KR960015428B1 - 고형물체의 표면에 절연피막을 형성하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

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Description

고형물체의 표면에 절연피막을 형성하는 형성하는 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 절연피막 형성방법의 일실시예를 설명하기 위한 장치의 종단 측면도이고,

제2도는 내부에 액체 또는 기체를 밀봉상태로 함유한 변형가능한 부재의 사시도이고,

제3도는 내부에 액체 또는 기체를 밀봉상태로 함유한 변형가능한 부재의 일실시예를 나타낸 종단면도이고,

제4도 내지 제6도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것으로, 제4도는 절연도체의 사시도,

제5도 및 제6도는 장치의 종단측면도이고,

제7도는 가열시간과 절연코일의 온도와의 관계를 나타낸 그래프이고,

제8도는 절연코일의 일부 파단 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a : 절연코일 2 : 도체

3 : 절연테이프 4 : 박막층

5 : 고형입자체 6 : 변형가능한 부재

7 : 용기 8 : 배기구

10 : 대차 11 : 가열로

12 : 가열장치 13 : 액체

14 : 봉입구

본 발명은 예를 들면, 절연코일, 롱노즈플라이어(long-nose pliers)의 손잡이부와 같은 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 고형물체의 표면에 절연피막을 갖는 어느 제품 또는 부재에나 적용이 가능하나, 여기에서는 설명상 도체에 절연피막이 형성된 절연도체의 경우에 대해 설명한다.

일반적으로, 나(裸)의 도체에 절연피막을 부여하는 경우에, 절연피막을 형성하는 방법으로서, 예를 들면 도체표면에 절연도료를 도포하거나, 또는 미리 절연피막을 원통상(또는 자루상)으로 형성하고, 이것을 도체에 피복하거나, 또는 절연테이프(또는 시이트)를 도체에 권회하여 도체표면에 절연피막을 형성시키는 방법등 여러 방법이 있으며, 이들 방법은 통상적으로 제품 및 부품의 규정에 따라 적절히 선택하여 채용한다.

본 발명은 특히 도체에 절연테이프(또는 절연시트)를 권회하여 절연피막을 형성시키는 방법에 관한 것이다.

절연테이프의 권회에 의해 절연피막을 형성시키는 방법으로서, 예를 들면, 특개소52-49455호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 특정의 절연테이프를 일부 중첩시키면서 도체상에 권회한 다음, 감압하에 수지함침(또는 미리 도체에 수지를 함침한 절연테이프를 권회하고)하고 그 상태로 외표면으로부터 플레이트를 개재하여 가압하면서 수지를 경화(수지가 열경화성인 경우 가열경화)하는 것이 통례이다.

상기한 방법으로 제조된 절연피막은 일반적인 사용의 경우에는 문제가 거의 없으나, 진동이나 충격이 심한 용도에 채용되는 경우나, 또는 전기적으로 과대전압 또는 충격전압이 부하되기 쉬운 것에 채용된 경우, 절연피막은 기계적 및 전기적으로 약해지는 경향이 있다. 즉, 플레이트를 통해 외부로부터 평면적으로 외력을 가하여 경화함으로써 제조된 절연피막은 그 외관이 평편한 외표면을 갖기 때문에 균일한 두께를 가진 것처럼 보이나, 도체자체는 다소 왜곡 및 변형이 되어 있으며, 플레이트를 통해 가압함으로써 강하게 가압되는 부분과 약하게 가압되는 부분이 발생되어 도체와 절연피막간의 밀착성이 균일하지 않게되어, 약하게 가압된 부분은 용이하게 박리되기 쉽고, 또한 모서리부와 만곡부는 밀착성면에서 가장 악화되며, 더욱이, 약하게 가압된 부분에서는 용이하게 공극이 형성됨과 동시에 전기적 성능도 열화된다.

상술한 결함을 개선하기 위한 한 방안으로서, 일본국 특허 공개 소63-217611(1988)에 기술된 바와 같은 절연피막 형성방법이 있다. 즉, 절연피막(테이프)으로 권회하고 수지로 함침한 도체를 예를 들면 주물용 규사와 함께, 적어도 일부분이 변형가능한 밀봉된 용기에 넣고 이어서 밀봉된 용기에 넣고 이어서 밀봉된 용기의 내부압력을 감압하여 밀봉된 용기 일부분의 변형을 유도하고, 규사를 통해 밀봉된 용기의 변형력을 부여하여 절연피막을 가입한 다음, 동시에 가열 및 경화한다.

