JP2016072301A - Insulation material, isolated coil using the insulation material, manufacturing method thereof and device including the isolated coil - Google Patents

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史雄 澤
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史雄 澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation material capable of withstanding a high mechanical stress in addition to an excellent insulation property, arc resistance performance and heat resistance property, and capable of maintaining the excellent insulation property for a long period of time, and provide an isolated coil and devices including the isolated coil.SOLUTION: The insulation material includes: a resin material 3 which contains a resin material of 100 part by weight, which includes an epoxy resin which has two or more epoxy groups per molecule and a curing agent for epoxy resin and a novolak type resin; and particles which include 10 to 40 part by weight of silicon oxide particles 2 with particle of glass fiber diameter 50nm or less, which is held by a base material 1 of a glass fiber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、絶縁材、この絶縁材を用いた絶縁コイル、これらの製造方法、ならびにこの絶縁コイルを具備する装置等に関する。   Embodiments described herein relate generally to an insulating material, an insulating coil using the insulating material, a manufacturing method thereof, and an apparatus including the insulating coil.

従来より、数々の電気絶縁材が提案されており、各種の電気装置ないし電気機械等において導体同士間や対地間とを遮断するための絶縁材として用いられている。   Conventionally, a number of electrical insulation materials have been proposed and used as insulation materials for shielding between conductors and between grounds in various electrical devices or machines.

一般に、発電機や回転電機などに組み込まれる絶縁コイルは、電気を流すための導体と、この導体の周囲に配置された絶縁材とを具備してなる。   In general, an insulating coil incorporated in a generator, a rotating electrical machine, or the like includes a conductor for supplying electricity and an insulating material disposed around the conductor.

例えば、高電圧機器用の絶縁材としては、従来、マイカ層と樹脂材料を含浸させた繊維質層とからなるものが提案されている。この絶縁材は、構成要素のマイカ層が特に優れた耐放電特性を有している点で好ましいものである。   For example, as an insulating material for high voltage devices, conventionally, an insulating material composed of a mica layer and a fibrous layer impregnated with a resin material has been proposed. This insulating material is preferable in that the mica layer of the constituent element has particularly excellent discharge resistance characteristics.

特開平11−213757号公報JP-A-11-213757 特開2006−57017号公報JP 2006-57017 A

電気絶縁性材料は、単に絶縁性だけでなく、その利用用途に応じて種々の要求性能を満たすことが求められている。   Electrical insulating materials are required not only to have insulating properties, but also to satisfy various required performances depending on their usage.

従って、本発明が解決しようとする課題は、優れた絶縁性、耐アーク性能、耐熱性に加えて、高い遠心力や曲げ応力などの機械的ストレスにも対応でき、かつこのような機械的ストレスに長期間かつ繰り返し曝されても、一定水準以上の優れた絶縁性を長期間維持できるような高度な耐久性を有する、絶縁材、この絶縁材を用いた絶縁コイル、これらの製造方法、ならびにこの絶縁コイルを具備する装置等を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that it can cope with mechanical stress such as high centrifugal force and bending stress in addition to excellent insulation, arc resistance, and heat resistance, and such mechanical stress. Insulating material having high durability that can maintain excellent insulation above a certain level for a long period of time even after being repeatedly exposed to a long period of time, an insulating coil using this insulating material, a manufacturing method thereof, and An object of the present invention is to provide a device or the like having this insulating coil.

上述したような状況に鑑み、本発明者らは、上記の要求を満たすことができる絶縁材を見出すにいたった。   In view of the situation as described above, the present inventors have found an insulating material that can satisfy the above requirements.

したがって、本発明の実施形態による絶縁材は、ガラス繊維からなる基材中に、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤とノボラック型樹脂とを含む樹脂材料100重量部および粒径50nm以下の酸化珪素粒子を10〜40重量部含んでなる粒子含有樹脂材料が保持されてなること、を特徴とする。   Therefore, the insulating material according to the embodiment of the present invention includes a resin material 100 including an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, a curing agent for epoxy resin, and a novolac resin in a base material made of glass fiber. A particle-containing resin material containing 10 to 40 parts by weight of silicon oxide particles having a weight part and a particle size of 50 nm or less is held.

そして、本発明の実施形態は、上記の絶縁材の製造方法、この絶縁材を用いた絶縁コイルおよびその製造方法、ならびにこの絶縁コイルを用いて形成された巻型回転子コイルを具備する回転電機および可変速揚水発電機に関するものである。   An embodiment of the present invention relates to a method of manufacturing the insulating material, an insulating coil using the insulating material, a manufacturing method thereof, and a rotating electrical machine including a wound rotor coil formed using the insulating coil. And a variable speed pumped-storage generator.

実施形態による絶縁材の好ましい一具体例を示す断面図。Sectional drawing which shows the preferable specific example of the insulating material by embodiment. 実施形態による絶縁コイルの好ましい一具体例を示す斜視図。The perspective view which shows one preferable specific example of the insulated coil by embodiment. 実施形態による絶縁材の好ましい一具体例が適用可能なタービン発電機の構造を示す斜視図であって、図3(a)は水素間接冷却方式のタービン発電機について、図3(b)は水直接冷却方式のタービン発電機について示す図である。FIG. 3A is a perspective view showing a structure of a turbine generator to which a preferred specific example of an insulating material according to an embodiment can be applied, in which FIG. 3A shows an indirect hydrogen cooling type turbine generator, and FIG. It is a figure shown about the turbine generator of a direct cooling system. 実施形態による絶縁材を適用可能な高電圧用コイルの好ましい一具体例の断面図であって、図4(a)は水素間接冷却方式のタービン発電機の固定子コイルについて、図4(b)は水直接冷却方式のタービン発電機の固定子コイルについて示す図である。FIG. 4A is a cross-sectional view of a preferred specific example of a high voltage coil to which the insulating material according to the embodiment can be applied, and FIG. 4A is a diagram illustrating a stator coil of an indirect hydrogen cooling turbine generator. These are figures shown about the stator coil of the turbine generator of a direct water cooling system.

下記に示す実施形態は例示であって、従って、発明の範囲はこれら具体的に開示された範囲内に限定されない。   The embodiments described below are exemplary, and therefore the scope of the invention is not limited to these specifically disclosed ranges.

<絶縁材>
本発明の実施形態による絶縁材は、「ガラス繊維からなる基材」中に、所定の「粒子含有樹脂材料」(詳細後記)が保持されてなること、を特徴とする。
<Insulation material>
The insulating material according to the embodiment of the present invention is characterized in that a predetermined “particle-containing resin material” (detailed below) is held in a “substrate made of glass fiber”.

ここで、「保持されてなる」とは、「ガラス繊維からなる基材」の内部ならびに表面に、所定の「粒子含有樹脂材料」が含浸ないし付着していることを意味する。このような本発明の実施形態による絶縁材では、「ガラス繊維からなる基材」と所定の「粒子含有樹脂材料」中の「粒子」および「樹脂材料」とが一体化した複合体が形成されているところから、粒子、樹脂材料ならびにガラス繊維の破損および脱落が有効に抑制されたものであって、絶縁材としての良好な電気絶縁性および優れた機械的強度を実現することを可能にするものである。   Here, “held” means that a predetermined “particle-containing resin material” is impregnated or adhered to the inside and the surface of the “substrate made of glass fiber”. In such an insulating material according to the embodiment of the present invention, a composite is formed in which “a substrate made of glass fiber” and “particles” and “resin material” in a predetermined “particle-containing resin material” are integrated. Therefore, the breakage and drop-off of particles, resin materials, and glass fibers are effectively suppressed, and it is possible to achieve good electrical insulation and excellent mechanical strength as an insulating material. Is.

