JP2010250964A - 水中モータ用電線 - Google Patents

Abstract

【課題】長期信頼性の高い水中モータ用電線を提供する。
【解決手段】銅線２の外周にエナメル層３を形成し、該エナメル層３の外周に電気絶縁組成物からなる絶縁被覆層４を形成した水中モータ用電線１であって、絶縁被覆層４は、架橋ポリエチレンからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の分子量が１００以下、又は分解残渣の沸点が１００℃以下となる有機過酸化物を用いて架橋されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中モータ用電線に係り、特に、放射線環境下で用いられる水中モータ用電線に関するものである。

水中モータのコイル（巻線）等には、水中モータ用電線が使用される。水中モータ用電線は、その名称が示すように、水中にて使用することを目的とする電線であり、導体を覆う絶縁層を有する。

水中に浸漬した巻線は、浸漬時間の経過に伴い絶縁層の分子間に、過分の水分を含有した状態となる。水分を含有した絶縁層と導体（金属；例えば銅）とが直接触れると、水中モータ運転時の電圧印加により導体表面から巻線の外周に向かって絶縁層に銅イオンが析出・拡散する。さらに、この銅イオンを起因として絶縁層中に水トリーが発生し、この水トリーが巻線の絶縁性の劣化・絶縁破壊の原因となる。

したがって、従来、水中モータ用電線は、特許文献１又は２に示されるように導体の外周に銅イオンの析出・拡散を防止する被膜として導体遮蔽絶縁層（例えば、エナメル樹脂によるエナメル層）が設けられている。

一方、特許文献３に示されるように、水中モータ用電線の絶縁層の材料としては、耐熱性を向上させるために、架橋ポリエチレンを適用することがある。

架橋ポリエチレンは、ポリエチレンの分子間に橋架け（架橋）を行い、網状の分子構造としたもので、架橋の方法は種々あるが、化学架橋方式の場合はポリエチレン中に架橋剤として有機過酸化物（例えば化１のジクミルパーオキサイド）を添加し、熱処理によって化学反応を起こさせることによって架橋を行う。この結果、架橋後の絶縁層である架橋ポリエチレン中には、上記化学反応に伴う架橋剤残渣（例えば、化２のクミルアルコール、化３のアセトフェノン、化４のα−メチルスチレン）が存在する。

特開昭６１−１１４４１０号公報 特開平５−３２５６５３号公報 特開平４−８７２２２号公報

前述のように、架橋ポリエチレン等からなる絶縁層と導体が直接触れる状態では、水中に浸漬されると、絶縁層中に銅イオンが析出・拡散し、それに伴い水トリーが発生、成長し、短時間絶縁破壊の原因となる。この対策として導体と絶縁層との間にエナメル層が設けられている。

しかし、絶縁被覆層のポリエチレンを化学架橋方式で架橋し、導体遮蔽絶縁層にエナメルを適用した水中モータ用電線では、長時間の使用によって、架橋剤分解残渣の浸透によりエナメルが膨潤し、エナメル層にクレージングが生じ、水中モータ用電線の耐水トリー性に影響を与えるおそれがある。

そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、長期信頼性の高い水中モータ用電線を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の分子量が１００以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線である。

請求項２の発明は、導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の沸点が１００℃以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線である。

請求項３の発明は、電気絶縁組成物は、ラジカル重合ポリエチレン又はイオン重合ポリエチレン、或いはこれらを混合したポリエチレンを有機過酸化物を用いて架橋した架橋ポリマからなる請求項１又は２に記載の水中モータ用電線である。

請求項４の発明は、有機過酸化物は、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、又は、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドからなる請求項１〜３のいずれかに記載の水中モータ用電線である。

請求項５の発明は、上記電気絶縁組成物が、芳香環を有する酸化防止剤を含む請求項１〜４のいずれかに記載の水中モータ用電線である。

本発明によれば、架橋処理後の分解残渣の分子量が１００以下、又は分解残渣の沸点が１００℃以下となる有機過酸化物を用いて架橋することで、エナメル線に被覆後の電気絶縁組成物中に分解残渣が残らなくなり長期使用による、エナメル層のクラックの発生を防止でき、さらに耐放射線劣化特性の良い水中モータ用電線が得られるという優れた効果を発揮するものである。

本発明の水中モータ用電線の断面図である。 同じく本発明の水中モータ用電線の断面図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

先ず、図１に示すように本発明の水中モータ用電線１は、導体としての銅線２の外周に、エポキシ樹脂を主体とする塗料を繰り返し塗布して焼き付けてエナメル層３を形成し、そのエナメル層３の外周に、絶縁被覆層４を形成し、さらに絶縁被覆層４の外周に保護層５を形成したものからなる。

また、図２に示すように、水中モータ用電線１としては、銅線２の外周にエナメル層３を形成し、そのエナメル層３の外周に絶縁被覆層４を形成したものでもよい。

本発明においては、絶縁被覆層４としての電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋された架橋ポリマからなり、その架橋処理により発生する分解残渣の分子量が１００以下となる有機過酸化物を用いて架橋するものである。

また、架橋ポリマの架橋処理により発生する分解残渣の沸点が１００℃以下となる有機過酸化物を用いて架橋するものである。

架橋処理後に発生する分解残渣の分子量が１００以下となる有機過酸化物としては、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンやジ−ｔ−ブチルパーオキサイドが挙げられる。

有機過酸化物を用いた架橋処理により発生する分解残渣の分子量が１００以下であることにより、ケーブルや電線製造時の架橋処理時に上記分解残渣が揮発しやすくなるので、結果として、絶縁体中における分解残渣の量を低減することができる。