이 방법은 도체의 왜곡, 모서리부 또는 만곡부의 유무에 관계없이 절연피막의 전 표면에 균일하게, 즉 가압시, 강약의 차이가 없이 가입되어, 절연피막의 밀착성 및 두께의 균일성이 상술한 선행기술에 비해 커다란 향상을 가져왔으나, 다시 검토한 결과, 절연피막 형성방법에는 아직도 다음과 같은 문제점이 있음이 드러났다.

즉, 절연피막의 형성방법을 밀봉된 용기의 내부압력의 감압에 의해 수행하기 때문에, 진공펌프 및 파이핑 등의 장치를 설치하는 것이 필요하게 되므로, 절연피막 형성을 위한 장치가 복잡하게 되며, 더욱이, 열전달 매체로서의 공기가 배출되기 때문에, 절연피막으로 피복된 도체는 공기보다 열 용량이 큰 고형입자체(규사)만을 통해 가열되므로 절연피막으로 피복된 도체가 소정온도에 도달하기 까지에는 장시간이 요하게 된다. 이의 대책으로서, 내부압력을 감소시키지 않고, 외부에서 압력을 가하여 고형입자체(규사)를 밀봉된 용기내로 압입하는 방법도 고려되고 있으나, 이 방법은 가압 매카니즘이 복잡할 뿐만 아니라 절연피막 형성 장치 전체가 복잡하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점들을 감안하여 이룩된 것으로, 본 발명의 목적은 구조적으로 단순한 장치를 사용하여 소정온도로 가열하는데 장시간이 요하지 않고, 도체의 왜곡, 변형 및 만곡부분에 관계없이 전부분이 균일하게 가입되어 균일한 두께와 우수한 밀착성을 갖는 절연피막을 형성하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 절연피막의 외표면측에 다수의 고형입자체를 치밀하게 배치하고 액체 또는 기체가 고형입자체에 밀봉상태로 함유된 변형가능한 부재를 가열하여 액체 또는 기체의 열팽창에 의해 발생한 압력을 고형입자체를 통해 절연피막에 가한다음, 상기한 상태에서 함침된 수지를 가열 및 경화함으로써 목적을 달성하려고 하는 것이다.

상기한 방법에 있어서, 액체 또는 기체가 밀봉상태로 함유된 변형가능한 부재를 가열함으로써 고형체의 표면상에 배열된 절연피막을 밀봉된 용기의 내부압력을 감소시키지 않고, 절연피막 주변에 배치된 복수의 고형입자체를 통해 전기적으로 균일하게 가압할 수 있으며, 이로써 구체적으로 소정온도로 온도를 상승시키는데 장시간을 소비하지 않고 단순한 장치를 사용하여 균일한 두께와 우수한 밀착성을 갖는 절연피막을 형성시킬 수 있다.

본 발명은 하기 도면에서 나타내는 실시예에 준하여 상세히 설명한다.

제4도 내지 제6도는 절연피막 형성방법을 순서대로 나타낸 것이다.

이들 도면은 발전소와 변전소등에서 전기기기의 전기적 연결용으로 사용되는 절연 연결도체상에서 절연피막을 형성하는 경우이다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 도체(2)에 수지를 도포한 절연테이프(3)를 일부 중복하면서 감고, 도체(2)의 표면상에서 소정의 박막층을 형성시킨다. 어떤 수지도 도포하지 않은 테이프를 사용하는 경우에는 권회 후 박막층에 수지함침을 수행한다. 또한 수지의 함침은 흔히 진공에서 수행한다.

다음에, 함침된 수지는 미경화 상태로 박막층(40의 가압성형을 제5도 및 제6도에 나타낸 바와 같이 고형입자체(5)의 그룹에서 수행한다.

