JP4479042B2

JP4479042B2 - Mold casting product

Info

Publication number: JP4479042B2
Application number: JP2000075508A
Authority: JP
Inventors: 武広浜村; 裕己市川
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2001260144A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモールド注型品に関し、モールド注型品に生じる熱応力を低減させたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気機器の絶縁のための材料として、エポキシ樹脂をマトリックスとした高分子複合材料としてのモールド注型材料が用いられ、モールド注型材料により電気機器をモールドしたものをモールド注型品と呼んでいる。重電機器の分野では、近年の小型化，高性能大容量化に伴なって、モールド注型品の一層の品質向上と小型化の要求が強まっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、モールド注型材料である樹脂と埋設した電気機器との線膨張率や弾性率が異なるため、電気機器使用時の負荷の変動や過酷な外気温変化により、次式で示す熱応力が発生し、この熱応力が樹脂の強度よりも大きいと樹脂にクラックが生じて電気機器の故障につながる。
【０００４】
σ＝Ｅ×△α×△Ｔ
ここで、σは樹脂に生じる熱応力、Ｅは樹脂の弾性率、△αは電気機器と樹脂との線膨張率の差、△Ｔは樹脂のガラス転位温度（Ｔｇ）と外気温度との差である。
【０００５】
そこで本発明は、斯かる課題を解決したモールド注型品を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための請求項１に係るモールド注型品の構成は、遮断部を構成する絶縁容器の両端に導体が結合され、前記絶縁容器が樹脂でモールドされたモールド注型品において、前記絶縁容器の表面にシリコンコーティングを塗布し、該シリコンコーティングの表面にシリコンテープを巻回し、該シリコンテープの表面を樹脂でモールドしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるモールド注型品の実施の形態を説明する。
【０００８】
本実施の形態は、遮断部としての真空インタラプタの両端に導体を接続して電気機器を構成し、この電気機器をモールドしたものである。そして、真空インタラプタとして定格電流が２０００Ａのものを実施例１とし、定格電流が６００Ａのものを実施例２として説明する。
【０００９】
実施例１のモールド注型品を図１に示し、実施例２のモールド注型品を図２に示す。いずれも真空インタラプタ１と導体２，３とを結合したのちにこれらの表面処理を行ない、その後に樹脂４によりモールドしたものである。ここで、真空インタラプタ１の絶縁容器としてはセラミック容器１ａにより構成され、導体２，３は実施例１では銅、実施例２ではアルミが用いられている。表面処理については実施例１，２は略同じなので、同時に説明する。
【００１０】
いずれの実施例についても、セラミック容器１ａと導体２，３とからなる電気機器の表面に、従来行なわれているようにシリコンゴムを塗布したものと、シリコンゴムを塗布したのちにシリコンテープを巻回したものとがある。
【００１１】
シリコンゴムはハケで１回塗るたびに常温で１時間だけ自然乾燥させることを３回行なって０．３ｍｍの厚さにしたものである。シリコンゴムとシリコンテープを組み合せたものは、前記のシリコンゴムを塗布した後にセラミック容器１ａの両端より１５ｍｍ外側のＬの範囲にテープを巻回したものであり、実施例１については１回巻であるが、実施例２については１回巻，２回巻，３回巻の３種類がある。テープは１０％位伸ばしながら幅方向での半分が重なる半層重ね巻きで巻き付け、巻いたときの厚さが略均一となるように幅方向での中央部が厚くて断面形状が略三角形の三角テープと呼ばれるテープが用いられる。
【００１２】
モールドされる樹脂４としては、ビスフェノールＡ樹脂と酸無水物とシリカ充填とからなる同一の樹脂が、実施例１，２に使用される。
【００１３】
次に、これらのモールド注型品に生じる熱応力の測定条件について説明する。歪ゲージは、樹脂４の外表面であって図１，図２におけるモールド注型品の左端からａ₁＝１７４，ｂ₁＝２０３，ｃ₁＝２３３の位置と、ａ₂＝１５２，ｂ₂＝１８０，ｃ₂＝２０７の位置に歪ゲージ５ａ，５ｂ，５ｃが接着される。ここで、歪ゲージとしてはＫＦＧ−５−１２０−Ｃ１−２７−Ｌ３Ｍ３Ｒが用いられ、接着剤としてはＣＣ−３３Ａが用いられる。
【００１４】
歪測定装置としては、測定器としての「ＵＣＡＭ−５ＢＴ」と、制御プログラムとしての「ＵＣＡＭＤＡ．Ｘ」と、恒温槽としての「ＴＡＢＡＩＰＬＡＴＩＮＯＵＳＳＵＢＺＥＲＯＬＵＣＴＩＦＥＲＰＳＬ−４Ｇ」が用いられる。この恒温槽はモールド注型品の温度を設定するために用いられる。そして、温度サイクルは−２０℃〜１２０℃とされる。
【００１５】
次に、前記測定条件に基づいて、電気機器の使用環境下における下限の温度である−２０℃での熱応力を算出する算出法を説明する。まず、手順１として、（−１０℃〜２０℃）において（樹脂に生じる熱応力の測定値）≒（モールド注型品の熱応力）−（樹脂単品の熱応力）という近似式からＴｇ（ガラス転位温度）及び−２０℃での歪を算出する。手順２として、Ｔｇを零点として（−２０℃での発生応力）＝［（−２０℃−Ｔｇ）での発生歪］×［−２０℃での引張弾性率］の式からモールド注型品に生じる熱応力を求める。手順３として、樹脂の部分の複数ヶ所を構造物に固定した拘束状態で、（−２０℃での発生応力）＝（−２０℃−拘束時の温度）での発生歪×（−２０℃での引張弾性率）の式からモールド注型品に生じる熱応力を求める。手順４として、手順２，３で求めた熱応力を加算し、拘束状態の熱応力値とする。
【００１６】
次に、セラミック容器及び導体の外周面にコーティング処理を３回施した従来のモールド注型品において−２０℃で発生する熱応力を１００とした場合の相対的な発生応力の値を表１，表２に示す。表１は定格電流が２０００Ａの図１のモールド注型品の場合であり、表２は定格電流が６００Ａの図２のモールド注型品の場合である。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【表２】

