JPS607003A - 油入式コンデンサ - Google Patents

油入式コンデンサ

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JPS607003A
JPS607003A JP58113717A JP11371783A JPS607003A JP S607003 A JPS607003 A JP S607003A JP 58113717 A JP58113717 A JP 58113717A JP 11371783 A JP11371783 A JP 11371783A JP S607003 A JPS607003 A JP S607003A
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JP
Japan
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oil
capacitor
substituted
alkoxy
immersed
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Pending
Application number
JP58113717A
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English (en)
Inventor
吉野 裕教
和田 英一
浩平 塩田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電力用をはじめとして電気機器用。
通信用等に使われる油入式コンデンサに関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 従来の油入式コンデンサは絶縁油として7タル酸エステ
ルやリン酸エステル等のエステル油やアルキルベンゼン
(AB)やジアリルアルカン(DAA)等の炭化水素系
絶縁油などを単独でまたは混合して使用していた。実際
には前記絶縁油にエポキシ系安定剤、フェノール系安定
剤、ボスファイト系安定剤などの安定剤を必要量添加し
て用いていた。これらの添加剤は油入式コンデンサを長
期間使用している間に絶縁油が熱的、電気的エネルギー
によって劣化し分解生成物が増加し、それがまた分解反
応を進めるといった連鎖分解反応を起こし初期の電気特
性を長期にわたって維持することができなくなるだめ、
このような連鎖分解反応を止めるために添加したもので
あった。同じ目的でハロゲン化合成絶縁油に特殊なシラ
ン化合物を添加したものもあったが、いずれにしても、
従来の絶縁油には絶縁油中の残留不純物や分解生成物と
化学反応して連鎖分解反応を止める安定剤が添加され初
期の電気特性を長期にわたって維持してきたのであった
一方、油入式コンデンサに要求される性能の一つに不燃
性ないし難燃性であるかどうかの問題がある。この不燃
性ないしは難燃性を決定する要素の一つとして油入式コ
ンデンサに含浸される絶縁油が不燃性ないしは難燃性で
あるかどうかの問題があげられるが、従来の不燃性ない
し難燃性油入式コンデンサとしては炭化水素系絶縁油に
リン酸エステルを混合したものやオルガノシリコン化合
物(例えばジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポ
リシロキサン等)などの液体を含浸したものがあった。
炭化水素系絶縁油にリン酸エステルを混合した絶縁油は
誘電率が大きくできることや部分放電が起こりにくいな
どの優れた特性を持つ反面、オルガノシリコン化合物液
体に比べてフィルムの膨潤が大きく特に金属化フィルム
を用いたコンデンサのフィルム層間に1で絶縁油を含浸
する場合などには蒸着電極等の付着強度が(特にポリプ
ロピレンフィルムを用いた場合)極端に弱くなり、実用
できなくなる欠点を有していた。
これら従来の可燃性2よび難燃性または不燃性コンデン
サが共通して持つ問題点として高温でかつ電位傾度を高
くした場合に誘電損失率(tanδ)が急速に増加する
特性を有することである。第1図は従来の油入式コンデ
ンサの100℃におけるtanδ−電圧特性を示してお
り、ジオクチルフタv−)(DOP)(エポキシ系安定
剤1%添加)を含浸したコンデンサA、ジアリルエタン
