JP4376174B2

JP4376174B2 - ポリマーｓｐ碍子

Info

Publication number: JP4376174B2
Application number: JP2004348251A
Authority: JP
Inventors: 逸志中村; 恭史大川
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: US7094974B2; US20060131063A1; JP2006156277A

Description

本発明は、母線や断路器などの電力用機器の支持に用いられるポリマーＳＰ（ステーションポスト）碍子に関するものである。

変電所における母線の支持や断路器などの電力用機器の支持には、従来から主として磁器製のＳＰ碍子が用いられてきたが、近年においては特許文献１に示すような、ポリマーＳＰ碍子が使用されることがある。ポリマーＳＰ碍子は、ＦＲPコアの外周に胴部と複数の笠とを備えたゴム製の外被を被せ、ＦＲPコアの上下端に把持金具をかしめた構造の支持碍子であり、耐震性に優れるため地震が多い国や地域において需要が増加しつつある。

上記のように支持碍子として用いるため、ポリマーＳＰ碍子には高度の寸法精度が要求されている。例えばポリマーＳＰ碍子の需要が多い米国におけるＡＮＳＩ規格では、全長が３０インチ(７６２ｍｍ)のポリマーＳＰ碍子に対して、全長公差±０.８mm以内、平行度±０.８mm以内、振れ±３.２mm以内と規定されている。なお図１に、全長ｈ、平行度ｐ、振れｅの測定法を示す。平行度ｐは碍子の上端面におけるボルトサークル直径の参照円の最高点と最低点との高度差として定義され、振れｅは上下端面の中心点のずれとして定義されている。

ところが上記したとおり、ポリマーＳＰ碍子はＦＲPコアの上下端に把持金具をかしめた構造を採用している。このためかしめ時に把持金具にズレや伸びが発生する。またＦＲPコアを切断する際にも切断長のバラツキが発生する。これらの理由により上記したＡＮＳＩ規格の全長公差等、ＳＰ碍子に要求される厳しい全長公差を満たすことは容易ではなかった。

また、把持金具はＦＲPコアの上下端にかしめられる筒状部と、その端部に形成されたツバ部とを一体に鋳造した部品であり、筒状部を対向する２箇所で内側にかしめるとその影響がツバ部にも及び、図２に誇張して示すようにツバ部が反るように湾曲変形する傾向がある。このため、平行度や振れの公差についてもＡＮＳＩ規格等、ＳＰ碍子に要求される厳しい公差の範囲内に収めることは容易ではなかった。
特開平１１−３１２４２１号公報

従って本発明の第１の目的は、ＦＲPコアの上下端に把持金具をかしめた構造を採用しながらも、全長公差をＡＮＳＩ規格等が要求する範囲内に抑えることができるポリマーＳＰ碍子を提供することである。また本発明の第２の目的は、把持金具をかしめた構造を採用しながらも、ツバ部の変形による平行度や振れについてもＡＮＳＩ規格等が要求する範囲内に抑えることができるポリマーＳＰ碍子を提供することである。

上記の第１の目的を達成するためになされた請求項１の発明は、ＦＲＰコアと、ＦＲＰコアの外周に設けられた複数の笠を備えた外被と、ＦＲＰコアの上下端にかしめ固定した把持金具と、把持金具かしめ後の全長寸法誤差を補うために、上下何れか一方または双方の把持金具の内底部に載置された平板と、から構成されたポリマーＳＰ碍子であって、該平板は、ＦＲＰコアの片端面に把持金具をかしめ固定した後、該把持金具の下面からＦＲＰコアの他端面までの全長を測定して得た測定全長と、標準長との誤差分を補う板厚を有することを特徴とするものである。

