(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１高電圧機器と第２高電圧機器とが可撓性絶縁物を介して接続されており、
上記第１高電圧機器が、中心に設けられた第１導体と上記第１導体の外周部に設けられるとともに上記第１導体を絶縁する第１固体絶縁物とを備えており、
上記第２高電圧機器が、中心に設けられた第２導体と上記第２導体の外周部に設けられるとともに上記第２導体を絶縁する第２固体絶縁物とを備えており、
上記第１導体と上記第２導体とが導通している電気機器であって、
上記第１固体絶縁物は、上記第２固体絶縁物と対向する面である第１対向面が軸方向で突出して円錐台の側壁面の形状になっており、
上記第２固体絶縁物は、上記第１固体絶縁物と対向する面である第２対向面が軸方向で窪んで円錐台の側壁面の形状になっており、
上記第１対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第１対向面から反突出側に延びる仮想線とでなす内角である第１対向面傾斜角が、上記第２対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第２対向面から反窪み側に延びる仮想線とでなす内角である第２対向面傾斜角より、小さくなっており、
上記可撓性絶縁物は、一方側端部の内径および外径が他方側端部の内径および外径より大きな中空円錐台状であり、上記可撓性絶縁物の内周側の面が上記第１対向面と接しており、上記可撓性絶縁物の外周側の面が上記第２対向面と接しており、
上記第１高電圧機器と上記第２高電圧機器の間に挿入される前の上記可撓性絶縁物の肉厚が全部位で同じである場合、上記可撓性絶縁物の弾性率が小径側から大径側に向かって徐徐に大きくなっており、
上記第１高電圧機器と上記第２高電圧機器の間に挿入される前の上記可撓性絶縁物の肉厚が小径側から大径側に向かって徐徐に厚くなっている場合、上記可撓性絶縁物の弾性率が全部位で同じである電気機器。
【請求項２】
第１高電圧機器と第２高電圧機器とが可撓性絶縁物を介して接続されており、
上記第１高電圧機器が、中心に設けられた第１導体と上記第１導体の外周部に設けられるとともに上記第１導体を絶縁する第１固体絶縁物とを備えており、
上記第２高電圧機器が、中心に設けられた第２導体と上記第２導体の外周部に設けられるとともに上記第２導体を絶縁する第２固体絶縁物とを備えており、
上記第１導体と上記第２導体とが導通している電気機器であって、
上記第１固体絶縁物は、上記第２固体絶縁物と対向する面である第１対向面が軸方向で突出して円錐台の側壁面の形状になっており、
上記第２固体絶縁物は、上記第１固体絶縁物と対向する面である第２対向面が軸方向で窪んで円錐台の側壁面の形状になっており、
上記可撓性絶縁物は、一方側端部の内径および外径が他方側端部の内径および外径より大きな中空円錐台状であり、上記可撓性絶縁物の内周側の面が上記第１対向面と接しており、上記可撓性絶縁物の外周側の面が上記第２対向面と接しており、
上記第１対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第１対向面から反突出側に延びる仮想線とでなす内角である第１対向面傾斜角が、上記第２対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第２対向面から反窪み側に延びる仮想線とでなす内角である第２対向面傾斜角と、同じ場合、上記第１高電圧機器と上記第２高電圧機器の間に挿入される前の上記可撓性絶縁物の肉厚が大径側から小径側に向かって徐徐に厚くなっており、上記可撓性絶縁物の弾性率が大径側から小径側に向かって徐徐に小さくなっており、
上記第１対向面傾斜角が、上記第２対向面傾斜角より大きい場合、上記第１高電圧機器と上記第２高電圧機器の間に挿入される前の上記可撓性絶縁物の肉厚が大径側から小径側に向かって徐徐に厚くなっており、上記可撓性絶縁物の弾性率が全部位で同じである電気機器。
【請求項３】
中心に設けられた第１導体と、上記第１導体の外周部に設けられるとともに上記第１導体を絶縁する第１固体絶縁物とを備えた第１高電圧機器と、
中心に設けられた第２導体と、上記第２導体の外周部に設けられるとともに上記第２導体を絶縁する第２固体絶縁物とを備えた第２高電圧機器とを可撓性絶縁物を介して接続する電気機器の製造方法であって、
上記第１固体絶縁物は、上記第２固体絶縁物と対向する面である第１対向面が軸方向で突出して円錐台の側壁面の形状になっており、
上記第２固体絶縁物は、上記第１固体絶縁物と対向する面である第２対向面が軸方向で窪んで円錐台の側壁面の形状になっており、
上記第１対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第１対向面から反突出側に延びる仮想線とでなす内角である第１対向面傾斜角が、上記第２対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第２対向面から反窪み側に延びる仮想線とでなす内角である第２対向面傾斜角より、小さくなっており、
上記可撓性絶縁物は、一方側端部の内径および外径が他方側端部の内径および外径より大きな中空円錐台状であり、
上記可撓性絶縁物は、肉厚が全部位で同じであって弾性率が小径側から大径側に向かって徐徐に大きくなっているか、または
肉厚が小径側から大径側に向かって徐徐に厚くなっており弾性率が全部位で同じであるかのいずれかであって、
