JPH0345483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は、誘導電動機、同期機、及び直流機な
どの回転機や、変圧器などの静止誘導電機に使用
するのに好適な電気巻線及びその製造方法に関す
る。 〔発明の背景〕 従来絶縁巻線は、導体上にガラス繊維や芳香族
ポリアミド繊維など無機及び有機繊維の織布や不
織布、和紙、有機高重合体フイルム等の絶縁性基
材を巻回するか、あるいは、マイカ層を上記基材
により結着剤を用いて裏打ちさせてなるいわゆる
マイカ絶縁テープを巻回して所望の厚さの被覆層
を形成し、次いで、該層に不飽和ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化
性樹脂系ワニスを含浸、硬化させることによつて
製造されている。 このような絶縁巻線は、電気機器の大容量化や
使用条件の苛酷化に伴つて、優れた電気特性、機
械特性、耐熱性などを備えていることが要求され
ている。特に、誘導電動機においては、Ｆ種の耐
熱性を有し、しかも絶縁巻線を鉄芯に挿入した状
態で一体注入できる絶縁システムが要求されてき
た。このような動向に対処すべく該絶縁巻線を構
成する素線絶縁材料、絶縁性基材やワニス等に関
する詳細な検討が各処においてなされている。 Ｆ種絶縁に相当する絶縁巻線は概に、製造され
ており、絶縁性基材としてはガラス織布や不織
布、芳香族のポリイミドフイルムやポリアミドフ
イルム、芳香族ポリアミド不織布などが適用でき
ることが知られている。これらの材料からなるテ
ープ、若しくはマイカ層をそれらによつて裏打ち
してなるテープをもつて、導体を巻回し被覆して
なる絶縁巻線（以下では白コイルと称する）を固
定子の鉄芯の溝等所定の位置に挿入したのち、熱
硬化性樹脂を含浸させることよつて絶縁する（一
体注入絶縁）方式においては、一旦含浸された樹
脂が加熱硬化される間に被覆層から流出すること
が、重要な障害であると認識された。そのため、
コイル、コアからなる固定子を回転しながら注入
レジンを硬化させる方式が採られていた。また特
に、大型の機種においては、所望の電気特性を得
るために２度の含浸、硬化が必要となるほどであ
つた。 したがつて、基材に含浸したワニスをいかに流
出を防いで硬化させるかという問題があつた。特
開昭58−50717号公報等に記載のように、光硬化
型樹脂を用いる等してその対策に当つている。こ
のように、処理方法としての対策が主であり、樹
脂組成物としての改良がなされていない。特に、
樹脂組成物はライフとのからみがあるため困難で
ある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、所望の電気特性を得るための
２度の含浸、硬化の工程を必要としない電気巻線
及びその製造方法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は電
気巻線に関する発明であつて、絶縁層中に熱硬化
性樹脂組成物の加熱硬化物を含有する電気巻線に
おいて、該熱硬化性樹脂組成物が、ビスフエノー
ル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、
酸無水物系硬化剤、及びナトリウムアルコラート
を含有し、かつ該ナトリウムアルコラートの含量
が、該エポキシ樹脂の全量と該酸無水物系硬化剤
との合計重量に対して、0.15〜0.5重量％である
熱硬化性樹脂組成物であることを特徴とする。 そして、本発明の第２の発明は電気巻線の製造
方法に関する発明であつて、導体上に絶縁基材を
用いて被覆層を形成し、該被覆層に熱硬化性樹脂
組成物のワニスを含浸させ、次いで加熱硬化させ
ることによつて電気巻線を製造する方法におい
て、該組成物が、ビスフエノール型エポキシ樹
脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、酸無水物系硬化
剤、及びナトリウムアルコラートを含有してお
り、該ナトリウムアルコラートの含量が、該エポ
キシ樹脂の全量と該酸無水物系硬化剤との合計重
量に対して、0.15〜0.5重量％であることを特徴
とする。 従来の工程上及び資材の無駄を省き、良好な電
気及び機械的特性を有するＦ種絶縁として適格な
固定子絶縁巻線を、一体注入方によつて提供する
ために、本発明者らは樹脂組成、特にエポキシ樹
脂系の硬化促進剤について検討を重ねた。その結
果、短時間で硬化させることによつて含浸された
