JP4933281B2 - モーター用絶縁紙 - Google Patents
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Description
そして、該モータージェネレーターは、自動車の加速や減速といった操作によって発熱し、100℃以上の高温にもなることから、モータージェネレーターを効果的に冷却すべくハウジング内に冷却油を供給してモーターステーターやロータを該冷却油中に浸漬させ、該冷却油を循環させる冷却方法が採用されたりもしている。
従来、このようなモーター用絶縁紙としては、所定の強度、絶縁破壊電圧など求められる諸特性を担保するために、異なる特性を有する複数のシート材が接着剤などにより接着されて積層された積層シートが用いられたりしている。
例えば、ポリエステル系フィルムの両面に、ウレタン系やアクリル系の常温硬化型あるいは熱硬化型接着剤を介して耐熱紙を積層したものが検討されたりもしている。(下記特許文献1参照)
近年のモータージェネレーターにおいては、高出力、コンパクト化の要望からその内部温度が200℃を超えるような温度で用いることが検討されたりしている。
このモータージェネレーターを内部が200℃を超えるような温度となる状態で運転させることについては、近年になって広く検討されはじめたことから、このような高温で用いることができるモーター用絶縁紙については、これまでほとんど検討されていない。
特にロータ側に用いられるモーター用絶縁紙では、遠心力が作用することからこのような滲み出しがより促進されるおそれを有し、より問題が深刻である。
モーター用絶縁紙からこのようなウレタン系接着剤の滲み出しを生じると、例えば、ロータの軸受などに付着して冷え固まってしまったり、接点部などの接触不良を発生させたりするおそれがある。
すなわち、高温環境で用いることのできるモーター用絶縁紙に適した接着剤がこれまで見出されておらず、複数のシート材が接着剤により接着されて積層された積層シートが用いられているモーター用絶縁紙においては、使用環境をより高温化させることが困難であるという問題を有している。
この熱硬化性樹脂組成物の硬化後の硬化物は、エポキシ樹脂単体の熱硬化物などに比べて十分柔軟であり、しかも、従来のモーター用絶縁紙に用いられているウレタン系接着剤やアクリル系接着剤に比べて高温での粘度低下を生じさせ難い。
したがって、本発明によれば、従来よりも高温環境下で使用させ得るモーター用絶縁紙を提供し得る。
中でも、低オリゴマータイプのPET又はPENを用いるのが好ましく、斯かる低オリゴマータイプのものを使用することにより、加水分解を受けて劣化してしまうことを抑制させることができるという効果がある。
斯かる耐熱シートとしては、例えば、ポリイミド(PI)、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、又は四フッ化エチレンコポリマー(ETFE)等からなる紙状或いはフィルム状のものを挙げることができる。
該ポリアミドとしては、芳香族ポリアミド、なかでも、メタ系アラミド(例えば、デュポン社製、商品名「ノーメックス(Nomex)」)を好適に使用することができる。
さらに、メタ系アラミド繊維が用いられてなる紙状の耐熱シート(例えば、デュポン社製、商品名「ノーメックスペーパー(NomexPaper)」)が特に好適である。
また、この熱硬化型接着剤には、熱硬化性樹脂組成物をポリエステル系フィルム2あるいは耐熱シート4、4に対する塗工、または、含浸するなどの方法を用いてポリエステル系フィルム2と耐熱シート4、4との接着を実施させるべく熱硬化性樹脂組成物を溶解可能な溶媒がさらに含まれており、接着に供される前の熱硬化型接着剤は、前記熱硬化性樹脂組成物が前記溶媒に溶解された液体状態とされている。
この内ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型及びビスフェノールF型のものなどいずれでもよいが、好ましくはビスフェノールA型である。
なお、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とは、ビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂を意図しており、このビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社から商品名「エピコート828」、「エピコート1001」、「エピコート1004」、「エピコート1009」、「エピコート1010」などとして市販のものや、大日本インキ社より商品名「エピクロン4050」、「エピクロン9055」、ダウケミカル社より商品名「DER668」、「DER669」などとして市販されているものを用いることができる。
