JP2014156041A - 樹脂注型品 - Google Patents

Abstract

【課題】電気部材を埋め込んだ絶縁層の熱分布を改善して残留応力を低減し、軽量化を図る。
【解決手段】主絶縁部１ａと、主絶縁部１ａに連接された沿面絶縁部１ｂと界面絶縁部１ｃとを有する外部接続絶縁部とで構成される樹脂注型品であって、主絶縁部１ａは、電気系統を構成する中心導体２などの電気部材と、電気部材の外周にモールドにより設けられた主絶縁層３と、主絶縁層３の外周に設けられた接地層４とで構成され、主絶縁層３の外形形状を、所定の絶縁厚さを持って電気部材の外形形状の相似形で大きくしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、中心導体や真空バルブなどの電源系統を構成する電気部材を絶縁層に埋め込んだ樹脂注型品に関する。

従来、中心導体や真空バルブなどの電気部材をエポキシ樹脂でモールドした樹脂注型品が高電圧機器に広く用いられている。例えば、Ｔ字状の中心導体をモールドしたＴ型ブッシングは、ガス絶縁スイッチギヤに用いられている（例えば、特許文献１参照。）。また、真空バルブをモールドしたモールド真空バルブは、固体絶縁スイッチギヤに用いられている（例えば、特許文献２参照。）。

このような樹脂注型品の絶縁層は、電気的強度や機械的強度などを満足させるため、様々な形状となっている。例えば、電気的強度が必要な個所では、絶縁厚さを他の部分よりも厚くし、また、機械的強度が必要な個所では、大きな曲率を持たせ、応力の分散が行われている。即ち、絶縁厚さや外形形状が様々であり、絶縁厚さの変化する部分ではモールド時に熱分布を乱す要因になり、残留応力を生じさせることがあった。

一方、モールドにおいては、液状エポキシ樹脂を樹脂金型に充填する温度約１５０℃から、加熱硬化させ、常温に冷却するまでの温度変化がある。この温度変化に対し、電気部材を埋め込むものでは、エポキシ樹脂との間で熱膨張係数が相違し、絶縁層内の残留応力を増大させることがあった。このため、電気部材を埋め込む樹脂注型品において、絶縁厚さの変化を抑えて熱分布を改善し、残留応力を抑制できるものが望まれていた。

特開２０１２−３０５６６号公報 特開２０１２−２４３５８１号公報

本発明が解決しようとする課題は、絶縁層の熱分布を改善し、残留応力を低減することができる電気部材を埋め込んだ樹脂注型品を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の樹脂注型品は、主絶縁部と、前記主絶縁部に連接された外部接続絶縁部とで構成される樹脂注型品であって、前記主絶縁部は、電気系統を構成する電気部材と、前記電気部材の外周にモールドにより設けられた主絶縁層と、前記主絶縁層の外周に設けられた接地層とで構成され、前記主絶縁層の外形形状を、所定の絶縁厚さを持って前記電気部材の外形形状の相似形で大きくしたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。 本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。 本発明の実施例３に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る樹脂注型品を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図である。なお、樹脂注型品をＴ型ブッシングを用いて説明する。

図１に示すように、Ｔ型ブッシングは、主絶縁部１ａと、主絶縁部１ａに連接された図示上方向の沿面絶縁部１ｂ、図示左右方向の界面絶縁部１ｃで構成されている。沿面絶縁部１ｂと界面絶縁部１ｃは、他の電気機器と接続するための外部接続絶縁部となる。

主絶縁部１ａには、Ｔ字状の中心導体２が設けられ、その外周にエポキシ樹脂をモールドした主絶縁層３が形成されている。中心導体２は、棒状中心導体２ａと環状中心導体２ｂで構成されている。主絶縁層３もＴ字状であり、棒状中心導体２ａの外周の棒状絶縁層３ａと、環状中心導体２ｂの外周の環状絶縁層３ｂで構成されている。棒状絶縁層３ａと環状絶縁層３ｂは、絶縁厚さが同様であり、電圧クラスによって定まる所定の絶縁厚さを有している。主絶縁層３の外周には、導電性塗料を塗布した接地層４が設けられている。

沿面絶縁部１ｂには、棒状中心導体２ａに連接された接続用中心導体２ｃが設けられ、その外周に、突出した円錐状の沿面絶縁層３ｃが棒状絶縁層３ａに連接し設けられている。接続用中心導体２ｃの端部は、沿面絶縁層３ｃから露出している。棒状絶縁層３ａと沿面絶縁層３ｃが連接する部分には、碗状の窪みを持たせた環状の電界緩和部３ｄが設けられている。

