JP7374668B2

JP7374668B2 - electrical equipment

Info

Publication number: JP7374668B2
Application number: JP2019158353A
Authority: JP
Inventors: 勇介中村; 玄小宮; 直紀浅利; 徹志岡本; 隆水出; 康寿宮内
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2023-11-07
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: JP2021039823A

Description

この発明の実施形態は、電気機器に関する。 Embodiments of the present invention relate to electrical equipment.

高電界になる部位を有する電気機器は、更なる小型化や高電圧化が要望されている。電気機器を小型化あるいは高電圧化すると、電気機器に設けられた絶縁部材にかかる電界が高くなる。そこで、絶縁部材にかかる電界を抑制するために、構造を工夫してトリプルジャンクション等の高電界の部位を無くすこと、あるいは高い耐圧性を備えた絶縁媒体を使用することが行われている。 There is a demand for further miniaturization and higher voltage for electrical equipment that has parts subject to high electric fields. When electrical equipment is made smaller or has a higher voltage, the electric field applied to an insulating member provided in the electrical equipment becomes higher. Therefore, in order to suppress the electric field applied to the insulating member, the structure is devised to eliminate high electric field areas such as triple junctions, or an insulating medium with high voltage resistance is used.

特開２００６－１１５６９１号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-115691

しかしながら、トリプルジャンクション等の高電界の部位を無くすことは、従来から実施されており、更なる構造の工夫には限界がある。また、高い耐圧性を備えた絶縁物を使用することは、耐圧性以外の特性が低下するなど、トレードオフの関係が有ることが多い。
この発明の実施形態の課題は、絶縁性能が向上した電気機器を提供することにある。 However, eliminating high electric field areas such as triple junctions has been practiced in the past, and there is a limit to further structural improvements. Furthermore, the use of an insulator with high voltage resistance often involves a trade-off relationship, such as deterioration of properties other than voltage resistance.
An object of the embodiments of the present invention is to provide an electrical device with improved insulation performance.

実施形態によれば、電気機器は、高電圧が印加される第１導体と、前記第１導体と対向して設けられた第２導体と、前記第１導体側に設けられ、絶縁性部材と電子受容体とを含有した絶縁材料で膜状に形成された第１絶縁層と、前記第２導体側に設けられ、前記絶縁材料で膜状に形成された第２絶縁層と、少なくとも前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に設けられた絶縁物と、を有し、前記電子受容体は、前記第１導体および前記第２導体で発生した初期電子を捕獲する。 According to the embodiment, the electrical device includes a first conductor to which a high voltage is applied, a second conductor provided opposite to the first conductor, and an insulating member provided on the first conductor side. a first insulating layer formed in the form of a film of an insulating material containing an electron acceptor; a second insulating layer provided on the second conductor side and formed in the form of a film of the insulating material; an insulator provided between the first insulating layer and the second insulating layer, and the electron acceptor captures initial electrons generated in the first conductor and the second conductor.

図１は、第１実施形態に係る固体絶縁スイッチギヤのコンポーネントの一つであるモールドバルブを示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a molded valve, which is one of the components of the solid insulated switchgear according to the first embodiment. 図２は、プライマーに対するフラーレンの含有率と、高電圧部位の破壊電界に関する実験１の構成を断面で示す模式図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional diagram showing the configuration of Experiment 1 regarding the content rate of fullerene in the primer and the breakdown electric field of the high voltage site. 図３は、実験１の結果を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the results of Experiment 1. 図４は、プライマーの仕様と、高電圧部位の部分放電の開始電圧に関する実験２の構成を断面で示す模式図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional diagram showing the configuration of Experiment 2 regarding the specifications of the primer and the starting voltage of partial discharge at the high voltage site. 図５は、実験２の結果を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the results of Experiment 2. 図６は、高電圧部位の絶縁破壊に関する実験３の構成を断面で示す模式図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional diagram showing the configuration of Experiment 3 regarding dielectric breakdown in a high voltage region. 図７は、第２実施形態に係る第１例のモールド型変圧器の高電界部分を断面で示す模式図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a high electric field portion of the first example of the molded transformer according to the second embodiment. 図８は、第３実施形態に係る第２例のモールド型変圧器の高電界部分を断面で示す模式図。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a high electric field portion of a second example of the molded transformer according to the third embodiment.

以下図面を参照しながら、実施形態に係る電気機器（一例として、固体絶縁スイッチギヤおよびモールド変圧器）について説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Electrical equipment (as an example, a solid insulated switchgear and a molded transformer) according to an embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the disclosure is merely an example, and the invention is not limited to the content described in the embodiments below. Modifications that can be easily conceived by those skilled in the art are naturally included within the scope of the disclosure. In order to make the explanation more clear, in the drawings, the size, shape, etc. of each part may be changed from the actual embodiment and shown schematically.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体絶縁スイッチギヤのコンポーネントの一つであるモールドバルブ１０を示す模式図である。
図示のように、モールドバルブ１０は、真空容器１１、第１電極１２、第２電極１３、第１電界緩和シールド１４、第２電界緩和シールド１５、第１絶縁層１６、第２絶縁層１７、固体絶縁物（絶縁物）１８および接地層１９を含んでいる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a molded valve 10, which is one of the components of the solid insulated switchgear according to the first embodiment.
As illustrated, the molded valve 10 includes a vacuum container 11, a first electrode 12, a second electrode 13, a first electric field relaxation shield 14, a second electric field relaxation shield 15, a first insulating layer 16, a second insulating layer 17, It includes a solid insulator (insulator) 18 and a ground layer 19.

真空容器１１は、筒１１Ａ、第１封着板１１Ｂ、および第２封着板１１Ｃを含んでいる。筒１１Ａは、例えば、軸方向の一端１１Ａｐおよび他端１１Ａｑが開口した円筒形状を有し、アルミナ等の絶縁性を備えたセラミックスによって形成されている。第１電極１２、第２電極１３等を収容している。第１封着板１１Ｂは、例えば、開口を備えた円盤形状からなり、アルミニウムやステンレス鋼等を主成分とする金属によって形成されている。第１封着板１１Ｂは、筒１１Ａの一端１１Ａｐに固定され一端１１Ａｐの開口を塞いでいる。シャフトの他端は、第１封着板１１Ｂを気密に貫通し、筒１１Ａの外側で第１封着板１１Ｂに固定されている。第２封着板１１Ｃは、例えば、開口を備えた円盤形状からなり、アルミニウムやステンレス鋼等の金属によって形成されている。第２封着板１１Ｃは、筒１１Ａの他端１１Ａｑに固定され他端１１Ａｑの開口を塞いでいる。 The vacuum container 11 includes a cylinder 11A, a first sealing plate 11B, and a second sealing plate 11C. The tube 11A has, for example, a cylindrical shape with one end 11Ap and the other end 11Aq in the axial direction open, and is made of an insulating ceramic such as alumina. A first electrode 12, a second electrode 13, etc. are housed therein. The first sealing plate 11B has, for example, a disc shape with an opening, and is made of metal whose main component is aluminum, stainless steel, or the like. The first sealing plate 11B is fixed to one end 11Ap of the cylinder 11A and closes the opening of the one end 11Ap. The other end of the shaft hermetically passes through the first sealing plate 11B and is fixed to the first sealing plate 11B on the outside of the cylinder 11A. The second sealing plate 11C has, for example, a disc shape with an opening, and is made of metal such as aluminum or stainless steel. The second sealing plate 11C is fixed to the other end 11Aq of the cylinder 11A and closes the opening of the other end 11Aq.

第１電極１２は、高電圧の電力の電路である。すなわち、第１電極１２は、外部から固体絶縁スイッチギヤに対して電力の供給を受ける。例えば、定格の第１電極１２には、外部電源から、例えば定格７２ｋＶｒｍｓの固体絶縁スイッチギヤにおいては交流であって対地間に通常６６／√３ｋＶｒｍｓｋＶの電圧の電力が供給される。第１電極１２は、筒１１Ａの一端１１Ａｐ側から筒１１Ａに挿入される。第１電極１２は、円柱状のシャフトとシャフトの一端に形成された電極部とを有している。第１電極１２は、固体電極スイッチギヤの外部から電力の供給を受ける。第１電極１２は、シャフトが第１封着板１１Ｂに固定された状態で、筒１１Ａの内部に収容されている。 The first electrode 12 is a high voltage power path. That is, the first electrode 12 receives power from the outside to the solid insulated switchgear. For example, the rated first electrode 12 is supplied with power from an external power supply, for example, in a solid insulated switchgear rated at 72 kVrms, AC power with a voltage of 66/√3 kVrmskV between ground and ground. The first electrode 12 is inserted into the tube 11A from the one end 11Ap side of the tube 11A. The first electrode 12 has a cylindrical shaft and an electrode portion formed at one end of the shaft. The first electrode 12 receives power from outside the solid electrode switchgear. The first electrode 12 is housed inside the tube 11A with its shaft fixed to the first sealing plate 11B.

