(57)【要約】【課題】  突出形状の外部接続端子を有する電気機器において、インサート部品を埋設した外部接続端子におけるボイドの排出性を向上し、優れた電気的、機械的特性を有する注型品を提供する。【解決手段】  電気装置と、該電気装置に取り付けられた少なくとも２つの突出形状の外部接続端子を備え、前記電気装置および前記外部接続端子の通電用の金属導体は、それぞれ少なくとも一部が樹脂絶縁層で覆われる電気機器の製造方法であって、樹脂絶縁層の形状をしたキャビティが彫られた電気機器の金型に、前記電気装置と前記突出形状の外部接続端子を配置し、突出形状の一の外部接続端子の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子と近接する側の位置に樹脂注入口を形成し、前記少なくとも２つの突出形状の外部接続端子が、水平方向或いは水平面に対して下方を向くように配置し、前記樹脂注入口より絶縁樹脂を注入して樹脂注型する。【選択図】  図３Ａ
2017077641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気装置と、該電気装置に取り付けられた少なくとも２つの突出形状の外部接続端子を備え、樹脂注型により形成された絶縁層を有する電気機器であって、
前記電気装置および前記外部接続端子の通電用の金属導体は、それぞれ少なくとも一部が樹脂絶縁層で覆われており、
突出形状の一の外部接続端子を覆っている樹脂絶縁層の金属導体が露出している先端部とは反対側の根本と連なる樹脂絶縁層の表面であって、前記突出形状の一の外部接続端子を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子と近接する側の位置に樹脂の注入痕を有することを特徴とする電気機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機器において、
前記電気装置は真空開閉器であり、
突出形状の他の外部接続端子は真空バルブと近接しており、突出形状の一の外部接続端子は接地断路電極と近接しており、前記一の外部接続端子の軸心が前記接地断路電極の軸心と異なる位置に配置され、かつ、前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する平板導体と、前記真空バルブと前記接地断路電極を接続するフレキシブル導体を備えることを特徴とする電気機器。
【請求項３】
請求項２に記載の電気機器において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体が、突出形状の前記一の外部接続端子の軸方向と交差する面に対し、前記一の外部接続端子の突出方向とは逆側に傾斜していることを特徴とする電気機器。
【請求項４】
請求項２に記載の電気機器において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体に、前記一の外部接続用端子の軸方向に貫通する貫通穴を有することを特徴とする電気機器。
【請求項５】
請求項４に記載の電気機器において、
前記貫通穴が、前記平板導体の長手方向に対して４５度の傾斜方向に複数配置されていることを特徴とする電気機器。
【請求項６】
請求項２に記載の電気機器において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体の前記一の外部接続用端子の突出方向側の面に、中央部から幅方向で、かつ、前記一の外部接続用端子の突出方向とは逆側に向けて傾斜を設けたことを特徴とする電気機器。
【請求項７】
請求項２に記載の電気機器において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体の前記一の外部接続用端子の突出方向側の面に、前記平板導体の平面の長手方向に溝を設けたことを特徴とする電気機器。
【請求項８】
電気装置と、該電気装置に取り付けられた少なくとも２つの突出形状の外部接続端子を備え、前記電気装置および前記外部接続端子の通電用の金属導体は、それぞれ少なくとも一部が樹脂絶縁層で覆われる電気機器の製造方法であって、
樹脂絶縁層の形状をしたキャビティが彫られた電気機器の金型に、前記電気装置と前記突出形状の外部接続端子を配置し、
突出形状の一の外部接続端子の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子と近接する側の位置に樹脂注入口を形成し、
前記少なくとも２つの突出形状の外部接続端子が、水平方向或いは水平面に対して下方を向くように配置し、
前記樹脂注入口より絶縁樹脂を注入して樹脂注型することを特徴とする電気機器の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電気機器の製造方法において、
前記電気装置は真空開閉器であり、
