JPH07192929A - 電気機器用モールド材、モールド方法及びそれを利用したモールド電気機器 - Google Patents

電気機器用モールド材、モールド方法及びそれを利用したモールド電気機器

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JPH07192929A
JPH07192929A JP33367493A JP33367493A JPH07192929A JP H07192929 A JPH07192929 A JP H07192929A JP 33367493 A JP33367493 A JP 33367493A JP 33367493 A JP33367493 A JP 33367493A JP H07192929 A JPH07192929 A JP H07192929A
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JP
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molding material
gel
transformer
molded
molding
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JP33367493A
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Masaru Kanba
勝 神庭
Kunihiko Takahashi
邦彦 高橋
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性、耐クラック性などが優れたモールド
材を提供する。 【構成】 ビニル基を含有するポリオルガノシロキサン
と活性水素を含有するオルガノ水素シランと硬化用触媒
とから構成され、硬化後のゲルのヤング率が10 3〜1
5ダイン/cm2を示すモールド材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電気機器用モールド
材、モールド方法及びそれを利用したモールド電気機器
に関する。更に詳しくは、この発明は、耐熱性、耐クラ
ック性などが優れた電気機器用モールド材、モールド方
法及びそれを利用したモールド電気機器に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
モールド材としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂
などの熱硬化性プラスチック、またはブチルゴム、エチ
レン−プロピレンゴムなどのゴム類などが使用されてい
る。このようなモールド材は、例えば、変流器(C
T)、計器用変圧器(PT)などの変成器あるいは配電
盤などの導電体の接続部の絶縁に使用されている。ここ
でモールド材を変流器などの絶縁体として適用するに
は、エポキシ樹脂を変流器内のコイルに含浸させてその
後硬化させたり、低粘度シリコーンゲルでモールドした
り、更に低粘度シリコーンゲルの周りをエポキシ樹脂で
囲んで硬化させたりすることによる方法が提案されてい
る。また、導電体の絶縁には、ポリエチレンなどからな
る熱収縮チューブ、エポキシ樹脂などの塗料、あるいは
流動浸漬による樹脂接着絶縁などが使用されている。
【0003】しかしながら、ゴムモールド材は、一般に
耐熱性が悪く、高熱部分への適用ができず、更に真空含
浸、真空モールドが不可能なので、ボイドが多くコロナ
特性が悪いという欠点があった。また、エポキシ樹脂モ
ールド材は、冷熱サイクルに弱く、耐クラック性に問題
があり、大型注形物あるいは複雑な注形物には適用でき
ないという難点があった。この点を改良するために、可
塑剤を添加したエポキシ樹脂が提案されているが、長期
の使用により、可塑剤が表層に拡散し内部モールドの可
撓性が失われ、耐クラック性が次第に劣化するという難
点があった。このようなクラックは、内部部品とモール
ド材の熱膨張率が異なるので、冷熱サイクルにより内部
に応力が生じるために発生する。このクラックは電気機
器に部分放電を発生させ、絶縁破壊をもたらし、致命傷
を与える。更にエポキシ樹脂モールド材は耐候性が劣る
などの欠点も有している。
【0004】一方、低粘度のシリコーンゲルモールド材
は、寒天状でありかつ表面が強力な粘着力をもってお
