樹脂注型品およびその製造方法
【課題】エポキシ樹脂で注型された絶縁層と埋め込まれる電気部材との接着性を向上させる。
【解決手段】注型樹脂で注型された主絶縁層１１と、主絶縁層１１に埋め込まれとともに、サンドブラスト処理を施した真空バルブ１の封着金具２、３の周りに設けられる金属キャップ４、７のような電気部材と、この金属キャップ４、７のサンドブラスト処理面に設けられるとともに、主絶縁層１１よりも熱変形温度の低い絶縁塗料で設けられた絶縁被膜６、１０とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】注型樹脂で注型された主絶縁層１１と、主絶縁層１１に埋め込まれとともに、サンドブラスト処理を施した真空バルブ１の封着金具２、３の周りに設けられる金属キャップ４、７のような電気部材と、この金属キャップ４、７のサンドブラスト処理面に設けられるとともに、主絶縁層１１よりも熱変形温度の低い絶縁塗料で設けられた絶縁被膜６、１０とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁層内に真空バルブのような電気部材を埋め込んだ樹脂注型品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接離自在の一対の接点を有する真空バルブにおいては、外周にエポキシ樹脂のような注型樹脂を注型して絶縁層を形成し、外部絶縁補強が行われている。この場合、真空バルブの封着金具には、電界緩和用の金属キャップが設けられており、絶縁層と良好に接着するように、サンドブラスト処理や導電性塗料塗布処理などが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、真空バルブの大容量化が進むと、通電電流による温度上昇が大きくなり、更に強固な接着が必要になる。即ち、エポキシ樹脂と金属キャップの線膨張係数の相違と温度差から発生する熱応力が大きくなるので、それに耐え得るように接着性を向上させなければならない。なお、接着が耐えられない場合には、剥離などが起こり、絶縁劣化が起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７６４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、金属キャップを設けた真空バルブのような電気部材を絶縁層内に埋め込むものにおいて、電気部材と絶縁層の接着性を向上し得る樹脂注型品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の樹脂注型品は、注型樹脂で注型された主絶縁層と、前記主絶縁層に埋め込まれとともに、サンドブラスト処理を施した電気部材と、前記電気部材のサンドブラスト処理面に設けられるとともに、前記主絶縁層よりも熱変形温度の低い絶縁塗料で設けられた絶縁被膜とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す要部拡大断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を示す図。
【図４】本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る樹脂注型品を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す要部拡大断面図、図３は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を示す図である。なお、樹脂注型品において、絶縁層内に埋め込まれる電気部材を、真空バルブを用いて説明する。
【００１０】
図１に示すように、接離自在の一対の接点を有する真空バルブの真空絶縁容器１の両端には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２の周りには、碗状の固定側金属キャップ４が設けられ、固定側通電軸５に固定されている。固定側金属キャップ４には、後述する接着性を向上させるための固定側絶縁被膜６が設けられている。
【００１１】
可動側封着金具３の周りにも、碗状の可動側金属キャップ７が設けられ、樹脂浸入防止管８に固定されている。樹脂浸入防止管８内には、移動自在の可動側通電軸９が挿通している。可動側金属キャップ７にも、固定側と同様に、可動側絶縁被膜１０が設けられている。真空バルブ１や金属キャップ４、７の外周には、エポキシ樹脂で注型した主絶縁層１１が設けられている。即ち、主絶縁層１１内には、電気部材となる真空バルブ１や金属キャップ４、７が埋め込まれていることになる。絶縁層１１の両端には、他の部材と接続するためのテーパー状の界面接続部１１ａ、１１ｂが設けられている。
【００１２】
次に、製造方法について、図２、図３を参照して説明する。
【００１３】
図２、図３に示すように、先ず、銅材よりなる金属キャップ４、７にサンドブラスト処理を施し、表面粗さＲｚ：３０〜５０μｍに粗面化する（ｓｔ１）。これをアセトンで洗浄（ｓｔ２）、乾燥（ｓｔ３）させた後、絶縁塗料を例えば、はけ塗りし、絶縁厚さ数１０〜数１００μｍの絶縁被膜６、１０を設ける（ｓｔ４）。絶縁被膜６、１０の表面は、図示の通り、金属キャップ４、７の表面よりも滑らかになる。
【００１４】
ここで、絶縁塗料は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂や、ビスアジペートなどの環式脂肪族エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル型エポキシ樹脂などの主剤に、コハク酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸などの脂環族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸などの硬化剤を混ぜたものである。主剤よりも硬化剤の混合比を少なくすれば、主絶縁層１１よりも熱変形温度を低く抑えられ、接着性を向上させることができる。なお、絶縁塗料は、アセトン、メタノールなどで希釈できる。
