JPH0135587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電機巻線の製造法に関し、特に高湿、
高温下においても優れた絶縁性能を有する高耐
湿、耐熱性電機巻線の製造法に関する。 近年、回転機器等の電気機器においては、その
大容量化、小型軽量化、使用条件の苛酷化に伴
い、高湿下、高温下においても優れた絶縁特性を
維持する高耐湿、耐熱性電機巻線が要求されてい
る。この点に鑑みて、ガラステープ、マイカシー
ト、ポリイミドテープ、ポリアミドテープ等の耐
熱性基材同志をポリイミド、ポリアミド、シリコ
ーン、ジフエニルエーテル類、エポキシ等の耐熱
性樹脂剤で貼合わせた絶縁基材と、ポリイミド、
シリコーン、エポキシ等の耐熱性樹脂絶縁ワニス
とを組合わせてＨ種〜Ｃ種に相当する耐熱性を有
する電機巻線の開発が検討されている。しかしな
がら、現在までのところＣ種相当の電機巻線は開
発されるに至つていない。上記の組合わせのうち
最も耐熱性の優れた電機巻線はシリコーン樹脂を
使用した場合であるが、この場合においてもシリ
コーン樹脂自体の機械的強度ならびに耐湿性の点
で未だ改良の余地が残されている。 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、Ｈ種〜Ｃ種の耐熱性を有しかつ耐湿性
も優れた高耐湿、耐熱性電機巻線の製造法を提供
することである。 本発明の電機巻線の製造法は、ガラスシートと
マイカシートとをシラノール基含有シリコーン樹
脂で貼合せた絶縁基材を導体上に巻回して絶縁層
を形成し、その絶縁層に多官能性エポキシ化合物
１当量に対して多官能性イソシアネート2.5〜25
当量の割合で配合してなるワニスを含浸し、次い
でそのワニスを硬化して電機巻線を製造するにあ
たり、上記シリコーン樹脂としてシラノール基を
含有するシリコーン樹脂を用いることを特徴とす
る。 電機巻線の絶縁層中に微小なボイドが発生する
と、この部分におけるコロナ放電による材料の劣
化が促進されてこの際発生する劣化ガスが膨張
し、内圧の増加による絶縁層間の剥離を招き絶縁
特性が低下する。この低下の度合は、Ｃ種のよう
な極めて高温下で使用される程大きくなる。この
ため、絶縁基材としては、そのワニス含浸性が特
に良好であることが要求される。本発明者らは、
この点につき種々検討を重ねた結果、耐熱性も加
味して考えるとガラスシートとマイカシートの組
合わせが最も優れていることを知見した。又、こ
のガラスシートとマイカシートは、導体への巻回
作業性の点から、両者を一体化しかつ可撓性に優
れていることが必要であり、これらを貼合わせる
接着剤も適切なものを選択しなければならない。 本発明においては、電機巻線の絶縁層中に剥離
による微小ボイドが発生するのを防止するため
に、シラノール基含有シリコーン樹脂を使用す
る。シラノール基含有シリコーン樹脂は、付加重
合型シリコーン樹脂と異なり、含有されるシラノ
ール基の働きによりガラスシートとマイカシート
を極めてよく接着し、接着性不足による剥離防止
に有効である。又、シリコーン樹脂自体、主分子
鎖にシロキサン結合を有するため、耐熱性が良好
で、高温下での分解による劣化ガスの発生が極め
て少ないので、絶縁層内の劣化ガス蓄積による絶
縁層間剥離が起り難い。又、シリコーン樹脂の分
子構造に基づいてガス透過係数が他の有機材料に
比べて極めて大きいため、たとえ劣化ガスが存在
してもこれを絶縁層系外に容易に逃散させること
ができるので、絶縁層内部への劣化ガス蓄積によ
る絶縁層間剥離が起り難い。更に、最も重要なこ
とは、シラノール基含有シリコーン樹脂を接着剤
として使用した場合、エポキシ―イソシアネート
系含浸ワニスを含浸したとき、シラノール基全て
が優先的にイソシアネートと反応し絶縁層の一体