樹脂の被覆基材層からの流出を効果的に抑止し、
高性能の固定子絶縁巻線を得ることができた。 特に、本発明の効果とするところは、第１図に
示した粘度温度曲線から明らかである。すなわ
ち、第１図は本発明と比較例とにおける粘度
（cp）（縦軸）と時間（分）（横軸）との関係を示
すグラフである。第１図中Ａは本発明の樹脂をＢ
は従来の樹脂を意味する。本発明の樹脂Ａは、従
来の樹脂Ｂに比べ粘度が高く、しかも、粘度の増
加するまでの時間が従来の20分間要するのに比べ
10分でよく、およそ１／２短かくなる。このこと
が、含浸した樹脂の流出を効果的に抑止すること
を可能にした。 本発明において、導体を巻回被覆する絶縁テー
プ類は、ガラス不織布、芳香族ポリイミドフイル
ムやポリアミドフイルム、ポリアミド不織布など
の基材類並びにこれらの絶縁性基材によつて裏打
ちされたマイカシート、芳香族ポリアミド混抄マ
イカシートなどから構成される。 また、裏打ち基材とマイカシートを貼合せる結
着剤としては、熱硬化型シリコーン樹脂、エポキ
シアラミツド樹脂等が用いられる。これらは、耐
熱性の観点から、15重量％以下の範囲で使用され
ることが望ましい。 本発明において、前記絶縁性基材からなるテー
プを用いて導体を巻回被覆してなる巻線に含浸さ
れる熱硬化性樹脂は、ビスフエノール型エポキシ
樹脂と環状脂肪族型エポキシ樹脂の混合体と酸無
水物系硬化剤とを必須成分として含む樹脂組成物
である。該組成物におけるエポキシ樹脂混合体
は、ビスフエノール型エポキシ樹脂１モルに対し
て環状脂肪族型エポキシ樹脂0.07〜1.0モルとを
混合した熱硬化性樹脂が好適である。また、この
エポキシ樹脂混合体と酸無水物系硬化剤との量比
は、エポキシ混合体のエポキシ基1.0当量に対し
て、酸無水物基1.00〜0.91当量を配合することが
望ましい。この当量比が前記範囲を外れた樹脂組
成物は、硬化物の耐熱性若しくは電気特性にそん
色を生ずる。 本発明で使用するビスフエノール型エポキシ樹
脂の例としてはビスフエノールＡ又はフエノール
とホルムアルデヒドとの縮合物の各ジグリシジル
エーテルがあり、また、環状脂肪族型エポキシ樹
脂の例としては、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、ビス−（３，４−エポキシ−
６−メチルシクロヘキシル）アジペート、３，４
−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−
４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボ
キシレートがある。 上記エポキシ樹脂のうちでは、特にビスフエノ
ールＡ型のジグリシジルエーテルと環状脂肪族型
エポキシ樹脂の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
ルボキシレートの混合体が有用である。 また、酸無水物系硬化剤としては、エポキシ樹
脂の硬化剤として周知のポリカルボン酸無水物、
特にメチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチル
ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルビシクロ
〔２，２，１〕ヘプト−５−エン−２，３−ジカ
ルボン酸無水物などのような液状を呈する酸無水
物が有用である。なかでも、メチルヘキサヒドロ
フタル酸無水物（３−メチル体／４−メチル体重
量比75／25〜25／75混合物）は、吸湿しても遊離
カルボン酸に変化し、あるいは更に結晶として析
出することが少なく、高い熱変形温度をもつ硬化
物を生ずるので好ましい。 本発明において、含浸される熱硬化性樹脂組成
物には必須成分として、ナトリウムアルコラート
が用いられる。その適当な含量は、エポキシ混合
体と酸無水物系硬化剤の合計重量に対して0.15〜
0.5重量％である。これにより過剰に利用しても、
該組成物のポツトライフを短縮するのみで得ると
ころは少ない。 硬化促進剤は、その添加方法によつて組成物に
対する効果を特に限定されないが、該組成物のポ
ツトライフを害さないために、樹脂組成物の使用
直前に加えられることが望ましい。本発明におい
て、硬化促進剤は、マイカ層と裏打基材との結着
剤に混合するとか、噴霧、浸漬などの方法によつ
て、あらかじめ白コイルの被覆層に保持されるこ
とが好都合である。この場合、導体に巻回する前
でもまた、巻回したあとに保持してもどちらでも