なお、このエポキシ当量は、JIS K 7236により求めることができる。
また、熱硬化性樹脂組成物中に含まれる樹脂成分に占めるこのエポキシ樹脂成分の割合は、重量で20〜60%とされることが好ましく、25〜45%であることがより好ましい。
なかでも、フェノール・p−キシリレングリコールジメチルエーテル重縮合物などのフェノールアラルキル樹脂が好ましい。
また、熱硬化性樹脂組成物中に含まれる樹脂成分に占めるこのフェノール樹脂成分の割合は、重量で10〜50%とされることが好ましく、20〜40%であることがより好ましい。
CH2=C(R1)−COOR2 (1)
〔式中、R1は水素原子または低級アルキル基、R2は炭素原子数1〜12のアルキル基である〕
で表される単量体の単独重合体、あるいは該単量体に基づく構成単位を有する共重合体を使用することができる。
具体的には、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル等のポリメタクリル酸エステル、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル−アクリル酸共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、アクリル酸エステル−アクリル酸共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル−ブタジエン共重合体、メタクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体などの共重合体を、1種または2種以上組合せて用いることができる。
また、熱硬化性樹脂組成物中に含まれる樹脂成分に占めるこのアクリル樹脂成分の割合は、重量で20〜60%とされることが好ましく、30〜50%であることがより好ましい。
なかでも、2−ウンデシルイミダゾールが好ましい。
例えば、比較的耐熱性が低くても良い場合には、低オリゴマータイプのポリエステルフィルム(例えば東レ株式会社製、商品名「ルミラーX10S」)を用い、その表裏両面に上記に説明したような熱硬化型接着剤を介してPENフィルムを耐熱シートとして積層したものを挙げることができる。
また、例えば、200℃以上の耐熱性が求められる場合には、ポリエステル系フィルムとしてPENフィルムを用い、その表裏両面に上記に説明したような熱硬化型接着剤を介してメタ系アラミド繊維が用いられてなる紙状の耐熱シート(例えば、デュポン社製、商品名「ノーメックスペーパー(NomexPaper)」)を積層したものや、同じくポリエステル系フィルムとしてPENフィルムを用い、その表裏両面にアクリル系接着剤を介してポリイミド(PI)フィルムを積層したものを挙げることができる。
例えば、ノーメックスペーパーの片面に熱硬化型接着剤を塗布した後に溶剤を乾燥させたものを2枚用いて、この熱硬化型接着剤塗布面を対向させた状態で間にPENフィルムを挟んだ状態で熱ロールを通過させて加熱、加圧し、ノーメックスペーパーとPENフィルムとの接着を実施させると共に熱硬化型接着剤の硬化を実施することで、これらを積層一体化させ“ノーメックスペーパー/熱硬化型接着剤/PEN/熱硬化型接着剤/ノーメックスペーパー”の5層となる積層構造を有する積層シートを形成させることができる。
また、本実施形態においては、モーター用絶縁紙が、より高温環境下に曝されやすいことから空冷式モーターを例に説明したが、この空冷式モーター以外の油浸モーターなどに用いる場合も本発明の意図する範囲である。
また、モーター用絶縁紙は、表裏において樹脂の種類や厚みが異なるような非対象の構成とすることも可能である。
斯かる絶縁材としては、例えば、モーターを構成するモーターステーターにおいては、コア材と巻線とを絶縁すべくその間に挿入される絶縁材、又は相の異なる巻線同士を絶縁すべくその間に挿入される絶縁材が挙げられる。また、モーターを構成するロータにおいては、モーターステーターと同様にコア材と巻線間の絶縁材が挙げられる。さらに、これ以外にも、異なる相の結束部分である中性点の絶縁材として用いることができる。
(実施例1〜7)
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、商品名「ルミラーX10S」、厚さ16μm)の表裏両面に、表1に示す配合の熱硬化型接着剤を介してアラミドペーパー(デュポン帝人社製、商品名「ノーメックス464」、厚さ50μm」)を積層することにより、実施例1乃至7のモーター用絶縁紙を作製した。