上記可撓性絶縁物の内周側の面を上記第１対向面と接して配置し、上記可撓性絶縁物の外周側の面を上記第２対向面と接して配置して上記第１高電圧機器と上記第２高電圧機器とを接続する電気機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体絶縁物でモールドされた、高電圧導体、遮断器および断路器等の高電圧機器を相互に接続して、系統を構成するスイッチギア等の電気機器および電気機器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ樹脂に代表される固体絶縁物でモールドされた、高電圧導体、遮断器、断路器および真空バルブなどの高電圧機器を相互に接続することで系統を構成する電気機器が一般に知られている。
相互に接続される高電圧機器における、一方側の高電圧機器は、接合面が円錐状に突出した凸形状であり、中心部に導体が設けられており、導体の外周側が固体絶縁物でモールドされている。また、他方側の高電圧機器は、接合面が円錐状に窪んだ凹形状であり、やはり、中心部に導体が設けられており、導体の外周側が固体絶縁物でモールドされている。【０００３】
各高電圧機器の中心側にある導体には、通電時に高電圧が印加される。また、モールドを形成する固体絶縁物の外周面には、導電性塗料塗布などの処理が施され、電気的に接地されることが多い。
すなわち、系統を構成する電気機器では、一方側の高電圧機器の固体絶縁物（一方側固体絶縁物と記す）と他方側の高電圧機器の固体絶縁物（他方側固体絶縁物と記す）との接触界面での絶縁性能が重要になっている。そこで、接触界面間にシリコーンゴムのような、可撓性絶縁物を挿入して、固体絶縁物の密着性を向上させて、界面でのボイドや空隙をなくして、絶縁特性の向上を図っている。【０００４】
しかし、単に可撓性絶縁物を固体絶縁物同士の間に挿入して固体絶縁物同士を接続しただけでは、可撓性絶縁物の、厚み方向、内径方向および外径方向で面圧が不均一になり、面圧の低い部分で部分放電が発生して、絶縁特性が低下するとの問題があった。
このような問題を解決するものとして、他方側固体絶縁物の一方側固体絶縁物との接触面に段差部を設けて、この部分に段差部の深さより厚みが厚い可撓性絶縁物を挿入して固体絶縁物同士を接続することにより、可撓性絶縁物の面圧を一定にした電気機器がある。この電気機器には、段差部にシリコングリースが塗布されている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
また、可撓性絶縁物に相当する柔軟性絶縁物の中心側の厚みを外径側の厚みより大きくして、一方側の高電圧機器と他方側の高電圧機器とを接続した時に、各固体絶縁物と柔軟性絶縁物との界面の中で、電界強度が高い中心側の面圧を大きくすることにより、耐電圧性能を向上させている電気機器がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４２０８９号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−１６８８１号公報（第４頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の電気機器は、一方側の高電圧機器と他方側の高電圧機器とが接続された後の可撓性絶縁物の面圧が、各部で一定になる構造である。この場合、一方側の高電圧機器と他方側の高電圧機器との接続作業時、可撓性絶縁物の内径側から外径側までを固体絶縁物に同時に接触させるので、接続界面から気泡を抜くことができずに気泡が残留する。【０００８】
一方側の高電圧機器と他方側の高電圧機器との接続直後は、界面に気泡が残留していても面圧が加わるので、残留気泡内部の内圧が上昇し部分放電特性の低下を小さくできる。
しかし、特許文献１に記載の電気機器は、数１０年に渡って稼動されるものであり、経年により可撓性絶縁物が劣化して界面面圧が低下する。その結果、予め界面に残留している気泡の内部圧力も低下して、部分放電特性が著しく悪化するとの問題があった。【０００９】
特許文献２に記載の電気機器は、一方側の高電圧機器と他方側の高電圧機器とが接続された後の柔軟性絶縁物の面圧を、中心側が外径側より高くなるように分布させて、電界の高い中心側の絶縁性能を確保する構造である。
しかし、特許文献２に記載の電気機器も、数１０年に渡って稼動されるものであり、経年により柔軟性絶縁物が劣化して界面面圧が低下する。すると、当初から面圧を相対的に低くしている外径側に外気が浸入して、界面に気泡が発生する。
すなわち、柔軟性絶縁物の外径側の固体絶縁物との界面に、サイズの大きな空隙が形成され、電界が相対的に低い外径側であっても絶縁性能が低下するとの問題があった。【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、固体絶縁物でモールドされた高電圧機器同士を、両固体絶縁物の間に可撓性絶縁物を介在させて接続した電気機器であって、固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面に気泡が生じるのを防止できるとともに、固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面における面圧を、分布や偏りを抑制して均一にしてあり、長期劣化により界面面圧が低下した場合でも絶縁性能の低下を防止できる電気機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係わる第１の電気機器は、第１高電圧機器の導体を絶縁する第１固体絶縁物は、第２高電圧機器の導体を絶縁する第２固体絶縁物と対向する面である第１対向面が軸方向で突出して円錐台の側壁面の形状になっており、第２固体絶縁物は、第１固体絶縁物と対向する面である第２対向面が軸方向で窪んで円錐台の側壁面の形状になっており、第１対向面の角度である第１対向面傾斜角が、第２対向面の角度である第２対向面傾斜角より小さくなっており、第１対向面と第２対向面との間に介在させる可撓性絶縁物が、一方側端部の内径および外径が他方側端部の内径および外径より大きな中空円錐台状であり、