(DAK)60%(体積比)とトリイソプロビルフェニ
ルホスヘー)(TIP)4’O%(体積比)の混合油に
エポキシ系安定剤1%を添加した難燃性絶縁油を含浸し
たコンデンサB1ジメチルポリシロキサン(DMS)を
含浸したコンデンサCの各特性である。また、第1図の
コンデンサ構成は紙の両面に金属を蒸着した電極紙2枚
とポリプロピレン誘電体フィルム2枚とからなる油入式
コンデンサで蒸着金属が亜鉛の場合が実線、アルミニウ
ムの場合が点線である。測定電圧は交流60 Hzの電
圧で第1図の横軸には印加電圧をフィルム厚で割−た電
位傾度を表わしている。これによれば電位傾度が高くな
ればなるほどtanδが上昇し、特に亜鉛電極紙の場合
が最悪であった。アルミニウム電極紙の場合は亜鉛電極
紙の場合よりtanδは低いが、やはり高電位傾度領域
において著しい増加傾向を示している。また、難燃性を
有するTIPとDAEの混合油およびDMSのtanδ
は極めて大きく難燃性を有する特長を持つ反面、可燃性
のDOPより誘電特性が悪くなる。TIPに対するDA
Eの体積比を小さくすればするほど難燃性は増すが、誘
電特性は悪くなる一方であり、かつ部分放電の発生がな
(tanδの急激な増加もない状態で一定時間経過後突
然コンデンサが破壊するといった原因不明の現象が見ら
れるためDAEの体積比をそれほど小さくできなかった
。それがまたプラスチックフィルムの膨潤を大きくする
ため特に前記蒸着電極とプラスチックフィルムの付着強
度を極端に弱くし実用化を難しくしていた。
発明の目的 本発明は、油入式コンデンサにおいて難燃性でかつプラ
スチックの溶解や膨潤が極めて少なくまた従来のこの種
コンデンサが持ち得なかったさらに高い電位傾度までt
anδが大きくならない特性を有する新しい油入式コン
デンサを提供することを目的とするものである。
発明の構成 そのだめの構成として本発明は主絶縁油とそれに添加さ
れる添加剤とからなる絶縁油を少なくとも2つの電極と
その電極間に介在する誘電体とからなるコンデンサ素子
に含浸してなるものであり、主絶縁油はオルガノシリコ
ン化合物であり、添加剤はシランカップリング剤である
実施例の説明 本発明において使用されるオルガノシリコン化合物とし
ては例えばジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポ
リシロキサンなどの一般的なオルガノシリコン化合物は
もちろん、次の一般式(式中、Rはフェニルまたは第3
−ブチルフェニルであり、R′はメチルまたはフェニル
であり、そしてXは1ないし30の整数である)で表わ
されるオルガノシリコン化合物や平均炭素数が4ないし
13の直鎖または分枝アルキル基を有するテトラアルキ
ルシランよりなるオルガノシリコン化合物である。
添加剤は次の一般式 (式中、R1は水素または01〜C4アルキルであり、
R2は01〜C8アルキレンまたは06〜018置換も
しくは非置換アリーレンであり、R5ハC+〜C8アル
キ/l/、 C1〜C8アルコキシ、06〜C+a置換
もL<は非置換アリール、01〜C8アシルオキシまた
はC6〜C+a置換もしくは非置換アリールオキシであ
り、R4およびR5はC1〜C8アルコキシ−C1〜C
8アシルオキシまたは06〜Cue置換もしくは非置換
アリールオキシから選定される)を有するシランカップ
リング剤か、または次の一般式 (式中、R1は01〜C8アルキレンまたは06〜C+
a置換もしくは非置換ア+J−レンであシ、R2はC1
〜C8アルキル、01〜C8アルコキシ、06〜(+a
 置換モしくは非置換アリール、01〜C8アシルオキ
シまたはC6〜01a置換もしくは非置換アリールオキ
シであり、R3およびR4はC1〜C8アルコキシ、C
1〜C8アシルオキシまたは06〜・018置換もしく
は非置換アリールオキシから選定される)を有するシラ
ンカップリング剤か、または次の一般式 (式中、R1は水素またはC1〜C4アミノアルキルで
あり、R2は01〜C8アルキレンまたは06〜C+a
置換もしくは非置換アリーレンであり、R3は01〜C
8アルキル、C1〜C8アルコキシ、C6〜018置換
もしくは非置換アリール、01〜C8アシルオキシまた
はC6〜e1a置換もしくは非置換アリールオキシでア
リ、R4およびR5はC1〜C8アルコキシ−01〜C
