JPH04123403A - 耐熱絶縁線輪 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は１例えば高速増殖１における液体ナトリウム循
環用の電磁ポンプの様に、３００℃以上の高温で用いら
れる電気機器の耐熱絶縁線軸の製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） ３００℃以上の高温で使用できる耐熱絶縁線軸は、殆ど
知られていない。Ｍｌケーブル（古河電工社の商品）の
様に、導体と金屑シースの闇に酸化マグネシウムの粉を
充填した耐熱絶縁電線が知られているが、これは金属シ
ースがあるために、渦電流対策が必要であり、しかも導
体占積率が低くなるので、容量の大きい電気機器の線輪
には不向きであった。

また、特公昭６２−１２４１号公報や特公昭６２−１２
４２号公報には、コイルの線間空隙部分およびコイルの
外表面部の少なくとも一部にシリコーン系樹脂または、
そのシリコーン系樹脂と高融点無機粉末を充填および／
または被覆した後焼成して無機質層を形成したことを特
徴とする耐熱絶縁コイルが記載されている。

さらに、特公昭６２−５７０８６号公報や特公昭６２−
５７０８７号公報には、導体上に無機絶縁層または使用
中の異常時等の高温時に、無機物化する耐熱絶縁電線を
巻付は加工したコイルを固定する方法の耐熱絶縁コイル
装置の製法が記載されている。

（発明が解決しようとする課題） これら公知例に記載されている耐熱＃！緑線輪は、表面
に粉末状の無機質層が形成されるため。

長期間使用されると露出している粉末状の無機質層が徐
々に粉末化し、ぼろぼろと脱落し、崩［でいくので、長
期間安定して用いることができろい、また、あまり厚い
無機質層を形成できない力め、絶縁破壊電圧が低く、高
電圧用の機器には月いることができないという欠点があ
った。このように高電圧の機器の場合、マイカテープや
絶縁テープを巻回し、無機ポリマー（無機化し得るポリ
マー）や無機質の接着剤によって、加熱加圧し成形した
後、焼成し完全に無機化した絶縁を形成することが考え
られる。

しかし、この様に全体を接着剤で固めた絶縁は機器の起
動・停止時に、導体と絶縁層間の熱膨張率の相違により
、熱応力が発生し、このヒートサイクルが繰り返される
と、疲労により絶縁にクラックが発生し、絶縁劣化を来
たす。特に大形搬用の大形巻線やより高温で運転される
機器でこのような現象が発生し易い。

また、マイカテープや絶縁テープを巻回して形成される
絶縁層は、テープの重なり部にエアギャップが出来やす
く、熱伝導率の低下をまねく。したがって線輪から発生
する余分な熱を放散させるには極めて不利となり、それ
だけ機器の温度上昇が高くなる欠点がある。

したがって、高速増殖炉の液体ナトリウムを移送するた
めの、液体ナトリウム浸漬形無冷却電磁ポンプ等の様な
３００℃以上の高温で使用される絶縁線輪は、３００℃
以上の高温で長期間安定して使用できる高い耐熱性が必
要であり、コイルから発生する熱の放散性を高めて、絶
縁コイル自体および電磁ポンプの外形を小さくすること
が求められている。大容量機においてはヒートサイクル
によって絶縁劣化の起きない高電圧の絶縁線軸が必要と
なる。

本発明は、このような要望に応えるためになされたもの
で、３００℃以上の高温で、長期間安定して使用でき、
ヒートサイクルによって絶縁劣化の起きない、高電圧に
も用いることができる耐熱絶縁線輪の製造方法を提供す
ることを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、無機絶縁電線を巻回して成る素線線輪を、耐
熱性の高いクッション層を介してセラミック成形品で製
作したセラミックケースの中に入れて、セラミックケー
スの合せ目を無機接着剤で接着して、耐熱絶縁線軸を得
る。

無機絶縁電線としては、耐熱導体にセラミック繊維の織
布で補強したマイカテープを無機接着剤を塗りながら巻
回して用いる。また、セラミック塗料を焼付けたセラミ
ック電線（例えば、フジサーモ　藤倉電線社商品名）等
も含まれる。