第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の可撓性絶縁物の肉厚が全部位で同じである場合、可撓性絶縁物の弾性率が小径側から大径側に向かって徐徐に大きくなっており、
第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の可撓性絶縁物の肉厚が小径側から大径側に向かって徐徐に厚くなっている場合、可撓性絶縁物の弾性率が全部位で同じであり、
可撓性絶縁物の内周側の面が第１対向面と接しており、可撓性絶縁物の外周側の面が第２対向面と接しているものである。【００１２】
本発明に係わる第２の電気機器は、第１高電圧機器の導体を絶縁する第１固体絶縁物は、第２高電圧機器の導体を絶縁する第２固体絶縁物と対向する面である第１対向面が軸方向で突出して円錐台の側壁面の形状になっており、第２固体絶縁物は、第１固体絶縁物と対向する面である第２対向面が軸方向で窪んで円錐台の側壁面の形状になっており、
第１対向面の角度である第１対向面傾斜角が、第２対向面の角度である第２対向面傾斜角と同じ場合、第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の可撓性絶縁物の肉厚が大径側から小径側に向かって徐徐に厚くなっており、可撓性絶縁物の弾性率が大径側から小径側に向かって徐徐に小さくなっており、
第１対向面傾斜角が、第２対向面傾斜角より大きい場合、第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の上記可撓性絶縁物の肉厚が大径側から小径側に向かって徐徐に厚くなっており、上記可撓性絶縁物の弾性率が全部位で同じであり、
可撓性絶縁物の内周側の面が第１対向面と接しており、可撓性絶縁物の外周側の面が第２対向面と接しているものである。【００１３】
本発明に係わる電気機器の製造方法は、第１固体絶縁物は、第２固体絶縁物と対向する面である第１対向面が軸方向で突出して円錐台の側壁面の形状になっており、
第２固体絶縁物は、第１固体絶縁物と対向する面である第２対向面が軸方向で窪んで円錐台の側壁面の形状になっており、
上記第１対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第１対向面から反突出側に延びる仮想線とでなす内角である第１対向面傾斜角が、上記第２対向面と、軸方向と平行であり且つ上記第２対向面から反窪み側に延びる仮想線とでなす内角である第２対向面傾斜角より、小さくなっており、
可撓性絶縁物は、一方側端部の内径および外径が他方側端部の内径および外径より大きな中空円錐台状であり、
可撓性絶縁物は、肉厚が全部位で同じであって弾性率が小径側から大径側に向かって徐徐に大きくなっているか、または肉厚が小径側から大径側に向かって徐徐に厚くなっており弾性率が全部位で同じであるかのいずれかであって、
可撓性絶縁物の内周側の面を上記第１対向面と接して配置し、可撓性絶縁物の外周側の面を第２対向面と接して配置して第１高電圧機器と第２高電圧機器とを接続するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係わる電気機器および電気機器の製造方法は、第１固体絶縁物の第１対向面傾斜角が第２固体絶縁物の第２対向面傾斜角より小さく、用いられる可撓性絶縁物が、中空円錐台状であり、第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の肉厚が全部位で同じであり、弾性率が小径側から大径側に向かって徐徐に大きくなっているものであり、あるいは、第１固体絶縁物の第１対向面傾斜角が第２固体絶縁物の第２対向面傾斜角と同じであり、用いられる可撓性絶縁物が、中空円錐台状であり、第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の肉厚が大径側から小径側に向かって徐徐に厚くなっており、弾性率が徐徐に小さくなっているものであり、あるいは、第１固体絶縁物の第１対向面傾斜角が第２固体絶縁物の第２対向面傾斜角より小さく、用いられる可撓性絶縁物が、中空円錐台状であり、第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の肉厚が小径側から大径側に向かって徐徐に厚くなっており、弾性率が全部位で同じであるものであり、あるいは、第１固体絶縁物の第１対向面傾斜角が第２固体絶縁物の第２対向面傾斜角より大きく、用いられる可撓性絶縁物が、中空円錐台状であり、第１高電圧機器と第２高電圧機器の間に挿入される前の肉厚が大径側から小径側に向かって徐徐に厚くなっており、弾性率が全部位で同じであるので、