【００１５】
次に、この絶縁塗料塗布後の液ダレを防止し、主絶縁層１１の熱変形温度よりも低い温度の約１００℃で予備硬化させる（ｓｔ５）。予備硬化後の熱変形温度は、約６０℃であり、後述する主絶縁層１１の熱変形温度１２０〜１５０℃よりも低くなっている。予備硬化とは、表面が硬化する程度あり、主絶縁層１１の硬化温度よりも低い温度で硬化させることを言う。
【００１６】
次に、金属キャップ４、７を取付けた真空バルブを注型金型にセットし（ｓｔ６）、注型を行い（ｓｔ７）、主絶縁層１１を形成する。注型樹脂は、エポキシ基を２個以上１分子中に有する化合物であれば適用可能であり、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂に酸無水物硬化剤を所定量混合し、シリカ、アルミナなどの無機充填剤も所定量を添加したものである。無機充填剤の添加量を調整し、線膨張率を銅材の金属キャップ４、７と同程度することが望ましい。注型は、金型温度１２０〜１５０℃の一般的な真空注型を用いる。
【００１７】
絶縁被膜６、１０有無による部分放電特性を表１に示すが、絶縁被膜６、１０を設けたものでは、金属キャップ４、７と主絶縁層１１との剥離がなく、優れた特性であった。なお、絶縁被膜６、１０の無いものでは、部分放電特性が低下した。試験条件としては、主絶縁層１１の絶縁厚さは２５ｍｍであり、外周には接地層を設けている。
【表１】
【００１８】
これにより、予備硬化させた熱変形温度の低い絶縁被膜６、１０は、硬化中の注型樹脂に発生する残留応力を緩和することができ、接着力を向上させることができる。絶縁被膜６、１０と主絶縁層１１は、エポキシ樹脂系の同種材料である。また、金属キャップ４、７側では、粗面化によるアンカー効果を有し、主絶縁層１１側では、絶縁被膜６、１０の滑らかな面による応力集中の防止を図ることができ、更に接着力を向上させることができる。なお、絶縁被膜６、１０の熱変形温度が高くなると、被膜自体に亀裂などが発生するので好ましくない。
【００１９】
上記実施例１の樹脂注型品によれば、金属キャップ４、７に主絶縁層１１よりも熱変形温度の低い絶縁被膜６、１０を設けて主絶縁層１１を形成しているので、強固な接着力を得ることができ、優れた電気特性を得ることができる。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型品図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る樹脂注型品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、樹脂注型品にブッシングを用いたことである。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。
【００２１】
図４に示すように、サンドブラスト処理したアルミの中心導体２１の周りには、熱変形温度が主絶縁層２２よりも小さい絶縁被膜２３を設けている。中心導体２１はアルミであり、実施例１の銅材よりも線膨張係数が大きく、接着面積も大きくなるが、主絶縁層２２、絶縁被膜２３の基本的な主成分は実施例１と同様である。しかしながら、絶縁被膜２３により、接着性が向上するので、優れた電気特性を得ることができる。なお、中心導体２１は、主絶縁層２２に埋め込まれる電気部材となる。
【００２２】
上記実施例２の樹脂注型品によれば、主絶縁層２２に埋め込まれる電気部材の材質を変えても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
以上述べたような実施形態によれば、主絶縁を形成する絶縁層と、絶縁層に埋め込まれる電気部材との接着性を向上させることができる。
【００２４】
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】
【００２５】
１ 真空絶縁容器
２、３ 封着金具
４、７ 金属キャップ
５、９ 通電軸
６、１０、２３ 絶縁被膜
８ 樹脂浸入防止管
１１、２２ 主絶縁層
１１ａ、１１ｂ 界面接続部
２１ 中心導体
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁層内に真空バルブのような電気部材を埋め込んだ樹脂注型品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接離自在の一対の接点を有する真空バルブにおいては、外周にエポキシ樹脂のような注型樹脂を注型して絶縁層を形成し、外部絶縁補強が行われている。この場合、真空バルブの封着金具には、電界緩和用の金属キャップが設けられており、絶縁層と良好に接着するように、サンドブラスト処理や導電性塗料塗布処理などが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、真空バルブの大容量化が進むと、通電電流による温度上昇が大きくなり、更に強固な接着が必要になる。即ち、エポキシ樹脂と金属キャップの線膨張係数の相違と温度差から発生する熱応力が大きくなるので、それに耐え得るように接着性を向上させなければならない。なお、接着が耐えられない場合には、剥離などが起こり、絶縁劣化が起こる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７６４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、金属キャップを設けた真空バルブのような電気部材を絶縁層内に埋め込むものにおいて、電気部材と絶縁層の接着性を向上し得る樹脂注型品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の樹脂注型品は、注型樹脂で注型された主絶縁層と、前記主絶縁層に埋め込まれとともに、サンドブラスト処理を施した電気部材と、前記電気部材のサンドブラスト処理面に設けられるとともに、前記主絶縁層よりも熱変形温度の低い絶縁塗料で設けられた絶縁被膜とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す要部拡大断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を示す図。