突出形状の他の外部接続端子は真空バルブと近接しており、突出形状の一の外部接続端子は接地断路電極と近接しており、前記一の外部接続端子の軸心が前記接地断路電極の軸心と異なる位置に配置され、かつ、前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する平板導体と、前記真空バルブと前記接地断路電極を接続するフレキシブル導体を備えることを特徴とする電気機器の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気機器の製造方法において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体が、突出形状の前記一の外部接続端子の軸方向と交差する面に対し、前記一の外部接続端子の突出方向とは逆側に傾斜していることを特徴とする電気機器の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の電気機器の製造方法において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体に、前記一の外部接続用端子の軸方向に貫通する貫通穴を有することを特徴とする電気機器の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電気機器の製造方法において、
前記貫通穴が、前記平板導体の平面の長手方向に対して４５度の傾斜方向に複数配置されていることを特徴とする電気機器の製造方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の電気機器の製造方法において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体の前記一の外部接続用端子の突出方向側の面に、中央部から幅方向で、かつ、前記一の外部接続用端子の突出方向とは逆側に向けて傾斜を設けたことを特徴とする電気機器の製造方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の電気機器の製造方法において、
前記一の外部接続端子の金属導体と前記接地断路電極とを連結する前記平板導体の前記一の外部接続用端子の突出方向側の面に、前記平板導体の平面の長手方向に溝を設けたことを特徴と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、樹脂注型により形成した絶縁層を有する電気機器およびその製造方法に関し、特に、突出形状の外部接続端子を有する電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気機器の製造において、エポキシ樹脂などの絶縁材料を用いて、金属材料などの導体をモールドする注型法が用いられている。樹脂注型品には、優れた電気的、機械的特性が要求される。
【０００３】
従来、電気機器の注型法には、加圧ゲル化法が用いられている（特許文献１参照）。加圧ゲル化法は、所定形状の樹脂注型品を得るためのキャビティが彫られた金型に、注入ランナーからエポキシ樹脂を充填する。注入された樹脂は、キャビティ上部に設けられたスリット状の排気溝と排気溝に連接した樹脂だまりまで到達する。この時、キャビティ内の空気が樹脂硬化後も残留すると、絶縁層内のボイドとなり、樹脂注型品の電気的、機械的特性を低下させる問題がある。
【０００４】
上記電気機器は、例えば、外部導体に接続する為の複数の接続端子がモールド部から突出している構造を備えている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３０６２１号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加圧ゲル化法を用いた電気機器の樹脂絶縁層の注型において、樹脂絶縁層にボイドが残留すると、樹脂注型品の電気的、機械的特性が低下する。特に、金属からなるインサート部品の壁面にボイドが残留すると、電界集中による部分放電が発生し、電気的・機械的特性が低下し易い。
【０００７】
特許文献１に記載されたボイド残留の抑制方法では、樹脂注入金型の上部に樹脂だまりを設け、ボイドとなる空気を排出する構造が開示されている。しかし、特許文献１には、ボイドを排出するための排出溝が開示されているのみで、複雑な形状のインサート部品のボイド残留を抑制する構造については、開示されていない。
【０００８】
特許文献２には、モールド部から突出した接続端子を持つ電気機器が開示されている。しかし、特許文献２には、モールド部の構造が開示されているのみで、ボイド残留を抑制するモールド部の注入位置については、開示されていない。
【０００９】
