KR20070101274A

KR20070101274A - 고내열 전력용 정지 기기

Info

Publication number: KR20070101274A
Application number: KR1020077016029A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 스가와라
Original assignee: 간사이 덴료쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-10-16
Also published as: RU2007128765A; JP2006210619A; WO2006080251A1; TW200637477A; EP1895552A1; CN101107684A; CA2592352A1; US20080152923A1; EP1895552A4; JP4339267B2

Abstract

전력용 정지 기기의 적어도 1개의 구성 요소가 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복되어 있다. 합성 고분자 화합물 A는, 적어도 1종의 제1 유기 규소 폴리머와 적어도 1종의 제2 유기 규소 폴리머를 연결하여 이루어지는 제3 유기 규소 폴리머를 복수 연결하여 구성되어 있다. 제1 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합에 의한 가교 구조를 갖고 있다. 제2 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합에 의한 선형상 연결 구조를 갖고 있다. 제3 유기 규소 폴리머는, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머를 실록산 결합에 의해 연결하여 구성되어 있고, 또한 2만∼80만의 분자량을 갖고 있다. 합성 고분자 화합물 A는, 복수의 제3 유기 규소 폴리머를 부가 반응에 의해 생성되는 공유 결합에 의해 연결하여 구성된 3차원의 입체 구조를 갖고 있다.

Description

고내열 전력용 정지 기기{HIGHLY HEAT-RESISTANT STATIC DEVICE FOR ELECTRIC POWER}

본 발명은, 전력용 정지(靜止) 기기로서, 특히 높은 내열성을 갖는, 트랜스, 콘덴서, 리액터 등의 고내열 전력용 정지 기기에 관한 것이다.

가동부를 갖지 않는 전력용 기기로서, 트랜스, 콘덴서, 리액터 등으로 대표되는 전력용 정지 기기는, 방재 등의 안전성의 관점에서, 절연을 위해, 불연성의 재료를 이용할 필요가 있다. 그러나, 종래로부터 이용되고 있는, 불연성의 절연유인 PCB(폴리염화비페닐)나 불연성의 가스인 SF₆(육불화유황)가스 등은, 지구 환경 보호를 위해 사용을 삼가할 필요가 있다. 그래서, 불연성이 아닌 수지에 의해 피복(몰드라고도 한다)되어 절연된 몰드 전력용 정지 기기가 널리 이용되기 시작하고 있다.

몰드 전력용 정지 기기의 예로서, 전형적인 종래의 몰드 변압기에 대해서, 이하에 설명한다.

이 종래의 몰드 변압기는, 6kV의 고전압을 210V의 저전압으로 변환하는 정격 750kW의 3상의 변압기이다. 각 상의 코일은, 저전압의 권선(2차 권선)과, 저전압 의 권선의 외측에 감겨진 고전압의 권선(1차 권선)을 갖고 있다. 각 상의 코일은, 절연재인 에폭시 수지나 실리콘 수지에 의해 각각 몰드되어 있다. 2차 권선의 중앙부에는, 각각의 철심이 설치되어 있다. 철심의 상하를 끼워 넣도록 하여, 상부 프레임과 하부 프레임이 설치되어 있고, 3조의 철심과 코일이 일체로 조립되어 있다. 이러한 몰드 변압기는, 자연 공랭을 위해, 그대로의 상태로 설치되는 경우도 있지만, 큐비클이나 케이스에 수납하여 팬으로 강제 공랭하도록 구성되는 경우도 있다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2003-158018호 공보

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2002-158118호 공보

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2002-324727호 공보

특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2002-141247호 공보

비특허 문헌 1 :「전기 공학 핸드 북(제6판)」(전기 학회 발행)의 184페이지에서 192페이지, 699페이지에서 701페이지, 706페이지, 732페이지에서 739페이지

상기의 종래예의 같은, 에폭시 수지에 의해 몰드된 몰드 변압기에서는, 에폭시 수지의 내열성의 관점에서, 코일의 온도의 상한이 70∼120℃ 정도로 설정되어 있고, 사용 중에 이 이상의 온도가 되지 않도록 팬으로 냉각하는 경우가 많다. 또, 이 몰드 변압기에서는, 사용 중에 큰 단락 전류나 낙뢰 서지 전류가 흐르면, 코일의 온도가 상기의 상한을 넘어 높아지는 경우가 있다. 에폭시 수지는, 내열성이 그다지 높지 않고, 통상 180℃ 이상의 고온에서는 열화하여, 유연성이 부족해져, 딱딱해져 버린다. 그 때문에, 코일의 온도가 고온 상태에서 실온 상태로 돌아올 때, 에폭시 수지의 내부에 다수의 크랙이 발생하는 경우가 많다. 몰드한 에폭시 수지는, 크랙이 발생하면, 고전계에 견딜 수 없어져, 내전압 특성이 나빠진다.

실리콘 고무는, 에폭시 수지에 비하면 내열성이 좋지만, 그래도 200℃ 정도가 상한이다. 실리콘 고무는, 실록산 결합(Si-O-Si 결합)의 선형상 구조를 갖는 폴리메틸페닐실록산을 포함하는 합성 고분자 화합물이다. 실리콘 고무에 의해 몰드(피복)된 코일에서는, 코일의 온도가 200℃ 이상의 고온이 되면, 폴리메틸페닐실록산의 유연성이 부족해지고, 코일의 온도가 공기 중에서 220℃ 이상이 되면, 폴리메틸페닐실록산의 표면이 유리화하여 완전히 딱딱해져 버린다. 이것은, 폴리메틸페닐실록산의 측쇄의 메틸기나 페닐기가 분해하여 증발하기 때문이라고 추측된다. 그 때문에, 코일의 온도가 실온으로 돌아오면, 폴리메틸페닐실록산으로 이루어지는 피복체의 내부에, 다수의 보이드나 크랙이 발생한다. 몰드한 폴리메틸페닐실록산은, 보이드나 크랙이 발생하면, 고전계에 견딜 수 없어져, 내전압 특성이 나빠진다.

에폭시 수지나 실리콘 고무는, 열전도율이 0.1∼1.0W/mK로 비교적 낮고, 이것으로 몰드된 코일에서는, 코일에서 발생하는 열을 충분히 방산할 수 없다. 그 때문에, 몰드되지 않은 경우보다도 정격 용량을 작게 설정하지 않으면 안된다. 또, 열의 방산이 나쁘기 때문에, 정격 전류를 상회하는 비교적 단시간의 단락 전류에 의해, 코일의 온도가 상승한다. 그 결과, 경우에 따라서는, 코일 도체의 절연재 및 피복재나, 저전압의 권선과 고전압의 권선의 접촉을 방지하기 위해 양자 사이에 설치된 혼합 접촉 방지판 등이 열파괴하여, 내전압성을 손상시켜 버린다.

