CN102568716B - 绝缘支撑装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种支撑绝缘装置及其制造方法，该装置的特征在于，具备如绝缘操作杆(10)那样的贯穿电气部件贯穿空洞部(1a)的无机绝缘材料的第一绝缘层(1)，设置在所述第一绝缘层(1)的外周并且介电常数比所述第一绝缘层(1)的小的有机绝缘材料的第二绝缘层(2)，以及埋入于所述第二绝缘层(2)的一方的端部并且进行贯穿电气部件以及第一绝缘层(1)的内面的电场缓冲的电场缓冲屏蔽(3)。

Description

绝缘支撑装置及其制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及支撑固定高电压机器的绝缘支撑装置及其制造方法。
背景技术
在高电压机器中，使用许多绝缘支撑装置。为了谋求高电压机器的小型化，该绝缘支撑装置的小型化也是必要的。作为绝缘支撑装置的绝缘材料，一般使用电气特性和机械特性等优异的环氧树脂。虽然环氧树脂自身的绝缘性能非常优异，但是决定作为绝缘支撑装置的绝缘性能的主要因素是沿面绝缘，为了小型化，已经研究了多种提高特性的方法。
已知以往在收纳自由接触分离的一对接触点这样的由环氧树脂注塑(注形)而成绝缘容器中，越靠近内侧越增加介电常数并且在绝缘层内埋入电场缓冲屏蔽(電界和シ一ルド)而改善沿面电场分布。例如有日本公开专利公报特开2006-179290号公报(以下称为专利文献1)。
另一方面，就使用无机绝缘材料陶瓷的情况而言，在绝缘层内埋入电场缓冲屏蔽而改善沿面电场分布是困难的。因此，采用设置折叠、增加沿面绝缘距离的方法。例如有日本公开专利公报特开平7-262845号公报(以下称为专利文献2)。
上述以往的绝缘支撑装置有着如下的问题。
就使用环氧树脂的情况而言，可以容易地埋入电场缓冲屏蔽，但是用于使介电常数变化的注塑操作是困难的。即，必须使用成分不同的环氧树脂，例如进行多阶段注塑而形成，注塑步骤增加。
就陶瓷而言，由于在高温下烧结金属氧化物而制造，在绝缘层内埋入电场缓冲屏蔽是困难的。此外，一般的陶瓷的介电常数比环氧树脂的介电常数大。因此，期望同时使用陶瓷和环氧树脂，使介电常数倾斜并且可以埋入电场缓冲缓屏蔽的产品。
发明内容
本发明为了解决上述问题而完成，目的是提供一种使介电常数倾斜，并且埋入有电场缓冲屏蔽，谋求沿面电场分布的改善的绝缘支撑装置及其制造方法。
为了实现上述目的，实施方式的绝缘支撑装置具有如下结构。即其特征在于，具备：贯穿电气部件贯穿空洞部的无机绝缘材料的第一绝缘层，设置在所述的第一绝缘层的外周并且介电常数比该第一绝缘层小的有机绝缘材料的第二绝缘层，以及埋入于所述第二绝缘层的电场缓冲屏蔽。
附图说明
图1为表示本发明的实施例1的绝缘支撑装置的结构的剖视图；
图2为说明本发明的实施例1的绝缘支撑装置的注塑方法的图；
图3为表示本发明的实施例2的绝缘支撑装置的结构的剖视图；
图4为表示本发明的实施例3的绝缘支撑装置的结构的剖视图；
图5为表示本发明的实施例4的绝缘支撑装置的结构的剖视图。
符号说明
1第一绝缘层；1a空洞部；2第二绝缘层；3电场缓冲屏蔽；3a段差部；4阴螺纹；5填隙合金；6真空阀；7断路部；8电磁执行器；9操作机构；10绝缘操作杆；11金属模；11a位置决定部；12螺钉；13注入口；14腔体；15第3绝缘层；16突出部；17接地层。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