本発明の目的は、突出形状の外部接続端子を有する電気機器において、インサート部品を埋設した外部接続端子におけるボイドの排出性を向上し、優れた電気的、機械的特性を有する注型品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、本発明の電気機器の一例を挙げるならば、電気装置と、該電気装置に取り付けられた少なくとも２つの突出形状の外部接続端子を備え、樹脂注型により形成された絶縁層を有する電気機器であって、前記電気装置および前記外部接続端子の通電用の金属導体は、それぞれ少なくとも一部が樹脂絶縁層で覆われており、突出形状の一の外部接続端子を覆っている樹脂絶縁層の金属導体が露出している先端部とは反対側の根本と連なる樹脂絶縁層の表面であって、前記突出形状の一の外部接続端子を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子と近接する側の位置に樹脂の注入痕を有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の電気機器の製造方法の一例を挙げるならば、電気装置と、該電気装置に取り付けられた少なくとも２つの突出形状の外部接続端子を備え、前記電気装置および前記外部接続端子の通電用の金属導体は、それぞれ少なくとも一部が樹脂絶縁層で覆われる電気機器の製造方法であって、樹脂絶縁層の形状をしたキャビティが彫られた電気機器の金型に、前記電気装置と前記突出形状の外部接続端子を配置し、突出形状の一の外部接続端子の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子と近接する側の位置に樹脂注入口を形成し、前記少なくとも２つの突出形状の外部接続端子が、水平方向或いは水平面に対して下方を向くように配置し、前記樹脂注入口より絶縁樹脂を注入して樹脂注型することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、突出形状となる一の外部接続端子の根本を基準として、他の外部接続端子に近接する側に樹脂注入口を設けることで、外部接続端子から遠ざかる方向に樹脂が流れる。この樹脂流れにより、インサート部品を埋設した外部接続端子のボイド残留を抑制でき、優れた電気的、機械的特性を有する注型品を提供することができる。
【００１３】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に関わる電気機器の斜視図である。
【図２】本発明に関わる電気機器の側断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例１に関わる電気機器の樹脂注入工程を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例１に関わる電気機器の樹脂注入工程の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例２に係る真空開閉器の側断面図であり、電圧・電流の投入状態を示す図である。
【図５】図４の真空開閉器の遮断状態を説明するための側断面図である。
【図６】図４の真空開閉器の断路状態を説明するための側断面図である。
【図７】実施例２に係る電気機器の樹脂注入工程を示す模式図である。
【図８】実施例２に係る電気機器の気泡移動計算に用いた形状を示す断面図である。
【図９】実施例２に係る電気機器の気泡移動計算の結果を示す図である。
【図１０】実施例２の比較に用いた電気機器の樹脂注入工程を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る電気機器の樹脂注入工程を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る電気機器の樹脂注入工程を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施例５に係る電気機器の樹脂注入工程を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施例６に係る電気機器の樹脂注入工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、実施例を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明に関わる電気機器の斜視図を示す。本発明の電気機器１００は、内部に電気回路を有する略長方形のモールド部１０１と、前記モールド部１０１から突出した形状の複数の外部接続端子１０２、１０３と、前記一の外部接続端子１０３の根本を基準として前記他の外部接続端子１０２と近接する側に位置する注入痕１０４で構成されている。外部接続端子１０２、１０３は、突出した方向の先端部に、金属導体の露出部１０５、１０６を有している。これにより、電気機器と外部電源または外部回路との電気的な接続が可能となる。
【００１７】
