JP2011055708A - 絶縁スペーサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡潔な構成により導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得る。
【解決手段】盤状絶縁スペーサ本体９、盤状絶縁スペーサ本体９の対をなす端面を形成する平面９ａ，９ｂの延在方向に延在する電極平面３ａ，３ｂが設けられ盤状絶縁スペーサ本体９と一体に形成された導体支持用埋込電極３を備え、導体支持用埋込電極３の絶縁スペーサ本体９との界面部分に、盤状絶縁スペーサ本体９へ突出し、導体支持用埋込電極３と絶縁スペーサ本体９との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力を低減する断面が半円形状等を有する環状突出部３ｄを設けた
【選択図】図３

Description

この発明は、絶縁スペーサ、特に、樹脂中に埋め込まれた導体支持用の埋込電極を有する絶縁スペーサに関するものである。

中心部導体支持用の埋込電極を有する絶縁スペーサは、通常エポキシ樹脂などの注型により製作され埋込電極と樹脂との界面は、それぞれの材料の物性値が異なるために曲げや熱荷重が作用するとこの界面に高い引張りの応力が発生し、強度低下をもたらすことがある。この強度低下をもたらさない応力状態とするために界面の中心部導体支持用埋め込み電極形状を考慮することにより低応力状態とすることができる。以下、中心部導体支持用埋込電極を「埋め金」と表現する。

従来技術では、埋め金の樹脂界面近傍の外表面にＵ型の溝を設けることにより界面近傍の樹脂に働く応力を低減する機能を持たせている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このような埋め金構造では、Ｕ型溝を設ける必要があり機械加工が必要であること、また、溝先端を適切なＲ形状としないとこの部位に応力が集中し強度低下が発生すること、溝部に金属異物が入り込む等の品質保証上の問題や加工上の複雑さが存在することによるコスト増等の問題があった。

特公平６−９４１５号公報

この発明は、簡潔な構成により導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ようとするものである。

この発明に係る絶縁スペーサでは、前記盤状絶縁スペーサ本体と一体に形成された導体支持用埋込電極を備え、前記導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分に、前記盤状絶縁スペーサ本体へ突出し、前記導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力を低減する所定の断面形状を有する環状突出部を設けたものである。

この発明によれば、簡潔な構成により導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ることができる。

この発明による実施の形態１における絶縁スペーサが電気機器に組み込まれるときの構成を示す縦断面図および横断面図である。 この発明による実施の形態１における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。 この発明による実施の形態２における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。 この発明による実施の形態３における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。 この発明による実施の形態４における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。 この発明による実施の形態５における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。 この発明による実施の形態６における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１および図２について説明する。図１は実施の形態１における絶縁スペーサが電気機器に組み込まれるときの構成を示す縦断面図および横断面図である。図１（ａ）は絶縁スペーサが電気機器に組み込まれるときの構成を示す縦断面図である。図１（ｂ）は絶縁スペーサが電気機器に組み込まれるときの構成を模式的に示す縦断面図である。図２は実施の形態１における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。

この発明による実施の形態１における絶縁スペーサが電気機器に組み込まれるときの構成を示す図１において、絶縁スペーサ２は絶縁スペーサ２を挟み込む形態で配置された円筒容器１の金属フランジ８により挟持されボルト７で固定される。
また、この絶縁スペーサ２には円筒容器１の中心部に配設される中心部導体５を支える固定金具４がボルト６で固定されている。この例では、中心部導体５が３本あり３相構造の例である。
絶縁スペーサ２はエポキシ樹脂のような絶縁物からなる絶縁スペーサ本体９と埋め金３から構成される円盤状の形状をしたものである。以下の実施形態では、３本の中心部導体５のうち１本の導体固定部に限定し記述する。

