JP2004214070A

JP2004214070A - 支持絶縁物とその接地層形成方法および電気機器

Info

Publication number: JP2004214070A
Application number: JP2003000839A
Authority: JP
Inventors: Miyoshi Matsuoka; 美佳松岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】接地層の形成を短時間、および絶縁層との接着を確実にし得る支持絶縁物の接地層形成方法を提供する。
【解決手段】支持絶縁物の接地層形成方法は、中心導体１の周囲に絶縁材料による絶縁層２を形成し、この絶縁層２表面に接地層１１を設けた支持絶縁物の接地層形成方法であって、前記接地層１１を形成する部分の金型表面に導電性物質を混合した接地層材料を塗布する接地層処理の工程、および金型内に中心導体１をセットする工程と、前記金型を予熱し前記接地層材料のエポキシ樹脂をゲル化させる工程と、前記金型内に絶縁層２を形成させるためのエポキシ樹脂を注入する真空注型の工程と、前記接地層１１および前記絶縁層２を前記金型内で一体硬化させる加熱硬化の工程とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチギヤなどの電気機器の主回路に用いる支持絶縁物の製造時間を短縮し得る支持絶縁物の接地層形成方法、および接地層の電気特性を安定化し得るその方法を用いた支持絶縁物および電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の高電圧スイッチギヤには、主回路導体を盤内に接地電位から絶縁して固定支持する支持絶縁物が多用されている。そして、支持絶縁物には、接地層が施され主回路導体との電界緩和が図られている。
【０００３】
この支持絶縁物を、例えばスイッチギヤの盤壁を貫通する単一形ブッシングを例にとり説明する。図５に示すように、中心導体１の周囲には、例えばエポキシ樹脂などの絶縁材料からなる絶縁層２が中心導体１の両端を除く周囲に注型さる。中心導体１が貫通する絶縁層２長手方向の略中間部の外周面には、前記長手方向と直交する方向に突出した環状のフランジ部２ａが形成されている。このフランジ部２ａの基部両側には、環状のＵ字状溝部３がフランジ部２ａと対向して設けられている。
【０００４】
そして、フランジ部２ａおよびＵ字状溝部３の表面には、接地層４が設けられ、また、フランジ部２ａを、盤壁５に図示しないボルトなどで固定している。これにより、盤壁５端部の電界集中部が接地層４により電界緩和され、中心導体１との絶縁性能が良好に保たれている。
【０００５】
この接地層４の形成にあたっては、次のような方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これは、図６に示すように、絶縁層２を注型後、絶縁層２表面に導電塗料を塗布して接地層４を形成するものであり、絶縁層２と接地層４の互いの層が密着しているものの境界を有して分離した構成となっている。
【０００６】
ここで通常、図７に示すように、単一形ブッシングにおける接地層処理（Ｓｔ６）は、２分割し得る金型内に中心導体をセットし（Ｓｔ１）、金型を予熱後、金型内を真空引きしてエポキシ樹脂を注入する（Ｓｔ２）真空注型工程を経て、エポキシ樹脂を加熱硬化させ（Ｓｔ３）、その後、金型を２つに分離する離型（Ｓｔ４）をして、この単一形ブッシングを金型から取出し、絶縁層２を充分に硬化させ脱脂した（Ｓｔ５）後に、導電塗料、例えばスプレー塗装して接地層４が形成される（Ｓｔ６）。
【０００７】
なお、離型工程（Ｓｔ４）後に単一形ブッシングを２次硬化させる場合には、図示しない工程外の加熱炉に搬入して行い、その後、前述と同様に脱脂処理（Ｓｔ５）をして接地層処理（Ｓｔ６）を最終工程で行うようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２５３７２号公報（第３頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の脱脂処理（Ｓｔ５）の工程においては、接地層４を形成する部分の絶縁層２表面の脱脂処理に多大の時間を要していた。
【００１０】
即ち、絶縁層２表面に付着する油性物としては、金型から注型物を取出し易いように注型前の金型に予め塗布する離型剤や、離型後に注型物を運搬するときに付着する手脂、作業油などが挙げられる。これらは、例えばアルコールで洗浄や払拭して脱脂するが、油性物が多岐に亙り、この作業に多大の時間を要し、特に、粘度の高いグリスのようなものの場合は充分な脱脂が困難であった。
【００１１】
なお、脱脂処理（Ｓｔ５）が充分でなかった場合には、絶縁層２表面の接地層４が剥れるおそれがあり、このときには、電界緩和が行われず絶縁劣化に繋がることがある。また、前記Ｕ字状溝部３では、先端の曲率部が入り組んでいるので、導電塗料のスプレー液が充分にＵ字状溝部３内に届かず前記接地層４の抵抗値が不均一となることがある。