図２に、本発明に関わる電気機器の側断面図を示す。本発明の電気機器１００は、略長方形のモールド部１０１の内部に、電気回路などの電気装置２０１が設置されている。前記電気装置２０１には、外部接続端子１０２および１０３の通電用の金属導体２０２または２０３が接続されている。これにより、前記電気回路などの電気装置２０１は、電気機器と外部電源または外部回路との電気的な接続が可能となる。前記電気装置２０１は、少なくとも一部が樹脂絶縁層２０４で覆われている。これにより、電気装置２０１の電気回路が外部と絶縁されているため、回路の短絡を防ぐことができる。通電用の金属導体２０２および２０３の前記電気装置２０１との接続部および金属導体の露出部１０５および１０６を除く導体表面は、樹脂絶縁層２０４で覆われている。これにより、金属導体２０２および２０３は外部と絶縁することができ、導体の短絡を防ぐことができる。
【００１８】
前記外部接続端子１０２および１０３は、外部電源または外部回路との接続部となる。そのため、外部接続端子１０２および１０３における樹脂絶縁層２０４の表面に樹脂成形後の後処理による痕跡があると、部分放電が発生することで電気特性が低下する。また、外部接続端子１０２および１０３を構成する樹脂絶縁層２０４の内部に気泡があると、部分放電が発生することで電気特性が低下する。
【００１９】
図３Ａに、本発明の実施例１に関わる電気機器の樹脂注入工程を示す。図３Ａ(a)は、注入工程の初期段階の気泡発生を示す模式図である。電気機器の金型３０１には、樹脂絶縁層２０４の形状をしたキャビティが彫られており、略長方形のモールド部１０１から突出した一の外部接続端子１０３の根本を基準として、他の外部接続端子１０２と近接する側に注入口３０２が形成されている。注入口３０２は、外部接続端子１０２および１０３の根本と連なる樹脂絶縁層に設けられているため、外部接続端子１０２および１０３における樹脂絶縁層２０４の表面には、注入痕１０４が残らない。そのため、注入痕による部分放電の発生による電気特性の低下を抑制することができる。注入口３０２は、一の外部接続端子１０３の根本近傍に位置しており、外部接続端子１０３の突出部の先端よりも高い位置となる。そのため、注入口３０２から流入した樹脂は、外部接続端子１０３で落下する。この時、樹脂は空気を巻き込みながら流動し易く、樹脂内部には気泡３０３が発生する。
【００２０】
図３Ａ(b)は、注入工程の途中における気泡の移動を示す模式図である。注入口３０２は、一の外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子１０２と近接する側に設置されているため、注入口３０２から流入した樹脂の一部は、流入口３０２から一の外部接続端子１０３の樹脂絶縁層側へ流動する。そのため、外部接続端子１０３の樹脂絶縁層で発生し、浮力により浮上した気泡３０３は、樹脂流れに沿って、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子１０２と逆側の方向に移動する。
【００２１】
図３Ａ(c)は、注入工程の充填完了における気泡３０３の移動を示す模式図である。図３Ａ(b)において、他の外部接続端子１０２と逆側の方向に移動した気泡３０３は、一の外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の他の外部接続端子１０２と近接する側に設けた注入口３０２から流入する樹脂によって、外部接続端子１０２および１０３から遠ざかる方向に移動する。そのため、本実施例の電気機器の構成を用いると、外部接続端子１０３および１０２を覆っている樹脂層に注入口の後処理による痕跡である注入痕が残らず、外部接続端子１０３および１０２を覆っている樹脂層に気泡が残留し難いため、部分放電を抑制する効果が得られる。
【００２２】
なお、樹脂材料には、絶縁性の高い熱硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうち１種又は２種以上を混合して用いても良い。注入痕１０４とは、モールド部１０１の樹脂表面の表面粗さよりも表面粗さが大きい樹脂表面である。前記注入痕は、モールド部１０１の樹脂表面から突出した形状でも良い。モールド部１０１の樹脂表面から突出した形状の場合、注入痕の表面を研磨等の後加工する際に、注入痕１０４以外の樹脂表面に加工痕が残ることを防ぎ易い効果が得られる。また、注入痕１０４は、外部接続端子１０２および１０３を覆う樹脂層２０４の表面のうち、外部電源または外部回路との接続部を除く場所に設置しても、本実施例と同様の効果が得られる。また、突出した外部接続端子は少なくとも２つあれば良く、３つ以上でも良い。
【００２３】
図３Ｂは、本発明に関わる電気機器の樹脂注入工程の他の例を示す図である。図３Ａのキャビティ部を、外部接続端子の突出方向が、外部接続端子の根本を基準に水平方向よりも、下側に傾斜する方向に傾けた変形例である。図３Ｂ(a)は、注入工程の初期段階の気泡発生を示す模式図である。電気機器の金型３０１には、樹脂絶縁層２０４の形状をしたキャビティが彫られており、略長方形のモールド部１０１から突出した一の外部接続端子１０３の根本を基準として、他の外部接続端子１０２と近接する側に注入口３０２が形成されている。注入口３０２は、外部接続端子１０２および１０３の根本と連なる樹脂絶縁層に設けられているため、外部接続端子１０２および１０３における樹脂絶縁層２０４の表面には、注入痕１０４が残らない。そのため。注入痕による部分放電の発生による電気特性の低下を抑制することができる。注入口３０２と樹脂絶縁層２０４の形状をしたキャビティ部の接続部は、外部接続端子１０２および１０３の根本近傍に位置しており、外部接続端子１０２および１０３の突出部の先端よりも高い位置となる。そのため、注入口３０２から流入した樹脂は、外部接続端子１０２および１０３で落下する。この時、樹脂は空気を巻き込みながら流動し易く、樹脂内部には気泡３０３が発生する。