化が起こり、加熱硬化時にシラノール基が存在し
なくなるためシラノール基同志が重縮合し水を生
成するという反応が起きず、イソシアネートが発
泡しなかつたために本発明に到つた。本発明者等
の行なつた耐熱性試験の結果によれば、シラノー
ル基を有しない付加重合型シリコーン、ポリイミ
ド、ポリアミド、ジフエニルエーテル類等の耐熱
性接着剤を使用して製作した電機巻線では十分な
耐熱特性が得られなかつた。絶縁基材もガラスシ
ートとマイカシートの組合せが最も良好な耐熱特
性を示した。 本発明における絶縁基材として使用されるガラ
スシート及びマイカシートは市販品でよく、又マ
イカシートは、軟質又は硬質マイカを未焼成又は
焼成法によりシート状にしたものがよい。 上記２種の基材を一体化するための接着剤とし
てのシラノール基含有シリコーン樹脂としては、
一般に市販されている脱水縮合型シリコーン樹脂
を任意使用することができる。この型のシリコー
ン樹脂は、出発物質として一般式RSiX₃，
R₂SiX₂，R₃SiX（式中Ｒは水素原子、アルキル
基、アルケニル基、フエニル基を示し、Ｘはハロ
ゲン原子を示す）で表わされる化合物を用い、こ
れを水又はアルコール中で共加水分解した後、触
媒の存在下又は不存在下で加熱脱水縮合させて得
ることができる。このような樹脂は、例えば信越
化学社製KR272，KR216又はKR275等として市
販されている。又これらの複合基材への塗布処理
量は特に限定されないが、接着剤を含む複合基材
全量を基準として１〜35重量％の範囲内とするの
が作業性、ワニス含浸性、電機巻線の特性の点か
ら望ましい。 本発明におけるエポキシ―イソシアネート系含
浸ワニスの一成分であるエポキシ化合物として
は、例えばビスフエノールＡのジグリシジルエー
テル、ブタジエンジエポキシド、３，４―エポキ
シシクロヘキシルメチル（３，４―エポキシ）シ
クロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘ
キセンジオキサイド、４，4′―ジ（１，２―エポ
キシエチル）ジフエニルエーテル、４，4′―
（１，２―エポキシシクロヘキシル）プロパン、
レゾルシンのジグリシジルエーテル、フロログル
シンのジグリシジルエーテル、ビス（２，３―エ
ポキシシクロペンチル）エーテル、２―（３，４
―エポキシ）シクロヘキサン―５，5′―スピロ
（３，４―エポキシ）シクロヘキサン―ｍ―ジオ
キサン、ビス―（３，４―エポキシ―６―メチル
シクロヘキシル）アジペート、Ｎ，N′―ｍ―フ
エニレンビス（４，５―エポキシ―１，２―シク
ロヘキサンジカルボキシイミド）などの２官能の
エポキシ化合物、パラアミノフエノールのトリグ
リシジル化合物、ポリアリルグリシジルエーテ
ル、１，３，５―トリ（１，２―エポキシエチ
ル）ベンゼン、２，2′，４，4′―テトラグリシド
キシベンゾフエノン、テトラグリシドキシテトラ
フエニルメタン、フエノールホルムアルデヒドノ
ボラツクのポリグリシジルエーテル、トリメチロ
ールプロパンのトリグリシジルエーテルなどの３
官能以上のエポキシ化合物がある。 また、多官能イソシアネート化合物としてはメ
タンジイソシアネート、エタン―１，２―ジイソ
シアネート、ブタン―１，２―ジイソシアネー
ト、トランスビニレンジイソシアネート、プロパ
ン―１，３―ジイソシアネート、ブタン―１，４
―ジイソシアネート、２―ブデン―１，４―ジイ
ソシアネート、２―メチルブタン―１，４―ジイ
ソシアネート、ペンタン―１，５―ジイソシアネ
ート、２，２―ジメチルペンタン―１，５―ジイ
ソシアネート、ヘキサン―１，６―ジイソシアネ
ート、ヘブタン―１，７―ジイソシアネート、オ
クタン―１，８―ジイソシアネート、ノナン―
１，９―ジイソシアネート、デカン―１，10―ジ
イソシアネート、ジメチルシランジイソシアネー