り、周囲のゴミを吸いつけるなどの問題があり取扱いが
困難である。また、上記ゲルをエポキシでモールドした
ものは、エポキシ樹脂を硬化させるため、熱を加える必
要があり、内部の部品を硬化温度に見合った耐熱性のあ
るものにする必要がある。
【0005】更に、導体の接続部、分枝部などの構造が
複雑な部分には、絶縁のためのモールドができず、また
一度モールド材を固定した後は、解体が困難であるとと
もに、再び元へ戻すことが不可能であった。以上の課題
を鑑み、この発明の発明者らは、付加反応により硬化す
るシリコーンゲルをモールド材として使用することによ
り、従来の問題点が解決できることを見いだしこの発明
に至った。
【0006】
【課題を解決するための手段】かくして、この発明によ
れば、ビニル基を含有するポリオルガノシロキサンと活
性水素を含有するオルガノ水素シランと硬化用触媒とか
ら構成され、硬化後のゲルのヤング率が103〜105
イン/cm2を示すことを特徴とする電気機器用モール
ド材が提供される。
【0007】この発明に使用されるポリオルガノシロキ
サンは、主としてR2SiO単位から構成されている
(Rは、メチル、エチルなどの低級アルキル基、フェニ
ルなどのアリール基を示す。)。また、副成分としてR
SiO単位及びR3SiO単位も含まれる。RSiO単
位は、三次元構造のシリコーンゲルを生成することがで
き、またR3SiO単位は、ポリマー鎖用末端停止体と
して作用する。更に、このポリオルガノシロキサンの末
端単位はビニル基を含有するシロキサン単位であること
が必要である。具体的には、トーレダウコーニング社製
の品番SE1886GEL−A、SE1887GEL−
Aなどが挙げられる。
【0008】次に、この発明に使用されるオルガノ水素
シロキサンは、上記ポリオルガノシロキサンのビニル基
に付加しうる、活性水素を有する。水素以外のSiに結
合している置換基は、メチル、エチルなどの低級アルキ
ル基、フェニルなどのアリル基からなる。また、Si同
士が結合して環を形成してもよい。具体的には、トーレ
ダウコーニング社製の品番SE1886GEL−B、S
E1887GEL−Bなどが挙げられる。
【0009】次に、上記のポリオルガノシロキサン及び
オルガノ水素シロキサンの配合割合は、1:1(等分
比)が好ましい。また、触媒としてPtを使用すること
が好ましい。硬化したシリコーンゲルは、ヤング率が1
3〜105ダイン/cm2である。この柔らかさは、ゴ
ム硬度計で測定することはできないので、硬度は“0”
となる。また一般のゴムあるいはエポキシモールドは内
部の部品と接着することにより界面のボイドの発生を抑
えているが、この発明のシリコーンゲルは接着性ではな
く、粘着性によってボイドの発生を抑えることができ
る。
【0010】この発明のモールド材は、例えば変圧器、
リアクトル、計器用変成器、計器用変圧器のコイル内へ
の含浸材あるいは外装用モールド材、蒸着フィルムタイ
プあるいは箔電極タイプのコンデンサなどのコンデンサ
素子内の含浸材や外装モールド材として使用でき、ま
た、キュービクルの導体接続部、CVケーブルなどのケ
ーブルヘッドの接続部などの被覆材として使用すること
ができる。
【0011】更に、この発明によれば、電気機器が収納
されたケース中に、ビニル基を含有するポリオルガノシ
ロキサンと活性水素を含有するオルガノ水素シランと硬
化用触媒とからなるモールド材を注入し、その場で硬化
させてゲルを形成し、該ゲルのヤング率が103〜105
ダイン/cm2を示すことかなる電気機器のモールド方
法も提供される。
【0012】例えば、この発明のモールド材を、変圧
器、リアクトル、計器用変成器、計器用変圧器などのよ
うな電気機器のコイル内の含浸材あるいは外装用モール
ド材に使用する場合、例えば以下のように適用される。
シリコーンゲル単独で含浸あるいはモールドする場合、
まず、薄い金属板(厚さ5mm以下)、又は薄いプラス
チック(厚さ10mm以下)などのケースの中に電気機
器を予め設置し、そのケース中にシリコーンゲルを注入
する方法が挙げられる。この方法でモールドされた電気
機器は、薄いケースを使用しているので、温度変化によ
る内部堆積の変化に伴って、ケース自体も変化させるこ
とができ、クラックの発生を抑えることが可能になる。
また、サランラップ(商品名)、ポリラップ(商品名)
などの溶融可塑性樹脂でモールド材を包む方法、あるい
は、SiH基をもつシリコーンオイル(例えば、トーレ
ダウコーニング社製の品番SH1107など)を塗布
