JPH01619A - 絶縁体の支持構造およびその製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は電気絶縁体の支持構造と、その製造方法に関す
る。

〔従来技術と課題〕

イタリア特許節１．１１４，９０９号に記載のように、
有機物質のリブ状被覆を備えた複合型・絶縁体において
は、機械的支持機能はファイノく−グラス強化樹脂の中
心円筒形要素に任せられている。

このような中心要、素は一般に、（連続的またはバッチ
方式の）引き抜き法によって、またはファイバーグラス
織布の積層と工具加工によって中実円筒形ロッドとして
製造される。

この要素の他の幾何学的形状は、連続ファイバのフィラ
メントを螺旋形パタンに巻き取り、これを熱硬化性樹脂
をもって含浸する方法によって得られた中空円筒体の形
状である。

これらの複合型絶縁体の重要な問題点の１つは、この絶
縁体から支持要素と導線に対して応力を伝達するための
末端部材との接続の問題である。このような接続部の構
造は、 −　ファイバーグラス強化樹脂要素の末端の幾何学的形
状と、 −この末端に連結される金属部材の幾何学的形状と、 −前記の要素をこの部材に連結する方法と、−前記の接
続を実際に実施する技術とに依存している。

現在まで使用されている複合絶縁体の最も一般的な接続
部は、この製品の末端のゼオメトリとその固着法とによ
って分類されている。すなわち円筒形末端、円錐形末端
、または端末機能を果たす金属インサートの上に巻き付
けられた末端を有する接続部が存在する。

第１の型の場合、前記のような中実円筒形ロッドが使用
される。

この場合、接続部は下記の段階によって放射方向圧縮応
力によって得られる。

一米国特許第３，８９８，３７２号に記載の圧縮技術に
よって、ロッド末端を挿入した円筒形中空金属端子を可
塑的に変形する段階、 −「電力装置とシステムに関するＩ　ＥＥＥ議事録Ｊ　
ＰＡＳ−１０２巻、ＮＯ９，１９８３年９月、３．１２
３頁に記載のように、ロッドの末端に対して樹脂円錐体
を付着させ、円錐体補形を有する金属端子の内部に挿入
す°る段階。

この方法によれば、ロッド上の円錐体の滑りは、部分的
に接着力によって、また主として強力な放射方向応力成
分を生じる予備緊張処理段階によって対抗される。

他の実施態様として、樹脂円錐体の代わりに円錐形金属
ジョーを使用する事ができる。

この第１型の接続部の欠点は、少なくとも絶縁体の定格
引っ張り応力に等しい軸方向成分を生じるには十分であ
るがロッド末端の強度に影響するほどに高くない放射方
向圧縮応力の特定が困難な事である。これは、絶縁体の
寿命中に永続しなければならない永久的応力である。

円錐形末端を有する第２の型の接続部においては、前記
の円錐形末端は補形の円錐形を有する金属端子と連結さ
れ、業界公知の手法により、セラミックスとガラスの「
キャップ−ビン」絶縁体および「ロッド」絶縁体につい
てテストされた応力伝達性充填材（樹脂またはセメント
）を挿入する。

種々の手法の主たる相違点は、いずれの場合にも外側面
に樹脂含浸されたファイバーグラス層を有する末端円錐
体を形成するテクノロジーにある。

末端円錐体は、円筒形ロッドの機械加工によって、また
は樹脂の重合中にロッド末端に作用する事によって、下
記のゼオメトリに形成される。

−テーパ型（円錐体の最小断面の直径がロッドの直径よ
り小）、 −ネジ付け型、 一円筒形ロッドの「押しつぶし」によって得られた楕円
形断面円錐体、 一円筒型ロッドの端面の中心に小角度の円錐体を打ち込
む事によって得られたクサビ型末端。

この第２型の接続部の欠点は、円錐体を形成する方法に
ある。すなわち、機械加工の場合には、ファイバーグラ
スを除去する必要があり、または重合中にファイバーグ
ラスを変形させる必要があり、いずれの場合にも接続部
の弱化を招き、これが絶縁体の弱点となる。

第３の型の接続部、すなわちショルダを有する金属端子
の上にファイバーグラスを巻き付ける型の接続部は、電
線絶縁体に関するフランス特許第１．３９０，４０５号
およびフランス特許第７３／３０，９００号に記載され
ている。

これらの特許によれば、膨脹性絶縁材料を充填された絶
縁管が、適当形状のショルダを備えた２個の金属端子の
中に挿入される。

樹脂を含浸されたガラスフィラメントが前記の管と２個
の金属端子の外側面の上に螺旋形に、適当巻き付け角度
で巻き付けられ、これらの部材を相互に永久的に接続す
る。つぎに、この構造全体をリブ状絶縁材料で被覆する
。