また上記の第２の目的を達成するためになされた請求項２の発明は、ＦＲＰコアと、ＦＲＰコアの外周に設けられた複数の笠を備えた外被と、ＦＲＰコアの上下端にかしめ固定した把持金具とから構成されたポリマーＳＰ碍子であって、該把持金具が、ＦＲＰコアの上下端にかしめ固定する筒状部と、その端部に形成されたツバ部とを一体に鋳造した部品であって、該筒状部をかしめ固定する際に、把持金具のツバ外縁部を筒状部側に追従して変形させる応力集中部を、少なくとも下端側把持金具の該ツバ部に設け、該応力集中部は、把持金具の外底面に形成された十字状の溝部からなり、把持金具の筒状部をかしめた時に、該十字状の溝部に応力を集中させることにより、把持金具の外底面の安定性を確保することを特徴とするものである。この発明において、把持金具の筒状部のツバ上の部分に、把持金具の全高の１５％以上の非かしめ部を設けておけば、ツバ部の変形による平行度や振れの増大を抑制できる効果がある。

なお上記の何れの発明のポリマーＳＰ碍子においても、例えばＡNＳＩ規格が要求するがいし全長において、同規格が要求する絶縁特性を満足する閃絡距離を得るために、少なくとも最上部と最下部の笠の笠径を中間部の笠径よりも大きくすることで、全体の笠径を大きくする場合よりも笠の材料のボリュームを抑えることができ、経済的に閃絡距離を確保することができる。

請求項１の発明のポリマーＳＰ碍子は、上下何れか一方または双方の把持金具の内底部に、把持金具かしめ後の全長寸法を調整するための平板を入れて組み立てられたものであるから、平板の厚さによって全長寸法を調整し、全長公差をＡＮＳＩ規格等が要求する範囲内に容易に抑えることができる。

また請求項２の発明のポリマーＳＰ碍子は、少なくとも下部の把持金具の外底面に、把持金具の筒状部をかしめた時に把持金具のツバ外縁部を筒状部側に追従して変形させる応力集中部が設けられているので、変形部位を特定することができ、ツバ部全体が湾曲することがない。このため平行度や振れについてもＡＮＳＩ規格等が要求する範囲内に抑えることができる。

さらに請求項３の発明によれば、把持金具の筒状部のツバ上の部分に、把持金具の全高の１５％以上の長さの非かしめ部を設けておくことにより、かしめ時におけるツバ部の変形をより確実に抑制できる効果がある。また請求項４の発明によれば、少なくとも最上部と最下部の笠の笠径を中間部の笠径よりも大きくしておくことにより、閃絡距離を確保することができ、その分だけ上下の把持金具を長くして碍子の機械的強度を高めることもできる。

以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
図３は第１の実施形態のポリマーＳＰ碍子を示す断面図である。このポリマーＳＰ碍子は、円柱状のＦＲPコア１と、ＦＲPコア１の外周に設けられたゴム製の外被２と、ＦＲPコア１の上下端にかしめられた把持金具３、４とから構成されている。ゴム製の外被２は、ＦＲPコア１の外周面全体を覆う胴部５と、この胴部５から外側に突出する複数の笠６とを一体に備えたものである。

図３に示すように、下部の把持金具４は筒状部７とその端部から外側に突出するツバ部８とを備えた鋳造品であり、筒状部７の内径はＦＲPコア１の外径よりも僅かに大きくなるように切削加工されている。ＦＲPコア１は筒状部７内に挿入され、筒状部７をかしめることによって把持金具４とＦＲPコア１とが固定されている。

同様に上部の把持金具３も筒状部７とその端部から外側に突出するツバ部８とを備えた鋳造品であるが、筒状部７の内底部にＦＲPコア１の上端面が係合する段部１０が切削加工されている。そしてＦＲPコア１の上端面とこの段部１０との間に、全長寸法を調整するための平板１１を入れた状態で、筒状部７がＦＲPコア１にかしめ固定されている。その製造工程は次の通りである。

先ず図４に示すように、予めゴム製の外被２がモールドされたＦＲPコア１を筒状部７内に挿入し、かしめ工具１２により筒状部７をかしめ固定する。前記したようにＦＲPコア１には切断長のバラツキが不可避的に発生し、またかしめ時に把持金具４の塑性変形によってズレや伸びが発生することは避けられない。そこで本発明ではこの図４の状態で把持金具４の下面からＦＲPコア１の上端面までの全長を測定し、標準長との誤差を算出する。