クッション層としては、アルミナを主成分としてセラミ
ックファイバーをフェルト状にしたセラミックウール（
例えばサフィル、ＩＣＩ社簡品名）や、アルミナ・ボリ
ア・シリカ（例えば米国スリーエム社の商品名ではネク
ステル）などの耐熱性があり機械的強度の大きい繊維を
織った織布または不織布などを使用する。織布の場合、
熱伝導性を良くするために、繊維の密度を高く織ったも
のが好ましい。クッション層にマイカを用いると織布ま
たは不織布より絶縁破壊電圧が高いので高電圧の耐熱絶
縁線輪に有利である。マイカの接着剤量はクッション性
を発揮するために２０重量％以下が望ましい。

また、セラミックケースは、アルミナ（ｉ２０．）。

ステアタイト（ＭｇＯ−５ｘＯ，）、　窒化アルミニウ
ム（ＡＪＮ）、窒化ケイ素（ｓｉ、Ｎ４Ｌ窒化ホウ素（
ＢＮ）　。

ベリリア（Ｂｅｄ）　、マグネシア（ＭｇＯ）などの高
温電気絶縁性の優れたセラミックスを用い、素線線軸が
入るように成形する６また、機械加工性が優れ、かつ高
温電気絶縁性が優れたマシナブルセラミックス（例えば
、石原薬品社の商品名マコール）を切削加工してセラミ
ックケースを作っても良い。

さらに、セラミックケースを接着する無機接着剤として
は、高温で焼成することにより無機化する無機化シリコ
ーン、例えば無機充填付人リボロシロキサン系塗料ショ
ウエクセル（昭和電線電纜社の商品名）がある。また、
アルミナ、シリカなどを骨材として、リン酸塩、ケイ素
化合物、コロイダルアルミナ、コロイダルシリ力などを
結合剤とした無機塗料が含まれる。例えば住人化学工業
社の商品名スミセラム、スリーボンド社の商品名スリー
ボンド３７００シリーズなどがある。

（作用） ここで、セラミック成形品を用いるのは、セラミックは
高温焼成した緻密な焼結体であるため、高温における絶
縁破壊電圧が非常に高く、耐熱衝撃性、高温強度に優れ
ているからである。従って、高温高電圧絶縁に適してい
る。

クッション層は、素線線軸とセラミック成形品の熱膨張
率が異なるために（一般に素線線軸の方が大きい）発生
する熱応力を、クッション層自体が変形して吸収する役
目をする。

素線線軸からの発熱は、セラミックケースを介して、鉄
心に放熱される。したがって、セラミック成形品として
は熱伝導率の高いものほど良い。

窒化アルミニウム（ｉＮ）は熱伝導率が２００Ｗ／ｍ４
と高く、金属導体と同程度の熱伝導性を有しており、素
線線軸からの熱がこもることなくスムーズに放熱される
利点がある。

また、無機絶縁電線としてマイカテープを巻回するのは
、マイカは襞間性に富んでいるため、ヒートサイクルに
よる熱応力をマイカ層がずれることにより吸収してしま
い、絶縁層に有害なりラックが発生しないからである。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の耐熱絶縁線輪を示す斜視図で、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図を示す。第１図において、無機
絶縁電線１は、ニッケルメッキをしたアルミナ分散強化
銅２（グリンデンメタル社の商品名ＧＬｉｄ　Ｃ０ＰＡ
Ｌ−１５）から成る平角線に、厚さ５０μｓのアルミナ
クロスと厚さ１００ｕＩｎの軟質無焼成集成マイカシー
トとを少量のシリコーン（例えば東芝シリコーン社の商
品名ＹＲ３２８６）を接着剤として貼合わせて成るマイ
カテープ３を巻回したものである。この無機絶縁電線１
を、内径３００Ｉ、外径５００ｍ、厚さ４０＋ｍ＋　ど
なる様にパンケーキ状に巻いた後、無機質充填材を含む
アルキルシリケート系の無機化シリコーン（東しシリコ
ーン社の商品名ＡＹ４９−２０８）やアルミナ等の無機
質の接着剤（図示しない）等を用いて成形する。

このようしにて形成された線輪の外側に離形用のポリテ
トラフルオロエチレンテープ（図示しない）を巻き、鉄
板を当てた後、熱収縮性ポリエステルテープを巻き、こ
れを８０℃で１時間、１３０℃で２時間、１５０℃で２
時間、さらに１８０℃で１５時間加熱して硬化させた。

この後、前記熱収縮ポリエステルテープ、鉄板、ポリテ
トラフルオロエチレンテープを除去し、この線輪を空気
中で３００℃で８時間、６００℃で８時間焼成し、素線
線軸４を得た。

