JPH07254524A - 屋外用モールド変圧器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モールド樹脂の空気と接触する上表面が耐水性
を持ちしかも亀裂が生じないようにする。 【構成】ケース１の中に珪砂51を充填しエポキシ樹脂52
を注入した後に、耐水性処理充填材粉を熱硬化樹脂に混
合した耐水性モールド樹脂を上から所定量注入する。注
入の勢いによってこの耐水性モールド樹脂が珪砂51の層
の上のエポキシ樹脂52とが混合して耐水性を持ったモー
ルド樹脂層70ができる。この耐水性モールド樹脂層70は
その上表面が耐水性を持つことから温度変化による呼吸
作用でケース１の上部空間に水分が侵入したとしても表
面に付着することはなく、また、充填材粉が混合されて
いるから熱膨張係数が小さくしたがって温度変化による
表面の亀裂が生じることはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モールド変圧器をケ
ースの中に収納して屋外でも使用可能とした屋外用モー
ルド変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】モールド変圧器は巻線だけを樹脂モール
ドしたものや鉄心を含めて一体モールドしたものなど種
々のものがある。モールドに使用される熱硬化樹脂とし
てのモールド樹脂は一般に紫外線による表面劣化及び水
分やちりなどによる表面の汚損による絶縁耐力の低下と
いう問題があるために、例えば柱上変圧器のような屋外
用変圧器として従来のモールド変圧器がそのまま使用さ
れることはない。

【０００３】モールド変圧器には、低騒音、コンパク
ト、高信頼性、メンテナンス不要など種々の特長がある
ために、これを屋外使用することの要請があり、そのた
めに、モールド変圧器を油入変圧器などと同様に鉄製の
ケースの中に収納して屋外用とする構成が採用される。
図２は従来の屋外用モールド変圧器の側面図であり、こ
の発明と同じ出願人による特開平5-166661号公報によっ
て開示されたものに一部を除いて同じである。この図に
おいて、図の金属製ケース１の手前の壁を省略して断面
として示し鉄心２や巻線３などの屋外用モールド変圧器
の中身20を図示してある。また、一点鎖線で示す中心線
を境にして右側が中身20の断面図、左側が側面図であ
る。この図において、多くは鋼板で製作される金属製ケ
ース１は箱部11、ふた部12及び架台13からなっていて、
この中に鉄心２と巻線３からなる中身20が収納され粒状
の珪砂51とエポキシ樹脂52との混合物としてのモールド
樹脂５が満たされている。完成状態ではエポキシ樹脂52
が硬化して珪砂51を含めて鉄心２、巻線３及び金属製ケ
ース１が一体化される。

【０００４】モールド樹脂５の無機充填材粒としての珪
砂51はふた部12が外された状態で鉄心２を覆う高さまで
上から投入される。エポキシ樹脂52は箱部11の底面近く
に設けられた注入口８から注入される。エポキシ樹脂52
は後述するような理由で硬化後もゴムのように可とう性
の良い樹脂（例えば、長瀬CIBA製のXN1019/ XN1124)が
採用される。

【０００５】高圧巻線31からは高圧リード36が引き出さ
れて高圧ブッシング41に接続され、低圧巻線32からは低
圧リード37が引き出されて低圧ブッシン42に接続されて
いる。これらのブッシング41, 42はケース１を貫通して
外部に引き出されている。図示のように高圧ブッシング
41、低圧ブッシング42ともケース１の側面の上部から引
き出す構成が採用されるのは、高圧リード36、低圧リー
ド37ともにモールド樹脂５の中に充填されて絶縁強度と
機械的強度の双方を強化する構成とするためである。

