(57)【要約】【課題】導電性塗膜層を必要とせずに、電界集中を緩和して絶縁破壊を防止することができる絶縁形成物を提供する。【解決手段】導体２と、導体２の表面に面接触した０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体３とを有し、電界集中を緩和する絶縁形成物１において、絶縁体３が面接触する導体２の表面の平均粗さＲaが４０μｍ以下であり、かつ平均粗さＲaと最大粗さＲzの差が４０μｍ以下であるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、該導体の表面に面接触した０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを有し、電界集中を緩和する絶縁形成物において、
前記絶縁体が面接触する前記導体の表面の平均粗さが４０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が４０μｍ以下であることを特徴とする絶縁形成物。
【請求項２】
導体と、該導体の表面に面接触した０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを有し、電界集中を緩和する絶縁形成物において、
前記絶縁体が面接触する前記導体の表面の平均粗さが２０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が２０μｍ以下であることを特徴とする絶縁形成物。
【請求項３】
導体間距離が０．５ｍｍ以下の複数の板状導体と、該複数の板状導体の間及びその周囲を覆う０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを備えたバスバーであって、
前記絶縁体が接触する前記板状導体の表面の平均粗さが４０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が４０μｍ以下であることを特徴とするバスバー。
【請求項４】
導体間距離が０．５ｍｍ以下の複数の板状導体と、該複数の板状導体の間及びその周囲を覆う０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを備えたバスバーであって、
前記絶縁体が接触する前記板状導体の表面の平均粗さが２０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が２０μｍ以下であることを特徴とするバスバー。
【請求項５】
前記絶縁体は絶縁フィルムからなり、該絶縁フィルムが接着層を介して前記板状導体と接着されている請求項３又は４に記載のバスバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体とその導体を覆う絶縁体とを有し、電界集中を緩和するための絶縁形成物及びバスバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブル接続部においては、ケーブル導体とケーブル導体同士を接続する導体接続部材との接続部で発生する電界の乱れや電界集中を緩和するため、接続部の外周を覆う筒状の埋め込み電極を設けている（例えば、特許文献１参照）。この埋め込み電極は、電気絶縁のためエポキシ樹脂などの絶縁体で覆われて絶縁成形体を構成している。
【０００３】
この絶縁成形体では、特許文献１に示されるように、埋め込み電極と絶縁体との接着力を良好にし、かつ耐電圧（絶縁破壊耐圧）及び機械的強度を向上させるために、埋め込み電極と絶縁体との接触界面をサンドブラスト等により粗面加工している。このとき、埋め込み電極のサンドブラスト面が５０μｍ以上の凹凸となると電界集中が起こり、その電界集中の生じた部分から絶縁破壊を起こす虞があり、また１０μｍ以下の凹凸では十分な接着強度が得られないため、１０〜５０μｍの凹凸で粗面加工を施すことが示されている。
【０００４】
このように、埋め込み電極を粗面化することで、絶縁体との接着強度を高め絶縁破壊耐圧を向上させることができる。
【０００５】
さらに、特許文献１では、接触界面が剥離した場合に発生し得る部分放電を防止するため、埋め込み電極を構成する導体の表面に導電性塗膜層（体積抵抗率１０5Ωｃｍ以下）を塗布している。
【０００６】
このように強電の分野においては、絶縁成形体における絶縁破壊を防止するための種々の対策が講じられている。
【０００７】
一方、機器内配線などの弱電の分野においては、扱う電力が小さいため、絶縁破壊への対策はあまり考えられていないのが実情である。例えば、導体と絶縁体で構成され、絶縁体を導体で直接挟むことで、導体間の電気的絶縁を絶縁体で担保するような絶縁形成物、例えば放熱効果等に優れる複数の板状導体と、その板状導体間及びその周囲を覆う絶縁体とを有するバスバーにおいては、絶縁破壊に対する考慮はなされていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３１０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明者は、バスバーにおいて印加電圧が数百Ｖであっても、絶縁破壊が生じる場合があることを見出した。
【００１０】
すなわち、絶縁厚（或いは複数の導体間の絶縁厚）が０．５ｍｍ以下、例えば０．１ｍｍの薄肉の絶縁厚では、バスバーでの印加電圧が数百Ｖであっても、導体と絶縁体との接触界面における平均電界としては数ｋＶ／ｍｍと高電界環境（薄肉高電界絶縁環境）となり、導体と絶縁体とが接触する接触界面には極めて高い電界が集中する。このような状況下で導体表面に凹凸があると、そこで局所的な電界集中が起こり、絶縁破壊の起点になり得る。そのため、特に高電界環境では導体表面の粗さが絶縁破壊に与える影響が顕著になり、絶縁不良や製品寿命短縮を引き起こすと予想されるが、導体表面の粗さの管理値は明確になっていない。