【００１９】
表１，２から、コーティングしたのちにテープを１〜３回巻回することにより、発生する応力の値はテープを巻回しない従来の場合に比べて極端に小さくなっていることがわかる。
【００２０】
なお、遮断部として本実施の形態では真空インタラプタを用い、容器の材質としてセラミックを用いたが、真空インタラプタに代えて他の遮断部を用いたり、容器の材質としてセラミックに代えてガラス等を用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項１に係るモールド注型品によれば、絶縁容器の表面にシリコンコーティングを塗布し、該シリコンコーティングの表面にシリコンテープを巻回し、該シリコンテープの表面を樹脂でモールドしたので、ヒートサイクルによる温度変化時に発生する熱応力が大幅に低減し、モールド注型品の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモールド注型品の実施例１における定格電流が２０００Ａの真空インタラプタに係り、（ａ）は一部破断して示す正面図、（ｂ）は右側面図。
【図２】本発明によるモールド注型品の実施例２における定格電流が６００Ａの真空インタラプタに係り、（ａ）は一部破断して示す正面図、（ｂ）は右側面図。
【符号の説明】
１…真空インタラプタ
１ａ…セラミック容器
２，３…導体
４…樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mold cast product, which reduces thermal stress generated in the mold cast product.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a material for insulation of electrical equipment, a mold casting material as a polymer composite material using an epoxy resin as a matrix has been used, and an electrical equipment molded with a mold casting material is referred to as a mold casting product. I'm calling. In the field of heavy electrical equipment, the demand for further quality improvement and miniaturization of mold cast products has been increasing with the recent miniaturization and high performance and capacity.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the linear expansion coefficient and elastic modulus of the resin that is the mold casting material and the embedded electrical device are different, the thermal stress shown in the following equation is generated due to the fluctuation of the load when using the electrical device and the severe change in the outside air temperature. However, if this thermal stress is greater than the strength of the resin, the resin will crack, leading to failure of the electrical equipment.
[0004]
σ = E × Δα × ΔT
Where σ is the thermal stress generated in the resin, E is the elastic modulus of the resin, Δα is the difference in linear expansion coefficient between the electrical device and the resin, and ΔT is the difference between the glass transition temperature (Tg) of the resin and the outside air temperature. It is.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a mold casting product that solves such a problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a mold casting product comprising: a molded cast product in which a conductor is coupled to both ends of an insulating container constituting a blocking portion, and the insulating container is molded with a resin; A silicon coating is applied to the surface of the insulating container, a silicon tape is wound around the surface of the silicon coating, and the surface of the silicon tape is molded with a resin .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the mold cast product according to the present invention will be described.
[0008]
In this embodiment, an electric device is configured by connecting a conductor to both ends of a vacuum interrupter serving as a blocking portion, and the electric device is molded. A vacuum interrupter having a rated current of 2000 A will be described as a first embodiment, and a vacuum interrupter having a rated current of 600 A will be described as a second embodiment.
[0009]
The mold cast product of Example 1 is shown in FIG. 1, and the mold cast product of Example 2 is shown in FIG. In either case, the vacuum interrupter 1 and the

conductors

2 and 3 are bonded to each other, and then these surface treatments are performed, followed by molding with the resin 4. Here, the insulating container of the vacuum interrupter 1 is composed of a ceramic container 1a, and the

conductors

2 and 3 are made of copper in the first embodiment and aluminum in the second embodiment. Since the surface treatment is substantially the same in Examples 1 and 2, they will be described simultaneously.
[0010]
In any of the embodiments, the surface of the electrical equipment composed of the ceramic container 1a and the