第２電極１３は、筒１１Ａの他端１１Ａｑ側から筒１１Ａに挿入され、第１電極１２に接近離間する可動側の導体である。第２電極１３は、円柱状のシャフトとシャフトの一端に形成された電極部とを有している。第２電極１３の電極部は第１電極１２の電極部に対向して配置されている。第２電極１３のシャフトは、第２封着板１１Ｃを貫通し、筒１１Ａの外側に延出している。第２電極１３はシャフトの軸方向に沿って移動可能に支持されている。図示しない操作機構により第２電極１３を軸方向に移動させることにより、第２電極１３が第１電極１２に当接あるいは離間される。 The second electrode 13 is a movable conductor that is inserted into the cylinder 11A from the other end 11Aq side of the cylinder 11A and moves toward and away from the first electrode 12. The second electrode 13 has a cylindrical shaft and an electrode portion formed at one end of the shaft. The electrode portion of the second electrode 13 is arranged to face the electrode portion of the first electrode 12. The shaft of the second electrode 13 passes through the second sealing plate 11C and extends to the outside of the cylinder 11A. The second electrode 13 is supported so as to be movable along the axial direction of the shaft. By moving the second electrode 13 in the axial direction by an operation mechanism (not shown), the second electrode 13 is brought into contact with or separated from the first electrode 12.

第１電界緩和シールド１４は、第１電極１２の基端部を挿通しつつ第１封着板１１Ｂに重ねて設けられ、筒１１Ａの一端１１Ａｐを覆っている。第１電界緩和シールド１４は、導電性を有する金属板で形成され、本体部１４ａ、挿通部１４ｂおよび本体部１４ａの外周縁に立設された環状の側壁部１４ｃを一体に有している。本体部１４ａは、第１封着板１１Ｂよりも大きい円盤形状からなり、第１封着板１１Ｂに重ねて配置され第１封着板１１Ｂに固定されている。挿通部１４ｂは、本体部１４ａの中央に開口した貫通孔であって、第１電極１２の基端部が挿入されて取り付けられている。側壁部１４ｃは、本体部１４ａの外周縁から筒１１Ａの一端１１Ａｐを覆うように突出した円筒形状に形成されている。側壁部１４ｃは、筒１１Ａの外周面に隙間を置いて対向している。第１電界緩和シールド１４は、外部と第１電極１２との間の電界を電気的に遮蔽して電界を緩和する。 The first electric field mitigation shield 14 is provided to overlap the first sealing plate 11B while passing through the base end of the first electrode 12, and covers one end 11Ap of the tube 11A. The first electric field mitigation shield 14 is formed of a conductive metal plate and integrally includes a main body 14a, an insertion portion 14b, and an annular side wall 14c standing upright on the outer peripheral edge of the main body 14a. The main body portion 14a has a disk shape larger than the first sealing plate 11B, and is arranged to overlap the first sealing plate 11B and is fixed to the first sealing plate 11B. The insertion portion 14b is a through hole opened at the center of the main body portion 14a, into which the base end portion of the first electrode 12 is inserted and attached. The side wall portion 14c is formed in a cylindrical shape that protrudes from the outer peripheral edge of the main body portion 14a so as to cover one end 11Ap of the tube 11A. The side wall portion 14c faces the outer peripheral surface of the tube 11A with a gap therebetween. The first electric field mitigation shield 14 electrically shields the electric field between the outside and the first electrode 12 to alleviate the electric field.

第２電界緩和シールド１５は、第２電極１３のシャフトを移動可能に挿通しつつ第２封着板１１Ｃに重ねて設けられ、筒１１Ａの他端１１Ａｑを覆っている。第２電界緩和シールド１５は、導電性を有する金属板で形成され、本体部１５ａ、挿通部１５ｂおよび本体部１５ａの外周縁に立設された環状の側壁部１５ｃ、挿通部１５ｂから側壁部１５ｃと反対方向に立設された環状のボス部１５ｄを一体に有している。本体部１５ａは、第２封着板１１Ｃよりも大きい円盤形状からなり、第２封着板１１Ｃに重ねて配置され第２封着板１１Ｃに固定されている。挿通部１５ｂは、本体部１５ａの中央に開口した貫通孔であって、第２電極１３のシャフトが移動可能に挿入されている。側壁部１５ｃは、本体部１５ａの外周縁から筒１１Ａの他端１１Ａｑを覆うように突出した円筒形状に形成されている。側壁部１５ｃは、筒１１Ａの外周面に隙間を置いて対向している。ボス部１５ｄは、図示せぬリング状の密封パッキンを介して、第２電極１３のシャフトを移動可能に支持している。第２電界緩和シールド１５は、外部と第２電極１３との間の電界を電気的に遮蔽して電界を緩和する。 The second electric field mitigation shield 15 is movably inserted through the shaft of the second electrode 13 and is provided over the second sealing plate 11C, covering the other end 11Aq of the cylinder 11A. The second electric field relaxation shield 15 is formed of a conductive metal plate, and includes a main body part 15a, an insertion part 15b, an annular side wall part 15c standing on the outer peripheral edge of the main body part 15a, and a side wall part 15c from the insertion part 15b to the side wall part 15c. It integrally has an annular boss portion 15d erected in the opposite direction. The main body portion 15a has a disk shape larger than the second sealing plate 11C, is arranged to overlap the second sealing plate 11C, and is fixed to the second sealing plate 11C. The insertion portion 15b is a through hole opened at the center of the main body portion 15a, into which the shaft of the second electrode 13 is movably inserted. The side wall portion 15c is formed in a cylindrical shape that protrudes from the outer peripheral edge of the main body portion 15a so as to cover the other end 11Aq of the tube 11A. The side wall portion 15c faces the outer peripheral surface of the cylinder 11A with a gap therebetween. The boss portion 15d movably supports the shaft of the second electrode 13 via a ring-shaped sealing packing (not shown). The second electric field mitigation shield 15 electrically shields the electric field between the outside and the second electrode 13 to alleviate the electric field.

接地層１９は、固体絶縁物１８の外周面に設けられ、導電性塗料を塗布し固着して形成されている。接地層１９は、固体絶縁物１８と比較して十分に薄い。接地層１９は、モールドバルブ１０を電気的に接地（アース）するものである。 The ground layer 19 is provided on the outer peripheral surface of the solid insulator 18, and is formed by applying and fixing a conductive paint. Ground layer 19 is sufficiently thin compared to solid insulator 18 . The ground layer 19 electrically grounds the molded valve 10.

第１絶縁層１６は、第１電極１２側の例えば第１電界緩和シールド１４の表面に設けられ、接地層１９との間を絶縁する部材である。第１絶縁層１６は、絶縁性部材と電子受容体とを含有した絶縁材料で形成されている。第１絶縁層１６は、少なくとも、第１電界緩和シールド１４において相対的に高電界になる部分、すなわち接地層１９と対向する部分に設けられている。絶縁性部材は、例えばプライマーを含んでいる。プライマーには、例えばエポキシ樹脂を主成分とするプライマーを用いる。エポキシ樹脂は、末端に反応性を備えたエポキシ基を有し、熱硬化型の合成樹脂である。電子受容体は、例えばフラーレンを含んでいる。フラーレンは、炭素が多面体形状に配置された分子である。フラーレンには、例えば６０、７０または７７個の炭素原子によって分子が構成されたＣ６０、Ｃ７０またはＣ７７を用いる。第１絶縁層１６は、第１電界緩和シールド１４の表面にフラーレンを偏って存在（局在）させるため、および第１電界緩和シールド１４からの剥離を防ぐため、薄膜状に形成されている。 The first insulating layer 16 is provided, for example, on the surface of the first electric field relaxation shield 14 on the first electrode 12 side, and is a member that insulates between it and the ground layer 19. The first insulating layer 16 is made of an insulating material containing an insulating member and an electron acceptor. The first insulating layer 16 is provided at least in a portion of the first electric field mitigation shield 14 where the electric field is relatively high, that is, in a portion facing the ground layer 19. The insulating member includes, for example, a primer. As the primer, for example, a primer whose main component is epoxy resin is used. Epoxy resin is a thermosetting synthetic resin that has a reactive epoxy group at the end. Electron acceptors include, for example, fullerenes. Fullerene is a molecule in which carbon is arranged in a polyhedral shape. For example, C60, C70, or C77, whose molecule is composed of 60, 70, or 77 carbon atoms, is used as the fullerene. The first insulating layer 16 is formed into a thin film in order to cause fullerene to be unevenly present (localized) on the surface of the first electric field relaxation shield 14 and to prevent peeling from the first electric field relaxation shield 14 .

