專利名稱：絕緣支撐裝置及其制造方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及支撐固定高電壓機器的絕緣支撐裝置及其制造方法。
背景技術：
在高電壓機器中，使用許多絕緣支撐裝置。為了謀求高電壓機器的小型化，該絕緣支撐裝置的小型化也是必要的。作為絕緣支撐裝置的絕緣材料，一般使用電氣特性和機械特性等優異的環氧樹脂。雖然環氧樹脂自身的絕緣性能非常優異，但是決定作為絕緣支撐裝置的絕緣性能的主要因素是沿面絕緣，為了小型化，已經研究了多種提高特性的方法。已知以往在收納自由接觸分離的一對接觸點這樣的由環氧樹脂注塑(注形)而成絕緣容器中，越靠近內側越增加介電常數并且在絕緣層內埋入電場緩沖屏蔽(電界緩和〉 一& κ )而改善沿面電場分布。例如有日本公開專利公報特開2006-179290號公報(以下稱為專利文獻1)。另一方面，就使用無機絕緣材料陶瓷的情況而言，在絕緣層內埋入電場緩沖屏蔽而改善沿面電場分布是困難的。因此，采用設置折疊、增加沿面絕緣距離的方法。例如有日本公開專利公報特開平7力6觀45號公報(以下稱為專利文獻2)。上述以往的絕緣支撐裝置有著如下的問題。就使用環氧樹脂的情況而言，可以容易地埋入電場緩沖屏蔽，但是用于使介電常數變化的注塑操作是困難的。即，必須使用成分不同的環氧樹脂，例如進行多階段注塑而形成，注塑步驟增加。就陶瓷而言，由于在高溫下燒結金屬氧化物而制造，在絕緣層內埋入電場緩沖屏蔽是困難的。此外，一般的陶瓷的介電常數比環氧樹脂的介電常數大。因此，期望同時使用陶瓷和環氧樹脂，使介電常數傾斜并且可以埋入電場緩沖緩屏蔽的產品。
發明內容
本發明為了解決上述問題而完成，目的是提供一種使介電常數傾斜，并且埋入有電場緩沖屏蔽，謀求沿面電場分布的改善的絕緣支撐裝置及其制造方法。為了實現上述目的，實施方式的絕緣支撐裝置具有如下結構。即其特征在于，具備貫穿電氣部件貫穿空洞部的無機絕緣材料的第一絕緣層，設置在所述的第一絕緣層的外周并且介電常數比該第一絕緣層小的有機絕緣材料的第二絕緣層，以及埋入于所述第二絕緣層的電場緩沖屏蔽。
圖1為表示本發明的實施例1的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖；圖2為說明本發明的實施例1的絕緣支撐裝置的注塑方法的圖；圖3為表示本發明的實施例2的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖；圖4為表示本發明的實施例3的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖5為表示本發明的實施例4的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖。符號說明1第一絕緣層；Ia空洞部；2第二絕緣層；3電場緩沖屏蔽；3a段差部；4陰螺紋；5 填隙合金；6真空閥；7斷路部；8電磁執行器；9操作機構；10絕緣操作桿；11金屬模；Ila 位置決定部；12螺釘；13注入口； 14腔體；15第3絕緣層；16突出部；17接地層。
具體實施例方式以下參照
本發明的實施例。實施例1首先，參照圖1、圖2說明本發明的實施例1的絕緣支撐裝置。圖1為表示本發明的實施例1的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖。圖2為說明本發明的實施例1的絕緣支撐裝置的注塑方法的圖。如圖1所示，在含有陶瓷的筒狀的第一絕緣層1的周圍設有注塑環氧樹脂而形成的第二絕緣層2。在第二絕緣層2的一方的端部埋入有筒狀的電場緩沖屏蔽3。電場緩沖屏蔽3的基部的厚壁部分設有陰螺紋4，在內周增大了的段差部3a處嵌入有第一絕緣層1。 在第二絕緣層2的另一方的端部埋入有填隙合金(埋力金)5。