この型の接続部の主な欠点は下記である。

−同一強度において直径が大となり、従って外部リブ状
被覆のコストが高く、その全体寸法が大となる。これは
、管とその充填材料の長手力の応力を伝達しないからで
ある。

一絶縁体中に挿入される金属部材によって生じる強い電
圧グラジェントの故に、また管充填材料中の空隙の存在
の可能性の故に、部分的放電の可能性があり従って絶縁
不良となる。

−絶縁性物質の円筒体のみによって相互に絶縁されてい
る金属部材の表面に沿った水分の浸透に対する保護が不
十分。

〔発明の２目的および効果〕 中央円筒部分と、両端部とを有し、これらの端部は回転
面を有する中実形を成し、軸線対称形であって、前記円
筒部分と不連続なしで接続するように前記円筒部分より
大なる直径を存するファイバーグラス強化樹脂から成る
絶縁体の支持構造において、前記の円筒体と前記の端部
は、熱硬化性樹脂を含浸されたガラスフィラメントの重
なり合った交差層を中心円筒形要素上に９０’より小な
る螺旋巻き付け角度をもって巻き付けて構成されるファ
イバーグラス強化樹脂から成る絶縁体の支持構造によっ
て前記の課題が解決される事を出願人は発見し、またこ
れが本発明の目的を成す。

この説明および特許請求の範囲において使用される「螺
旋巻゛き付け角度」とは、巻き付けられたフィラメント
と本体軸線との同一面に対する投影の間に形成される鋭
角を意味する。

本発明の支持構造において、軸線対称形の回転面を有す
る中実形の両端面は、中心円筒形要素の両端部の近傍に
おいて、前記の重なり合ったガラスフィラメント交差層
が、前記の螺旋巻き付け角度より大なる角度を６って巻
き付けられた他のガラスフィラメント層と交互に配置さ
れる事によって構成される。

他の実施態様において、前記の両端部は、絶縁性物質か
ら成る中心円筒形要素の周囲に巻き付けられたガラスフ
ィラメントの重なり合った交差層から成り、前記の中心
円筒形要素の両端部は予め円筒体中央部分の直径より大
なる直径を有し軸線対称の回転面を有する中実形状に形
成されている。

本発明の支持構造の製造法は （ａ）中心円筒形要素の周囲に、熱硬化性樹脂をもって
含浸された少なくとも１本の連続ガラスフィラメントを
、９０°以下の螺旋巻き付け角度をもって巻き付ける段
階と、 （ｂ）中心円筒形要素の両端部の近傍において、前記の
螺旋巻き付け層に対して、前項（ａ）段階の巻き付け角
度より大なる巻き付け角度をもって他の巻き付け層を交
互に重ね合わせる段階と、（Ｃ）前記の含浸樹脂を重合
させ硬化させる段階とを含む、。

本発明による電気絶縁体の支持構造の両端部は好ましく
は切頭円錐形を有し、中心円筒形要素の末端部分の形状
に対応して、前記のガラスフィラメントの重ね合わされ
た交差層に対して、他のフィラメント層を近似的に直角
の巻き付け角度をもって交互に巻き付け、これらのフィ
ラメント層は内側から外側に向かって長手力の長さが短
縮され、それぞれのフィラメント層の巻き付け始点が支
持構造の末端に向かって移動して、巻き付け直径を段階
的に徐々に増大させるようにする事によって形成される
。

本発明の絶縁体支持構造の他の製造法は、（ａ）中央部
分の直径より大なる直径を有し軸線対称の回転面を有す
る中実形状に予め形成された端部を有する中心円筒形要
素の周囲に、熱可塑性樹脂を含浸された少なくとも１本
の連続ガラスフィラメントを９０°より小なる螺旋巻き
付け角度をもって巻き付ける段階と、 （ｂ）前記の含浸樹脂を重合硬化させる段階とを含む。

連続フィラメントを螺旋形に巻き付ける要素は、好まし
くは樹脂を含浸された相互に平行なガラスファイバ束か
ら成る。

前記のガラスファイバ束の厚さは、数ｍｍ、例えば１０
ｍ１１までの厚さとし、前記の巻き付けフィラメントと
同一のフィラメントを使用する事によって得られる。

他の実施態様として、中心円筒形要素は、例えば引き抜
きによって得られた直径数順の中実円筒体から成り、あ
るいは絶縁性物質を充填された中空円筒体からなる事が
できる。このような円筒体は、優れた機械強度と、最適
の電気特性と、巻き付け層と同等の物理特性と、変形に
対する十分に高い弾性とを有する限り、仕上がり製品の
内部に挿入したま残存させる事ができる。