즉, 용기(7)에 함유된 조사 또는 철구와 같은 고형입자체(5)의 그룹중에서, 내부에 물 또는 기름과 같은 액체 또는 공기와 같은 기체를 밀봉상태로 함유하는 변형가능한 부재를 매설하고, 다음에 절연연결도체(1)를 매설(제5도 참조)하고, 제6도에 표시한 것과 같이 용기(7)를 밀폐한 후, 예를 들면 가열오븐(11)내에서 용기(7)전체를 가열하면서 변형가능한 부재중에 함유된 액체의 증발 및 팽창(기체의 경우 팽창)에 의해 발생하는 압력을 이용하여 가압성형을 수행한다. 제6도에서, 용기(7)의 상부에 설치된 부호 8은 배기구를 나타내고, 부호 9는 배기구를 거쳐 고형입자체(5)가 용기밖으로 축출되지 않도록 하는 필터를 나타낸다.

내부에 액체 또는 기체를 밀봉한 상태로 함유하는 변형가능한 부재(6)가 매설되어 있는 고형입자체(5)의 그룹중에 절연연결도체(1)를 매설하고, 변형가능한 부재(6)를 가열하고, 그리고 변형가능한 부재(6)의 가열로 발생되는 열적 팽창에 의해 고형입자체(5)의 그룹을 가압하는 것으로 이루어진 가압수단으로서 상기한 방법은 고형입자체(5)를 거쳐 연결도체(1)의 박막층(4)에 열팽창력이 전달되고, 더욱이 입자체로 인해 매우 작은 간격을 갖는 표면전체에 균일하고 열팽창력이 전달되고, 즉 고형물체(실시예에서 도체 2)의 왜곡 및 변형에 관계없이 균일하게 가압력이 부여되고, 동시에 박리층(4)에 내재하고 있는 공기도 접촉입자간의 공간을 통해 압출되는 것을 나타낸다. 그리고, 가압수단이 내부에 액체, 또는 기체가 봉입된 부재(6)의 가열에 의한 열팽창력이므로 진공펌프 및 배관등이 불필요하고 절연피막 형성장치의 구조를 극히 단순하게 할 뿐만 아니라, 용기(7)내가 감압되지 않아서 박막층(4)으로부터 압출된 공기와 변형가능한 부재(6)의 열팽창에 의한 고형입자체(5)그룹의 용적이 감소하고 가열로 인하여 발생하는 용기(7)내 공기압이 외부로 배출되었음에도 불구하고, 용기내에는 여전히 공기가 잔류하기 때문에, 따라서 절연연결도체(1)의 가열은 공기 및 고형 입자체(5) 둘다를 통해 수행되며, 상기 절연연결도체(1)은 소정의 온도까지 승온되며, 결과적으로 이 상태하에서 소정시간동안 가열경화를 수행할 수 있다.

따라서, 구조적으로 단순한 절연피막 형성장치를 이용하여, 절연연결도체(1)의 소정의 온도로 승온시키는데 장시간을 소비하지 않고 전체부분(코너부분 및 평탄부분도 포함)을 소정의 압력에서 균일하게 가압시킴으로써, 피막의 두께가 균일하고 밀착성이 우수한 이상적인 절연피막을 갖는 절연연결도체를 수득한다.

다음에, 이 장치를 이용하여 절연코일의 피막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

제1도에서는 절연코일(1a) 및 내부에 물이 봉입된 변형가능한 부재(6)가 용기(7)내에 배치된 상태를 나타낸다. 이 공정을 이전공정에 의해 차례로 설명한다. 우선, 코일은 도체를 권회하여 성형하고, 에폭시계 반경화상 열경화성 수지를 함침한 이면에 유리를 부착한 운모 테이프와 같은 테이프를 코일에 권회하여 절연코일(1a)을 제조한다.

다음에, 이 절연코일(1a)및 제2도 및 제3도에 나타낸 바와 같이 내부에 예를 들면 물과 같은, 가열에 의해 기화 및 팽창한 액체(13)가 봉입된 변형가능한 부재(6)를 대차(10)위에 설치한 용기(7)내에 넣는다. 상기한 경우에, 절연코일(1a) 및 변형가능한 부재(6)가 고형입자체(5) 그룹에, 이 그룹 밖으로 노출하지 않도록, 완전하게 매설한다.