し、モールド材の表面のビニル基と反応させてゴム状に
硬化させ、ゲル単独時の形状維持性を大きくする方法が
挙げられる。この方法では、モールド材の表面粘着力に
よる取扱いの不便さを解消することができ更に好まし
い。
【0013】また、外側をエポキシ樹脂、内側をシリコ
ーンゲルでモールドする方法も挙げることができる。こ
の場合、内側のシリコーンゲルの温度変化による堆積変
化を緩和させるために、外側のエポキシ樹脂の上面或い
は側面の一部を開口させておくことが好ましい。更に、
キュービクルの導体接続部、CVケーブルのケーブルヘ
ッドなどの接続部などに使用する場合にも上記と同様に
適用することができ、従来の空気などによる層間絶縁距
離を大幅に小さくすることが可能となる。
【0014】この発明のモールド材は上記のような、モ
ールド方法によって、電気機器に使用することができ
る。また、モールド材の硬化温度は、室温で硬化させる
こともでき、また、60〜120℃の高温で短時間で硬
化させることもできる。以上のようにこの発明のモール
ド材は、作業が容易であり、耐クラック性、耐熱性、耐
衝撃性などに優れているので、製品の信頼性が向上す
る。また、全体のモールドが可能であるので、屋外での
使用にも耐えることができる。また、現場での硬化が容
易であり、かつ材料自体が透明なので内部の様子を観察
することができる。更に、モールド材の剥離も簡単なの
で、補修が容易である。
【0015】
【実施例】次に実施例と比較例を示すが、この発明はこ
れに限定されるものでない。 実施例1 シリコーンゲルとして下記の部分式を有するシリコーン
ゲル(ポリオルガノシロキサンには、トーレダウコーニ
ング社製の品番SE1886Aを使用し、オルガノ水素
シロキサンには、トーレダウコーニング社製の品番SE
1886Bの二液性のものを1:1等分比で行った)を
用いた。
【0016】
【化1】 このゲルに触媒としてPtを添加し、120℃、60分
で、上記反応式のように加熱硬化させ、モールド材を得
た。得られたモールド材を180℃のオーブン中に所定
時間放置し、破壊電圧の変化とクラック発生サイクル数
を測定し、劣化日数との関係をそれぞれ図1及び図2に
示した。
【0017】また、比較のためにブチルゴム、ビスフェ
ノール系のエポキシ樹脂を上記と同様にして、破壊電圧
の変化とクラック発生サイクル数を測定し、それぞれ図
1及び図2に示した。ここで、破壊電圧の測定はJIS
k6911に準拠して行い、クラック発生サイクル数の
測定はJISc2105に基づいてバネ座金を埋め込ん
で行った。
【0018】図1において、この発明とエポキシ樹脂の
破壊電圧の劣化は、ほぼ同じであるが、図2を考慮する
とこの発明のモールド材はクラックが発生しにくく、総
合的にモールド材として特性が優れていることが分かっ
た。
【0019】実施例2 導体接続部1のみが、被覆絶縁材3で被覆されていない
平角銅バーを使用して、その導体接続部1に、予めシリ
コーンゲルを膜厚20mmで硬化させることによって、
隙間のないように処理された簡易金型を設定した。この
金型にシリコーンゲル(ポリオルガノシロキサンには、
トーレダウコーニング社製の品番SE1887Aを使用
し、オルガノ水素シロキサンには、トーレダウコーニン
グ社製の品番SE1887Bの二液性のものを1:1等
分比で行った)を流し込み、触媒としてPtを添加し、
室温(25℃)で、24時間かけて硬化させた(図3参
照)。
【0020】このようにして作成したシリコーンゲルか
らなるモールド材4は、AC破壊電圧が20kV/mm
であり、配電盤のケースとの距離を空気などに比べて小
さくすることができた。
【0021】実施例3 変成器のコイル内に、実施例1と同様の配合割合のシリ
コーンゲル(トーレダウコーニング社製の品番SE18
86A及びSE1886Bの二液性のもの)を使用し、
その初期粘度を5000cps(20℃)以下として含
浸させた。ここでシリコーンゲルの硬さは、針入度で5
0〜120度(JISk2220に準拠した)のものを
使用した。
【0022】上記シリコーンゲルがモールドされた変成
器の外装に、更に高粘度(5000cps以上)のシリ
カ配合のシリコーンゲル(トーレダウコウーニング社製
品番SE4440A/B GEL)をモールドした。次
に、外側のモールド材の表面粘着力を取り除くために、
シリコーンオイル(トーレダウコーニング社製の品番S
H1107)を塗布した。このシリコーンオイルは、シ