第２絶縁層１７は、第２電極１３側の例えば第２電界緩和シールド１５の表面に設けられ、接地層１９との間を絶縁する部材である。第２絶縁層１７は、少なくとも、第２電界緩和シールド１５において相対的に高電界になる部分、すなわち接地層１９と対向する部分に設けられている。第２絶縁層１７の仕様は、第１絶縁層１６の仕様と同一である。 The second insulating layer 17 is provided, for example, on the surface of the second electric field relaxation shield 15 on the second electrode 13 side, and is a member that insulates between it and the ground layer 19. The second insulating layer 17 is provided at least in a portion of the second electric field mitigation shield 15 where the electric field is relatively high, that is, in a portion facing the ground layer 19. The specifications of the second insulating layer 17 are the same as those of the first insulating layer 16.

固体絶縁物１８は、第１電界緩和シールド１４と接地層１９との間、および第２電界緩和シールド１５と接地層１９との間を、絶縁する固体の絶縁物である。固体絶縁物１８は、筒１１Ａの外周に設けられ、絶縁性樹脂をモールドして形成されている。固体絶縁物１８は、筒１１Ａの径方向に十分な厚みを備えた円筒形状に形成されている。固体絶縁物１８は、例えば、エポキシ樹脂を含んでいる。固体絶縁物１８は、筒１１Ａ、第１封着板１１Ｂの側端部、第２封着板１１Ｃの側端部、第１電極１２のシャフトの基端部、第１電界緩和シールド１４、第２電界緩和シールド１５を覆っている。固体絶縁物１８は、筒１１Ａの絶縁性能を高める。 The solid insulator 18 is a solid insulator that insulates between the first electric field relaxation shield 14 and the ground layer 19 and between the second electric field relaxation shield 15 and the ground layer 19. The solid insulator 18 is provided around the outer periphery of the cylinder 11A, and is formed by molding an insulating resin. The solid insulator 18 is formed into a cylindrical shape with sufficient thickness in the radial direction of the tube 11A. The solid insulator 18 contains, for example, epoxy resin. The solid insulator 18 includes the cylinder 11A, the side end of the first sealing plate 11B, the side end of the second sealing plate 11C, the base end of the shaft of the first electrode 12, the first electric field relaxation shield 14, and the side end of the second sealing plate 11C. 2 covers the electric field relaxation shield 15. The solid insulator 18 improves the insulation performance of the cylinder 11A.

（実験１）
図２、図３および表１を参照して、プライマーに対するフラーレンの含有率と、高電圧部位の破壊電界に関する実験１について説明する。
図２は、プライマーに対するフラーレンの含有率と、高電圧部位の破壊電界に関する実験１の構成を断面で示す模式図、図３は、実験１の結果を示すグラフである。表１は、実験１において第１実施形態のサンプルと比較例のサンプルの作製に用いたプライマーの仕様である。 (Experiment 1)
Experiment 1 regarding the fullerene content in the primer and the breakdown electric field of the high voltage site will be described with reference to FIGS. 2, 3, and Table 1.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of Experiment 1 regarding the content rate of fullerene in the primer and the breakdown electric field of the high voltage region, and FIG. 3 is a graph showing the results of Experiment 1. Table 1 shows the specifications of the primers used in the production of the sample of the first embodiment and the sample of the comparative example in Experiment 1.

図２に示すように、それぞれ直径Ｄ＝４０ｍｍの円柱形状の第１電極（第１導体）１０１と第２電極（第２導体）１０２は、互いの端面が対向するように隙間Ｇ＝３ｍｍを置いて設けられている。第１電極１０１の端面には、第１絶縁層１０３が設けられている。第２電極１０２の端面には、第２絶縁層１０４が設けられている。第１絶縁層１０３が設けられた第１電極１０１と、第２絶縁層１０４が設けられた第２電極１０２は、固体絶縁物（絶縁物）１０５によってモールドされている。固体絶縁物１０５には、シリカが充填されたビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの縮合反応によって構成されている。第１電極１０１は、電源１に接続されている。第２電極１０２は、アース２に接続されている。 As shown in FIG. 2, a first electrode (first conductor) 101 and a second electrode (second conductor) 102, each having a cylindrical shape with a diameter D = 40 mm, have a gap G = 3 mm so that their end surfaces face each other. It is set aside. A first insulating layer 103 is provided on the end surface of the first electrode 101. A second insulating layer 104 is provided on the end surface of the second electrode 102. The first electrode 101 provided with the first insulating layer 103 and the second electrode 102 provided with the second insulating layer 104 are molded with a solid insulator (insulator) 105 . For the solid insulator 105, bisphenol A type epoxy resin filled with silica was used. Bisphenol A type epoxy resin is composed of a condensation reaction between bisphenol A and epichlorohydrin. The first electrode 101 is connected to the power source 1 . The second electrode 102 is connected to ground 2 .

第１実施形態に係る実験用のサンプルにおいて、第１絶縁層１０３と第２絶縁層１０４は、次のように構成したプライマーを第１電極１０１と第２電極１０２に塗布して硬化させて作製した。プライマーは、フロンティアカーボン（株）のフラーレン（電子受容体）をエポキシ樹脂が１００に対する重量比［ｐｈｒ］０．６、０．８、１．２の３種類に対して、三菱ケミカル（株）のエポキシ樹脂であるｊＥＲ８２８（登録商標）を重量比６０、築野食品工業（株）のダイマー酸であるツノダイム（登録商標）を重量比４０、（株）エーピーアイコーポレーションの硬化剤であるスタノクトを重量比３、富士フイルム和光純薬（株）の有機溶媒であるアセトンを重量比３０で含有させて構成した。
比較例に係る実験用のサンプルは、プライマーを塗布していない、第１実施形態に係る実験用のサンプルと同一の方法で作成した。 In the experimental sample according to the first embodiment, the first insulating layer 103 and the second insulating layer 104 were prepared by applying a primer configured as follows to the first electrode 101 and the second electrode 102 and curing the primer. did. The primers used were Fullerene (electron acceptor) from Frontier Carbon Co., Ltd. and epoxy resin at a weight ratio of 100 [phr] of 0.6, 0.8, and 1.2, and Mitsubishi Chemical Co., Ltd.'s primers. The weight ratio of jER828 (registered trademark), which is an epoxy resin, is 60, the weight ratio of Tsunodime (registered trademark), which is a dimer acid manufactured by Tsukino Foods Co., Ltd., is 40, and the weight ratio of Stanoct, which is a curing agent manufactured by API Corporation, is Ratio 3: Acetone, an organic solvent manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., was contained at a weight ratio of 30.
The experimental sample according to the comparative example was prepared in the same manner as the experimental sample according to the first embodiment without applying a primer.

第１実施形態に係るフラーレンの含有量を異ならせた３種類のサンプルをそれぞれ４つ（それぞれＮ数が４）、および比較例に係るサンプルを４つ（Ｎ数が４）準備して、第１電極１０１に５０Ｈｚの正弦波交流電圧１００ｋＶｒｍｓを１分印加した後、１０ｋＶずつ昇圧して１分ずつ印加した。
図３に示すように、第１実施形態の３種類のそれぞれ４つのサンプルは、比較例の４つのサンプルと比較して、交流破壊電界が向上する（高くなる）ことが分かった。特に、第１実施形態のサンプルにおいて、プライマーに含有するフラーレンの重量比を０．８ｐｈｒとしたものは、交流破壊電界の値が平均値で４０％向上した。 Four samples each of three types with different contents of fullerene according to the first embodiment (the number of N is 4 for each) and four samples (the number of N is 4) according to the comparative example are prepared. After applying a 50 Hz sinusoidal AC voltage of 100 kVrms to one electrode 101 for 1 minute, the voltage was increased by 10 kV and applied for 1 minute each.
As shown in FIG. 3, it was found that the AC breakdown electric field of each of the four samples of the three types of the first embodiment was improved (higher) than the four samples of the comparative example. Particularly, in the sample of the first embodiment, when the weight ratio of fullerene contained in the primer was 0.8 phr, the AC breakdown electric field value was improved by 40% on average.

