JP3108544B2 - 樹脂モールド機器及びその製造方法 - Google Patents

樹脂モールド機器及びその製造方法

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JP3108544B2
JP3108544B2 JP04252575A JP25257592A JP3108544B2 JP 3108544 B2 JP3108544 B2 JP 3108544B2 JP 04252575 A JP04252575 A JP 04252575A JP 25257592 A JP25257592 A JP 25257592A JP 3108544 B2 JP3108544 B2 JP 3108544B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モールド樹脂層の電気
的・機械的特性を改善した樹脂モールド機器及びその製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、モールドトランスやモールド
変流器等の樹脂モールド機器においては、モールド樹脂
層の機械的特性を向上させるために、シリカやガラス等
の微小絶縁物をモールド樹脂に混入したものがある。こ
のものでは、モールド樹脂層の比誘電率が微小絶縁物の
混入によって3.7〜4.0程度の大きい値となってい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、電力機器とし
て用いるモールドトランス等の絶縁方式は、主絶縁物で
あるモールド樹脂と空気やSF等の気体とを組み合わ
せた複合絶縁構成になっている。この様な機器に印加さ
れた電圧は、各々の絶縁層に分担され、その分担電圧
は、各々の絶縁層の誘電率の逆数に比例するので、誘電
率が低い絶縁層ほど高い電圧が分担されることになる。
【0004】従って、前述した従来構成のように、モー
ルド樹脂層に微小絶縁物を混入した構成のものでは、モ
ールド樹脂層の比誘電率が3.7〜4.0程度の大きい
値となっているので、比誘電率が1.0の気体側に高い
電圧が分担されることになる。このため、モールド樹脂
層表面の角部に高い電圧が集中してしまうので、適正な
沿面絶縁強度を確保するために、モールド樹脂層表面の
角部における電界強度を低下させる必要があり、これが
樹脂モールド機器の高電圧化や小型化を妨げる原因とな
っている。
【0005】本発明はこの様な事情を考慮してなされた
もので、その目的は、高電圧化や小型化を実現できる樹
脂モールド機器及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の樹脂モールド機器は、モールド樹脂層に中
空微小絶縁物と中実微小絶縁物とを混在させると共に、
前記モールド樹脂層に対する前記中空微小絶縁物と中実
微小絶縁物の混入率を、モールド樹脂層の表面側ほど中
空微小絶縁物の混入率が相対的に大きくなるように変化
させたものである。
【0007】この樹脂モールド機器を製造する方法とし
ては、成形型を回転させると共に、この成形型に注入す
るモールド樹脂に中空微小絶縁物と中実微小絶縁物とを
混入し、この混入率を順次変化させるようにすれば良
い。
【0008】
【作用】中空微小絶縁物の比誘電率は、内部の微小中空
部分により、中実微小絶縁物の比誘電率よりも小さくな
り、気体(空気)の比誘電率1.0に近い値となる。従
って、モールド樹脂層中の中空微小絶縁物の混入率が増
えれば、モールド樹脂層の比誘電率が小さくなって気体
の比誘電率1.0に近付き、反対に、中実微小絶縁物の
混入率が増えれば、モールド樹脂層の比誘電率が大きく
なる。この様な特性を利用して、本発明は、モールド樹
脂層に対する中空微小絶縁物と中実微小絶縁物の混入率
を、モールド樹脂層の表面側ほど中空微小絶縁物の混入
率が相対的に大きくなるように変化させているので、モ
ールド樹脂層の表面側の比誘電率を気体の比誘電率に近
付けることができて、モールド樹脂層表面の角部におけ
る電界強度を低下させることができる。更に、中空微小
絶縁物と中実微小絶縁物の混入率を変化させることによ
って、モールド樹脂層の弾性率や強度等の機械的特性も
任意に調節可能である。
【0009】また、本発明の製造方法によれば、中空微
小絶縁物と中実微小絶縁物とを混入したモールド樹脂
を、成形型を回転させながら注入するので、注入したモ
ールド樹脂は成形型内でその回転速度に応じた遠心力を
受けて、回転中心に対して同心状に外周側から注型され
ることになる。従って、例えば、注型開始時に、中空微
小絶縁物の混入率を相対的に大きくし、以後、順次小さ
くするように変化させれば、モールド樹脂層の外周面側
で中空微小絶縁物の混入率を相対的に大きくすることが
できて、モールド樹脂層の外周面側の比誘電率を気体の
比誘電率に近付けることができる。
【0010】尚、モールド樹脂層の内周面側も比誘電率
を小さくする必要がある場合には、注型の終りの方で中
空微小絶縁物の混入率が相対的に大きくなるように変化
させれば良く、要するに、比誘電率を小さくする必要が
ある部分で中空微小絶縁物の混入率を相対的に大きくす
るように注型すれば良い。
【0011】
【実施例】以下、本発明をモールドコイルに適用した一