ついで、素線線輪４の表面に厚さ３００ｐのアルミナ・
ボリア・シリカの３成分から成るセラミックテープ（米
国スリーエム社の商品名ネクステル）を１／２重ね巻き
で１回巻回し、クッション層５を形成した。この状態で
あらかじめ製作したセラミックケース６の下ケース６ｂ
に入れた。セラミックケース６は窒化けい素（５１４Ｎ
４）セラミック（東芝社商品名ＴＳＮ）を用い、セラミ
ック粉末と溶媒とから成るスリップを石膏型に鋳込み成
形するスリップキャスト製法により常圧焼結して製作し
た。

ケースの厚さは２．５ｗｎとした。セラミックケースの
合せ目にアルミナを主成分とした高温用無機接着剤（昭
和電工社商品名ハイパーランダム）を塗布して接着層７
を形成し、上ケース６ａを被せた。

ついで、室温で１時間、１２０℃で１時間、３７０℃で
２時間、さらに６００℃で１時間加熱して接着層７を硬
化させ耐熱絶縁線輪を得た。

なお、セラミックケース６の接着面を斜めにしたのは、
水平にするよりも接着面積が増えるので接着強度が大き
くなることと、電気的な沿面距離が長くなるので絶縁破
壊電圧が高くなるからである。

一方、比較用として、前記セラミックケースの代りに、
前記素線線軸４の上から、厚さ５０．のアルミナ織布と
厚さ１００声の無焼成軟質集成マイカとを無機化シリコ
ーン（東しシリコーン社の商品名ＡＹ４９−２０８）と
シリコーン感圧接着剤（東芝シリコーン社の商品名ＹＲ
３２８６）とで塗布して成るマイカテープを無機化シリ
コーン（東しシリコーン社の商品名ＡＹ４９−２０８）
を塗布しなから１／２重ね巻で４回巻回した。さらに、
この上から厚さ３００ｐのアルミ織布のテープを無機化
シリコーン（東しシリコーン社の商品名ＡＹ４９−２０
８）を塗りながら１７２重ね巻きで１回巻きし絶縁層を
形成した。

このようにして形成された絶縁層を、前記素線線軸と同
様の方法で硬化・焼成して比較用の耐熱絶縁線軸を得た
。

実施例により得られた耐熱絶縁線輪を窒素ガスを封入し
たタンクに入れ、５０℃と６００℃の間で５００回ヒー
トサイクルを行ったところ、比較例の場合は絶縁表面の
アルミナ織布が各所で破断し、絶縁破壊電圧も初期値の
６５％に低下していたのに対し、実施例により得られた
ものは、セラミックケースから成る絶縁層にクラックの
発生は全くなく、絶縁破壊電圧も初期値の９５％を保持
しており、絶縁劣化が殆どなかった。

また、実施例のヒートサイクル前の耐熱絶縁線軸につい
て、単位絶縁厚さ当りの絶縁破壊電圧を測定したところ
、比較例の耐熱絶縁線輪の約２．５倍と高かった。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、耐熱導体を無機質の
クッション層を介して電気特性、耐熱性に優れたセラミ
ック焼結体で被い、密な絶縁層を形成したので、電気的
、機械的に優れかつ熱放散性の良い耐熱絶縁線輪が得ら
れる。また、この耐熱絶縁線輪は、高温で使用しても殆
ど性能の低下することがなく１機器の運転・停止に伴っ
て起きるヒートサイクルが繰り返されても、絶縁層にク
ラックが入ることもなく、絶縁性能の低下が殆ど起きな
い。したがって、高速増殖炉における液体ナトリウム循
環用の電磁ポンプの様に、３００℃以上の高温で用いら
れる耐熱絶縁線輪を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す耐熱絶縁線輪の斜視図
、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図である。 １・・・耐熱絶縁電線 ２・・・アルミナ分散強化銅 ３・・・マイカテープ ４・・・素線線輪 ５・・・クッション層 ６ａ・・・上ケース ６ｂ・・・下ケース ６・・・セラミックケース ７・・・接着層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　無機絶縁電線を巻回して成る素線線輪を、耐熱性の高
   いクッシヨン層を介してセラミック成形品の絶縁ケース
   に入れたことを特徴とする耐熱絶縁線輪。