이 경우에 중요한 점은 용기(7)내에 매설된 변형 가능한 부재(6)를 내부에 함유된 액체(13)가 가열에 의해 기화 및 팽창될 때 압력이 누출되지 않도록 밀봉하나, 부가적으로 소정온도에서 이 부재자체는 내부에 함유된 액체의 기화 및 팽창압력을 충분히 견디는 강도를 갖고, 더욱이 고형입자체(5)를 가압하는데 충분한 변형가능성을 갖는다는 것이다.

다음에, 용기(7)를 밀폐후 가열된 오븐(11)내에서 가열함으로써 고형입자체(5)그룹은 변형가능한 부재(6)중에 함유된 액체의 기화 및 팽창에 의해 가압되고, 코일상의 절연 테이프층은 상기 실시예와 같은 방법으로 전표면이 균일하게 가입되고, 이 층의 두께 및 밀착성은 바람직하게 된다. 이어서 이 상태로 소정온도에서 가열경화시킴으로써 절연코일(1a)이 완성된다.

이 절연피막 형성방법에서 더욱 바람직한 특징은 절연코일(1a)의 형상이 복잡하여 협소부에서 고형입자체가 완전히 충전될 수 없는 경우에도, 내부에 액체, 또는 기체가 봉입된 변형가능한 부재(6)를 이 협소부에 배치함으로써 전표면을 균일하게 가압할 수 있다는 것이다. 또한, 절연코일의 형상이 복잡하여 절연테이프 권회시 주름이 많이 발생하는 부분만을 강하게 가압하는 것이 요구될 경우에는 다른 액체보다 증기압이 높은 액체가 봉입된 변형가능한 부재를 이 부분에 배치함으로써 주름발생부분을 강하게 가압하고 내부 공기를 압착할 수 있으므로, 밀착성이 매우 우수한 절연피막을 갖는 코일이 얻어진다.

다음에, 본 발명에 의한 절연피막 형성방법과 종래의 절연피막 형성방법을 효과면에서 비교한다.

제7도는 제8도에 나타낸 절연코일을 가열경화시키는 경우의 온도-시간 관계의 특성을 나타낸 것이고, 도면중 점선으로 표시된 곡선 X는 종래의 절연피막 형성방법, 즉 적어도 부분적으로 변형가능한 밀폐용기내에 배치된 고형입자체 그룹내에 절연코일을 매설하고, 밀폐용기내를 감압함으로써 고형입자체를 거쳐, 대기압을 절연코일 표면에 부여하고, 이어서 이 상태하에서 함침수지를 경화시키는 방법에 의해 절연코일의 승온특성을 나타낸 것이고, 도면중 실선으로 표시된 곡선 Y는 본 발명에 의한 절연코일의 함침수지를 경화시킬 때의 승온특성을 나타낸 것이다. 이 도면에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 절연피막 형성방법에서는 승온시간을 종래 방법의 10시간으로부터 5시간으로 단축시킨다. 제8도에 나타낸 절연코일은 차량용 직류전동기에 사용되는 정류극 코일이고, 타원형의 전체길이가 320mm, 전체폭이 100mm, 코일의 단면은 60×32mm, 정격전압이 400(V)인 것이다.

표1은 절연피막 두께의 균일성 정도의 측정결과(측정부위는 제8도 참조)를 나타낸 것이다. 특히 절연코일을 단면한 때의 모서리 부분의 두께 t₃(평균치)및 평탄측부의 두께 t₁, t₂(평균치)를 측정하였다.

[표 1]

이 결과로부터 나타나 있듯이, 평탄부의 측정치에서는 종래방법과 본 발명의 방법간에 큰 차이가 없지만, 모서리 부분에서는 플레이트를 사용한 방법보다 크게 개선되고, 또 고형입자체의 가압을 이용한 방법과는 동등한 균일 두께를 나타낸다.

표2는 4개의 시료에 대해 절연파괴 전압을 측정한 결과이다.

측정방법은 제8도에 나타낸 중공부, 즉 내측벽에 알루미늄박전극을 접합하고, 이 전극과 터미날(1b)간에 전압을 걸어서 수행한다.