实施例1
首先，参照图1、图2说明本发明的实施例1的绝缘支撑装置。图1为表示本发明的实施例1的绝缘支撑装置的结构的剖视图。图2为说明本发明的实施例1的绝缘支撑装置的注塑方法的图。
如图1所示，在含有陶瓷的筒状的第一绝缘层1的周围设有注塑环氧树脂而形成的第二绝缘层2。在第二绝缘层2的一方的端部埋入有筒状的电场缓冲屏蔽3。电场缓冲屏蔽3的基部的厚壁部分设有阴螺纹4，在内周增大了的段差部3a处嵌入有第一绝缘层1。在第二绝缘层2的另一方的端部埋入有填隙合金(埋め金)5。此外，由于在第二绝缘层2埋入电场缓冲屏蔽3，绝缘厚度可以比第一绝缘层1的绝缘厚度大。
在这样的绝缘支撑装置中，在电场缓冲屏蔽3的基部侧，带有真空阀6的用一点划线围起来的断路部7固定到阴螺纹4上。在相对侧，带有电磁执行器8的用一点划线围起来的操作机构9固定到填隙合金5上。真空阀6和电磁执行器8由可自由移动地贯穿第一绝缘层1的空洞部1a的用一点划线表示的绝缘操作杆10连接。绝缘操作杆10和第一绝缘层1内表面之间保持规定的绝缘距离。
接着，参照图2说明绝缘支撑装置的制造方法。
如图2所示，首先，用陶瓷制造、准备筒状的第一绝缘层1(内周绝缘部件准备步骤)。接着，将第一绝缘层1的一方的端部的外周嵌入段差部3a，将另一方的端部的内周嵌入金属模11的位置决定部11a(电场缓冲屏蔽固定步骤)。将这些安装到金属模11上，从金属模11外，分别用螺钉12固定阴螺纹4和填隙合金5(金属模安装步骤)。然后关闭金属模11，一边加热金属模11一边抽真空。温度、真空度达到规定值时，液状环氧树脂从注入口13充填到腔体14内，并被加热固化(外周绝缘部件形成步骤)。分离模，即可形成埋入有电场缓冲屏蔽3的第二绝缘层2。
通过这样的注塑，可以使用第一绝缘层1作为金属模11的一部分，可以减少部件的数量。第一绝缘层1为无机绝缘材料，能经受注塑时的温度。此外，在没有第一绝缘层1，仅注塑第二绝缘层2的情况下，与第一绝缘层1相当大小的圆柱形的附属的金属模成为必需。
另外，第一绝缘层1的介电常数为约8，第二绝缘层的介电常数为约4，通过一次注塑可以制造内侧的介电常数比外侧的介电常数大的绝缘支撑装置。进一步地，通过使埋入于第二绝缘层2的电场缓冲屏蔽3的前端(先端)相对于轴方向长度，延伸直至1/2-1/3，可以谋求如绝缘操作杆10那样的在空洞部1a移动的可动电气部件的电场缓冲。
另外，对于这样的绝缘结构，虽然内周严格绝缘，但由于为无机绝缘材料，因此很难发生放电劣化，其作为沿面绝缘材料是优异的绝缘材料。进一步地，第二绝缘层2可以无缝隙地粘接到该第一绝缘层1，适合3kV以上的高电压机器。
根据上述实施例1的绝缘支撑装置，由于在绝缘操作杆10贯穿空洞部1a的第一绝缘层1的周围，通过注塑设有埋入有电场缓冲屏蔽3的第二绝缘层2，在实现由电场缓冲屏蔽3带来的电场缓冲的同时，可以实现使内侧介电常数大于外测，可以改善第一绝缘层1的内面的电场分布、即所谓的沿面电场分布。
上述实施例1中，使成为可移动电气部件的绝缘操作杆10贯穿第一绝缘层1的空洞部1a而进行了说明，但即使使如不可移动的固定的主回路导体那样的固定电气部件贯穿，也能改善内面的电场分布。这种情况下，电场缓冲屏蔽3的长度也可以缩短。另外，在空洞部1a封入干燥的空气、氮气等绝缘气体时，可以形成为不受湿度等的影响的绝缘支撑装置。
