JP2968584B2 - 電気絶縁体 - Google Patents

電気絶縁体

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気絶縁体、特にポリマー材料から作られ
た絶縁体に関する。
典型的には、絶縁体は、外側ポリマー要素を追加的に
有するか、または有さない電気絶縁性物質、例えば磁器
の長尺体から、あるいはポリマー要素により覆われたガ
ラス繊維から作られる。高電圧（典型的には1kV以上、
しばしば、それより遥かに大きい値）において電気装置
への接続のために各端には金属取付部品および（通常）
アースがそれぞれ取り付けられている。端の取付部品の
間で水が直接的に流れるのを防止し、また、沿面バス長
（creepage path length）を延ばすために、外側表面
にはシェドが付けられ、更に／または螺旋状にされるこ
とがある。
中実の磁器製絶縁体の場合、シェドおよび／または螺
旋は磁器コアと一体に供給できる。別法では、一様な直
径の円筒状磁器ロッドがその上に取り付けられたシェド
および／または螺旋構造のポリマー要素を有してよい。
ガラス繊維の小さい電気および水吸収性のため、絶縁体
コアをそのような材料から作る場合、外側保護要素が必
要であり、これは、シェド状および／または螺旋状ポリ
マー要素により好都合に供給できる。
磁器は、伝統的な絶縁材料であり、電気放電による損
傷、風雨および化学的な攻撃に対する優秀な耐性故に、
ある用途では未だに好まれている。しかしながら、磁器
は比較的重く、衝撃時に砕けることがある脆い材料であ
る。この点に関して、螺旋またはシェドは、特に傷付き
やすい。更に、磁器は大きい表面自由エネルギーを有
し、これにより汚れが付きやすい。これを製造するには
キルンで焼く必要があり、複雑な形状のものを簡単に製
造するには適さない。しかしながら、磁器は絶縁体に製
造するには高価でない材料である。
一般的にポリマー絶縁体は、多くの用途に適当であ
り、特に磁器または他のセラミック材料と比較して特に
軽量である点、また、最も厳しい条件、例えば高電圧お
よび悪い使用条件、特に厳しい環境的汚染条件下での汚
染に対する抵抗の点から、広く満足して使用されてい
る。更に、ポリマー材料は、機械的摩耗にさらされた場
合に、通常は機械的一体性を保持し、また、複雑な形状
に比較的容易に形成される。
ポリマー絶縁体の一例は、英国特許第1292276号に記
載され、各端に金属取付部品を有する、ガラス繊維ロッ
ドまたはチューブであってよい中央支持体および支持体
の全長に沿って延びて各端の取付部品に重なる熱収縮性
非トラッキング性絶縁ポリマースリーブから形成された
外側表面層を有して成る。
電気絶縁体のもう１つの有利な形態がヨーロッパ特許
（EP−Ｂ）第0125884号に記載され、磁器絶縁体および
ポリマー絶縁体の間のハイブリッドである絶縁体を有し
て成る。この絶縁体は、端に金属接続取付部品が取り付
けられる絶縁体コアを形成する磁器の構造的強度の利点
を外側要素を形成するポリマー材料の軽量性、成形性お
よび機械的（特に破壊）耐性の利点とを組み合わせたも
のである。外側要素は、金属の端部取付部品から磁器に
沿って間隔を隔られ、強い局所的な電気的作用によるそ
のような位置におけるポリマーの劣化を防止している。
しかしながら、磁器およびハイブリッド絶縁体は、未
だに磁器の高密度、従って、重量に対する問題点を有
し、この欠点は、ガラスのような他のセラミックにも当
て嵌まる。他方、ガラス繊維の絶縁体コアは、湿気の侵
入により損傷を受けることがあり、その後、絶縁体の一
方の端から他方の端まで連続的に延びるガラス繊維のた
めに絶縁体の全長に沿って毛管現象が生じ、使用性を破
壊するような導電性パスが形成される。更に、電気通信
リンク、特に高周波数におけるものに関連する用途で
は、絶縁体の金属の端部取付部品と関連する電気装置と
の間の機械的運動により、電気的ノイズを生じ得る中間
的接触をもたらすことがある。
従って、上述のような欠点のいくつか、または全部を
克服するか、あるいは少なくとも軽減する電気絶縁体を
提供することが本発明の目的である。
本発明の１つの要旨において、電気絶縁性で実質的に
非トラッキング性のポリマー材料から作られた一般的に
チューブ状構造の外側要素および実質的に均質で非吸湿
性であり、電気絶縁性で23℃において少なくとも約0.5G
Paの曲げ弾性率を有するポリマー材料から作られた内側
要素を有して成る電気絶縁体を提供する。
好ましくは、内側要素および外側要素は別個であり、
外側要素は内側要素に取り付けられる。
従って、本発明のこの要旨は、内側要素が、強度部材
を形成するのに十分に硬質であるような機械的特性を有
するように選択され、耐水性であるポリマー材料から作
られ、外側要素が非トラッキング性であり耐候性の外側
表面を提供する電気特性を有するように選択されたポリ
マー材料の外側要素から作られた２コンポーネント絶縁
体を提供する。内側要素を形成する材料は、例えば内側
要素に孔をあけたり、あるいは口を設けることにより機
械的力を内側要素から、また内側要素へ直接伝達できる
ので、既知の絶縁体の場合に必要である金属端部取付部
品を必要としないようなものである。ガラス繊維コアを