이상과 같이, 에폭시 수지나 실리콘 고무 등의 종래의 고분자 화합물에 의해 몰드된, 몰드 변압기, 몰드 콘덴서, 몰드 리액터 등의, 몰드 전력용 정지 기기는, 내열성이나 열방산성이 충분하지 않고, 고온에서는 고전계에 견딜 수 없어 내전압 특성이 나쁘다는 문제를 갖고 있었다.

본 발명은, 내열성이 높고, 또, 열방산성이 우수한, 고내열 전력용 정지 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명의 고내열 전력용 정지 기기는, 전력용 정지 기기에 포함되는 적어도 1개의 구성 요소가 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 합성 고분자 화합물 A는, 적어도 1종의 제1 유기 규소 폴리머와 적어도 1종의 제2 유기 규소 폴리머를 연결하여 이루어지는 제3 유기 규소 폴리머를 복수 연결하여 구성되어 있다. 제1 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합에 의한 가교 구조를 갖고 있다. 제2 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합에 의한 선형상 연결 구조를 갖고 있다. 제3 유기 규소 폴리머는, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머를 실록산 결합에 의해 연결하여 구성되어 있고, 또한, 2만∼80만의 분자량을 갖고 있다. 그리고, 합성 고분자 화합물 A는, 복수의 제3 유기 규소 폴리머를 부가 반응에 의해 생성되는 공유 결합에 의해 연결하여 구성된 삼차원의 입체 구조를 갖고 있다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 높은 내열성과 높은 내전압성을 갖는 합성 고분자 화합물 A에 의해, 전력용 정지 기기의 구성 요소를 피복하고 있으므로, 높은 내열성과 높은 내전압성을 갖는 전력용 정지 기기를 얻을 수 있다.

본 발명의 고내열 전력용 정지 기기는, 기기의 주요한 구성 요소를 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복하고 있다. 합성 고분자 화합물 A는, 복수의 대형 유기 규소 폴리머를, 부가 반응에 의해 생성되는 공유 결합에 의해 연결하여 구성되어 있고, 삼차원의 입체 구조를 갖고 있다. 대형 유기 규소 폴리머는, 예를 들면, 제1 유기 규소 폴리머와, 그것보다도 분자량이 큰 제2 유기 규소 폴리머를, 실록산 결합에 의해 교대로 선형상으로 연결하여 구성되어 있고, 2만∼80만의 분자량을 갖고 있다. 제1 유기 규소 폴리머는, 적어도 실록산 결합(Si-O-Si 결합)에 의한 가교 구조를 갖는 폴리실세스키옥산을 주성분으로 하고 있다. 제2 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합에 의한 선형상 연결 구조를 갖고 있다. 이 합성 고분자 화합물 A는 고내열성을 갖고, 또한, 고온에서도 높은 내전압성을 갖고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 고내전압성을 갖는 고내열 전력용 정지 기기를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 이 합성 고분자 화합물 A에, 높은 열전도율을 갖는 절연성 세라믹의 미립자를 충전함으로써, 합성 고분자 화합물 A의 열전도성이 향상한 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를 얻을 수 있다. 고열전도율 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복된 상기 구성 요소의 열방산성(방열성)이 향상하므로, 열방산성이 우수한 고내열 전력용 정지 기기를 얻을 수 있다. 열방산성이 우수하므로, 공랭 장치 등이 불필요해져, 장치 구성이 간략화되고, 장치는 소형으로 저렴하게 된다. 또, 내열성 및 방열성이 우수하므로, 전류 밀도를 올려 정격 용량을 증대시킬 수도 있다. 정격 용량을 동일하게 한 경우에는 소형화할 수 있으므로, 경량 소형으로 또한 염가의 고내열 전력용 정지 기기를 얻을 수 있다.

이 합성 고분자 화합물 A는, 고내열 전력용 정지 기기를 구성하는 각종 재료와의 친화성이 대단히 좋고, 기기의 주요한 구성 부품(예를 들면 코일 등)이나 케이스 등의 표면에 강고하게 밀착하므로, 높은 내습성을 달성할 수 있는 동시에, 고온에 있어서 특히 신뢰성이 높은 고내전압성을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 몰드 변압기의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제3 실시예의 몰드 콘덴서의 부분 파단 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제4 실시예의 몰드 콘덴서의 사시도이다.

[부호의 설명]

10, 11, 12…몰드 코일 30…몰드 콘덴서

31a, 31b, 31c…콘덴서 소자 33…2차 몰드 피복체

50…몰드 콘덴서 51…콘덴서 소자

54…피복체

본 발명의 최량의 실시 형태를, 이하에 설명한다.

본 발명의 고내열 전력용 정지 기기는, 적어도 기기의 주요한 구성 요소를 신규의 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복하는 것을 특징으로 하고 있다. 기기의 주요한 구성 요소란, 예를 들면 변압기나 리액터의 경우에는 코일이고, 콘덴서(캐패시터)의 경우에는, 유전체를 포함하는 콘덴서 소자이다. 이러한 구성 요소는, 고내열 고내전압의 것이다.

본 발명의 신규의 합성 고분자 화합물 A는, 제1 유기 규소 폴리머 및 제2 유기 규소 폴리머를 함유하고 있다. 제1 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합(Si-O-Si 결합)에 의한 가교 구조를 갖고 있고, 폴리페닐실세스키옥산, 폴리메틸실세스키옥산, 폴리메틸페닐실세스키옥산, 폴리에틸실세스키옥산 및 폴리프로필실세스키옥산으로 이루어지는 군에서 선택한 적어도 1종이다. 제2 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합에 의한 선형상 연결 구조를 갖고 있고, 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리디페닐실록산, 및 폴리메틸페닐실록산으로 이루어지는 군에서 선택한 적어도 1종이다. 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머는, 실록산 결합에 의해 교대로 선형상으로 연결되어 대형의 제3 유기 규소 폴리머를 형성하고 있다. 합성 고분자 화합물 A는, 복수의 제3 유기 규소 폴리머가 부가 반응에 의해 생성되는 공유 결합에 의해 입체적으로 연결되어 구성되어 있고, 삼차원의 입체 구조를 갖고 있다.

합성 고분자 화합물 A에는, 높은 열전도성 즉 높은 열전도율을 갖는 절연성 세라믹스의 미립자를 혼합(충전이라고도 한다)해도 된다. 높은 열전도율을 갖는 절연성 세라믹스로서는, 질화알루미늄(AlN이라고 기재한다), 산화베릴륨(BeO라고 기재한다), 알루미나(Al₂O₃라고 기재한다), 다결정 절연 SiC 등이 있다. 합성 고분 자 화합물 A에, 상기 절연성 세라믹스 중 적어도 1종을 충전함으로써, 고열전도율의 합성 고분자 화합물 A가 얻어진다.

