特開 2024-178518 ブッシング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178518

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】ブッシング

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/04 20060101AFI20241218BHJP

   H01F 27/36 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

H01F27/04 B

H01F27/36 121

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096698

(22)【出願日】2023-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100120444

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 雅章

(72)【発明者】

【氏名】柳瀬 博雅

(72)【発明者】

【氏名】小薗 秀明

(72)【発明者】

【氏名】華表 宏隆

(72)【発明者】

【氏名】田中 克征

(72)【発明者】

【氏名】広瀬 禎弥

【テーマコード（参考）】

5E058

5E059

【Ｆターム（参考）】

5E058CC43

5E058CC45

5E059JM08

(57)【要約】

【課題】電界緩和シールドの高電界化を抑制できるようにすること。
【解決手段】ブッシング（１０）は、仕切壁（１）に形成された開口（２）に貫通して装着される。ブッシングは、仕切壁の厚さ方向に延出する中心導体（１１）と、中心導体の外周に形成されて開口に挿入される第１絶縁部（１３）と、第１絶縁部に埋設され、且つ、中心導体を囲う位置に設けられる電界緩和シールド（２０）と、仕切壁の厚さ方向にて、仕切壁の上面（１ａ）側で第１絶縁部の外周を囲って設けられる第２絶縁部（１４）とを備えている。電界緩和シールドは、中心軸方向が中心導体の延出方向に平行な筒状に設けられるシールド本体（２１）を備えている。シールド本体の中心軸方向一端側となる上端側は、該中心軸方向に直交する方向にて、中心導体と第２絶縁部とで挟まれる位置に設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

仕切壁に形成された開口に貫通して装着されるブッシングであって、
前記仕切壁の厚さ方向に延出する中心導体と、
前記中心導体の外周に形成されて前記開口に挿入される第１絶縁部と、
前記第１絶縁部に埋設され、且つ、前記中心導体を囲う位置に設けられる電界緩和シールドと、
前記仕切壁の厚さ方向にて、前記仕切壁の一方の主面側で前記第１絶縁部の外周を囲って設けられる第２絶縁部と、を備え、
前記電界緩和シールドは、中心軸方向が前記中心導体の延出方向に平行な筒状に設けられるシールド本体を備え、
前記シールド本体の中心軸方向一端側は、該中心軸方向に直交する方向にて、前記中心導体と前記第２絶縁部とで挟まれる位置に設けられることを特徴とするブッシング。

【請求項2】

前記第１絶縁部は、前記仕切壁の一方の主面側に配置される部分を形成する第１形成部と、
前記仕切壁の他方の主面側に配置される部分を形成する第２形成部と、を備え、
前記第１形成部及び前記第２形成部は、前記仕切壁から離れるに従って縮径する形状にそれぞれ形成され、
前記シールド本体は、中心軸方向他端側から一端側に向かって縮径する形状に設けられることを特徴とする請求項１に記載のブッシング。

【請求項3】

前記シールド本体は、板状体によって形成される筒本体と、
前記筒本体の周方向及び中心軸方向に亘って形成される複数の穴とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のブッシング。

【請求項4】

前記シールド本体は、板状体によって形成される筒本体と、
前記筒本体の周方向に並んで形成される複数のスリットとを備えていることを特徴とする請求項２に記載のブッシング。

【請求項5】

前記第２絶縁部は、筒状に形成され、
前記第２絶縁部の外周側には、接地電位となる接地層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のブッシング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁物に電界緩和シールドを埋設したブッシングに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、開閉器や変圧器等の外箱に固定されるブッシングを開示している。かかるブッシングは、主回路導体、シールド及び絶縁媒体であるエポキシ樹脂より構成される。シールドは、主回路導体を被うよう円筒形をなす導体で、エポキシ樹脂の内部に位置決めされる。特許文献１にて、シールドを接地することにより、外箱やブッシング内部及び外部の電界緩和を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－３２６３１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のようなブッシングにあっては、シールドの端部にて高電界化する傾向があり、該端部の電界を緩和するには、筒状に形成されるシールドの径寸法を大きくし、主回路導体との距離を長くする構造が考えられる。ところが、かかる構造では、シールドの端部がエポキシ樹脂の沿面に接近し、該沿面が高電界化し、電界緩和を十分に達成できなくなる、という問題がある。