固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面に気泡が生じるのを防止するとともに、固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面面圧が均一になっており、長期劣化により界面面圧が低下した場合でも絶縁性能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる電気機器を示す側面断面模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる可撓性絶縁物の、小径側から大径側までの弾性率の変化を示すグラフである。
【図５】固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面面圧と、部分放電開始電界の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る電気機器および電気機器の製造方法について図を用いて説明する。以下の実施の形態の説明では、各図における同一または相当部分には同一符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる電気機器を示す側面断面模式図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
図２は、本実施の形態の電気機器１００を構成する、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２との、接続される前の状態を示している。
図１に示すように、本実施の形態の電気機器１００は、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とが、可撓性絶縁物１３を挟んで接続されている。
【００１８】
図１と図２とに示すように、第１高電圧機器１は、中心に設けられており且つ高電圧が印加される第１導体３と、第１導体３の外周部にモールドにより形成されており且つ第１導体３を絶縁する第１固体絶縁物４と、第１固体絶縁物４の外周面に設けられた第１外部接地層５とで構成されている。
そして、第１高電圧機器１は、第２高電圧機器２と対向する面が、両矢印Ｘで示す軸方向で凸状に突出している。また、第１高電圧機器１は、外周部における第２高電圧機器２と対向する側の端部に第１ボルト締結部９が設けられている。
【００１９】
また、第２高電圧機器２は、中心に設けられており且つ高電圧が印加される第２導体６と、第２導体６の外周部にモールドにより形成されており且つ第２導体６を絶縁する第２固体絶縁物７と、第２固体絶縁物７の外周面に設けられた第２外部接地層８とで構成されている。
そして、第２高電圧機器２は、第１高電圧機器１と対向する面が、両矢印Ｘで示す軸方向で凹状に窪んでいる。また、第２高電圧機器２は、外周部における第１高電圧機器１と対向する側の端部に第２ボルト締結部１０が設けられている。
【００２０】
また、第１固体絶縁物４の外径と第２固体絶縁物７の外径とは同じである。
第１固体絶縁物４および第２固体絶縁物７には、エポキシ樹脂に代表されるモールド可能な絶縁材料が用いられている。
また、第１外部接地層５および第２外部接地層８には、例えば、カーボンブラックを樹脂に混合させた塗料が用いられ、各固体絶縁物４，７の外周部に塗布した後、乾燥することにより形成されている。
【００２１】
図１と図２とに示すように、第１導体３の第２導体６と接触する面（第１導体接触面と記す）３ａおよび第２導体６の第１導体３と接触する面（第２導体接触面と記す）６ａは、共に、軸方向に対して直角な面となっている。そして、第１導体３は、後述する第１固体絶縁物４の第１対向面４ａより突出している。
また、第１導体３の外径と第２導体６の外径とは同じである。
図１に示すように、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを接合して電気機器を形成した時に、第１導体接触面３ａと第２導体接触面６ａとは接触して、第１導体３と第２導体６とが電気的に導通する状態になる。
【００２２】
図２に示すように、突出している第１固体絶縁物４の、第２固体絶縁物７と対向する面（第１対向面と記す）４ａは、円錐台の側壁面の形状になっている。
窪んでいる第２固体絶縁物７の、第１固体絶縁物４と対向する面（第２対向面と記す）７ａも、円錐台の側壁面の形状になっている。
【００２３】
そして、第１対向面４ａと、第１高電圧機器１の軸方向と平行であり且つ第１対向面４ａから反突出側に延びる仮想線Ｌ１とでなす内角（第１対向面傾斜角と記す）θ１が、第２対向面７ａと、第２高電圧機器２の軸方向と平行であり且つ第２対向面７ａから反窪み側に延びる仮想線Ｌ２とでなす内角（第２対向面傾斜角と記す）θ２より、小さくなっている。また、θ１とθ２とは、０度より大きく９０度より小さくなっている。
すなわち、（０°＜θ１＜９０°）、（０°＜θ２＜９０°）、（θ１＜θ２）となっている。
【００２４】
図３は、本発明の実施の形態１に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
図３は、電気機器１００に配設されていない状態の可撓性絶縁物１３を示している。
図３に示すように、本実施の形態の可撓性絶縁物１３は、一端側の内径および外径が他端側の内径および外径より大きくなっている中空円錐台状である。
また、一端側の内径Ｄ１は、第１固体絶縁物４および第２固体絶縁物７の外径と等しく、他端側の内径Ｄ２は、第１導体３および第２導体６の外径と等しくなっている。
【００２５】