합성 고분자 화합물 A에 있어서, 내열 온도를 높게 하고 또한 경화 후도 유연성을 유지하도록 하기 위해서는, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머를 교대로 실록산 결합에 의해 선형상으로 연결하여, 중량 평균 분자량(이하, 간단히 분자량이라고 기재한다)이 2만∼80만의 대형의 제3 유기 규소 폴리머를 구성하고, 복수의 제3 유기 규소 폴리머를 알킬렌기로 연결하는 것이 바람직하다.

실록산 결합에 의한 가교 구조를 갖는 제1 유기 규소 폴리머는, 전기 절연성과 내열성이 우수하지만, 점도가 너무 크기 때문에 유동성이나 경화 후의 유연성이 매우 나쁘다. 그 때문에, 피복을 두껍게 할 수 없고, 내전압을 높게 할 수 없다. 본 발명에 의하면, 제1 유기 규소 폴리머를, 실록산 결합에 의한 선형상 연결 구조를 갖는 제2 유기 규소 폴리머를 통해, 교대로 선형상으로 연결한다. 이에 따라, 제2 유기 규소 폴리머가 구비하고 있는 유동성이나 유연성을 손실하지 않고, 또한, 제1 유기 규소 폴리머의 우수한 내열성을 유지하여, 고내열 또한 고내전압과 같은 2개의 특성을 양립한 합성 고분자 화합물 A를 얻을 수 있다. 내열성을 보다 높게 하기 위해서는, 제1 유기 규소 폴리머의 분자량을 크게 하면 되지만, 그 경우에는, 점도가 높아져 유연성도 나빠진다. 또, 유연성을 좋게 하기 위해서는, 제2 유기 규소 폴리머의 분자량을 크게 하면 되지만, 그 경우에는, 내열성이 낮아진다. 이와 같이, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머의 각각의 분자량을 조절함으로써, 합성 고분자 화합물 A의 점도와 경화 후의 유연성을 원하는 값으로 조절할 수 있다. 제1 유기 규소 폴리머의 바람직한 분자량은 200∼7만이고, 제2 유기 규소 폴리머의 바람직한 분자량은 5천∼20만이다. 제1 유기 규소 폴리머의 분자량을 제2 유기 규소 폴리머의 분자량보다도 작게 하는 것이 바람직하다.

합성 고분자 화합물 A에 혼합하는 고열전도율을 갖는 절연성 세라믹스 미립자는, 국부적인 전계 집중을 피하여 고내전압을 실현하기 위해, 날카롭고 뾰족한 첨예부가 적고 구형에 가까운 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또, 절연성 세라믹스 미립자의 혼합율(이하, 충전율이라고 한다)이 작으면, 열전도율의 증대 효과는 부족하므로, 합성 고분자 화합물 A에 차지하는 절연성 세라믹스 미립자의, 충전율의 체적비인 체적 충전율은, 15%vol∼85%vol의 범위에 있는 것이 바람직하다. 절연성 세라믹스 미립자의 입경이 너무 크면, 체적 충전율이 저하하지만, 입경이 너무 작아도, 입자끼리가 서로 응집하기 쉬워져, 역시 체적 충전율이 저하한다. 이 때문에, 절연성 세라믹스 미립자의 입경은, 0.01μm∼50μm의 범위가 바람직하다. 절연성 세라믹스 미립자가 상기의 범위의 입경을 갖는 경우에는, 상기의 분자량을 갖는 합성 고분자 화합물 A의 입체 구조의 간극에, 절연성 세라믹스 미립자가 효과적으로 취득된다. 또한, 체적 충전율을 40%vol 이상으로 함으로써, 절연성 세라믹스 미립자끼리가 서로 접촉한다. 그러므로, 높은 충전율과 높은 열전도율이 얻어지는 것으로 생각된다.

체적 충전율을 50% 이상으로 하기 위해서는, 입경이 다른 절연성 세라믹스 미립자를 블렌드하는 것이 좋고, 그 입경비는 1:1/10∼1:1/200의 범위가 바람직하다. 이상과 같은 절연성 세라믹스 미립자의 충전에 의해, 2∼120W/mK의 높은 열전 도율의 합성 고분자 화합물 A를 실현할 수 있다. 구체적으로는, 3∼80W/mK인 것이 바람직하다. 충전된 절연성 세라믹스 미립자는, 합성 고분자 화합물 A의 결합에는 영향을 미치지 않으므로, 내열성을 손상시키는 일은 없다. 또, 충전된 절연성 세라믹스 미립자가 내전압성이나 점도에 미치는 영향은, 상기의 충전율이나 미립자 형상의 범위에 있어서는 실용상 거의 문제를 발생하지 않는다.

본 발명에 있어서의 합성 고분자 화합물 A는, 결합의 대부분이 실록산 결합을 갖고 있으므로, 상기와 같이 높은 절연성 즉 고내전압 성능을 갖는다. 또, 합성 고분자 화합물 A는, 코일이나 케이스 등을 구성하는 각종 금속(구리, 알루미늄, 스테인리스 등), 코일 도체의 절연재 및 피복재(방향족 폴리아미드(아라미드지)나 에나멜 등), 케이스 등을 구성하는 각종 수지(에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지 등) 및 각종 유리 등과의 접착성이 대단히 양호하고, 이들에 강고하게 부착된다. 이 때문에, 간극이 없는 강고한 밀착 상태를 실현할 수 있고, 높은 내습성을 얻을 수 있다. 그 결과로서, 높은 신뢰성과 높은 내전압 성능을 갖는 전력용 정지 기기를 얻을 수 있다.

예를 들면, 코일의 도체를 절연 피복하는 절연재 및 피복재에, 핀홀 등의 결함이 존재하고, 코일 도체의 금속이 노출되어 있는 경우에도, 합성 고분자 화합물 A가, 코일 도체의 금속의 표면을 직접 보호할 수 있다.

본 발명에 있어서의 합성 고분자 화합물 A는, 대부분이 실록산 결합에 의한 구조를 갖고 있으므로, 자외선 및 가시광선에 대한 투광성이 높다. 이 때문에, 예를 들면 코일의 피복 공정에 있어서, 케이스나 금형에 코일을 세트하여 합성 고분 자 화합물 A를 주입하였을 때에, 경화 전의 상태에서 기포나 보이드 등이 존재하지 않는 것을 눈으로 확인할 수 있다. 그 때문에, 생산성이 현저하게 향상한다.

합성 고분자 화합물 A에 충전된 절연성 세라믹스 미립자는, 상기의 투광성이나, 반도체 소자를 구성하는 재료와의 접착성에 약간 영향을 미치지만, 상기의 충전율이나 입경의 범위에 있어서 실용상 거의 문제를 발생하지 않는다.