この本発明の実施形態による絶縁材の有用性が顕著に認められる特に好ましい用途としては、例えば、高電圧機器用の絶縁コイル、回転子コイル、特に巻型回転子コイル等を挙げることができる。   Particularly preferred applications in which the usefulness of the insulating material according to the embodiment of the present invention is remarkably recognized include, for example, an insulating coil for high voltage equipment, a rotor coil, particularly a wound rotor coil.

<<ガラス繊維からなる基材>>
本発明の実施形態では、ガラス繊維からなる基材として、例えば、ガラス繊維を直角または所定の角度をもって二次元または三次元的に交錯させた、ガラスクロス、ウエブ、マット、ガラス不織布等からなるものを用いることができる。これらの中では、機械強度の観点からガラスクロスが好ましい。
<< Base material made of glass fiber >>
In the embodiment of the present invention, as a base material made of glass fiber, for example, glass cloth, web, mat, glass nonwoven fabric, etc., in which glass fibers are crossed two-dimensionally or three-dimensionally at a right angle or a predetermined angle Can be used. Among these, glass cloth is preferable from the viewpoint of mechanical strength.

ガラス繊維は、テープ状にて提供される場合は、そのテープが使用される最大長さの連続する長さ50m程度の長繊維が好ましいが、それよりも短いガラス繊維が混在することができる。   When the glass fiber is provided in the form of a tape, a continuous fiber having a maximum length of about 50 m in which the tape is used is preferable, but shorter glass fibers can be mixed.

各ガラス繊維(ヤーン)は、直径が4〜20μmの物が好ましいが、これに限定されることはない。また、場合により、ガラスフレーク、ガラス粒子等が混在することができる。   Each glass fiber (yarn) preferably has a diameter of 4 to 20 μm, but is not limited thereto. In some cases, glass flakes, glass particles and the like can be mixed.

ガラス繊維の断面形状は、実質的に円形状であることが一般的であるが、これに限定されることはない。   The cross-sectional shape of the glass fiber is generally substantially circular, but is not limited thereto.

ガラス繊維からなる基材は、繊維密度が50〜100(本/25mm)であることが好ましい。このことによって、例えば機械特性や成形性が良好になる。   The substrate made of glass fibers preferably has a fiber density of 50 to 100 (lines / 25 mm). As a result, for example, mechanical properties and moldability are improved.

本発明の実施形態は絶縁材に関するものであることから、この絶縁材の構成材料であるこのガラス繊維からなる基材も、絶縁性が高いことが好ましい。従って、ガラス繊維は、電気絶縁用途として用いられるEガラスが好ましい。そして、ガラス繊維は、強度が高いことが好ましい。   Since the embodiment of the present invention relates to an insulating material, it is preferable that the base material made of glass fiber which is a constituent material of the insulating material also has high insulation. Therefore, the glass fiber is preferably E glass used for electrical insulation. And it is preferable that glass fiber has high intensity | strength.

本発明の実施形態は絶縁材において、ガラス繊維からなる基材は、ガラス繊維のみからなるものに限定されることはなく、必要に応じて、ガラス以外の他の材料からなる繊維材料等が混在することができる。そのようなガラス以外の繊維材料としては、例えばアルミナ繊維、アラミド繊維やその他有機繊維を挙げることができる。このことによって、例えば、ガラス繊維からなる基材の形状保持性の向上、伸びの抑制、放熱性の向上等を図れる場合がある。   In the insulating material according to the embodiment of the present invention, the base material made of glass fiber is not limited to one made only of glass fiber, and if necessary, fiber material made of other materials other than glass is mixed. can do. Examples of fiber materials other than glass include alumina fibers, aramid fibers, and other organic fibers. By this, for example, there are cases where improvement in shape retention of a substrate made of glass fiber, suppression of elongation, improvement in heat dissipation, and the like can be achieved.

ガラス繊維からなる基材の厚さは、本発明の実施形態による絶縁材の具体的用途、目的等に応じて異なるが、一般的に0.015〜0.2mm、好ましくは0.025〜0.05mm、である。ガラス繊維からなる基材の厚さが上記範囲内である場合、例えば成形性、樹脂の浸透性、作業性等の点で特に好ましい。   The thickness of the substrate made of glass fiber varies depending on the specific use, purpose, etc. of the insulating material according to the embodiment of the present invention, but is generally 0.015-0.2 mm, preferably 0.025-0. .05 mm. When the thickness of the base material made of glass fiber is within the above range, it is particularly preferable in terms of, for example, moldability, resin permeability, workability, and the like.

ガラス繊維からなる基材の外形形状および大きさは、本発明の実施形態による絶縁材の具体的用途、目的等に応じて適宜定めることができる。本発明の実施形態による絶縁材に用いられるガラス繊維からなる基材の好ましい具体例には、例えば、長辺1〜20m、短辺20〜200cmのシート状のもの、および幅が1.5〜4.0cmのテープ状のもの等が含まれる。   The outer shape and size of the base material made of glass fiber can be appropriately determined according to the specific application, purpose, etc. of the insulating material according to the embodiment of the present invention. Preferred specific examples of the substrate made of glass fiber used for the insulating material according to the embodiment of the present invention include, for example, a sheet-like material having a long side of 1 to 20 m and a short side of 20 to 200 cm, and a width of 1.5 to A 4.0 cm tape-like material is included.

また、ガラス繊維からなる基材を構成しているガラス繊維は、必要に応じて、表面処理を行うことができる。この処理を行うことによって、本発明の実施形態で用いられる所定の「粒子含有樹脂材料」(詳細後記)との接触性や結合性等の改良を図ることができ、「粒子含有樹脂材料」の含浸性や保持性を向上させることができる場合がある。   Moreover, the glass fiber which comprises the base material which consists of glass fibers can perform a surface treatment as needed. By performing this treatment, it is possible to improve the contact property and the binding property with the predetermined “particle-containing resin material” (detailed later) used in the embodiment of the present invention. In some cases, impregnation and retention can be improved.

<粒子含有樹脂材料>
本発明の実施形態の絶縁材における「粒子含有樹脂材料」は、「1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂」と「エポキシ樹脂用硬化剤」と「ノボラック型樹脂」とを含む樹脂材料100重量部および「粒径50nm以下の酸化珪素粒子」を10〜40重量部含んでなるものである。ここで、「含んでなる」とは、挙示の成分(即ち、「1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂」と「エポキシ樹脂用硬化剤」、「ノボラック型樹脂」および「粒径50nm以下の酸化珪素粒子」)を必須成分として含んでなるものを意味する。したがって、上記必須成分とこれらの必須成分以外の成分とを含んでなる「粒子含有樹脂材料」も、本発明の実施形態における「粒子含有樹脂材料」に該当する。
<Particle-containing resin material>
The “particle-containing resin material” in the insulating material according to the embodiment of the present invention is a resin including “an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule”, “a curing agent for epoxy resin”, and “a novolac resin”. It contains 10 to 40 parts by weight of 100 parts by weight of material and “silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less”. Here, “comprising” means the listed components (that is, “epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule”, “curing agent for epoxy resin”, “novolak type resin” and “grain” It means what comprises silicon oxide particles having a diameter of 50 nm or less ") as essential components. Therefore, the “particle-containing resin material” comprising the above essential components and components other than these essential components also corresponds to the “particle-containing resin material” in the embodiment of the present invention.

<<1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂>>
このようなエポキシ樹脂の好ましい具体例としては、エピクロルヒドリンとビスフェノール類等の多価フェノール類や多価アルコール類との縮合によって得られる、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂を挙げることができる。これらは、単独で用いることができるし、二種以上を併用することができる。
<< Epoxy resin with 2 or more epoxy groups per molecule >>
Preferred examples of such epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins, brominated bisphenol A type epoxy resins, hydrogenated products obtained by condensation of epichlorohydrin with polyhydric phenols such as bisphenols and polyhydric alcohols. Examples thereof include bisphenol A type epoxy resins and bisphenol F type epoxy resins. These can be used alone or in combination of two or more.

