JP5627826B2 - 樹脂モールドブッシング及び開閉器 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂モールドブッシング及び開閉器にかかわり、特に開閉器に搭載される樹脂モールドブッシングにおける芯線と電界緩和シールドの位置決めの構造に関する。

開閉器には樹脂モールドブッシングが搭載されている。樹脂モールドブッシングは芯線（金属導体）と芯線の周りに配設される円筒状の電界緩和シールドなどから構成される。芯線と電界緩和シールドの位置決め方法には、電界緩和シールドに埋金を取付け、金型内で埋金により固定する方法（例えば特許文献１）、金型の内面に鍔を設ける方法（例えば特許文献２）などが知られている。

注型樹脂と同じ材料からなる樹脂スペーサを電界緩和シールドの半径方向に固定する方法も考えられる。電界緩和シールドの外周面には放射線状にのびる固定板が数箇所に設けられていて、固定板と樹脂スペーサを介在して電界緩和シールドの軸方向を固定する。

特開昭５９−１４３２１３号公報 特開昭６３−１９０２２１号公報

電界緩和シールドの全長が長くなると固定間隔も長くなるため、長尺の樹脂モールドブッシングほど、金属導体と電界緩和シールドとの芯ずれ（同軸度外れ）が生じやすい。樹脂スペーサで電界緩和シールドを固定する方法では、樹脂スペーサの金型に対するあたりの弱さが課題になる。樹脂モールドブッシングで電界緩和シールドに芯ずれが生じると電界分布が不均一になり、局所的な電界が発生する。

埋金や樹脂スペーサで電界緩和シールドを固定する場合には、予め金型の取付け位置に加工を施しておく必要があるため、固定箇所の増設が難しい。特に埋金で電界緩和シールドを固定する場合には、埋金を電界緩和シールドに配設する際に金型の外側からボルトで固定しなければならないため、金型の組立て時とバラシ時に余分な作業が発生する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電界緩和シールドと芯線との位置決めを容易に出来る樹脂モールドブッシングを得ることを目的としている。

この発明に係る樹脂モールドブッシングは、導体からなる芯線の外周を同心円状に囲う電界緩和シールドと、芯線及び電界緩和シールドを覆う注型樹脂と、電界緩和シールドの外周上に配設され注型樹脂に埋設されている弾性部材とを備えている。弾性部材の高さは、電界緩和シールドを覆う注型樹脂の厚さと等しいものである。

この発明は、以下に示すような効果を奏する。金型への特殊な加工や金型組立時の調整作業、および余分な金型バラシ作業を増やすことなく芯ずれを防ぐことが可能である。また、電界緩和シールドにコイルばねを配設するのみなので、取付け作業が短時間で可能である。

本発明に係る開閉器の構造を示す全体図である。 実施の形態１に係る樹脂モールドブッシングの構造を示す図である。 電界緩和シールドの構成を示す側面図（３Ａ）と正面図（３Ｂ）である。 本発明の実施の形態１に用いるスパイラルリングを示す側面図である。 スパイラルリングと電界緩和シールドの関係を示す断面図である。 実施の形態２に係る樹脂モールドブッシングの構造を示す図である。 実施の形態３に係る樹脂モールドブッシングの構造を示す図である。 実施の形態３に係るスパイラルリングの構造を示す側面図（８Ａ）と正面図（８Ｂ）である。

以下に本発明にかかる開閉器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の既述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

実施の形態１．
図１は、遮断器を含む開閉器の概略的な全体構成を示す断面図である。開閉器１００は樹脂モールドブッシング１１、碍管１２、真空バルブ１５、電磁操作機構１６、筺体（ケース）１７などから構成されている。筺体１７の内部はＳＦ６、ドライエア等の絶縁性ガス１４で充填されている。開閉器１００には碍管１２ａと碍管１２ｂが設けられている。碍管１２ａと碍管１２ｂには樹脂モールドブッシング１１ａと樹脂モールドブッシング１１ｂがそれぞれ挿入されている。樹脂モールドブッシング１１ａの芯線（金属導体）１ａは真空バルブ１５の端子導体４ａに接続されている。樹脂モールドブッシング１１ｂの芯線（金属導体）１ｂは真空バルブ１５の端子導体４ｂに接続されている。端子導体４ａと端子導体４ｂの導通状態は電磁操作機構１６が開閉制御する。電磁操作機構１６は外部からの開閉制御信号によって動作する。

