JP2008305643A - 導電性塗料、その塗布方法および注型品 - Google Patents

Abstract

【課題】モールドされる電気機器を高ストレス化することが可能となる導電性塗料を提供する。
【解決手段】 真空絶縁容器１１の両端開口部に封着される封着金具１２に設けられるシールド１３のような電気部材の表面、もしくは電気部材１３を埋め込む絶縁層１５の外周表面に塗布される導電性塗料において、球状の導電性粒子と、導電性粒子を接合させるバインダーとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モールドされる電気機器に塗布される導電性塗料、その塗布方法および導電性塗料を塗布して製造される注型品に関する。

従来、接離自在の一対の接点を有する真空バルブの周りをエポキシ樹脂でモールドし、外部絶縁耐力を向上させたものが知られている。この場合、真空バルブの真空絶縁容器の両端開口部においては、封着金具がシャープエッジとなるため、これを覆うような金属製のシールドが設けられ電界緩和が図られている。また、シールドの表面には、銀粉が混合された導電性塗料が塗布されている（例えば、特許文献１参照）。

導電性塗料を塗布したものは、その部分を拡大した図５に示すように、シールド１と絶縁層２との間に導電層３が形成されている。導電性塗料は、５〜３０μｍの長さを持つ複数のフレーク状の銀破片４とバインダー５とから構成されており、特に、絶縁層２との接着性が良好となっている。これにより、シールド１と絶縁層２とが熱膨張の違いなどから剥離しても、シールド１と同電位の導電層３が絶縁層２と強固に接着し、剥離部分から部分放電が発生しないようになっている。

しかしながら、真空バルブを高電圧化させ、絶縁層２に加わる電気的ストレスが上昇していくと、銀破片４先端の電界強度の上昇が無視できないものとなる。即ち、銀破片４先端の電界強度が所定の電界強度に達すると、絶縁層２内に向かってトリー６が発生する。トリー６が進展すると絶縁破壊に到る。
特開２００５−２７６４７２号公報 （第２〜３ページ、図１）

上記の従来の導電性塗料においては、真空バルブを高電圧化させるために、絶縁層２に加わる電気的ストレスを上昇させると、導電層３を構成する銀破片４の電界強度が上昇していた。このため、絶縁層２を構成する組成を種々検討し、絶縁層２自体の絶縁耐力の向上を図っても、銀破片４の電界強度が上昇し、高ストレス化が困難となっていた。絶縁層２の高ストレス化は、モールドされる電気機器の縮小化や軽量化に繋がるので、最近の趨勢である。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、モールドされる電気機器を高ストレス化することが可能となる導電性塗料、その塗布方法およびこの導電性塗料を塗布して製造される注型品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の導電性塗料は、絶縁層に埋め込まれる電気部材の表面もしくは前記絶縁層の外周表面に塗布される導電性塗料において、球状の導電性粒子と、前記導電性粒子を接合させるバインダーとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、絶縁層内に埋め込まれる電気部材の表面に設けられる導電層、もしくは絶縁層の外周表面に設けられる接地層を、球状の導電性粒子を有する導電性塗料を用いて形成しているので、導電層の電界強度を抑制でき、絶縁層を高ストレス化に耐え得るものにすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る導電性塗料を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る導電性塗料を塗布したモールドされる電気機器の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る導電性塗料の構成を説明する拡大図、図３は、本発明の実施例１に係る導電性塗料の塗布方法を説明するフローチャート図である。なお、モールドされる電気機器を真空バルブを用いて説明する。

図１に示すように、真空バルブには、接離自在の一対の接点１０を収納した真空絶縁容器１１の両端開口部に、それぞれ封着金具１２が封着されている。また、封着金具１２を囲むように、それぞれの封着金具１２と同電位の金属製の椀状のシールド１３が設けられている。シールド１３表面には、厚さ０．１〜１．０ｍｍ程度の導電層１４が設けられている。これらの周りには、エポキシ樹脂のような絶縁材料をモールドして形成した絶縁層１５が設けられている。

なお、絶縁層１５の一方端は真空バルブの固定側通電軸１６端を露出させた界面接続部となっており、他方端は可動側通電軸１７が突出した界面接続部となっている。界面接続部には、図示しない他のモールドされた電気機器が接続される。