熱硬化型接着剤として、下記1〜4に示すものを用いたこと以外は実施例1乃至7と同様にモーター用絶縁紙を作製した。
比較例1:アクリル樹脂+イソシアネート系硬化剤
比較例2:ポリエステル樹脂+エポキシ樹脂+イソシアネート系硬化剤
比較例3:ポリエステル樹脂+イソシアネート系硬化剤
比較例4:ウレタン樹脂+イソシアネート系硬化剤
(耐熱性評価)
各実施例、比較例のモーター用絶縁紙を、熱風循環高温乾燥機を用いて、200℃×1000時間の耐熱試験を実施した。
評価は、初期状態のモーター用絶縁紙と耐熱試験後のモーター用絶縁紙とのそれぞれについて、引張試験と絶縁破壊試験を実施し、初期状態のモーター用絶縁紙の引張り強さ(Ts0:MPa)ならびに絶縁破壊電圧(V0:kV)と耐熱試験後のモーター用絶縁紙の引張り強さ(Ts1:MPa)と絶縁破壊電圧(V1:kV)との測定値を下記式により残率として求めた。
・引張り強さ残率(%)=Ts1÷Ts0×100(%)
・絶縁破壊電圧残率(%)=V1÷V0×100(%)
この引張り強さ残率が50%以上で且つ絶縁破壊電圧残率が80%以上のものを「◎」、引張り強さ残率が30%以上50%未満で且つ絶縁破壊電圧残率が50%以上80%未満のものを「○」、引張り強さ残率が30%未満で且つ絶縁破壊電圧残率が50%未満のものを「×」として判定した。
結果を、表2に示す。
各実施例、比較例のモーター用絶縁紙をロータのスロットに装着して、該ロータが約150℃から約230℃の間で変動し、平均して約180℃となる運転環境において1万時間のモーター運転を行い、接着剤の付着などモーター用絶縁紙が原因となるモーターの故障が生じないかどうかを観察した。モーター故障のない場合を「○」、モーター故障が生じた場合を「×」として判定した。
結果を、表2に示す。
各実施例、比較例のモーター用絶縁紙をモーターのスロットに装着させるべく、断面「コ」の字状に折り曲げを行いポリエチレンテレフタレートフィルムとアラミドペーパーとの間で“ハガレ”、“浮き”が生じたり、アラミドペーパーに“裂け”が生じたりしないかどうかを評価した。
その結果において、「コ」の字状の折り曲げ部に“ハガレ”、“浮き”、“裂け”が生じていないものを「○」、折り曲げ部に“ハガレ”、“裂け”が生じていないものの“浮き”が観察されたものを「△」、「コ」の字状の折り曲げ自体が困難であるもの、折り曲げることができても“ハガレ”、“裂け”が生じてしまうものを「×」として判定した。
結果を、表2に示す。
各実施例、比較例のモーター用絶縁紙の絶縁破壊電圧をJIS C 2111に準じて測定した。その結果において、3kV以上の絶縁破壊電圧を有するものを「◎」、絶縁破壊電圧が3kV未満のものを「×」として判定した。
結果を、表2に示す。
各実施例、比較例のモーター用絶縁紙の片面側のアラミド紙をモーター用絶縁紙に対して90度の方向に50mm/minの速度で引っ張って剥離強度の測定を行った。
アラミド紙自体が凝集破壊する場合を「◎」、界面剥離を生じ剥離強度が1N/cm以上の場合を「○」、界面剥離を生じ剥離強度が1N/cm未満の場合を「×」として判定した。
結果を、表2に示す。
また、アクリル樹脂成分が、エポキシ樹脂成分よりも重量で多く配合されている樹脂組成物を用いた実施例1、5、7のモーター用絶縁紙においては、加工性、絶縁性、接着性の点において他の実施例のモーター用絶縁紙に比べて優れていることもわかる。
2 ポリエステル系フィルム
3 アクリル系接着剤
4 耐熱シート
Claims (3)
- 複数のシート材が熱硬化型接着剤により接着されて積層されている積層シートが用いられて形成されており、モーター内の絶縁材として用いられるモーター用絶縁紙であって、
前記熱硬化型接着剤には、エポキシ樹脂成分、フェノール樹脂成分、アクリル樹脂成分およびイミダゾール系硬化剤成分を含有し、前記アクリル樹脂成分としてポリアクリル酸ブチルが含有されている熱硬化性樹脂組成物が用いられていることを特徴とするモーター用絶縁紙。 - 前記積層シートの最表面側に備えられているシート材が、芳香族ポリアミドが用いられ
た紙状の耐熱シート材である請求項1に記載のモーター用絶縁紙。 - 前記熱硬化性樹脂組成物に含有される樹脂成分に占める前記ポリアクリル酸ブチルの割合が30〜50%である請求項1又は2記載のモーター用絶縁紙。
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