<<エポキシ樹脂用硬化剤>>
本発明の実施形態の絶縁材において用いられる、エポキシ樹脂用硬化剤の好ましい具体例としては、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4‐メチルヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、4‐メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ヘッド酸、無水メチルハイミック酸、ドデセニル無水コハク酸、無水ポリアゼライン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸などが挙げられる。これらは、単独で、あるいは二種以上を併用することができる。なお、必要に応じて、上記のエポキシ樹脂用硬化剤と共に、エポキシ樹脂の硬化反応を促進ないし制御する硬化促進剤を使用することができる。そのような硬化促進剤としては、三級アミンやその塩、四級アンモニウムの化合物、イミダゾール、アルカリ金属アルコキシドなどを挙げることができる。
<< Curing agent for epoxy resin >>
Preferable specific examples of the epoxy resin curing agent used in the insulating material according to the embodiment of the present invention include phthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, 4-methylhexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, 4-methyltetrahydro Phthalic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, nadic anhydride, methyl nadic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, anhydrous head acid, methyl hymic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, polyazeline anhydride, benzophenone tetra Examples thereof include carboxylic acid. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the hardening accelerator which accelerates | stimulates or controls the hardening reaction of an epoxy resin with said epoxy resin hardening | curing agent as needed can be used. Examples of such curing accelerators include tertiary amines and salts thereof, quaternary ammonium compounds, imidazoles, and alkali metal alkoxides.

<<ノボラック型樹脂>>
本発明の実施形態の絶縁材において用いられるノボラック型樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂を挙げることができる。ノボラック型フェノール樹脂は、2つのフェノール由来のベンゼン環がCHで結合された構造を有しており、ノボラック型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラックやo‐クレゾールノボラックをグリシジルエーテル化したフェノールノボラック型エポキシ樹脂およびオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を挙げることができる。
<< Novolac type resin >>
Examples of the novolak type resin used in the insulating material according to the embodiment of the present invention include novolac type phenol resin and novolac type epoxy resin. The novolak-type phenol resin has a structure in which two phenol-derived benzene rings are bonded with CH 2. As the novolak-type epoxy resin, a phenol novolak-type epoxy obtained by glycidyl etherification of phenol novolak or o-cresol novolak is used. Mention may be made of resins and orthocresol novolac-type epoxy resins.

このようなノボラック型樹脂としては、例えば、三菱化学社製のjER152,154フェノールノボラック型エポキシ樹脂、DIC社製のEPICLON N660樹脂をそのまま、あるいは必要に応じてカップリング剤添加などの処理を施した後に用いることができる。』
<<樹脂組成>>
本発明の実施形態における絶縁材において用いられる樹脂材料は、上記のように、「1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂」と「エポキシ樹脂用硬化剤」と「ノボラック型樹脂」と必須成分として含むものである。
As such a novolak type resin, for example, a jER152,154 phenol novolac type epoxy resin manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, or an EPICLON N660 resin manufactured by DIC Corporation was subjected to a treatment such as a coupling agent addition as it is. It can be used later. ]
<< Resin composition >>
As described above, the resin material used in the insulating material in the embodiment of the present invention includes “epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule”, “curing agent for epoxy resin”, and “novolak type resin”. It is included as an essential component.

これらの必須成分の割合は、例えば、本発明の実施形態による絶縁材の具体的用途、目的や、前記の「ガラス繊維からなる基材」へ含浸させる際の作業性、硬化温度、シェルフライフ、コスト等を考慮して適宜定めることができる。   The proportions of these essential components are, for example, specific uses and purposes of the insulating material according to the embodiment of the present invention, workability when impregnating the above-mentioned “substrate made of glass fiber”, curing temperature, shelf life, It can be determined appropriately in consideration of cost and the like.

これらの必須成分の当該樹脂材料中における好ましい存在割合は、以下の通りである。   The preferred proportions of these essential components in the resin material are as follows.

(イ)1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
「1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(a)の存在割合は、好ましくは25〜45重量部、特に好ましくは35〜42重量部である。(ここで、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(a)の存在割合は、このエポキシ樹脂(a)と、エポキシ樹脂用硬化剤(b)と、ノボラック型樹脂(c)との合計を100重量部としたときのものである。)」
(ロ)エポキシ樹脂用硬化剤
エポキシ樹脂用硬化剤(b)の存在割合は、好ましくは30〜50重量部、特に好ましくは35〜45重量部である。(ここで、エポキシ樹脂用硬化剤(b)の存在割合は、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(a)と、このエポキシ樹脂用硬化剤(b)と、ノボラック型樹脂(c)との合計を100重量部としたときのものである。)
(ハ)「ノボラック型樹脂」
ノボラック型樹脂(c)の存在割合は、好ましくは20〜45重量部、特に好ましくは30〜40重量部である。(ここで、ノボラック型樹脂(c)の存在割合は、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(a)と、エポキシ樹脂用硬化剤(b)と、このノボラック型樹脂(c)との合計を100重量部としたときのものである。)
これらの、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(a)、エポキシ樹脂用硬化剤(b)ならびにノボラック型樹脂(c)のそれぞれの配合比は、耐熱性、シェルフライフ、作業性の観点から決定されたものであるが、所定の硬化条件にて、所要の特性を満たすことができれば、上記以外の配合比において実施しても良い。
(A) Epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule “The proportion of the epoxy resin (a) having two or more epoxy groups per molecule is preferably 25 to 45 parts by weight, particularly preferably 35. (Wherein the proportion of the epoxy resin (a) having two or more epoxy groups per molecule is the epoxy resin (a), the epoxy resin curing agent (b), (The total amount with the novolac resin (c) is 100 parts by weight.) ”
(B) Curing agent for epoxy resin The proportion of the curing agent for epoxy resin (b) is preferably 30 to 50 parts by weight, particularly preferably 35 to 45 parts by weight. (Here, the epoxy resin curing agent (b) is present in an epoxy resin (a) having two or more epoxy groups per molecule, this epoxy resin curing agent (b), and a novolac resin ( (The sum of c) is 100 parts by weight.)
(C) “Novolac resin”
The proportion of the novolac resin (c) is preferably 20 to 45 parts by weight, particularly preferably 30 to 40 parts by weight. (Here, the novolac resin (c) is present in an epoxy resin (a) having two or more epoxy groups per molecule, a curing agent for epoxy resin (b), and this novolac resin (c). And the total of 100 parts by weight.)
These compounding ratios of the epoxy resin (a) having two or more epoxy groups per molecule, the curing agent for epoxy resin (b) and the novolac resin (c) are heat resistance, shelf life, workability. However, it may be carried out at a blending ratio other than the above as long as the required characteristics can be satisfied under predetermined curing conditions.

<<酸化珪素粒子>>
本発明の実施形態による絶縁材における「粒子含有樹脂材料」は、上述した「樹脂材料」を100重量部および「粒径50nm以下の酸化珪素粒子」を10〜40重量部含んでなるものである。粒径50nm以下の酸化珪素粒子の含有量は、好ましくは10〜30 重量部、特に好ましくは15〜25重量部である。粒径50nm以下の酸化珪素粒子の含有量が、上記範囲内であることによって、課電寿命特性を向上させることが可能になる。
<< Silicon oxide particles >>
The “particle-containing resin material” in the insulating material according to the embodiment of the present invention includes 100 parts by weight of the above-mentioned “resin material” and 10 to 40 parts by weight of “silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less”. . The content of silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less is preferably 10 to 30 parts by weight, particularly preferably 15 to 25 parts by weight. When the content of silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less is within the above range, it is possible to improve the electric charging life characteristics.