導電層１４は、その部分を拡大した図２に示すように、銀、ニッケル、銅などの金属材料からなる球状の導電性粒子１８と、この導電性粒子１８を接合させるエポキシ樹脂のバインダー１９とからなる導電性塗料を例えばハケ塗りして形成されている。ここで、球状とは、断面円状から断面楕円状までを含み、丸みを持ったもの言う。そして、断面円状では粒径を５〜２０μｍとし、断面楕円状では長円側を５〜２０μｍとしている。なお、前記金属材料片を例えばボールミルで微粉砕すれば、球状の導電性粒子１８を得ることができる。また、導電性粒子１８を接合させるバインダー１９は、アクリル樹脂やウレタン樹脂でもよい。

ここで、導電性粒子１８は、４０〜７０重量％含有されるものとする。これは、４０重量％未満では、ハケ塗りでの塗布作業が容易となるものの、バインダー１９の量が多く導電層１４の抵抗率が高くなり、充分なる電界緩和を行えなくなる。また、７０重量％超過では、バインダー１９の量が少なく塗布時に導電性塗料が伸び難く塗布作業が困難となるとともに、導電性粒子１８相互の接合が弱くなり部分的な剥離を起こすことがある。なお、導電性粒子１８とバインダー１９を混合したものに、アルコールなどの希釈液を混ぜて低粘度とし作業性を向上させてもよい。希釈液は、加熱硬化時に蒸発し、導電層１４の抵抗率に大きな影響を及ぼすものではない。

一方、導電性粒子１８の粒径が５μｍ未満では、バインダー１９との混合が困難となり、ダマと称される混合されない塊ができ易くなる。２０μｍ超過では、導電層１４の仕上がり厚さが大きくなり易く、平滑面にし難く好ましくない。なお、導電性粒子１８は、銀粉がバインダー１９と混合し易く、塗布後の抵抗率が低く好ましい。

次に、このような導電性塗料の塗布方法を図３を参照して説明する。

先ず、シールド１３の表面を清掃、脱脂する。その後、サンドブラスト処理などを行ってもよい（ｓｔ１）。そして、導電性塗料を例えばハケ塗りで数回重ね塗りする（ｓｔ２）。塗布後、加熱炉で硬化させるが、その加熱温度は、絶縁層１５に用いるエポキシ樹脂の加熱温度よりも低くする。例えば、絶縁層１５がビスフェノール系エポキシ樹脂であり、その一次硬化温度が１２０℃であれば、１１５℃で加熱硬化させる（ｓｔ３）。なお、絶縁層１５は、その後、一次硬化よりも高い温度で二次硬化が行われる。

これは、絶縁層１５の一次硬化温度以上で導電性塗料を加熱硬化させると、バインダー１９の加熱硬化が進み、枯れ状態になる。バインダー１９を枯れ状態にし、絶縁層１５の一次硬化を行うと、絶縁層１５の加熱硬化は良好に進むものの、バインダー１９が枯れ状態となっているので、絶縁層１５との接着性が劣ることになる。このため、バインダー１９を絶縁層１５よりも若干低い温度で加熱硬化させておき、絶縁層１５を加熱硬化するとき、バインダー１９も同時に加熱硬化が進むようにすると、接着性の優れたものとすることができる。なお、絶縁層１５がエポキシ樹脂であれば、バインダー１９も同種材料のエポキシ樹脂を用いると、接着性は更に向上する。

次に、このように加熱硬化させた導電層１４を有するシールド１３を真空バルブに装着し、注型品を製造する金型にセットする（ｓｔ４）。そして、金型内にエポキシ樹脂を充填し、加熱硬化すれば、高ストレス化された注型品を得ることができる（ｓｔ５）。

これにより、導電層１４の導電性粒子１８は丸みを帯びた球状であるので、電界強度の上昇が抑制される。このため、絶縁層１５の絶縁厚さを薄くして電界強度を上昇させても、導電性粒子１８の電界強度は大きく上昇せず、高ストレス化に適する導電層１４および絶縁層１５とすることができる。また、導電層１４により絶縁層１５とシールド１３との剥離による部分放電を抑制することができる。