界面絶縁部１ｃには、環状中心導体２ｂに連接された端部中心導体２ｄが設けられ、これを埋め込むように、窪んだ円錐状の界面絶縁層３ｅが環状絶縁層３ｂに連接し設けられている。環状中心導体２ｂの内周面は、界面絶縁層３ｅの開口部を介して露出している。界面絶縁層３ｅの外周には、接地層４が設けられている。

ここで、中心導体２、接続用中心導体２ｃ、端部中心導体２ｄが主絶縁層３、沿面絶縁層３ｃ、界面絶縁層３ｅに埋め込まれる電気部材となる。

このような構成において、主絶縁層３は、中心導体２の外形形状を一回り大きくした相似形であり、棒状絶縁層３ａと環状絶縁層３ｂの絶縁厚さが同様となっている。このため、モールド時の樹脂の流れに乱れが生じず、主絶縁層３の半径方向および軸方向で熱分布が改善される。軸方向とは、Ｔ字状の横方向と縦方向の両方向であり、熱分布が均一化される。その結果、加熱硬化において、残留応力が極めて小さくなり、優れた機械的、電気的特性を得ることができる。なお、モールド後の使用環境による温度変化を受けても問題ないものとなる。

また、主絶縁層３と中心導体２の熱膨張係数が異なり、接着面では残留応力が発生し易いものの、応力分布が接着面全体に層状的に現れ、特定部分に集中することがない。その結果、残留応力を小さいものとすることができる。なお、主絶縁層３での残留応力を小さくすることができるので、これに連接する沿面絶縁層３ｃ、界面絶縁層３ｅの残留応力も抑制することができる。即ち、沿面絶縁層３ｃ、界面絶縁層３ｅでは、絶縁厚さが変化しているが、残留応力が緩和されるものとなる。

上記実施例１の樹脂注型品によれば、主絶縁層３を中心導体２の相似形で大きくしているので、モールド時の熱分布が半径方向や軸方向で改善され、残留応力を大きく抑制することができる。また、主絶縁層３が最適な絶縁厚さとなるので、軽量化を図ることができる。

次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型品を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、電気部材である。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。電気部材をモールド真空バルブを用いて説明する。

図２に示すように、モールド真空バルブは、主絶縁部１ａと、主絶縁部１ａに連接された図示上下方向の界面絶縁部１ｃで構成されている。界面絶縁部１ｃは、他の電気機器と接続するための外部接続絶縁部となる。

主絶縁部１ａには、接離自在の一対の接点１０を有する真空バルブ１１が設けられている。真空バルブ１１の固定側と可動側端部には、封着金具を覆うような碗状の電界緩和シールド１２ａ、１２ｂが設けられている。真空バルブ１１と電界緩和シールド１２ａ、１２ｂの周りには、エポキシ樹脂をモールドした主絶縁層１３が設けられている。主絶縁層１３は、電界緩和シールド１２ａ、１２ｂ外周の端部絶縁層１３ａ、１３ｂと、真空バルブ１１の外周の中間絶縁層１３ｃで構成されている。端部絶縁層１３ａ、１３ｂが太径、中間絶縁層１３ｃが細径であるものの、絶縁厚さは同様であり、電圧クラスによって定まる所定の絶縁厚さを有している。主絶縁層１３の外周には、接地層４が設けられている。

界面絶縁部１ｃには、固定側では、固定側電極１４が設けられ、窪んだ円錐状の界面絶縁層１３ｄが端部絶縁層１３ａに連接して設けられている。界面絶縁層１３ｄの外周には、接地層４が設けられている。可動側では、可動側電極１５が設けられ、突出した円錐状の界面絶縁層１３ｅが端部絶縁層１３ｂに連接して設けられている。界面絶縁層１３ｅの外周には、接地層４が設けられている。

ここで、真空バルブ１１、電界緩和シールド１２ａ、１２ｂが主絶縁層１３に埋め込まれる電気部材となる。

このような構成において、主絶縁層１３は、真空バルブ１１と電界緩和シールド１２ａ、１２ｂを組み合わせた外形形状を相似形で大きくし、端部絶縁層１３ａ、１３ｂと中間絶縁層１３ｃの絶縁厚さを同様としているため、モールド時の樹脂の流れに乱れが生じず、主絶縁層１３の半径方向および軸方向で熱分布が改善される。その結果、加熱硬化において、残留応力が極めて小さくなり、優れた機械的、電気的特性を得ることができる。特に、真空バルブ１１では、絶縁容器にセラミックスが用いられ、主絶縁層１３との熱膨張係数が異なるが、熱分布が改善されるので、特定部分に残留応力が集中することがない。なお、主絶縁層１３での残留応力が小さいので、これに連接する界面絶縁層１３ｄ、１３ｅの残留応力も抑制することができる。