【００１１】
この対策として特許文献１の方法を転用することも考えられるが、本発明者の検討により、導体表面の粗さを特許文献１に規定された範囲にしても、絶縁破壊が起こる場合があることが分かった。また、この方法では絶縁破壊耐圧を向上させるためには、サンドブラスト処理と、さらに導電性塗膜層（導電性エポキシカーボン処理）が必要であり、工程増加によるコストの上昇を招いていた。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、導電性塗膜層を必要とせずに、電界集中を緩和して絶縁破壊を防止することができる絶縁形成物及びバスバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、導体と、該導体の表面に面接触した０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを有し、電界集中を緩和する絶縁形成物において、前記絶縁体が面接触する前記導体の表面の平均粗さが４０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が４０μｍ以下である絶縁形成物である。
【００１４】
請求項２の発明は、導体と、該導体の表面に面接触した０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを有し、電界集中を緩和する絶縁形成物において、前記絶縁体が面接触する前記導体の表面の平均粗さが２０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が２０μｍ以下である絶縁形成物である。
【００１５】
請求項３の発明は、導体間距離が０．５ｍｍ以下の複数の板状導体と、該複数の板状導体の間及びその周囲を覆う０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを備えたバスバーであって、前記絶縁体が接触する前記板状導体の表面の平均粗さが４０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が４０μｍ以下であるバスバーである。
【００１６】
請求項４の発明は、導体間距離が０．５ｍｍ以下の複数の板状導体と、該複数の板状導体の間及びその周囲を覆う０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体とを備えたバスバーであって、前記絶縁体が接触する前記板状導体の表面の平均粗さが２０μｍ以下であり、かつ前記平均粗さと最大粗さの差が２０μｍ以下であるバスバーである。
【００１７】
請求項５の発明は、前記絶縁体は絶縁フィルムからなり、該絶縁フィルムが接着層を介して前記板状導体と接着されている請求項３又は４に記載のバスバーである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、導電性塗膜層を必要とせずに、電界集中を緩和して絶縁破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る絶縁形成物の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る絶縁形成物の概略断面図である。
【図３】絶縁破壊電圧を測定する測定系を示す図である。
【図４】絶縁破壊電圧測定における絶縁破壊電圧と付着金属粒径との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るバスバーの構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２１】
図１及び図２は、本発明の一実施の形態に係る絶縁形成物の概略断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本発明の絶縁形成物１は、導体２と、導体２の表面に面接触した０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体３とを有する。
【００２３】
より具体的には、絶縁体３が面接触する導体２の表面の平均粗さＲaを４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とし、かつ表面粗さＲaと最大粗さＲzの差を４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下としたものである。
【００２４】
絶縁体３が面接触する導体２の表面の平均粗さＲaを４０μｍ以下とするのは、平均粗さＲaが４０μｍを超えると導体２の表面の凹凸での電界集中が顕著になり、絶縁破壊電圧が低下するためである。
【００２５】
表面粗さＲaと最大粗さＲzの差を４０μｍ以下とするのは、表面粗さＲaが４０μｍ以下であっても、局所的に凹凸が大きすぎれば、その局所的な凸部分（導体間距離が最も短くなる部分）４に電界が集中して最大電界Ｅmaxが非常に大きくなり、絶縁不良（絶縁破壊耐圧低下）の要因となってしまう場合があるためである。つまり、表面粗さＲaと最大粗さＲzの差を４０μｍ以下とすれば、局所的な凹凸があったとしても電界の集中を抑制し、最大電界Ｅmaxを低く保つことができる。
【００２６】
なお、ここで言う表面粗さＲaとはＪＩＳ  Ｂ０６０１：’０１で規定する算術平均粗さＲaのことであり、最大粗さＲzとはＪＩＳ  Ｂ０６０１：’０１で規定する最大粗さＲzのことである。これら粗さの測定方法はＪＩＳ  Ｂ０６０１：’０１に準拠した測定方法とする。
【００２７】
