JP2000294069A - 樹脂モールド電気機器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モールド樹脂の硬化収縮により発生する応力
を小さく抑え、金属インサートとモールド樹脂の界面と
の剥離を防止する。 【解決手段】 同一軸線上に金属インサート７と金属イ
ンサート８とを支持し、各金属インサート７，８の端部
を、少なくともいずれか一方をモールド樹脂の硬化収縮
方向に追従する追従機能を備えた固定治具２５で支持
し、金属インサート７と金属インサート８の対向面９
に、全領域にわたってモールド樹脂を注入し、モールド
樹脂による絶縁部１５を形成し、金属インサート７，８
の対向面９とモールド樹脂の界面との間に剥離方向の力
が働くのを抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、受配電機器の電
路の開閉を行なう樹脂モールド電気機器の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、受配電機器の電路の開閉は、樹
脂モールド電気機器によって行なわれる。

【０００３】樹脂モールド電気機器は、機械的な前進又
は後退作動によって電路の開閉を行なうところから、高
電圧に耐えうる絶縁特性に加えて、絶縁部の十分な寸法
精度を確保する必要がある。

【０００４】絶縁部は、例えば円柱状に形成された材質
の異なる金属インサートと金属インサートの対向面に、
全領域にわたってモールド樹脂を均一に設けることで、
絶縁特性が確保されるようになっている。

【０００５】絶縁部は、一対の金属インサートを同一軸
線上にＶブロックで支持し、各金属インサートの両端部
を取付治具で固定支持する一方、金属インサートの対向
面を、樹脂を流し込む金型に固定支持することで、高い
寸法精度が確保されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】寸法精度は、金属イン
サートをＶブロック及び取付治具で確実に固定支持する
ことで、確保される。

【０００７】反面、モールド樹脂による絶縁部は、モー
ルド樹脂が硬化する時に、収縮するため、硬化収縮によ
る応力が働き、場合によっては、金属インサートの支持
を上まわり、モールド樹脂と金属インサートとの界面に
剥離が発生する。

【０００８】剥離が発生すると、そこを起点として部分
放電が発生し、最悪の場合、絶縁破壊する恐れがある。
その結果、樹脂モールド電気機器ばかりでなく、受配電
機器そのものも使用不能となる問題があった。

【０００９】そこで、モールド樹脂の硬化収縮により発
生する応力から剥離を阻止する手段が提案されている。

【００１０】例えば、図６と図７に示すように、Ｖブロ
ック１０１によって同一軸線上に支持した各金属インサ
ート１０３，１０５の両端を取付治具１０７で固定支持
し、各金属インサート１０３，１０５の対向面１０９に
上下に分離可能な金型１１１の注入口１１３よりモール
ド樹脂を注入して絶縁部１１５を作る時に、各金属イン
サート１０３，１０５の対向面１０９にサンドブラスト
処理を行ない、多数の凹凸面を形成し、モールド樹脂の
接着性を向上させる手段。

【００１１】あるいは、図８に示すように、各金属イン
サート１０３，１０５の対向面１０９に、サンドブラス
ト処理による凹凸面を形成し、その上に、応力緩和を目
的とする応力緩和層１１７を設け、この応力緩和層１１
７により、モールド樹脂の硬化収縮による応力を分散さ
せる手段。

【００１２】あるいは、剥離が発生した場合でも、高電
圧を印加したときに部分放電の発生を防ぐために、例え
ば、図９に示すように、各金属インサート１０３，１０
５の対向面１０９に、サンドブラスト処理による凹凸面
を形成し、その凹凸面に導電性塗料１１９を塗布し、剥
離が発生した時、モールド樹脂側に導電する塗料１１９
が付着することで、モールド樹脂と金属インサートの対
向面１０９の電位を同じにして部分放電を発生させない
ようにした手段がそれぞれ提案されている。

【００１３】しかしながら、図７の手段の場合には、サ
ンドブラスト処理による凹凸面によって確実な接着状態
が得られるが、硬化収縮による剥離方向の応力が働くた
め、場合によっては剥離が起きる不具合いがあり、確実
性の面において、問題を残している。

【００１４】また、図８の手段の場合には、応力緩和層
１１７が十分に力を発揮するためには一定の膜厚が必要
となる。仮に膜厚が厚すぎると応力緩和層１１７内部で
破壊が起こり、剥離が発生するケースがある。薄すぎる
と十分に応力を緩和する特性に欠けてしまう可能性があ
る。そこで、膜厚を一定にしようとすると、熟練した技
能を必要とし、かつ、応力緩和層１１７の材料調合や塗
布した後の乾燥工程を厳しく管理する必要があり、高い
管理精度が要求され、作業性の面で望ましくない。ま
た、応力緩和層１１７を塗布する作業工程が増えるた
め、リードタイムが長くなり、生産効率が低減する要因
となっていた。