よい。白コイルの被覆層に含浸された樹脂組成物
がその硬化工程において流れ出すことを効果的に
抑止し、また、該組成物からの炭酸ガス発生を最
少限におさえて硬化させるために、硬化促進剤
は、該組成物の重量に対して、0.3重量％以上、
特に好適には1.0〜3.0重量％使用される。硬化促
進剤としては、例えば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
−（４，６−ジアミノ−ｓ−トリアジニル−２−
エチル）−２−ウンデシルイミダゾール、１−
（４，６−ジアミノ−ｓ−トリアジニル−２−エ
チル）−２−メチルイミダゾールなどのイミダゾ
ール誘導体が有用である。また、上記イミダゾー
ル誘導体のトリメリツト酸などとの塩や、オクタ
ン酸亜鉛との付加物なども有用である。 本発明方法においては、絶縁巻線の一部断面図
である第２図に示されたように、まず成形された
導体１の上に、通常、テープ状にした絶縁性基材
２を巻回して被覆層を形成して、絶縁巻線（略
称・白コイル）を得る。実際には、衝撃や汚染か
ら保護する目的で、該巻線の被覆層の外側に更に
ガラス不織布テープ３等を巻回することが多い。 次に、該巻線を樹脂含浸装置に納め、前述の熱
硬化性樹脂組成物を含浸させる。含浸に当つて
は、必に応じて装置内部を減圧又は加圧する。そ
ののち、該巻線を含浸槽から取出して加熱し、絶
縁巻線の被覆層に含浸された樹脂組成物を硬化さ
せる。これらの工程によつて、絶縁巻線が製造さ
れる。 本発明方法において、前記被覆層中の熱硬化性
樹脂組成物の加熱硬化物の含量は、37〜42％であ
る。それによつて後記実施例に示すように、絶縁
破壊電圧において顕著な向上効果が奏せられる。 既述のように、硬化用の促進剤は、前記樹脂含
浸工程に入る前に、絶縁巻線の被覆層に保持され
ることが好ましい。また、加熱硬化には、温度
160℃前後、約４〜６時間の条件が適当である。 本発明によれば、上記一体注入方式を採用して
絶縁巻線の絶縁（被覆）層の樹脂含量を従来より
も高められるので、改善された絶縁強度を有する
Ｆ種絶縁相当の絶縁巻線を提供することができ
る。 なお、本発明は、固定子絶縁巻線の一体化注入
静止硬化方式、回転子絶縁、変圧器等の製造にも
適用される。 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例により更に具体に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されない。 実施例 １ エポキシ樹脂混合体、酸無水物系硬化剤、ナト
リウムアルコラート組成物（ワニス）のポツトラ
イフ及びゲル化時間のナトリウムアルコラート
（略号DY−065）含量に対する依存性を、エポキ
シ基当りの酸無水物基の数（当量）を変えて検討
した。用いたワニスの材料及び測定法は次のとお
りである。 エポキシ混合体：ビスフエノールＡジグリシジ
ルエーテル１モルに対して環状脂肪族型エポキシ
樹脂、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0.07〜0.9モル配合。 カルボン酸無水物：メチルヘキサヒドロフタル
酸無水物〔日立化成(株)製HN−5500〕。 ナトリウムアルコラート（DY−065） ゲル化時間：GE式ゲルタイマーを用い150℃で
測定。 ポツトライフ：回転粘度計〔東京計測(株)製VA
−１〕を用いて、ワニスを40℃に保管したときに
その粘度（40℃）が5pに達するまでの日数。 結果は第１表に示すごとくである。

【表】 一体注入絶縁方式により一回のワニス含浸で良
好な特性を得るために許容されるゲル化時間
（150℃）の上限は150分程度であり、また、操業
上望ましいポツトライフは最短18日以上である。
この基準からすれば、DY−065の添加量として
は、0.15〜0.5重量％で、当量比は0.91〜1.00の範
囲が好適である。 なお、上記例においてナトリウムアルコラート
を配合しない場合には、150℃におけるゲル化時
間は500分以上であり、本発明で意図する電気巻
線の用途には、実用上適さない。 実施例 ２ あらかじめ成形された導体１の表面に、第２図
示すように、集成マイカ層を芳香族ポリアミド不
織布をもつて裏打ちしてなる絶縁テープ（厚さ
0.13mm）２をテープ幅（25mm）の１／２のピツチ
で３回巻いて被覆した。テープにはあらかじめ、
テープの見掛けの表面積１m²当り8gの割合で、
含浸樹脂の硬化促進剤であるオクタン酸亜鉛を保
