液状エキジョウ樹脂ジュシの狭隘キョウアイ部ブへの含ガン浸シン挙動について

電気デンキ製品セイヒンなどでは絶縁ゼツエンという観点カンテンから　電圧デンアツがかかる部位ブイ全体ゼンタイを液状エキジョウの絶縁ゼツエン樹脂ジュシを含ガン浸シン注入チュウニュウ

して硬化コウカさせて成型セイケイする。

特トクに絶縁ゼツエン体タイを積セキ層ソウした内ナイ部ブの空クウ隙スキボイドをいかに皆無カイムとするかが絶縁ゼツエン性能セイノウの確保カクホに大切タイセツである。

この為タメには、液状エキジョウ樹脂ジュシの含浸ガンシンに関カンしての要因ヨウインが何ナニであるかを知シって、樹脂ジュシの挙動キョドウを把握ハアク

しておくことが必要ヒツヨウである。

この例レイを以下イカに示シメしましょう。

１．含浸ガンシンモデル

図ズ１．のように簡略カンリャクモデルとして考カンガえる。

半径ハンケイＲ１と　半径ハンケイＲ２の隙間スキマに

樹脂を加圧注入含浸させる。

Ｙ

Ａ

拡大カクダイ

Ｘ

樹脂ジュシの含ガン浸シン速度ソクド分布ブンプ

実際ジッサイの樹脂ジュシの含浸ガンシン状況ジョウキョウは絶縁ゼツエン積セキ層ソウに対タイして沿ソ層ソウ方向ホウコウ(x方向ホウコウ)だけでなく、貫ツラヌ層ソウ方向ホウコウ(r方向ホウコウ)

からもあるが、絶縁ゼツエン層ソウ内ナイはポーラスで右ミギ上ウエ図ズのように沿ソ層ソウ定常テイジョウ層ソウ流リュウとした。含浸ガンシン時間ジカン等ナド

との関係カンケイは実測ジッソク値アタイを把握ハアクして係数ケイスウ換算カンサンするなどの工夫クフウをすればよい。

２．含ガン浸ビタシ要因ヨウイン解析カイセキ

上記ジョウキをモデルとして樹脂ジュシの含浸ガンシン状況ジョウキョウは圧力アツリョク差サ(沿ソ層ソウ方向ホウコウの両端リョウハシの)と樹脂ジュシの粘性ネンセイ力チカラと

吊ツり合アう。

a/2≧y≧0において

△P･dy＝−dF＝−d [η･x･(dv/dy)]

圧力アツリョク差サ          粘性ネンセイ力チカラ

従シタガって、△P･y＝−η･x･(dv/dy) ＋C1 ････････ �@

△P:圧力アツリョク差サ

x：沿層エンソウ方向ホウコウ距離キョリ

y ：絶縁ゼツエン厚アツさ方向ホウコウ厚アツさ

v：樹脂ジュシの流速リュウソク

η：樹脂ジュシの粘性ネンセイ率リツ

�@において y＝0で dv/dy＝0 よって C1＝0となるので

�@式シキは △P･y･dy＝−η･x･dvとなる。これを解トくと

△P･y2/2＝−η･x･v＋C2

ここで  y＝a/2で v＝0 よって C2＝△P･a2/8 となるので

△P･y2/2＝−η･x･v＋△Pa2/8

ここで  v＝dx/dt を代入ダイニュウして

(△P/2) (y2ニ−a2/4) ＝−η･x･dx/dt これを解トいて

(△P/2) (y2−a2/4) t＝−η･x2/2＋C3

ここで  t＝0でx＝0より C3＝0 よって

t＝ 【−η･x2】／【△P (y2−a2/4)】････････ �A

�Aにおいてy＝0でxは最大サイダイとなる。この時トキが含浸ガンシン最短サイタン到達トウタツ時間ジカン (t0)で

t0＝ (4η･x2max)／(△P･ａ2) ････････ �B

この式シキが樹脂ジュシ含浸ガンシン最短サイタン到達トウタツ時間ジカンの一般イッパン式シキである。

又マタ、  y＝a/4において 平均ヘイキン的テキ樹脂ジュシ含浸ガンシン到達トウタツ時間ジカン (tav)と定義テイギすると

tav＝(5.3η･x2)／(△P･a2)

上ウエ式シキは簡易カンイ法ホウなので実際ジッサイに絶縁ゼツエン層ソウ全体ゼンタイが樹脂ジュシ含浸ガンシンされる時間ジカンはこれよりも大オオきい。

以上イジョウから次ツギのことがわかる。

電機デンキ機器キキの積層セキソウ絶縁ゼツエン層ソウは有機ユウキﾌｨﾙﾑ,ｶﾞﾗｽ等トウの薄ウス層ソウ積層セキソウである事コトが多オオい事コトなどから

樹脂ジュシ含浸ガンシン必要ヒツヨウ時間ジカンはコイル長ナガの２乗ノと樹脂ジュシ粘度ネンドに比例ヒレイし、絶縁ゼツエン厚アツさの２乗ノと

圧力アツリョク差サに反ハン比例ヒレイする。従シタガって、樹脂ジュシ含浸ガンシン必要ヒツヨウ時間ジカンの短縮タンシュク化バには例タトえば

1)絶縁ゼツエン層ソウ内部ナイブをフィルムなどの分割ブンカツ層ソウ流リュウ化カする。(見ミかけ上ウエａを小チイさくすること)絶縁ゼツエンは

極力キョクリョク避サけて樹脂ジュシ含浸ガンシンしやすいガラステープ等ナドを絶縁ゼツエン中間チュウカン層ソウに設モウけて貫ツラヌ層ソウ含浸ガンシン性セイを増大ゾウダイ