此外，由于在第二絕緣層2 埋入電場緩沖屏蔽3，絕緣厚度可以比第一絕緣層1的絕緣厚度大。在這樣的絕緣支撐裝置中，在電場緩沖屏蔽3的基部側，帶有真空閥6的用一點劃線圍起來的斷路部7固定到陰螺紋4上。在相對側，帶有電磁執行器8的用一點劃線圍起來的操作機構9固定到填隙合金5上。真空閥6和電磁執行器8由可自由移動地貫穿第一絕緣層1的空洞部Ia的用一點劃線表示的絕緣操作桿10連接。絕緣操作桿10和第一絕緣層1內表面之間保持規定的絕緣距離。接著，參照圖2說明絕緣支撐裝置的制造方法。如圖2所示，首先，用陶瓷制造、準備筒狀的第一絕緣層1(內周絕緣部件準備步驟)。接著，將第一絕緣層1的一方的端部的外周嵌入段差部3a，將另一方的端部的內周嵌入金屬模11的位置決定部lla(電場緩沖屏蔽固定步驟)。將這些安裝到金屬模11上，從金屬模11外，分別用螺釘12固定陰螺紋4和填隙合金5 (金屬模安裝步驟)。然后關閉金屬模11，一邊加熱金屬模11 一邊抽真空。溫度、真空度達到規定值時，液狀環氧樹脂從注入口 13充填到腔體14內，并被加熱固化(外周絕緣部件形成步驟)。分離模，即可形成埋入有電場緩沖屏蔽3的第二絕緣層2。通過這樣的注塑，可以使用第一絕緣層1作為金屬模11的一部分，可以減少部件的數量。第一絕緣層1為無機絕緣材料，能經受注塑時的溫度。此外，在沒有第一絕緣層1， 僅注塑第二絕緣層2的情況下，與第一絕緣層1相當大小的圓柱形的附屬的金屬模成為必
箭ο另外，第一絕緣層1的介電常數為約8，第二絕緣層的介電常數為約4，通過一次注塑可以制造內側的介電常數比外側的介電常數大的絕緣支撐裝置。進一步地，通過使埋入于第二絕緣層2的電場緩沖屏蔽3的前端(先端)相對于軸方向長度，延伸直至1/2-1/3， 可以謀求如絕緣操作桿10那樣的在空洞部Ia移動的可動電氣部件的電場緩沖。另外，對于這樣的絕緣結構，雖然內周嚴格絕緣，但由于為無機絕緣材料，因此很難發生放電劣化，其作為沿面絕緣材料是優異的絕緣材料。進一步地，第二絕緣層2可以無縫隙地粘接到該第一絕緣層1，適合3kV以上的高電壓機器。根據上述實施例1的絕緣支撐裝置，由于在絕緣操作桿10貫穿空洞部Ia的第一絕緣層1的周圍，通過注塑設有埋入有電場緩沖屏蔽3的第二絕緣層2，在實現由電場緩沖屏蔽3帶來的電場緩沖的同時，可以實現使內側介電常數大于外測，可以改善第一絕緣層1 的內面的電場分布、即所謂的沿面電場分布。上述實施例1中，使成為可移動電氣部件的絕緣操作桿10貫穿第一絕緣層1的空洞部Ia而進行了說明，但即使使如不可移動的固定的主回路導體那樣的固定電氣部件貫穿，也能改善內面的電場分布。這種情況下，電場緩沖屏蔽3的長度也可以縮短。另外，在空洞部Ia封入干燥的空氣、氮氣等絕緣氣體時，可以形成為不受濕度等的影響的絕緣支撐
直ο這里，將貫穿第一絕緣層1的空洞部Ia的可移動電氣部件、固定電氣部件統稱為貫穿電氣部件。實施例2接著，參照圖3說明本發明的實施例2的絕緣支撐裝置。圖3為表示本發明的實施例2的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖。此外，該實施例2與實施例1的不同點為在第二絕緣層的外周設有第三絕緣層。圖3中，對于與實施例1相同的結構部分付與相同符號，并省略其詳細的說明。如圖3所示，在第二絕緣層2的外周設有與第一絕緣層1相同的含有陶瓷的第三絕緣層15。因此，由于在第二絕緣層2的外周設有介電常數大的第三絕緣層15，還可以謀求外周的電場緩沖。另外，注塑中可以用第三絕緣層15作為金屬模的附屬，可以進一步減少金屬模的部件數。根據上述實施例2的絕緣支撐裝置，除了實施例1的效果，可以謀求內周和外周的電場緩沖。實施例3接著，參照圖4說明本發明的實施例3的絕緣支撐裝置。