이하, 본 발명의 적합한 실시예를, 도 1에서 도 3을 참조하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 각 구성 요소의 구성의 이해를 용이하게 하기 위해, 도시된 각 구성 요소의 치수는, 실제의 치수와는 대응하고 있지 않다.

제1 실시예

본 발명의 제1 실시예의 고내열 전력용 정지 기기인 몰드 변압기를, 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은, 절연재로서 이용한 본 발명의 합성 고분자 화합물 A에 의해 몰드된 3상 몰드 변압기를 나타내고 있다. 이 변압기는, 예를 들면, 1차측 전압이 6kV, 2차측 전압이 210V, 정격 용량이 750kVA의 내철형의 몰드 변압기이다. 정격 전류는, 1차측이 65A, 2차측이 2060A이다. 3개의 몰드 코일(10, 11, 12)은, 3상의 각 상의 코일이고, 단면이 대략 타원인 기둥형상으로 형성되어 있다. 몰드 코일(10∼12)에는, 도면의 세로 방향으로 관통하는 철심(15, 16, 17)이 설치되어 있다. 몰드 코일(10∼12)은, 각각, 2차측의 저전압 권선이 내측에 위치하고, 또한, 1차측의 고전압 권선이 외측에 위치하도록 구성되어 있다. 3상의 3개의 저전압 권선은, 저압 단자(25a, 25b, 25c)에 각각 접속되어 있고, 고전압 권선은, 고압 단자(26a, 26b, 26c)에 각각 접속되어 있다. 철심(15∼17)의 상하단 부분을 끼우도록, 상부 프레임(18)과 하부 프레임(19)이 설치되어 있다. 하부 프레임(19)의 양단부에는, 부착판(21)이 방진 고무(22)를 통해 부착되어 있다.

몰드 코일(10∼12)은, 예를 들면, 높이 84cm 및 원 장축 50cm의 타원기둥이고, 상하의 단면 및 측면은, 약 4∼5cm 두께의 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복되어 있다. 몰드 코일(10∼12)의 제작 공정은 이하와 같다. 몰드 코일(10∼12)은 동일한 구성을 갖고 있으므로, 몰드 코일(10)에 대해서 설명한다.

철심(15)이 들어가는 구멍을 형성하기 위한 형틀에, 고내열 및 고내전압의 폴리이미드 수지에 의해 피복된 구리선을 감는다. 즉, 2차 권선과 1차 권선을, 순차적으로, 종래의 방법에 의해 감아 코일(10)을 만든다. 1차 권선과 2차 권선의 사이에는, 양자 사이의 절연을 유지하기 위해, 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 혼합 접촉 방지판이 설치되어 있다. 다음에, 코일(10)을, 대략 타원형의 단면을 갖는 통형상의 금형(도시 생략) 내에 삽입한다. 금형과 코일(10)의 사이에 4∼5cm의 간극이 생기도록, 금형의 치수가 설정되어 있다. 금형을 진공 챔버 내에 넣어, 진공 챔버 내의 공기를 빼내어 저압으로 하고, 본 발명의 합성 고분자 화합물 A를 금형과 코일(10)의 사이에 주입한다. 다음에, 금형과 코일(10)을 60℃ 정도의 온도로 가열하고, 합성 고분자 화합물 A의 점도를 내려 소정 시간 유지하고, 합성 고분자 화합물 A를 코일(10)의 간극에도 충분히 함침시킨다. 다음에, 금형과 코일(10)을 약 200℃로 가열하고, 소정 시간 유지해, 합성 고분자 화합물 A를 경화시킨다. 합성 고분자 화합물 A는, 제1 유기 규소 폴리머로서 폴리메틸실세스키옥산 을 함유하고 있고, 제2 유기 규소 폴리머로서 폴리메틸페닐실록산을 함유하고 있으며, 투명한 합성 고분자 화합물이다.

합성 고분자 화합물 A의 점도를 적절히 조절함으로써, 코일 전체를, 합성 고분자 화합물 A에 의해, 약 4∼5cm의 두께로, 기포나 보이드나 간극이 없도록 덮을 수 있다. 합성 고분자 화합물 A의 점도가 너무 높으면, 몰드할 때에, 합성 고분자 화합물 A를 코일(10)의 간극에 충분히 함침시킬 수 없고, 코일(10)의 권선간이나, 코일(10)과 합성 고분자 화합물의 사이에 간극이 생기는 경우가 있다. 반대로, 점도를 낮게 하기 위해서 분자량을 과도하게 작게 하면, 내열성이 저하한다. 내열성이 높고 또한 경화 후에 고온에서도 알맞은 유연성을 유지할 수 있도록 하기 위해서, 본 실시예에서는, 제1 유기 규소 폴리머로서 분자량 약 3000의 폴리메틸실세스키옥산을 이용하고, 제2 유기 규소 폴리머로서 분자량 약 1만의 폴리메틸페닐실록산을 이용하고, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머를 교대로 실록산 결합에 의해 선형상으로 연결하여, 분자량 약 4만의 대형의 제3 유기 규소 폴리머를 구성하고 있다. 그리고, 복수의 제3 유기 규소 폴리머를, 부가 반응에 의해 생성되는 알킬렌기에 의해 연결하여, 삼차원의 입체 구조를 갖는 합성 고분자 화합물 A를 구성하고 있다. 이와 같이 하여 구성한 합성 고분자 화합물 A의 점도는, 약 1만cp 정도이다. 그러나, 점도는 온도에 강하게 의존하므로, 본 실시예에서는, 제작시에, 합성 고분자 화합물 A를, 상기와 같이 일단 60℃로 가열하고, 3000∼5000cp 정도의 낮은 점도로서 약 3시간 유지하여, 코일간에 충분히 함침시키고, 그 후, 200℃로 올려 경화시키고 있다. 경화 후에, 코일을 금형에서 취출하여, 형틀 을 제거함으로써, 몰드 코일(10∼12)이 얻어진다.

본 실시예의 몰드 코일(10∼12)을 이용한 도 1의 몰드 변압기의 동작에 대해서, 종래의 변압기와 다른 특징적인 점을 이하에 설명한다. 본 실시예의 몰드 변압기는, 에폭시 수지에 의해 몰드된 동일 규격의 종래의 몰드 변압기에 비하면, 정격 전류 및 단락 전류를 약 1.6배로 할 수 있었다. 이 상태로 동작시키면, 몰드 코일(10∼12)의 온도는 상당히 상승하지만, 전기적 기계적인 이상은 발생하지 않았다. 이것은, 합성 고분자 화합물 A의 5중량% 감소 온도가 410℃이고, 즉, 높아, 합성 고분자 화합물 A가 고온에서도 유연성을 유지할 수 있기 때문이다. 몰드 코일(10∼12)의 온도가 상승하면, 철심(15∼17)의 온도도 상승하지만, 철심(15∼17)의 철손은 온도가 높아지면 감소하므로, 변압기의 변환 효율이 높아진다는 효과도 얻어졌다. 상기의 1.5배의 단락 전류에 의해 코일의 온도는 340℃ 근처까지 상승한다고 추측되지만, 이 정도의 온도에서는, 코일 주변의 합성 고분자 화합물 A가 열화하는 일은 없어, 고내전압을 유지할 수 있었다. 또, 합성 고분자 화합물 A는 340℃ 근처의 고온에서도 높은 유연성을 유지할 수 있으므로, 저압 권선과 고압 권선의 사이에 생기는 전자적인 반발력을 흡수할 수 있어, 합성 고분자 화합물 A에 크랙이 생기는 일은 없었다.