リコーンゲルの表面上のビニル基と反応することによっ
て表面を硬化させ、その結果シリコーンゲルの表面がゴ
ム状に変化した。このように処理することによって、表
面粘着力による取扱い不便さを解消した二重モールド変
成器を製造することができた。
【0023】実施例4 6900V、300/5Aで、絶縁階級6号Aの巻線タ
イプの変成器のコイル内に、モールド材として実施例1
と同様のシリコーンゲル(トーレダウコーニング社製の
品番SE1886A及びSE1886Bの二液性のも
の)を、粘度を5000cps(20℃)として含浸
し、モールド変成器を作成した。
【0024】更に、比較のためにブチルゴム、ビスフェ
ノール系のエポキシ樹脂をモールド材として使用したモ
ールド変成器も作成した。このようにして得られたモー
ルド変成器を部分放電測定器(E.R.A.Discharge
Detector Model5 Type700 ,Robinson Instruments社
製)を用いて部分開始電圧を測定し、コロナ特性を以下
の表1に示した。
【0025】
【表1】 上記表1から、この発明のシリコーンゲルをモールドし
た変成器は、従来のエポキシをモールドしたものと同様
の特性を有していることが分かった。更に上記のように
モールドした変成器に冷熱試験を実施し、コロナ特性を
以下の表2に示した。ここで冷熱試験は、−50℃と8
0℃を10サイクル繰り返し、1サイクルを8時間とし
た。
【0026】
【表2】 上記表1及び表2の結果を、以下の表3にまとめた。
【0027】
【表3】 上記表中、冷熱特性において、クラックが発生した場合
は×、クラックが発生しない場合は○とした。また、コ
ロナ特性において、10kV以上の場合は○とし、5以
上10未満の場合は△とし、5kV以下の場合は×とし
た。以上のように、シリコーンゲルでモールドした変成
器は、冷熱特性、コロナ特性共に三者の中で最も優れて
いることが確認できた。
【0028】実施例5 モールド材5として実施例1と同様のシリコーンゲル
(トーレダウコーニング社製の品番SE1886A及び
SE1886Bの二液性のもの)を含浸させ、図4に示
したようにAlのバー6を10mm間隔で組み合わせて
なるモールドモデルを作成した。更に、比較のためにブ
チルゴム、ビスフェノール系のエポキシ樹脂をモールド
材として使用したモールドモデルも作成した。
【0029】このようにして得られたモールドモデルの
部分開始電圧を測定し、コロナ特性を以下の表4に示し
た。
【0030】
【表4】 上記表4から、この発明のシリコーンゲルのモールドモ
デルは、従来のエポキシモールドのものと同様の特性を
有していることが分かった。更に上記モールド変成器に
冷熱試験を実施し、コロナ特性を以下の表5に示した。
ここで冷熱試験は、−50℃と80℃を10サイクル繰
り返し、1サイクルを8時間とした。
【0031】
【表5】 上記表4及び表5の結果を、以下の表6にまとめた。
【0032】
【表6】 上記表中、冷熱特性において、クラックが発生した場合
は×、クラックが発生しない場合は○とした。また、コ
ロナ特性において、3kV/mm以上の場合は○とし、
2kV/mm以下の場合は×とした。以上のように、シ
リコーンゲルでモールドした変成器は、冷熱特性、コロ
ナ特性共に三者の中で最も優れていることが確認でき
た。
【0033】実施例6 図5に従って、モールドコンデンサを製造した。すなわ
ち、図5(a)に示すように、コンデンサ素子11を設置
した金型12に、実施例1と同様の組成からなるモールド
材13をタンク14から導入した。金型12がモールド材で満
たされたのち、導入を停止して、24時間かけて常温
(25℃)で硬化させ、金型12を取り除くことにより図
5(b)に示すようなシリコーンゲルでモールドされた
コンデンサ15を得た。
【0034】更に、図5(c)に示すように別の金型16
にコンデンサ15を設置し、上記と同様にしてエポキシ樹
脂原料17を導入した。金型12がエポキシ樹脂原料17で満
たされたのち導入を停止して、24時間かけて120℃
で硬化させた。次に、金型16を取り除き、エポキシ樹脂
18の上側に開口19を形成することにより、図5(d)に
示すモールドコンデンサを製造した。
【0035】この実施例におけるコンデンサは、エポキ
シ樹脂に覆われているので耐衝撃性が優れているととも
に、上側に開口を有しているので、内部にモールドされ