この酸化珪素粒子としては、一酸化珪素(SiO)、二酸化珪素(SiO)、亜酸化珪素(Si)およびこれらの混在物のいずれも対象となるが、本発明の実施形態では、一酸化珪素(SiO)、二酸化珪素(SiO)、またはこれらの混在物を用いるのが普通でありかつ好ましい。 Examples of the silicon oxide particles include silicon monoxide (SiO), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxide (Si 3 O 2 ), and mixtures thereof, but in the embodiment of the present invention, It is common and preferred to use silicon monoxide (SiO), silicon dioxide (SiO 2 ), or a mixture thereof.

酸化珪素粒子の粒径は50nm以下であり、特に好ましくは20〜50nm、である。ここで、粒径は、レーザー回折法によって求められたものである。酸化珪素粒子の粒径が上記範囲内であることによって、課電寿命特性が良好となることから好ましい。   The particle size of the silicon oxide particles is 50 nm or less, particularly preferably 20 to 50 nm. Here, the particle size is determined by a laser diffraction method. The silicon oxide particles having a particle size within the above range are preferable because the electric charging life characteristics are improved.

なお、本発明の実施形態の「粒子含有樹脂材料」は、「粒径50nm以下の酸化珪素粒子」を10〜40重量部含んでなるものである。従って、「粒径50nm以下の酸化珪素粒子」を10〜40重量部含むものである限り、例えば粒径50nmを超過する酸化珪素粒子や他の種類の粒子が含まれているものも、本発明の実施形態の「粒子含有樹脂材料」に該当する。   The “particle-containing resin material” according to the embodiment of the present invention includes 10 to 40 parts by weight of “silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less”. Therefore, as long as it contains 10 to 40 parts by weight of “silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less”, for example, silicon oxide particles having a particle size exceeding 50 nm and other types of particles are also included in the implementation of the present invention. It corresponds to the “particle-containing resin material” in the form.

本発明の実施形態の絶縁材では、このように、粒径50nm以下の酸化珪素粒子を10〜40重量部含んでなる粒子含有樹脂材料を用いることによって、他の特性を損なうことなく、課電寿命特性を向上させることが可能になる。例えば、モンモリロナイトのような酸化珪素以外の他の絶縁性の無機材料では、このように高充填かつ粘度特性に優れた樹脂を十分達成することが困難であるか、成形後の空隙が多くなることから、特定粒径の酸化珪素粒子を特定範囲内で用いることの目的および効果は、従来の知見からは全く思いがけないことである。   In the insulating material according to the embodiment of the present invention, by using the particle-containing resin material containing 10 to 40 parts by weight of silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less, the electric charge can be applied without impairing other characteristics. It is possible to improve the life characteristics. For example, with insulating inorganic materials other than silicon oxide such as montmorillonite, it is difficult to achieve a resin with such a high filling and excellent viscosity characteristics, or there are many voids after molding. Therefore, the purpose and effect of using silicon oxide particles having a specific particle size within a specific range are completely unexpected from the conventional knowledge.

<絶縁材の製造方法>
本発明の実施形態による絶縁材の製造方法は、ガラス繊維からなる基材に、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤とノボラック型樹脂とを含む樹脂材料100重量部および粒径50nm以下の酸化珪素粒子を10〜40重量部含んでなる粒子含有樹脂材料を、溶剤と共に前記のガラス繊維からなる基材に含浸させ、その後、前記の溶剤を揮発除去すること、を特徴とする。
<Insulating Material Manufacturing Method>
An insulating material manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a resin material 100 including a glass fiber base material including an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, an epoxy resin curing agent, and a novolac resin. Impregnating a base material made of the glass fiber together with a solvent with a particle-containing resin material containing 10 to 40 parts by weight of silicon oxide particles having a weight part of 50 nm or less, and then volatilizing and removing the solvent. It is characterized by.

この実施形態による絶縁材の製造方法において用いられる、ガラス繊維からなる基材、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤、ノボラック型樹脂、粒径50nm以下の酸化珪素粒子、ならびに粒子含有樹脂材料は、先に詳細に説明した通りである。   A substrate made of glass fiber, an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, a curing agent for epoxy resin, a novolac resin, an oxidation having a particle size of 50 nm or less, which is used in the method for producing an insulating material according to this embodiment The silicon particles and the particle-containing resin material are as described in detail above.

<<溶 剤>>
本発明の実施形態による絶縁材の製造方法における溶剤としては、上述の1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤、ノボラック型樹脂、粒径50nm以下の酸化珪素粒子および粒子含有樹脂材料を溶解または分散可能であり、かつ、この溶剤と上記各成分との溶解または分散物をガラス繊維からなる基体に含浸させた後に、容易にガラス繊維からなる基体から揮発除去することが可能な各種溶剤を用いることができる。
<< Solvent >>
Examples of the solvent in the method for producing an insulating material according to the embodiment of the present invention include an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, a curing agent for epoxy resin, a novolac resin, and silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less. And the particle-containing resin material can be dissolved or dispersed, and after the glass fiber substrate is impregnated with a solution or dispersion of this solvent and each of the above components, it is easily volatilized and removed from the glass fiber substrate. Various solvents that can be used can be used.

このように溶剤を用いることにより、上記の各樹脂材料および酸化珪素粒子を含む粒子含有樹脂材料をガラス繊維からなる基体に含浸させることが容易になると同時に、ガラス繊維からなる基体の表面および内部における酸化珪素粒子の凝集や偏在化等を抑制することが可能になる。   By using the solvent in this manner, it becomes easy to impregnate the substrate made of glass fiber with the above-mentioned resin material and particle-containing resin material containing silicon oxide particles, and at the same time, on the surface and inside of the substrate made of glass fiber. Aggregation and uneven distribution of silicon oxide particles can be suppressed.

溶剤の好ましい具体例としては、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、およびトルエンを挙げることができる。これらの中では、メチルエチルケトン、トルエンが特に好ましい。   Preferable specific examples of the solvent include, for example, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, and toluene. Of these, methyl ethyl ketone and toluene are particularly preferred.

溶剤の使用量は、上記の各樹脂材料および酸化珪素粒子の合計を100重量部とした場合に、10〜50重量部、好ましくは20〜40重量部、であって、例えば、上記の各樹脂材料および酸化珪素粒子の具体的内容や配合割合、粘度、乾燥のしやすさ、使用効果等に応じて上記範囲内で適宜定めることができる。   The amount of the solvent used is 10 to 50 parts by weight, preferably 20 to 40 parts by weight when the total of the above resin materials and silicon oxide particles is 100 parts by weight. The specific content and blending ratio of the material and silicon oxide particles, the viscosity, the ease of drying, the effect of use, and the like can be appropriately determined within the above range.

このように、溶剤と共に粒子含有樹脂材料を前記のガラス繊維からなる基材に含浸させることにより、粒子(即ち、酸化珪素粒子)を、凝集させることなく、ガラス繊維からなる基材の内部にまで十分浸透させることが容易になる。   Thus, by impregnating the base material made of the glass fiber with the particle-containing resin material together with the solvent, the particles (that is, silicon oxide particles) are not agglomerated to the inside of the base material made of the glass fiber. It becomes easy to penetrate sufficiently.

<<絶縁材の製造方法(具体例)>>
本発明の実施形態による絶縁材の製造方法では、ガラス繊維からなる基材に、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤とノボラック型樹脂とを含む樹脂材料100重量部および粒径50nm以下の酸化珪素粒子を10〜40重量部含んでなる粒子含有樹脂材料を、溶剤と共に前記のガラス繊維からなる基材に含浸させ、その後、前記の溶剤の少なくとも一部を前記のガラス繊維からなる基材から揮発除去することが行われる。
<< Insulating Material Manufacturing Method (Specific Example) >>
In the method for manufacturing an insulating material according to the embodiment of the present invention, a resin material 100 including an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, a curing agent for epoxy resin, and a novolac resin on a substrate made of glass fiber. Particulate-containing resin material containing 10 to 40 parts by weight of silicon oxide particles having a part by weight and a particle size of 50 nm or less is impregnated into a substrate made of the glass fiber together with a solvent, and then at least a part of the solvent is added. Volatilization removal is performed from the base material which consists of said glass fiber.