【0005】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電界緩和シールドの高電界化を抑制することができるブッシングを提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明における一態様のブッシングは、仕切壁に形成された開口に貫通して装着されるブッシングであって、前記仕切壁の厚さ方向に延出する中心導体と、前記中心導体の外周に形成されて前記開口に挿入される第１絶縁部と、前記第１絶縁部に埋設され、且つ、前記中心導体を囲う位置に設けられる電界緩和シールドと、前記仕切壁の厚さ方向にて、前記仕切壁の一方の主面側で前記第１絶縁部の外周を囲って設けられる第２絶縁部と、を備え、前記電界緩和シールドは、中心軸方向が前記中心導体の延出方向に平行な筒状に設けられるシールド本体を備え、前記シールド本体の中心軸方向一端側は、該中心軸方向に直交する方向にて、前記中心導体と前記第２絶縁部とで挟まれる位置に設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、中心導体周りに第１絶縁部及び第２絶縁部を設け、シールド本体の一端側が第１絶縁部に埋設されつつ第２絶縁部で覆われるようになる。これにより、第１絶縁部及び第２絶縁部の両方によってシールド本体の一端側の電界を低下可能となり、電界緩和シールドにおける高電界化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係るブッシング及びその周辺構造の概略縦断面図である。

【図2】図２Ａ及び図２Ｂは、電界緩和シールドの一例を模式的に示した縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態に係るブッシングについて、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施することができるものである。以下の図においては、説明の便宜上、一部の構成を省略することがある。また、以下の説明において、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」は、図１及び図２を基準として用いる。但し、以下の実施の形態での各構成の向きは、一例にすぎず、任意の向きに変更することができる。

【0010】

図１は、実施の形態に係るブッシング及びその周辺構造の概略縦断面図である。図１に示すように、ブッシング１０は、開閉装置や変圧器等の電力機器（不図示）にて、筐体や隔壁等を構成する仕切壁１に形成された開口２に貫通して装着される。

【0011】

仕切壁１は、厚さ方向が上下方向となる金属板により構成され、接地電位または接地電位より若干高電位とされる。仕切壁１は、上下方向両側の形成面となる上面１ａ及び下面１ｂを主面として形成している。開口２は、上下方向から見た場合、円形に形成される。

【0012】

ブッシング１０は、上下方向（仕切壁１の厚さ方向）に延出する中心導体１１と、中心導体１１の外周に形成される第１絶縁部１３と、第１絶縁部１３の上半部における外周を囲って設けられる第２絶縁部１４とを備えている。中心導体１１は、概略円柱状に形成され、図１中上下両端に高圧導体（不図示）の端部がねじ構造等を介して連結される。

【0013】

第１絶縁部１３は、エポキシ樹脂等の絶縁性を有する樹脂により注型成形等によって成形される。第１絶縁部１３は、開口２の内部に挿入される中間形成部１６と、中間形成部１６の上部に連なって上方に延出する第１形成部１７と、中間形成部１６の下部に連なって下方に延出する第２形成部１８とを備えている。

【0014】

中間形成部１６は、開口２の内径寸法に比べて若干小さい外径寸法の円板状に形成される。図１のように断面視したときに、中間形成部１６及び第１形成部１７の境界位置が入隅状に形成され、中間形成部１６及び第２形成部１８の境界位置が入隅状に形成される。よって、中間形成部１６の上面と第２形成部１８の上面との間に段差が形成される。