この発明による実施の形態１を図２について説明する。
図２に示すように、絶縁物９内に埋め込まれる埋め金３の形状を中心部導体５を支える固定金具４（図１参照）との接触面の周辺に薄いリング形状の薄肉突出部３ｃを設けた構造とした。
この構造によれば、埋め金３の外表面外周に設けられたリング形状の薄肉突出部３ｃが、他の部位に比べ肉厚が薄いリング形状としているため、図中に示すように圧力や熱荷重により曲げモーメントＭが作用すると、この埋め金３の外表面外周に設けられたリング形状の薄肉突出部３ｃが弾性変形をすることにより、この部位に作用する界面に垂直に作用する界面における引き剥がし力Ｐを低減させることができる。
また、この埋め金３には中心部導体５が固定されるが、リング形状内径部により導体端部の位置決め精度を上げることも可能となる。

埋め金３は円盤状の絶縁スペーサ本体９の中心部に一体に埋込み形成された小さな円盤状構成体を形成し、その端面に円盤状の絶縁スペーサ本体９の対をなす端面を形成する平面９ａ，９ｂと同一面レベルにおいて形成される平面３ａ，３ｂを有している。埋め金３の平面３ａ，３ｂは、絶縁スペーサ本体９の対をなす端面を形成する平面９ａ，９ｂの延在方向と同一方向に延在する。
埋め金３の外表面外周に設けられたリング形状の薄肉突出部３ｃは、埋め金３の平面３ａ，３ｂから平面３ａ，３ｂの延在方向と垂直方向に突出する。絶縁スペーサ本体９にも埋め金３の薄肉突出部３ｃに対応して突部９ｃが一体に設けられている。埋め金３の薄肉突出部３ｃと絶縁スペーサ本体９の突部９ｃとの間にも当然ながら界面が形成され、埋め金３と絶縁スペーサ本体９との間には内部から埋め金３の薄肉突出部３ｃと絶縁スペーサ本体９の突部９ｃが設けられた外表面部に至る界面が形成されている。
埋め金３に設けられたリング形状の薄肉突出部３ｃにより、前述の通り、埋め金３と絶縁スペーサ本体９との界面における引き剥がし力Ｐを低減させることができるものである。

この実施の形態１では、絶縁スペーサ本体９の対をなす端面を形成する面９ａ，９ｂを平面としたが、平面でなくても同様の効果が得られる。また、面９ａ，９ｂと平面３ａ，３ｂは同一レベルでなくても同様な効果が得られる。

この発明による実施の形態１によれば、エポキシ樹脂のような絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体、前記絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体の対をなす端面を形成する面９ａ，９ｂの延在方向に延在する電極平面３ａ，３ｂが設けられ前記絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体９と一体に形成された導体支持用埋込電極３を備え、前記埋め金３からなる導体支持用埋込電極の前記絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面部分に、前記電極平面３ａ，３ｂから突出し、前記導体支持用埋込電極３と前記絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力Ｐを低減する弾性変形可能な薄肉突出部３ｃを設けたので、導体支持用埋込電極の絶縁スペーサ本体との界面部分に弾性変形可能な突出部を設けた簡潔な構成により、導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図３について説明する。図３は実施の形態２における絶縁スペーサの構成を示す断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

上記実施の形態１では、埋め金３の接触面外周をリング形状の突出部とした構成であるが、図３から図５までに示す実施の形態２〜４でも、実施の形態１の構成による効果とと同様の効果を得ることができる。以下、他の実施の形態について説明する。

実施の形態２における絶縁スペーサの構成を示す図３は、埋め金３のエポキシ樹脂のような絶縁物９と接触する界面を絶縁物９側に大きく膨らませた構造である。
すなわち、埋め金３の絶縁物９と接触する界面に断面が半円形状を有する突出部３ｄを絶縁物９の内部へ半円凸部側を先端にして図示水平方向に突出させて設けたものである。この突出部３ｄは円盤状の埋め金３の周面の全周にわたり突出して設けられているものであり、環状を形成する。