させること。(見ミかけ上ウエ、ａを大オオきくすること)

2)加温カオン含浸ガンシンでかつ、加圧力カアツリョクを上アげる設備セツビ構造コウゾウとすることである。

実際ジッサイの生産セイサン設計セッケイ上ジョウ、樹脂ジュシ粘度ネンドη、コイル長ナガxは大オオきく改善カイゼン出来デキないので含浸ガンシン圧力アツリョク△P、

絶縁ゼツエン厚アツさａを工夫クフウする。

こうして物理ブツリ現象ゲンショウをまず理論的リロンテキに解明カイメイしてその主要因シュヨウインを把握ハアクして絶縁ゼツエン設計セッケイ、設備セツビ、

生産セイサン設計セッケイに反映ハンエイすることが大切タイセツである。

以下イカ 適用テキヨウ具体グタイ例レイを示シメす。

(凡例ハンレイ1)

絶縁ゼツエン積セキ層ソウ厚アツさ   ﾌｨﾙﾑ 0.13＊半ハン掛カけ5回カイ＊2＝1.3mm＝0.13cm

電機デンキ絶縁ゼツエン機器キキ長ナガさ   Ｌ＝x（max）＝200cm

樹脂ジュシ粘度ネンド   η＝5poise＝5＊10-3kg/cm･s

加圧カアツ圧力アツリョク         △P＝5kg/cm2  とすると

樹脂ジュシ含浸ガンシン最短サイタン到達トウタツ時間ジカン t0＝4＊5＊10-3＊2002/5＊(0.13)2

＝9467sec＝2.6h

(凡例ハンレイ2)

絶縁ゼツエン積セキ層ソウ厚アツさ   ﾌｨﾙﾑ 0.13＊半ハン掛カけ４回カイ＊2＝0.13＊4＊2＝1.04mm＝0.104cm

と絶縁ゼツエン厚アツさを半ハン掛カけ1回カイ分プンだけ（厚アツさを１/５＝２０％）小チイさくして、他タの条件ジョウケンは

(凡例1)と同じとすると

樹脂ジュシ含浸ガンシン最短サイタン到達トウタツ時間ジカンはt0＝4.1hと(凡例ハンレイ1)より1.6倍バイも長ナガくなる。

之コレは一見イッケンするとイメージが異コトなる？。絶縁ゼツエン層ソウを薄ウスくすると含ガン浸シン時間ジカンがより長ナガく必要ヒツヨウ。

このようなときには一層イッソウ　Ｙ方向ホウコウ（貫カン層ソウ方向ホウコウ）に含ガン浸シンしやすい絶縁ゼツエン構造コウゾウ処置ショチが

含ガン浸シン時間ジカン縮小シュクショウに有効である。

ただし、上記は絶縁厚さがある程度までで、絶縁厚さが大きくなると貫層方向からの

含浸も大オオきく影響エイキョウするので含ガン浸シン長さ方向ホウコウの中位部かつ絶縁厚さの中間部で閉止ボイドが

残留して未含浸部が発生することがあるので実機ジッキ機器キキでの検証ケンショウ確認カクニンの注意が必要である。

３．樹脂ジュシ含浸ガンシン度ド確認カクニン

樹脂ジュシ含浸ガンシン度ドは、絶縁ゼツエン層ソウ中ナカの空気クウキが樹脂ジュシに置オ換カえること、即スナワち、静電セイデン容量ヨウリョウ(誘電ユウデン率リツ)

の変化ヘンカで捕トらえればよい。

樹脂ジュシ含浸ガンシン前マエの絶縁ゼツエン層ソウの静電セイデン容量ヨウリョウは C0＝Kε0S/d

樹脂ジュシ含浸ガンシン後ゴの絶縁ゼツエン層ソウの静電セイデン容量ヨウリョウは C＝KεS/d で示シメされる。

C0，C：樹脂ジュシ含浸ガンシン前マエ後アトの絶縁ゼツエン層ソウの静電セイデン容量ヨウリョウ

K    ：係数ケイスウ

ε0  ：空気クウキの比ヒ誘イザナ電デン率リツ (1.0)

ε   ：樹脂ジュシの比ヒ誘電ユウデン率リツ (3.0〜)

d    ：含浸ガンシン絶縁ゼツエン厚アツさ（積層セキソウ厚アツさ）

従シタガって、理論的リロンテキには C/Co＝ε/ε0≒3.0を確認カクニンして含浸ガンシン完了カンリョウすることが必要ヒツヨウである。

以上イジョウより

樹脂ジュシ含浸度は樹脂ジュシ含浸前後の絶縁層の静電容量を傾向比較してその比(C/C0)が

3以上あれば(樹脂ジュシ含浸前の絶縁層の静電容量基準)良好といえる。実際にはこれは

目安であり、この値が飽和に至ること、その絶対値が異常でないことの確認が必要

である。

絶縁ゼツエン層ソウ中チュウの空隙クウゲキを概オオムね空隙クウゲキ率リツなどで確認カクニンする方法ホウホウで検証ケンショウするのが適切テキセツであろう。

この方法ホウホウには　空隙クウゲキ自体ジタイを直接チョクセツ調シラべる　Ｘ線セン透過トウカ解析カイセキ、空隙クウゲキ存在ソンザイを拡大カクダイして相対ソウタイ評価ヒョウカする

方法ホウホウとして　電圧デンアツ印加インカによるボイド放電ホウデン検出ケンシュツ法ホウなどがある。