【0015】

第１形成部１７は、第１絶縁部１３にて仕切壁１の上面１ａ側（一方の主面側）に配置される部分を形成している。第１形成部１７は、仕切壁１から離れるに従って次第に縮径する円錐台形状に形成されている。よって、第１形成部１７の外周面はテーパ面により形成される。第１形成部１７の下端側は、中間形成部１６の外径寸法に比べて小さい外径寸法に形成されている。

【0016】

第２形成部１８は、第１絶縁部１３にて仕切壁１の下面１ｂ側（他方の主面側）に配置される部分を形成している。第２形成部１８は、仕切壁１の下面１ｂに上面が接触するフランジ部１８ａと、フランジ部１８ａの下端から下方に向かう（仕切壁１から離れる）に従って次第に縮径する紡錘形状に形成される紡錘部１８ｂとを備えた形状に設けられる。

【0017】

フランジ部１８ａは、開口２の内径寸法に比べて大きい外径寸法の概略円板状に形成され、開口２を閉塞するよう設けられる。フランジ部１８ａは、開口２を閉塞した状態でボルト止め等により固定され、仕切壁１を挟む上下それぞれの空間の間での気密性を維持する。紡錘部１８ｂの上端側における外形寸法は、フランジ部１８ａの外径寸法に比べて小さく、開口２の内径寸法に比べて若干大きく、第１形成部１７の下端側の外径寸法に比べて大きく形成されている。

【0018】

第２絶縁部１４は、仕切壁１の上面１ａ側に設けられ、第１絶縁部１３における第１形成部１７を内部に受容する円筒状に形成される。第２絶縁部１４の上端は、第１絶縁部１３の上端を概ね同一となる上下位置に設けられ、第２絶縁部１４の下端は、第１絶縁部１３の下端より若干上方に位置し、仕切壁１の上面１ａとの間に隙間を介して配設される。

【0019】

第２絶縁部１４の内周面は、第１絶縁部１３における第１形成部１７の外周面に応じたテーパ面状に形成され、第１形成部１７の外周面に密着して面接触するように設けられる。第２絶縁部１４は、絶縁性を有する樹脂により形成され、例えば、第１絶縁部１３とは異なる樹脂となるシリコーン樹脂等により形成される。第２絶縁部１４の外周側には、接地電位となる接地層１９が形成されている。第２絶縁部１４及び接地層１９が設けられることで、第２絶縁部１４（接地層１９）の沿面や仕切壁１より上方の気相部における電界が緩和される。

【0020】

本実施の形態のブッシング１０にあっては、第１絶縁部１３に埋設される電界緩和シールド２０を更に備えている。電界緩和シールド２０は、中心導体１１を囲う位置に設けられ、且つ、開口２を上下方向に挿通する位置に設けられる。

【0021】

電界緩和シールド２０は、中心導体１１よりも低い電位であればよく、不図示の接続構造によって仕切壁１に電気的に接続され、仕切壁１と同電位の接地電位とされる。これにより、開口２の内周縁と、その近傍の第１絶縁部１３の表面との間で電界が集中することを緩和している。なお、接地層１９においても、電界緩和シールド２０と同様にして接地電位に設定することができる。

【0022】

電界緩和シールド２０は、中心軸方向が上下方向（中心導体１１の延出方向）に平行な筒状に設けられるシールド本体２１を備えている。シールド本体２１は、中心導体１１と同一の中心軸を有する円錐台に沿う形状に設けられる。更に述べると、シールド本体２１は、下端側（中心軸方向他端側）から上端側（中心軸方向一端側）に向かって縮径する形状に設けられる。

【0023】

シールド本体２１の上端は、第１形成部１７に埋設され、且つ、第２絶縁部１４の下端位置より上方に配設されている。よって、シールド本体２１の上端側は、上下方向（中心軸方向）に直交する方向（図１では左右方向）にて、中心導体１１と第２絶縁部１４とで挟まれる位置に設けられる。シールド本体２１の下端は、第２形成部１８に埋設され、且つ、上下方向にて、フランジ部１８ａ及び紡錘部１８ｂの境界位置付近に配設されている。