図２は樹脂モールドブッシングの構造を示している。樹脂モールドブッシング１１は、芯線１、絶縁層２、電界緩和シールド５、スパイラルリング（spiral ring）７、取付けフランジ９などから構成されている。円柱形状を有する芯線１は、銅もしくはアルミ合金で形成されている。絶縁樹脂からなる絶縁層２は芯線１を同心状に取り巻くように注型されている。円盤状の取付けフランジ９の片面（筺体への取付け面）には、芯線１に同心環状にパッキン溝１９が形成されている。パッキン溝１９は、樹脂モールドブッシング１１の径方向に筺体１７の内外を気密保持し密閉するためのパッキンを収納する。電界緩和シールド５は、絶縁層２に埋設されている。絶縁層２は、モールド樹脂を金型に注入する樹脂注型を行うことにより形成する。樹脂モールドブッシング１１の固定用穴を形成した埋金８ａと埋金８ｂは、電界緩和シールド５の両側端部付近の外周部に固定されている。取付けフランジ側の埋金８ｂは電界緩和シールド５の位置決めと共に筺体１７への結合に関与する。電界緩和シールド５の外周にはリング状に形成したスパイラルリング（コイルばね）７がはんだ付けによって所定の位置に固定されている。

芯線１ａと芯線１ｂには高電圧が印加される。樹脂モールドブッシング１１の長手方向端部には、芯線１と絶縁層２と絶縁性ガス１４の３種類の異なる物質（金属、絶縁物、ガス）が接するトリプルジャンクション部６が形成される。トリプルジャンクション部６の付近では局部的な電界集中が発生し、絶縁性能が低下しやすい。環状の電界緩和リング３は、芯線１の外周に、トリプルジャンクション部６付近の電界緩和を講じる目的で取り付けられている。電界緩和リング３にはガータスプリングが好適に使用される。ガータスプリング（garter spring）は、つなぎ部（ニブ部）を繋げてリング状にする。通常、ガータスプリングのボデイ部の内径よりもニブ（nib）部の外径が若干太く仕上げているので組み込むと容易に外れる事は無い。

電界緩和シールドの構造を図３に示す。電界緩和シールド５は、銅もしくはステンレス製網で形成されており、絶縁層２の内部及び樹脂モールドブッシング１１の外部の電界を制御する。電界緩和シールド５は、芯線１の外周に芯線１と同心円状に配設される。埋金８ａは電界緩和シールド５に直接接合されている。埋金８ｂは電界緩和シールド５の外周面から放射線状に延びる支持棒１８の先端に接合されている。電界緩和シールド５の外周にはスパイラルリング７が固定される。スパイラルリング７の位置は埋金８ａと埋金８ｂの中央に配設することが望ましいが、実施の形態１では製品構造上芯ずれが生じやすい取付けフランジ側に寄せている。

図４はリング状のスパイラルリング７の構造を示す。スパイラルリング７は密着コイルばねの両端を閉じてリング状（環状）に成形されている。リング状のスパイラルリング７は、ばね体であることからスパイラルリングの断面の半径方向あるいは長手方向に弾性を有している。モールド樹脂の注入である樹脂注型時には、絶縁層２の外周面と同形状の内面を有する金型を使用する。スパイラルリング７は金型の内面に外周端部を当接するとともに内部端部を電界緩和シールド５の外周端に当接し芯線１の半径方向に付勢することで電界緩和シールドの位置決めが出来る。２箇所の埋金８と１箇所のスパイラルリング７で樹脂モールドブッシングの芯線１と電界緩和シールド５の位置決めをしているため、各方向の若干の寸法誤差或いは熱膨張に伴う寸法誤差を吸収しつつも芯ずれが生じにくい構造になっている。電界緩和シールド５にスパイラルリング７を配設しても、金型への特殊な加工、金型組立時の調整、余分な金型バラシ作業は不要である。電界緩和シールドにスパイラルリングを配設するのみなので、取付け作業が短時間で可能である。なお、密着コイルばねは完全に閉じてリング状である必要はない。

