JPH04328212A - 耐熱絶縁電線 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は電気機器用の絶縁テープ
とその絶縁電線に係り、特に高温の雰囲気で使用される
電気機器に適した耐熱絶縁電線に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に絶縁電線は、被絶縁材である導体
の周囲に帯状の絶縁テープを所望の絶縁耐力に応じた回
数巻回し、接着剤を兼ねた絶縁ワニス等を含浸固着して
絶縁層を形成している。しかしながら３００℃以上の高
温の雰囲気で使用される耐熱絶縁電線は、その絶縁物の
耐熱性に制約があることから数多くは知られておらず、
例えば特開昭５８−７７０６号公報「絶縁物」では、微
細マイカ鱗片を結合材にして結着化した耐熱絶縁物が記
載され、また特開昭５８−２０１２０３号公報「絶縁材
料」には、無機質絶縁体に同じく無機質シリケートを塗
布した耐熱絶縁体が、さらに特開昭６１−４９３０５号
公報「耐火性電気絶縁物」には、ガラス繊維を主成分と
する多孔質基板上に無機水硬性材料を主体とする組成物
を被覆する耐熱絶縁物が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した各種耐熱性に
優れた絶縁物は、いずれも微細マイカ鱗片や、絶縁テー
プを無機ポリマーあるいは無機化し得るポリマー及び無
機質系接着剤によって導体の周囲を覆い、加熱、加圧し
たのちに焼成して無機化した絶縁層を形成させたもので
あるが、このように全体を固着して一体化した絶縁体は
その材質から柔軟性に乏しい傾向があり、この絶縁を施
した耐熱絶縁電線は導体に流れる電流による発熱や周囲
雰囲気の温度が高い場合では、導体と絶縁体との熱膨張
率の相違から熱応力が発生し、これが絶縁体の許容応力
を越えた場合には往々にして絶縁体の一部が破断して、
ここで電気的に橋絡して絶縁低下をきたす。またこの耐
熱絶縁電線を採用した機器の運転、停止の繰り返しによ
るヒートサイクルが繰返されると、絶縁体にはこの疲労
により亀裂が生じて前記と同様に絶縁が低下する問題が
あった。

【０００５】なお特に大容量機用の大型巻線や、より高
温で運転される機器では発生する応力が大きく、この様
な不具合現象が生じ易い。従って、例えば高速増殖炉の
一次冷却材である液体ナトリウム循環用の液体ナトリウ
ム浸漬型無冷却電磁ポンプ等のような、３００℃以上の
高温状態で使用される電気機器の絶縁電線には導体と絶
縁体の熱膨脹差を吸収し、かつ所定の絶縁性能を維持で
きる絶縁物及び耐熱絶縁電線が要望されていた。

【０００６】本発明の目的は、複数層の各絶縁層の夫々
において導体と絶縁物との熱膨張差を分割吸収すること
によって高温雰囲気においても長期間にわたり安定して
使用でき、熱応力やヒートサイクルに原因した絶縁劣化
がが生じない絶縁テープとこれを施した耐熱絶縁電線を
提供することにある。 ［発明の構成］

【０００７】

【課題を解決するための手段】帯状で長手方向に一定間
隔で機械的な脆弱部を備えた絶縁材を前記脆弱部が互い
に重なり合わぬように複数積層して形成した絶縁テープ
で導体の周囲を被覆した耐熱絶縁電線。

【０００８】

【作用】高温状態における導体と絶縁物との熱膨張差及
び熱応力やヒートサイクルにより生じる引張り応力は、
絶縁テープにおいては積層された厚さ方向及び長手方向
に加わる。厚さ方向についてはその大きさは小さく、複
数積層した各絶縁材相互間の摺動で吸収する。長手方向
の引張り応力は各絶縁材に設けた脆弱部に集中する。そ
して夫々加わった応力より各絶縁材の脆弱部に亀裂が生
じ、さらに破断してその全破断間隙は熱膨張差に対応す
る。従って導体と絶縁テープとの間には応力が残留しな
い。またこの破断部である脆弱部の位置は積層された各
絶縁材の相互間で一致せず、またその距離も破断位置に
対して十分に離れているので、電気的な橋絡も発生せず
絶縁耐力の低下は起きない。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明する
。なお本一実施例は絶縁材を３層とした場合で示す。 図１は絶縁テープ端部の斜視図で、図２は補強シートを
貼付した絶縁テープ端部の斜視図、さらに図３は図１の
構成を容易に理解するために各絶縁材を離隔して示した
説明図である。絶縁テープ１は３枚の帯状の絶縁材２を
積層して構成している。この帯状の絶縁材２の素材とし
ては例えば高速増殖炉の液体ナトリウム浸漬型無冷却電
磁ポンプ等の耐熱電機巻線で３００℃以上の高温状態で
使用される電気機器に適用されるものでは、軟質はがし
マイカ、硬質はがしマイカ、軟質集成マイカ、硬質集成
マイカ、アルミナペーパー、セラミックシート等が挙げ
られる。

