(57)【要約】【課題】  中心導体を絶縁層内で接続した注型絶縁導体の電気的特性を向上させる。【解決手段】  電気機器に用いられる第１の中心導体２０と、前記第１の中心導体２０に接続された第２の中心導体２２と、前記第１の中心導体２０と前記第２の中心導体２２との接続部に設けられた封着絶縁層３０と、前記封着絶縁層３０が設けられた前記第１の中心導体２０および前記第２の中心導体２２の周りに注型により一体で形成された絶縁層２４とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器に用いられる第１の中心導体と、
前記第１の中心導体に接続された第２の中心導体と、
前記第１の中心導体と前記第２の中心導体との接続部に設けられた封着絶縁層と、
前記封着絶縁層が設けられた前記第１の中心導体および前記第２の中心導体の周りに注型により一体で形成された絶縁層とを備えたことを特徴とする注型絶縁導体。
【請求項２】
前記封着絶縁層の表面に導電層を設け、少なくとも一方の中心導体と同電位にしたことを特徴とする請求項１に記載の注型絶縁導体。
【請求項３】
前記第１の中心導体と前記第２の中心導体とを略直角に接続し、接続した角部に曲率を持たせた前記封着絶縁層を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の注型絶縁導体。
【請求項４】
電気機器に用いられる複数の中心導体を組立てる導体組立工程と、
前記中心導体の接続部に第２の絶縁材料を塗り付ける接合部封着工程と、
前記第２の絶縁材料を硬化させる封着絶縁層乾燥工程と、
前記中心導体を注型金型内にセットし、第１の絶縁材料を充填して硬化させる主絶縁注型工程とを備えたことを特徴とする注型絶縁導体の製造方法。
【請求項５】
前記封着絶縁層乾燥工程の後、前記第２の絶縁材料の表面に導電性塗料を塗布して乾燥させる導電層乾燥工程を追加したことを特徴とする請求項４に記載の注型絶縁導体の製造方法。
【請求項６】
前記第１の絶縁材料と前記第２の絶縁材料とを同一としたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の注型絶縁導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器に用いられる絶縁材料で注型された注型絶縁導体に係り、特に電気的特性を向上し得る注型絶縁導体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチギヤの主回路を構成する真空バルブや主回路導体などの電気機器においては、全体形状を縮小化するため、エポキシ樹脂のような絶縁材料をモールドして絶縁外皮を形成した固体絶縁式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この固体絶縁式スイッチギヤは、図４に示すように、金属製の箱体１内が背面側の受電部１ａ、中間部の開閉部１ｂ、正面側の母線部１ｃに分かれて構成されている。
【０００４】
受電部１ａには、受電ケーブル２が接続されたケーブルヘッド３が設けられている。ケーブルヘッド３には、例えばエポキシ樹脂のような絶縁材料で注型されたＨ字状の注型絶縁導体４を介して変流器５の一方の主回路端が接続されている。
【０００５】
開閉部１ｂには、例えばエポキシ樹脂のような絶縁材料で注型された一対の接点を有する第１の断路器６が設けられ、この第１の断路器６の一方の主回路端が変流器５の他方の主回路端と接続されている。第１の断路器６の他方の主回路端には、例えばエポキシ樹脂のような絶縁材料で注型されたコ字状の注型絶縁導体７を介して、同様の絶縁材料で注型された一対の接点を有する遮断器８の一方の主回路端が接続されている。
【０００６】
母線部１ｃには、例えばエポキシ樹脂のような絶縁材料で注型された一対の接点を有する第２の断路器９が設けられ、この一方の主回路端が遮断器８の他方の主回路端と接続されている。第２の断路器９の他方の主回路端には、隣接する盤との接続を行う母線１０が接続されている。
【０００７】
また、第１の断路器６、遮断器８および第２の断路器９には、一対の接点を開閉する操作機構１１がそれぞれ設けられている。
【０００８】
ここで、注型絶縁導体４には、図５に示すように、第１の中心導体２０と第２の中心導体２１とが略平行して配置され、またそれぞれの中間部に第３の中心導体２２が配置され、互いがボルト２３によりＨ字状に接続固定されている。そして、これらの中心導体２０、２１、２２の周りには、端部を露出させて絶縁層２４が形成されている。
【０００９】
従来、このように形状が複雑な絶縁層２４の形成においては、注型時の残留応力を抑制するため、それぞれの中心導体２０、２１、２２に応力緩和層２５を設ける技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
しかしながら、絶縁層２４の残留応力は緩和されるものの、例えば第１の中心導体２０と第３の中心導体２２との接続部の接合面の隙間２６に残っていた空気が、注型時に漏れ出し、絶縁層２４内にボイド２７として形成されることがある。このボイド２７は、絶縁的な欠陥であり、部分放電特性などの電気的特性を低下させるものである。