본 실시예의 몰드 변압기는, 효율이 98.2%, 전압 변동율이 1.7%, 무부하 전류가 3.5%, 단락 임피던스가 4.5%이고, 높은 특성을 갖고 있었다. 또, 교류 내전압 인가 시험, 낙뢰 펄스 시험, 및 신뢰성 시험 등에 있어서도, 종래의 몰드 변압기와 동등 이상의 결과가 얻어졌다.

이상과 같이, 본 실시예의 몰드 변압기는, 에폭시 수지에 의해 몰드된 종래의 몰드 변압기에 비해, 내열성이 높고, 다른 특성을 손상시키지 않으며, 거의 동일한 형상인 채로, 정격 전류 즉 정격 용량을 약 1.6배로 증대할 수 있었다.

본 실시예에서는, 몰드 변압기에 대해서 설명하였지만, 본 발명은, 코일이 1개밖에 없는 리액터 등에도 적용할 수 있다.

제2 실시예

본 발명의 제2 실시예에서는, 제1 실시예의 합성 고분자 화합물 A의 열전도율을 높게 하기 위해서, 합성 고분자 화합물 A에, 절연성 세라믹스의 미립자를 혼합(충전이라고도 한다)하고 있다. 제2 실시예는, 절연성 세라믹스의 미립자가 충전된 고열전도율 합성 고분자 화합물 A와, 그것을 이용하여 구성된 몰드 변압기에 관한 것이다. 즉, 제2 실시예에서는, 제1 실시예의 몰드 변압기의 몰드 코일(10∼12)이, 고열전도율 합성 고분자 화합물 A에 의해 몰드되어 있다. 절연성 세라믹스 미립자로서는, 입경이 약 2μm인 질화알루미늄(AlN)의 미립자를 이용하였다. 절연성 세라믹스 미립자를 약 48%vol의 체적 충전율로 충전하여, 고열전도율의 합성 고분자 화합물 A를 구성하였다. 절연성 세라믹스 미립자의 충전에 의해, 합성 고분자 화합물 A의 내열성, 내전압성, 및 유연성을 거의 손상시키지 않고, 열전도율을 약 0.3W/mK에서 약 6.7W/mK으로 증대할 수 있었다. 제2 실시예의 합성 고분자 화합물 A를 이용해, 제1 실시예와 동일하게 하여, 몰드 코일(10∼12)을 제작하였다.

제2 실시예의 합성 고분자 화합물 A를 이용하면, 몰드 코일(10∼12)의 열방산이 좋아지므로, 정격 전류 및 단락 전류를, 에폭시 수지를 이용한 종래의 몰드 코일에 있어서의 정격 전류 및 단락 전류의 약 2.1배로 해도, 특히 전기적 기계적인 이상은 발생하지 않았다. 제2 실시예의 몰드 변압기의 효율, 무부하 전류, 단락 임피던스 등의 전기적 성능은, 종래의 몰드 변압기와 거의 동일하고, 신뢰성은 종래의 몰드 변압기보다 우수하였다. 이상과 같이, 제2 실시예의 몰드 변압기는, 제1 실시예의 몰드 변압기에 비해, 열방산성이 높고, 거의 동일한 형상 치수인 채로, 정격 전류 즉 정격 용량을 더욱 증대할 수 있었다.

제3 실시예

본 발명의 제3 실시예의 고내열 전력용 정지 기기인 몰드 콘덴서를, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는, 몰드용의 절연재로서 본 발명의 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를 이용한 몰드 콘덴서(30)의 부분 파단 사시도이다. 몰드 콘덴서(30)는, 예를 들면, 정격 전압이 235V, 정격 전류가 95A, 정격 용량이 1800μF이고, 폭이 약 45cm, 높이가 약 50cm, 깊이가 약 20cm이다.

몰드 콘덴서(30)는, 병렬 접속된 예를 들면 10개의 콘덴서 소자(31a, 31b, 31c…)(도 2에서는 3개가 보이고 있다)를 갖고 있다. 몰드 콘덴서(30)의 양 단자는, 각각의 부싱(34, 35)에 의해 도출된 외부 접속 단자(36, 37)에 접속되어 있다. 각 콘덴서 소자는 주지의 구성을 갖고 있다. 콘덴서 소자는, 예를 들면, 유전체로서의 두께 3μm의 폴리페닐렌술피드의 필름의 양면에, 전극으로서의 알루미늄막을 약 20나노미터의 두께로 증착하고, 시트를 만들어, 이 시트를 편평 형상으로 감아 구성되어 있다. 콘덴서 소자(31a, 31b, 31c)의 각각의 상단면(32a, 32b, 32c)에 는, 아연 합금을 용사하여 취출 전극이 형성되고 있고, 그 취출 전극에는, 리드선(도시 생략)이 고온 땜납에 의해 부착되어 있다. 도 2에서는, 콘덴서 소자의 상단면만이 보이고 있지만, 하단면도 동일하게 구성되어 리드선이 부착되어 있다.

몰드 콘덴서(30)의 제작 공정을 설명한다. 우선, 콘덴서 소자(31a, 31b, 31c…)를 각각 제2 실시예의 고열전도율 합성 고분자 화합물 A로 피복한다(1차 몰드). 다음에 1차 몰드된 각 콘덴서 소자의 각 리드선을 병렬 접속하여, 부싱(34, 35)을 갖는 접속 단자(36, 37)에 접속한다. 다음에, 각 콘덴서 소자를, 도 2에 나타내는 바와 같이 배열하여, 부싱(34, 35)과 함께 용기 모양의 금형(도시 생략)에 넣는다. 다음에, 금형을 진공 챔버에 넣고, 챔버 내를 낮은 기압으로 하여, 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를 각 콘덴서 소자와 금형의 사이에 주입하여 가열 경화시켜, 2차 몰드를 행한다. 그 결과, 모든 콘덴서 소자는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 두께 2∼3cm의 2차 몰드 피복체(33)에 의해 피복된다. 부착 금구(40)를 금형의 하부에 미리 배치해 둠으로써, 부착 금구(40)도 2차 몰드 피복체(33)에 고정된다. 통상의 폴리페닐렌술피드의 분자량은 5만 이하이지만, 본 실시예에서는, 내열성을 향상하기 위해서, 폴리페닐렌술피드의 분자량을 6만∼65만 정도, 바람직하게는 10만∼30만 정도로 크게 하고 있다. 이 결과, 콘덴서 소자의 내열 온도는 200℃가 되었다.