（実験２）
図４および図５を参照して、プライマーの仕様と、高電圧部位の気中の部分放電の開始電圧に関する実験２について説明する。
図４は、プライマーの仕様と、高電圧部位の部分放電の開始電圧に関する実験２の構成を断面で示す模式図、図５は、実験２の結果を示すグラフである。 (Experiment 2)
Referring to FIGS. 4 and 5, the specifications of the primer and Experiment 2 regarding the starting voltage of partial discharge in the air at a high voltage site will be described.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of Experiment 2 regarding the specifications of the primer and the starting voltage of partial discharge at the high voltage site, and FIG. 5 is a graph showing the results of Experiment 2.

図４に示すように、それぞれ正方形状に形成され銅板からなる第１電極（第１導体）２０１と第２電極（第２導体）２０２は、それらよりも大きい正方形状に形成され窒化アルミニウム板からなる基盤（絶縁物）２０５を介して、互いに対向するように設けられている。第１電極２０１の上面２０１ａの４辺の縁と、その４辺の縁と隣接する側面２０１ｂ（厚み部分）と、その側面２０１ｂに隣接する基盤２０５の第１沿面２０５ｃには、第１絶縁層２０３が連続して設けられている。第１電極２０１は、電源１に接続されている。第２電極２０２の下面２０２ａの４辺の縁と、その４辺の縁と隣接する側面２０２ｂ（厚み部分）と、その側面２０２ｂに隣接する基盤２０５の第２沿面２０５ｄには、第２絶縁層２０４が連続して設けられている。第２電極２０２は、アース２に接続されている。 As shown in FIG. 4, a first electrode (first conductor) 201 and a second electrode (second conductor) 202 each formed in a square shape and made of a copper plate are formed in a larger square shape and made of an aluminum nitride plate. They are provided so as to face each other with a substrate (insulator) 205 interposed therebetween. A first insulating layer is formed on the edges of the four sides of the upper surface 201a of the first electrode 201, the side surface 201b (thickness portion) adjacent to the edges of the four sides, and the first creeping surface 205c of the base 205 adjacent to the side surface 201b. 203 are consecutively provided. The first electrode 201 is connected to the power source 1 . A second insulating layer is formed on the four edges of the lower surface 202a of the second electrode 202, the side surface 202b (thickness portion) adjacent to the four edges, and the second creeping surface 205d of the base 205 adjacent to the side surface 202b. 204 are provided consecutively. The second electrode 202 is connected to ground 2.

第１実施形態に係る実験用のサンプルには、プライマーにフラーレンが０．８ｐｈｒ含有された第１絶縁層２０３および第２絶縁層２０４を使用した。フラーレンが含有されたプライマーは、電極に塗布した状態で、１２０℃に加熱して２時間硬化させた。
比較例１に係る実験用のサンプルには、第１絶縁層２０３および第２絶縁層２０４を使用しなかった。すなわち、比較例１では、プライマーおよびフラーレンをそれぞれ使用しなかった。
比較例２に係る実験用のサンプルには、プライマーにフラーレンが含有されていない第１絶縁層および第２絶縁層を使用した。すなわち、比較例２では、プライマーのみ使用して、フラーレンを使用しなかった。プライマーは、電極に塗布した状態で、１２０℃に加熱して２時間硬化させた。 In the experimental sample according to the first embodiment, the first insulating layer 203 and the second insulating layer 204 in which the primer contained 0.8 phr of fullerene were used. The fullerene-containing primer was applied to the electrode and cured by heating to 120° C. for 2 hours.
In the experimental sample according to Comparative Example 1, the first insulating layer 203 and the second insulating layer 204 were not used. That is, in Comparative Example 1, neither the primer nor fullerene was used.
For the experimental sample according to Comparative Example 2, a first insulating layer and a second insulating layer in which the primer did not contain fullerene were used. That is, in Comparative Example 2, only the primer was used and fullerene was not used. The primer was heated to 120° C. and cured for 2 hours while being applied to the electrode.

第１実施形態に係るサンプルを２つ（Ｎ数が２）、比較例１に係るサンプルを１つ（Ｎ数が１）、および比較例２に係るサンプルを１つ（Ｎ数が１）準備して、第１電極２０１に５０Ｈｚの正弦波交流電圧１．０ｋＶを１分印加した後、所定電圧ずつ昇圧２．５ｋＶまで昇圧して、それぞれ１分ずつ印加した。電荷量が１０ｐＣとなった時に、サンプルが部分放電に至ったと判断した。
図５に示すように、第１実施形態の２つのサンプルは、比較例１および比較例２のそれぞれ１つのサンプルと比較して、部分放電の開始電圧が大幅に向上する（高くなる）ことが分かった。特に、第１実施形態の２つのサンプルのうちの１つのサンプルは、最大の印加電圧値である２．５ｋＶまで昇圧させても、部分放電が発生しなかった。 Prepare two samples according to the first embodiment (N number is 2), one sample according to Comparative Example 1 (N number is 1), and one sample according to Comparative Example 2 (N number is 1). After applying a 50 Hz sinusoidal AC voltage of 1.0 kV to the first electrode 201 for 1 minute, the voltage was increased in predetermined steps up to 2.5 kV and applied for 1 minute each. When the amount of charge reached 10 pC, it was determined that the sample had reached partial discharge.
As shown in FIG. 5, the two samples of the first embodiment have significantly improved (higher) partial discharge starting voltages compared to one sample each of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Do you get it. Particularly, in one of the two samples of the first embodiment, no partial discharge occurred even when the voltage was increased to the maximum applied voltage value of 2.5 kV.

（実験３）
図６を参照して、高電圧部位の絶縁破壊に関する実験３について説明する。
図６は、高電圧部位の絶縁破壊に関する実験３の構成を断面で示す模式図である。 (Experiment 3)
Referring to FIG. 6, Experiment 3 regarding dielectric breakdown in a high voltage region will be described.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of Experiment 3 regarding dielectric breakdown in a high voltage region.

図６に示すように、それぞれ銅板からなる第１電極（第１導体）３０１と第２電極（第２導体）３０２は、それらよりも大きい窒化アルミニウム板からなる基盤（絶縁物）３０５を介して、互いに対向するように設けられている。第２電極３０２には、第２電極３０２よりも大きく、第２電極３０２と同じ材質からなるベース金属板３０２Ｂが接合されている。第１電極３０１の上面３０１ａの４辺の縁と、その４辺の縁と隣接する側面３０１ｂ（厚み部分）と、その側面３０１ｂに隣接する基盤３０５の沿面３０５ｃには、第１絶縁層３０３が連続して設けられている。一体に構成された第１電極３０１、基盤３０５、第２電極３０２、ベース金属板３０２Ｂおよび第１絶縁層３０３は、図示せぬ容器に収容された状態で、封止材３０６に封止されている。封止材３０６には、信越化学工業（株）の型式ＫＥ－１０６１の封止材料を用いた。封止材３０６は、ゲル状のシリコーンからなり、絶縁性を備えている。第１電極３０１は、電源１に接続されている。第２電極３０２は、ベース金属板３０２Ｂを介して、アース２に接続されている。 As shown in FIG. 6, a first electrode (first conductor) 301 and a second electrode (second conductor) 302 each made of a copper plate are connected via a substrate (insulator) 305 made of a larger aluminum nitride plate. , are provided so as to face each other. A base metal plate 302B, which is larger than the second electrode 302 and made of the same material as the second electrode 302, is bonded to the second electrode 302. The first insulating layer 303 is formed on the edges of the four sides of the upper surface 301a of the first electrode 301, the side surface 301b (thickness portion) adjacent to the edges of the four sides, and the creeping surface 305c of the substrate 305 adjacent to the side surface 301b. They are placed consecutively. The first electrode 301, the base 305, the second electrode 302, the base metal plate 302B, and the first insulating layer 303, which are integrally configured, are sealed with a sealing material 306 while being housed in a container (not shown). There is. As the sealing material 306, a model KE-1061 sealing material manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used. The sealing material 306 is made of gel-like silicone and has insulation properties. The first electrode 301 is connected to the power source 1 . The second electrode 302 is connected to the ground 2 via the base metal plate 302B.