【特許文献１】特開２００２−１５２９３０号公報  （第９ページ、図１）
【特許文献２】特開平９−６９３２１号公報  （第３ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の従来の注型絶縁導体４においては、互いの中心導体２０、２１、２２を接続する接続部近傍の絶縁層２４内にボイド２７のような欠陥部が形成される問題があった。このボイド２７は、直径が０．０数ｍｍでも容易に部分放電が発生し、絶縁劣化を進行させるものである。絶縁劣化が進行すると、最終的には絶縁破壊に到る。
【００１２】
このため、部分放電特性のような電気的特性を向上させ、長期間に亙り安定した特性を有する信頼性の高い注型絶縁導体が望まれていた。
【００１３】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、電気的特性を向上し得る注型絶縁導体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の注型絶縁導体は、電気機器に用いられる第１の中心導体と、前記第１の中心導体に接続された第２の中心導体と、前記第１の中心導体と前記第２の中心導体との接続部に設けられた封着絶縁層と、前記封着絶縁層が設けられた前記第１の中心導体および前記第２の中心導体の周りに注型により一体で形成された絶縁層とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、中心導体の相互を接続する接続部に、隙間を封じ切る封着絶縁層を設け、その周りに主絶縁となる絶縁層を注型により形成しているので、注型時に接続部の隙間に残留していた空気が漏れ出すことがなく、長期間に亙り安定した電気的特性を有する信頼性の高いものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
先ず、本発明の実施例１に係る注型絶縁導体を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る注型絶縁導体の構成を一部断面して示す図、図２は、本発明の実施例１に係る注型絶縁導体の注型手順を示す工程図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、固体絶縁式スイッチギヤは、従来と同様の構成であるので、その説明を省略する。
【００１８】
図１に示すように、注型絶縁導体４には、電気機器の主回路となる第１の中心導体２０と第２の中心導体２１とが略平行して配置され、またそれぞれの中間部に第３の中心導体２２が配置されている。これらの中心導体２０、２１、２２は、ボルト２３により接続固定され、Ｈ字状となっている。そして、これらの中心導体２０、２１、２２の周りには、それぞれの端部を露出させて例えばエポキシ樹脂のような第１の絶縁材料を注型して一体で形成された主絶縁となる絶縁層２４がＨ字状に設けられている。
【００１９】
第１の中心導体２０と第３の中心導体２２の接続部には、略直角に形成されたその接合面の全周に、例えばエポキシ樹脂のような第２の絶縁材料からなる封着絶縁層３０が設けられ、隙間が封じ切られている。また、封着絶縁層３０の表面には、例えば導電性塗料を塗布した導電層３１が少なくとも一方の中心導体２０（２２）と同電位にして設けられている。なお、図示しないが、第２の中心導体２１と第３の中心導体２２の接続部も同様に封着絶縁層３０と導電層３１とが設けられている。
【００２０】
次に、このような注型絶縁導体４の製造方法を図２を参照して説明する。
【００２１】
先ず、中心導体２０、２１、２２をＨ字状に組立てる（ｓｔ１）。これを、導体組立工程とする。組立て後、中心導体２０、２１、２２の表面を清掃し、中心導体２０、２１、２２を接続した接合部の外周の全周に、液状の第２の絶縁材料を例えばハケ塗りで塗り付け（ｓｔ２）、絶縁厚さ０．数ｍｍから数ｍｍの封着絶縁層３０を形成する。これを、接合部封着工程とする。この場合、接合部の隙間には、満遍なく第２の絶縁材料を塗り付け、接合部を封じ切る。中心導体２０、２１、２２を数十度に加熱しておけば、第２の絶縁材料の粘度が下がり塗り付け作業が容易となる。
【００２２】
その後、例えば８０℃に設定した乾燥炉内に搬入して第２の絶縁材料を乾燥、硬化させる（ｓｔ３）。これを、封着絶縁層乾燥工程とする。乾燥後、乾燥炉から取り出して、導電性塗料を例えばハケ塗りで塗布し（ｓｔ４）、例えば８０℃に設定した乾燥炉内に再び搬入して乾燥させる（ｓｔ５）。これを、導電層乾燥工程とする。
【００２３】
次に、封着絶縁層３０と導電層３１とを乾燥させた中心導体２０、２１、２２を注型金型内にセットし（ｓｔ６）、真空中で第１の絶縁材料を注型金型内に充填し（ｓｔ７）、硬化させる。硬化後、離型すれば（ｓｔ８）、所定形状で数ｍｍから数十ｍｍの所定の絶縁厚さを有する注型絶縁導体４を得ることができる。これを、主絶縁注型工程とする。なお、離型後、必要に応じ、再び乾燥炉内に搬入し、アフターキュアを行ってもよい。
【００２４】