【００２４】
図３Ｂ(b)は、注入工程の途中における気泡の移動を示す模式図である。注入口３０２は、外部接続端子１０２を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の外部接続端子１０３と近接する側に設置されているため、注入口３０２から流入した樹脂の一部は、注入口３０２から外部接続端子１０２の樹脂絶縁層側へ流動する。そのため、外部接続端子１０２の樹脂絶縁層で発生し、浮力により浮上した気泡３０３は、樹脂流れに沿って、外部接続端子１０２を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の外部接続端子１０３と逆側の方向に移動する。また、注入口３０２は、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の外部接続端子１０２と近接する側に設置されているため、注入口３０２から流入した樹脂の一部は、注入口３０２から外部接続端子１０３の樹脂絶縁層側へ流動する。そのため、外部接続端子１０３の樹脂絶縁層で発生し、浮力により浮上した気泡３０３は、樹脂流れに沿って、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の外部接続端子１０２と逆側の方向に移動する。
【００２５】
図３Ｂ(c)は、注入工程の充填完了における気泡３０３の移動を示す模式図である。図３Ｂ(b)において、外部接続端子１０２と逆側に移動した気泡３０３は、注入口３０２から流入する樹脂によって、外部接続端子１０３から遠ざかる方向に移動する。また、外部接続端子１０３と逆側に移動した気泡３０３は、注入口３０２から流入する樹脂によって、外部接続端子１０２から遠ざかる方向に移動する。そのため、本実施例の電気機器を用いると、外部接続端子１０３および１０２を覆っている樹脂層に注入口の後処理による痕跡である注入痕が残らず、外部接続端子１０２および１０３を覆っている樹脂層に気泡が残留し難いため、部分放電を抑制する効果が得られる。
【００２６】
なお、図３Ａおよび図３Ｂに見られるように、樹脂注型時に、突出形状の外部接続端子１０２および１０３は、水平方向或いは水平面に対して下方を向く方向に配置される。
【００２７】
また、図３Ａおよび図３Ｂにおいては、２つの突出形状の外部接続端子１０２および１０３の軸線が直交しているが、必ずしも直交する必要はなく、２つの軸線が交差していれば良い。
【実施例２】
【００２８】
本発明の実施例２は、電気機器の1つである真空開閉器に本発明を適用したものである。
【００２９】
図４は、本発明の実施例２の真空開閉器の側断面図であり、電圧・電流の投入状態を示している。真空開閉器４００の略長方形モールド部１０１の内部は、一の外部接続端子１０３内に設置された導体４０１と、接地断路電極４０２と、接地断路電極４０２を軸方向に移動させる絶縁ロッド４０３と、セラミック絶縁筒４０５と端板４０６Ａおよび端板４０６Ｂにより内部を真空とした真空容器内に可動電極４０７Ａと固定電極４０７Ｂを設置した真空バルブ４０４と、可動電極４０７Ａを軸方向に移動させる絶縁ロッド４０８と、可動電極４０７Ａと接地断路電極４０２に接続するフレキシブル導体４０９と、他の外部接続端子１０２内に設置された導体４１０が設置されている。投入状態では、一の外部接続端子１０３側からの電力を、導体４０１と接地断路電極４０２とフレキシブル導体４０９と可動電極４０７Ａと固定電極４０７Ｂと導体４１０を経由して、他の外部接続端子１０２側へと供給できるようになっている。
【００３０】
接地断路電極４０２および絶縁ロッド４０３および真空バルブ４０４の真空容器の外側となる可動電極４０７Ａおよび絶縁ロッド４０８は、絶縁樹脂層４１１の中空部に設置されている。そのため、開閉動作に合わせて、電極軸方向へ移動することができる。
【００３１】
一の外部接続端子１０３の軸心４１４は、接地断路電極４０２の軸心４１５と異なる位置に配置され、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の金属導体４０１と接地断路電極４０２とを連結するようにした平板導体４１６が設置されている。そのため、接地断路電極の軸と異なる位置に配置された外部のケーブルヘッドにおいても、外部接続端子１０３と容易に接続が可能となる。もちろん、前記金属導体と平板導体は一体物を用いても良い。