conductors

2 and 3 is coated with silicon rubber as in the past, and the silicon tape is wound after the silicon rubber is coated. Some have turned.
[0011]
Each time silicone rubber is applied with a brush, it is naturally dried for 3 hours at room temperature for 3 hours to a thickness of 0.3 mm. A combination of silicon rubber and silicon tape is obtained by winding the tape in the L range 15 mm outside both ends of the ceramic container 1a after applying the silicon rubber. However, there are three types of the second embodiment: one turn, two turns, and three turns. The tape is stretched by about 10% while being wound with a half-layer lap that overlaps half in the width direction. The triangle in the cross section has a substantially triangular shape with a thick central part in the width direction so that the thickness when wound is substantially uniform. A tape called a tape is used.
[0012]
As the resin 4 to be molded, the same resin made of bisphenol A resin, acid anhydride and silica filling is used in Examples 1 and 2.
[0013]
Next, the measurement conditions of the thermal stress generated in these mold casting products will be described. The strain gauge is the outer surface of the resin 4 and is located at a ₁ = 174, b ₁ = 203, c ₁ = 233 from the left end of the mold cast product in FIGS. 1 and 2, and a ₂ = 152, b _2. Strain gauges 5a, 5b, and 5c are bonded at the positions of = 180, c ₂ = 207. Here, KFG-5-120-C1-27-L3M3R is used as the strain gauge, and CC-33A is used as the adhesive.
[0014]
As the strain measuring device, “UCAM-5BT” as a measuring instrument, “UCAMDA.X” as a control program, and “TABAI PLATINOUS SUBZERO LUCTIFER PSL-4G” as a thermostatic bath are used. This thermostat is used to set the temperature of the mold casting product. And a temperature cycle shall be -20 degreeC-120 degreeC.
[0015]
Next, a calculation method for calculating the thermal stress at −20 ° C., which is the lower limit temperature in the usage environment of the electric device, will be described based on the measurement conditions. First, as a procedure 1, Tg (glass temperature) is calculated from an approximate expression of (measured value of thermal stress generated in resin) ≈ (thermal stress of mold casting product) − (thermal stress of single resin product) at (−10 ° C. to 20 ° C.). Dislocation temperature) and strain at −20 ° C. are calculated. As a procedure 2, from Tg as a zero point (generated stress at −20 ° C.) = [Generated strain at (−20 ° C.−Tg)] × [tensile elastic modulus at −20 ° C.] Determine the resulting thermal stress. As step 3, in a restrained state in which a plurality of resin portions are fixed to the structure, (generated stress at −20 ° C.) = (− 20 ° C.−temperature at restraint) generated strain × (−20 ° C. The thermal stress generated in the mold cast product is obtained from the formula of As procedure 4, the thermal stress obtained in

procedures

2 and 3 is added to obtain a thermal stress value in a constrained state.
[0016]
Next, Table 1 shows relative stress values when the thermal stress generated at −20 ° C. is defined as 100 in the conventional mold casting product in which the outer peripheral surfaces of the ceramic container and the conductor are coated three times. It shows in Table 2. Table 1 shows the case of the mold cast product of FIG. 1 with a rated current of 2000 A, and Table 2 shows the case of the mold cast product of FIG. 2 with a rated current of 600 A.
[0017]
[Table 1]

[0018]
[Table 2]

[0019]
From Tables 1 and 2, it can be seen that the value of the stress generated by winding the tape 1 to 3 times after coating is extremely small compared to the conventional case where the tape is not wound.
[0020]
In this embodiment, a vacuum interrupter is used as the blocking part, and ceramic is used as the material of the container. However, another blocking part is used instead of the vacuum interrupter, or glass or the like is used instead of ceramic as the material of the container. May be.
[0021]
【The invention's effect】
As can be seen from the above description, according to the mold cast product according to claim 1, a silicon coating is applied to the surface of the insulating container, a silicon tape is wound around the surface of the silicon coating, and the surface of the silicon tape is applied. Since it is molded with resin, the thermal stress generated at the time of temperature change due to heat cycle is greatly reduced, and the quality of the mold cast product is improved.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 relates to a vacuum interrupter with a rated current of 2000 A in Example 1 of a mold casting according to the present invention, (a) is a partially broken front view, and (b) is a right side view.
FIG. 2 relates to a vacuum interrupter with a rated current of 600 A in Example 2 of a mold casting product according to the present invention, (a) is a partially broken front view, and (b) is a right side view.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum interrupter 1a ...

Ceramic container

2, 3 ... Conductor 4 ... Resin

Claims

In a mold casting product in which a conductor is coupled to both ends of an insulating container constituting a blocking part, and the insulating container is molded with resin,
A mold casting product , wherein a silicon coating is applied to the surface of the insulating container, a silicon tape is wound around the surface of the silicon coating, and the surface of the silicon tape is molded with a resin .