また、中空円錐台状である可撓性絶縁物１３の、電気機器１００に挿入して第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを接続する前の肉厚は、各部位で同一であり、可撓性絶縁物１３を挿入せずに第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを組み合わせて第１導体接触面３ａと第２導体接触面６ａとを接触させた場合の、外周側端部の第１対向面４ａと第２対向面７ａとの間隙より、大きくなっている。
そして、図１に示すように、可撓性絶縁物１３は、内周面が第１対向面４ａと接し外周面が第２対向面７ａと接するとともに、第１固体絶縁物４と第２固体絶縁物７とで加圧された状態で、可撓性絶縁物１３が間に介在して第１高電圧機器と第２高電圧機器が接続される。
可撓性絶縁物１３の材料には、弾性があり、安価であり、様々な形状に容易に加工できる等の理由から、例えば、シリコーンゴムが用いられる。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態１に係わる可撓性絶縁物の、小径側から大径側までの弾性率の変化を示すグラフである。
図４に示すように、本実施の形態の可撓性絶縁物１３は、電気機器１００に挿入された時に、各固体絶縁物の内周側に配置される小径側から各固体絶縁物の外周側に配置される大径側に向かって、弾性率が徐徐に大きくなっている。
可撓性絶縁物であるゴムの弾性率は、ゴムの基本成分である高分子の架橋密度によって決まる。すなわち、架橋密度を高くすると弾性率が大きくなり、架橋密度を低くすると弾性率が小さくなる。
【００２７】
つまり、可撓性絶縁物の弾性率に分布を持たせるには、架橋密度を制御すれば良い。
そこで、本実施の形態では、加硫剤の添加量を調整してゴムである可撓性絶縁物の架橋密度を制御している。すなわち、弾性率を小さくする小径側から大きくする大径側に向かって、加硫剤の添加量を徐徐に増やすことにより、小径側から大径側に向かって弾性率が大きくなる可撓性絶縁物を得ることができる。
【００２８】
次に、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを接合して、本実施の形態の電気機器１００を組み立てる手順について説明する。
第１高電圧機器１の第１対向面４ａと第２高電圧機器２の第２対向面７ａとの間に、可撓性絶縁物１３を配置する。
【００２９】
次に、第１高電圧機器１および第２高電圧機器２の少なくとも一方を、可撓性絶縁物１３を挟む方向に動かして、第１対向面４ａと第２対向面７ａとで、可撓性絶縁物１３を挟持する。
次に、第１ボルト締結部９と第２ボルト締結部１０とにボルト１１を挿通して、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを締結することにより、可撓性絶縁物１３を圧縮した状態で挿入された電気機器１００を形成する。
【００３０】
次に、本実施の形態にあるような、異なる絶縁物が接触している電気機器における接触界面の面圧と部分放電特性との関係について説明する。
例えば、可撓性絶縁物を介して接続されている２個の高電圧機器で構成される電気機器において、各中心導体に高い電圧を印加するとともに、各中心導体をモールド絶縁している各固体絶縁物の外表面に設けられた各外部接地層を接地すると、各固体絶縁物と可撓性絶縁物との各界面に、電界が加わる。
【００３１】
このような構造の電気機器では、これらの界面が絶縁特性における最弱点部となる。そして、これらの界面に気泡が残留して空隙を生じると、部分放電が発生する要因となる。
そこで、発明者らは、固体絶縁物を介して可撓性絶縁物に圧力を加えた場合の、固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面における面圧（界面面圧と記す）と、部分放電開始電界の関係を調べた。
図５は、固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面面圧と、部分放電開始電界の関係を示すグラフである。尚図５において実線は加圧させた場合の界面面圧（ＭＰａ）と部分放電開始電界（ＫＶ／ｍｍ）との関係を示す線であり、破線は減圧させた場合の界面面圧（ＭＰａ）と部分放電開始電界（ＫＶ／ｍｍ）との関係を示す線である。
【００３２】
その結果、図５に示すように、可撓性絶縁物に圧力を加えて界面面圧を上昇させると、部分放電開始電界が上昇（黒四角をつなぐ実線で示す）し、圧力を下げて界面面圧を低下させると、部分放電開始電界が低下（黒四角をつなぐ破線で示す）する場合と、界面面圧を上昇させると、部分放電開始電界が上昇（白丸をつなぐ実線で示す）し、界面面圧を低下させても、部分放電開始電界が低下（白丸をつなぐ破線で示す）しない場合とがあることを、見出した。
【００３３】
界面面圧を上昇させると部分放電開始電界が上昇し、界面面圧を低下させると部分放電開始電界が低下するのは、界面に残留する気泡内部の圧力が高くなることで部分放電開始電界が上昇し、界面に残留する気泡内部の圧力が低下することで部分放電開始電界が低下するとの第１のメカニズムによる。
界面面圧を上昇させると部分放電開始電界が上昇し、界面面圧を低下させても部分放電開始電界が低下しないのは、界面面圧を増加させる過程で界面に残留する気泡が追出されて、気泡そのものが減少するとの第２のメカニズムによる。
発明者らは、上記の界面面圧が低下しても部分放電開始電界が低下しないとの第２のメカニズムを見出して、本願発明を完成するに至った。
【００３４】