有する絶縁体とは異なり、そのような孔あけにより壊れ
得る連続的な補強フィラメントは存在しない（さもなけ
れば水が入って来る機会を与えることになる）。更に、
材料固有の性質故に、通常の端部取付部品により内側要
素の平坦端部が湿気の侵入に対して封止されることを確
保する必要が無い。
内側要素に適当な材料の曲げ弾性率は、23℃において
約0.5GPa〜約20GPaの範囲であってよい。ある材料の場
合、補強充填材料を加えて必要な機会的強度を与えるの
が必要か、あるいは望ましいことがあり、そのような場
合、充填材料は、例えばガラスであってよいチョップド
繊維状材料を含んで成ってよい。このように本発明の絶
縁体はガラスの繊維を含んでよいが、これらは長さが短
く、絶縁体の一端から他方の端部に連続的に延びず、従
って、絶縁体の均質性を壊すものではなく、即ち、内側
要素の材料には好ましい向きが存在しないことを理解さ
れたい。
一般的に、本発明の絶縁体の構造は、長尺であり、内
側要素は、円筒状ロッドであり、外側要素は内側要素に
取り付られ、内側要素の外側表面全体を実質的に包囲
し、従って、これを保護するようになっている。絶縁体
とそれに関連する電気装置との間で接続をどのように形
成するのかに応じて、内側要素の通常は平坦な端部は、
各端が水および他の湿気を排除し続けるように適当に封
止される限り、別法では、中空のチューブ状構造であっ
てもよい。
有利には、内側要素の材料は、反応射出成形ポリ尿
素、高密度ポリエチレン；ポリエチレンテレフタレー
ト；ノリル（NORYL）、ジェネラル・エレクトリック・
コーポレイション（General Electric Corporation）
から市販されているポリスチレン変性ポリフェニレンオ
キサイド；ポリエーテルエーテルケトン；ポリブチレン
テレフタレート；ポリプロピレン；ポリエーテルスルホ
ン；およびポリエーテルイミドから選択してよい。内側
要素の材料は、約４より大きくない誘電率（permittivi
ty）を有するのが有利であり、この値は、磁器、ガラス
またはガラス繊維の場合の値（５以上）より相当小さ
い。このように、内側要素は比較的小さいキャパシタン
スを有し、これは発生する高周波ノイズが小さいことを
意味する。そのような絶縁体は、ラジオ用アンテナと共
に使用するのが特に適当である。
ブラケットにおける対応するロッドの曲げ弾性率（23
℃にてGPaで示す）を有する以下の材料が、本発明の絶
縁体の内側要素として使用するのに特に適当である:30
重量％のチョップドガラス繊維を充填したポリエーテル
エーテルケトン（PEEK）（10）；非充填ポリエーテルス
ルホンまたはポリエーテルイミドのコンパウンド（2.
6）;50重量％または30重量％のチョップドガラス繊維を
充填したポリエチレンテレフタレート（PET）（それぞ
れ、18.3、11.3）；非充填PET（2.5）;30重量％のチョ
ップドガラス繊維を充填したポリプロピレン（6.0）；
非充填ポリブチレンテレフタレート（PBT）（2.0）；高
密度ポリエチレン（HDPE）（1.0）；および反応射出成
形（RIM）ポリ尿素（0.5〜0.1）。このような物質は、
−40℃〜＋80℃の温度範囲において使用するのが適当で
あり、10kV/mm以上の絶縁耐力を有し、小さい吸水性を
有し、また、水が飽和している場合であっても良好な絶
縁耐力を維持する。
屋外および／または汚染された環境における用途の場
合、絶縁体の外側表面は、シェドおよび／または螺旋構
造を有するのが有利である。これは、英国特許（GB−
Ａ）第1530994号または英国特許（GB−Ａ）第1530995号
またはヨーロッパ特許（EP−Ａ）第0147978号に記載さ
れている物品、即ち、外側シェドおよび／または螺旋構
造を有する中空物品の形態の外側要素とすることにより
好都合に達成できる。そのような物品は、それに熱を加
えることによる回復性であるが、熱を加えないで外側要
素を適用できることも考えられ、例えばヨーロッパ特許
（EP−Ｂ）第0210807号に記載されている種類の物品で
あってよい。
別法では、外側要素を内側要素の上に所定のように成
形してよい。
絶縁体の外側要素として使用するのに適当な熱回復性
物品は、レイケム（Raychem）から商品名200Sパーツ（P
arts）として市販されている。これらのパーツは耐候
性、即ち、紫外線照射、オゾン、塩および水に対する良
好な耐性を有し、また、非トラッキング性（即ち、ASTM
D2303の傾斜平面およびIEC112の比較トラッキング指
数規格に基づく）である。外側要素の適当な材料の例
は、英国特許（GB−Ａ）第1337951号および第1337952号
に記載されている。
英国特許（GB−Ａ）第1530994号、英国特許（GB−
Ａ）第1530995号、ヨーロッパ特許（EP−Ａ）第0147978
号、ヨーロッパ特許（EP−Ｂ）第0210807号、英国特許
（GB−Ａ）第1337951号および第1337952号を本明細書に
おいて参照できる。
本発明のもう１つの態様では、内側要素または強度部
材は、自体シェド付きおよび／または螺旋状構造に作る
ことができ、外側要素は一様なチューブ状要素から作る
ことができる。一様なチューブ部材は、実質的に内側要
素に適合するように内側要素に取り付けられる。有利に