【０００６】巻線３は外径側に配置された高圧巻線31、
内径側に配置された低圧巻線32、低圧巻線32と高圧巻線
31との間を絶縁する絶縁筒33及び鉄心２と低圧巻線32と
の間を絶縁する絶縁筒34とからなっていて、エポキシ樹
脂52が真空状態で注入された後常圧に戻されることによ
って小さな隙間までエポキシ樹脂52が侵入しその後の加
熱硬化によって巻線３に含まれる図示しない部品も含め
た全ての部品が機械的に一体化されるとともに絶縁的に
も強化され、更に熱伝導がよくなる。

【０００７】一般にエポキシ樹脂52を注入するにあたっ
ては後で気泡が残らないよう細心の注意が払われる。エ
ポキシ樹脂52の注入作業は真空雰囲気中で行われるの
で、エポキシ樹脂52で囲まれた空間すなわち気泡ができ
ても注入作業後常圧に戻すとこの空間は小さくなって消
滅する場合もあるが僅かな気泡として残る場合もあり、
これが絶縁耐力低下の重要な要因になる。

【０００８】気泡ができないようにするためには、エポ
キシ樹脂52をケース１の底から静かに注入するのが良
く、そのために、ケース１の底面近くに設けられた注入
口８からエポキシ樹脂52を注入して、底から順次エポキ
シ樹脂52が充満してゆくようにしている。前述の公報で
は注入口８の代わりにケース１の上部から底面にまで到
達する垂直に立てられた注入筒を設け、この注入筒の上
の開口部からエポキシ樹脂52を注入する構成が採用され
ているが、エポキシ樹脂52を下部から注入するという点
では共通であり、また、下部から注入する構成は他にも
あってこの発明においては注入方式に関してこだわるも
のではない。図３の方式は原理的に最も簡単な構成の一
例として示したものである。

【０００９】珪砂51は粒径が４ないし５号程度の粒径(1
99μm 〜 150μm)が妥当であるが、粒状なので巻線３の
小さな隙間に入り込むことはない。珪砂51が侵入しない
隙間はエポキシ樹脂52で満たされる。また、巻線３と金
属製ケース１との間の広い空間は珪砂51が満たされその
隙間にエポキシ樹脂52が侵入して満たすので、マクロ的
にはエポキシ樹脂に珪砂の細粉を同一比率で混合した場
合の従来のモールド樹脂５と熱膨張係数や熱伝導率の点
で同等になる。

【００１０】前述のように、鉄心２や巻線３の小さな隙
間には珪砂51が入り込むことはないので、このような隙
間には流動性のよいエポキシ樹脂52だけが満たされるこ
とから、変圧器中身で気泡の発生する可能性が少なくな
る。また、金属製ケース１近傍では珪砂51が充填される
のでこの部分のモールド樹脂５の熱膨張係数は金属製ケ
ース１の材料である鉄のそれに近くなる結果、エポキシ
樹脂52と珪砂51の混合物としてのモールド樹脂５とケー
ス１との間の温度変化による寸法変化の差が小さくなる
とともに、局部的な熱応力に対してはエポキシ樹脂52の
可とう性による変形によって吸収してしまい剥離が起こ
りにくい構成になる。

【００１１】モールド樹脂５の上表面上には耐水性のコ
ーティング例えば、日本チバガイギー社製のシラン処理
充填材DT1077JPをエポキシ樹脂に添加したもの）を所定
の厚さだけ注ぎ込んで硬化させた耐水性樹脂層７を形成
してある。温度変化によってケース１の上部の空間の空
気が出入りする呼吸作用によって、ケース１内には水分
が侵入する恐れがある。このような水分がモールド樹脂
５の上表面に付着して絶縁強度が低下するのを防止する
ために前述のように耐水性樹脂層７が採用されている。
水分がケース１内に侵入しないよう充分の対策が講じら
れる場合には耐水性樹脂層７の形成を省略しても差し支
えない。耐水性樹脂層７の厚みはモールド樹脂５に水分
の影響を与えない程度に薄くてよいので、静かに注入す
るなどして使用する耐水性樹脂の量が増加しないように
している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】珪砂51を充填後エポキ
シ樹脂52を注入するときには珪砂51の全てがエポキシ樹
脂52に浸漬されるようエポキシ樹脂５を多めに注入す
る。そのためモールド樹脂５の上表面にはエポキシ樹脂
５だけの層が生ずる。充填材を含まないエポキシ樹脂５
だけの熱膨張係数はケース１のそれに比べてはるかに大
きくしかもモールド樹脂５の上表面の面積が大きいの
で、温度変化によってエポキシ樹脂５が亀裂を生じる恐
れがある。亀裂が生ずるとモールド樹脂５の上表面に設
けられた耐水性樹脂層７も一緒に亀裂を生じて水分が亀
裂部から内部に侵入し絶縁強度を劣化させるという可能
性があるという問題がある。