本実施の形態の電気機器１００では、第２固体絶縁物７の第２対向面傾斜角θ２が、第１固体絶縁物４の第１対向面傾斜角θ１より大きいので、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２との接続工程時に、各固体絶縁物４，７の対向面４ａ，７ａが、内周側から可撓性絶縁物１３に、順次接する。
すなわち、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物１３との各界面の気泡を外周側に追い出しながら、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを接続するので、作製された電気機器１００には、各界面に気泡が残留しない。
【００３５】
本実施の形態では、可撓性絶縁物１３には、例えば、シリコーンゴムのような弾性力を有する材料を用いているが、電気機器を数１０年間稼動すると、経年劣化により応力が緩和して固体絶縁物との界面における界面面圧が低下することは避けられない。
しかし、本実施の形態の電気機器１００は、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物１３との各界面に気泡が残留せず、空隙が無いので、長期間の稼動により、可撓性絶縁物１３が経年劣化して界面面圧が低下した場合でも優れた絶縁性能を保持することが可能である。
【００３６】
本実施の形態の電気機器１００は、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２との接続時に、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物１３との各界面の気泡を追出すが、各界面において、界面面圧の偏り、すなわち界面面圧の低い部分が存在すると、この低い部分に気泡が滞留する可能性があり、可撓性絶縁物１３の経年劣化により界面面圧が低下した時に、絶縁性能の低下を生じる恐れがある。
【００３７】
図２に示すように、本実施の形態の電気機器１００は、第１固体絶縁物４の第１対向面傾斜角θ１が第２固体絶縁物７の第２対向面傾斜角θ２より小さいので、第１対向面４ａと第２対向面７ａとの距離が、内周側より外周側が大きくなっている。
それゆえ、可撓性絶縁物１３の肉厚の減少量である圧縮量が、内周側に配置された小径側から外周側に配置された大径側に向かって、徐徐に小さくなっている。
すなわち、電気機器１００に配設される前の可撓性絶縁物１３の肉厚が全部位で同じであるので、圧縮量を肉厚で除した可撓性絶縁物１３の歪量が、小径側から大径側に向かって徐徐に小さくなっている。
【００３８】
しかし、本実施の形態の可撓性絶縁物１３は、弾性率が小径側から大径側に向かって徐徐に大きくなっているので、可撓性絶縁物１３の歪量が、小径側から大径側に向かって徐徐に小さくなっても、圧縮に基づき発生する反力を各部位で同じにすることができる。
したがって、本実施の形態の電気機器１００は、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物１３との界面面圧が、各部位で均一であり偏りを生じていない。
【００３９】
本実施の形態の電気機器１００は、第１高電圧機器と第２高電圧機器の接続時に、各固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面から、気泡を追出すとともに、各固体絶縁物と可撓性絶縁物との界面面圧に偏りがないので、気泡の残留がない。
すなわち、本実施の形態の電気機器１００は、長期間の稼動により、可撓性絶縁物が経年劣化して、界面面圧が低下しても、絶縁性能の低下がない。
【００４０】
可撓性絶縁物１３は、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを接続する前に、その表面にグリス等の潤滑剤が塗布されているのが好ましい。
このようにすると、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２との接続作業を容易にする。
また、各固体絶縁物４，７の各対向面４ａ，７ａ、あるいは可撓性絶縁物１３の表面が、例え粗くても、粗さに起因する微小な空隙をグリスで満たすことにより、電気機器の絶縁性能を向上できる。
【００４１】
本実施の形態では、第１導体３と第２導体６とは平面で接触しているが、十分な接触面積を有し、隙間を生じない構造であれば、平面に限定されない。
また、第１導体３が第１対向面４ａより突出しているが、第１導体３および第２導体６の少なくても一方が、各固体絶縁物の対向面より突出して、第１導体３と第２導体６とが接触できれば良い。
また、可撓性絶縁物１３に圧力を加えて十分な界面面圧を発生させる手段が、ボルトの締結によっているが、例えば、バネの弾性力を利用して界面面圧を発生させる手段であっても良い。
【００４２】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
図７は、本発明の実施の形態２に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
図６に示すように、本実施の形態の第１高電圧機器２１と第２高電圧機器２２とは、構成する部材は、実施の形態１の第１高電圧機器１と第２高電圧機器２と同様であるが、第１固体絶縁物４の第１対向面傾斜角θ１と第２固体絶縁物７の第２対向面傾斜角θ２とが同じになっている。
【００４３】