実施例について図面を参照して説明する。図1に示すよ
うに、モールドコイル11は、巻線12を絶縁性のモー
ルド樹脂層13でモールドして構成されている。このモ
ールド樹脂層13中には、中空微小絶縁物14と中実微
小絶縁物15とを混在させている。本実施例では、中空
微小絶縁物14としては、例えば中空ガラスビーズ(東
芝バロティーニ社製:HSC−100,直径10μm,
ガラス厚1μm)を使用し、中実微小絶縁物15として
は、例えば中実ガラスビーズ(東芝バロティーニ社製:
EGB−210,直径10μm)を使用している。
【0012】この場合、モールド樹脂層13の外周側表
面(気体との境界面)側の比誘電率を小さくして気体の
比誘電率に近付けるために、モールド樹脂層13に対す
る中空微小絶縁物14と中実微小絶縁物15の混入率
を、モールド樹脂層13の外周側ほど中空微小絶縁物1
4の混入率が相対的に大きくなるように変化させてい
る。一方、モールドコイル11の内周側には、注型時に
巻線12を位置決めするための絶縁性のスペーサ16が
埋設されている。
【0013】次に、上記構成のモールドコイル11をモ
ールド成形するためのモールド成形装置20の構成を図
2に基づいて説明する。成形型21は、円筒状の外型2
2と内型23とを組み合わせて構成され、内型23にス
ペーサ16を介して巻線12が装着される。この成形型
21は、その中心に固定された注入パイプ24と回転軸
25を介して架台26に水平に支持され、動力源(図示
せず)によって回転されるようになっている。
【0014】上記注入パイプ24は、一端が外型22の
注入口27に連結され、他端が接続パイプ28を介して
混合撹拌装置29に接続されている。この混合撹拌装置
29の上方には、モールド樹脂供給部30、中空微小絶
縁物供給部31及び中実微小絶縁物供給部32が配置さ
れ、これら各供給部30,31,32からモールド樹脂
33、中空微小絶縁物14及び中実微小絶縁物15が混
合撹拌装置29内に供給されるようになっている。各供
給部30,31,32からの原料供給量は、制御装置
(図示せず)により任意に調節可能になっている。
【0015】次に、上記構成のモールド成形装置20を
用いてモールドコイル11をモールド成形する方法を説
明する。各供給部30,31,32から混合撹拌装置2
9内にモールド樹脂33、中空微小絶縁物14及び中実
微小絶縁物15を供給して、これらを混合撹拌する。こ
れにより、中空微小絶縁物14と中実微小絶縁物15が
混入されたモールド樹脂33を、真空脱泡しながら接続
パイプ28と注入パイプ24を介して注入口27から成
形型21内に注入する。
【0016】この注型時には、成形型21を回転させ
て、注入されたモールド樹脂33に回転遠心力を作用さ
せる。これにより、成形型21内に注入されたモールド
樹脂33は、回転中心に対して同心状に外周側から注型
されることになる。従って、注型工程中に、各供給部3
0,31,32からの原料供給比率を調整すれば、モー
ルド樹脂層13に対する中空微小絶縁物14と中実微小
絶縁物15の混入率を同心状に変化させることができ
る。
【0017】この実施例では、注型開始時に、中空微小
絶縁物14の混入率を相対的に大きくし、以後、順次小
さくするように連続的に変化させる。これにより、モー
ルド樹脂層13の外周面側で中空微小絶縁物14の混入
率が相対的に大きくなり、モールド樹脂層13の外周面
(気体との境界面)側の比誘電率が気体の比誘電率に近
付くことになる。同様に、モールド樹脂層13の内周面
(気体との境界面)側の比誘電率を気体の比誘電率に近
付けるために、注型の終りの方で中空微小絶縁物14の
混入率が相対的に大きくなるように変化させる。
【0018】ところで、比誘電率3.0のモールド樹脂
33中に比誘電率4.0の中実微小絶縁物15(直径1
0μmのガラスビーズ)を混入分散した場合、硬化後の
モールド樹脂層13の比誘電率は、図3に点線で示すよ
うに、混入率(vol %)が増えるに従って中実微小絶縁
物15の比誘電率4.0に近付くように増大し、モール
ド樹脂33単体の比誘電率よりも大きな値となる。一
方、比誘電率3.0のモールド樹脂33中に比誘電率
1.7の中空微小絶縁物14(直径10μm,ガラス厚
1μmの中空ガラスビーズ)を混入分散した場合、硬化
後のモールド樹脂層13の比誘電率は、図3に実線で示
すように、混入率(vol %)が増えるに従って中空微小
絶縁物14の比誘電率1.7に近付くように減少し、モ
ールド樹脂33単体の比誘電率よりも小さな値となる。
【0019】また、モールド樹脂層13中に占める充填
剤(中空微小絶縁物14と中実微小絶縁物15)全体の
混入率が50vol %の場合、図4に実線で示すように、
充填剤中の中空微小絶縁物14の配合率を0から100
vol %まで変化させると、モールド樹脂層13の比誘電
率は3.4から2.1程度まで変化する。同様に、モー
ルド樹脂層13中に占める充填剤全体の混入率が10vo
l %又は90vol %の場合、図4に一点鎖線と点線で示
すように、充填剤中の中空微小絶縁物14の配合率を0
から100vol %まで変化させると、モールド樹脂層1
3の比誘電率は3.8から1.7程度の範囲で変化す
る。
【0020】これら図3及び図4の変化特性を考慮し
て、モールド樹脂層13に対する中空微小絶縁物14と