圖4為表示本發明的實施例3的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖。此外，該實施例3與實施例2的不同點為在第一絕緣層的內面設有突出部。在圖4中，對于與實施例2相同的結構部分付與相同符號，并省略其詳細的說明。如圖4所示，在第一絕緣層1內面的中間部的、在電場緩沖屏蔽3的前端與軸方向正交的位置，設有向內側突出的突出部16。此外，突出部16形成為與貫穿電氣部件保持規定的絕緣距離。電場緩沖屏蔽3的前端電場強度高，但是由于突出部16的絕緣厚度增大，可以抑制沿面電場強度。根據上述實施例3的絕緣支撐裝置，除了實施例2的效果，可以進一步謀求第一絕緣層1內面的電場緩沖。實施例4接著，參照圖5說明本發明的實施例4的絕緣支撐裝置。圖5為表示本發明的實施例4的絕緣支撐裝置的結構的剖視圖。此外，該實施例4與實施例3的不同點為在第三絕緣層的外周設有接地層。在圖5中，對于與實施例3相同的結構部分付與相同符號，并省略其詳細的說明。如圖5所示，在第三絕緣層15的外周設有涂布導電性涂料而形成的接地層17。此外，在如實施例1那樣的未設有第三絕緣層15的結構中，形成為在第二絕緣層2的外周設有接地層17。另外，電場緩沖屏蔽3側的第二絕緣層2的端部，通過未示出的界面連接而連接。根據上述實施例4的絕緣支撐裝置，除了實施例3的效果，該裝置也可以適用外周接地的電氣機器。根據上述那樣的實施方式，在貫穿電氣部件進行貫穿的絕緣支撐裝置中，在實現由電場緩沖屏蔽帶來的電場緩沖的同時，通過介電常數的差異可以實現改善內面電場分布、即所謂的沿面電場分布。已經說明本發明的多種實施方式，這些實施方式僅僅作為例子進行提示并不意圖限制本發明的保護范圍。這些新的實施方式，可能以其他的多種方式實施，在不脫離本發明的主旨范圍內，可以進行各種省略、替換和變更。這些實施方式及其變形包含在本發明的范圍和主旨中，并同時包含在權利要求的范圍和其等同范圍中。
權利要求
1.一種絕緣支撐裝置，具備貫穿電氣部件貫穿空洞部的無機絕緣材料的第一絕緣層，設置在所述第一絕緣層的外周并且介電常數比該第一絕緣層小的有機絕緣材料的第二絕緣層，以及埋入于所述第二絕緣層的電場緩沖屏蔽。
2.根據權利要求1所述的絕緣支撐裝置，其特征在于，在所述第二絕緣層的外周設有具有與所述第一絕緣層同樣的絕緣材料的第三絕緣層。
3.根據權利要求1或2所述的絕緣支撐裝置，其特征在于，所述第一絕緣層、所述第三絕緣層為陶瓷，所述第二絕緣層為環氧樹脂。
4.根據權利要求1或2所述的絕緣支撐裝置，其特征在于，在所述第一絕緣層內面的中間部設有向內側方向突出的突出部。
5.根據權利要求1或2所述的絕緣支撐裝置，其特征在于，在所述第二絕緣層或所述第三絕緣層的外周設有接地層。
6.一種絕緣支撐裝置的制造方法，具備準備用陶瓷形成的第一絕緣層的內周絕緣部件準備步驟；將所述第一絕緣層固定到電場緩沖屏蔽上的電場緩沖屏蔽固定步驟；將所述第一絕緣層和所述電場緩沖屏蔽固定到金屬模上的金屬模安裝步驟；以及向所述金屬模內充填環氧樹脂，形成埋入有所述電場緩沖屏蔽的第二絕緣層的外周絕緣部件形成步驟。
全文摘要
本發明提供一種支撐絕緣裝置及其制造方法，該裝置的特征在于，具備如絕緣操作桿(10)那樣的貫穿電氣部件貫穿空洞部(1a)的無機絕緣材料的第一絕緣層(1)，設置在所述第一絕緣層(1)的外周并且介電常數比所述第一絕緣層(1)的小的有機絕緣材料的第二絕緣層(2)，以及埋入于所述第二絕緣層(2)的一方的端部并且進行貫穿電氣部件以及第一絕緣層(1)的內面的電場緩沖的電場緩沖屏蔽(3)。
文檔編號H01B17/64GK102568716SQ201110390550
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者久保田信孝, 佐藤純一, 多賀谷治, 淺利直紀 申請人:株式會社東芝