【００１２】
従って、本発明は、接地層を短時間で確実に形成できる支持絶縁物の接地層形成方法、および電気特性を安定化し得る支持絶縁物を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の支持絶縁物の接地層形成方法は、中心導体の周囲に絶縁材料による絶縁層を形成し、この絶縁層表面に接地層を設けた支持絶縁物の接地層形成方法であって、前記接地層を形成する部分の金型表面に導電性物質を混合したエポキシ樹脂からなる接地層材料を塗布する接地層処理の工程、および金型内に中心導体をセットする工程と、前記金型を予熱し前記接地層材料のエポキシ樹脂をゲル化させる工程と、前記金型内に絶縁層を形成させるためのエポキシ樹脂を注入する真空注型の工程と、前記接地層および前記絶縁層を前記金型内で一体硬化させる加熱硬化の工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、従来のような脱脂処理の工程を用いていないので、支持絶縁物の全体の製造時間を短時間とし得ることができる。
【００１５】
また、第２の発明の接地層形成方法を用いた支持絶縁物は、中心導体の周囲に絶縁材料による絶縁層が形成され、この絶縁層表面に接地層を設けた支持絶縁物において、前記接地層を形成する部分の金型表面に導電性物質を混合したエポキシ樹脂からなる接地層材料を塗布するとともに、金型内に中心導体をセットし、ゲル化させ、前記金型を予熱して前記接地層材料を前記金型内にエポキシ樹脂を真空注入し、次いで、前記接地層および前記絶縁層を前記金型内で加熱して一体硬化させてなり、前記絶縁層表面には、絶縁層材料と接地層材料との両境界面に、材料が入り混じった中間層を介して接地層が形成されたことを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、接地層処理（ＳＴ１）が容易な作業となるので、接地層を均一な抵抗値とすることができる。更に、接地層が絶縁層と強固に接着しているので、支持絶縁物の電気特性を長期間に亙って安定させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
【００１８】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る支持絶縁物の接地層形成方法を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る支持絶縁物を示す半断面図、図２は、本発明の実施の形態に係る支持絶縁物の要部拡大断面図、図３は、本発明の実施の形態に係る支持絶縁物の製造工程図である。なお、支持絶縁物は、従来と同様に単一形ブッシングを例にとり説明する。
【００１９】
図１、図２に示すように、中心導体１の周囲には、第１のエポキシ樹脂などの絶縁材料からなる絶縁層２が中心導体１の両端を除く周囲に注型により設けられる。中心導体１が露出する絶縁層２の長手方向の略中間部外周面は、前記長手方向と直交する方向に突出した環状のフランジ部２ａが形成されている。このフランジ部２ａの基部両側には、環状のＵ字状溝部３がフランジ部２ａと対向して設けられている。
【００２０】
そして、フランジ部２ａおよびＵ字状溝部３の表面には、前記絶縁層２を形成する第１のエポキシ樹脂と同種の第２のエポキシ樹脂に、例えば金属紛、カーボン紛などの導電性物質を混合させた接地層材料によって形成される接地層１１が施されている。なお、詳細を後述するが、絶縁層２と接地層１１の間に中間層１２が形成される。絶縁層２表面に接地層１１が形成されたフランジ部２ａは、盤壁５に図示しないボルトで固定されている。これにより、盤壁５端部の電界集中部が接地層１１により電界緩和され、中心導体１との絶縁性能が良好に保たれている。
【００２１】
ここで、前記中間層１２について詳述する。図２に示すように、絶縁層２と接地層１１の境界面に形成される中間層１２は、絶縁抵抗の高い絶縁層２と導電性の接地層１１との略中間の抵抗値を有し、互いの層２、１１を形成する絶縁材料と接地層材料が入り混じった状態に形成されるようにする。なお、接地層１１の抵抗値は、上述の導電性物質の混合比で制御することができる。
【００２２】
この接地層１１および中間層１２の形成方法については、図３のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、図１のＵ字状溝部３とフランジ部２ａを形成するための金型部分に、第２のエポキシ樹脂に導電性物質を混合した接地層材料を例えばハケ塗りして接地層処理（ＳＴ１）をする。なお、Ｕ字状溝部３を形成する金型部分は、突出したＵ字状となるので、接地層材料を均一且つ容易に塗布することができる。
【００２３】
