(57)【要約】【課題】  異なる特性を有する絶縁材料をそれぞれ所定の絶縁厚さで形成し、これらの界面を強固に接着する。【解決手段】  真空容器１内に配置されるとともに、回転自在に回転する主回路部材２と、回転自在に回転するとともに、上下方向に移動自在に移動するローラ６、１０と、前記主回路部材２の軸方向を移動自在に移動するとともに、数種類のエポキシ樹脂を滴下する樹脂滴下ノズル４とを備え、前記主回路部材２と前記ローラ６とを回転させながら、前記樹脂滴下ノズル４からエポキシ樹脂を滴下して第１の絶縁層９を形成し、次いで、前記第１の絶縁層９と前記ローラ１０とを回転させながら、前記第１の絶縁層９の周りに異なる特性のエポキシ樹脂を滴下して第２の絶縁層を形成し、これらを繰り返して前記主回路部材２の周りに、それぞれ異なる特性を有する多層の絶縁層を形成し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】
真空容器内に配置され、且つ回転自在に回転する重電機器に用いられる主回路部材と、
前記主回路部材の軸方向と略平行に配置され、且つ回転自在に回転するとともに、上下方向に移動自在に移動するローラと、
前記主回路部材の上方に配置され、且つこの主回路部材の軸方向を移動自在に移動するとともに、異なる特性を有する数種類のエポキシ樹脂を前記主回路部材表面に滴下する樹脂滴下ノズルとを備え、
前記主回路部材とこの主回路部材に近接して配置された前記ローラとを回転させながら、前記樹脂滴下ノズルからエポキシ樹脂を滴下して前記主回路部材の周りに第１の絶縁層を形成し、
次いで、前記第１の絶縁層とこの第１の絶縁層に近接して配置された前記ローラとを回転させながら、前記第１の絶縁層の周りにこの第１の絶縁層のエポキシ樹脂より異なる特性のエポキシ樹脂を滴下して第２の絶縁層を形成し、
これらを繰り返して前記主回路部材の周りに、それぞれ異なる特性を有する多層の絶縁層を形成したことを特徴とする絶縁樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
前記多層の絶縁層の界面を形成する前記ローラ表面を凸凹状としたことを特徴とする請求項１に記載の絶縁樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
前記多層の絶縁層の界面を形成する前記ローラの軸方向にテーパを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絶縁樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
前記主回路部材の主回路端部に前記数種類のエポキシ樹脂が付着し難いガイドを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の絶縁樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂滴下ノズルに、異なる特性を有する前記数種類のエポキシ樹脂のタンクが樹脂弁を介してそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の絶縁樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
重電機器に用いられる主回路部材と、
前記主回路部材の周りに主回路端部を露出させて形成された多層の絶縁層とを備え、
前記多層の絶縁層は、それぞれ異なる特性を有する絶縁材料でそれぞれ形成されたことを特徴とする絶縁樹脂成形品。
【請求項７】
前記多層の絶縁層は、前記主回路部材に近いほど、誘電率が大きいことを特徴とする請求項６に記載の絶縁樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重電機器に用いられる主回路部材の周りに多層の絶縁層を形成した絶縁樹脂成形品の絶縁層界面の接着性を改善し得る絶縁樹脂成形品の製造方法および絶縁樹脂成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチギヤのような重電機器には、接続導体や真空バルブのような主回路部材の外周に機械的および電気的特性の優れたエポキシ樹脂のような絶縁材料をモールドして絶縁層を形成した絶縁樹脂成形品が広く用いられている。この絶縁樹脂成形品は、製品に組込まれたとき、絶縁層の内周側と外周側とでは熱的、電気的、機械的、化学的および物理的などの条件の異なったストレスが加わることが多い。即ち、内周側では、例えば通電電流に伴うジュール熱による温度上昇や電界分布の不均一による電界強度の上昇、また、外周側では、例えば電位差で生じる漏れ電流によるトラッキングの発生などがある。
【０００３】
しかしながら、絶縁樹脂成形品は、通常、一種類の絶縁材料でモールドされているので、これらの異なったストレスを同時に耐え得ることは困難であった。
【０００４】