全長寸法を調整するための平板１１は例えば鋼板などの金属板であり、板厚の異なるものを例えば０.２mm刻みで多数種類作成しておき、算出された標準長との誤差に対応する板厚の平板１１を、図５に示すようにＦＲPコア１の上端面に載せる。例えば図４の状態で測定された全長が標準長よりも０.６mm短ければ、０.６mmの板厚の平板１１を用いる。このように本発明では平板１１を挿入して全長を調整するため、図４の状態で測定された全長が標準長より長くなることがないよう、ＦＲPコア１をやや短めに切断しておく必要がある。

その後、上部の把持金具３をＦＲPコア１の上端に被せ、かしめ固定して図３に示すポリマーＳＰ碍子を得る。その結果、筒状部７の内底部に形成された段部１０とＦＲPコア１の上端面との間に平板１１が挿入された状態で、全体が組み立てられることとなる。上部の把持金具３のかしめ固定時にも塑性変形による誤差が発生するが、その誤差の大きさは予め想定することができるので、ポリマーＳＰ碍子の全長公差をＡＮＳＩ規格が要求する範囲内に抑えることができる。なお、以上に説明した実施形態では、上部の把持金具３の内底部に平板１１を入れたが、上下双方の把持金具３、４にそれぞれ平板１１を入れても差し支えない。

図６は第２の実施形態のポリマーＳＰ碍子を示す断面図である。このポリマーＳＰ碍子も前記した第１の実施形態のポリマーＳＰ碍子と同様、ＦＲPコア１と、ＦＲPコア１の外周に設けられた複数の笠５を備えた外被２と、ＦＲPコア１の上下端にかしめられた把持金具３，４とから構成されたものである。しかしこの下部の把持金具４の外底面には、把持金具４の筒状部７をかしめた時に把持金具４のツバ外縁部を筒状部７側に追従して変形させるための応力集中部１３が設けられている。

応力集中部１３の形態は特に限定されるものではないが、この実施形態では図７に示すように底面の十字状の浅い溝が形成されている。把持金具４の筒状部７をかしめた時にツバ部８も湾曲するように変形するが、このような十字溝を形成しておけばかしめ時にその部分に応力が集中して十字溝の部分が先行して変形し、溝以外の突出部１４は相対的に変形しにくい。このため、ツバ部８が変形しても図８に示すように突出部１４により安定性を確保することができ、平行度や振れについてもＡＮＳＩ規格等が要求する範囲内に抑えることができる。固定用のボルト孔１５は各突出部１４に形成されている。

上記のように少なくとも下部の把持金具４の外底面に応力集中部１３を設けることにより、振れ安定性を向上させることができるが、図６に示したように把持金具４の筒状部７のツバ上の部分に把持金具４の全高の１５％以上の長さの非かしめ部１７を残すようにすれば、振れ安定性を更に向上させることができる。すなわち、ツバ部８に近い部分まで筒状部７をかしめるとツバ部８の変形量がより大きくなるため、１５％以上の長さの非かしめ部１７を残すことが好ましい。しかし非かしめ部１７の長さが増加するとかしめ強度が低下するため、３割以上とすることは好ましくない。

表１に非かしめ部比率と平行度、振れとの関係を示す。ここで非かしめ部比率とは、かしめ部の下端とツバ部上端との距離を、把持金具の全高で割った値である。また平行度と振れは図１について説明した通りである。この表に示すように、非かしめ部比率を１５％以上とすれば、平行度と振れを小さくすることができる。

更にこのほか、かしめ時における把持金具３、４の変形を抑制するためには、把持金具３、４の内周面とＦＲPコア１の外周面とのクリアランスを小さくしておくことが有効である。

