JP2005041063A

JP2005041063A - モールド電気機器およびそのモールド方法

Info

Publication number: JP2005041063A
Application number: JP2003202128A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sato; 純一佐藤; Osamu Sakaguchi; 修阪口; Masaru Miyagawa; 勝宮川; Susumu Kinoshita; 晋木下; Satoshi Makishima; 聡槙島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: EP1501101A2; US20050029001A1; CN1577682A; KR100656233B1; DE602004013233T2; EP1501101A3; EP1501101B1; KR20050012672A; JP4159938B2; DE602004013233D1

Abstract

【課題】エポキシ樹脂をモールドしたモールド電気機器の絶縁耐力を向上させる。
【解決手段】セラミックスからなる絶縁容器５内に電気部材１、２を収納し、前記絶縁容器５を封着金具６、７で封着した電気機器３と、前記絶縁容器５の周りにエポキシ樹脂からなる絶縁材料をモールドして形成した絶縁層４とからなり、前記絶縁容器５の表面は、セラミックスの地肌としていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エポキシ樹脂でモールドされた真空バルブのような電気機器の絶縁耐力を向上し得るモールド電気機器およびそのモールド方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、真空バルブのような電気機器においては、真空バルブ外の気中沿面部が汚損湿潤の影響を受けて絶縁耐力の低下を招くため、エポキシ樹脂のような絶縁材料によりモールドして、絶縁外皮を形成しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、真空バルブの絶縁容器は、例えばアルミナ磁器のようなセラミックスからなり、その外周表面には、汚れ防止のため、ガラス質の釉薬が焼き付けられている。この釉薬は、ガラス質の材料を粉砕して水に溶かした液状のものをスプレーなどで吹き付け塗布し、次いで高温で焼き付けて形成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、絶縁外皮を形成するエポキシ樹脂は、一般的に靭性強度が劣るので、充填されるシリカ粉末に、接着性を改善するシラン化合物によるシラン処理が施されたものが用いられている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２４２５１３号公報（第３頁、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−８９２６８号公報（第２−４頁、図１）
【０００７】
【特許文献３】
特開平６−６８７３３号公報（第４−５頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のモールド電気機器においては、以下のような問題がある。
【０００９】
モールドされた真空バルブは、釉薬を塗布する作業工程の中で気泡を巻き込むので、絶縁外皮をボイドレスでモールドしても、絶縁的な欠陥を生じる。即ち、釉薬自体の層内部や釉薬の層と絶縁容器との境界部などに気泡が形成され、それにより部分放電が発生し、絶縁劣化を招くことになる。
【００１０】
一方、充填剤をシラン処理したエポキシ樹脂は靭性強度が高くなるものの、釉薬との境界部では、エポキシ樹脂と釉薬との熱膨張係数の違いから接着性が劣り、境界部で剥離を生じる。この剥離は、絶縁的な欠陥となって部分放電が発生し、絶縁劣化を招くことになる。
【００１１】
このため、絶縁外皮の絶縁厚さなどを厚くし、真空バルブの絶縁容器に加わる電界強度を抑制しなければならなかった。しかしながら、モールド電気機器が重量化や大型化するので、部分放電特性などの絶縁耐力を向上させることができる絶縁外皮の形成が望まれていた。
【００１２】
従って、本発明は、モールド電気機器の絶縁耐力を向上し得るモールド電気機器およびそのモールド方法を提供す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の発明のモールド電気機器は、セラミックスからなる絶縁容器内に電気部材を収納し、前記絶縁容器を封着金具で封着した電気機器と、前記絶縁容器の周りにエポキシ樹脂からなる絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とからなり、前記絶縁容器の表面は、セラミックスの地肌としていることを特徴とする。
【００１４】