このため、従来の絶縁樹脂成形品においては、内周側と外周側とで異なったストレスに耐え得ることができるように、内周側と外周側とで異なる特性を有する絶縁材料を二段モールドしたものが知られている。この二段モールドでは、一段目と二段目とがそれぞれ異なる金型でモールドされるので、一段目をモールドした後、二段目との接着性を向上させるため、サンドブラスト処理を行い、そして二段目をモールドしている。
【０００５】
これにより、一段目と二段目とは所定の絶縁厚さを有して異なったものとなるが、一段目のサンドブラスト処理が不揃いとなれば、一段目と二段目との界面の接着性が劣り剥離してしまう。剥離すると、この部分からコロナ放電を起こし、絶縁破壊に到ることがある。
【０００６】
これを解決するために、金型内を仕切り板で区画し、この区画された金型内に異なる絶縁材料を注入し、そして仕切り板を除去した後、硬化させることが知られている。これにより、異なる絶縁材料は、区画された一方と他方とでそれぞれ硬化し、仕切り板を除去した近傍部では異なる絶縁材料が混合されたものとなる。そして、一方と他方との接着性は、強固なものとなる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
しかしながら、一方と他方との絶縁厚さの制御が困難であり、必要とする特性を得られ難くなる。例えば、絶縁層内部の電界分布を制御するため、内周側に誘電率の大きいものを形成し、また、外周側に誘電率の小さいものを形成しようとする場合、絶縁層の内周側と外周側とでは、誘電率に差異を生じさせることができるものの、中間部では誘電率が混合されたものとなり、この領域の絶縁厚さを制御することがし難かった。即ち、異なる誘電率のそれぞれの絶縁厚さを所定の厚さにすることができず、内周側から外周側までの電界分布を制御することが困難であった。
【特許文献１】特開平７−２１４５７６号公報  （第２〜４ページ、図１、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の絶縁樹脂成形品においては、異なるストレスを同時に耐え得るようにするため、二段モールドしたものでは、一段目と二段目との接着性に問題を生じ、また、金型を区画し、硬化時に仕切り板を除去したものでは、それぞれの絶縁厚さを制御することが困難であった。
【０００９】
このため、異なる特性を有する絶縁材料をそれぞれ所定の絶縁厚さで形成でき、これらの界面が強固に接着できることが望まれていた。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、異なる特性を有する絶縁材料をそれぞれ所定の絶縁厚さで形成し、これらの界面を強固に接着し得る絶縁樹脂成形品の製造方法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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の絶縁樹脂成形品の製造方法は、真空容器内に配置され、且つ回転自在に回転する重電機器に用いられる主回路部材と、前記主回路部材の軸方向と略平行に配置され、且つ回転自在に回転するとともに、上下方向に移動自在に移動するローラと、前記主回路部材の上方に配置され、且つこの主回路部材の軸方向を移動自在に移動するとともに、異なる特性を有する数種類のエポキシ樹脂を前記主回路部材表面に滴下する樹脂滴下ノズルとを備え、前記主回路部材とこの主回路部材に近接して配置された前記ローラとを回転させながら、前記樹脂滴下ノズルからエポキシ樹脂を滴下して前記主回路部材の周りに第１の絶縁層を形成し、次いで、前記第１の絶縁層とこの第１の絶縁層に近接して配置された前記ローラとを回転させながら、前記第１の絶縁層の周りにこの第１の絶縁層のエポキシ樹脂より異なる特性のエポキシ樹脂を滴下して第２の絶縁層を形成し、これらを繰り返して前記主回路部材の周りに、それぞれ異なる特性を有する多層の絶縁層を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、主回路部材とローラとを回転させながら異なる特性を有する絶縁材料をそれぞれゲル化の状態で順次形成した多層の絶縁層としているので、異なる特性を有する絶縁層を所定の絶縁厚さで形成でき、これら絶縁層界面の接着を強固なものとすることができる。また、絶縁樹脂成形品の特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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】
【００１４】