さらに他の実施態様として、金属材料の剛性ロッドの上
に巻き付けを実施し、巻き付け段階が終了した時に前記
の剛性ロッドを除去し、このように形成された中空部に
絶縁性物質を充填し、またはこの支持構造の用途がブシ
ュまたは中空絶縁体またはシースである場合には中空の
ままに残す事ができる。

螺旋巻き付け角度は本発明の支持構造が耐えなければな
らない応力に対応して選定される。同一直径の平行繊維
束または引き抜きロッドと同程度の軸方向引っ張り強さ
を生じると共に放射方向応力成分を生じるように、巻き
線の巻き付け角度は好ましくは１乃至６０゜、さらに好
ましくは５乃至３０°の範囲とする。

風による振動、急激な荷重離脱、非対称的荷重などによ
る応力など、純粋な引っ張り応力以外の応力が加えられ
る場合に前記の放射方向抵抗成分が非常に有効である。

本発明の絶縁体の支持構造を製造するために使用される
ガラスフィラメントは、６００〜４．８００テツクスの
範囲内のサイズを有し、またジフェニロールプロパンお
よびエピクロルヒドリンを主成分とするエポキシ樹脂な
どの脂環式エポキシ樹脂を含浸される。

使用され得る他の熱可塑性樹脂の例はビニルエステル樹
脂、不飽和ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂などで
ある。

本発明の支持構造の制作においてはガラスフィラメント
が好ましい。なぜかならば、ガラスフィラメントは、公
知の誘電特性、化学特性および物理特性を有°するほか
、この型の製品に最適の弾性を与えるからである。

ガラスと類似の特性を有する他の物質から成るフィラメ
ントを使用する事もできるのであるから、本発明の支持
構造の製造のためにガラスフィラメントを使用する事は
制限的条件ではない。このような他の材料の例は例えば
ＫＥＶＬＡＲｍ維の製造に使用されるアラミド重合体で
ある。

本発明の絶縁体の支持構造は好ましくは切頭円錐形末端
を有する。このような形状は、業界公知の技術によって
接着剤を介在させて補形の円錐形を有する金属部材と組
み立てるに適当であり、前述のような円錐形の形成法に
伴う欠点を伴わない。

実際に、円錐形末端部の外側面は、ガラスファイバの交
差層によって不連続なしで、正確なゼオメトリと均一な
張力をもって完全に被覆され、慎重に樹脂を含浸され、
加熱装置中において重合され、硬化されるので、他の方
法に見られるような工程の中断、繊維の変形または切断
を防止する事ができる。

本発明の支持構造のもう一つの利点は、その末端部の直
径を中央円筒部分の直径に対して正確に調整する事が可
能であり、これによって他の従来構造における断面の急
激な変化による強さの減少を防止できる事にある。

同じく製造均一性の理由から、本発明の支持体の中央円
筒部分は、引き抜かれたロッドと比較して、前述のよう
に軸方向引っ張り応力以外の応力に耐える利点を有する
。引き抜かれたロッドの場合、引き抜き機に対して平行
に引き抜かれた複数のガラスファイバの不均一な引つ撫
り張力の故に、強度の低下が見られる。°従ってガラス
ファイバ間の応力の不均一な協働と分布が生じ、支持体
全体の引っ張り強さが低下する。

本発明のファイバガラス強化樹脂製品は、そのまま、変
電所および架空電線用の任意の型の複合絶縁体の支持体
として使用する事ができ、また任意型の被覆材として使
用する事ができる。本発明の製品は１０〜８００　ｍｍ
の範囲の直径と、１００ｍｍ〜６．０００＋ｗｍの範囲
の長さを有する事ができる。

また本発明の支持体は屋内および屋外用の、交流または
直流の任意の電圧について使用する事ができる。例えば
３００ＫＷ以上についても使用する事ができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
る。