【００１３】この発明の目的はこのような問題を解決し
て、モールド樹脂が耐水性を維持して空気と接する上表
面で温度変化による亀裂が生ずる恐れのない屋外用モー
ルド変圧器の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、鉄心と巻線からなるモールド変圧
器の中身をケースの中に収納して無機充填材粒を少なく
とも中身を覆う高さに充填し、その後、真空引きされた
状態で可とう性熱硬化性樹脂をケースの下部から少なく
とも無機充填材粒の全てを浸漬する高さまで注入し、そ
の後加熱硬化させる屋外用モールド変圧器の製造方法に
おいて、可とう性熱硬化樹脂を注入した後に、耐水性処
理充填材粉を熱硬化樹脂に混合した耐水性モールド樹脂
を所定量上から注入し、その後加熱硬化させるものとす
る。また、ケース内を常圧に戻した上で耐水性モールド
樹脂を注入して再度真空引きするものとする。

【００１５】

【作用】この発明の構成において、珪砂を充填し可とう
性熱硬化樹脂を注入した後に、耐水性処理充填材粉を熱
硬化樹脂に混合した耐水性モールド樹脂を上から所定量
注入することによって、珪砂の上の可とう性熱硬化樹脂
と耐水性モールド樹脂とが混合して耐水性を持ったモー
ルド樹脂層ができる。この耐水性モールド樹脂層の厚み
は耐水性モールド樹脂の注入量と先に注入されていた可
とう性熱硬化樹脂の珪砂層の表面から上に出ている部分
との和になるが、耐水性モールド樹脂を必要量注入する
ことによって充分の厚みを持った層を形成することがで
きる。

【００１６】耐水性モールド樹脂層はその上表面が耐水
性を持つことから温度変化による呼吸作用でケース１の
上部空間に水分が侵入したとしても表面に付着すること
はない。また、充填材粉が混合されているから熱膨張係
数が小さくしたがって温度変化による亀裂が生じにく
い。可とう性熱硬化樹脂は真空引きされた状態で注入さ
れるが、耐水性モールド樹脂は常圧に戻して注入し再度
真空引きするという方法を採用すると、真空引きすると
きに耐水性モールド樹脂及びこれと可とう性熱硬化樹脂
との混合層に混じり込んでいた気泡が真空引きが進むと
ともに大きくなって上昇しその勢いで耐水性モールド樹
脂と可とう性熱硬化樹脂との混合が更に促進する。

【００１７】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す屋外用モールド変圧器の
側面図であり、図２と同じ部材には共通の符号を付けて
重複する説明を省く。図１の図２に対して異なる点は、
耐水性樹脂層７に代えて図に斜線で示す耐水性モールド
樹脂層70を設けたことである。耐水性モールド樹脂層70
は珪砂51が充填されエポキシ樹脂52を下から注入した後
に、耐水性モールド樹脂を上からなるべく珪砂51の層の
上のエポキシ樹脂52と混ぜ合わさるようにして注入して
形成する。したがって、耐水性モールド樹脂層70は耐水
性モールド樹脂とエポキシ樹脂52との混合体になってい
る。