본 실시예에서 이용하는 고열전도율 합성 고분자 화합물 A는, 그 점도가 너무 높으면, 금형과 각 콘덴서 소자의 사이를 간극이나 보이드가 생기지 않도록 몰드하는 것이 곤란하다. 반대로, 점도를 낮게 하기 위해서 분자량을 과도하게 작게 하면, 내열성이 저하한다. 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를 알맞은 점도로 하기 위해서, 본 실시예에서는, 제1 유기 규소 폴리머로서 분자량 약 1500의 폴리에틸실세스키옥산을 이용하고, 제2 유기 규소 폴리머로서 분자량 약 6만의 폴리메틸실록산을 이용하고, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머를 교대로 실록산 결합에 의해 선형상으로 연결하여, 분자량 약 20만의 대형의 제3 유기 규소 폴리머를 구성하고 있다. 그리고, 복수의 제3 유기 규소 폴리머를, 부가 반응에 의해 생성되는 알킬렌기로 연결하여, 삼차원의 입체 구조를 갖는 합성 고분자 화합물 A를 구성하고 있다. 이 합성 고분자 화합물 A가 원하는 높은 열전도율을 갖도록, 절연성 세라믹스 미립자를 합성 고분자 화합물 A에 충전하고 있다. 구체적으로는, 입경 약 3μm의 AlN 미립자와 입경 약 0.1μm의 AlN 초미립자를 6:4의 체적비로 약 49%vol의 체적 충전율이 되도록, 합성 고분자 화합물 A에 충전하고 있다. 그 결과, 내전압 성능을 손상시키지 않고 약 9.5W/mK의 고열전도율을 갖는 합성 고분자 화합물 A가 얻어졌다.

상기의 1차 몰드 및 2차 몰드에 있어서는, 합성 고분자 화합물 A를 콘덴서 소자간 등에 충분히 함침시키기 위해서, 합성 고분자 화합물 A의 점도가 온도에 강하게 의존하는 것을 이용하였다. 즉, 합성 고분자 화합물 A를 경화 전에 약 65℃의 온도로 가열하고, 4000∼6000cp 정도의 낮은 점도로서 3시간 유지하여, 그 후, 200℃로 경화시켰다.

제3 실시예의 몰드 콘덴서(30)는, 다음과 같은 특성을 나타내었다. 200℃의 고온에 있어서의 내전압이 약 380V 이상이었다. 이 내전압(최대 허용 전압)은, 에 폭시 수지에 의해 몰드된 종래의 몰드 콘덴서의 온도 120℃에 있어서의 내전압의 약 1.6배였다. 최대 허용 전류도 동일하게 약 1.5배였다. 절연 저항은 20℃에서 DC100V를 인가했을 때, 2000MΩ 이상으로 충분히 높았다. 즉, 고온에서도 실용상 충분한 절연성이 얻어졌다. 정전 용량의 온도 의존성도 양호하였다. 즉, 130℃까지는 거의 온도 의존이 없고, 140℃ 이상에서 정전 용량은 약간 증가하지만, 그 증가분은 200℃에서도 5% 이하로 실용상 문제가 없는 레벨이었다. 유전체의 유전 손실이 주된 요인이 되는 손실율도, 온도 20℃, 주파수 1kHz에서, 0.13% 이하로 양호하였다. 즉, 고온에서도 실용상 충분한 손실율을 확보할 수 있었다. 또, 고조파나 서지에 의한 발열에 강했다. 즉, 종래의 에폭시 수지 몰드 콘덴서에 비해, 약 1.4배의 큰 고조파 전압이나 서지 전압에도 견딜 수 있었다. 정격 전압의 1.5배의 전압을 인가하여, 3000시간의 장기 연속 과전(課電) 시험을 실시하였지만, 정전 용량, 손실율 등의 여러 특성에 큰 변화는 보이지 않았다. 또한, 온도 80℃, 습도 95%에서의 내습 시험을 1000시간 이상의 장시간 실시하였지만, 특별히 이상은 발생하지 않았다. 또, 온도를 30℃∼190℃의 범위에서 변화시켜 100회의 온도 사이클 시험을 실시한 후, 상기와 동일한 내습 시험을 실시하였지만, 이상은 없었다. 이들은, 모두, 본 실시예의 몰드 콘덴서(30)의 내열성과 열방산성이 향상한 결과에 의한 것이다. 본 실시예의 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를, 장기 연속 과전 시험이나 내습 시험 후에 눈으로 확인하여 검사하였지만, 외주나 내부에 백탁이나 크랙의 발생은 보이지 않았다. 또, 본 실시예의 몰드 콘덴서(30)를 분해 검사하여 조사한 결과, 각 콘덴서 소자와 고열전도율 합성 고분자 화합물 A의 밀착성은 양호 하고, 고열전도율 합성 고분자 화합물 A에 크랙이나 보이드 등의 발생은 보이지 않았다.

이상과 같이, 본 실시예의 몰드 콘덴서(30)는, 에폭시 수지에 의해 몰드된 종래의 몰드 콘덴서에 비해, 대폭으로 내열성을 향상할 수 있는 동시에, 거의 동일한 형상의 종래의 몰드 콘덴서에 비해, 최대 허용 전압, 최대 허용 전류, 고조파 전압에 대한 내전압, 및 서지 전압에 대한 내전압을 약 1.4∼1.5배로 크게 할 수 있었다.

제4 실시예

본 발명의 제4 실시예의 고내열 전력용 정지 기기인 플라스틱 몰드 필름 콘덴서를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은, 몰드용의 절연재로서 본 발명의 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를 이용한 몰드 콘덴서(50)이다. 몰드 콘덴서(50)는, 정격 전압이 1000V, 정격 전류가 5A, 정격 용량이 10μF이다.

콘덴서 소자(51)는, 주지의 구성을 갖고 있다. 콘덴서 소자(51)는, 유전체로서 두께 약 6μm의 폴리사불화에틸렌 필름을 이용하여, 그 양면에 두께 약 30nm(나노미터)의 알루미늄 금속 전극을 증착하고, 이것을 직사각형 형상으로 포개어 구성되어 있다. 콘덴서 소자(51)의 양단에는 리드 핀(52, 53)이, 융점 250℃ 이상의 고온 땜납에 의해 부착되어 있다. 몰드 콘덴서(50)는, 콘덴서 소자(51)가 고열전도율 합성 고분자 화합물 A로 이루어지는 피복체(54)에 의해 몰드되어 구성되어 있다. 몰드 콘덴서(50)의 외형 치수는, 폭이 32mm, 두께가 16mm, 리드 핀(52, 53) 방향의 높이가 26mm이다.