ているコンデンサ素子の発熱などの影響により膨張した
シリコーンゲルを開口部に逃がすことができ、耐クラッ
ク性に優れた性質を有していた。
【0036】
【発明の効果】以上に示した如く、この発明のモールド
材は、従来の問題点であった高柔軟性、粘着力に伴う取
扱いの困難さを解消し、熱劣化せず、極めて高い破壊電
圧を示し、かつ耐クラック性に優れていることが分かっ
た。このモールド材を使用することにより長期安定性能
が向上した電気機器が得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明と従来のモールド材の破壊電圧と劣化
日数の関係を示す図である。
【図2】この発明と従来のモールド材のクラック発生サ
イクル数と劣化日数の関係を示す図である。
【図3】この発明のモールド材を使用した導体接続部の
概略平面図及び側面図である。
【図4】この発明のモールド材を使用したモールドモデ
ルの概略平面図及び側面図である。
【図5】この発明のモールド材を使用したモールドコン
デンサの製造工程図である。
【符号の説明】
1 導体接続部 2 ボルト・ナット 3 被覆絶縁材 4 モールド材 5 モールド材 6 銅バー 11 コンデンサ素子 12、16 金型 13 シリコーンゲル 14 タンク 15 コンデンサ 17 エポキシ樹脂原料 18 エポキシ樹脂 19 開口
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項5
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項6
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビニル基を含有するポリオルガノシロキ
    サンと活性水素を含有するオルガノ水素シランと硬化用
    触媒とから構成され、硬化後のゲルのヤング率が103
    〜105ダイン/cm2を示すことを特徴とする電気機器
    用モールド材。
  2. 【請求項2】 変圧器、リアクトル、計器用変成器、計
    器用変圧器、コンデンサ又はケーブルヘッドの接続部に
    使用される請求項1記載のモールド材。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のモールド材でモールドさ
    れてなる電気機器が、更に上面に開口を有するエポキシ
    樹脂でモールドされていることを特徴とするモールド電
    気機器。
  4. 【請求項4】 電気機器が収納されたケース中に、ビニ
    ル基を含有するポリオルガノシロキサンと活性水素を含
    有するオルガノ水素シランと硬化用触媒とからなるモー
    ルド材を注入し、その場で硬化させてゲルを形成し、該
    ゲルのヤング率が103〜105ダイン/cm2を示すこ
    とからなる電気機器のモールド方法。
  5. 【請求項5】 硬化後のゲルの表面を溶融可塑性樹脂で
    包むことからなる請求項3記載のモールド方法。
  6. 【請求項6】 硬化後のゲルの表面にシリコーンオイル
    を塗布し、該表面をゴム状に硬化させることからなる請
    求項3記載のモールド方法。
JP33367493A 1993-12-27 1993-12-27 電気機器用モールド材、モールド方法及びそれを利用したモールド電気機器 Pending JPH07192929A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6225433B1 (en) 1997-10-13 2001-05-01 Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. Curable silicone composition and electronic components
WO2009146569A1 (de) * 2008-06-04 2009-12-10 Trench Switzerland Ag Hochspannungs-messwandler mit flexibler isolierung
JP2015073097A (ja) * 2013-10-02 2015-04-16 エイヴィーエックス コーポレイション 高温多湿条件下での使用のための固体電解コンデンサ

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