【００３２】
絶縁樹脂層４１１は、絶縁ロッド４０３側に略凹部となる形状となっており、絶縁ロッド４０３と絶縁ロッド４０８を軸方向に摺動可能とした隔離板４１２により密封された構造である。密封された空間部４１３は、乾燥空気や、Ｎ２及びＣＯ２等の地球温暖化係数の低いガスや、絶縁性能の高いＳＦ６ガスで覆っている。空間部４１３の封入ガスの漏れを防ぐために、隔離板４１２との接触面となる絶縁樹脂層４１１の上面の接触部はＯリング等により密封構造となっている。
【００３３】
図５は、真空開閉器の側断面図であり、電圧・電流の遮断状態を示している。図４で示した投入状態では、真空バルブ４０４の可動電極４０７Ａと固定電極４０７Ｂが接触しており、一の外部接続端子１０３から他の外部接続端子１０２に負荷電流が通電されている。その状態で他の外部接続端子１０２に接続した負荷側で短絡が発生し大きな事故電流が流れた場合、絶縁ロッド４０８を上方に移動させることで可動電極４０７Ａと固定電極４０７Ｂを切り開き、事故電流を遮断する。
【００３４】
図６は、真空開閉器の側断面図であり、電圧・電流の断路状態を示している。図５で示した遮断状態では、可動電極４０７Ａと固定電極４０７Ｂが開いており、電流が遮断されている。その状態で、絶縁ロッド４０３を上方に移動させることで、接地断路電極４０２と導体４０１との接触を切り離すことにより、電気機器は断路状態となる。
【００３５】
以上のように、本実施例の真空開閉器は、絶縁樹脂層４１１の内部に金属からなる複雑な形状の部品を設置している。そのため、樹脂注型時に気泡が発生した場合、気泡が部品壁面に留まり残留し易くなる。また、外部接続端子１０２および外部接続端子１０３は、外部のケーブルヘッドと接続される。そのため、外部接続端子の絶縁樹脂層の表面に、注入痕や金型パーティングラインなどの凹凸があると、部分放電が生じやすくなる。
【００３６】
図７は、本実施例の樹脂注入位置を用いた、電気機器の樹脂注入工程における気泡の発生と移動を示す模式図である。図７(a)は、注入工程の初期段階の気泡発生を示す模式図である。真空開閉器ユニットの金型７０１には、絶縁樹脂層４１１の形状をしたキャビティが彫られており、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層４１１の根本を基準として外部接続端子１０２と近接する側に注入口７０２が形成されている。注入口７０２は、外部接続端子１０２および１０３の根本と連なる樹脂絶縁層に設けられているため、外部接続端子１０２および１０３における樹脂絶縁層４１１の表面には注入痕が残らないので、部分放電を抑制する効果が得られる。注入口７０２は外部接続端子の根本部でキャビティと接続されているため、外部接続端子１０３の先端部よりも高い場所に位置する。そのため、注入口７０２から流入した樹脂は、外部接続端子１０３で重力により落下する。この時、樹脂は空気を巻き込みながら流動するため、樹脂内部に気泡７０３が発生する。
【００３７】
図７(b)は、注入工程の途中における気泡の移動を示す模式図である。注入口７０２は、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、外部接続端子１０２と近接する側に設置されているため、注入口７０２から流入した樹脂の一部は、注入口７０２から外部接続端子１０３の樹脂絶縁層側へ移動する。そのため、外部接続端子１０３の樹脂絶縁層で発生し、浮力により浮上した気泡７０３は、樹脂流れに沿って、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、突出形状の外部接続端子１０２と逆の方向に移動し、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の金属導体と接地断路電極とを連結するようにした平板導体４１６の下部に到達する。
【００３８】
図７(c)は、注入工程の充填完了における気泡の移動を示す模式図である。図７(b)において、平板導体４１６まで移動した気泡７０３は、樹脂流動に沿って移動し、樹脂だまり７０５まで移動する。樹脂だまり７０５は、絶縁樹脂層４１１の形状をしたキャビティ部から、スリット状の樹脂抜き溝７０６により繋がった構造となっており、注型工程で発生した気泡７０３をキャビティ部の外部へ排出する役割を持つ。
【００３９】
図８および図９は、本実施例の気泡移動の計算例である。
ここでは、汎用流体ソフト（ＦｌｏｗＳｉｅｎｃｅ社製）を用いて、外部接続端子１０３で発生した気泡移動の計算を行った。
【００４０】
図８に、計算に用いた電気機器の形状を示す。図７と同様に、注入口７０２から樹脂を注入する。樹脂注入量の計算条件は、毎分０．１Ｌとした。ボイドの計算条件は、外部接続端子１０３に樹脂が落下する時刻に外部接続端子１０３の下面より、１．０ｍｍの気泡７０３が発生する条件とした。金型の傾斜角度は１０°とした。樹脂の密度は、1800kg/m3、粘度は、１Pa・sとした。
