(57)【要約】【課題】加圧ゲル化法により加熱硬化させた硬化物の内部欠陥の発生を防止する。また抜き勾配を持たない絶縁層とする。【解決手段】主回路部材の電極１と、電極１が埋め込まれるとともに、樹脂注型金型３ａ、３ｂで注型される絶縁層２とを備え、絶縁層２の外周面は、樹脂注型金型３ａ、３ｂに嵌め込まれた第１の入れ子４の平滑面４ａで形成され、この平滑面４ａは金型の開閉方向と平行の抜き勾配を持たないものである。製造時には、第１の入れ子４とゲル化した絶縁層２とを一体で樹脂注型金型３ａ、３ｂから取出し、第１の入れ子４を取外して加熱硬化を促進させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路部材の電極と、
前記電極が埋め込まれるとともに、樹脂注型金型で注型される絶縁層とを備え、
前記絶縁層の外周面は、前記樹脂注型金型に嵌め込まれた第１の入れ子で形成されるとともに、抜き勾配を持たない絶縁面であることを特徴とする注型絶縁物。
【請求項２】
前記絶縁面は、前記樹脂注型金型の開閉方向と平行であることを特徴とする請求項１に記載の注型絶縁物。
【請求項３】
前記絶縁面に複数の絶縁ヒダを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の注型絶縁物。
【請求項４】
前記絶縁層に埋め金を埋め込み、前記絶縁面に前記埋め金端を露出させた窪み部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の注型絶縁物。
【請求項５】
二分割された樹脂注型金型を用い、加圧ゲル化法によって製造される注型絶縁物の製造方法であって、
前記樹脂注型金型に第１の入れ子を嵌め込み、
前記第１の入れ子を、開閉方向に対し、前記樹脂注型金型側では開方向に行くほど金型との隙間が広がる傾斜面とし、
キャビティー側では平行する平滑面とし、
前記樹脂注型金型に充填したエポキシ樹脂がゲル化すると、
前記樹脂注型金型を開放し、
先ず、前記ゲル化した硬化物と前記第１の入れ子とを一体で前記樹脂注型金型から取出し、
その後、前記硬化物から前記第１の入れ子を取外し、
前記硬化物を乾燥炉に入炉し、加熱硬化を促進させる、
ことを特徴とする注型絶縁物の製造方法。
【請求項６】
前記第１の入れ子に分割入れ子を嵌め込み、前記硬化物に埋め金を埋め込むことを特徴とする請求項５に記載の注型絶縁物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、加圧ゲル化法で製造される注型絶縁物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、短時間で注型絶縁物を製造するため、加圧ゲル化法を採用することが知られている。この方法は、樹脂注型金型の温度をエポキシ樹脂の温度よりも高く設定し、一定の圧力を加えながら金型に注入する。金型内に充填された後においてもエポキシ樹脂に一定の圧力を加え、収縮補充を行いながら、数１０分の短時間で加熱硬化させるものである。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、注型絶縁物は、優れた電気的、機械的特性を有し、固体絶縁スイッチギヤなどの電気機器に多用されている。そして、電気機器の高電圧化、大容量化に伴い、注型絶縁物が大型化、重量化する傾向にある（例えば、特許文献２参照。）。また、樹脂注型金型には、離型時に硬化物（形状は変わらないが、所定の強度を持って注型絶縁物となる）を取出し易いように、数度の抜き勾配が設けられている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
ここで、加圧ゲル化法で製造される注型絶縁物では、離型時に充分な機械的強度が発現されてない。このため、加熱炉に数１０時間入炉し、加熱硬化を促進させ、所定の機械的強度が得られるようになっている。しかしながら、樹脂注型金型からの取出し、運搬時などにおいて、過大な応力が加わることがある。大型化、重量化するものでは、更に過大な応力が加わることがあり、亀裂などの内部欠陥が生じることがある。また、抜き勾配を一般注型法よりも大きく設定し、離型時の取出しを容易としている。抜き勾配は、必要不可欠なものであり、絶縁層のボリュームが大きくなる。
【０００５】
なお、樹脂注型金型内で長時間の加熱硬化を行えば、充分な機械的強度を発現させることができ、一般的な抜き勾配を採用できるものの、注型作業性が長時間となり実用的でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８４６２７号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８４８９号公報