上記したようにポリマーＳＰ碍子はＦＲPコア１の上下端に把持金具３，４をかしめ固定した構造を持つため、磁器製のＳＰ碍子と同等の機械的強度を確保するためには磁器製のＳＰ碍子に比較して把持金具３，４を長めに設計する必要がある。しかし全長を変えることはできないため、把持金具３，４間の閃絡距離が短くなる。そこで好ましい実施形態においては、図６に示したように、少なくとも最上部と最下部の笠５の笠径を、中間部の笠径よりも大きくしておく。これによって把持金具３，４間の閃絡距離を確保し、絶縁特性の低下を防止することができる。

なお、外皮２の全部の笠径を拡大することも可能であるが、少なくとも最上部と最下部の笠の笠径を中間部の笠径よりも大きくすることで、全体の笠径を大きくする場合よりも笠の材料のボリュームを抑えることができ、経済的に閃絡距離を確保することができる。また流下する雨水を外側に逃がすことができるので注水時の耐電圧特性を良くする効果もある。

以上に説明したように、本発明のポリマーＳＰ碍子は、ＦＲPコアの上下端に把持金具をかしめた構造を採用しながらも、全長公差をＡＮＳＩ規格等が要求する範囲内に抑えることができる、また平行度や振れについてもＡＮＳＩ規格等が要求する範囲内に抑えることができる利点がある。

全長ｈ、平行度ｐ、振れｅの測定法の説明図である。かしめ時のツバ部の湾曲変形を示す断面図である。第１の実施形態のポリマーＳＰ碍子を示す断面図である。製造工程の説明図である。製造工程の説明図である。第１の実施形態のポリマーＳＰ碍子を示す正面図と底面図である。下部の把持金具の正面図と底面図である。ツバ部が変形した状態の下部の把持金具の正面図である。

符号の説明

１ＦＲPコア
２外被
３上部の把持金具
４下部の把持金具
５胴部
６笠
７筒状部
８ツバ部
９内底面
１０段部
１１平板
１２かしめ工具
１３応力集中部
１４突出部
１５ボルト孔
１６突出部
１７非かしめ部

Claims

ＦＲＰコアと、ＦＲＰコアの外周に設けられた複数の笠を備えた外被と、ＦＲＰコアの上下端にかしめ固定した把持金具と、把持金具かしめ後の全長寸法誤差を補うために、上下何れか一方または双方の把持金具の内底部に載置された平板と、から構成されたポリマーＳＰ碍子であって、
該平板は、ＦＲＰコアの片端面に把持金具をかしめ固定した後、該把持金具の下面からＦＲＰコアの他端面までの全長を測定して得た測定全長と、標準長との誤差分を補う板厚を有する金属板であり、
該把持金具は、ＦＲＰコアを挿入する筒状部と、その端部から外側に突出するツバ部からなる鋳造品であり、
該筒状部の内底部に、ＦＲＰコアの端面が係合する段部が切削加工され、
該平板が、該段部とＦＲＰコアの端面との間に挿入されていることを特徴とするポリマーＳＰ碍子。
ＦＲＰコアと、ＦＲＰコアの外周に設けられた複数の笠を備えた外被と、ＦＲＰコアの上下端にかしめ固定した把持金具とから構成されたポリマーＳＰ碍子であって、
該把持金具が、ＦＲＰコアの上下端にかしめ固定する筒状部と、その端部に形成されたツバ部とを一体に鋳造した部品であって、該筒状部をかしめ固定する際に、把持金具のツバ外縁部を筒状部側に追従して変形させる応力集中部を、少なくとも下端側把持金具の該ツバ部に設け、
該応力集中部は、把持金具の外底面に形成された十字状の溝部からなり、
把持金具の筒状部をかしめた時に、該十字状の溝部に応力を集中させることにより、把持金具の外底面の安定性を確保する
ことを特徴とするポリマーＳＰ碍子。
請求項２に記載のポリマーＳＰ碍子において、把持金具の筒状部のツバ上の部分に、把持金具の全高の１５％以上の長さの非かしめ部が設けられたことを特徴とするポリマーＳＰ碍子。
請求項１〜３のいずれかに記載のポリマーＳＰ碍子において、少なくとも最上部と最下部の笠の笠径が、中間部の笠径よりも大きいことを特徴とするポリマーＳＰ碍子。