【図４】本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る樹脂注型品を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す要部拡大断面図、図３は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を示す図である。なお、樹脂注型品において、絶縁層内に埋め込まれる電気部材を、真空バルブを用いて説明する。
【００１０】
図１に示すように、接離自在の一対の接点を有する真空バルブの真空絶縁容器１の両端には、固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２の周りには、碗状の固定側金属キャップ４が設けられ、固定側通電軸５に固定されている。固定側金属キャップ４には、後述する接着性を向上させるための固定側絶縁被膜６が設けられている。
【００１１】
可動側封着金具３の周りにも、碗状の可動側金属キャップ７が設けられ、樹脂浸入防止管８に固定されている。樹脂浸入防止管８内には、移動自在の可動側通電軸９が挿通している。可動側金属キャップ７にも、固定側と同様に、可動側絶縁被膜１０が設けられている。真空バルブ１や金属キャップ４、７の外周には、エポキシ樹脂で注型した主絶縁層１１が設けられている。即ち、主絶縁層１１内には、電気部材となる真空バルブ１や金属キャップ４、７が埋め込まれていることになる。絶縁層１１の両端には、他の部材と接続するためのテーパー状の界面接続部１１ａ、１１ｂが設けられている。
【００１２】
次に、製造方法について、図２、図３を参照して説明する。
【００１３】
図２、図３に示すように、先ず、銅材よりなる金属キャップ４、７にサンドブラスト処理を施し、表面粗さＲｚ：３０〜５０μｍに粗面化する（ｓｔ１）。これをアセトンで洗浄（ｓｔ２）、乾燥（ｓｔ３）させた後、絶縁塗料を例えば、はけ塗りし、絶縁厚さ数１０〜数１００μｍの絶縁被膜６、１０を設ける（ｓｔ４）。絶縁被膜６、１０の表面は、図示の通り、金属キャップ４、７の表面よりも滑らかになる。
【００１４】
ここで、絶縁塗料は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂や、ビスアジペートなどの環式脂肪族エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル型エポキシ樹脂などの主剤に、コハク酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸などの脂環族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸などの硬化剤を混ぜたものである。主剤よりも硬化剤の混合比を少なくすれば、主絶縁層１１よりも熱変形温度を低く抑えられ、接着性を向上させることができる。なお、絶縁塗料は、アセトン、メタノールなどで希釈できる。
【００１５】
次に、この絶縁塗料塗布後の液ダレを防止し、主絶縁層１１の熱変形温度よりも低い温度の約１００℃で予備硬化させる（ｓｔ５）。予備硬化後の熱変形温度は、約６０℃であり、後述する主絶縁層１１の熱変形温度１２０〜１５０℃よりも低くなっている。予備硬化とは、表面が硬化する程度あり、主絶縁層１１の硬化温度よりも低い温度で硬化させることを言う。
【００１６】
次に、金属キャップ４、７を取付けた真空バルブを注型金型にセットし（ｓｔ６）、注型を行い（ｓｔ７）、主絶縁層１１を形成する。注型樹脂は、エポキシ基を２個以上１分子中に有する化合物であれば適用可能であり、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂に酸無水物硬化剤を所定量混合し、シリカ、アルミナなどの無機充填剤も所定量を添加したものである。無機充填剤の添加量を調整し、線膨張率を銅材の金属キャップ４、７と同程度することが望ましい。注型は、金型温度１２０〜１５０℃の一般的な真空注型を用いる。
【００１７】
絶縁被膜６、１０有無による部分放電特性を表１に示すが、絶縁被膜６、１０を設けたものでは、金属キャップ４、７と主絶縁層１１との剥離がなく、優れた特性であった。なお、絶縁被膜６、１０の無いものでは、部分放電特性が低下した。試験条件としては、主絶縁層１１の絶縁厚さは２５ｍｍであり、外周には接地層を設けている。
【表１】
【００１８】
これにより、予備硬化させた熱変形温度の低い絶縁被膜６、１０は、硬化中の注型樹脂に発生する残留応力を緩和することができ、接着力を向上させることができる。絶縁被膜６、１０と主絶縁層１１は、エポキシ樹脂系の同種材料である。また、金属キャップ４、７側では、粗面化によるアンカー効果を有し、主絶縁層１１側では、絶縁被膜６、１０の滑らかな面による応力集中の防止を図ることができ、更に接着力を向上させることができる。なお、絶縁被膜６、１０の熱変形温度が高くなると、被膜自体に亀裂などが発生するので好ましくない。
【００１９】
上記実施例１の樹脂注型品によれば、金属キャップ４、７に主絶縁層１１よりも熱変形温度の低い絶縁被膜６、１０を設けて主絶縁層１１を形成しているので、強固な接着力を得ることができ、優れた電気特性を得ることができる。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型品図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る樹脂注型品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、樹脂注型品にブッシングを用いたことである。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。