【0024】

また、電界緩和シールド２０は、シールド本体２１の上下方向両側にそれぞれ設けられる端部形成体２２を更に備えている。端部形成体２２は、中心軸方向から見て、円形となってループ状に形成される。端部形成体２２及びシールド本体２１は、銅やアルミニウム等の金属材によって構成される。

【0025】

続いて、電界緩和シールド２０におけるシールド本体２１の構成について、図２を参照して以下に説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、電界緩和シールドの一例を模式的に示した縦断面図である。

【0026】

上記実施の形態にて、電界緩和シールド２０は、図２Ａ及び図２Ｂに示すシールド本体２１を採用することができる。図２Ａに示すシールド本体２１は、板状体によって円錐台のテーパ面に沿う形状に形成される筒本体２１ａと、筒本体２１ａに形成される複数の穴２１ｂとを備えている。複数の穴２１ｂは、筒本体２１ａの周方向（シールド本体２１の中心軸を中心とする回転方向）及び上下方向（シールド本体２１の中心軸方向）に亘って満遍なく形成されている。

【0027】

図２Ｂに示すシールド本体２１は、図２Ａの筒本体２１ａと同様に形成される筒本体２１ｃと、筒本体２１ｃに形成される複数のスリット２１ｄとを備えている。各スリット２１ｄは、長孔状に開口して形成され、長手方向が筒本体２１ｃにおける円錐台の母線の延出方向に向けられる。複数のスリット２１ｄは、筒本体２１ｃの周方向に並んで形成される。

【0028】

図２Ａ及び図２Ｂに示すシールド本体２１は、穴２１ｂやスリット２１ｄを形成することで、第１絶縁部１３を形成する樹脂とシールド本体２１との密着性を高めることができる。これにより、第１絶縁部１３とシールド本体２１との界面周辺に電界集中することを抑制でき、絶縁性能の劣化を回避することができる。

【0029】

ここで、図２Ａ及び図２Ｂに示すシールド本体２１の製造方法としては、筒本体２１ａ、２１ｃを形成する板状体に穴２１ｂやスリット２１ｄに応じた穴明け加工を行うことが例示できる。或いは、積層した金属粉末にレーザを照射して溶融凝固させ、それを積層することにより製造方法も例示できる。上述の各シールド本体２１は、金網を用いた従来構造に比べ、曲げ強度が高めて第１絶縁部１３を製造する際の注型時の樹脂の流れによる変形を容易に防ぐことができ、製造の容易化を図ることができる。

【0030】

図１に戻り、上記実施の形態のようなブッシング１０においては、電界緩和シールド２０の上端部及び下端部にて電界が集中する傾向がある。よって、電界緩和シールド２０を用いたブッシング１０にあっては、電界緩和シールド２０の上下両端部の電界を緩和することが重要となる。

【0031】

電界緩和シールド２０の上端部の電界を緩和するため、本実施の形態では、第２絶縁部１４を設けている。更に、本実施の形態では、シールド本体２１の上端部が左右方向（径方向）にて中心導体１１と第２絶縁部１４とにより挟まれて配置される。これにより、シールド本体２１の上端部から左右方向外側に向かう方向にて、第２絶縁部１４の厚さ分の絶縁部分を配置した状態となる。

【0032】

従って、シールド本体２１の上端部近傍にて、気相部に対する絶縁部分（第１絶縁部１３及び第２絶縁部１４）の沿面に電界が集中することを抑制できる。よって、第１絶縁部１３に電界緩和シールド２０を埋設可能な製造条件を満たしつつ、シールド本体２１の上端部の径寸法をできるだけ大きく設定することが可能となる。これにより、シールド本体２１の上端部と中心導体１１との距離を長くでき、該上端部の電界を緩和することができる。