8アシルオキシまたは06〜018置換もしくは非置換
アリールオキシから選定される)を有するシランカップ
リング剤か、または次の一般式%式% (式中、R1け01〜CBアルキレンまたは06〜(+
a置換もしくは非置換アリーレンであり、R2はC1〜
C8アルキル、01〜C8アルコキシ、C6〜C+a置
換もしくは非置換アリール、01〜CBアシルオキシま
たは06〜CI8置換もしくは非置換アリールオキシで
あり、R3およびR4はC1〜C8アルコキシ、01〜
C8アシルオキシまたは06〜e1a置換もしくは非置
換アリールオキシから選定される)を有するシランカッ
プリング剤か、あるいはまた次の一般式 %式% (式中、R1はC1〜C8アルキレンまたは06〜Cj
+s置換もしくは非置換アリーレンであり、R2はC1
〜C8アルキル、01〜C8アルコキシ、06〜C+s
 置換もしくは非置換アリール、01〜CBアシルオキ
シ捷たは06〜G+8置換もしくは非置換アリールオキ
シであり、R5およびR4はC1〜C8アルコキシ、0
1〜C8アシルオキシまたは06〜Ova置換もしくは
非置換アリールオキシから選定される)を有するシラン
カップリング剤か、さらにまた次の一般式 ) %式% (式中、R1およびR3およびR5はC1〜C8アルキ
レンまたはC1〜C8アルコキシであり、R2は水素、
01〜C8アルキル、01〜C8アルコキシ、06〜C
+a置換もしくは非置換アリール、01〜C8アシルオ
キシまだは06〜C+a置換もしくは非置換アリールオ
キシであシ、R4およびH6は水素、01〜C6アルコ
キシ、01〜C8アシルオキシまたは06〜C+a置換
もしくは非置換アリールオキシから選定される)を有す
るシランカップリング剤を単独で、あるいは混合して用
いる。
なかでも好ましいシランカップリング剤は次の通りであ
る。
(イ) γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシン
ラン H3 CH2=C−C,−0−C31hSi(OGHs)s1 (ロ) γ−グリシドキシプロビルトリメト・キシシラ
ン (ハ) N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルト
リメトキシンラン HzNCzH4NHC5H6Sj、(OCHs)sに)
N−β(アごノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン H2NC2HaNHCsHbSi (OCH3)2Hs (ホ) γ−アミノプロピルトリエトキシシランH2N
CsH6Si (OC2Hs )s(へ) γ−メルカ
プトプロピルトリメトキシシランH3CsH6Si (
OCH3)3 (ト) γ−クロロプロビルトリメトキンンラン04C
5H6Si (OGHs )s (ト) ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン CH2=CH81(OCzH40GH3)sここでいう
シランカップリング剤とは、分子中に2個以」二の官能
基を有し、通常その官能基は異なる反応性を有している
ケイ素化合物である0該シランカツプリング剤は通常一
般式 %式% で表わすことができる。ここでX1〜x5はSt原子に
結合した加水分解性の基を表わし、アルコキシ基、アシ
ロキシ基(特にアセトキシ基)、ハロゲン(特にクロル
)などがその代表的な例である。
またYは各種の有機官能基を表わし、例えばビニル基、
アミノ基、イミノ基−クロル基、エポキシ基、メルカプ
ト基、ペルオキシ基、ウレイド基などを含有する有機官
能基がその代表的なものであって、有機基Rを介してま
だは直接Si原子と結合している。
本発明の油入式コンデンサはこのようにオルガノシリコ
ン化合物にシランカップリング剤を少なくとも1種類有
効量添加した絶縁油を含浸してなるものであるが、その
有効量は絶縁油に対して0−02 wt%(重量%)以
上であり、好ましくは0.1 wt係係上上ある。3w
t%までは高温における油入式コンデンサの初期誘電特
性が添加量とともに良好になるが、3wt%を超えると
添加量を増やしても初期誘電特性は良くならなかった。
しかし無添加に比較してはるかに優れた初期特性を示し
、10 wt%程度の添加量でも優れた電気誘電特性を