【００４１】
図９に、本実施例の気泡移動の計算結果を示す。図９(a)は、外部接続端子１０３が樹脂で満たされる途中におけるボイド位置を示している。ボイド７０３は樹脂流動と浮力により外部接続端子１０３の上方へ移動する。図９(b)は、外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の金属導体と接地断路電極とを連結するようにした平板導体４１６が樹脂で満たされる途中におけるボイド位置を示している。ボイド７０３は、平板導体４１６の下部に沿って、接地断路電極の方向へ移動する。図９(c)は、キャビティが樹脂で満たされた状態におけるボイド位置を示している。ボイド７０３は、接地断路電極側の上部へ浮力により浮上する。そのため、本実施例の開閉器ユニットを用いると、外部のケーブルヘッドに接続するブッシング部におけるボイド残留による部分放電を抑制する効果が得られる。
【比較例】
【００４２】
図１０は、本発明の比較に用いた樹脂注入位置となる電気機器の樹脂注入工程における気泡の発生と移動を示す模式図である。図１０(a)は、モールド部１０１の外部接続端子１０３が突出した面において、外部接続端子１０２とは逆側の場所に注入口７０２を設けている。注入口７０２から流入した樹脂は、外部接続端子１０３で重力により落下する。この時、樹脂は空気を巻き込みながら流動するため、樹脂内部に気泡７０３が発生する。図１０(b)は、外部接続端子１０２に樹脂が充填する状態における気泡の移動を示す模式図である。外部接続端子１０３で発生した気泡７０３は、浮力により浮上し、樹脂流れに沿って外部接続端子１０２へ移動する。図１０(c)は、注入工程の充填完了における気泡の移動を示す模式図である。図１０(b)において外部接続端子１０２まで移動した気泡７０３は、新たな樹脂の出入りが少ない外部接続端子１０２に残留する。そのため、本比較例の構成では、外部接続端子１０２にボイドが残留し易くなるため、部分放電が発生し易くなる。
【００４３】
また、同様に、モールド部１０１の外部接続端子１０２が突出した面において、外部接続端子１０３とは逆側の場所に注入口７０２を設けた場合には、外部接続端子１０３にボイドが残留し易くなるため、部分放電が発生し易くなる。
【００４４】
さらに、略長方形のモールド１０１の外部接続端子１０３または１０２の逆側に注入口７０２を設けた場合には、外部接続端子１０３または１０２の壁面に切断加工痕が残り、外部接続端子１０３または１０２の切断加工痕により、部分放電が発生し易くなる。
【００４５】
以上のように、上記比較例などの本発明の比較に用いた構成では、外部接続端子１０２または１０３に、気泡７０３が残留し易い、または加工痕が残り易いため、部分放電が発生し易くなる。
【００４６】
これに対し、本実施例の、通電用の金属導体の少なくとも一部が絶縁樹脂で覆われた突出形状の外部接続端子１０２および１０３と、前記一の外部接続端子１０３を覆っている樹脂絶縁層の根本を基準として、前記他の外部接続端子１０２と近接する側に樹脂注入口を設ける構成により、外部接続端子のボイド残留を抑制でき、かつ、外部接続端子の樹脂層壁面に注入痕または樹脂抜き溝の切断加工痕が残らないため、部分放電が発生し難い電気機器を提供できる。
【００４７】
なお、絶縁樹脂層には、絶縁性の高い熱硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうち１種又は２種以上を混合して用いても良い。注入痕とは、注入口を後処理した場所に残る痕跡であり、モールド部１０１の樹脂表面の表面粗さよりも表面粗さが大きい樹脂表面であっても良く、直径が５mm以上の略円形であることが望ましい。樹脂抜き溝の切断加工痕とは、樹脂抜き溝を後処理した場所に残る痕跡であり、モールド部１０１の樹脂表面の表面粗さよりも表面粗さが大きい樹脂表面であっても良く、アスペクト比が３以上の略長方形であることが望ましい。また、注入痕の面積は、樹脂抜き溝の切断加工痕の面積よりも大きい。これは、注入口から流入した樹脂が充填した状態において、注入口よりも先に樹脂抜き溝および樹脂だまりの樹脂に熱が加わり易くすることで、樹脂抜き溝側を先に硬化をさせるためである。その結果、樹脂抜き溝側が封止されることで、注入口から保圧を加えられるため、キャビティの樹脂収縮による引けを抑制することができる。前記注入痕は、モールド部１０１の樹脂表面から突出した形状でも良い。モールド部１０１の樹脂表面から突出した形状の場合、注入痕の表面を研磨等の後加工する際に、注入口以外の樹脂表面を加工し、研磨痕が残留することを防ぎ易い効果が得られる。
【実施例３】
【００４８】
