度系數(shù)。這些電阻器各有比常規(guī)氧化鋅—氧化鋁—氧化鎂—氧化硅電阻器更大的交流通過時(shí)的耐電流能力。
實(shí)施例4圖6表示添加有氧化鈣的陶瓷電阻器的電阻按照燒結(jié)溫度而作的變化。特性曲線16表示其中對79.5氧化鋅-12.0氧化鋁-7.0氧化鎂-1.5氧化硅(按克分子比率)添加0.02克分子比率氧化鈣的電阻器，特性曲線17表示其中對該粉末添加0.3克分子比率氧化鈣的電阻器，以及特性曲線18表示常規(guī)氧化鋅—氧化鋁—氧化鎂—氧化硅電阻器。用于中性接地電阻器的電阻器的電阻值為25Ω到40Ω。當(dāng)燒結(jié)溫度增大時(shí)各特性曲線的電阻減小。由特性曲線16表示的電阻器其燒結(jié)溫度比曲線18所表示的常規(guī)電阻器低大約50℃。從另一方面來說，在曲線17所表示的電阻器中，電阻按照燒結(jié)溫度而作的變化在1150℃以上時(shí)緩慢。這是因?yàn)闊Y(jié)性能按照添加的氧化鈣的量而不同。
實(shí)施例5圖7表示添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽粉末玻璃的陶瓷電阻器的電阻按照燒結(jié)溫度而作的變化。特性曲線19表示其中對79.5氧化鋅-12.0氧化鋁-7.0氧化鎂-1.5氧化硅(按克分子比率)添加含有15wt％氧化鈣的總共為0.2wt％的硼硅酸鹽粉末玻璃的電阻器。曲線20表示其中添加1.5wt％的如曲線19那樣相同粉末玻璃的電阻器。曲線21表示常規(guī)氧化鋅—氧化鋁—氧化鎂—氧化硅電阻器。在曲線19表示的電阻器中，電阻變化比曲線21表示的常規(guī)電阻器更急劇，相反，曲線20平緩。曲線19的電阻器難以實(shí)現(xiàn)電熔爐的溫度調(diào)節(jié)，相反，曲線20的電阻器易于做到這一點(diǎn)。這是因?yàn)闊Y(jié)按照添加的粉末玻璃的量而不同。在批量生產(chǎn)時(shí)電阻按照燒結(jié)溫度的變化量會影響產(chǎn)出率。具有大的電阻變化的電阻器和具有小的變化的電阻器按照所添加的含有氧化鈣的硼硅酸鹽粉末玻璃來生產(chǎn)。
實(shí)施例6分別生產(chǎn)一種其中對氧化鋅-10.0氧化鋁-7.0氧化鎂-2.0氧化硅(按克分子比率)添加0-0.7克分子比率氧化鈣的電阻器，以及一種其中對氧化鋅-10.0氧化鋁-7.0氧化鎂-2.0氧化硅(按克分子比率)添加含有10wt％氧化鈣的0-4.0wt％硼硅酸鹽玻璃的電阻器。電阻為30Ω。
圖8表示電阻的溫度系數(shù)按照氧化鈣的量而作的變化。特性曲線23為添加有氧化鈣的電阻器，從另一方面來說，特性曲線24為添加含有氧化鈣的硼硅酸鹽玻璃的電阻器。氧化鈣的量用克分子百分率表示。緊接電流通過之后的初始電流為3.2A。由曲線23表示的電阻的溫度系數(shù)在0.22mol％氧化鈣處為最高，以及由曲線24表示的電阻的溫度系數(shù)在0.07mol％氧化鈣處為最高。在曲線23中，電阻的溫度系數(shù)為1.6×10-3/℃而沒有添加氧化鈣，而在添加0.22mol％氧化鈣它為最大，為3.0×10-3/℃。然而，當(dāng)氧化鈣添加多于0.22mol％時(shí)，電阻的溫度系數(shù)減小，即使當(dāng)添加0.5mol％的氧化鈣，電阻的溫度系數(shù)為1.0×10-3/℃，并且它沒有變?yōu)樨?fù)。從另一方面來說，在曲線24中，當(dāng)添加0.007mol％氧化鈣(硼硅酸鹽玻璃0.5wt％)，電阻的溫度系數(shù)變?yōu)樽畲?，?.0×10-3/℃，并且它按照進(jìn)一步添加氧化鈣而減小。此外，在添加0.43mol％氧化鈣(3.0wt％硼硅酸鹽玻璃)時(shí)，電阻的溫度系數(shù)轉(zhuǎn)換成負(fù)值。
從圖5和圖8的結(jié)果注意到，用于增加正的電阻溫度系數(shù)的粉末玻璃受到其種類和其數(shù)量的限制。
實(shí)施例7圖9表示對一臺變壓器的中性接地電阻器應(yīng)用圖2所示的環(huán)形陶瓷電阻器的例子。該中性接地電阻器使用電阻率為450Ωcm的大比例的電阻器，它是使用添加有在實(shí)施例過程中生產(chǎn)的含有氧化鈣的硼硅酸鹽粉末玻璃的粉末而生產(chǎn)出來的。