図７は、電気機器に挿入されていない状態の可撓性絶縁物２３を示している。
図７に示すように、本実施の形態の可撓性絶縁物２３は、電気機器に挿入された時に、各固体絶縁物の外周側に配置される大径側から各固体絶縁物の内周側に配置される小径側に向かって、肉厚が徐徐に厚くなっている以外、実施の形態１の可撓性絶縁物１３と同様である。
【００４４】
また、最も薄い大径側端部の肉厚は、可撓性絶縁物２３を挿入せずに第１高電圧機器２１と第２高電圧機器２２とを組み合わせて、第１導体接触面３ａと第２導体接触面６ａとを接触させた場合の第１対向面４ａと第２対向面７ａとの間隙より、大きくなっている。
また、可撓性絶縁物２３は、弾性率が大径側から小径側に向かって徐徐に小さくなっている。
【００４５】
本実施の形態の電気機器は、電気機器に挿入される前の可撓性絶縁物２３の、小径側の肉厚が大径側の肉厚より厚いので、第１高電圧機器２１と第２高電圧機器２２との接続工程時に、各固体絶縁物４，７の対向面４ａ，７ａが、内周側から、可撓性絶縁物２３に順次に接する。
すなわち、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物２３との各界面の気泡を外周側に追い出しながら第１高電圧機器２１と第２高電圧機器２２とが接続されるので、作製された電気機器には、各界面に気泡が残留しない。
【００４６】
また、本実施の形態の電気機器は、第１固体絶縁物４の第１対向面傾斜角θ１と第２固体絶縁物４の第２対向面傾斜角θ２とが同じになっており、電気機器に挿入される前の可撓性絶縁物２３の肉厚が大径側から小径側に向かって徐徐に厚くなっているので、圧縮に基づく歪量が、大径側から小径側に向かって徐徐に大きくなっている。
しかし、弾性率が大径側から小径側に向かって徐徐に小さくなっているので、可撓性絶縁物２３の圧縮に基づき発生する反力を全部位で同じにすることができる。
したがって、本実施の形態の電気機器は、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物２３との界面面圧が、各部位で均一であり偏りを生じていない。
【００４７】
すなわち、本実施の形態の電気機器は、各固体絶縁物と可撓性絶縁物との各界面に気泡がなく、且つ界面面圧に偏りがないので、長期間の稼動により、可撓性絶縁物が経年劣化して界面面圧が低下しても、部分放電特性を低下させることがなく、長期的に安定した絶縁性能を保持することができる。
【００４８】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
図９は、本発明の実施の形態３に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
本実施の形態の電気機器は、可撓性絶縁物の肉厚と弾性率が異なる以外、実施の形態１の電気機器１００と同様である。
図８に示すように、本実施の形態における、第１高電圧機器と、第２高電圧機器と、第１高電圧機器と第２高電圧機器との締結手段とは、実施の形態１のものと同様であり、図８に示す各部の符号は、実施の形態１と同じにしてある。
【００４９】
図９は、電気機器に挿入されていない状態の可撓性絶縁物３３を示している。
図９に示すように、本実施の形態の可撓性絶縁物３３の肉厚は、電気機器に挿入された時に、各固体絶縁物の内周側に配置される小径側から各固体絶縁物の外周側に配置される大径側に向かって、徐徐に厚くなっている。
また、各部位での肉厚が、可撓性絶縁物３３を挿入せずに第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とを組み合わせて、第１導体接触面３ａと第２導体接触面６ａとを接触させた場合の、配置される位置の第１対向面４ａと第２対向面７ａとの間隙より、大きくなっている。また、可撓性絶縁物３３の弾性率は、全部位で同一になっている。
【００５０】
本実施の形態の電気機器は、第２固体絶縁物７の第１対向面傾斜角θ２が、第１固体絶縁物４の第１対向面傾斜角θ１より大きいので、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２との接続工程時に、各固体絶縁物４，７の対向面４ａ，７ａが、内周側から、可撓性絶縁物３３に順次に接する。
すなわち、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物３３との各界面の気泡を外周側に追い出しながら第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とが接続されるので、作製された電気機器には、各界面に気泡が残留しない。
【００５１】
本実施の形態では、第１高電圧機器１と第２高電圧機器２とは、実施の形態１のものと同様であるので、接合して電気機器にした場合、第１対向面４ａと第２対向面７ａとの距離が、内周側より外周側が大きくなっている。
しかし、電気機器に配設する前の可撓性絶縁物３３の肉厚が、小径側から大径側に向かって徐徐に厚くなっているので、大径側の圧縮量を大きくして、可撓性絶縁物３３の歪量を全部位で同じにできる。
【００５２】
しかも、可撓性絶縁物３３の弾性率が、全部位で同一であるので、可撓性絶縁物３３に発生する圧縮に基づく反力を全部位で同じにすることができる。
したがって、本実施の形態の電気機器は、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物３３との界面面圧が、各部位で均一であり偏りを生じていない。