以下、本発明の実施例１に係る絶縁樹脂成形品の製造方法を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の断面図、図２は、本発明の実施例１に係る絶縁樹脂成形品の製造方法を示す装置の正面図、図３は、本発明の実施例１に係る絶縁樹脂成形品の二段目の製造方法を示す装置の断面図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、絶縁樹脂成形品を成形する真空容器１は、上段部の樹脂形成部１ａ、中間部の一段目ローラ部１ｂ、下段部の二段目ローラ部１ｃで構成されている。ここで、重電機器に用いられる絶縁樹脂成形品を、主回路部材の中心導体の周りに二層の絶縁層を形成した単一形ブッシングを例にとり説明する。
【００１６】
樹脂形成部１ａには、中心導体２が主モータ３により回転自在に回転するように、真空容器１内に略水平に設けられている。中心導体２の軸方向と直交する上方には、中心導体２上にエポキシ樹脂のような絶縁材料を滴下する樹脂滴下ノズル４が中心導体２の軸方向に移動自在に移動できるように、伸縮自在のベローズ５の一方端に気密固定されている。他方端のベローズ５は、真空容器１側に気密固定されている。
【００１７】
一段目ローラ部１ｂには、エポキシ樹脂のような絶縁材料が付着し難いような例えばフッ素加工が施された表面が平滑な円柱状の第１のローラ６が、第１のモータ７により回転自在に回転するように真空容器１内に設けられている。この第１のローラ６は、その軸方向が中心導体２の軸方向と平行に配置され、図示上下方向に移動自在に移動できるように、伸縮自在のベローズ８の一方端に気密固定されている。他方端のベローズ８は、真空容器１側に気密固定されている。また、中心導体２の外周には、半径方向の絶縁厚さが均一な第１の絶縁層９が形成されている。
【００１８】
二段目ローラ部１ｃには、エポキシ樹脂のような絶縁材料が付着し難いような例えばフッ素加工が施され、単一形ブッシングの外形形状を形成する第２のローラ１０が、第２のモータ１１により回転自在に回転するように真空容器１内に設けられている。また、第２のローラ１０は、その軸方向が中心導体２の軸方向と平行に配置され、図示上下方向に移動自在に移動できるように、伸縮自在のベローズ１２の一方端に気密固定されている。他方端のベローズ１２は、真空容器１側に気密固定されている。また、図３に示すように、第１の絶縁層９の外周には、第２のローラ１０と反転した形状、即ち軸方向の中間部が突出したフランジ部を有する第２の絶縁層１３が形成されている。
【００１９】
そして、単一形ブッシングを製造する場合、先ず、図１に示すように、第１のローラ６をエポキシ樹脂が付着し易いように例えば酸洗いした中心導体２に近接させる。ここで、真空容器１内は、真空度が３００〜２００００Ｐａ、好ましくは３００〜２０００Ｐａとなっており、また、中心導体２は、温度１００〜１５０℃に加熱され、主モータ３により２０〜１００ｒｐｍで回転するようになっている。第１のローラ６も、温度１００〜１５０℃に加熱され、第１のモータ７により２０〜１００ｒｐｍで回転するようになっている。
【００２０】
中心導体２に第１のローラ６を近接した状態において、樹脂滴下ノズル４から例えば１０ｇ／分の滴下量で液状のエポキシ樹脂を中心導体２上に滴下する。また、この滴下においては、樹脂滴下ノズル４が中心導体２の図示左端から右端に移動し、中心導体２上にエポキシ樹脂が満遍なく付着するようになっている。
【００２１】
そして、中心導体２と第１のローラ６とが回転しながら、中心導体２上に滴下したエポキシ樹脂が第１のローラ６により平滑に伸ばされゲル化していくと、第１のローラ６が図示下方に僅かに移動し、滴下したエポキシ樹脂による付着量が増えるようになっている。これを繰り返すことにより、中心導体２の両端部を露出させて例えば数ｍｍの所定の絶縁厚さを形成することができる。また、第１の絶縁層９は、真空中で形成されるのでボイドなどの欠陥がないものとなる。
【００２２】
次に、第１の絶縁層９が所定の絶縁厚さに形成されると、図３に示すように、第１のローラ６は図示下方に移動させ、そして第２のローラ１０を図示上方に移動させ、第１の絶縁層９に近接させる。この状態において、樹脂滴下ノズル４から第１の絶縁層９で用いたエポキシ樹脂よりも誘電率の小さい液状のエポキシ樹脂を第１の絶縁層９上に滴下する。この滴下においては、樹脂滴下ノズル４が第１の絶縁層９の図示左端から右端に移動し、第１の絶縁層９上にエポキシ樹脂が満遍なく付着するようになっている。このエポキシ樹脂は、例えばチタン酸バリウム粉末の混合比を変えることにより誘電率を小さくすることができる。
【００２３】
そして、中心導体２と第２のローラ１０とが回転しながら、第１の絶縁層９上に滴下したエポキシ樹脂が第２のローラ１０により平滑に伸ばされ、且つ第２のローラ１０の形状に合わせてゲル化していくと、第２のローラ１０が図示下方に僅かに移動し、エポキシ樹脂の付着量が増えるようになっている。これを繰り返すことにより、中心導体２の両端部を露出させて例えば数十ｍｍの所定の絶縁厚さを形成することができる。また、この第２の絶縁層１３は、真空中で形成されるのでボイドなどの欠陥がないものとなり、単一形ブッシングの外形形状を形成する。