在圖9中，數(shù)字31表示電阻器部件，數(shù)字32表示絕緣棒，數(shù)字33表示絕緣套管，數(shù)字34表示容器，以及數(shù)字35表示接地點(diǎn)。多個(gè)電阻器部件31疊放在容器24中以形成分層體，并且它們電氣串聯(lián)連接。電阻器部件各在其中形成一個(gè)通孔，并且它們由穿過其通孔的絕緣棒32固定在容器34的內(nèi)部。安裝在容器34的上表面的絕緣套管33由電線與一個(gè)用于鄰近變壓器的中性點(diǎn)的套管連接，并且進(jìn)一步與容器34中的電阻器部件31的分層體的一端連接。電阻器部件31的分層體的另一端由導(dǎo)線與地電氣連接。當(dāng)中性接地電阻器的輸電線中一條線路發(fā)生接地故障時(shí)，通過把所產(chǎn)生的接地故障電流抑制到100-300A，并且由斷路器在10-15秒內(nèi)斷開閉合電路，而使變壓器得到保護(hù)。
因?yàn)槭褂酶饔?00mm外徑和15Ω的電阻器部件的中性接地電阻器具有高強(qiáng)度，所以允許溫度能增加21％，并且耐熱能力能增加25％。因此，電阻值能增加17.8Ω的25％，結(jié)果，每列電阻器部件的數(shù)目能減少20％。雖然常規(guī)中性接地電阻器在10行中使用620個(gè)電阻器部件，但是本發(fā)明能提供496個(gè)電阻器部件的中性接地電阻器。
實(shí)施例8
圖10表示對一臺雙斷路吹氣式的空氣斷路器的的合閘電阻器應(yīng)用圖2所示的環(huán)形電阻器的例子。這里，應(yīng)用了使用在實(shí)施例過程中生產(chǎn)的添加有0.2克分子比率氧化鈣的粉末的電阻率為200Ωcm的電阻器。參考數(shù)字31′表示電阻器部件，數(shù)字32′表示絕緣棒，數(shù)字37表示絕緣圓筒，數(shù)字38表示電阻器裝置，數(shù)字39表示電阻性觸頭，數(shù)字40表示主觸頭，數(shù)字41表示活塞，數(shù)字42表示空氣容器，數(shù)字43表示絕緣棒，數(shù)字44表示絕緣套管，數(shù)字45表示固定導(dǎo)體，數(shù)字46表示可動(dòng)導(dǎo)體，以及數(shù)字47表示機(jī)械裝置。它制成為斷路電阻是500Ω。固定導(dǎo)體45安裝在電阻器部件31′的一側(cè)，以形成電阻性觸頭39。從另一方面來說，可動(dòng)導(dǎo)體46的端部是電阻性觸頭39?？諝馊萜?2在電磁閥門(沒有示出)操作下輸出空氣，以驅(qū)動(dòng)活塞41，從而由絕緣棒43使電阻性觸頭39及主觸頭40斷開還閉合。
斷開操作如下所述1)主觸頭40斷開，由此電流通過電阻器裝置38，2)電阻性觸頭39斷開，由此完成斷路操作。
從另一方面來說，閉合操作如下所述1)電阻性觸頭39閉合，并且電流流入電阻器裝置38，以及2)主觸頭40閉合，由此完成閉合操作。當(dāng)主觸頭為斷開時(shí)，幾十秒的交流放電電流流過電阻器部件31′，并且過電壓被吸收。
按照本發(fā)明，因?yàn)槟碗娏髂芰蜏囟忍匦詢?yōu)良，所以與一臺常規(guī)氣體斷路器相比，能減小氣體斷路器中所使用的電阻器的數(shù)目。
按照本發(fā)明，因?yàn)樘沾呻娮杵饔勺鳛橹饕煞值难趸\、氧化鋁、氧化鎂和氧化硅四種化合物；以及包括至少一種氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)和氧化鋇(BaO)的添加劑所構(gòu)成，并且它具有正的電阻溫度系數(shù)，所以該電阻器具有這樣效果，即通過至少一種氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇，能增加耐電流能力。
此外，按照本發(fā)明，另外陶瓷電阻器由上述四種化合物及含有至少一種氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇的硼硅酸鹽玻璃所構(gòu)成，并且它制成以便電阻的溫度系數(shù)為正，因此該陶瓷電阻器具有這樣效果，即通過硼硅酸鹽玻璃，能進(jìn)一步增加由至少一種氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇來增加陶瓷電阻器的耐電流能力的效果。