上記の粒子含有樹脂材料および溶剤をガラス繊維からなる基材に含浸させる際は、これらの粒子含有樹脂材料および溶剤を含む溶液(以下、本明細書において「含浸液」ということがある)を予め調製しておいて、この含浸液をガラス繊維からなる基材に含浸させることが好ましい。   When impregnating the above-mentioned particle-containing resin material and solvent into a substrate made of glass fiber, a solution containing these particle-containing resin material and solvent (hereinafter sometimes referred to as “impregnating liquid” in this specification) is previously stored. It is preferable that the substrate made of glass fiber is impregnated with this impregnating solution.

この含浸液を調製する際の、各成分(即ち、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤、ノボラック型樹脂、粒径50nm以下の酸化珪素粒子および溶剤)の配合順序および配合方法は、本発明の目的および効果が達成できる限り任意である。例えば、上述の各成分の全ての成分を同時に配合して調製することができるし、あるいは上述の各成分の一種または二種以上を別々に配合して調製することができる。また、各成分は、連続してあるいは段階的に添加し、配合することができる。   When preparing this impregnating liquid, each component (that is, epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, epoxy resin curing agent, novolac resin, silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less, and a solvent) The blending order and blending method are arbitrary as long as the object and effect of the present invention can be achieved. For example, it can be prepared by blending all the components of the above-mentioned components at the same time, or can be prepared by blending one or more of the above-mentioned components separately. Moreover, each component can be added and compounded continuously or stepwise.

含浸液を調製する際は、上述の各成分の均一な混合物が得られるように、各成分を配合する時および(または)配合後において、撹拌を行うことが好ましい。含浸液の調製は、常温で行うのが普通であるが、若干の冷却下または加熱下で行うことも可能である。   When preparing the impregnating liquid, it is preferable to stir when and / or after blending the components so as to obtain a uniform mixture of the components described above. The impregnation liquid is usually prepared at room temperature, but can also be performed under slight cooling or heating.

なお、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤との共存条件下においては、主としてエポキシ樹脂の硬化に起因すると思われる調製液の粘度上昇が見られ、各成分の均一な混合が迅速に行いにくくなる場合がある。しかし、これは、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤との接触機会ないし接触時間が少なくなるように、これら二成分の片方または両方を調製の最終段階近くで配合したり、これら両成分を配合する時までに溶剤を配合しておくことによって、容易に避けることができる。   In addition, under the coexistence conditions of an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule and a curing agent for epoxy resin, an increase in the viscosity of the preparation solution, which is considered to be mainly caused by curing of the epoxy resin, is observed. In some cases, it is difficult to perform uniform mixing quickly. However, this is because one or both of these two components are close to the final stage of preparation so that the contact opportunity or contact time between the epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule and the curing agent for epoxy resin is reduced. Or by adding a solvent by the time these two components are blended.

上記の各成分から調製された含浸液をガラス繊維からなる基体に含浸させる際は、種々の方法を採用できる。例えば、ガラス繊維からなる基体に含浸液を塗工する方法、含浸液にガラス繊維からなる基体を浸漬する方法、ガラスからなる基体に含浸液を滴下あるいはスプレーする方法などを採用することができる。   When impregnating the substrate made of glass fiber with the impregnating liquid prepared from the above components, various methods can be employed. For example, a method of applying an impregnating solution to a substrate made of glass fiber, a method of immersing a substrate made of glass fiber in the impregnating solution, a method of dropping or spraying the impregnating solution on a substrate made of glass can be employed.

含浸液は、ガラス繊維からなる基体の内部にまで十分な量の含浸液が満たされるようにすることが好ましく、従って、ガラス繊維からなる基体を形成しているガラス繊維間の空隙まで含浸液が行き渡り、この空隙に存在していた空気の出来るだけ多く(好ましくは実質的全量)が含浸液に置換されるようになるまで十分に含浸させることが好ましい。また、ガラス繊維からなる基体の表面にガラス繊維が存在しない塗工液層が形成されるようになるまで、十分な量の含浸液を施すことができる。   The impregnating liquid is preferably filled with a sufficient amount of the impregnating liquid up to the inside of the substrate made of glass fibers. Therefore, the impregnating liquid is filled up to the gap between the glass fibers forming the glass fiber base. It is preferable to sufficiently impregnate until the impregnating liquid is replaced as much as possible (preferably substantially the entire amount) of the air existing in the gap. In addition, a sufficient amount of impregnating liquid can be applied until a coating liquid layer free of glass fibers is formed on the surface of the substrate made of glass fibers.

本発明の実施形態による絶縁材の製造方法では、次いで、前記の溶剤を前記のガラス繊維からなる基材から揮発除去することが行われる。この溶剤の除去は、常温、常圧下で行うことができるし、減圧下で行うことも、加熱条件下で行うことができる。加熱条件下で行う場合は、通常、120〜180℃、好ましくは130〜150℃、の温度範囲内で行うことができる。この温度範囲より高い温度条件では、部分的に溶剤の除去や樹脂の硬化が進行しすぎる場合がある。   In the method for manufacturing an insulating material according to the embodiment of the present invention, the solvent is then volatilized and removed from the substrate made of the glass fiber. The removal of the solvent can be performed at room temperature and normal pressure, or can be performed under reduced pressure under heating conditions. When performed under heating conditions, it can be performed usually within a temperature range of 120 to 180 ° C, preferably 130 to 150 ° C. Under temperature conditions higher than this temperature range, solvent removal or resin curing may partially proceed excessively.

以上のようにして、本発明の実施形態による絶縁材の製造することができる。   As described above, the insulating material according to the embodiment of the present invention can be manufactured.

<絶縁コイルおよびその製造方法>
本発明の実施形態による絶縁コイルは、導体と、この導体を被覆している前記の絶縁材の硬化物とからなること、を特徴とする。
<Insulated coil and manufacturing method thereof>
An insulating coil according to an embodiment of the present invention is characterized by comprising a conductor and a cured product of the insulating material covering the conductor.

実施形態による絶縁コイルの好ましい一具体例としては、図2に示されるものを挙げることができる。この図2に示される実施形態による絶縁コイルは、導体4と、この導体4を被覆している前述の絶縁材の硬化物5とからなるものである。   As a preferred specific example of the insulating coil according to the embodiment, the one shown in FIG. 2 can be cited. The insulating coil according to the embodiment shown in FIG. 2 is composed of a conductor 4 and a cured product 5 of the above-described insulating material covering the conductor 4.

<<絶縁コイルの製造方法(第一の製造方法)>>
本発明の実施形態による絶縁コイルの製造方法(第一の製造方法)は、導体の表面に前記の絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、加熱成形して前記の絶縁材を硬化させること、を特徴とする。
<< Insulating coil manufacturing method (first manufacturing method) >>
An insulating coil manufacturing method (first manufacturing method) according to an embodiment of the present invention is a method in which a wound body obtained by winding the insulating material around a surface of a conductor is thermoformed to cure the insulating material. It is characterized by making it.

上記の導体は、電気絶縁性を有するものである。特に好ましいものとして具体的には、高電圧機器用のコイルとして機能しうるものである。このような高電圧機器用のコイルの特に好ましい具体例としては、例えば図3に記載されたものを挙げることができる。   The conductor has electrical insulation. Specifically, it is particularly preferable that it can function as a coil for high-voltage equipment. As a particularly preferable specific example of the coil for such a high voltage device, for example, the one described in FIG. 3 can be cited.