第１実施形態に係る実験用のサンプルには、プライマーにフラーレンが０．３６ｗｔ％含有された第１絶縁層３０３を使用した。
比較例１に係る実験用のサンプルには、プライマーにフラーレンが含有されていない第１絶縁層を使用した。すなわち、比較例１では、プライマーのみ使用して、フラーレンを使用しなかった。
比較例２に係る実験用のサンプルでは、第１絶縁層を使用しなかった。すなわち、比較例２では、プライマーおよびフラーレンそのものを使用しなかった。 In the experimental sample according to the first embodiment, the first insulating layer 303 in which the primer contained 0.36 wt% fullerene was used.
For the experimental sample according to Comparative Example 1, a first insulating layer in which the primer did not contain fullerene was used. That is, in Comparative Example 1, only the primer was used and fullerene was not used.
In the experimental sample according to Comparative Example 2, the first insulating layer was not used. That is, in Comparative Example 2, neither the primer nor the fullerene itself was used.

第１実施形態に係るサンプル、比較例１に係るサンプルおよび比較例２に係るサンプルを準備して、電極間が絶縁破壊（沿面破壊）するまで、第１電極３０１に毎分１ｋＶずつ昇圧しながら電圧を印加した。第１実施形態に係るサンプルは、比較例１に係るサンプルおよび比較例２に係るサンプルと比較して、沿面耐圧が１．５倍に向上した。 A sample according to the first embodiment, a sample according to Comparative Example 1, and a sample according to Comparative Example 2 are prepared, and the voltage is increased by 1 kV per minute to the first electrode 301 until dielectric breakdown (creeping breakdown) occurs between the electrodes. A voltage was applied. The sample according to the first embodiment had a creeping withstand voltage 1.5 times higher than that of the sample according to Comparative Example 1 and the sample according to Comparative Example 2.

（絶縁性能の向上の原理）
第１導体（第１電極）に対して電源から正弦波交流電圧を印加しつつ第２導体（第２電極）をアースに導通させた状態で、正弦波交流電圧を高くしていくと、正弦波交流電圧が所定の閾値を超えたときに、第１導体と第２導体の間に設けられた絶縁物が絶縁破壊する。絶縁物は、例えば、電子雪崩に起因して絶縁が破壊される。電子雪崩は、高電界で加速された電子（初期電子）が分子と衝突し、分子から二次電子が放出され、放出された二次電子が更に分子と衝突することによって、電子が指数関数的に増加することを称する。すなわち、高電界になる第１導体および第２導体で電子雪崩が発生すると、指数関数的に増加した二次電子によって、大電流が発生することがある。この大電流が、第１導体と第２導体の間に設けられた絶縁物に流れて、絶縁物の絶縁が破壊されることがある。 (Principle of improving insulation performance)
While applying a sine wave AC voltage from the power supply to the first conductor (first electrode) and making the second conductor (second electrode) conductive to ground, as the sine wave AC voltage increases, the sine wave When the alternating current voltage exceeds a predetermined threshold, the insulator provided between the first conductor and the second conductor undergoes dielectric breakdown. The insulation of an insulator is destroyed due to, for example, an avalanche of electrons. In an electron avalanche, electrons (initial electrons) accelerated in a high electric field collide with molecules, secondary electrons are emitted from the molecules, and the emitted secondary electrons further collide with molecules, causing the electrons to explode exponentially. It refers to an increase in That is, when an electron avalanche occurs in the first conductor and the second conductor where the electric field is high, a large current may be generated due to the exponentially increased secondary electrons. This large current may flow through the insulator provided between the first conductor and the second conductor, and the insulation of the insulator may be broken.

絶縁物の絶縁破壊を抑制するためには、第１導体および第２導体における初期電子の発生を抑制することが有効である。すなわち、第１導体および第２導体の表面の近傍の初期電子を除去できれば、電子雪崩による絶縁物の絶縁破壊を抑制することができる。初期電子は、第１導体および第２導体の表面から電界電子放出で放出される。そこで、第１実施形態では、電子受容体を含有したプライマーを含んでいる絶縁層を第１導体および第２導体の表面に設けている。電子受容体の一例であるフラーレンは、１分子で６個の電子の捕獲が可能である。さらに、フラーレンは、絶縁体であることから、絶縁層としての使用に適している。絶縁層に含まれているフラーレンが第１導体および第２導体で発生した初期電子を捕獲することで、指数関数的に増加する二次電子を抑制して、第１導体と第２導体の間に設けられた絶縁物の絶縁破壊を防止する。このため、絶縁物の交流絶縁耐圧を向上させることができる。 In order to suppress dielectric breakdown of the insulator, it is effective to suppress the generation of initial electrons in the first conductor and the second conductor. That is, if initial electrons near the surfaces of the first conductor and the second conductor can be removed, dielectric breakdown of the insulator due to an electron avalanche can be suppressed. Initial electrons are emitted from the surfaces of the first conductor and the second conductor by field emission. Therefore, in the first embodiment, an insulating layer containing a primer containing an electron acceptor is provided on the surfaces of the first conductor and the second conductor. One molecule of fullerene, which is an example of an electron acceptor, can capture six electrons. Furthermore, since fullerene is an insulator, it is suitable for use as an insulating layer. The fullerene contained in the insulating layer captures the initial electrons generated in the first conductor and the second conductor, suppressing the exponentially increasing secondary electrons and increasing the amount of energy between the first and second conductors. Prevent dielectric breakdown of insulators installed in Therefore, the AC dielectric strength voltage of the insulator can be improved.

（第１実施形態の効果）
以上、第１実施形態の固体絶縁スイッチギヤによれば、第１絶縁層１６および第２絶縁層１７が、電子受容体を含み膜状に形成されている。このような構成によれば、第１電極１２側および第２電極１３側で発生する初期電子を、第１絶縁層１６および第２絶縁層１７の電子受容体によって捕獲できる。特に、第１絶縁層１６および第２絶縁層１７は、電子受容体を偏って存在（局在）させるために、接地層１９に対して膜状に形成されている。このため、初期電子に起因する二次電子が指数関数的に増加して発生する電子雪崩を抑制できる。この結果、固体絶縁物１８が、第１電界緩和シールド１４および第２電界緩和シールド１５から発生する初期電子の電子雪崩によって絶縁破壊されることを抑制できる。したがって、固体絶縁スイッチギヤは、絶縁性能が向上する。 (Effects of the first embodiment)
As described above, according to the solid insulated switchgear of the first embodiment, the first insulating layer 16 and the second insulating layer 17 include electron acceptors and are formed in a film shape. According to such a configuration, initial electrons generated on the first electrode 12 side and the second electrode 13 side can be captured by the electron acceptors of the first insulating layer 16 and the second insulating layer 17. In particular, the first insulating layer 16 and the second insulating layer 17 are formed in a film shape with respect to the ground layer 19 in order to make electron acceptors exist (localize) unevenly. Therefore, it is possible to suppress an electron avalanche that occurs when secondary electrons due to initial electrons increase exponentially. As a result, dielectric breakdown of the solid insulator 18 due to an avalanche of initial electrons generated from the first electric field relaxation shield 14 and the second electric field relaxation shield 15 can be suppressed. Therefore, the solid insulated switchgear has improved insulation performance.