【００５３】
すなわち、本実施の形態の電気機器は、各固体絶縁物と可撓性絶縁物との各界面に気泡がなく、且つ界面面圧に偏りがないので、長期間の稼動により、可撓性絶縁物が経年劣化して界面面圧が低下しても、部分放電特性を低下させることがなく、長期的に安定した絶縁性能を保持することができる。
【００５４】
一般に、シリコーンゴムの可撓性絶縁物は、可撓性絶縁物と同形状のキャビティを有する金型を用いて、キャビティ内へ加硫剤を添加した流動性のある原材料を注入した後に、加熱して、流動性の原材料を硬化することにより作製される。
実施の形態１および実施の形態２の可撓性絶縁物は、各部位で弾性率が異なっている。各部位で弾性率が異なる可撓性絶縁物は、添加する加硫剤の濃度を各部位で変化させた原材料を用いて成型するので、作製が容易でない。
これに対して、本実施の形態の可撓性絶縁物は、全部位で弾性率が同じであり、加硫剤の濃度が均一な原材料を用いて成型して形成するので、作製が容易であり、製造歩留まりが優れており、電気機器のコストを低減できる。
【００５５】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係わる電気機器に用いられる各高電圧機器の側面断面模式図である。
図１１は、本発明の実施の形態４に係わる電気機器に用いられる可撓性絶縁物の側面断面模式図である。
図１０に示すように、本実施の形態の第１高電圧機器４１と第２高電圧機器４２とは、第１固体絶縁物４の第１対向面傾斜角θ１が第２固体絶縁物７の第２対向面傾斜角θ２より大きい以外、実施の形態１の第１高電圧機器１と第２高電圧機器２と同様である。
【００５６】
図１１は、電気機器に挿入されていない状態の可撓性絶縁物４３を示している。
図１１に示すように、本実施の形態の可撓性絶縁物４３は、外形が実施の形態２の可撓性絶縁物２３と同様であり、電気機器に挿入された時に、各固体絶縁物の外周側に配置される大径側から各固体絶縁物の内周側に配置される小径側に向かって、徐徐に肉厚が厚くなっている。
また各部位での肉厚は、可撓性絶縁物４３を挿入せずに第１高電圧機器４１と第２高電圧機器４２とを組み合わせて、第１導体接触面３ａと第２導体接触面６ａとを接触させた場合の、第１対向面４ａと第２対向面７ａとの間隙より、大きくなっている。
また、可撓性絶縁物４３の弾性率は、全部位で同一になっている。
【００５７】
本実施の形態の電気機器は、電気機器に挿入される前の可撓性絶縁物４３の小径側の肉厚が大径側の肉厚より厚いので、第１高電圧機器４１と第２高電圧機器４２との接続工程時に、各固体絶縁物４，７の対向面４ａ，７ａが、内周側から、可撓性絶縁物４３に順次に接する。
すなわち、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物４３との各界面の気泡を外周側に追い出しながら第１高電圧機器４１と第２高電圧機器４２とが接続されるので、作製された電気機器には、各界面に気泡が残留しない。
【００５８】
図１０に示すように、第１高電圧機器４１の第１対向面傾斜角θ１が、第２高電圧機器４２の第２対向面傾斜角θ２より大きいので、本実施の形態の電気機器では、第１対向面４ａと第２対向面７ａとの距離が、外周側より内周側が大きくなっている。
しかし、可撓性絶縁物４３を電気機器に挿入した時に各固体絶縁物の外周側に配置される大径側から各固体絶縁物の内周側に配置される小径側に向かって、肉厚が厚くなっているので、歪量を全部位で同じにすることができる。
【００５９】
しかも、可撓性絶縁物４３の弾性率が、全部位で同一であるので、可撓性絶縁物４３に発生する圧縮に基づく反力を全部位で同じにすることができる。
したがって、本実施の形態の電気機器は、各固体絶縁物４，７と可撓性絶縁物４３との界面面圧が、各部位で均一であり偏りを生じていない。
【００６０】
すなわち、本実施の形態の電気機器は、各固体絶縁物と可撓性絶縁物との各界面に気泡がなく、且つ界面面圧に偏りがないので、長期間の稼動により、可撓性絶縁物が経年劣化して界面面圧が低下しても、部分放電特性を低下させることがなく、長期的に安定した絶縁性能を保持することができる。
また、本実施の形態の可撓性絶縁物は、全部位で弾性率が同じであり、加硫剤の濃度が均一な原材料を用いて成型して形成するので、作製が容易であり、製造歩留まりが優れており、電気機器のコストを低減できる。
【００６１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の電気機器は、長期間の稼動においても絶縁性能が低下しないので、長寿命が要求される系統を構成する電気機器に用いられる。
【要約】
第１高電圧機器（１）の突出した第１固体絶縁物（４）の第１対向面傾斜角が、第２高電圧機器（２）の窪んだ第２固体絶縁物（７）の第２対向面傾斜角より小さくなっており、第１高電圧機器（１）と第２高電圧機器（２）との間に挿入される前の肉厚が全部位で同じであり、弾性率が小径側から大径側に向かって徐徐に大きくなっている中空円錐台状の可撓性絶縁物（１３）、もしくは挿入される前の肉厚が小径側から大径側に向かって徐徐に厚くなっており、弾性率が全部位で同じである中空円錐台状の可撓性絶縁物（３３）を、第１固体絶縁物（４）と第２固体絶縁物（７）とで圧縮して挟持しているものである。【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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