持させておいた。前記テープ巻回層の上に、同様
に該硬化促進剤を保持させた無アルカリガラス不
織布テープ（厚さ0.1mm、25mm）３を、前と同ピ
ツチで１回巻いて白コイルを作成した。 他方、実施例１に使用したビスフエノールＡジ
グリシジルエーテル１モルに対して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、0.57モル配合
エポキシ樹脂混合体と酸無水物HN−5500を当量
0.94で配合して得た組成物に、ナトリウムアルコ
ラート（DY−065）を0.3重量％の割合で添加し
て含浸樹脂を調製した。 前記白コイルを樹脂含浸タンク内に設置し、30
〜40℃、0.1トル、３時間という条件により前記
樹脂を減圧含浸させたのち160℃、４時間加熱し
硬化させた。 得られた絶縁巻線を油中に設置して、該巻線の
絶縁破壊電圧（BDV）を測定した。また、該巻
線の絶縁被覆層に含浸された樹脂量を、焼却法に
よつて求めた。それらの結果は、後記第２表に他
の例と共に示すとおりであつた。 実施例 ３〜７ あらかじめ硬化促進剤が保持された、構成を異
にする各種の絶縁テープを使用し、当量比及び
DY−065含量の違う樹脂を含浸させたこと以外
は、実施例２と同様に実施して絶縁巻線を作成し
た。それらの巻線についてもBDV及び含浸樹脂
量を測定した。使用した絶縁テープ構成と樹脂組
成、及び硬化進剤の種類と保持量との組合せ、並
びに測定結果は、下記第２表に示すとおりであ
る。第２表では、ナトリウムアルコラート（DY
−065）含量が0.15〜0.50重量％の範囲外にある
樹脂を使用した例が、比較例として扱われてい
る。 使用した絶縁テープ構成の類別。 (1) マイカ／ポリアミド不織布……実施例２で使
用。 (2) マイカ／ポリイミドフイルム（厚さ0.1mm） (3) フイブリツト混抄マイカ／ポリアミド不織布
（厚さ0.13mm） (4) フイブリツト混抄マイカ／ガラス不織布（厚
さ0.13mm） (5) フイブリツト混抄マイカ／ガラス不織布／ポ
リエステルフイルム（厚さ0.13mm） (6) ポリエステルフイルム（厚さ0.13mm）フイブ
リツト混抄マイカ テープ幅はいずれも25mmである。

【表】

〔発明の効果〕

本発明によれば、硬化時のレジン流出が抑制で
き、これまで回転硬化していたものが、静止硬化
で製造することが可能となつた。更に、回転硬化
が技術的に困難な、大型コイル等の機種に必要で
あつた２度の含浸、硬化の工程が不要となるとい
う格別顕著な効果が奏せられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と比較例とにおける粘度と時間
との関係を示すグラフ、第２図は絶縁巻線の一部
断面図である。 １：導体、２：絶縁テープ、３：外装ガラステ
ープ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁層中に熱硬化性樹脂組成物の加熱硬化物
   を含有する電気巻線において、該熱硬化性樹脂組
   成物が、ビスフエノール型エポキシ樹脂、環状脂
   肪族型エポキシ樹脂、酸無水物系硬化剤、及びナ
   トリウムアルコラートを含有し、かつ該ナトリウ
   ムアルコラートの含量が、該エポキシ樹脂の全量
   と該酸無水物系硬化剤との合計重量に対して、
   0.15〜0.5重量％である熱硬化性樹脂組成物であ
   ることを特徴とする電気巻線。 ２ 導体上に絶縁基材を用いて被覆層を形成し、
   該被覆層に熱硬化性樹脂組成物のワニスを含浸さ
   せ、次いで加熱硬化させることによつて電気巻線
   を製造する方法において、該組成物が、ビスフエ
   ノール型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹
   脂、酸無水物系硬化剤、及びナトリウムアルコラ
   ートを含有しており、該ナトリウムアルコラート
   の含量が、該エポキシ樹脂の全量と該酸無水物系
   硬化剤との合計重量に対して、0.15〜0.5重量％
   であることを特徴とする電気巻線の製造方法。 ３ 該組成物が、ビスフエノール型エポキシ樹脂
   １モルに対して環状脂肪族型エポキシ樹脂を、
   0.07〜1.0モル含有するものである特許請求の範
   囲第２項記載の電気巻線の製造方法。 ４ 該酸無水物系硬化剤と該エポキシ樹脂全体と
   の割合が、当量比0.91〜1.00の範囲である特許請
   求の範囲第２項又は第３項記載の電気巻線の製造
   方法。