絶縁材の巻き回しは、導体の断面方向に対して直角に行うことができるし、また導体の断面方向に対して所定の角度で行い、導体の周りに螺旋状に巻き回わすことができる。本発明の実施形態では、導体の周りに螺旋状に巻き回わすことが好ましい。   The insulating material can be wound at a right angle with respect to the cross-sectional direction of the conductor, or at a predetermined angle with respect to the cross-sectional direction of the conductor and spirally wound around the conductor. In the embodiment of the present invention, it is preferable to spirally wind around the conductor.

絶縁材の巻き回し回数は、任意である。例えば、絶縁材の厚さや、必要とされる絶縁性、作業性、強度ないし耐久性等を考慮して適宜定めることができる。従って、例えば必要とされる絶縁性が比較的低く、この必要とされる絶縁性がただ一層の絶縁材によって実現可能な時は絶縁材の巻き回し回数は1回でもよい。一方、必要とされる絶縁性が高い場合や絶縁材の厚さが薄い場合、あるいはより高度の絶縁性および耐久性を求めるとき等は、絶縁材の巻き回し回数はそれに応じて定めることができる。   The number of windings of the insulating material is arbitrary. For example, the thickness can be appropriately determined in consideration of the thickness of the insulating material, required insulation, workability, strength, durability, and the like. Therefore, for example, when the required insulating property is relatively low and the required insulating property can be realized by a single insulating material, the number of windings of the insulating material may be one. On the other hand, when the required insulation is high, the insulation is thin, or when a higher degree of insulation and durability is required, the number of turns of the insulation can be determined accordingly. .

本発明の実施形態による絶縁コイルの製造方法(第一の製造方法)では、この絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、加熱成形して、この絶縁材を硬化させることが行われる。   In the method for manufacturing an insulating coil according to the embodiment of the present invention (first manufacturing method), a wound body obtained by winding this insulating material is thermoformed to cure the insulating material. .

この加熱成形の温度は、通常120〜180℃、好ましくは130〜150℃、の温度範囲内で行うことができる。加熱成形の時間は、通常120〜600分、好ましくは300〜600分、の範囲内である。そして、この加熱成形は、外部からの加圧条件下で行うことが好ましい。このような加圧条件下の加熱成形は、好ましくは、例えば真空加圧硬化成形を採用することによって、容易に行うことができる。   The temperature of this thermoforming can be performed within a temperature range of usually 120 to 180 ° C, preferably 130 to 150 ° C. The time for thermoforming is usually in the range of 120 to 600 minutes, preferably 300 to 600 minutes. And it is preferable to perform this thermoforming under the pressurization conditions from the outside. Heat molding under such pressure conditions can be easily performed, for example, by adopting vacuum pressure curing molding, for example.

以上のようにして、本発明の実施形態による絶縁材を製造することができる。   As described above, the insulating material according to the embodiment of the present invention can be manufactured.

<<絶縁コイルの製造方法(第二の製造方法)>>
本発明の実施形態による絶縁コイルの製造方法(第二の製造方法)は、導体の表面に前記の絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、脱気処理に付し、その後、加熱成形して前記の絶縁材を硬化させること、を特徴とする。
<< Insulating coil manufacturing method (second manufacturing method) >>
In the insulating coil manufacturing method (second manufacturing method) according to the embodiment of the present invention, the wound body obtained by winding the insulating material around the surface of the conductor is subjected to deaeration treatment, and then heated. The insulating material is cured by molding.

ここで、導体および絶縁層の内容、巻き回しの内容ならびに加熱成形の内容等は、前述した第一の製造方法と同様である。   Here, the contents of the conductor and the insulating layer, the contents of winding, the contents of thermoforming, and the like are the same as in the first manufacturing method described above.

この第二の製造方法では、導体の表面に絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、脱気処理に付すことが行われる。このような脱気処理を行うことにより、巻き回し体の内部から気体(主として酸素)等が除去されて、より緻密な巻き回し体を得ることできる。その結果、より高度な絶縁性や機械的強度が得られ、耐久性等の更なる向上を図ることが可能になる。   In this second manufacturing method, a wound body obtained by winding an insulating material around the surface of a conductor is subjected to deaeration treatment. By performing such a deaeration process, gas (mainly oxygen) etc. are removed from the inside of a wound body, and a denser wound body can be obtained. As a result, a higher degree of insulation and mechanical strength can be obtained, and the durability and the like can be further improved.

<<絶縁コイルの製造方法(第三の製造方法)>>
本発明の実施形態による絶縁コイルの製造方法(第三の製造方法)は、導体の表面に前記の絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、脱気処理に付した後、この巻き回し体に熱硬化性樹脂を含浸させ、その後、加熱成形して前記の絶縁材を硬化させること、を特徴とする。
<< Insulating coil manufacturing method (third manufacturing method) >>
An insulating coil manufacturing method (third manufacturing method) according to an embodiment of the present invention includes a wound body obtained by winding the insulating material around the surface of a conductor, subjected to deaeration treatment, and then wound. The rotating body is impregnated with a thermosetting resin, and then the insulating material is cured by thermoforming.

ここで、導体および絶縁層の内容、巻き回しの内容、脱気処理の内容ならびに加熱成形の内容等は、前述した第二の製造方法と同様である。   Here, the content of the conductor and the insulating layer, the content of winding, the content of deaeration treatment, the content of thermoforming, and the like are the same as in the second manufacturing method described above.

この第三の製造方法では、前記の絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、脱気処理に付した後、この巻き回し体に熱硬化性樹脂を含浸させることが行われる。このような熱硬化性樹脂を含浸させることにより、更に緻密な巻き回し体を得ることできる。   In the third manufacturing method, the wound body obtained by winding the insulating material is subjected to a deaeration treatment, and then the wound body is impregnated with a thermosetting resin. By impregnating with such a thermosetting resin, a denser wound body can be obtained.

これは、例えば、巻き回し体を得る際の巻きムラや、巻き回しの際に与えられた張力やその回復等による変形などによって、巻き回し体内部に空隙部が残存する場合であっても、この空隙内に熱硬化性樹脂を浸透させることにより、その空隙を減少させることができるからである。併せて、この熱硬化性樹脂は、巻き回されたガラス繊維からなる基材(およびエポキシ樹脂やノボラック型樹脂等)のより強固な接合ないし接着を実現することができる場合がある。その結果、より高度な絶縁性や機械的強度が得られ、耐久性等のの更なる向上を図ることが可能になる。   This is, for example, even when a void portion remains inside the wound body due to winding unevenness when obtaining the wound body, deformation due to tension applied at the time of winding or recovery thereof, etc. This is because the void can be reduced by allowing the thermosetting resin to penetrate into the void. In addition, this thermosetting resin may be able to realize stronger bonding or adhesion of a base material (and epoxy resin, novolac resin, etc.) made of wound glass fiber. As a result, a higher degree of insulation and mechanical strength can be obtained, and the durability and the like can be further improved.

この熱硬化性樹脂としては、前述の絶縁材の粒子含有樹脂材料を構成している樹脂材料の成分(即ち、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤、ノボラック型樹脂)と非相溶のものであること好ましい。   Examples of the thermosetting resin include the components of the resin material constituting the particle-containing resin material of the insulating material (that is, epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, curing agent for epoxy resin, novolac) Type resin) and is preferably incompatible.

これによって、巻き回し体内部の空隙部への熱可塑性樹脂の浸透が容易になる場合がある。また、このような非相溶のものである場合には、熱可塑性樹脂を巻き回し体に施す際に、粒子含有樹脂材料を構成している樹脂材料成分の熱可塑性樹脂への漏出が抑制されるので、この漏出による巻き回し体の密度低下、絶縁性や機械的強度の低下等が防止される。また、この含浸処理に用いた熱可塑性樹脂が粒子含有樹脂材料を構成している樹脂材料成分によって汚染されることが防止されるので、熱可塑性樹脂を再利用する際に有利である。   This may facilitate the penetration of the thermoplastic resin into the voids inside the wound body. Further, in the case of such an incompatible material, leakage of the resin material component constituting the particle-containing resin material into the thermoplastic resin is suppressed when the thermoplastic resin is applied to the wound body. Therefore, the density reduction of the winding body by this leakage, the fall of insulation, mechanical strength, etc. are prevented. Further, since the thermoplastic resin used for the impregnation treatment is prevented from being contaminated by the resin material component constituting the particle-containing resin material, it is advantageous when the thermoplastic resin is reused.