【特許文献３】特開２０００−３５７４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、加圧ゲル化法により短時間で加熱硬化させた硬化物へ応力が加わることを抑制し、内部欠陥を起こすことがなく、優れた諸特性が得られる注型絶縁物を提供することにある。また、抜き勾配を不要とする注型絶縁物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、実施形態の注型絶縁物は、主回路部材の電極と、前記電極が埋め込まれるとともに、樹脂注型金型で注型される絶縁層とを備え、前記絶縁層の外周面は、前記樹脂注型金型に嵌め込まれた第１の入れ子で形成されるとともに、抜き勾配を持たない絶縁面であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂注型金型および注型絶縁物の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る注型絶縁物の機械的強度を説明する特性図。
【図３】本発明の実施例１に係る注型絶縁物の製造方法を説明する図。
【図４】本発明の実施例２に係る樹脂注型金型および注型絶縁物の構成を示す断面図。
【図５】本発明の実施例３に係る樹脂注型金型および注型絶縁物の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
先ず、本発明の実施例１に係る注型絶縁物を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂注型金型および注型絶縁物の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る注型絶縁物の機械的強度を説明する特性図、図３は、本発明の実施例１に係る注型絶縁物の製造方法を説明する図である。
【００１２】
図１に示すように、注型絶縁物は、電気機器の主回路部材となる板状の電極１と、この外周部にエポキシ樹脂を加熱硬化させた筒状の絶縁層２と、で構成されている。絶縁層２の外周は、注型絶縁物の軸方向、即ち、金型の開閉方向と平行な直線部２ａとなっている。ここで、平行とは、製造、組立公差などを含み、故意的に傾斜を持たせていないものをいう。なお、この注型絶縁物は、特許文献２記載の固体絶縁スイッチギヤの可動側絶縁体に相当する。
【００１３】
このような注型絶縁物は、二分割した一方と他方の樹脂注型金型３ａ、３ｂを用いて注型される。樹脂注型金型３ａ、３ｂ内には、絶縁層２の直線部２ａを形成するための筒状の第１の入れ子４が樹脂注型金型３ａ、３ｂの金型合わせ面を跨いで嵌め込まれている。第１の入れ子４は、金型合わせ面と直交する方向が合わせ面となっている。内周面は開閉方向と平行な平滑面４ａであり、外周面は金型合わせ面が最も高く、開方向に行くほど金型との隙間が広がる傾斜を持たせた傾斜面４ｂとなっている。即ち、第１の入れ子４が開方向に行くほど金型から離れ易いようになっている。
【００１４】
また、絶縁層２に空洞部を形成するとともに、電極１を固定するための円柱状の第２の入れ子５ａ、５ｂが設けられている。第１の入れ子４と第２の入れ子５ａ、５ｂの空間部でキャビティーが形成される。樹脂注型金型３ａ、３ｂは、それぞれ熱板６ａ、６ｂに固定され、駆動装置７ａ、７ｂによって図示左右方向に移動できるようになっている。
【００１５】
このような樹脂注型金型３ａ、３ｂを用い、図示しない下部よりエポキシ樹脂をキャビティー内に充填し、加熱硬化させる。樹脂注型金型３ａ、３ｂを１２０〜１５０℃の高温に設定し、４０〜６０℃に保温されたエポキシ樹脂を、０．１〜０．５ＭＰａの圧力で注入し、２０〜６０分保持すると、エポキシ樹脂が加圧ゲル化される。
【００１６】
次に、エポキシ樹脂の硬化状態を図２を参照して説明する。離型時では、数１０分のｔ１に対応し、加圧ゲル化された状態であり、機械的強度がｋ１と充分な強度に達していない。これを加熱炉に入炉し、加熱硬化を促進させると、数１０時間のｔ２において、所定の機械的強度ｋ２が得られるものとなる。
【００１７】
次に、製造方法を図３を参照して説明する。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、キャビティー内にエポキシ樹脂を充填し、加圧ゲル化させると、一方と他方の樹脂注型金型３ａ、３ｂを開放する。硬化物（加熱硬化を促進させたものを絶縁層２とする）と第１の入れ子４は、他方の樹脂注型金型３ｂ側に残る。この場合、第１の入れ子４の傾斜面４ｂは、一方の樹脂注型金型３ａでは容易に滑って離型し易く、他方の樹脂注型金型３ｂでは図示しない係止治具を設けている。
【００１９】
次に、第１の入れ子４に取出板８をボルト９で固定する。そして、取出板８と他方の樹脂注型金型３ｂ間に、油圧シリンダー１０をセットし、広げるように操作する。この場合、上記係止治具を開放する。
【００２０】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の入れ子４にＩボルトのような吊り治具１１を設け、第１の入れ子４と硬化物を一体で他方の樹脂注型金型３ｂから取出す。その後、第１の入れ子４を外し、硬化物を加熱炉に入れ加熱硬化を促進させる。すると、電極１を埋め込んだ所定の機械的強度を有する絶縁層２を得ることができる。