中実微小絶縁物15の混入率を適宜変化させれば、必要
とする比誘電率が得られる。従って、本実施例のよう
に、注型開始時に、中空微小絶縁物14の混入率を相対
的に大きくし、以後、順次小さくするように連続的に変
化させれば、モールド樹脂層13の比誘電率を外周側
(気体との境界面側)で小さくして気体の比誘電率に近
付けることができる。また、注型の終りの方で中空微小
絶縁物14の混入率を相対的に大きくするように変化さ
せれば、モールド樹脂層13の比誘電率を内周側(気体
との境界面側)でも気体の比誘電率に近付けることがで
きる。このため、電圧印加時のモールド樹脂層13の内
外周面とその周囲の気体(空気)の電圧分担が比較的均
等になり、モールド樹脂層13の内外周面の角部への電
界集中が緩和される。これにより、モールドコイル11
の設計ストレスを高くすることができて、高電圧化・小
型化が可能となる。
【0021】また、モールド樹脂層13に混入する充填
剤として、2種類の微小絶縁物14,15を混合使用し
ているため、それらの混入率や分散率を変化させること
によって、モールド樹脂層13の弾性率や強度等も変化
させることができ、モールド樹脂層13の機械的特性も
任意に調節可能である。しかも、モールド樹脂層13に
混入した中空微小絶縁物14は、注型時に僅かに破砕さ
れて加工応力を緩和するように作用するため、モールド
樹脂層13の残留応力が緩和され、耐クラック性が向上
する利点もある。
【0022】ところで、モールド樹脂層13に中空微小
絶縁物14を混入すると、中空微小絶縁物14内の微小
空隙部で部分放電材料劣化が発生することが懸念される
が、図5に示す空気(76torr, 20℃)の絶縁破壊特
性から明らかなように、空気の絶縁破壊電界(絶縁強
度)は放電距離が短いほど高くなるため、本実施例で用
いる中空微小絶縁物14(放電距離:約8μm)では、
空気の絶縁破壊強度が十分に高い値となり、部分放電材
料劣化が発生せず、絶縁耐力を低下させるおそれがな
い。
【0023】尚、本発明を適用可能な樹脂モールド機器
としては、上記実施例のようなモールドコイル11に限
定されず、モールド変圧器、モールド変流器等のモール
ド電気機器全般、C−GIS用絶縁スペーサ等のモール
ド部品全般、送電線等に用いる樹脂製碍子、モールドブ
ッシング、高圧導体等の樹脂被覆に対しても、同様に本
発明を適用可能である。
【0024】その他、本発明に用いる中空・中実微小絶
縁物はガラス製のものに限られず、例えばシリカ等であ
っても良い等、本発明は種々の変更が可能である。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、モールド樹脂層に対する中空微小絶縁物と中
実微小絶縁物の混入率を変化させることによって、モー
ルド樹脂層の比誘電率や機械的特性を任意に調節して、
モールド樹脂層表面の角部への電界集中や内部での応力
集中を抑制できるため、樹脂モールド機器の最適電界設
計や最適機械設計が可能となり、高電圧化・小型化を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すモールドコイルの縦断
面図
【図2】モールド成形装置の縦断面図
【図3】中空・中実微小絶縁物の混入率とモールド樹脂
層の比誘電率との関係を示す特性図
【図4】充填剤中の中空微小絶縁物の配合率とモールド
樹脂層の比誘電率との関係を示す特性図
【図5】空気の絶縁破壊強度とギャップ長との関係を示
す特性図
【符号の説明】
11…モールドコイル、12…巻線、13…モールド樹
脂層、14…中空微小絶縁物、15…中実微小絶縁物、
20…モールド成形装置、21…成形型、29…混合撹
拌装置、30…モールド樹脂供給部、31…中空微小絶
縁物供給部、32…中実微小絶縁物供給部、33…モー
ルド樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29L 31:34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性のモールド樹脂でモールド成形さ
    れて成る樹脂モールド機器において、モールド樹脂層に
    中空微小絶縁物と中実微小絶縁物とを混在させると共
    に、前記モールド樹脂層に対する前記中空微小絶縁物と
    中実微小絶縁物の混入率をモールド樹脂層の表面側ほど
    中空微小絶縁物の混入率が相対的に大きくなるように変
    化させたことを特徴とする樹脂モールド機器。
  2. 【請求項2】 成形型に絶縁性のモールド樹脂を注入し
    て樹脂モールド機器を製造する方法において、前記成形
    型を回転させると共に、この成形型に注入するモールド
    樹脂に中空微小絶縁物と中実微小絶縁物とを混入し、こ
    の混入率を順次変化させるようにしたことを特徴とする
    樹脂モールド機器の製造方法。
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CN108305768A (zh) * 2018-03-14 2018-07-20 珠海市新化磁性材料有限公司 一种高压绝缘变压器及其制作方法
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