ト、ジフエニルシランジイソシアネート、ω，
ω′―１，３―ジメチルベンゼンジイソシアネー
ト、ω，ω′―１，４―ジメチルベンゼンジイソ
シアネート、ω，ω′―１，３―ジメチルシクロ
ヘキサンジイソシアネート、ω，ω′―１，４―
ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート、ω，
ω′―１，４―ジメチルナフタレンジイソシアネ
ート、ω，ω′―１，５―ジメチルナフタレンジ
イソシアネート、シクロヘキサン―１，３―ジイ
ソシアネート、シクロヘキサン―１，４―ジイソ
シアネート、ジシクロヘキシルメタン―４，4′―
ジイソシアネート、１，３―フエニレンジイソシ
アネート、１，４―フエニレンジイソシアネー
ト、１―メチルベンゼン―２，４―ジイソシアネ
ート、１―メチルベンゼン―２，５―ジイソシア
ネート、１―メチルベンゼン―２，６―ジイソシ
アネート、１―メチルベンゼン―３，５―ジイソ
シアネート、ジフエニルエーテル―４，4′―ジイ
ソシアネート、ジフエニルエーテル―２，４―ジ
イソシアネート、ナフタレン―１，５―ジイソシ
アネート、ビフエニル―４，4′―ジイソシアネー
ト、３，3′―ジメチルビフエニル―４，4′―ジイ
ソシアネート、２，３―ジメトキシビフエニル―
４，4′―ジイソシアネート、ジフエニルメタン―
４，4′―ジイソシアネート、３，3′―ジメトキシ
ジフエニルメタン―４，4′―ジイソシアネート、
４，4′―ジメトキシジフエニルメタン―３，3′―
ジイソシアネート、ジフエニルサルフアイド―
４，4′―ジイソシアネート、ジフエニルスルホン
―４，4′―ジイソシアネートなどの２官能イソシ
アネート、トリフエニルメタントリイソシアネー
ト、トリス（４―イソシアネートフエニル）チオ
フオスフエート、３，3′，４，4′―ジフエニルメ
タンテトライソシアネートなどの３官能以上のイ
ソシアネート化合物が用いられる。またこれらイ
ソシアネート化合物の２量体、３量体を用いるこ
ともできる。 上記エポキシ化合物とイソシアネート化合物と
を配合してなるエポキシ―イソシアネート系含浸
ワニスは、その硬化物に優れた耐熱性を出すため
に適切な配合割合が必要である。この配合割合
は、エポキシ化合物１当量に対してイソシアネー
ト化合物2.5〜25当量とすることが望ましい。こ
の範囲外であると、硬化物の加熱減量、電気特
性、機械特性等のバランスがとれず、電機巻線と
しての絶縁性能の低下が懸念される。 又、このエポキシ―イソシアネート系合浸ワニ
スを加熱反応させて分子構造中にイソシアヌレー
ト環とオキサゾリドン環を生成させるためには、
ヘテロ環生成触媒が必要である。この触媒として
は周期率表第Va族元素の少なくとも１種の原子
を分子中に有する有機化合物が有用である。具体
的にはトリメチルアミン、トリエチルアミン、テ
トラメチルブタンジアミン、テトラメチルペンタ
ンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン、ト
リエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ―ジメチルアニリン
などの３級アミン類、ジメチルアミノエタノー
ル、ジメチルアミノペンタノールなどのオキシア
ルキルアミンをはじめとし、トリス（ジメチルア
ミノメチル）フエノール、Ｎ―メチルモルホリ
ン、Ｎ―エチルモルホリンなどのアミン類、セチ
ルトリメチルアンモニウムブロマイド、セチルト
リメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリ
メチルアンモニウムアイオダイド、トリメチルド
デシルアンモニウムクロライド、ベンジルジメチ
ルテトラデシルアンモニウムクロライド、ベンジ
ルジメチルパルミチルアンモニウムクロライド、