また、分解残渣の沸点が１００℃以下であることにより、架橋処理時の加熱により分解残渣が揮発するので、上記と同様に、結果として絶縁体中における分解残渣の量を低減することができる。

なお、本発明においては、上記いずれかの条件を満たしていれば絶縁体中に残存する分解残渣による問題を解消することができるが、より好ましくは上記２つの条件を有するのが良い。

さらに、電気絶縁組成物には、芳香環を有する酸化防止剤を含むようにしても良い。

これは、上記絶縁被覆層４の耐熱老化性を向上させることはもちろんであるが、芳香環を有する酸化防止剤を添加することにより、γ線を始めとする放射線のエネルギーを芳香環のπ電子共役系により吸収し、絶縁被覆層４の耐放射線劣化特性を向上させることができるためである。

エナメル層２のエナメルとしては、エポキシエナメル、ポリイミド系エナメル、ポリアミドイミド系エナメル、及びポリエステルイミド系エナメルなどを用いることができる。

また、ポリマとしてのポリエチレンとしては、イオン重合法で重合されたポリエチレン、またはイオン重合ポリエチレンとラジカル重合ポリエチレンとを混合したポリエチレンを主体とするものなどを用いることができる。

芳香環を有する酸化防止剤としては、２，２−チオ−ジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ビス［２−メチル−４−［３−ｎ−アルキル（Ｃ１２またはＣ１４）チオプロピオニルオキシ］−５−ｔ−ブチルフェニル］スルフィド、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。

上記酸化防止剤の添加量は、０．１〜０．５重量部とするのが良い。

０．１重量部より少ないと所望の効果が得られず、また０．５重量部より大きいとブルーム現象（酸化防止剤がポリエチレンの表面に析出する）が生じるおそれがある。

以下、本発明の実施例及び比較例を説明する。

外径４．５ｍｍの銅線２の外周に、化５の構造を有するエポキシ樹脂を主体とする塗料を繰り返し塗布し、焼き付けて厚さ０．０６ｍｍのエナメル層３を形成した。

このエナメル層３の外周に、表１に示される本発明の実施例１〜１０における配合組成物と、従来の絶縁被覆層材料を含めた比較例１、２の配合組成物を厚さ１．５ｍｍで押出被覆した。

実施例１〜１０及び比較例１、２においては、絶縁被覆層材料は、押出と連続的な水蒸気による加熱架橋を施し、絶縁被覆層４を形成することにより、水中モータ用電線１を完成させた。

表１の下段に示した評価結果は、各電線の特性を試験した結果をまとめたものである。

評価方法
（１）作製した実施例１〜１０及び比較例１〜２の電気試験としてボウタイトリー特性を評価した。

ボウタイトリー特性評価は、作製した巻き線を曲げ半径Ｒ＝約３０ｍｍに曲げた状態に成型し、９０℃の温水に浸漬、導体と水との間に５０Ｈｚで３ｋＶ交流電流を５００日間印加して行なった。５００日後、ケーブル断面を薄くスライスしてメチレンブルー水溶液で煮沸染色し、光学顕微鏡を用いてボウタイトリー長さと２００μｍ以上のボウタイトリーの発生数を計数した。

△は発生数が１．０×１０³（個／ｍ³）以下で良、×は発生数が１．０×１０³（個／ｍ³）以上で不良、○は発生数が１．０×１０²（個／ｍ³）以下でさらに良いことを意味する。

（２）作製した実施例１〜１０及び比較例１〜２の耐放射線劣化特性の評価として、作製したサンプルにγ線を照射線量１．０ＭＧｙ照射した後、上記（１）と同様の試験、評価を行なった。

実施例１〜１０は、分解残渣を構成する成分の沸点が５８〜８３℃と１００℃以下、分子量も５６〜７４と１００以下であった。一方、比較例１、２は、分解残渣を構成する成分において沸点が１６１〜２２０℃、分子量が１１８〜１３６であるものが含まれていた。

よって、表１に示したように、分解残渣の沸点が１００℃以下で分子量が１００以下の有機過酸化物を用いた実施例１〜１０は、比較例１、２に比べて、ボウタイトリー特性も良好な結果となっている。

これは、試験後のエナメル層表面を詳細に観察した結果、比較例１〜２は、長期使用を想定した場合、エナメル層にクレージングやクラックの発生が見られたのに対し、実施例１〜１０には見られなかった。これらが、水トリーの成長に影響していると推察される。

また、芳香環を有する酸化防止剤を添加した実施例１〜８は、γ線照射後のボウタイトリーの数が少なく、良好な特性を示している。

以上により、水中モータ用電線に本発明の絶縁被覆層を用いることにより、長期使用によるエナメル層のクラックの発生を防止でき、さらに耐放射線劣化特性の良い水中モータ用電線を得られることが証明された。

１ 水中モータ用電線
２ 銅線
３ エナメル層
４ 絶縁被覆層（電気絶縁組成物）

Claims (5)

1. 導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の分子量が１００以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線。
2. 導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の沸点が１００℃以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線。
3. 電気絶縁組成物は、ラジカル重合ポリエチレン又はイオン重合ポリエチレン、或いはこれらを混合したポリエチレンを有機過酸化物を用いて架橋した架橋ポリマからなる請求項１又は２に記載の水中モータ用電線。
4. 有機過酸化物は、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、又は、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドからなる請求項１〜３のいずれかに記載の水中モータ用電線。
5. 上記電気絶縁組成物が、芳香環を有する酸化防止剤を含む請求項１〜４のいずれかに記載の水中モータ用電線。

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