は、そのような適合は、内側要素に対して回復する、回
復性、例えば熱回復性の実質的に均一な直径および肉厚
のポリマー材料のチューブから外側要素を形成すること
により達成できる。
また、本発明では、23℃において少なくとも約0.5GPa
の曲げ弾性率を有し、均一で電気的に絶縁性であり、実
質的に非トラッキング性で耐水性のポリマー材料から電
気絶縁体全体を作ってよいことが考えられる。従って、
絶縁体は、必要な機械的および電気的特性を有する単一
の要素から作ることができる。そのような絶縁体は、上
述の材料またはそれらの組み合わせから形成できること
が理解されよう。
添付の断面図を参照して例により本発明の絶縁体を説
明する。
第１図を参照すると、3kVで使用するのに適当な長さ2
50mmの絶縁体は、内側要素２を形成する長尺円筒状ロッ
ドおよび外側要素４を形成するシェド付きチューブを有
して成る。直径20mmの内側要素２は、各端においてより
小さい直径に向かって少しテーパーが付いている。この
テーパーは、熱により回復して内側要素２と適合した外
側要素４を固定するように機能する。直径10mmの穴６
が、小さくなった直径の端部において双方の要素を通っ
てあけられて口が設けられ、絶縁体を関連する電気装置
に直接的に取り付けることができるようになっている。
外側要素４は、絶縁体の長さ方向に沿ってより小さい直
径のシェド10と交互により大きい直径の一連のシェド８
を有し、全沿面漏れ長さが650mmとなっている。
第２図を参照すると、絶縁体の内側ポリマー強度要素
20は、それと一体に形成されたシェド22を有する中実ボ
ディから自体作られている。外側要素は、一様な外径の
中空熱収縮性チューブ24をコア要素20に収縮させてそれ
と適合させることにより供給されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミッドグレイ、ジョン アメリカ合衆国 94070 カリフォルニ ア、サン・カルロス、グレイスランド 2608番 (56)参考文献 特開 昭61−181015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−48711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 17/00 - 17/54

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電気絶縁性で実質的に非トラッキング性の
    ポリマー材料から作られた一般的にチューブ状構造の外
    側要素および実質的に均質で非吸湿性であり、電気絶縁
    性で23℃において約0.5GPa〜約20GPaの曲げ弾性率を有
    するポリマー材料から作られた内側要素を有して成る電
    気絶縁体。
  2. 【請求項２】内側要素は、外側要素の機械的支持部材と
    して作用する請求の範囲第１項記載の絶縁体。
  3. 【請求項３】内側要素は、中実部材であるか、あるいは
    チューブ状部材である請求の範囲第１項または第２項記
    載の絶縁体。
  4. 【請求項４】内側要素のポリマー材料は、充填材により
    強化されている請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載
    の絶縁体。
  5. 【請求項５】強化充填材は、チョップド繊維状材料、好
    ましくはガラスを含んで成る請求の範囲第４項記載の絶
    縁体。
  6. 【請求項６】内側要素の材料は、反応射出成形ポリ尿
    素、高密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレー
    ト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフ
    タレート、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホンおよ
    びポリエーテルイミドから選択される請求の範囲第１〜
    ５項のいずれかに記載の絶縁体。
  7. 【請求項７】内側要素の材料は、約４より大きくない誘
    電率を有するように選択される請求の範囲第１〜６項の
    いずれかに記載の絶縁体。
  8. 【請求項８】外側要素の外側表面はシェドおよび／また
    は螺旋構造を有する請求の範囲第１〜７項のいずれかに
    記載の絶縁体。
  9. 【請求項９】シェドおよび／または螺旋構造は、内側要
    素の構造により提供される請求の範囲第８項記載の絶縁
    体。
  10. 【請求項１０】外側要素は、実質的に完全に内側要素を
    包囲する請求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の絶縁
    体。
  11. 【請求項１１】外側要素は、好ましくは熱により所定の
    ように回復させることにより、内側要素に取り付けられ
    る請求の範囲第１〜10項のいずれかに記載の絶縁体。
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