付図に示すように、この支持構造は中央円筒部分（Ａ）
と末端部（Ｂ）とを有する。

中央部（Ａ）は、フィラメント束から成る中心円筒形要
素１と、この要素の上にフィラメントを螺旋形に巻き付
ける事によって得られる重ね合わされた交差層２とを含
む。

不連続・なしで中央円筒部分に接続された末端部（Ｂ）
は中心円筒形要素１と、交差層２と、中心円筒形要素１
の末端部に対して大体直角方向にフィラメントを巻き付
ける事によって得られた第２層３とを含む。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の絶縁体の支持構造の長手方断面と側面を
示す図である。 Ａ・・・中央円筒部分、Ｂ・・・端部、１・・・中心円
筒形要素、２・・・螺旋形フィラメント層、３・・・直
角フィラメント層。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中央円筒部分と、両端部とを有し、これらの端部は
   回転面を有する中実形を成し、軸線対称形であって、前
   記円筒部分と不連続なしで接続するように前記円筒部分
   より大なる直径を有するファイバーグラス強化樹脂から
   成る絶縁体の支持構造において、前記の中央円筒部分と
   前記の端部は、熱硬化性樹脂を含浸されたガラスフィラ
   メントの重なり合った交差層を中心円筒形要素上に９０
   ゜より小なる螺旋巻き付け角度をもって巻き付けて構成
   されるファイバーグラス強化樹脂から成る絶縁体の支持
   構造。 ２、中心円筒要素の両端部の近傍において、前記の重な
   り合ったガラスフィラメント交差層が、前記の螺旋巻き
   付け角度より大なる角度をもって巻き付けられた他のガ
   ラスフィラメント層と交互に配置される事を特徴とする
   請求項１に記載の支持構造。 ３、前記の中心円筒形要素は絶縁性物質の円筒体から成
   り、前記の中心円筒形要素の両端部は、予めその中央部
   分の直径より大なる直径の軸線対称回転面を有する中実
   形状に形成されている事を特徴とする請求項１に記載の
   支持構造。 ４、１０乃至８００ｍｍの直径と１００乃至６，０００
   ｍｍの範囲の長さとを有する事を特徴とする請求項１乃
   至３に記載の支持構造。 ５、 （ａ）中心円筒形要素の周囲に、熱硬化性樹脂をもって
   含浸された少なくとも１本の連続ガラスフィラメントを
   、９０゜以下の螺旋巻き付け角度をもって巻き付ける段
   階と、 （ｂ）中心円筒形要素の両端部の近傍において、前記の
   螺旋巻き付け層に対して、前項（ａ）段階の巻き付け角
   度より大なる巻き付け角度をもって他の巻き付け層を交
   互に重ね合わせる段階と、（ｃ）前記の含浸樹脂を重合
   させ硬化させる段階とを含む請求項１または２に記載の
   絶縁体用支持構造の製造方法。 ６、前記支持構造の両端部は好ましくは切頭円錐形を有
   し、中心円筒形要素の末端部分において、前記のガラス
   フィラメントの重ね合わされた交差層に対して、他のフ
   ィラメント層を近似的に直角の巻き付け角度をもって交
   互に巻き付け、これらのフィラメント層は内側から外側
   に向かって長手方の長さが短縮され、それぞれのフィラ
   メント層の巻き付け始点が支持構造の末端に向かって移
   動して、巻き付け直径を段階的に徐々に増大させる事に
   よって前記の切頭円錐形端部が形成される事を特徴とす
   る請求項５に記載の製造方法。 ７、前記の中心円筒形要素は、樹脂を含浸された平行フ
   ァイバーグラス束から成る事を特徴とする請求項５また
   は６に記載の製造方法。 ８、前記ファイバーグラス束は、巻き付け層を形成する
   フィラメントと同一のフィラメントによって構成される
   事を特徴とする請求項７に記載の製造方法。 ９、中心円筒形要素は中実円筒体、または絶縁性物質を
   充填された中空円筒体から成る事を特徴とする請求項５
   または６に記載の製造方法。 １０、中心円筒形要素は剛性ロッドから成り、このロッ
   ドが巻き付け段階の終了時に除去される事を特徴とする
   請求項５または６に記載の製造方法。 １１、 （ａ）中央部分の直径より大なる直径を有し軸線対称の
   回転面を有する中実形状に予め形成された端部を有する
   中心円筒形要素の周囲に、熱可塑性樹脂を含浸された少
   なくとも１本の連続ガラスフィラメントを９０゜より小
   なる螺旋巻き付け角度をもって巻き付ける段階と、 （ｂ）前記の含浸樹脂を重合硬化させる段階とを含む事
   を特徴とする請求項１または３に記載の絶縁体用支持構
   造の製造方法。 １２、螺旋巻き付け角度は１乃至６０゜、さらに好まし
   くは５乃至３０゜の範囲とする事を特徴とする請求項５
   乃至１１のいずれかに記載の製造方法。 １３、変電所および送電線用の任意の型の複合絶縁体の
   支持構造として、任意の有効な被覆を備えて、屋内およ
   び屋外において交流または直流の任意の電圧について、
   場合によっては３００ＫＶ以上の電圧について、請求項
   １乃至４のいずれかに記載の支持構造を使用する方法。