【００１８】後から注入する耐水性モールド樹脂には充
填材粉が混合されているからその比重は充填材粉が混合
されない可とう性熱硬化樹脂に比べて大きいので、エポ
キシ樹脂52だけの層が厚い場合には注入された耐水性モ
ールド樹脂の可とう性熱硬化樹脂と混合されないものは
可とう性熱硬化樹脂よりも下に沈澱して珪砂51の層の上
に層を形成し、その上に混合層、更にその上にもし存在
するとすれば可とう性熱硬化樹脂の層となる。可とう性
熱硬化樹脂の珪砂の層からでた部分をなるべく少なくし
ておけば実質的には全てが耐水性を持った混合層にな
り、加熱硬化後のその表面は耐水性を持つようになる。
また、耐水性の充填材粉が混合されているので熱膨張係
数が小さくなってケース１のそれに近づくので温度変化
による表面層の亀裂の発生の恐れがなくなる。

【００１９】両方の樹脂は確実に混合することが望まし
い。そのために耐水性モールド樹脂を注入するときに勢
いよく注入するとかして樹脂が攪拌するようにする。耐
水性モールド樹脂とエポキシ樹脂52との混合をより確実
にするためには、いったん雰囲気を常圧に戻して耐水性
モールド樹脂の注入を行い、その後改めて真空引きする
という方法を採用することができる。常圧から真空引き
する過程で耐水性モールド樹脂が注入されたときに、混
入した気泡が大きくなって上昇しそのい勢いで樹脂を上
下に混ぜ合わせることになって、単に耐水性モールド樹
脂を上から注入する方法に比べて両方の樹脂の混合が確
実になる。

【００２０】

【発明の効果】この発明は前述のように、耐水性モール
ド樹脂を上から注入して耐水性モールド樹脂層を形成す
ると、この耐水性モールド樹脂層はその上表面が耐水性
を持つことから温度変化による呼吸作用でケース１の上
部空間に水分が侵入したとしても表面に付着することは
なく、水分によって絶縁強度が低下する可能性はなく、
また、充填材粉が混合されているから熱膨張係数が小さ
くしたがって温度変化による亀裂が生じにくいので、亀
裂に水分が侵入することによる絶縁強度の低下を回避す
ることができる。

【００２１】常圧に戻して耐水性モールド樹脂を注入し
再度真空引きするという方法を採用すると、再度真空引
きするときに耐水性モールド樹脂及びこれと可とう性熱
硬化樹脂との混合層に混じり込んでいた気泡が大きくな
って上昇する勢いで混合が更に促進し耐水性モールド樹
脂層の特性が安定するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す屋外用モールド変圧器
の側面図

【図２】従来の屋外用モールド変圧器の側面図

【符号の説明】

1…ケース、20…中身、 2…鉄心、 3…巻線、 5…モー
ルド樹脂、51…珪砂（無機充填材粒）、52…エポキシ樹
脂（可とう性熱硬化樹脂）、70…耐水性モールド樹脂層

フロントページの続き (72)発明者 西澤 龍男 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 津野 隆司 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 福島 務 佐賀県伊万里市南波多町小麦原333番地 株式会社協電カットコア製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄心と巻線からなるモールド変圧器の中身
   をケースの中に収納して無機充填材粒を少なくとも中身
   を覆う高さに充填し、その後、真空引きされた状態で可
   とう性熱硬化性樹脂をケースの下部から少なくとも無機
   充填材粒の全てを浸漬する高さまで注入し、その後加熱
   硬化させる屋外用モールド変圧器の製造方法において、
   可とう性熱硬化樹脂を注入した後に、耐水性処理充填材
   粉を熱硬化樹脂に混合した耐水性モールド樹脂を所定量
   上から注入し、その後加熱硬化させることを特徴とする
   屋外用モールド変圧器の製造方法。
2. 【請求項２】ケース内を常圧に戻した上で耐水性モール
   ド樹脂を注入して再度真空引きすることを特徴とする請
   求項１記載の屋外用モールド変圧器の製造方法。