上記実施例２の樹脂注型品によれば、実施例１による効果のほかに、真空バルブを用いた電気部材においても、残留応力を大きく抑制することができる。

次に、本発明の実施例３に係る樹脂注型品を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る樹脂注型品の構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、電気部材である。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。電気部材を単一形ブッシングを用いて説明する。

図３に示すように、単一形ブッシングは、主絶縁部１ａ１、１ａ２と、主絶縁部１ａ１、１ａ２に連接された図示上下方向の沿面絶縁部１ｂ、主絶縁部１ａ１、１ａ２に挟まった中間固定部１ｄで構成されている。沿面絶縁部１ｂは、他の電気機器と接続するための外部接続絶縁部となる。

主絶縁部１ａ１、１ａ２には、棒状で同径の中心導体２０ａ、２０ｂが設けられ、その外周にエポキシ樹脂をモールドした主絶縁層２１ａ、２１ｂが形成されている。主絶縁層２１ａ、２１ｂは、絶縁厚さが同様であり、電圧クラスによって定まる所定の絶縁厚さを有している。主絶縁層２１ａ、２１ｂの外周には、導電性塗料を塗布した接地層４が設けられている。

中間固定部１ｄには、中心導体２０ａ、２０ｂと同径の中心導体２０ｃが連接されており、その外周に主絶縁層２１ａ、２１ｂよりも突出した固定絶縁層２１ｃが設けられている。固定絶縁層２１ｃの外周には、接地層４が設けられている。なお、沿面絶縁部１ｂは、実施例１と同様である。固定絶縁層２１ｃは、樹脂注型品を固定部材に固定する部位となる。

このような構成において、主絶縁層２１ａ、２１ｂは、中心導体２０ａ、２０ｂの外形形状を大きくした相似形であり、主絶縁層２１ａ、２１ｂの絶縁厚さを同様としているので、モールド時の樹脂の流れに乱れが生じず、主絶縁層２１ａ、２１ｂの半径方向および軸方向で熱分布が改善される。なお、主絶縁層２１ａ、２１ｂでの残留応力が小さいので、これに連接する固定絶縁層２１ｃの残留応力も抑制することができる。主絶縁層２１ａ、２１ｂの軸方向の長さを同様にすれば、残留応力の低減に好ましいものとなる。

上記実施例３の樹脂注型品によれば、実施例１による効果のほかに、樹脂注型品に絶縁厚さの異なる固定絶縁層２１ｃを設けても、残留応力を抑制することができる。

以上述べたような実施形態によれば、電気部材を埋め込む絶縁層の外形形状を、電気部材の外形形状を所定の絶縁厚さを持って相似形に大きくすることにより、熱分布を改善することができ、残留応力を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ａ、１ａ１、１ａ２ 主絶縁部
１ｂ 沿面絶縁部
１ｃ 界面絶縁部
１ｄ 中間固定部
２、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 中心導体
３、１３、２１ａ、２１ｂ 主絶縁層
４ 接地層
１１ 真空バルブ
１２ａ、１２ｂ 電界緩和シールド

Claims (6)

1. 主絶縁部と、
   前記主絶縁部に連接された外部接続絶縁部とで構成される樹脂注型品であって、
   前記主絶縁部は、電気系統を構成する電気部材と、
   前記電気部材の外周にモールドにより設けられた主絶縁層と、
   前記主絶縁層の外周に設けられた接地層とで構成され、
   前記主絶縁層の外形形状を、所定の絶縁厚さを持って前記電気部材の外形形状の相似形で大きくしたことを特徴とする樹脂注型品。
2. 前記外部接続絶縁部は、沿面絶縁部であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型品。
3. 前記外部接続絶縁部は、界面絶縁部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂注型品。
4. 前記電気部材は、中心導体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型品。
5. 前記電気部材は、真空バルブと、この真空バルブの封着金具の外周に設けられた電界緩和シールドとであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型品。
6. 前記主絶縁部に中間固定部を連接したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の樹脂注型品。

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