示す。さらに添加量を20〜30 wt%に増やすと初
期特性は一時的に悪いが電圧エージング処理をすること
により特性が飛躍的に向上してくる。しかし、現行のシ
ランカップリング剤は極めてその価格が高いため極めて
コスト的に高い油入式コンデンサとなることから現時点
では0.1wt%〜10 wt%が好ましい添加量の範
囲である。
コンデンサを構成する電極としては誘電体を亜鉛やアル
ばニウム等を蒸着して直接金属化してなる電極やアルば
ニウム箔を電極として使う。まだアルミニウム箔の端部
を折返し電極端部の電界集中を緩和するためのラウンド
エ・ノヂ電極を用いればコロナ放電を抑える効果が犬で
ある0コンデンサを構成する誘電体としては合成樹脂フ
ィルムや紙を用いる○特に含浸性を高める粗面化合成樹
脂フィルム(例えば粗面化ポリプロピレンフィルム)を
用いるとフィルム自体の誘電損失が小さくかつ含浸性が
良いためコロナ開始電圧が高くとりわけ優れた高温高耐
圧特性を有する油入式コンデンサを提供できるものであ
る0以下、本発明の具体的実施例につき説明するO第2
図は本発明よりなる油入式コンデンサの100℃におけ
る初期tanδを表わし、tanδが高くなる亜鉛蒸着
した電極を用いた場合のみを示している。ここに示した
油入式コンデンサはコンテンサ電極構成が第1図と同じ
で絶縁油がジメチルポリシロキサンにγ−メタアクリ口
キシグロピルトリメトキシシランを1wt%添加した低
膨潤難燃性絶縁油を含浸したコンデンサDの場合と片面
粗面化ポリプロピレンフィルムの平滑面に亜鉛蒸着した
金属化フィルム2枚を巻回してなるコンデンサ素子にメ
チルフェニルボリシロキサンニγ−メタアクリロキシプ
ロビルトリメトキシシランを1wt係添加した低膨潤難
燃性絶縁油を含浸したコンデンサEの場合である。第2
図かられかるように従来の難燃性油入式コンデンサよシ
もはるかに優れた低いtanδ特性を示し、これら本発
明よシなる難燃性油入式コンデンサは従来より高温でか
つ充分高い電位傾度で使用することができる。それのみ
ならず難燃性である上に極めて膨潤性が低く金属化プラ
スチックフィルムの金属薄膜とプラスチックフィルムと
の付着強度が強いまま長期間保持され極めて安定性の高
い油入式コンデンサとなっている。
なお、ここで主に検討の対象としたのはtanδ特性が
特に悪い亜鉛よりなる電極を有する油入式コンデンサで
あったが、アルミニウムよシなる電極を有する油入式コ
ンデンサに対しても同様の効果を有する。
発明の効果 以上のように本発明によれば、難燃性を有しかつプラス
チックフィルムの溶解性や膨潤性が極めて低くさらには
従来にない低いtanδ特性を有するため従来のコンデ
ンサが使用不可能であった高電位傾度下でも使用できる
油入式コンデンサを提供する優れた効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の油入式コンデンサの初期tanδ−電位
傾度特性図、第2図は本発明の実施例における油入式コ
ンデンサの初期tanδ−電位傾度特性図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 電イで己イ(r(〕l< 〜ンシJ) 第2図 1■鷹(V/、u)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. オルガノシリコン化合物にシランカップリング剤を少な
    くとも1種類添加した絶縁油を含浸した油入式コンデン
    サ。
JP58113717A 1983-06-23 1983-06-23 油入式コンデンサ Pending JPS607003A (ja)

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JP58113717A JPS607003A (ja) 1983-06-23 1983-06-23 油入式コンデンサ

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JP58113717A JPS607003A (ja) 1983-06-23 1983-06-23 油入式コンデンサ

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