第１絶縁層１６は、第１電極１２側の第１電界緩和シールド１４に設けられている。同様に、第２絶縁層１７は、第２電極１３側の第２電界緩和シールド１５に設けられている。このような構成によれば、第１電界緩和シールド１４および第２電界緩和シールド１５で発生する初期電子を、第１絶縁層１６および第２絶縁層１７の電子受容体によって直ちに捕獲することで、電子雪崩を十分に抑制することができる。なお、第１電界緩和シールド１４は、第１電極１２と同電位になっている。同様に、第２電界緩和シールド１５は、第２電極１３と同電位になっている。したがって、固体絶縁スイッチギヤは、絶縁性能が向上する。
固体絶縁物１８は、接地層１９を介してアース２に接地されている。このような構成によれば、第１電界緩和シールド１４と接地層１９との間、および第２電界緩和シールド１５と接地層１９との間の絶縁性能が向上する。 The first insulating layer 16 is provided on the first electric field relaxation shield 14 on the first electrode 12 side. Similarly, the second insulating layer 17 is provided on the second electric field relaxation shield 15 on the second electrode 13 side. According to such a configuration, initial electrons generated in the first electric field relaxation shield 14 and the second electric field relaxation shield 15 are immediately captured by the electron acceptors of the first insulating layer 16 and the second insulating layer 17. Electron avalanches can be sufficiently suppressed. Note that the first electric field mitigation shield 14 is at the same potential as the first electrode 12. Similarly, the second electric field mitigation shield 15 is at the same potential as the second electrode 13. Therefore, the solid insulated switchgear has improved insulation performance.
Solid insulator 18 is grounded to earth 2 via ground layer 19 . According to such a configuration, the insulation performance between the first electric field mitigation shield 14 and the ground layer 19 and between the second electric field mitigation shield 15 and the ground layer 19 is improved.

絶縁性部材は、プライマーを含み、電子受容体は、フラーレンを含み、絶縁物は、固体絶縁物１８を含んでいる。このような構成によれば、汎用性が高く入手し易い材料を使用して、絶縁性能が向上した固体絶縁スイッチギヤを構成することができる。特に、フラーレンは、１分子で６電子の捕獲が可能であることから、例えば第１電極１２側の第１電界緩和シールド１４や第２電極１３側の第２電界緩和シールド１５における電子雪崩を十分に抑制することができる。
プライマーおよび固体絶縁物は、それぞれエポキシ樹脂を含んでいる。このような構成によれば、第１絶縁層１６および第２絶縁層１７に含まれる材料と、固体絶縁物１８に含まれる材料を、それぞれエポキシ樹脂の同一材料で合わせることによって、互いに強固に接合することができる。
プライマーは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ツノダイム、スタノクトを含んでいる。このような構成によれば、汎用性が高く入手し易い材料を使用して、絶縁性能が向上した固体絶縁スイッチギヤを構成することができる。
フラーレンは、プライマーに対する含有比率が、０．１ｐｈｒ以上１．２ｐｈｒ以下になっている。このような構成によれば、フラーレンのプライマーに対する含有比率を０．１ｐｈｒ以上にすることによって、第１電極１２に隣接した第１電界緩和シールド１４および第２電極１３に隣接した第２電界緩和シールド１５で発生する初期電子を、プライマーに含有されたフラーレンによって十分に捕獲できる。一方、フラーレンのプライマーに対する含有比率を１．２ｐｈｒ以下にすることによって、プライマーに含有されたフラーレンが凝集することを防止できる。
フラーレンは、少なくともＣ６０を含んでいる。このような構成によれば、フラーレンとして代表的なＣ６０を用いて、電子雪崩を十分に抑制することができる。フラーレンには、Ｃ７０やＣ７７を使用することもできる。それ以上の高次フラーレンの使用も可能である。それらのフラーレンを複数混合した混合フラーレンも使用可能である。 The insulating member includes a primer, the electron acceptor includes fullerene, and the insulator includes solid insulator 18. According to such a configuration, a solid insulated switchgear with improved insulation performance can be constructed using highly versatile and easily available materials. In particular, fullerene is capable of capturing 6 electrons in one molecule, so it can sufficiently prevent an avalanche of electrons in the first electric field relaxation shield 14 on the first electrode 12 side and the second electric field relaxation shield 15 on the second electrode 13 side, for example. can be suppressed to
The primer and solid insulator each contain an epoxy resin. According to this configuration, the materials included in the first insulating layer 16 and the second insulating layer 17 and the material included in the solid insulator 18 are made of the same epoxy resin material, so that they are firmly bonded to each other. can do.
The primer contains bisphenol A epoxy resin, Tsunodime, and Stanoct. According to such a configuration, a solid insulated switchgear with improved insulation performance can be constructed using highly versatile and easily available materials.
The content ratio of fullerene to the primer is 0.1 phr or more and 1.2 phr or less. According to such a configuration, by setting the content ratio of fullerene to the primer to be 0.1 phr or more, the first electric field relaxation shield 14 adjacent to the first electrode 12 and the second electric field relaxation shield adjacent to the second electrode 13 The initial electrons generated in step 15 can be sufficiently captured by the fullerene contained in the primer. On the other hand, by controlling the content ratio of fullerene to the primer to 1.2 phr or less, fullerene contained in the primer can be prevented from aggregating.
Fullerene contains at least C60. According to such a configuration, electron avalanches can be sufficiently suppressed using C60, which is typical as fullerene. C70 or C77 can also be used as fullerene. It is also possible to use higher-order fullerenes. A mixed fullerene obtained by mixing a plurality of these fullerenes can also be used.

第１実施形態の変形例のガス絶縁スイッチギヤを説明する。
絶縁物として、固体絶縁物１８に替えて、ガス絶縁物（不図示）を用いることができる。ガス絶縁物は、第１電極１２と第２電極１３との間を、絶縁する絶縁性を備えたガスである。ガス絶縁物は、互いに離間した第１電極１２と第２電極１３の周囲に充填されている。ガス絶縁物には、例えば六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、二酸化炭素（ＣＯ_２）または空気を用いる。
以上、ガス絶縁スイッチギヤは、固体絶縁スイッチギヤと同様に、第１電極１２と第２電極１３および第１電極を支えるスペーサ（不図示）に電受容体を含む第１絶縁層１６および第２絶縁層１７を塗布することにより絶縁性能が向上する。すなわち、電子受容体を含む膜による絶縁を、ガス絶縁スイッチギヤを適用することができる。 A gas insulated switchgear according to a modification of the first embodiment will be described.
As the insulator, a gas insulator (not shown) can be used instead of the solid insulator 18. The gas insulator is a gas having an insulating property that insulates between the first electrode 12 and the second electrode 13. The gas insulator is filled around the first electrode 12 and the second electrode 13 which are spaced apart from each other. For example, sulfur hexafluoride (SF ₆ ), carbon dioxide (CO ₂ ), or air is used as the gas insulator.
As described above, the gas insulated switchgear, like the solid insulated switchgear, has a first insulating layer 16 and a second insulating layer 16 containing an electroreceptor in the first electrode 12, the second electrode 13 and the spacer (not shown) that supports the first electrode. By applying the insulating layer 17, the insulating performance is improved. That is, gas-insulated switchgear can be applied to insulation using a film containing an electron acceptor.

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る第１例のモールド型変圧器２０の高電界部分を断面で示す模式図である。
図７は、モールド型変圧器２０の高圧側における巻線部分を示している。図示のように、モールド型変圧器２０は、高電界部分において、中心軸線Ｃの回りで螺旋状に且つ複数層、例えば３層に巻回された巻線（線状の導体）と、各々の巻線の外周面に被覆された絶縁層と、絶縁層に被覆された各々の巻線を一体に覆う固体絶縁物（絶縁物）２５を含んでいる。巻線（線状の導体）は、１層目巻線（第１導体）２１と、２層目巻線（第２導体）２２と、３層目巻線を含んでいる。絶縁層は、１層目巻線２１の外周面を被覆する１層目絶縁層（第１絶縁層）２３と、２層目巻線２２の外周面を被覆する２層目絶縁層（第２絶縁層）２４等を含んでいる。層の数は３層に限られるものではない。 (Second embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a high electric field portion of the first example molded transformer 20 according to the second embodiment.
FIG. 7 shows a winding portion on the high voltage side of the molded transformer 20. As shown in the figure, the molded transformer 20 includes a winding (wire conductor) wound spirally around a central axis C in multiple layers, for example, three layers, and a wire conductor wound in a high electric field portion. It includes an insulating layer coated on the outer peripheral surface of the winding, and a solid insulator (insulator) 25 that integrally covers each winding coated with the insulating layer. The winding (wire-shaped conductor) includes a first layer winding (first conductor) 21, a second layer winding (second conductor) 22, and a third layer winding. The insulating layers include a first insulating layer (first insulating layer) 23 that covers the outer circumferential surface of the first layer winding 21 and a second insulating layer (second insulating layer) that covers the outer circumferential surface of the second layer winding 22. (insulating layer) 24, etc. The number of layers is not limited to three.