유전체로서, 융점도 내전압도 높은 폴리사불화에틸렌을 이용하고 있으므로, 콘덴서 소자(51)의 내열 온도를 높게 할 수 있다. 통상의 폴리사불화에틸렌의 분자량은 5만 이하이지만, 본 실시예에서는, 내열성을 향상시키기 위해, 폴리사불화에틸렌의 분자량을 6만∼70만 정도, 바람직하게는 10만∼50만 정도로 크게 하고 있다. 또한, 바람직하게는, 폴리사불화에틸렌의 분자량을 20만∼35만으로 크게 하면 된다. 이 결과, 콘덴서 소자의 내열 온도는 230℃로 되었다.

고열전도율 합성 고분자 화합물 A는, 점도가 너무 높으면, 간극이나 보이드가 생기지 않도록 몰드하는 것이 곤란하다. 반대로, 점도를 낮게 하기 위해서 분자량을 과도하게 작게 하면, 내열성이 저하한다. 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를 원하는 점도로 하기 위해서, 본 실시예에서는, 제1 유기 규소 폴리머로서 분자량 약 1만의 폴리페닐실세스키옥산을 이용하고, 제2 유기 규소 폴리머로서 분자량 약 9만의 폴리디메틸실록산을 이용하고, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머를 교대로 실록산 결합에 의해 선형상으로 연결하여, 분자량 약 30만의 대형의 제3 유기 규소 폴리머를 구성하고 있다. 그리고, 복수의 제3 유기 규소 폴리머를, 부가 반응에 의해 생성되는 알킬렌기에 의해 연결하여, 삼차원의 입체 구조를 갖는 합성 고분자 화합물 A를 구성하고 있다. 또, 합성 고분자 화합물 A가 원하는 높은 열전도율을 갖기 위해서, 합성 고분자 화합물 A에 절연성 세라믹스 미립자를 충전하고 있다. 구체적으로는, 입경 약 2.5μm의 AlN 미립자와 입경 약 0.07μm의 AlN 초미립자를 6:4의 체적비로 약 63%vol의 체적 충전율이 되도록, 합성 고분자 화합 물 A에 충전하고 있다. 그 결과, 내전압 성능을 손상시키지 않고 약 21W/mK의 고열전도율을 달성할 수 있었다.

콘덴서 소자(51)를 고열전도율 합성 고분자 화합물 A가 들어간 조에 넣어 담가 몰드할 때, 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를, 콘덴서 소자간에 충분히 함침시키기 위해서, 약 70℃의 온도로 하여 3500∼5000cp 정도의 낮은 점도로 하여, 그것에 콘덴서 소자(51)를 약 30분 담갔다. 그 후에, 콘덴서 소자(51)를 조에서 취출하여 220℃의 불활성 가스 중에서 가열하여, 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를 경화시켰다.

제4 실시예의 몰드 콘덴서(50)는, 다음과 같은 특성을 나타내었다. 230℃의 고온에 있어서의 내전압이 약 1600V 이상이고, 에폭시 수지에 의해 몰드된 종래의 몰드 콘덴서에 비해, 약 1.6배의 높은 최대 허용 전압을 실현할 수 있었다. 최대 허용 전류도 동일하게 약 1.8배였다. 절연 저항은 온도 20℃, DC500V이고, 3000MΩ 이상이었다. 즉, 종래의 몰드 콘덴서보다 높았다. 정전 용량의 온도 의존성도 양호하였다. 즉, 180℃까지는 거의 온도 의존이 없고, 180℃∼230℃의 범위에서의 변화는 5% 이하로, 실용상 문제가 없는 레벨이었다. 유전체의 유전 손실이 주된 요인이 되는 손실율도, 온도 20℃, 주파수 1kHz에서, 0.13% 이하로 양호하였다. 즉, 고온에서도 실용상 충분한 손실율을 확보할 수 있었다. 또, 고조파나 서지에 의한 발열에도 강하고, 종래의 에폭시 수지 몰드 콘덴서에 비해, 1.8배 이상의 큰 고조파 전압이나 서지 전압에도 견딜 수 있었다. 정격 전압의 1.5배의 전압을 인가하여 연속 과전 시험을 3000시간 실시하였지만, 정전 용량이나 손실율 등의 여러 특성에 큰 변화는 보이지 않았다. 온도 80℃, 습도 95%에서의 내습 시험에서도, 1000시간 이상의 장시간에 걸쳐 특별히 이상은 발생하지 않았다. 또, 온도가 30℃∼200℃인 범위에서 100회의 온도 사이클 시험을 실시한 후, 상기와 동일한 내습 시험을 실시하였지만, 이상은 없었다. 본 실시예의 고열전도율 합성 고분자 화합물 A를, 장기 연속 과전 시험이나 내습 시험 후에 눈으로 확인하여 검사하였지만, 외주나 내부에 백탁이나 크랙의 발생은 보이지 않았다. 또, 몰드 콘덴서(50)를 분해 검사하여, 콘덴서 소자(51)와 피복체(54)의 밀착성을 조사하였지만, 양호하고, 크랙이나 보이드 등의 발생은 보이지 않았다.

이상과 같이, 본 실시예의 몰드 콘덴서(50)는, 다른 특성을 손상시키지 않고 내열성을 향상할 수 있으며, 종래의 몰드 콘덴서와 거의 동일한 형상인 채로, 최대 허용 전압, 최대 허용 전류, 고조파 전압에 대한 내전압, 및 서지 전압에 대한 내전압을 더욱 증대할 수 있었다.

이상, 4개의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은, 더욱 많은 적용 범위 또는 파생 구조를 포함하는 것이다. 이하, 설명한다.

예를 들면, 본 발명은, 내철형 또는 외철형의 어느 변압기에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 단상 또는 3상의 어느 변압기에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 금속 케이스에 수납된 변압기, 케이스에 몰드 봉입된 변압기, 주상 변압기, 또는 노상 변압기에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 정격 용량에 있어서, 예를 들면, 7만∼22만V급의 대용량의 몰드 변압기나 10∼100MW급의 대용량의 몰드 변압기에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 소형화 및 경량화에 적합하므로, 전철이나 전기 자동차 등의 차량용 변압기나 사고시의 응급용 가반형 변압기에 적용함으로써, 큰 이점을 얻을 수 있다.