[표 2]

이 결과로부터 본 발명의 방법에 의해 형성된 절연피막은 플레이트를 사용한 선행기술에 의해 형성한 절연피막과 비교하여 절연파괴전압이 약 20%향상하고, 또 플레이트 가압방법의 결점을 배제하기 위해 고안된 선행기술의 고형입자체내 가압에 의해 형성된 절연피막과 거의 동등한 절연파괴전압을 가진다.

Claims (7)

1. 고형물체의 적어도 일부분이 씌워지도록 배치하고, 수지하고 함침된 절연피막을 고형물체측으로 가압과 동시에 함침된 수지를 경화하여 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법에 있어서, 절연피막의 가압과 동시에 함침된 수지를 경화할 때 절연피막의 외표면측에 복수의 고형입자체를 치밀하게 배치하고 ; 액체 또는 기체가 함유된 적어도 하나의 변형가능한 부재를 고형입자체중에 매설하고 ; 변형가능한 부재를 가열하여 액체 또는 기체의 열팽창에 의해 발생한 압력을 고형입자체를 통해 절연피막으로 가하고; 그 상태하에서 상기 함침수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법.
2. 고형물체의 적어도 일부분이 씌워지도록 배치하고 수지에 함침된 절연피막을 고형물체측으로 가압과 동시에 함침된 수지를 경화하여 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법에 있어서, 절연피막의 가압과 동시에 함침된 수지를 경화할 때 절연피막으로 씌워진 고형물체를 액체 또는 기체가 함유된 복수의 변형가능한 부재들과 평행으로 고형입자체의 그룹중에 매설하고 ; 이어서 변형가능한 부재를 가열하여 액체 또는 기체의 열팽창에 의해 발생한 압력을 고형입자체를 통해 절연피막으로 가하고 ; 그 상태하에서 상기 함침수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법.
3. 고형물체의 적어도 일부분이 씌워지도록 배치하고 수지에 함침된 수지를 경화하여 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법에 있어서, 절연피막의 가압과 동시에 함침된 수지를 경화할 때, 액체 또는 기체가 함유된 복수의 변형가능한 부재들은, 고형물체가 에워싸도록 고형입자체의 그룹중에 매설하고 ; 이어서 변가능한 부재를 가열하여 액체 또는 기체의 열팽창에 의해 발생한 압력을 고형입자체를 통해 절연피막으로 가하고 ; 그 상태하에서 상기 함침수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법.
4. 고형물체의 적어도 일부분이 씌워지도록 배치하고, 수지에 함침된 절연피막을 고형물체측으로 가압과 동시에 함침된 수지를 경화하여 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법에 있어서, 절연피막의 가압과 동시에 함침된 수지를 경화할 때, 고형물체와, 포화 증기압이 다른 액체가 함유된 복수의 변형가능한 부재들을 고형입자체의 그룹중에 매설하고 ; 이어서 액체가 함유된, 변형가능한 부재를 가열하여 액체 또는 기체의 열팽창에 의해 발생한 압력을 고형입자체를 통해 절연피막으로 가하고 ; 그 상태하에서 상기 함침수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 방법.
5. 고형물체의 적어도 일부분이 씌워지도록 배치하고 수지에 함침된 절연피막을 가압과 동시에 열경화하여 함침된 수지를 경화하여 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 장치에 있어서, 절연피막으로 씌워진 고형물체를 함유하는 용기, 고형물체를 매설하는 고형입자체의 그룹 및 고형물체와 함께 고형입자체의 그룹중에 매설되고, 가열에 의해 기체 또는 액체의 열팽창으로 변형하여 고형입자체의 그룹을 가압하기 위해 내부에 기체 또는 액체를 함유시킨 가압수단을 설치하여 가압수단의 가열에 의해 액체 또는 기체의 열팽창으로 발생한 가압력을 고형입자체의 그룹을 통해 절연피막으로 인가하는 것을 특징으로 하는 고형물체의 표면에 절연피막을 형성시키는 장치.
6. 제5항에 있어서, 복수개의 가압수단이 고형입자체의 그룹내에 고형물체와 평행으로 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제5항에 있어서, 가압수단이 고형물체를 둘러싸도록 고형입자체의 그룹에 매설된 것을 특징으로 하는 장치.