１層目巻線２１は、断面が円形状からなる電線であって、外周面に絶縁性を備えたエナメル被膜が設けられている。１層目巻線２１は、図に示す高電界部分の断面において、中心軸線Ｃに平行な方向に一定の間隔を置いて並んでいる。１層目巻線２１には、変圧される前の高電圧の電力が供給される。
２層目巻線２２は、１層目巻線２１の外周において、中心軸線Ｃに平行な方向に一定の間隔を置いて並んでいる。２層目巻線２２と１層目巻線２１は、連続した同一の電線である。２層目巻線２２の外周には、３層目巻線として２層目巻線２２と連続した巻線が設けられている。 The first layer winding 21 is an electric wire having a circular cross section, and has an insulating enamel coating provided on its outer peripheral surface. The first layer windings 21 are arranged at regular intervals in a direction parallel to the central axis C in the cross section of the high electric field portion shown in the figure. The first layer winding 21 is supplied with high voltage power before being transformed.
The second-layer windings 22 are arranged on the outer periphery of the first-layer winding 21 in a direction parallel to the central axis C at regular intervals. The second layer winding 22 and the first layer winding 21 are continuous and identical wires. A winding continuous with the second layer winding 22 is provided on the outer periphery of the second layer winding 22 as a third layer winding.

１層目絶縁層２３は、１層目巻線２１側において、例えば１層目巻線２１と２層目巻線２２との間等を絶縁する部材である。１層目絶縁層２３は、電子受容体、例えばフラーレンを有し、１層目巻線２１のエナメル被膜に含有されている。１層目絶縁層２３には、例えばエポキシ樹脂に換えてエナメルを主成分し、フラーレンを含有したプライマーを用いる。１層目絶縁層２３は、１層目巻線２１の外周面、すなわちエナメル被膜の表面に重ねて設けてもよい。
２層目絶縁層２４は、２層目巻線２２側において、例えば１層目巻線２１と２層目巻線２２との間等を絶縁する部材である。２層目絶縁層２４は、電子受容体、例えばフラーレンを有し、２層目巻線２２のエナメル被膜に含有されている。２層目絶縁層２４の仕様は、１層目絶縁層２３の仕様と同一である。 The first-layer insulating layer 23 is a member that insulates, for example, between the first-layer winding 21 and the second-layer winding 22 on the first-layer winding 21 side. The first insulating layer 23 has an electron acceptor, for example, fullerene, and is contained in the enamel coating of the first winding 21 . For the first insulating layer 23, for example, a primer whose main component is enamel and contains fullerene instead of epoxy resin is used. The first insulating layer 23 may be provided overlapping the outer circumferential surface of the first winding 21, that is, the surface of the enamel coating.
The second-layer insulating layer 24 is a member that insulates, for example, between the first-layer winding 21 and the second-layer winding 22 on the second-layer winding 22 side. The second insulating layer 24 has an electron acceptor, for example, fullerene, and is contained in the enamel coating of the second winding 22 . The specifications of the second insulating layer 24 are the same as those of the first insulating layer 23.

固体絶縁物２５は、１層目巻線２１と２層目巻線２２との間を絶縁する固体の部材である。固体絶縁物２５は、互いに離間した１層目巻線２１と２層目巻線２２の周囲に充填されている。固体絶縁物２５には、例えばエポキシ樹脂を用いる。 The solid insulator 25 is a solid member that insulates the first layer winding 21 and the second layer winding 22. The solid insulator 25 is filled around the first layer winding 21 and the second layer winding 22 which are spaced apart from each other. For example, epoxy resin is used for the solid insulator 25.

以上、第２実施形態によれば、絶縁性能の向上が要望されているモールド型変圧器２０に適用することができる。ここで、第１実施形態の電気機器は、接地層１９がアース２に接地される固体絶縁スイッチギヤとして構成した。一方、第２実施形態の電気機器は、２層目巻線２２が１層目巻線２１と連続して形成されアース２に接地されていない、モールド型変圧器２０として構成した。本実施形態では、電子受容体を、隣り合う巻線の絶縁層と絶縁層との絶縁に用いたが、モールド変圧器の高圧部と対地との絶縁にも用いることができる。 As described above, the second embodiment can be applied to a molded transformer 20 in which improvement in insulation performance is desired. Here, the electrical device of the first embodiment is configured as a solid insulated switchgear in which the ground layer 19 is grounded to the earth 2. On the other hand, the electrical device of the second embodiment is configured as a molded transformer 20 in which the second layer winding 22 is formed continuously with the first layer winding 21 and is not grounded to the earth 2. In this embodiment, the electron acceptor is used to insulate the insulating layers of adjacent windings, but it can also be used to insulate the high voltage part of a molded transformer from the ground.

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る第２例のモールド型変圧器３０の高電界部分を断面で示す模式図である。
第３実施形態では、前述した第２実施形態と同一の構成に第２実施形態と同一の符号を付して、説明を省略する。図８は、モールド型変圧器３０の高圧側における巻線部分を示している。図示のように、モールド型変圧器３０は、高電界部分において、１層目巻線２１、２層目巻線２２、１層目絶縁層（絶縁層）３３、２層目絶縁層（絶縁層）３４、１層目絶縁体（絶縁体）３５および２層目絶縁体（絶縁体）３６を含んでいる。 (Third embodiment)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a high electric field portion of a second example of the molded transformer 30 according to the third embodiment.
In the third embodiment, the same components as in the second embodiment described above are given the same reference numerals as in the second embodiment, and the description thereof will be omitted. FIG. 8 shows a winding portion on the high voltage side of the molded transformer 30. As shown in the figure, the molded transformer 30 has a first layer winding 21, a second layer winding 22, a first layer insulating layer (insulating layer) 33, a second layer insulating layer (insulating layer) in a high electric field portion. ) 34, a first layer insulator (insulator) 35, and a second layer insulator (insulator) 36.

１層目巻線２１を一体にモールドした１層目絶縁体３５と、２層目巻線２２を一体にモールドした２層目絶縁体３６は、離間している。１層目絶縁体３５および２層目絶縁体３６には、例えばエポキシ樹脂を用いる。
１層目絶縁層３３は、１層目絶縁体３５の表面に設けられている。すなわち、１層目絶縁層３３は、１層目絶縁体３５を介して、１層目巻線２１を絶縁している。１層目絶縁層３３には、電子受容体、例えばフラーレンを含有したプライマーを用いる。
２層目絶縁層３４は、２層目絶縁体３６の表面に設けられている。すなわち、２層目絶縁層３４は、２層目絶縁体３６を介して、２層目巻線２２を絶縁している。２層目絶縁層３４には、電子受容体、例えばフラーレンを含有したプライマーを用いる。 A first-layer insulator 35 in which the first-layer winding 21 is integrally molded and a second-layer insulator 36 in which the second-layer winding 22 is integrally molded are separated from each other. For example, epoxy resin is used for the first layer insulator 35 and the second layer insulator 36.
The first insulating layer 33 is provided on the surface of the first insulating layer 35 . That is, the first layer insulating layer 33 insulates the first layer winding 21 via the first layer insulator 35. For the first insulating layer 33, a primer containing an electron acceptor such as fullerene is used.
The second insulating layer 34 is provided on the surface of the second insulating layer 36. That is, the second layer insulating layer 34 insulates the second layer winding 22 via the second layer insulator 36. For the second insulating layer 34, a primer containing an electron acceptor such as fullerene is used.

以上、第３実施形態によれば、１層目絶縁層３３および２層目絶縁層３４は、１層目絶縁体３５および２層目絶縁体３６を介して、１層目巻線２１および２層目巻線２２に設けられている。このような構成によれば、１層目巻線２１および２層目巻線２２で発生する初期電子または二次電子を、１層目絶縁体３５および２層目絶縁体３６を介して、１層目絶縁層３３および２層目絶縁層３４によって捕獲できる。すなわち、電子雪崩を抑制することができる。したがって、第３実施形態のモールド型変圧器３０は、絶縁性能が向上する。本実施形態では、電子受容体を、隣り合う巻線の絶縁層と絶縁層との絶縁に用いたが、モールド変圧器の高圧部と対地との絶縁にも用いることができる。 As described above, according to the third embodiment, the first insulating layer 33 and the second insulating layer 34 are connected to the first insulating layer 33 and the second insulating layer 34 through the first insulating layer 35 and the second insulating layer 36, respectively. It is provided in the layer winding 22. According to such a configuration, the initial electrons or secondary electrons generated in the first layer winding 21 and the second layer winding 22 are transferred to the first layer through the first layer insulator 35 and the second layer insulator 36. It can be captured by the second insulating layer 33 and the second insulating layer 34. That is, electron avalanches can be suppressed. Therefore, the molded transformer 30 of the third embodiment has improved insulation performance. In this embodiment, the electron acceptor is used to insulate the insulating layers of adjacent windings, but it can also be used to insulate the high voltage part of a molded transformer from the ground.