본 발명은, 유전체로서 다른 고내열 필름을 이용한 콘덴서에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 분자량이 5000∼25만 정도, 바람직하게는 1만∼10만 정도의 폴리이미드 필름 등을 이용해도 된다. 또, 본 발명은, 세라믹 콘덴서, 전기 2중층 콘덴서 등에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 유전체 세라믹 미립자를 분산시킨 유전체 필름을 이용한 콘덴서에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 폴리페닐렌술피드, 폴리사불화에틸렌, 또는 폴리이미드로 이루어지는 필름에, 티탄산바륨, 산화티탄, 티탄산스트론튬 등의 유전체 세라믹의 미립자를 분산시킨다. 유전체 세라믹 미립자의 바람직한 입경은, 0.01μm∼5μm이다. 이것에 의하면, 내열성을 더욱 높게 할 수 있는 동시에, 단위 체적당의 정전 용량을 증대할 수 있다.

본 발명은, 대형으로 고전압용의 변압기에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 칩형 구조의 콘덴서에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 금속 케이스에 수납된 콘덴서나 몰드 봉입된 콘덴서에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 정격 용량이 3.3kV급 또는 6.6kV급으로 1kW∼10MW인 고전압 대용량의 몰드형 필름 콘덴서에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 변압기 및 콘덴서뿐만 아니라, 다른 전력용 정지 기기에도 적용할 수 있다. 다른 전력용 정지 기기로서는, 리액터, 변성기, 전력용 고체 피뢰기, 전력용 퓨즈 등이 있다. 전력용 고체 피뢰기는, 저항이나 산화아연 소자 등으로 대표되는 고체 소자를 내장하고 있다.

본 발명은, 대형의 전력용 정지 기기의 부품에 적용해도 된다. 예를 들면, 33kV 이상의 고내압 대용량 유입(油入) 변압기 등에서 널리 사용되고 있는 콘덴서 부싱에 있어서, 콘덴서 부분에, 본 발명의 고내열 콘덴서를 적용해도 된다.

본 발명은, 가동부를 갖는 전력용 기기의 일부에 이용하는 정지 기기 부품에 적용해도 된다. 가동부로서는, 차단기, 개폐기, 각종의 대형 개폐 장치, 각종의 모터, 발전기 등이 있다.

합성 고분자 화합물 A를 구성하는 제1 유기 규소 폴리머는, 폴리페닐실세스키옥산, 폴리메틸실세스키옥산, 폴리메틸페닐실세스키옥산, 폴리에틸실세스키옥산, 및 폴리프로필실세스키옥산으로 이루어지는 군에서 임의로 선택하여 이용할 수 있다. 또한, 이들의 2종류 이상을 이용해도 된다.

합성 고분자 화합물 A를 구성하는 제2 유기 규소 폴리머는, 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리디페닐실록산, 및 폴리페닐메틸실록산으로 이루어지는 군에서 임의로 선택하여 이용할 수 있다. 또한, 이들의 2종류 이상을 이용해도 된다.

몰드 전력용 정지 기기의 외위기(外圍器)는, 당연히, 내열성이 높은 다른 에폭시 수지, 예를 들면 경화제로서 폴리이미다졸을 이용한 에폭시 수지 등으로 형성해도 된다.

절연성 세라믹스로서는, 다이아몬드나 질화붕소 등의 열전도율이 높은 절연성 세라믹스를 이용해도 된다.

본 발명은, 전력용 정지 기기의 내열성을 현저하게 향상할 수 있으므로, 산업상의 이용 가치가 크다.

Claims

적어도 1개의 구성 요소가 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복되어 있고,

합성 고분자 화합물 A가, 적어도 1종의 제1 유기 규소 폴리머와 적어도 1종의 제2 유기 규소 폴리머를 연결하여 이루어지는 제3 유기 규소 폴리머를 복수 연결하여 구성되어 있으며,

제1 유기 규소 폴리머가, 실록산 결합에 의한 가교 구조를 갖고 있고,

제2 유기 규소 폴리머가, 실록산 결합에 의한 선형상 연결 구조를 갖고 있고,

제3 유기 규소 폴리머가, 제1 유기 규소 폴리머와 제2 유기 규소 폴리머를 실록산 결합에 의해 연결하여 구성되어 있으며, 또한 2만∼80만의 분자량을 갖고 있고,

합성 고분자 화합물 A가, 복수의 제3 유기 규소 폴리머를 부가 반응에 의해 생성되는 공유 결합에 의해 연결하여 구성된, 삼차원의 입체 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 1에 있어서,

제1 유기 규소 폴리머가, 폴리페닐실세스키옥산, 폴리메틸실세스키옥산, 폴리메틸페닐실세스키옥산, 폴리에틸실세스키옥산, 및 폴리프로필실세스키옥산으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종이고,

제2 유기 규소 폴리머가, 폴리디메틸실록산, 폴리디에틸실록산, 폴리디페닐실록산, 및 폴리페닐메틸실록산으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종인, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 1에 있어서,

제1 유기 규소 폴리머의 분자량이 200∼70000이고,

제2 유기 규소 폴리머의 분자량이 5000∼200000이고,

제1 유기 규소 폴리머의 분자량이 제2 유기 규소 폴리머의 분자량보다 작은, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 1에 있어서,

합성 고분자 화합물 A가, 고열전도율을 갖는 절연성 세라믹스의 미립자를 함유하고 있는, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 1에 있어서,

상기 구성 요소로서의 유전체 및 도전체를 갖는 콘덴서 소자가, 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복되어 있는, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 1에 있어서,

상기 구성 요소로서의 코일이, 합성 고분자 화합물 A에 의해 피복되어 있는, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 4에 있어서,

상기 절연성 세라믹스는, 질화알루미늄, 산화베릴륨, 알루미나, 및 다결정의 절연성 탄화규소로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종인, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 4에 있어서,

상기 절연성 세라믹스의 미립자의 입경이, 0.01μm∼50μm인, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 4에 있어서,

상기 절연성 세라믹스의 미립자의 합성 고분자 화합물 A로의 체적 충전율이, 15%vol∼80%vol인, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 4에 있어서,

상기 절연성 세라믹스의 미립자는, 입경비가 1:1/10∼1:1/200의 범위의, 입경이 다른 복수의 입경의 미립자를 포함하고 있는, 고내열 전력용 정지 지지.
청구항 5에 있어서,

상기 콘덴서 소자가, 필림의 양면에 도전체막을 형성하여 구성되어 있고,

상기 필름이, 폴리페닐렌술피드, 폴리사불화에틸렌, 및 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 폴리머로 이루어져 있는, 고내열 전력용 정지 기기.
청구항 5에 있어서,

상기 콘덴서 소자가, 필름의 양면에 도전체막을 형성하여 구성되어 있고,

상기 필름이, 분자량 10만∼30만의 폴리페닐렌술피드, 분자량 10만∼50만의 폴리사불화에틸렌, 및 분자량 10만∼50만의 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 폴리머로 이루어져 있으며,

상기 필름에는, 티탄산바륨, 산화티탄, 및 티탄산스트론튬으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 유전체 세라믹의 미립자가 분산되어 있는, 고내열 전력용 정지 기기.