【００２１】
絶縁層２の外周の直線部２ｂは、金型の開閉方向と平行であり、抜き勾配を設けていない。一般的に抜き勾配は、樹脂の硬化収縮を考慮し、数度の大きさで設けられる。しかしながら、第１の入れ子４の外周側に抜き勾配を含めた傾斜面４ｂを設けているので、硬化物と一体で容易に取出すことができる。抜き勾配が不要のため、硬化物のボリュームを最適とすることができる。
【００２２】
ここで、この直線部２ｂを、金型の開閉方向と平行し、抜き勾配を持たない絶縁面と定義する。
【００２３】
また、硬化物は、離型時に充分な機械的強度を有していないが、取出し、運搬時などの応力は第１の入れ子４に殆どが加わる。このため、亀裂などの内部欠陥が生じることがなくなる。また、重量物の注型絶縁物では、運搬作業が困難であり、応力が加わらないように慎重な作業が要求されるが、第１の入れ子４と一体で離型、運搬することができ、作業性を大幅に向上させることができる。
【００２４】
上記実施例１の注型絶縁物によれば、樹脂注型金型３ａ、３ｂに、キャビティー側が平滑面４ａ、金型側が傾斜面４ｂを有する第１の入れ子４を組み込んでいるので、絶縁層２の外周面に、抜き勾配を持たない絶縁面となる直線部２ｂを形成することができる。また、加圧ゲル化法により硬化させた硬化物を、第１の入れ子４と一体で、取出し、運搬しているので、応力発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００２５】
次に、本発明の実施例２に係る注型絶縁物を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る樹脂注型金型および注型絶縁物の構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、絶縁層にヒダを設けたことである。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２６】
図４に示すように、絶縁層２の外周には、複数の環状の絶縁ヒダ１２を設けている。第１の入れ子４側には、これに対応した凸凹面４ｃを設けている。
【００２７】
絶縁ヒダ１２は、絶縁層２の軸方向と直交した方向に凸凹を設けるものであり、第１の入れ子４を用いることで達成することができる。この絶縁ヒダ１２を、実施例１と同様に、抜き勾配を持たない絶縁面と定義する。
【００２８】
上記実施例２の注型絶縁物によれば、実施例１による効果のほかに、絶縁層２の外周を凸凹状に形成することができる。
【実施例３】
【００２９】
次に、本発明の実施例３に係る注型絶縁物を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例３に係る樹脂注型金型および注型絶縁物の構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、絶縁層に埋め金を埋め込んだことである。図５において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
図５に示すように、電極１と対向する絶縁層２内に断面円板状の埋め金１３を埋め込んでいる。埋め金１３は、第１の入れ子４の平滑面４ａに嵌め込まれた分割入れ子１４で固定されている。分割入れ子１４端は、直線部２ａより若干後退した窪み部１５を形成している。窪み部１５には、電位測定用の検出抵抗を接続するための制御線が接続される。
【００３１】
窪み部１５は、絶縁層２面より窪んでおり、第１の入れ子４に嵌め込まれる分割入れ子１４を突出させ、形成することができる。この窪み部１５を、実施例１と同様に、抜き勾配を持たない絶縁面と定義する。
【００３２】
上記実施例３の注型絶縁物によれば、実施例１による効果のほかに、絶縁層２の軸方向と直交する方向に埋め金１３を埋め込み、分圧抵抗を接続する制御端子を収納する窪み部１５を設けることができる。
【００３３】
以上述べたような実施形態によれば、注型絶縁物の軸方向と並行する絶縁層を、抜き勾配を持たない絶縁面とすることができる。また、製造時に応力が加わらないようにすることができる。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１  電極
２  絶縁層
２ａ  直線部
３ａ、３ｂ  樹脂注型金型
４  第１の入れ子
４ａ  平滑面
４ｂ  傾斜面
４ｃ  凸凹面
５ａ、５ｂ  第２の入れ子
６ａ、６ｂ  熱板
７ａ、７ｂ  駆動装置
８  取出板
９  ボルト
１０  油圧シリンダー
１１  吊り治具
１２  絶縁ヒダ
１３  埋め金
１４  分割入れ子
１５  窪み部
【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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