通過使用這樣高耐電流能力的陶瓷電阻器，與常規(guī)電阻器相比，所使用的電阻器的數(shù)目能得到減小，通過使用其數(shù)目減小的電阻器，能使中性接地電阻器和空氣斷路器的合閘電阻器制得小。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷電阻器，包括作為主要成分的氧化鋅，以及作為基本成分的氧化鋁3.0-40mol％、氧化鎂2.0-40mol％、氧化硅0.1-10mol％，及至少一種從氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇組成的組中所選擇的化合物0.005-0.5mol％。
2.按照權(quán)利要求1的一種陶瓷電阻器，其中所述陶瓷體具有正的電阻溫度系數(shù)。
3.一種陶瓷電阻器，包括四種化合物，有作為主要成分的氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂和氧化硅，總共為97.0-99.97wt％，所述四種化合物為氧化鋁3.0-40mol％，氧化鎂2.0-40mol％、氧化硅0.1-10mol％，以及氧化鋅為剩余部分，以及作為一種添加劑，含有至少一種從氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇組成的組中選擇的化合物的硼硅酸鹽玻璃0.03-0.3wt％，所述添加劑為從所述組中選擇的所述至少一種化合物1.0-40.0mol％，并且硼硅酸鹽玻璃為剩余部分，從所述組合中選擇的所述至少一種化合物占所述陶瓷電阻器的總成分的0.003-0.3wt％，以及具有正的電阻溫度系數(shù)。
4.一種生產(chǎn)陶瓷電阻器的方法，包括四種化合物，有作為主要成分的氧化鋅、氧化鋁、氧化鎂和氧化硅，總共為97.0-99.97wt％，所述四種化合物為氧化鋁3.0-40mol％，氧化鎂2.0-40mol％、氧化硅0.1-10mol％，以及氧化鋅為剩余部分，以及作為一種添加劑，含有至少一種從氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇組成的組中選擇的化合物的硼硅酸鹽玻璃0.003-0.3wt％，所述添加劑為從所述組中選擇的所述至少一種化合物1.0-40.0mol％，并且硼硅酸鹽玻璃為剩余部分，從所述組中選擇的所述至少一種化合物占所述陶瓷電阻器的總成分的0.003-0.3wt％，所述方法包括的步驟為把鋅、鋁、鎂和硅的各個(gè)氧化物粉末，與包括至少一種鈣、鍶和鋇的各個(gè)氧化物的硼硅酸鹽粉末玻璃相混合；把混合物模壓成板狀或圓柱狀；燒結(jié)模制體以形成電阻器本體；以及在電阻器本體的板體兩側(cè)或圓柱體兩端表面形成電極薄膜。
5.一種中性接地電阻器，包括一個(gè)容器，其中包含多個(gè)成層狀疊放的電阻器，各包括如權(quán)利要求1、2或3所述的形成平板狀的陶瓷電阻器，并且在所述平板的兩側(cè)表面安裝電極薄膜；一個(gè)端子，與所述分層體的一端連接，并且安排在所述容器的外部表面；以及一個(gè)導(dǎo)電部件，其一端與所述分層體的另一端連接，以及另一端與地連接。
6.一種氣體斷路器，包括一個(gè)合閘電阻器，有多個(gè)電阻器疊放形成的分層體，各包括如權(quán)利要求1、2或3所述的陶瓷電阻器平板，并且在所述平板的兩側(cè)表面形成電極薄膜；一個(gè)斷路部分，與所述合閘電阻器并聯(lián)電氣連接；以及一個(gè)容器，其中用于包含所述合閘電阻器及所述斷路部分。
全文摘要
一種陶瓷電阻器包括作為主要成分的氧化鋅，以及作為基本成分的氧化鋁3.0-40mol％、氧化鎂2.0-40mol％、氧化硅0.1-10mol％，以及至少一種從由氧化鈣、氧化鍶和氧化鋇組成的組中選擇的化合物0.005-0.5mol％，并且它正的電阻溫度系數(shù)。公開了一種中性接地電阻器和一種空氣斷路器，各使用上述的陶瓷電阻器。
文檔編號H01H33/64GK1138204SQ96103328
公開日1996年12月18日 申請日期1996年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月27日
發(fā)明者莊司守孝, 北見史, 山田誠一, 高橋研, 白川晉吾, 山崎武夫, 田中滋, 元脅成久 申請人:株式會社日立制作所