この実施の形態２においては、埋め金３の絶縁物９と接触する界面を絶縁物９側に大きく膨らませ断面が半円形状を有する環状突出部３ｄを設けた構造としたことで埋め金３と絶縁物９の界面の接着面積が増えることにより接着強度を増加させることができる。
また、圧力や熱荷重が作用したとき界面に生じる引き剥がし力とせん断力のうち、この構造では膨らませた部分のせん断力が支配的で引っ張り力が小さくなる効果を有する。また、この膨らませたことで外表面に近い絶縁物９部分の肉厚が薄くなり変形がしやすくなることからも界面に作用する引き剥がし力を低減させることができる。従い、界面剥離に対して有利な構造となる。

この発明による実施の形態２によれば、エポキシ樹脂のような絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体、前記絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体と一体に形成された導体支持用埋込電極３を備え、前記導体支持用埋込電極３の前記絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面部分に、前記絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体の内部へ凸部を先端として突出し、前記導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力Ｐを低減する断面が半長円形状を有する環状突出部３ｄを設けたので、導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分に断面が半円形状を有する環状突出部を設けた簡潔な構成により、導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ることができる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図４について説明する。図４は実施の形態３における絶縁スペーサの構成を示す縦断面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１および実施の形態２における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この発明による実施の形態３における絶縁スペーサの構成を示す図４は、図３の実施の形態と同様に樹脂９内部に埋め金３を大きく膨らませた構造であるが、この実施の形態３の例では、導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力を低減する断面がＶ形状を有する環状突出部３ｅを埋め金３に設けたものであって、このＶ状突出部３ｅは埋め金３の外表面から任意の角度を有したＶ型断面形状であり、先端部は応力の集中や電界の集中を避けるために所定の断面曲率半径を持つＲ形状とさせる。

この構造においても、図３に示す実施の形態２と同様に、接着面積が増えることにより接着強度を増加させることができ、また、圧力や熱荷重が作用した時界面に生じる引き剥がし力とせん断力のうち、この構造では膨らませたＶ形状部分のせん断力が支配的で引き剥がし力が小さくなる効果を有する。従い、界面剥離に対して有利な構造となる。

この発明による実施の形態３によれば、エポキシ樹脂のような絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体、前記絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体と一体に形成された導体支持用埋込電極３を備え、前記導体支持用埋込電極３の前記絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面部分に、前記絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体の内部へ先端を突出し、前記導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力Ｐを低減する断面がＶ形状を有し先端部に所定の断面曲率半径を持つ環状突出部３ｅを設けたので、導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分に断面がＶ形状を有するＶ状突出部を設けた簡潔な構成により、導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ることができる。

実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図５について説明する。図５は実施の形態４における絶縁スペーサの構成を示す縦断面図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この発明による実施の形態４における絶縁スペーサの構成を示す図５は、埋め金３のエポキシ樹脂のような絶縁物９との界面形状を波打ち形状としたものである。
すなわち、埋め金３の絶縁物９との界面には、断面円弧状の輪郭をなす複数の環状突出部３ｆが設けられ、埋め金３の絶縁物９との界面は波打ち形状に形成されている。

このように、埋め金３のエポキシ樹脂のような絶縁物９との界面における断面形状を複数の突出部３ｆを設けた波打ち形状とすることにより圧力や熱荷重が作用し曲げモーメントＭが作用すると、これにより引き起こされる引き剥がし力Ｐは、界面では界面に垂直な成分Ｐ１と界面に沿った成分Ｐ２になる。このうち引き剥がし力Ｐ１の方向は各位置ですべて異なった方向を向く。従い、引き剥がし力は厚さ方向で同一方向に現れるのではなく複数の方向に現れ、内部で力がキャンセルされる効果が期待できること、また、分力として現れるため引き剥がし力低減につながる。

この実施の形態では、絶縁物９側に埋め金３の突出部３ｆによる山が二つ形成されているが、三つ以上でも同様の効果が期待できる。

この発明による実施の形態４によれば、エポキシ樹脂のような絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体、前記絶縁物９からなる盤状絶縁スペーサ本体と一体に形成された導体支持用埋込電極３を備え、前記導体支持用埋込電極３の前記絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面部分の形状を断面波打ち形状として複数の環状突出部分を形成し、前記導体支持用埋込電極３と前記絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力Ｐを低減する断面が波打ち形状を有する複数の環状突出部３ｆを設けたので、導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分に断面が波打ち形状を有する波打ち突出部を設けた簡潔な構成により、導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ることができる。