这里，将贯穿第一绝缘层1的空洞部1a的可移动电气部件、固定电气部件统称为贯穿电气部件。
实施例2
接着，参照图3说明本发明的实施例2的绝缘支撑装置。图3为表示本发明的实施例2的绝缘支撑装置的结构的剖视图。此外，该实施例2与实施例1的不同点为在第二绝缘层的外周设有第三绝缘层。图3中，对于与实施例1相同的结构部分付与相同符号，并省略其详细的说明。
如图3所示，在第二绝缘层2的外周设有与第一绝缘层1相同的含有陶瓷的第三绝缘层15。
因此，由于在第二绝缘层2的外周设有介电常数大的第三绝缘层15，还可以谋求外周的电场缓冲。另外，注塑中可以用第三绝缘层15作为金属模的附属，可以进一步减少金属模的部件数。
根据上述实施例2的绝缘支撑装置，除了实施例1的效果，可以谋求内周和外周的电场缓冲。
实施例3
接着，参照图4说明本发明的实施例3的绝缘支撑装置。图4为表示本发明的实施例3的绝缘支撑装置的结构的剖视图。此外，该实施例3与实施例2的不同点为在第一绝缘层的内面设有突出部。在图4中，对于与实施例2相同的结构部分付与相同符号，并省略其详细的说明。
如图4所示，在第一绝缘层1内面的中间部的、在电场缓冲屏蔽3的前端与轴方向正交的位置，设有向内侧突出的突出部16。此外，突出部16形成为与贯穿电气部件保持规定的绝缘距离。
电场缓冲屏蔽3的前端电场强度高，但是由于突出部16的绝缘厚度增大，可以抑制沿面电场强度。
根据上述实施例3的绝缘支撑装置，除了实施例2的效果，可以进一步谋求第一绝缘层1内面的电场缓冲。
实施例4
接着，参照图5说明本发明的实施例4的绝缘支撑装置。图5为表示本发明的实施例4的绝缘支撑装置的结构的剖视图。此外，该实施例4与实施例3的不同点为在第三绝缘层的外周设有接地层。在图5中，对于与实施例3相同的结构部分付与相同符号，并省略其详细的说明。
如图5所示，在第三绝缘层15的外周设有涂布导电性涂料而形成的接地层17。此外，在如实施例1那样的未设有第三绝缘层15的结构中，形成为在第二绝缘层2的外周设有接地层17。另外，电场缓冲屏蔽3侧的第二绝缘层2的端部，通过未示出的界面连接而连接。
根据上述实施例4的绝缘支撑装置，除了实施例3的效果，该装置也可以适用外周接地的电气机器。
根据上述那样的实施方式，在贯穿电气部件进行贯穿的绝缘支撑装置中，在实现由电场缓冲屏蔽带来的电场缓冲的同时，通过介电常数的差异可以实现改善内面电场分布、即所谓的沿面电场分布。
已经说明本发明的多种实施方式，这些实施方式仅仅作为例子进行提示并不意图限制本发明的保护范围。这些新的实施方式，可能以其他的多种方式实施，在不脱离本发明的主旨范围内，可以进行各种省略、替换和变更。这些实施方式及其变形包含在本发明的范围和主旨中，并同时包含在权利要求的范围和其等同范围中。

Claims (1)

1.一种绝缘支撑装置的制造方法，具备：
准备用陶瓷形成的第一绝缘层，用该第一绝缘层作为金属模的一部分的内周绝缘部件准备步骤；
将所述第一绝缘层固定到电场缓冲屏蔽上的电场缓冲屏蔽固定步骤；
将所述第一绝缘层和所述电场缓冲屏蔽固定到金属模上的金属模安装步骤；以及
向所述金属模内充填环氧树脂，形成埋入有所述电场缓冲屏蔽的第二绝缘层的外周绝缘部件形成步骤，
并且，用设置在所述第二绝缘层的外周并且与所述第一绝缘层材料相同的第三绝缘层作为金属模的附属。
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