このような注型によると、中心導体２０、２１、２２の接続部の隙間が封着絶縁層３０で封じ切られているので、接続部に残留した空気が漏れ出してくることがない。また、導電層３１が中心導体２０（２１、２２）と同電位のため、封着絶縁層３０を設けることによる電界分布の乱れを防ぐことができる。
【００２５】
また、中心導体２０、２１、２２に封着絶縁層３０を設けて硬化させた後、絶縁層２４を硬化させているので、中心導体２０、２１、２２と絶縁層２４との熱膨張係数の差異から生じる残留応力を抑制することができる。即ち、注型時の絶縁層２４の残留応力は、形状が複雑な接続部で大きくなるが、同種の絶縁材料からなる封着絶縁層３０を介しているので抑制されたものとなる。なお、第１の絶縁材料と第２の絶縁材料とを同一の絶縁材料とすれば、互いの熱膨張係数が同一となり、絶縁層２４内の残留応力がより一層低減されて好ましい。
【００２６】
上記実施例１の注型絶縁導体４によれば、中心導体２０、２１、２２の接続部を封着絶縁層３０で封じ切っているので、接続部の隙間に残留していた空気が漏れ出すことがなく、部分放電特性を向上させ、長期間に亙り安定した電気的特性を有する信頼性の高いものとすることができる。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明の実施例２に係る注型絶縁導体を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る注型絶縁導体の構成を一部断面して示す図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、封着絶縁層の形状である。図３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。
【００２８】
図３に示すように、注型絶縁導体４の第１の中心導体２０と第３の中心導体２２の接続部には、略直角に形成されたその接続点の角部を埋めるように、曲率半径Ｒを持った封着絶縁層４０が設けられ、隙間が封じ切られている。この封着絶縁層４０は、粘度の高い第２の絶縁材料を盛り付けることで容易に形成させることができる。また、封着絶縁層４０の表面には、少なくとも一方の中心導体２０（２２）と同電位にされた導電層４１が設けられている。
【００２９】
ここで、封着絶縁層４０の曲率半径Ｒは、直径が小さい方の中心導体２０（２２）の半径と同様の大きさとしている。曲率半径Ｒが中心導体２０（２２）の半径の１／２以下では、曲率半径Ｒが小さすぎて第１の中心導体２０と第３の中心導体２２との相互間の電界緩和が充分に行われない。即ち、第１の中心導体２０と第３の中心導体２２とで形成される電界分布が乱れてしまう。また、曲率半径Ｒが中心導体２０（２２）の半径の２倍以上では、電界緩和は行われるものの、絶縁層２４の絶縁厚さが薄くなるので好ましくない。
【００３０】
上記実施例２の注型絶縁導体４によれば、実施例１と同様の効果のほかに、絶縁層２４内の電界緩和を行うことができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。上記実施例では、中心導体２０、２１、２２の接続部に封着絶縁層３０（４０）を設けることで説明したが、ボルト２３の頭の部分にも同様の封着絶縁層を設けることにより、ボルト２３と中心導体２０（２１）との隙間を封じ切ることができる。
【００３２】
また、Ｈ字状の注型絶縁導体４に限らず、Ｔ字状など、中心導体の互いを接続固定した注型絶縁導体の接続部にも用いることができる。
【００３３】
また、汚損湿潤の対策として、絶縁層２４の表面に接地層を設けた注型絶縁導体においても用いることができる。
【００３４】
更には、封着絶縁層３０（４０）の表面に導電層３１（４１）を設けて説明したが、固体絶縁式スイッチギヤの定格電圧が６ｋＶ以下のような比較的低い定格電圧では、電界が低いので、導電層３１（４１）を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１に係る注型絶縁導体の構成を一部断面して示す図。
【図２】本発明の実施例１に係る注型絶縁導体の注型手順を示す工程図。
【図３】本発明の実施例２に係る注型絶縁導体の構成を一部断面して示す図。
【図４】固体絶縁式スイッチギヤの構成を示す側面図。
【図５】従来の注型絶縁導体の構成を一部断面して示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１  箱体
１ａ  受電部
１ｂ  開閉部
１ｃ  母線部
２  受電ケーブル
３  ケーブルヘッド
４、７  注型絶縁導体
５  変流器
６  第１の断路器
８  遮断器
９  第２の断路器
１０  母線
１１  操作機構
２０  第１の中心導体
２１  第２の中心導体
２２  第３の中心導体
２３  ボルト
２４  絶縁層
２５  応力緩和層
２６  隙間
２７  ボイド
３０、４０  封着絶縁層
３１、４１  導電層
【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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