次いで、金型内に中心導体をセット（ＳＴ２）して金型を所定予熱後、第１のエポキシ樹脂を真空引きした金型内に注入する真空注型（ＳＴ３）を行う。この予熱温度は、金型の予熱条件により予熱する第２のエポキシ樹脂が硬化する温度より低い温度または短い硬化時間としている。即ち、第２のエポキシ樹脂がゲル化を始めて硬化する条件が、例えば硬化温度８０℃以上で硬化時間５時間以上のものでは、それよりも低い温度または短い硬化時間、例えば予熱温度を７０℃未満または予熱時間を４時間未満としている。
【００２４】
真空注型（ＳＴ３）工程時においては、金型予熱によって第２のエポキシ樹脂がゲル化の状態となっているので、第１と第２のエポキシ樹脂の境界面では、互いのエポキシ樹脂が入り混じった僅かな領域の層の前記中間層１２が形成されることになる。
【００２５】
その後、第１、第２のエポキシ樹脂の硬化条件、例えば硬化温度８０℃以上で硬化時間５時間以上で金型を加熱することにより（ＳＴ４）、エポキシ樹脂は硬化する。その後、金型から離型（ＳＴ５）をすれば絶縁層２と共に接地層１１が強固に一体化した状態の単一形ブッシングが取出される。このように、絶縁層２と接地層１１は、中間層１２を介して同種材料の第１と第２のエポキシ樹脂が強固に接着することになる。なお、２次硬化させる場合は、離型（ＳＴ５）して取出した単一形ブッシングを図示しない本発明の工程外の加熱炉に搬入して更に硬化すればよい。
【００２６】
上記第１の実施の形態による支持絶縁物の接地層形成方法によれば、従来のような脱脂処理（Ｓｔ５）の工程を用いていないので、単一形ブッシング全体の製造時間の短縮を図ることができる。
【００２７】
また、Ｕ字状溝部３の接地層処理（ＳＴ１）が容易な作業となるので、Ｕ字溝状部３の平坦部から先端の曲率部までを均一な抵抗値とすることができる。更に、接地層１１が中間層１２を介して絶縁層２と強固に接着しているので、運搬時などの取扱いや周囲温度の変化などで剥れることがなく、単一形ブッシングの電気特性を長期間に亙って安定させることができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る支持絶縁物の接地層形成方法を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る支持絶縁物の半断面図である。なお、支持絶縁物は、電気部材を絶縁層に埋め込んで主回路を外部に導出する口出し部を有するＴ字形ブッシングを例にとり説明する。
【００２９】
図４に示すように、円筒状の電極１３およびこの電極１３の一側面に一方端を固定した導体１４の周囲には、第１のエポキシ樹脂などの絶縁材料からなる絶縁層１５が、導体１４の他方端を除き、電極１３と導体１４の形状に沿って略Ｔ字形に注型により形成されている。この絶縁層１５は、電極１３側のＴ字形の頭部１５ａでは四角体状とし、また、導体１４側のＴ字形の柄部１５ｂでは筒状としている。
【００３０】
頭部１５ａには、電極１３の軸方向両端に開口部１６が設けられ、この開口部１６に図示しないケーブル端末が嵌合されるようになっている。この嵌合によって、電極１３は、絶縁層１５およびケーブルの絶縁体に包囲された状態になる。また、頭部１５ａと柄部１５ｂとの連続部近傍の柄部１５ｂ外周面には、環状のＵ字状溝部１７が設けられている。
【００３１】
そして、開口部１６を除く頭部１５ａおよびＵ字状溝部１７の絶縁層１５表面には、前記絶縁層１５を形成する第１のエポキシ樹脂と同種の第２のエポキシ樹脂に、例えば金属紛、カーボン紛などの導電性物質を混合させた接地層材料によって形成される接地層１８が施される。絶縁層１５と接地層１８との間には、第１の実施の形態と同様、中間層１９が形成される。絶縁層１５表面に接地層１８が形成されたＵ字状溝部１７と対向する頭部１５ａは、盤壁２０に図示しないボルトで固定されている。これにより、盤壁２０端部の電界集中部が接地層１８により電界緩和され、電極１３および導体１４との絶縁性能が良好に保たれている。
【００３２】
ここで、第１の実施の形態で説明したように、絶縁層１５と接地層１８の境界面に形成される中間層１９は、絶縁抵抗の高い絶縁層１５と導電性の接地層１８との略中間の抵抗値を有し、互いの層１５、１８を形成する絶縁材料と接地層材料が入り混じった状態で形成されるようにする。なお、接地層１８の抵抗値は、上述の導電性物質の混合比で制御することができる。
【００３３】
また、接地層１８の形成方法は、前記第１の実施の形態の説明と同様でありその説明は省略するが、接地層１８を形成させるべき部分の金型に予め導電性物質を混合させた第２のエポキシ樹脂を塗布し、その後、導体１４を金型にセットした後金型を余熱し、次いで、第１のエポキシ樹脂による真空注型を行い、硬化条件で過熱すれば絶縁層１５と接地層１８の互いの層１５、１８を強固に接着させることができる。
【００３４】
上記第２の実施の形態による支持絶縁物の接地層形成方法によれば、従来のような脱脂処理（Ｓｔ５）の工程を用いていないので、Ｔ形ブッシング全体の製造時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