【００２４】
単一形ブッシングの外形形状が最終形状となると、真空容器１の真空を解除し、主モータ３の軸から中心導体２を取外して図示しない乾燥炉に所定の時間入炉し、アフターキュアを行い、第１および第２の絶縁層９および１３を強固に硬化させる。ここで、第１の絶縁層９と第２の絶縁層１３との界面は、互いがゲル化した状態で形成されて硬化するので、界面全体を強固に接着させることができる。なお、中心導体２の両端部まで付着した第１および第２の絶縁層９および１３は、図３に示す点線部を機械加工で切削し、仕上げている。
【００２５】
上記実施例１の絶縁樹脂成形品の製造方法によれば、中心導体２の周りにエポキシ樹脂を滴下して第１のローラ６との間で回転させながら第１の絶縁層９をゲル化の状態で形成し、次いで、第１の絶縁層９の周りに第１の絶縁層９よりも誘電率の小さいエポキシ樹脂を滴下して第２のローラ１０との間で回転させながら第２の絶縁層１３をゲル化の状態で形成しているので、誘電率の異なるエポキシ樹脂をそれぞれ所定の絶縁厚さで形成でき、これらの絶縁層９および１３の界面の接着を強固なものとすることができる。また、絶縁層９および１３を所定の絶縁厚さにすることができるので内部の電界分布を確実に制御することができる。
【００２６】
なお、上記実施例１では、第２の絶縁層１３を形成する第２のローラ１０を単一形ブッシングの外形形状に合わせた形状で説明したが、単なる直線的な円柱状の形状では、第２の絶縁層を第１のローラ６を用いて形成してもよい。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明の実施例２に係る絶縁樹脂成形品の製造方法を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、第１のローラの外形形状である。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。
【００２８】
図４に示すように、第１のローラ１４は、表面に凸凹部を設けた円柱状である。このため、中心導体２の周りに形成される第１の絶縁層１５の表面も第１のローラ１４により凸凹状になるので、その周りに形成される図示しない第２の絶縁層との界面の接着面積を広くすることができる。
【００２９】
上記実施例２の絶縁樹脂成形品の製造方法によれば、実施例１による効果の他に、第１の絶縁層９と第２の絶縁層との接着がより一層強固なものとなる。
【実施例３】
【００３０】
次に、本発明の実施例３に係る絶縁樹脂成形品の製造方法を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例３に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、中心導体の両端部にガイドを設けたことである。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。
【００３１】
図５に示すように、中心導体２の両端部には、それぞれ断面Ｌ字状の環状のガイド１６が設けられている。そして、このガイド１６間に第１の絶縁層９、および図示しない第２の絶縁層を形成し、形成後にはガイド１６を取り外すようになっている。
【００３２】
上記実施例３の絶縁樹脂成形品の製造方法によれば、実施例１による効果の他に、中心導体２の両端部にエポキシ樹脂が付着し難いので、機械加工で切削する作業を省略することができる。
【実施例４】
【００３３】
次に、本発明の実施例４に係る絶縁樹脂成形品の製造方法を図６、図７を参照して説明する。図６は、本発明の実施例４に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図、図７は、本発明の実施例４に係る絶縁樹脂成形品の二段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図である。なお、この実施例４が実施例１と異なる点は、第１の絶縁層の外形形状を変化させることができることである。図６、図７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。
【００３４】
図６に示すように、第１のローラ１７は、一方端と他方端との外径寸法が異なり、軸方向にテーパを設けている。このため、中心導体２の周りに形成される第１の絶縁層１８も第１のローラ１７の形状によりテーパ状に形成される。また、図７に示すように、第１の絶縁層１８の周りに第２の絶縁層１９を形成することにより、第１および第２の絶縁層１８および１９の界面はテーパ状となる。
【００３５】
上記実施例４の絶縁樹脂成形品の製造方法によれば、実施例１による効果の他に、単一形ブッシングの一方端と他方端との第１の絶縁層１８の外径寸法が異なるので、単一形ブッシングの適用拡大ができる。即ち、第１の絶縁層１８は第２の絶縁層１９よりも誘電率が大きいので、第１の絶縁層１８の外径寸法が大きい方では、小さい方よりも中心導体２端部の電界強度を抑制することができる。このため、第１の絶縁層１８の外径が大きい方に接続される他の電気機器の電界強度を抑制することができる。