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
例えば、第１実施形態では、第１導体（第１電極１２）側の第１電界緩和シールド１４に第１絶縁層１６を設け、第２導体（第２電極１３）側の第２電界緩和シールド１５に第２絶縁層１７を設けた構成を説明した。このような構成に限定されることなく、少なくとも第１導体または第２導体のいずれか一方に、絶縁材料で膜状に形成された第３絶縁層を直接設ける構成としてもよい。
また、絶縁物は、固体、気体、または液体の少なくとも１つを含む構成とすることができる。このような構成によれば、本実施形態を、広範囲の電気機器に適用することができる。
また、実施形態の電気機器は、絶縁スイッチおよび変圧器に加えて、図４に示す構成に相当する高電圧が印加される半導体にも適用することができる。
また、第１導体および第２導体のうち、少なくとも一方の導体（電極または巻線）に、電子受容体（フラーレン）を含んでいる絶縁層を設ければよい。この場合、相対的に高電界になる一方の導体（電極または巻線）に、絶縁層を設ければよい。すなわち、例えば、一の電極が凸状に形成され、他の電極が板状に形成されている場合、一の電極の凸状の部分が他の電極よりも高電界になるため、少なくとも一の電極に絶縁層を設ける。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments as they are, and in the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the spirit of the invention. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments.
For example, in the first embodiment, the first insulating layer 16 is provided on the first electric field relaxation shield 14 on the first conductor (first electrode 12) side, and the second electric field relaxation shield on the second conductor (second electrode 13) side is provided with the first insulating layer 16. The configuration in which the second insulating layer 17 is provided on the second insulating layer 15 has been described. Without being limited to such a configuration, a third insulating layer made of an insulating material and formed in a film shape may be directly provided on at least one of the first conductor and the second conductor.
Furthermore, the insulator may include at least one of solid, gas, and liquid. According to such a configuration, the present embodiment can be applied to a wide range of electrical equipment.
Further, the electrical equipment of the embodiment can be applied not only to insulation switches and transformers but also to semiconductors to which a high voltage is applied, which corresponds to the configuration shown in FIG. 4 .
Furthermore, an insulating layer containing an electron acceptor (fullerene) may be provided on at least one of the first conductor and the second conductor (electrode or winding). In this case, an insulating layer may be provided on one conductor (electrode or winding) that experiences a relatively high electric field. That is, for example, if one electrode is formed into a convex shape and the other electrode is formed into a plate shape, the convex part of one electrode will have a higher electric field than the other electrodes, so at least one of the electrodes will have a higher electric field than the other electrodes. An insulating layer is provided on the electrode.

１…電源、２…アース、１０…モールドバルブ、１１…真空容器、
１２…第１電極（第１導体）、１３…第２電極（第２導体）、１４…第１電界緩和シールド、
１５…第２電界緩和シールド、１６…第１絶縁層、１７…第２絶縁層、
１８…固体絶縁物（絶縁物）、１９…接地層、２０…モールド型変圧器（電気機器）、
２１…１層目巻線（第１導体）、２２…２層目巻線（第２導体）、
２３…１層目絶縁層（第１絶縁層）、２４…２層目絶縁層（第２絶縁層）、
２５…固体絶縁物（絶縁物）、
３０…モールド型変圧器（電気機器）、３３…１層目絶縁層（絶縁層）、
３４…２層目絶縁層（絶縁層）、３５…１層目絶縁体（絶縁体）、
３６…２層目絶縁体（絶縁体）、１０１…第１電極（第１導体）、
１０２…第２電極（第２導体）、１０３…第１絶縁層、１０４…第２絶縁層、
１０５…固体絶縁物（絶縁物）、２０１…第１電極（第１導体）、
２０２…第２電極（第２導体）、２０３…第１絶縁層、２０４…第２絶縁層、
２０５…基盤（絶縁物）、３０１…第１電極（第１導体）、３０２…第２電極（第２導体）、
３０２Ｂ…ベース金属板、３０３…第１絶縁層、３０５…基盤（絶縁物）、３０６…封止材 1...power supply, 2...earth, 10...mold valve, 11...vacuum container,
12... First electrode (first conductor), 13... Second electrode (second conductor), 14... First electric field relaxation shield,
15... Second electric field relaxation shield, 16... First insulating layer, 17... Second insulating layer,
18... Solid insulator (insulator), 19... Ground layer, 20... Molded transformer (electrical equipment),
21...1st layer winding (first conductor), 22...2nd layer winding (2nd conductor),
23...first insulating layer (first insulating layer), 24...second insulating layer (second insulating layer),
25...solid insulator (insulator),
30...Molded transformer (electrical equipment), 33...1st layer insulation layer (insulation layer),
34...Second layer insulating layer (insulating layer), 35...First layer insulator (insulator),
36... Second layer insulator (insulator), 101... First electrode (first conductor),
102... Second electrode (second conductor), 103... First insulating layer, 104... Second insulating layer,
105... solid insulator (insulator), 201... first electrode (first conductor),
202... Second electrode (second conductor), 203... First insulating layer, 204... Second insulating layer,
205... Base (insulator), 301... First electrode (first conductor), 302... Second electrode (second conductor),
302B... Base metal plate, 303... First insulating layer, 305... Base (insulator), 306... Sealing material

Claims

a first conductor to which a high voltage is applied;
a second conductor provided opposite to the first conductor;
a first insulating layer provided on the first conductor side and formed in a film shape from an insulating material containing an insulating member and an electron acceptor;
a second insulating layer provided on the second conductor side and formed in a film shape from the insulating material;
an insulator provided between at least the first insulating layer and the second insulating layer,
The electron acceptor is an electrical device that captures initial electrons generated in the first conductor and the second conductor.

The first conductor includes a first electrode to which high voltage power is applied,
The second conductor includes a second electrode that approaches and separates from the first electrode,
The first insulating layer is provided on a first electric field relaxation shield adjacent to the first electrode,
The electrical device according to claim 1, wherein the second insulating layer is provided on a second electric field mitigation shield adjacent to the second electrode.

The first conductor includes a first winding wire wound in a spiral manner,
The second conductor includes a second winding that is continuous with the first winding and is spirally wound so as to overlap the outer periphery of the spiral first winding,
the first insulating layer is coated on the first winding;
The electrical device according to claim 1, wherein the second insulating layer is coated on the second winding.

the first insulating layer is coated on the first winding via an insulator,
The electrical device according to claim 3, wherein the second insulating layer is coated on the second winding via the insulator.

5. The electricity according to claim 1, wherein a third insulating layer formed in the form of a film of the insulating material is directly provided on at least one of the first conductor and the second conductor. device.

The electrical device according to any one of claims 1 to 5, wherein the insulator includes at least one of solid, gas, and liquid.

The electrical device according to any one of claims 1 to 6, wherein the insulator is grounded via a ground layer.

The insulating member includes a primer,
The electron acceptor includes fullerene,
The electrical device according to any one of claims 1 to 7, wherein the insulator includes a solid insulator.

9. The electrical device of claim 8, wherein the primer and the solid insulator each include an epoxy resin.

The electrical device according to claim 8 or 9, wherein the primer contains a bisphenol A epoxy resin, a dimer acid, and a curing agent.

The electric device according to any one of claims 8 to 10, wherein the content ratio of the fullerene to the primer is 0.1 phr or more and 1.2 phr or less.

The electrical device according to any one of claims 8 to 11, wherein the fullerene contains at least C60.

The electrical equipment according to claim 1, applied to insulated switchgear.

The electrical device according to claim 1, applied to a transformer.

The electrical device according to claim 1, wherein the insulating material is applied to a semiconductor to which a high voltage is applied.