【００１５】また、図９の手段の場合には、導電性塗料
１１９の膜厚を一定にすることがポイントとなるため、
高い管理精度が要求され、作業性の面で望ましくない。
また、作業工程が増えるため、リードタイムが長くな
り、生産効率が低減する要因となっていた。

【００１６】そこで、この発明は、モールド樹脂の硬化
収縮による剥離方向の応力が働かないようにすること
で、安定した絶縁特性が得られるモールド樹脂電気機器
の製造方法を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明の請求項１によれば、同一軸線上に金属イ
ンサートと金属インサートとを支持し、各金属インサー
トの端部を、少なくともいずれか一方をモールド樹脂の
硬化収縮方向に追従する追従機能を備えた固定治具で支
持し、金属インサートと金属インサートの対向面に、全
領域にわたってモールド樹脂を注入し、モールド樹脂に
よる絶縁部を形成する。

【００１８】これにより、金属インサートと金属インサ
ートの対向面に設けられたモールド樹脂が硬化収縮する
時に、金属インサートを支持する一方の固定治具は、硬
化収縮方向に追従するため、対向面とモールド樹脂の界
面との間に剥離方向の応力は働かず、寸法精度の高い安
定した絶縁特性が得られる。

【００１９】また、この発明の請求項２によれば、追従
機能を備えた固定治具に、金属インサートの硬化収縮方
向への動きを許す付勢ばねを設ける。

【００２０】これにより、付勢ばねを設けるという簡単
な手段によって金属インサートは、硬化収縮方向への動
きが可能となるため、金属インサートの対向面とモール
ド樹脂の界面上との間に剥離方向の応力が働くのを抑え
ることができる。

【００２１】また、この発明の請求項３によれば、追従
機能を備えた固定治具を、金属インサートの硬化収縮方
向へ変形可能な硬質ゴム又はばね材で作る。

【００２２】これにより、固定治具は硬化収縮方向へ変
形することが可能となるため、金属インサートは、硬化
収縮方向へ動くことができるようになり、金属インサー
トの対向面とモールド樹脂の界面との間に剥離方向の応
力が働くのを抑えることができる。また、固定治具の構
造も従来と同様、簡単な構造で済むようになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４の図面を参照
しながらこの発明の第１の実施形態について具体的に説
明する。

【００２４】図３において、１は受配電機器３に使用さ
れる樹脂モールド電気機器を示しており、進退装置５に
より前進又は後退することで電路の開閉を行なうよう機
能する。

【００２５】樹脂モールド電気機器１は、例えば、材質
の異なるステンレス製の金属インサート７と、銅製の金
属インサート８を同一軸線上で突合わせた形状となって
いて、突合せ面となる金属インサート７と金属インサー
ト８の対向面９は、図２に示すように金属インサート支
持構造１１に設けられた金型１３によってモールド樹脂
による絶縁部１５となっている。

【００２６】絶縁部１５を形成するモールド樹脂は、シ
リカ粉末などを充填したエポキシ樹脂で加熱することに
よりエポキシ樹脂内の分子が鎖状に結合し強度を発揮す
る熱硬化性樹脂となっている。

【００２７】なお、金属インサート支持装置１１は、図
４に示すようにベース１７上に、設置面１９ａがＶ字状
にカットされた複数のＶブロック１９が同一軸線上に固
着され、複数並んだＶブロック１９の中央部には、金属
インサート７，８の対向面９側を挟持固定するよう分割
面２１から上下に分割可能で、注入口２３を有する金型
１３が配置されている。また、最終後端部のＶブロック
１９の後方には、固定治具２５が固着されている。

【００２８】固定治具２５は、軸線方向に沿って設けら
れた開口孔２７を貫通した取付けねじ２９と、一方にお
いて、前記取付けねじ２９によって保持されたコイル状
の付勢ばね３１とを有している。取付けねじ２９のねじ
部は、金属インサート７，８の外側端面中央部位に設け
られた雌ねじ部３３と螺合し合うようになっている。

【００２９】なお、付勢ばね３１は、一方だけでなく、
両方に設けるようにしてもよい。

【００３０】このように構成された樹脂モールド電気機
器１の製造方法について説明する。

【００３１】まず、接合し合う金属インサート７と金属
インサート８の対向面９をサンドブラスト処理を行なう
一方、対向面９と反対側となる金属インサート７，８の
外側端面中心部位に雌ねじ３３を設けた後、各金属イン
サート７，８を金属インサート支持装置１１のＶブロッ
ク９の設置面９ａに設置する。と同時に対向面９側を、
所定の間隔となるよう分割可能な金型１３によって上下
から挟みつけるよう固定セットする。これにより、金属
インサート７，８は同一軸線上に正しく位置決めされ
る。続いて、取付けねじ２９のねじ部を各金属インサー
ト７，８の雌ねじ３３に螺合し、固定治具２５に固定支
持する。続いて、金型１３の注入口２３から溶けたモー
ルド樹脂を注入する。注入後、モールド樹脂の硬化によ
り各金属インサート７，８の対向面９は全領域にわたっ
てモールド樹脂による薄膜状の絶縁部１５が作られるよ
うになる。