上記実施例１の導電性塗料によれば、絶縁層１５内に埋め込まれるシールド１３表面の導電層１４を球状の導電性粒子１８を有する導電性塗料で形成しているので、導電層１４の電界強度の上昇を抑制することができ、絶縁層１５を高ストレス化に耐え得るものにすることができる。

上記実施例１では、モールドされる電気機器を真空バルブを用いて説明したが、中心導体の周りに絶縁層をモールドして形成するブッシングにおいても、中心導体の表面に球状の導電性粒子１８を有する導電性塗料を塗布すれば、絶縁層の絶縁厚さを薄くでき、ブッシングを高ストレス化することができる。

ここで、真空バルブに設けられるシールド１３やブッシングの中心導体を、モールドされた電気機器に用いられる電気部材と定義する。

次に、本発明の実施例２に係る導電性塗料を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る導電性塗料の構成を説明する拡大図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、絶縁層の外周表面にも導電性塗料を塗布することである。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。なお、真空バルブの構成は、実施例１と同様である。

図４に示すように、絶縁層１５の外周表面には、導電層１４と同様な球状の導電性粒子１８とバインダー１９とからなる導電性塗料を塗布した接地電位の接地層２０が設けられている。接地層２０は、絶縁層１５外周表面の電位を固定し、電界緩和を図るために設けられる。

シールド１３表面の導電層１４と絶縁層１５外周の接地層２０との電極配置から、接地層２０は導電層１４よりも低い電界強度となるが、所定の値に達すると絶縁破壊に影響を及ぼすことには変わりはない。このため、絶縁層１５の外周表面に接地層２０を設けるものにおいても、高ストレス化に耐え得るものにすることができる。

上記実施例２の導電性塗料によれば、実施例１と同様の効果のほかに、絶縁層１５の外周表面の接地層２０においても球状の導電性粒子１８を有する導電性塗料を用いることができる。

本発明の実施例１に係る導電性塗料を塗布したモールドされる電気機器の構成を示す断面図。 本発明の実施例１に係る導電性塗料の構成を説明する拡大図。 本発明の実施例１に係る導電性塗料の塗布方法を説明するフローチャート図。 本発明の実施例２に係る導電性塗料の構成を説明する拡大図。 従来の導電性塗料の構成を説明する図。

符号の説明

１、１３ シールド
２、１５ 絶縁層
３、１４ 導電層
４ 銀破片
５、１９ バインダー
６ トリー
１０ 接点
１１ 真空絶縁容器
１２ 封着金具
１６ 固定側通電軸
１７ 可動側通電軸
１８ 導電性粒子
２０ 接地層

Claims (7)

1. 絶縁層に埋め込まれる電気部材の表面もしくは前記絶縁層の外周表面に塗布される導電性塗料において、
   球状の導電性粒子と、
   前記導電性粒子を接合させるバインダーと
   を備えたことを特徴とする導電性塗料。
2. 前記金属性粒子を４０〜７０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性塗料。
3. 絶縁層に埋め込まれる電気部材の表面を清掃し、
   前記電気部材の表面に、球状の導電性粒子と前記導電性粒子を接合させるバインダーとからなる導電性塗料を塗布し、
   前記導電性塗料を前記絶縁層を加熱硬化する温度よりも低い温度で加熱硬化させることを特徴とする導電性塗料の塗布方法。
4. 前記絶縁層および前記バインダーは、同種材料であることを特徴とする請求項３に記載の導電性塗料の塗布方法。
5. 電気機器に用いられる電気部材と、
   前記電気部材の表面に設けられた導電層と、
   前記電気部材が埋め込まれた絶縁層とを備え、
   前記導電層は、球状の導電性粒子と前記導電性粒子を接合させるバインダーとからなる導電性塗料を塗布し、加熱硬化されて形成されることを特徴とする注型品。
6. 前記絶縁層の外周表面に前記導電性塗料を塗布して接地層を設けたことを特徴とする請求項５に記載の注型品。
7. 前記電気部材は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブの封着金具を囲むように設けられたシールドであることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の注型品。

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