【0033】

ここで、第１絶縁部１３における電界緩和シールド２０の上端部の位置での左右方向（径方向）の長さについて、図１に示す長さＬ１、Ｌ２を用いて説明する。長さＬ１は、電界緩和シールド２０における上方の端部形成体２２（上端部）の外周位置と、中心導体１１の外周位置との間の長さとされる。長さＬ２は、電界緩和シールド２０における上方の端部形成体２２（上端部）の外周位置と、第１絶縁部１３の外周位置との間の長さとされる。本実施の形態では、長さＬ１を１００％とした場合の長さＬ２を百分率で表すと、１０％以上２０％以下に設定される。該百分率が１０％未満となると、長さＬ２が小さくなり過ぎて第１絶縁部１３の成形等が困難になり、該百分率が２０％を超えると、端部形成体２２が中心導体１１に接近して電界の緩和効果を十分得ることが難しくなる。

【0034】

また、本実施の形態では、シールド本体２１が円錐台に沿う形状に設けられ、下端部の方が上端部より大きい径寸法に形成されている。第１絶縁部１３にあっては、シールド本体２１の下端部が埋設される第２形成部１８の方が、上方の第１形成部１７に比べて大径となるので、シールド本体２１の下端部と中心導体１１との距離を長くしつつ、該下端部周辺の第２形成部１８の厚さを確保できる。よって、シールド本体２１の下端部においても、中心導体１１との距離を長くして該下端部の電界を緩和でき、該下端部が第２形成部１８の沿面に接近して高電界化することを回避できる。なお、シールド本体２１の下端部の径寸法は、中間形成部１６及び第１形成部１７の境界の入隅部と、シールド本体２１との間の距離に加え、第１絶縁部１３の製造条件を考慮して設定される。

【0035】

以上のように、上記実施の形態によれば、シールド本体２１の上端側及び下端側の電界を低下させることが可能となり、電界緩和シールド２０における高電界化を抑制することができる。

【0036】

なお、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

【0037】

上記実施の形態では、図２Ａの穴２１ｂや図２Ｂのスリット２１ｄは、図示した形状に限定されるものでなく、種々の変更が可能である。例えば、図２Ａの穴２１ｂは円形に代えて方形や多角形、楕円形としてもよく、図２Ｂのスリット２１ｄは長円形状としたり、長手方向にも複数並べて形成してもよい。

【0038】

また、図２Ａ及び図２Ｂにおける端部形成体２２の断面形状や、端部形成体２２とシールド本体２１との接続部分の形態は、電界集中を緩和できるよう適宜変更してもよい。

【0039】

また、第２絶縁部１４の外周の接地層１９は、省略してもよいが、接地層１９を設けることで第２絶縁部１４における沿面の高電界化をより良く抑制することができる。

【0040】

また、シールド本体２１は、上記実施の形態にて円錐台に沿う形状としたが、円筒状に形成してもよい。但し、円錐台に沿う形状にシールド本体２１を形成することで、シールド本体２１の下端部と中心導体１１との距離を長くして電界を緩和可能となる。

【0041】

また、中心導体１１は、電界緩和シールド２０で囲まれる領域にて括れた形状としてもよい。

【0042】

また、中間形成部１６は、外周面がテーパ面となる円錐台形状に変更してもよい。

【符号の説明】

【0043】

１ ：仕切壁
１ａ ：上面（一方の主面）
１ｂ ：下面（他方の主面）
２ ：開口
１０ ：ブッシング
１１ ：中心導体
１３ ：第１絶縁部
１４ ：第２絶縁部
１７ ：第１形成部
１８ ：第２形成部
１９ ：接地層
２０ ：電界緩和シールド
２１ ：シールド本体
２１ａ ：筒本体
２１ｂ ：穴
２１ｃ ：筒本体
２１ｄ ：スリット

【図1】

【図2】