以下、平均粗さＲaを４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とし、かつ表面粗さＲaと最大粗さＲzの差を４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とする理由を図３及び図４で詳細に説明する。
【００２８】
本発明者は、導体表面の平均粗さＲaを特許文献１に規定された１０μｍ〜５０μｍの範囲にしても、絶縁破壊が起こる場合があることを見出し、この原因は導体表面の平均粗さＲaと最大粗さＲzとの関係にあるのではないかと考えた。
【００２９】
そこで、本発明者は、平均粗さＲaと最大粗さＲzとの関係が絶縁破壊電圧に及ぼす影響を調査した。図３は、絶縁破壊電圧を測定する測定系を示す図であり、図４は、絶縁破壊電圧測定における絶縁破壊電圧と付着金属粒径との関係を示す図である。
【００３０】
図３に示すように、先ず、厚みが０．１ｍｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ：テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）からなる絶縁シート３０を平行平板電極（ＳＵＳ製）３１で挟み、シリコーン油中に設置し、平行平板電極間にＡＣ（５０Ｈｚ）を印加すると共に、１ｋＶ／分のステップで昇圧させ、絶縁シート３０が絶縁破壊する電圧（絶縁破壊電圧）を求めた。
【００３１】
さらに、絶縁シート３０の表面に、局所的な凸部分４を模すために、銅粉からなる金属粉（球状）３２を付着させ、同様に絶縁破壊電圧を求めた。このとき、付着させる金属粉３２の粒径を３μｍ〜１００μｍまで変化させ、粒径（凸部分４の大きさに相当）と絶縁破壊電圧との関係を調べた。
【００３２】
絶縁破壊電圧の測定結果を図４に示す。図４に示すように、絶縁シート３０の表面上の金属粉の粒径（表面付着金属粒径）が４０μｍを超えると絶縁破壊電圧（交流破壊電圧）が３０％低下することが分かる。つまり、局所的に４０μｍの凸部分４がある場合、絶縁破壊電圧に影響を及ぼす。
【００３３】
また、絶縁シート３０の表面上の金属粉の粒径を２０μｍ以下にすると、絶縁破壊電圧に対する表面の凹凸の影響を略なくすことができることが分かる。
【００３４】
よって、本発明では、絶縁体３が面接触する導体２の表面の平均粗さＲaを４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とし、かつ表面粗さＲaと最大粗さＲzの差を４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下としている。但し、接触界面の機械的強度の関係上、導体２の表面の平均粗さＲaは１０μｍ以上にするとより好ましい。
【００３５】
以上のような構成の絶縁形成物１によれば、導体２の表面の平均粗さＲaと最大粗さＲzの関係を規定しているため、導体２の表面の平滑性を改善でき、絶縁性に影響を与える局所的な凹凸を抑制して電界集中を緩和できる。そのため、絶縁厚が０．５ｍｍ以下という薄肉高電界絶縁環境においても良好な絶縁信頼性を得られる。
【００３６】
また、本発明の絶縁形成物１では、導体２の表面に導電性塗膜層を塗布することなく、絶縁破壊電圧を向上させることができる。そのため、従来に比べ製造コストの削減を図ることができる。
【００３７】
本発明の絶縁形成物１の具体例としてバスバーを説明する。
【００３８】
図５は、本発明の一実施の形態に係るバスバーの構造を示す概略断面図である。
【００３９】
図５に示すように、バスバー５０は、導体間距離が０．５ｍｍ以下の複数（図５では２つ）の板状導体５１と、これら板状導体５１の間及びその周囲を直接覆う０．５ｍｍ以下の厚さの絶縁体（モールド樹脂）５２とを備える。
【００４０】
このバスバー５０は、表面電流が大きい高速信号用の配線等に用いられるものである。
【００４１】
バスバー５０では、絶縁体５２が接触する板状導体５１の表面の平均粗さＲaを４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とし、かつ表面粗さＲaと最大粗さの差を４０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下とする。
【００４２】
このような構成のバスバー５０によれば、板状導体５１の表面の平均粗さＲaと最大粗さＲzの関係を規定しているため、板状導体５１の表面の平滑性を改善でき、絶縁性に影響を与える局所的な凹凸を抑制して電界集中を緩和できる。そのため、薄肉高電界絶縁環境において良好な絶縁信頼性を得られる。
【００４３】
つまり、導体間の絶縁厚を薄くしても良好な絶縁信頼性を得られるため、バスバーの小型化、低インダクタンス化を図ることができる。
【００４４】
ここでは絶縁形成物１の具体例としてバスバー５０を説明したが、本発明の絶縁形成物１の構造はバスバーに限られない。
【００４５】
上記実施の形態においては、絶縁体５２が板状導体５１の間及びその周囲を直接覆うものとしたが、絶縁体５２として絶縁フィルムを用い、絶縁フィルムと板状導体５１とが接着層を介して接着されているような構造であってもよい。
【００４６】
以上説明したように、本発明の絶縁形成物１の構造を電気絶縁が必要な環境に適用することで、絶縁厚が０．５ｍｍ以下という薄肉高電界絶縁環境においても良好な絶縁信頼性を得られるため、適用製品の小型化を実現でき、その結果低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  絶縁形成物
２  導体
３  絶縁体
Ｒa  平均粗さ
Ｒz  最大粗さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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