<絶縁材の利用>
本発明の実施形態による絶縁材は、その優れた絶縁性、耐アーク性能、耐熱性に加えて、高い遠心力や曲げ応力などの機械的ストレスにも対応でき、かつこのような機械的ストレスに長期間かつ繰り返し曝されても、一定水準以上の優れた絶縁性を長期間維持できるような高度な耐久性を有するものである。
<Use of insulating material>
The insulating material according to the embodiment of the present invention can cope with mechanical stress such as high centrifugal force and bending stress in addition to its excellent insulation properties, arc resistance performance, and heat resistance, and can cope with such mechanical stress. Even if it is repeatedly exposed for a long period of time, it has a high durability that can maintain an excellent insulating property above a certain level for a long period of time.

従って、本発明の実施形態による絶縁材は、種々の分野において適用可能なものであって、従来のこの種の絶縁材よりも有用性が高いものである。   Therefore, the insulating material according to the embodiment of the present invention can be applied in various fields, and is more useful than the conventional insulating material of this type.

高い絶縁性および機械的強度ならびに優れた耐久性は、絶縁材使用重量の低減や絶縁層の薄層化等を可能にするので、各種の電気装置ないし電気機械等の小型化、高出力化を図ることが可能になる。   High insulation, mechanical strength, and excellent durability make it possible to reduce the weight of insulation material and reduce the thickness of the insulation layer, thereby reducing the size and output of various electrical devices and machines. It becomes possible to plan.

本発明の実施形態による絶縁材の有用性が特に顕著に認められる用途としては、例えば、高電圧機器用の絶縁コイル、回転子コイル、特に巻型回転子コイル、水素間接冷却方式あるいは水直接冷却方式のタービン発電機(図3参照)に適した絶縁コイル、特に固定子コイル(図4参照))、ならびにこの絶縁コイルを具備する回転電機および可変速揚水発電電動機等を挙げることができる。   Applications in which the usefulness of the insulating material according to the embodiment of the present invention is particularly noticeable include, for example, insulation coils for high-voltage equipment, rotor coils, particularly wound rotor coils, indirect hydrogen cooling, or direct water cooling Insulating coils suitable for a turbine generator of the type (see FIG. 3), in particular, a stator coil (see FIG. 4), and a rotating electric machine and a variable speed pumped-water generator / motor equipped with the insulating coil.

以下の実施例は、上記した実施形態による絶縁材のうちの、特に好ましい幾つかの代表例について、より詳細に示すものである。従って、下記に示された実施例に具体的に開示された技術的範囲内のみに限定されることはない。   The following examples show in more detail some particularly preferred representative examples of the insulating materials according to the above-described embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the technical scope specifically disclosed in the embodiments shown below.

<実施例1>
以下、本発明の実施形態による絶縁材を、図1を参照して説明する。
<Example 1>
Hereinafter, an insulating material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1は、ガラス繊維からなる基材(1)(重量80g)に、1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂60重量部、エポキシ樹脂用硬化剤60重量部、ノボラック型樹脂40重量部とを含む樹脂材料100重量部および粒径50nm以下の酸化珪素粒子(2)を10重量部含んでなる粒子含有樹脂材料(100g)を含浸させたものである。   FIG. 1 shows a glass fiber substrate (1) (weight 80 g), 60 parts by weight of an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, 60 parts by weight of a curing agent for epoxy resin, and 40 weights of a novolac resin. Part-containing resin material (100 g) containing 100 parts by weight of a resin material and 10 parts by weight of silicon oxide particles (2) having a particle size of 50 nm or less.

ガラス繊維からなる基材は、厚さが0.025mmである。エポキシ樹脂としてはビスフェノールA型エポキシ樹脂を、硬化剤には酸無水物(具体的には、日立化成製HN2200)を用いた。   The substrate made of glass fiber has a thickness of 0.025 mm. A bisphenol A type epoxy resin was used as the epoxy resin, and an acid anhydride (specifically, HN2200 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was used as the curing agent.

樹脂材料の含浸は、トレーに貯留させた上記の樹脂材料の混合物中に、上記のガラス繊維からなる基材を常温で2分間浸漬することによって行った。樹脂材料を含浸させたガラス繊維からなる基材をトレーから引き上げた後に、トレー中に残存した樹脂材料の量から、ガラス繊維からなる基材には約40%の上記の粒子含有の樹脂材料が含浸されたことが判った。   The impregnation with the resin material was performed by immersing the substrate made of the glass fiber in a mixture of the resin material stored in a tray at room temperature for 2 minutes. After pulling up the base material made of glass fiber impregnated with the resin material from the tray, the base material made of glass fiber contains about 40% of the resin material containing the above particles from the amount of the resin material remaining in the tray. It was found that it was impregnated.

この粒子含有の樹脂材料樹脂が含浸されたガラス繊維からなる基材を、100℃の温度に25分間保持して、プリプレグ化したシートを得た。このプリプレグ化したシートは、厚さ0.035mmであった。   A base material made of glass fiber impregnated with the resin material resin containing particles was held at a temperature of 100 ° C. for 25 minutes to obtain a prepreg sheet. This prepreg sheet had a thickness of 0.035 mm.

このプリプレグ化したシートを、10枚用意して、これらを積層して重ねた後、上下方向から6kg/cmの圧力で押圧しながら、160℃の温度に120分間保持することにからなる加熱硬化処理に付して、本発明の実施形態による絶縁材を製造した。この絶縁材の厚さは0.3mmであった。 After preparing 10 sheets of this prepreg, laminating and stacking them, heating consisting of holding at a temperature of 160 ° C. for 120 minutes while pressing with a pressure of 6 kg / cm 2 from above and below. The insulating material according to the embodiment of the present invention was manufactured by being subjected to a curing process. The thickness of this insulating material was 0.3 mm.

この絶縁材に対し、6kVrms にて課電試験を実施したところ、500時間経過後においても絶縁層の破壊は認められなかった。   When a voltage application test was performed on this insulating material at 6 kVrms, no breakdown of the insulating layer was observed even after 500 hours had elapsed.

次いで、上記と同様にして製造した本発明の実施形態による絶縁材を、25mm幅のテープ状に裁断した。導体を模擬した線状のアルミ導体(断面 10mm × 50mm)の上に剥離テープ(テフロン樹脂製の厚さ0.02mm)を巻いた物の上に、上記のテープ状に裁断した絶縁材を巻き回した後、周囲から6kg/cmの圧力で押圧しながら、150℃の温度に300分間保持することにからなる加熱硬化処理に付して、本発明の実施形態による導体と絶縁材とからなる絶縁コイルを製造した。 Next, the insulating material according to the embodiment of the present invention manufactured in the same manner as described above was cut into a 25 mm wide tape. The insulating material cut into the above tape shape is wound on a product obtained by winding a release tape (thickness 0.02 mm made of Teflon resin) on a linear aluminum conductor (cross section 10 mm x 50 mm) simulating a conductor. After turning, the conductor and the insulating material according to the embodiment of the present invention are subjected to a heat curing process consisting of holding at a temperature of 150 ° C. for 300 minutes while pressing at a pressure of 6 kg / cm 2 from the surroundings. An insulating coil was produced.