実施の形態５．
この発明による実施の形態５を図６について説明する。図６は実施の形態５における絶縁スペーサの構成を示す縦断面図である。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態４までにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この発明による実施の形態５における絶縁スペーサの構成を示す図６は、図３に示す実施の形態２における構成において、埋め金３とエポキシ樹脂のような絶縁物９の外表面側に絶縁物９を構成する樹脂よりも小さい弾性定数を有する弾性部材１１からなる変形吸収部材を挟み込んだ構造としたものである。
すなわち、埋め金３の絶縁物９と接触する界面に断面が半円形状を有する環状突出部３ｄを絶縁物９の内部へ半円凸部側を先端にして図示水平方向に突出させて設けるとともに、埋め金３と絶縁物９の外表面側に絶縁物９を構成する樹脂よりも小さい弾性定数を有する弾性部材１１からなる変形吸収部材が挟み込まれている。

この構成において曲げモーメントＭが作用するとこの弾性部材１１が絶縁物９の変形を吸収し、埋め金３と絶縁物９の界面に垂直に作用する引き剥がし力Ｐを低減させる効果が期待できる。

なお、ここでは、実施の形態２における構成に適用するものについて説明したが、この実施の形態５は、実施の形態１ならびに実施の形態３および実施の形態４における構成のいずれかに適用することもできる。

この発明による実施の形態５によれば、実施の形態２から実施の形態４までの構成におけるいずれかの構成において、前記導体支持用埋込電極３と前記エポキシ樹脂のような絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面の外表面部に前記絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体よりも小さい弾性率を有する弾性部材１１からなる変形吸収部材を設けたので、導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分に突出部を設け、導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面の外表面部に変形吸収部材を設けた簡潔な構成により、導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ることができる。

実施の形態６．
この発明による実施の形態６を図７について説明する。図７は実施の形態６における絶縁スペーサの構成を示す縦断面図である。
この実施の形態６において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

この発明による実施の形態６における絶縁スペーサの構成を示す図７は、実施の形態１と同じ埋め金３の形状とし、埋め金３とエポキシ樹脂のような絶縁物９との界面の外表面に近い部分を接着部材１２で接着し、内部に導電性部材１３を挿入した界面構造の例である。
すなわち、絶縁物９内に埋め込まれる埋め金３の形状を薄いリング形状の薄肉突出部３ｃを設けた構造とするとともに、埋め金３と絶縁物９との界面の外表面に近い部分を接着部材１２で接着し、絶縁物９の内部における埋め金３と絶縁物９との界面に導電性部材１３を挿入した界面構造としたものである。

この構造においても、実施の形態１と同様に、圧力や熱荷重が作用したとき埋め金３と絶縁物９の界面に垂直に作用する引き剥がし力を低減させる効果があるとともに、埋金３と絶縁物９の間に導電性ゴムなどの導電性部材１３を塗布することで、剥離が発生した場合においても絶縁物９部に導電性部材１３が付着し、剥離による導体と樹脂の隙間からの放電を抑制し、絶縁スペーサの絶縁劣化特性を向上させる効果が期待できる。

この発明による実施の形態６によれば、実施の形態１における構成において、前記導体支持用埋込電極３と前記エポキシ樹脂のような絶縁物９からなる絶縁スペーサ本体との界面の外表面に近い部分を接着部材１２で接着し、内部に向かい導電性ゴムなどの導電性部材１３を挿入して、複合界面構造としたので、導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の外表面に近い部分を絶縁接着部材で接着し、内部に向かい導電性部材を挿入した簡潔な構成により、導体支持用埋込電極と絶縁スペーサ本体との界面における応力状態を適正に保持できる絶縁スペーサを得ることができる。