【００３２】この時、図２矢印のようにモールド樹脂の
硬化収縮時の応力が金属インサート７，８に働くと、そ
れに伴い付勢ばね３１が圧縮されるため、硬化圧縮方向
に沿って金属インサート７の移動が可能となる。この結
果、対向面９とモールド樹脂の界面との間に無理な力は
作用せず、しかも、サンドブラスト処理と相俟って剥離
は起きない。特に、ステンレスと銅というように材質が
異なる金属インサート７，８同志でも剥離は認められな
かった。

【００３３】このように構成された樹脂モールド電気機
器１を、ＡＣ耐電圧試験を実施した所、絶縁破壊は認め
られず、また、部分放電試験も併せて実施した所、設計
仕様を満足する結果を得ることができ、歩留りも１００
％とすることができた。

【００３４】ここで、ＡＣ耐電圧試験は、樹脂モールド
電気機器によって異なるが、例えば、商用周波数電圧１
０ｋＶの仕様の場合、ＡＣ１０ｋＶ×１分で絶縁破壊し
ないこと、部分放電試験はＡＣ１０ｋＶ×１分印加前後
で５ｋＶ以上、部分放電が発生しないことを条件として
行なわれたものである。

【００３５】図５は固定治具２５の第２の実施形態を示
したものである。

【００３６】即ち、一方（図面左側）の固定治具２５
を、硬化収縮方向（矢印）へ変形可能な硬質ゴムにより
板状に形成し、固定治具２５を貫通した開口孔３５に取
付けねじ３７を設けた構成とするものである。この場
合、他方の固定治具２５を硬質ゴムとしてもよい。

【００３７】なお、他の構成要素は第１の実施形態と同
一のため同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３８】したがって、この第２の実施形態によれ
ば、モールド樹脂の硬化収縮時の応力が金属インサート
７に働らくと、硬質ゴムで作られた一方の固定治具２５
は、硬化収縮方向に沿って弾性変形するため、金属イン
サート７，８の対向面９とモールド樹脂の界面との間に
無理な力は作用せず、しかも、サンドブラスト処理と相
俟って剥離は発生しない。また、固定治具２５は従来と
同様、簡単な構造で済むようになる。

【００３９】なお、第２の実施形態では、固定治具２５
を硬質ゴムで実施した説明を行なったが、硬化収縮方向
へ変形可能なばね材で形成しても同様な効果が期待でき
る。

【００４０】この場合、固定治具２５をばね材で作る時
は、板厚は薄くて済むようになる。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したようにこの発明によれ
ば、モールド樹脂の硬化収縮により発生する応力を小さ
く抑え、金属インサートとモールド樹脂界面との剥離を
防止することが可能となる。これにより、高電圧を印加
した時に、金属インサートとモールド樹脂の界面からの
部分放電の発生を解消し、電気的特性に優れた樹脂モー
ルド電気機器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる樹脂モールド電気機器の製造
方法を示した概要説明図。

【図２】金属インサートと金属インサートの対向面を拡
大して示した説明図。

【図３】樹脂モールド電気機器を受配電機器に実施した
概要説明図。

【図４】金属インサート支持装置の概要説明図。

【図５】固定治具の第２の実施形態を示した図１と同様
の概要説明図。

【図６】従来例の製造方法を示した概要説明図。

【図７】金属インサートの対向面をサンドブラスト処理
を施した従来例の拡大説明図。

【図８】金属インサートの対向面にサンドブラスト処理
を行ない、その上に応力緩和層を設けた従来例の拡大断
面図。

【図９】金属インサート対向面に、サンドブラスト処理
を行ない、その上に導電性塗料を設けた従来例の拡大断
面図。

【符号の説明】

７，８ 金属インサート ９ 対向面 １５ 絶縁部 ２５ 固定治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 槙島 聡 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 小山田 満 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 齋藤 敏久 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5G023 AA12 CA41 CA50

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一軸線上に金属インサートと金属イン
   サートとを支持し、各金属インサートの端部を、少なく
   ともいずれか一方をモールド樹脂の硬化収縮方向に追従
   する追従機能を備えた固定治具で支持し、金属インサー
   トと金属インサートの対向面に、全領域にわたってモー
   ルド樹脂を注入し、モールド樹脂による絶縁部を形成す
   ることを特徴とする樹脂モールド電気機器の製造方法。
2. 【請求項２】 追従機能を備えた固定治具は、金属イン
   サートの硬化収縮方向への動きを許す付勢ばねを備えて
   いることを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド電気
   機器の製造方法。
3. 【請求項３】 追従機能を備えた固定治具は、金属イン
   サートの硬化収縮方向へ変形可能な硬質ゴム又はばね材
   で作られていることを特徴とする請求項１記載の樹脂モ
   ールド電気機器の製造方法。