また、Ｕ字状溝部１７の接地層処理の工程が容易な作業となるので、Ｕ字状溝部１７の平坦部から先端の曲率部までを均一な抵抗値とすることができる。更に、接地層１８が中間層１９を介して絶縁層１５と強固に接着しているので、運搬時などの取扱いや周囲温度の変化などで剥れることがなく、Ｔ形ブッシングの電気特性を長期間に亙って安定させることができる。
【００３６】
なお、これらの支持絶縁物では、電気特性を長期間に亙って安定させることができるので、これらの支持絶縁物を用いた電気機器においても電気特性を長期間に亙って安定して運転することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、支持絶縁物の全体の製造時間を短縮できるとともに、接地層と絶縁層間には、中間層が形成され互いの層間を強固に接着できるので、絶縁支持物の電気特性を長期間に亙って安定させることができる。また、これらの支持絶縁物を用いた電気機器では、電気特性を長期間に亙って安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る支持絶縁物を示す半断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る支持絶縁物の要部拡大断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る支持絶縁物の製造工程図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る支持絶縁物を示す半断面図。
【図５】従来の支持絶縁物を示す半断面図。
【図６】従来の支持絶縁物を示す要部拡大断面図。
【図７】従来の支持絶縁物の製造工程図。
【符号の説明】
１中心導体
２、１５絶縁層
２ａフランジ部
３、１７Ｕ字状溝部
４、１１、１８接地層
５、２０盤壁
１２、１９中間層
１３電極
１４導体
１５ａ頭部
１５ｂ柄部
１６開口部
２１接触子

Claims

中心導体の周囲に絶縁材料による絶縁層を形成し、この絶縁層表面に接地層を設けた支持絶縁物の接地層形成方法であって、
前記接地層を形成する部分の金型表面に導電性物質を混合したエポキシ樹脂からなる接地層材料を塗布する接地層処理の工程、および金型内に中心導体をセットする工程と、
前記金型を予熱し前記接地層材料のエポキシ樹脂をゲル化させる工程と、
前記金型内に絶縁層を形成させるためのエポキシ樹脂を注入する真空注型の工程と、
前記接地層および前記絶縁層を前記金型内で一体硬化させる加熱硬化の工程とを備えたことを特徴とする支持絶縁物の接地層形成方法。
電気部材の口出し部を残して周囲を絶縁材料による絶縁層で包囲し、前記絶縁層の表面に接地層を設けた支持絶縁物の接地層形成方法であって、前記接地層を形成する部分の金型表面に導電性物質を混合したエポキシ樹脂からなる接地層材料を塗布する接地層処理の工程、および金型内に電気部材をセットする工程と、
前記金型を予熱し前記接地層材料のエポキシ樹脂をゲル化させる工程と、
前記金型内にエポキシ樹脂を注入する真空注型の工程と、
前記接地層および前記絶縁層を前記金型内で一体硬化させる加熱硬化の工程とを備えたことを特徴とする支持絶縁物の接地層形成方法。
前記導電性物質は、金属紛またはカーボン紛からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の支持絶縁物の接地層形成方法。
前記ゲル化は、エポキシ樹脂が硬化する条件よりも低い硬化温度、または短い硬化時間であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の支持絶縁物の接地層形成方法。
中心導体の周囲に絶縁材料による絶縁層が形成され、この絶縁層表面に接地層を設けた支持絶縁物において、
前記接地層を形成する部分の金型表面に導電性物質を混合したエポキシ樹脂からなる接地層材料を塗布するとともに、金型内に中心導体をセットし、
ゲル化させ、前記金型を予熱して前記接地層材料を前記金型内にエポキシ樹脂を真空注入し、
次いで、前記接地層および前記絶縁層を前記金型内で加熱して一体硬化させてなり、
前記絶縁層表面には、絶縁層材料と接地層材料との両境界面に、材料が入り混じった中間層を介して接地層が形成されたことを特徴とする支持絶縁物。
電気部材の口出し部を残して周囲を絶縁材料による絶縁層で包囲し、この絶縁層の表面に接地層を設けた支持絶縁物において、
前記接地層を形成する部分の金型表面に導電性物質を混合したエポキシ樹脂からなる接地層材料を塗布するとともに、金型内に電気部材をセットし、
ゲル化させ、前記金型を予熱して前記接地層材料を前記金型内にエポキシ樹脂を真空注入し、
次いで、前記接地層および前記絶縁層を前記金型内で加熱して一体硬化させてなり、
前記絶縁層表面には、絶縁層材料と接地層材料との両境界面に、材料が入り混じった中間層を介して接地層が形成させたことを特徴とする支持絶縁物。
請求項５または請求項６に記載の支持絶縁物を用いたことを特徴とする電気機器。