図１１は、第３の実施例を示す電気機器のモールド工程の側断面図である。図４の平板導体４１６の構造が異なる構成であり、第２の実施例と同様の構成については説明を省略する。平板導体４１６は、外部接続端子１０３の軸４１４と交差する面１４０１に対し、注入口７０２から遠ざかる方向に、外部接続端子１０３の突出方向と反対の方向に傾斜している。注入口７０２から樹脂を注入する。注入した樹脂は、外部接続端子１０３へ落下し、気泡を巻き込む。巻き込んだ気泡は、浮力により上昇し、平板導体４１６の壁面に沿って浮上する。平板導体４１６が、外部接続端子１０３の突出方向と反対の方向に傾斜しているため、気泡７０３の移動方向に対する浮力成分が大きくなるため、ボイドが浮上し易くなる。そのため、導体壁面のボイド残留による部分放電を抑制できる。
【実施例４】
【００４９】
図１２は、第４の実施例を示す電気機器のモールド工程の図である。図１２(a)は、側断面図を示す。図１２(b)は、図１２(a)の断面Ａを示す。図４の平板導体４１６の構造が異なる構成であり、第２の実施例と同様の構成については説明を省略する。平板導体４１６は、外部接続端子１０３の軸４１４の方向に、複数の貫通穴１５０１が加工されている。
【００５０】
注入口７０２から樹脂を注入する。注入した樹脂は、外部接続端子１０３へ落下し、気泡を巻き込む。巻き込んだ気泡は、浮力により上昇し、平板導体４１６の壁面へ到達する。平板導体４１６に加工された貫通穴１５０１により、ボイドが上へ抜け易くなる。そのため、導体壁面のボイド残留による部分放電を抑制できる。
【００５１】
図１２(b)に、複数の貫通穴１５０１の配置を示す。複数の貫通穴１５０１は、平板導体の長手方向に対して角度を持って、例えば４５度の方向に配置されている。第２の実施例で示したように、電気機器の投入状態において、平板部４１６は電流が流れる。通電方向となる平板導体の長手方向の導体断面積が小さいと、電気抵抗が大きくなり、発熱により電機機器の故障につながり易い。本実施の形態の構造では、長手方向の断面積を大きくとり易い４５度の方向に、複数の貫通穴が配置されているため、気泡の排出性を向上し、発熱による故障を防ぎ易くなり、優れた電気的特性を有する電気機器の提供が可能となる。
【実施例５】
【００５２】
図１３は、第５の実施例を示す電気機器のモールド工程の図である。図１３(a)は、側断面図を示す。図１３(b)は、図１３(a)の断面Ｂを示す。図４の平板導体４１６の構造が異なる構成であり、第２の実施例と同様の構成については説明を省略する。平板導体４１６は、外部接続端子１０３の方向の面が、中央部から幅方向で、かつ、外部接続端子１０３の突出方向とは反対側に傾斜している。
【００５３】
注入口７０２から樹脂を注入する。注入した樹脂は、外部接続端子１０３へ落下し、気泡を巻き込む。巻き込んだ気泡は、浮力により上昇し、平板導体４１６の壁面へ到達する。平板導体４１６の外部接続端子１０３側の面は、中央部から幅方向に、かつ、外部接続端子１０３の突出方向とは逆側に向けて傾斜が設けられているため、ボイドは幅方向へ移動する浮力を受け易くなる。そのため、ボイドが浮上し易くなる。したがって、導体壁面のボイド残留による部分放電を抑制出来る。
【実施例６】
【００５４】
図１４は、第６の実施例を示す電気機器のモールド工程の図である。図１４(a)は、側断面図を示す。図１４(b)は、図１４(a)の断面Ｃを示す。図４の平板導体４１６の構造が異なる構成であり、第２の実施例と同様の構成については説明を省略する。平板導体４１６は、外部接続端子１０３の方向の面に、平板導体の長手方向に向けて溝部が形成されている。
【００５５】
注入口７０２から樹脂を注入する。注入した樹脂は、外部接続端子１０３へ落下し、空気を巻き込む。巻き込んだ気泡は、浮力により上昇し、平板導体４１６の壁面へ到達する。到達した複数の気泡５０３は、平板導体４１６の外部接続端子１０３の方向の面に設けられた溝部で合流し合体する。そのため、溝部へ移動した複数の気泡は１つの気泡となり、気泡の直径が増加する。気泡の径が大きいほど、浮力が大きくなるため、ボイドは浮上し易くなる。したがって、導体壁面のボイド残留による部分放電を抑制できる。
【符号の説明】
【００５６】
１００  電気機器
１０１  モールド部
１０２，１０３  外部接続端子
１０４  注入痕
１０５，１０６  金属導体の露出部
２０１  電気装置
２０２，２０３  金属導体
２０４  樹脂絶縁層
３０１  金型
３０２  注入口
３０３  気泡
４００  真空開閉器
４０１，４１０  導体
４０２  接地断路電極
４０３，４０８  絶縁ロッド
４０４  真空バルブ
４０５  セラミック絶縁筒
４０６Ａ，４０６Ｂ  端版
４０７Ａ  可動電極
４０７Ｂ  固定電極
４０９  フレキシブル導体
４１１  樹脂絶縁層
４１２  隔離版
４１３  密閉された空間部
４１４  外部接続端子１０３の軸心
４１５  接地断路電極４０２の軸心
４１６  平板導体
７０１  金型
７０２  注入口
７０３  気泡(ボイド)
７０５  樹脂だまり
７０６  樹脂抜き溝
１４０１  軸４１４と交差する面
１５０１  貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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