アリルドデシルトリメチルアンモニウムブロマイ
ド、ベンジルジメチルステアリルアンモニウムブ
ロマイド、ベンジルジメチルテトラデシルアンモ
ニウムアセテートなどの第４級アンモニウム塩、
２―メチルイミダゾール、２―エチルイミダゾー
ル、２―ウンデシルイミダゾール、２―ヘプタデ
シルイミダゾール、２―メチル―４―エチルイミ
ダゾール、１―ブチルイミダゾール、１―プロピ
ル―２―メチルイミダゾール、１―ベンジル―２
―メチルイミダゾール、１―シアノエチル―２―
メチルイミダゾール、１―シアノエチル―２―ウ
ンデシルイミダゾール、１―シアノエチル―２―
フエニルイミダゾール、１―アジン―２―エチル
イミダゾール、１―アジン―２―フエニルイミダ
ゾール、１―アジン―２―イソプロピルイミダゾ
ール、２―フエニルイミダゾール、１―アジン―
２―エチルイミダゾール、１―アジン―２―メチ
ルイミダゾール、１―アジン―２―ウンデシルイ
ミダゾールなどのイミダゾール類、一般式 （式中、R₁，R₂，R₃，R₄およびR₆は水素、ア
ルキル基、アルケニル基、フエニル基、置換フエ
ニル基を示し、R₅はフエニル基、置換フエニル
基を示す）で表わされるテトラ置換ボレート型の
リン、ヒ素、アンチモン、ビスマスの化合物など
がある。これらの中で、窒素酸化物及びリン化合
物が入手し易さ、作業性等の点から特に有用であ
る。又これら触媒の上記エポキシ―イソシアネー
ト系含浸ワニスに対する配合割合は、0.001〜
10.0重量％とするのが望ましい。この範囲外にあ
ると、硬化物が脆くなり又熱劣化による劣化ガス
の発生量が大きくなる傾向がある。 次に、本発明を実施例により詳細に説明するが
本発明はこれらによりなんら限定されるものでは
ない。 実施例 １ (1) 絶縁基材の作成 シラノール基含有シリコーン樹脂溶液（信越シ
リコーン社製KR272：シラノール基量1.0％）を、
ガラスシートと多孔質未焼成軟質マイカシートを
重ね上記シリコーン樹脂が複合基材全量を基準と
して15重量％になるよう塗布し、これを切断して
テープ幅25mmのガラス裏打マイカテープを得た。 (2) 絶縁ワニスの作成 ビスフエノールＡ系ジグリシジルエーテル（ダ
ウケミカル社製DER332：エポキシ当量175）100
重量部、液状ジフエニルメタンジイソシアネート
（バイエル社製デスモジユールCD：イソシアネー
ト当量140）200重量部及び２―エチル―４―メチ
ルイミダゾール3.0重量部を配合してエポキシ―
イソシアネート系含浸ワニスを得た。 (3) 電機巻線の製造 上記(1)の絶縁基材を素線導体上に巻回後前記(2)
の絶縁ワニスを真空加圧含浸し、100゜〜150℃で
20時間、さらに200゜〜220℃４時間加熱して硬化
した。 このようにして得た電機巻線について耐湿、耐
熱性試験を次の２通りの方法で行なつた。 (a) 耐湿、耐熱性試験 270℃で24時間、次に40℃で24時間、RH95％
の条件における加熱及び吸湿試験を１サイクルと
して10サイクルまで行ない、各サイクル毎に
tanδ、絶縁抵抗を測定し下表に示した。 (b) 短時間耐熱性試験 上記で得た電気巻線から絶縁層を切り出し、50
×50mmの試験片を用いて、270℃／10日間熱劣化
後の重量変化率を測定し下表に示した。 実施例 ２ 実施例１の(2)において前記DER332を100重量
部、前記デスモジユールCDを400重量部及び２―
エチル―４―メチルイミダゾールを2.0重量部配
合したエポキシ―イソシアネート系含浸ワニスを
使用した以外は、実施例１と同様にして電機巻線
を得た。実施例１と同様の試験により得られた結
果を下記表に示す。 実施例 ３ 実施例１の(2)において前記DER332を100重量
部、前記デスモジユールCDを800重量部及び１―
シアノエチル―２―フエニルイミダゾールを100