【００２１】
図４に示すように、サンドブラスト処理したアルミの中心導体２１の周りには、熱変形温度が主絶縁層２２よりも小さい絶縁被膜２３を設けている。中心導体２１はアルミであり、実施例１の銅材よりも線膨張係数が大きく、接着面積も大きくなるが、主絶縁層２２、絶縁被膜２３の基本的な主成分は実施例１と同様である。しかしながら、絶縁被膜２３により、接着性が向上するので、優れた電気特性を得ることができる。なお、中心導体２１は、主絶縁層２２に埋め込まれる電気部材となる。
【００２２】
上記実施例２の樹脂注型品によれば、主絶縁層２２に埋め込まれる電気部材の材質を変えても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
以上述べたような実施形態によれば、主絶縁を形成する絶縁層と、絶縁層に埋め込まれる電気部材との接着性を向上させることができる。
【００２４】
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】
【００２５】
１ 真空絶縁容器
２、３ 封着金具
４、７ 金属キャップ
５、９ 通電軸
６、１０、２３ 絶縁被膜
８ 樹脂浸入防止管
１１、２２ 主絶縁層
１１ａ、１１ｂ 界面接続部
２１ 中心導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注型樹脂で注型された主絶縁層と、
前記主絶縁層に埋め込まれとともに、サンドブラスト処理を施した電気部材と、
前記電気部材のサンドブラスト処理面に設けられるとともに、前記主絶縁層よりも熱変形温度の低い絶縁塗料で設けられた絶縁被膜とを備えたことを特徴とする樹脂注型品。
【請求項２】
前記電気部材は、真空バルブとこの真空バルブの封着金具の周りに設けられた金属キャップとであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型品。
【請求項３】
前記電気部材は、ブッシングを構成する中心導体であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型品。
【請求項４】
前記注型樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に所定量の酸無水物と無機充填剤とを添加したものであり、
前記絶縁塗料は、エステル系エポキシ樹脂に所定量のダイマー酸を混合したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型品。
【請求項５】
電気部材にサンドブラスト処理を施し、
その表面にエステル系エポキシ樹脂に所定量のダイマー酸を混合した絶縁塗料を塗布し、
これを予備硬化し、
予備硬化させた電気部材を注型金型にセットし、
この注型金型にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に所定量の酸無水物と無機充填剤とを添加した注型樹脂を充填し、
加熱硬化させることを特徴とする樹脂注型品の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁塗料で前記サンドブラスト処理した表面を滑らかにすることを特徴とする請求項５に記載の樹脂注型品の製造方法。
【請求項１】
注型樹脂で注型された主絶縁層と、
前記主絶縁層に埋め込まれとともに、サンドブラスト処理を施した電気部材と、
前記電気部材のサンドブラスト処理面に設けられるとともに、前記主絶縁層よりも熱変形温度の低い絶縁塗料で設けられた絶縁被膜とを備えたことを特徴とする樹脂注型品。
【請求項２】
前記電気部材は、真空バルブとこの真空バルブの封着金具の周りに設けられた金属キャップとであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型品。
【請求項３】
前記電気部材は、ブッシングを構成する中心導体であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型品。
【請求項４】
前記注型樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に所定量の酸無水物と無機充填剤とを添加したものであり、
前記絶縁塗料は、エステル系エポキシ樹脂に所定量のダイマー酸を混合したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型品。
【請求項５】
電気部材にサンドブラスト処理を施し、
その表面にエステル系エポキシ樹脂に所定量のダイマー酸を混合した絶縁塗料を塗布し、
これを予備硬化し、
予備硬化させた電気部材を注型金型にセットし、
この注型金型にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に所定量の酸無水物と無機充填剤とを添加した注型樹脂を充填し、
加熱硬化させることを特徴とする樹脂注型品の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁塗料で前記サンドブラスト処理した表面を滑らかにすることを特徴とする請求項５に記載の樹脂注型品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−３０３６８（Ｐ２０１３−３０３６８Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６０７７（Ｐ２０１１−１６６０７７）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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