【実施例５】
【００３６】
次に、本発明の実施例５に係る絶縁樹脂成形品の製造方法を図８を参照して説明する。図８は、本発明の実施例５に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の断面図である。なお、この実施例５が実施例１と異なる点は、単一形ブッシングを同時に複数製造できることである。図８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。
【００３７】
図８に示すように、真空容器１内には、複数の中心導体２と、中心導体２の軸方向と平行配置された複数の第１のローラ６とが直線上に設けられている。また、樹脂滴下ノズル４には、エポキシ樹脂の主剤と硬化剤とを混合させるスタティックミキサ２０が接続され、このスタティックミキサ２０には、第１の樹脂弁２１を介して第１の主剤タンク２２と第１の硬化剤タンク２３が配管で接続されている。また、このスタティックミキサ２０に並列して、第２の樹脂弁２４を介して第２の主剤タンク２５と第２の硬化剤タンク２６が配管で接続されている。ここで、第１の主剤タンク２２内のエポキシ樹脂の誘電率は、第２の主剤タンク２５よりも大きいものとなっている。
【００３８】
そして、複数の中心導体２の周りには、第１の樹脂弁２１を開放し、第１の主剤タンク２２と第２の硬化剤タンク２３とからの主剤と硬化剤とをスタティックミキサ２０で混合して中心導体２上に滴下し、第１の絶縁層９を順次形成させている。第１の絶縁層９が形成されると、第１の樹脂弁２１を閉じ、第２の樹脂弁２４を開放すれば、第２の主剤タンク２５と第２の硬化剤タンク２６とから誘電率の異なる主剤と硬化剤とがスタティックミキサ２０で混合されて第１の絶縁層９上に滴下し、図示しない第２の絶縁層を順次形成させることができる。
【００３９】
上記実施例５の絶縁樹脂成形品の製造方法によれば、実施例１による効果の他に、単一形ブッシングを連続して大量に製造することができる。
【００４０】
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２の周りに形成される絶縁層を二層で説明したが、エポキシ樹脂を数種類用意して三層以上の複数層にすることができる。
【００４１】
また、第１の絶縁層９と第２の絶縁層１３とを異なる誘電率で形成することで説明したが、中心導体２の温度上昇に耐え得るように、中心導体２側に可撓性材料の絶縁層を形成するような熱的特性の異なるもの、また、単一形ブッシングが帯電し難いように表面に抵抗率の小さい層を形成するような電気的特性が異なるものにも用いることができる。
【００４２】
更には、絶縁樹脂成形品を単一形ブッシングで説明したが、外周に絶縁材料をモールドした真空バルブや巻線を絶縁材料でモールドしたモールド形変流器などにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る絶縁樹脂成形品の製造方法を示す装置の正面図。
【図３】本発明の実施例１に係る絶縁樹脂成形品の二段目の製造方法を示す装置の断面図。
【図４】本発明の実施例２に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図。
【図５】本発明の実施例３に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図。
【図６】本発明の実施例４に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図。
【図７】本発明の実施例４に係る絶縁樹脂成形品の二段目の製造方法を示す装置の要部拡大断面図。
【図８】本発明の実施例５に係る絶縁樹脂成形品の一段目の製造方法を示す装置の断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１  真空容器
１ａ  樹脂形成部
１ｂ  一段目ローラ部
１ｃ  二段目ローラ部
２  中心導体
３  主モータ
４  樹脂滴下ノズル
５、８、１２  ベローズ
６、１４、１７  第１のローラ
７  第１のモータ
９、１５、１８  第１の絶縁層
１０  第２のローラ
１１  第２のモータ
１３、１９  第２の絶縁層
１６  ガイド
２０  スタティックミキサ
２１  第１の樹脂弁
２２  第１の主剤タンク
２３  第１の硬化剤タンク
２４  第２の樹脂弁
２５  第２の主剤タンク
２６  第２の硬化剤タンク
【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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