図５は絶縁層とスパイラルリングの関係を示している。取付けフランジ９の左側は入子構造になっている。スパイラルリング７の左側で樹脂厚に段差をつけることで、入子を抜くときに製品の表面に傷が入らない。スパイラルリング７を電界緩和シールドに取り付ける方法には、密着コイルばねの両端を接合（溶接、ロウ付け、はんだ付けなど）する方法もしくはガータスプリングを使用する方法も考えられる。スパイラルリング７のコイル径は概ね絶縁層２の樹脂厚（すなわち、金型の内面と電界緩和シールド５の外周面との距離）に相当するものを選択することが望ましい。なお、ここでは、スパイラルリング７を電界緩和シールド５の外周にはんだ付けによって固定したが、リング状のスパイラルリング７をはんだ付けなどで固定せずに、電界緩和シールド５の外周に当接させ、スパイラルリング７の収縮力により位置決めされるようにしても良い。

実施の形態２．
図６は、この発明を実施するための実施の形態２を示す。２箇のリング状のスパイラルリング７が間隔を隔てて電界緩和シールドに配設されている。スパイラルリング７を樹脂モールドブッシングの構造に応じて複数箇所に配設することで、固定箇所が増設されて、より芯ずれが生じにくい構造になる。従来の固定方法との併用も容易で、方法を組み合わせることで様々な固定方法に対応できる。

実施の形態３．
この発明に係る実施の形態３を図７と図８に基づいて説明する。実施の形態３では円弧状の短尺のスパイラルリング７ａ〜７ｃが電界緩和シールド５の外周にリング状に配設されている。複数の円弧状に配設されたスパイラルリング７ａ〜７ｃはリング状のスパイラルリングと同等の機能を奏する。電界緩和シールド５の外周に、スパイラルリングを円弧状に３個配設することで、注型金型の上部にあたる箇所にスパイラルリングが配設されないような構造になっている。

短尺のスパイラルリングには例えば電界緩和シールドの外周長の６分の１程度の長さを有する密着コイルばねを使用する。スパイラルリング７ａ〜７ｃはそれぞれの両端を電界緩和シールド５に溶接などの方法で固定する。実施の形態３にかかわる発明によれば、注型に使用する金型の上面にスパイラルリングが当接しないように密着コイルばねを配設することで、注型で樹脂を金型に注入する際にエアー（ボイド）がスパイラルリング部に残存しないようになる。

上記の実施の形態においては、コイルばねを環状に形成したスパイラルリング７使用した例を説明したが、金型の内周面と電界緩和シールド５の外周面とを交互に接しながら電界緩和シールド５の円周方向に波形に延在するような弾性部材を介在させても、上記の実施の形態と同等の効果を得ることができる。その他にも金型内面と電界緩和シールド５の外周面との間を芯線の径方向に付勢力を付与できる樹脂注型温度に耐える耐熱性の弾性部材を介装することでも上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、保持対象を電界緩和シールド５の例で説明したが、芯線と同心状の所定位置に保持することを要する部材であれば、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は、開閉器や遮断器に搭載する樹脂モールドブッシングの電界緩和シールドに関するものである。

１．芯線、２．絶縁層、３．電界緩和リング、４．端子導体、５．電界緩和シールド、６．トリプルジャンクション部、７．スパイラルリング、８．埋金、９．取付けフランジ、１１．樹脂モールドブッシング、１２．碍管、１４．絶縁性ガス、１５．真空バルブ、１６．電磁操作機構、１７．筺体、１８．支持棒、１９．パッキン溝、１００．開閉器。

Claims (6)

1. 導体からなる芯線の外周を同心円状に囲う電界緩和シールドと、
   前記芯線及び前記電界緩和シールドを覆う注型樹脂と、
   前記電界緩和シールドの外周上に配設され前記注型樹脂に埋設されている弾性部材とを備え、
   前記弾性部材の高さは、前記電界緩和シールドを覆う注型樹脂の厚さと等しいことを特徴とする樹脂モールドブッシング。
2. 前記弾性部材は、コイルばねからなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールドブッシング。
3. 前記コイルばねは、両端が閉じたリング形状を有することを特徴とする請求項２に記載の樹脂モールドブッシング。
4. 前記リング形状を有するコイルばねが、前記電界緩和シールドの軸方向に互いに間隔を隔てて前記電界緩和シールドの外周に複数個配置されていることを特徴とする請求項３に記載の樹脂モールドブッシング。
5. 前記電界緩和シールドの外周上には前記コイルばねが複数個配設され、当該複数個のコイルばねは前記電界緩和シールドの外周に同一円周上に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂モールドブッシング。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の樹脂モールドブッシングと、
   筺体に収容され、前記樹脂モールドブッシングの前記芯線が接続されている真空バルブと、
   前記真空バルブの開閉状態を制御する操作機構とを備えている開閉器。

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