この絶縁コイルについて、JIS K6911に基づく三点曲げ試験方法によって曲げ強度を測定したところ、245MPaであった。   With respect to this insulating coil, the bending strength was measured by a three-point bending test method based on JIS K6911.

<実施例2>
樹脂材料に対する粒径50nm以下の酸化珪素粒子の配合割合を30重量部にかえた以外は実施例1と同様な方法によって、粒子含有の樹脂材料が含浸されたガラス繊維からなる基材(重量80g)、ならびにプリプレグ化したシートを得た。
<Example 2>
A base material (weight 80 g) made of glass fiber impregnated with a resin material containing particles by the same method as in Example 1 except that the mixing ratio of silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less to the resin material was changed to 30 parts by weight. ), And a prepreg sheet was obtained.

次いで、実施例1と同様の加熱硬化処理に付して、本発明の実施形態による絶縁材を製造した。この絶縁材の厚さは0.3mmであった。   Next, the same heat curing treatment as in Example 1 was performed to manufacture the insulating material according to the embodiment of the present invention. The thickness of this insulating material was 0.3 mm.

実施例1と同様に、この絶縁材に対し、6kVrms にて課電試験を実施したところ、500時間経過後においても絶縁層の破壊は認められなかった。   As in Example 1, when an electrical charging test was performed on this insulating material at 6 kVrms, no breakdown of the insulating layer was observed after 500 hours.

さらに、実施例1と同様に、本発明の実施形態による導体と絶縁材とからなる絶縁コイルを製造した。この絶縁コイルについて、JIS K6911に基づく三点曲げ試験方法によって曲げ強度を測定したところ、245MPaであった。   Further, as in Example 1, an insulating coil made of a conductor and an insulating material according to an embodiment of the present invention was manufactured. With respect to this insulating coil, the bending strength was measured by a three-point bending test method based on JIS K6911.

<比較例1>
粒径50nm以下の酸化珪素粒子を用いない以外は実施例1と同様の方法によって、樹脂組成物を含浸させたガラス繊維からなる基材を製造した。
<Comparative Example 1>
A substrate made of glass fiber impregnated with the resin composition was produced by the same method as in Example 1 except that silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less were not used.

これについて、実施例1と同様に、6kVrms にて課電試験を実施したところ、6時間経過後に絶縁層が破壊した。   About this, when the electrical charging test was implemented at 6 kVrms similarly to Example 1, the insulating layer destroyed after 6-hour progress.

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、優れた絶縁性かつ機械的強度を有する絶縁材を得ることができる。このような絶縁材は、例えば、高電圧機器、特に機械的ストレスの高くかかるコイルや、起動停止回数が多い揚水発電電動機の巻き線コイルにおいても長期間の信頼性を提供するコイル絶縁構造を提供することができるので、実用的に極めて有効なものである。   According to at least one embodiment described above, an insulating material having excellent insulating properties and mechanical strength can be obtained. Such an insulating material provides, for example, a coil insulation structure that provides long-term reliability even in high voltage equipment, especially coils that are subject to high mechanical stress, and winding coils of pumped-up generator motors that are frequently started and stopped. Therefore, it is extremely effective practically.

1 ガラス繊維からなる基材
2 酸化珪素粒子
3 樹脂材料
4 導体
5 絶縁材の硬化物
6 高電圧機器用のコイル
7 固定子コイル
8 固定子鉄心
9 回転子
10 冷却水配管
11 コイル絶縁層
12 導体
13 通水孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material which consists of glass fiber 2 Silicon oxide particle 3 Resin material 4 Conductor 5 Hardened | cured material of an insulating material 6 Coil for high voltage equipment 7 Stator coil 8 Stator iron core 9 Rotor 10 Cooling water piping 11 Coil insulation layer 12 Conductor 13 Water hole

Claims (11)

ガラス繊維からなる基材中に、(a)1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と(b)エポキシ樹脂用硬化剤と(c)ノボラック型樹脂とを含む樹脂材料100重量部および(d)粒径50nm以下の酸化珪素粒子を10〜40重量部含んでなる粒子含有樹脂材料が保持されてなることを特徴とする、絶縁材。   100 parts by weight of a resin material containing (a) an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, (b) a curing agent for epoxy resin, and (c) a novolac resin in a base material made of glass fiber; (D) An insulating material characterized by holding a particle-containing resin material containing 10 to 40 parts by weight of silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less. 高電圧機器用の絶縁材である、請求項1に記載の絶縁材。   The insulating material according to claim 1, which is an insulating material for high-voltage equipment. ガラス繊維からなる基材に、(a)1分子あたり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と(b)エポキシ樹脂用硬化剤と(c)ノボラック型樹脂とを含む樹脂材料100重量部および(d)粒径50nm以下の酸化珪素粒子を10〜40重量部含んでなる粒子含有樹脂材料を、溶剤と共に前記のガラス繊維からなる基材に含浸させ、その後、前記の溶剤を揮発除去することを特徴とする、絶縁材の製造方法。   100 parts by weight of a resin material containing (a) an epoxy resin having two or more epoxy groups per molecule, (b) a curing agent for epoxy resin, and (c) a novolac resin, d) impregnating a substrate made of the above glass fiber with a particle-containing resin material containing 10 to 40 parts by weight of silicon oxide particles having a particle size of 50 nm or less together with a solvent, and then volatilizing and removing the solvent. A method for producing an insulating material, which is characterized. 導体と、この導体を被覆している請求項1記載の絶縁材の硬化物とからなることを特徴とする、絶縁コイル。   An insulating coil comprising a conductor and a cured product of the insulating material according to claim 1 covering the conductor. 導体の表面に前記の請求項1に記載の絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、加熱成形して前記の絶縁材を硬化させることを特徴とする、絶縁コイルの製造方法。   A method for producing an insulating coil, comprising: heating and molding a wound body obtained by winding the insulating material according to claim 1 around a surface of a conductor to cure the insulating material. 導体の表面に前記の請求項1に記載の絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、脱気処理に付し、その後、加熱成形して前記の絶縁材を硬化させることを特徴とする、絶縁コイルの製造方法。   The wound body obtained by winding the insulating material according to claim 1 around the surface of the conductor is subjected to a deaeration treatment, and then heat-molded to cure the insulating material. An insulating coil manufacturing method. 導体の表面に前記の請求項1に記載の絶縁材を巻き回して得られた巻き回し体を、脱気処理に付した後、この巻き回し体に熱硬化性樹脂を含浸させ、その後、加熱成形して前記の絶縁材を硬化させることを特徴とする、絶縁コイルの製造方法。   The wound body obtained by winding the insulating material according to claim 1 on the surface of the conductor is subjected to deaeration treatment, and then the wound body is impregnated with a thermosetting resin, and then heated. A method for producing an insulating coil, wherein the insulating material is cured by molding. 前記の巻き回し体に含浸させる熱硬化性樹脂が、含浸時の温度条件において、前記の絶縁材の粒子含有樹脂材料を構成している樹脂材料の成分と非相溶のものである、請求項7に記載の絶縁コイルの製造方法。   The thermosetting resin impregnated in the wound body is incompatible with the component of the resin material constituting the particle-containing resin material of the insulating material under the temperature condition at the time of impregnation. 8. A method for manufacturing an insulating coil according to 7. 回転電機用の絶縁コイルである、請求項4に記載の絶縁コイル。   The insulating coil according to claim 4, which is an insulating coil for a rotating electric machine. 請求項9に記載の絶縁コイルを用いて形成された巻型回転子コイルを具備することを特徴とする、回転電機。   A rotating electrical machine comprising a wound rotor coil formed using the insulating coil according to claim 9. 請求項9に記載の絶縁コイルを用いて形成された巻型回転子コイルを具備することを特徴とする、可変速揚水発電電動機。   A variable speed pumped-water generator-motor, comprising a wound rotor coil formed using the insulating coil according to claim 9.
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