また、第２の発明のモールド電気機器のモールド方法は、セラミックスからなる絶縁容器内に電気部材を収納し、前記絶縁容器を封着金具で封着した電気機器を構成する工程と、前記電気機器における前記絶縁容器の周りにエポキシ樹脂からなる絶縁材料をモールドして絶縁層を形成する工程とからなり、前記絶縁容器の表面は、セラミックスの地肌としていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、電気部材を収納するセラミックスからなる絶縁容器の表面をセラミックスの地肌としているので、絶縁容器と絶縁層との境界部の絶縁耐力を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係るモールド電気機器を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る真空バルブをエポキシ樹脂でモールドしたモールド電気機器を示す断面図、図２は、本発明の第２の実施の形態に係る真空バルブの絶縁容器と絶縁層との境界部を示す拡大断面図、図３は、本発明の実施の形態に係る真空バルブの絶縁容器と絶縁層との境界部の絶縁耐力の調査に用いたモデル電極を示す半断面図である。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態を図１に示すように、接離自在の一対の接点１、２を有する真空バルブ３の周りには、エポキシ樹脂からなる絶縁材料をモールドにより形成した絶縁層４が施されている。この真空バルブ３は、例えばアルミナ磁器ようなセラミックスからなる筒状の絶縁容器５の両端開口部に封着金具６、７が封着され、ベローズとともに絶縁容器５内を高真空に保っている。ここで、絶縁容器５の表面は、釉薬を設けていないセラミックスの地肌となっている。なお、接点１、２などは、絶縁容器５内に収納される電気部材を構成している。
【００１８】
また、真空バルブ３には、図示上部に一方の電路となる固定側導体８が設けられ、図示下方に他方の電路となる可動側導体９が設けられている。可動側導体９には、接点２に連結された可動軸１０が移動自在に貫通し、摺動接触している。そして、可動軸１０には、操作ロッド１１を介して図示しない操作機構が連結され、接点１、２の開閉が行われる。
【００１９】
ここで、本発明の第２の実施の形態を示す図２のように、絶縁容器５と絶縁層４との境界部には、有機物とケイ素とから構成される液状のシラン化合物を塗布したシラン層１２を形成してもよい。このシラン化合物によるシラン層１２は、次のような方法で形成する。
【００２０】
先ず、セラミックスからなる地肌が露出した絶縁容器５からなる真空バルブ３を準備しておく。このような絶縁容器５は、素焼きのセラミックス、または釉薬をサンドブラストで除去することにより得られる。次いで、前記液状のシラン化合物を例えばハケ塗りで塗り斑のないように塗布する。ここで、液状のシラン化合物の粘度が高い場合には、水とアルコールとを混合させた処理剤で希釈すれば、粘度が下がるとともに、濡れ性が向上して塗布作業が容易になる。更には、処理剤の加水分解によりエポキシ樹脂との接着性が向上する。
【００２１】
そして、絶縁層４を形成する金型にシラン化合物を塗布した真空バルブ３をセットし、金型を所定温度に昇温後、エポキシ樹脂を金型内に注入する。エポキシ樹脂の硬化後には、絶縁容器５と絶縁層４との境界部にシラン層１２が形成される。ここで、エポキシ樹脂は、充填剤のシリカ粉末にシラン処理を施しておけば靭性強度が向上し、また、２種類以上の粉径分布を持つシリカ粉末のような無機物粒子とコアシェル構造を持つゴム粒子とを混合した充填剤を用いれば更に靭性強度が向上する。
【００２２】
このようなセラミックスからなる地肌の露出した絶縁容器５からなるモールド電気機器の絶縁耐力を部分放電特性で調査した。調査に用いたモデル電極は、図３に示すように、絶縁容器１３の直径がφ５０ｍｍで、この絶縁容器１３を取り囲むようにリング状の一対の電極１４、１５を設け、先端間距離を１０ｍｍとしている。この電極１４、１５は、図２の真空バルブ３の封着金具６、７を模擬したものである。また、電極１４、１５の両端端部が露出されるように、エポキシ樹脂で一体モールドして絶縁層１６を形成している。これにより、一方の電極１４（１５）に電圧を印加し、他方の電極１５（１４）を接地することで絶縁容器１３と絶縁層１６との境界部の部分放電特性を得ることができる。
【００２３】
（実施例）
セラミックスからなる地肌が露出した絶縁容器１３に電極１４、１５をセットし、絶縁層１６を形成した図１に示したものを実施例１とした。また、セラミックスからなる地肌にシラン化合物を塗布した図２に示したものを実施例２とした。
【００２４】
（比較例）
釉薬を設けた絶縁容器１３に電極１４、１５をセットし、絶縁層１６を形成したものを比較例とした。
【００２５】
これらのモデル電極は、それぞれ３個づつ製作し、そのうちの部分放電特性の最低値を表１に示す。
【００２６】
【表１】