この発明による実施の形態では、次の（Ａ１）から（Ａ５）項までに示す構成が提案されている。

（Ａ１）埋め金３の導体５との接触面の周辺に薄いリング形状の突出部３ｃを構成し、導体５の位置決め精度を上げることができること、絶縁スペーサ２に圧力や熱荷重が作用した時に、この埋め金３の円筒部突出部３ｃと接着されている樹脂９との界面に垂直に作用する引き剥がし力Ｐを埋め金３外周部の円筒部薄板構造突出部３ｃによる弾性効果で低減させることができる。

（Ａ２）埋め金３の樹脂９と接する内部の形状を樹脂９側に半長円形状に大きく膨らませた埋め金３と樹脂９構造の構成とすることにより、接着面積を増やすことができ接着強度のアップにつながること、絶縁スペーサ２に圧力や熱荷重が作用した時に界面の半長円形状部３ｄには引き剥がし力Ｐより界面に沿ったせん断力が卓越し、引き剥がし力Ｐ成分を小さくすることができる。

（Ａ３）埋め金３の樹脂９と接する形状を外表面から伸びる樹脂側にＶ形状に大きく膨らませた埋め金３と樹脂９構造の構成とすることにより、接着界面の外表面から内部に向かいすべての界面で引き剥がし力Ｐを低減させることができることと、接着面積を増やすことができ接着強度のアップにつながる。

（Ａ４）埋め金３の樹脂９と接する形状を波打ち形状とすることにより、接着面積を増やすことができ接着強度のアップにつながること、絶縁スペーサ２に圧力や熱荷重が作用した時に界面に作用する引き剥がし力Ｐは常に同一方向ではなく作用する方向が異なる分布をすること、界面引き剥がし力Ｐは界面の傾き角度に対応した分力成分となるために引き剥がし力Ｐを低減させることができる。

（Ａ５）埋め金３と樹脂Ｐとが接する界面の外表面部に樹脂よりも小さい弾性率を有する弾性部材１１を挟み込んだ構成とすることにより、絶縁スペーサ２に圧力や熱荷重が作用した時に、この部位の樹脂界面に作用する引き剥がし力Ｐを低減させることができる。

（Ａ５）前記（Ａ１）項の埋め金３形状で外表面に近い部分を接着部材１２で接着、内部に向かい導電性部材１３を挿入した複合界面構造としても引き剥がし力Ｐ低減の効果を有することができる。

１ 円筒容器、２ 絶縁スペーサ、３ 埋め金、４ 固定金具、５ 導体、６，７ ボルト、８ 金属フランジ、９ 絶縁スペーサ本体。

Claims (4)

1. 盤状絶縁スペーサ本体、前記盤状絶縁スペーサ本体と一体に形成された導体支持用埋込電極を備え、前記導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分に、前記盤状絶縁スペーサ本体へ突出し、前記導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力を低減する断面が半円形状を有する環状突出部を設けたことを特徴とする絶縁スペーサ。
2. 盤状絶縁スペーサ本体、前記盤状絶縁スペーサ本体と一体に形成された導体支持用埋込電極を備え、前記導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分に、前記盤状絶縁スペーサ本体へ先端を突出し、前記導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力を低減する断面がＶ形状を有する環状突出部を設けたことを特徴とする絶縁スペーサ。
3. 盤状絶縁スペーサ本体、前記盤状絶縁スペーサ本体と一体に形成された導体支持用埋込電極を備え、前記導体支持用埋込電極の前記絶縁スペーサ本体との界面部分の形状を断面波打ち形状として複数の突出部分を形成し、前記導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の垂直方向に作用する引き剥がし力を低減する断面が波打ち形状を有する波打ち突出部を設けたことを特徴とする絶縁スペーサ。
4. 前記導体支持用埋込電極と前記絶縁スペーサ本体との界面の外表面部に前記絶縁スペーサ本体より低い弾性率を有する変形吸収部材を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の絶縁スペーサ。

Images