重量部配合したエポキシ―イソシアネート系含浸
ワニスを使用した以外は、実施例１と同様にして
電機巻線を得た。実施例１と同様にして得られた
結果を下記表に示す。 実施例 ４ (1) 絶縁基材の作成 シラノール基含有シリコーン樹脂（信越化学社
製KR214を使用した以外は実施例１と同様にし
てガラス裏打マイカテープを得た。 (2) 絶縁ワニスの作成 前記DER332を70重量部、ノボラツク型ポリグ
リシジルエーテル（ダウケミカル社製DEN431：
エポキシ当量175）を30重量部、前記デスモジユ
ールCDを1200重量部そして１―シアノエチル―
２―フエニルイミダゾールを4.0重量部配合して
エポキシ―イソシアネート系含浸ワニスを得た。 (3) 電機巻線の製造法 上記(1)及び(2)の材料を使用し、実施例１の(3)と
同様にして電機巻線を得た。実施例１と同様の試
験を行なつて得られた結果を下記表に示す。 実施例 ５ (1) 絶縁基材の作成 シラノール基含有シリコーン樹脂（信越化学社
製KR216：シラノール基量６％）と前記KR272
を２：１の重量比で配合した樹脂を、ガラスシー
トと多孔質未焼成マイカシートを重ね、上記樹脂
が15重量％となるように塗布し、これを切断して
ガラス裏打マイカテープを得た。 (2) 絶縁ワニスの作製 前記DER332を70重量部、前記DEN431を20重
量部、ノボラツク型ポリグリシジルエーテル（ダ
ウケミカル社製DEN438：エポキシ当量178）を
10重量部、前記デスモジユールCDを2000重量部
そして１―シアノエチル―２―フエニルイミダゾ
ールを4.0重量部配合して、エポキシ―イソシア
ネート系含浸ワニスを得た。 (3) 電機巻線の製造法 上記(1)及び(2)の材料を使用し、実施例１の(3)と
同様にして電機巻線を得た。実施例１と同様の試
験を行なつて得られた結果を下記表に示す。 比較例 １ 前記DER332を100重量部、前記デスモジユー
ルCDを120重量部、１―シアノエチル―２―フエ
ニルイミダゾールを1.5重量部配合したエポキシ
―イソシアネート系含浸ワニスを使用した以外
は、実施例１と同様にして電機巻線を得た。実施
例１と同様の試験を行なつて得られた結果を下記
表に示す。 比較例 ２ 前記DER332を100重量部、前記デスモジユー
ルCDを2400重量部、１―シアノエチル―２―フ
エニルイミダゾールを10重量部配合したエポキシ
―イソシアネート含浸ワニスを使用した以外は、
実施例１と同様にして電機巻線を得た。実施例１
と同様の試験により得られた結果を下記表に示
す。 比較例 ３ 実施例１で得たガラス裏打マイカテープを素線
導体に巻回し、絶縁ワニスとして無溶剤付加重合
型シリコーン樹脂を10phr含むもの）を使用し、
減圧含浸硬化を経て電機巻線を得た。硬化条件は
160℃で15時間、さらに200℃で15時間とした。こ
うして得た電機巻線につき、実施例１と同様の試
験を行なつて得られた結果を下表に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】 比較例４では10サイクルでMegが1200となり
電機巻線として使用不能となる。 以上の結果から、本発明によれば、従来にない
高温、高湿下においても優れた絶縁性能を有する
絶縁電機巻線が得られることがわかる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラスシートとマイカシートとをシラノール
   基含有シリコーン樹脂で貼合わせた絶縁基材を導
   体上に巻回した巻線に、多官能性エポキシ化合物
   1.0当量に対して多官能性イソシアネート化合物
   2.5〜25当量を配合してなるエポキシ―イソシア
   ネート系絶縁ワニスを含浸硬化することを特徴と
   する電機巻線の製造法。