実施例１は、比較例に対して、部分放電開始電圧、消滅電圧の部分放電特性がほぼ１．４倍向上している。また、実施例２は、比較例に対して、ほぼ９倍向上している。部分放電特性の調査後、モデル電極を解体調査したところ、実施例１では、セラミックスと絶縁層１６との境界部に気泡など欠陥に結びつくものは確認できなかった。また、実施例２では、セラミックスと絶縁層１６とがシラン化合物の層を介して強固に接着していた。比較例では、セラミックスと釉薬との境界部に気泡が存在していた。
【００２７】
なお、電極１４、１５の表面に銀ペイントのような導電性塗料を塗布すれば、絶縁層１６と電極１４、１５との接着性が向上して部分放電特性を更に向上させることができる。
【００２８】
上記本発明の実施の形態のモールド電気機器によれば、真空バルブ３の絶縁容器５表面をセラミックスの地肌としているので、従来のような釉薬での気泡による部分放電の発生を防ぐことができ、絶縁耐力を向上させることができる。
【００２９】
また、セラミックスの地肌にシラン化合物を塗布することにより、絶縁層との接着性が向上して絶縁耐力を格段に向上させることができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。本発明の実施の形態では、モールド電気機器を真空バルブを用いて説明したが、サイリスタ素子や酸化亜鉛素子などの電気部材をセラミックスからなる筒状の絶縁容器に収納した電気機器にも用いることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、電気部材を収納するセラミックスからなる絶縁容器の表面をセラミックスの地肌として、エポキシ樹脂をモールドして絶縁層を形成させているので、絶縁容器と絶縁層との境界部の絶縁耐力を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、セラミックスの地肌にシラン化合物を塗布し、エポキシ樹脂をモールドして絶縁層を形成させているので、絶縁容器と絶縁層との接着性が改善され、絶縁耐力を更に向上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真空バルブをエポキシ樹脂でモールドしたモールド電気機器を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る真空バルブの絶縁容器と絶縁層との境界部を示す拡大断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る真空バルブの絶縁容器と絶縁層との境界部の絶縁耐力の調査に用いたモデル電極を示す半断面図。
【符号の説明】
１、２接点
３真空バルブ
４、１６絶縁層
５、１３絶縁容器
６、７封着金具
８固定側導体
９可動側導体
１０可動軸
１１層さロッド
１２シラン層
１４、１５電極

Claims

セラミックスからなる絶縁容器内に電気部材を収納し、前記絶縁容器を封着金具で封着した電気機器と、
前記絶縁容器の周りにエポキシ樹脂からなる絶縁材料をモールドして形成した絶縁層とからなり、
前記絶縁容器の表面は、セラミックスの地肌としていることを特徴とするモールド電気機器。
前記絶縁容器表面には、シラン化合物を塗布して前記絶縁容器と前記絶縁層との境界部にシラン層を形成したことを特徴とする請求項１に記載のモールド電気機器。
前記封着金具の表面に導電性塗料を塗布したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモールド電気機器。
セラミックスからなる絶縁容器内に電気部材を収納し、前記絶縁容器を封着金具で封着した電気機器を構成する工程と、
前記電気機器における前記絶縁容器の周りにエポキシ樹脂からなる絶縁材料をモールドして絶縁層を形成する工程とからなり、
前記絶縁容器の表面は、セラミックスの地肌としていることを特徴とするモールド電気機器のモールド方法。
前記地肌とした絶縁容器の表面にシラン化合物を塗布後、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項４に記載のモールド電気機器のモールド方法。
前記シラン化合物を水とアルコールとを混合した処理剤で希釈したことを特徴とする請求項５に記載のモールド電気機器のモールド方法。