【００１０】また絶縁テープ１の最外層に貼付する補強
材３としては、セラミック繊維、アルミナ繊維、炭素繊
維、ガラス繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維、溶融
シリカ繊維、バサルト繊維等の繊維を材料とする織物、
ガラス、アルミナ、炭化珪素系セラミック、窒化珪素系
セラミック、炭窒化ホウ素系セラミック、窒化アルミ系
セラミック、マイカセラミック、マシナブルセラミック
からなる板等の基材、その他にシリカフェルト、アルミ
ナボロシロキサン不織布、アルミナ毛布等がある。

【００１１】図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（
Ｅ）は絶縁材に設けた各種脆弱部の例を示した平面図で
、夫々の絶縁材２は帯状に形成されており、その長手方
向で一定の間隔４に機械的な脆弱部であるミシン目５、
切欠き６及び切込み７、８が施されている。この脆弱部
は（Ａ）では絶縁材２の幅方向のミシン目５を、（Ｂ）
では絶縁材２の両側部に切欠き６を設ける。また（Ｃ）
では前記（Ａ）と（Ｂ）を併せたもので両側部に設けた
切欠き６をミシン目５で結んでいる。（Ｄ）は幅方向の
中央部のみに切込み７を、（Ｅ）は両側部に切込み８を
入れたものである。この脆弱部は、いずれも絶縁材２に
対して加工してあり、通常部分より特に引張り強度が弱
くなっていて、絶縁材２に長手方向の引張り力が加わっ
た際には、先ずこの脆弱部において亀裂が生じる構成に
なっている。

【００１２】これら絶縁材２は、その絶縁材質固有の絶
縁耐力と適用する耐電圧に対応した必要数を積層して絶
縁テープを形成する。この際、図３に示すように絶縁材
２ａ，２ｂ，２ｃの３枚を３層に重ね、かつ脆弱部は図
４（Ａ）に示すミシン目５とした例で、絶縁材２ａ，２
ｂ，２ｃと夫々のミシン目５の位置は上から絶縁材２ａ
と絶縁材２ｂ及び絶縁材２ｃにおいて、相互距離９だけ
夫々離して積層している。この相互距離９は導体との間
に予想される熱膨張差より大きく設定する。

【００１３】なお絶縁テープ１は、その構成する絶縁材
２が特に耐熱性の高い材質では柔軟性に乏しい傾向のも
のが多く、このため工作性に難がある場合や使用環境中
にて崩壊し易い場合には、図２に示すように最外層に絶
縁材２と同様の帯状の補強材３を貼付して構成する。

【００１４】また複数の絶縁材２を積層したり、さらに
これに補強材３を貼付して絶縁テープ１を製作する際、
あるいは導体に絶縁テープ１を巻回して耐熱絶縁電線を
製作する場合に、隣接する絶縁材２間及び絶縁材２と補
強材３間あるいは絶縁材２と導体間が分離して工作性に
難が生じた時には、相互間に適宜接着剤を塗布しても良
い。なおこの接着剤には有機系と無機系の両方が適用で
きる。しかし有機系接着剤の場合は、本絶縁テープ１を
導体に巻回した後の焼成により接着剤を揮発させ、また
無機系の場合には接着剤を点付けで用いて、いずれも使
用環境における絶縁材２等相互間の滑り性を確保するよ
うにする。

【００１５】図５は被絶縁物である導体に前記図２で示
した絶縁テープを巻回して構成した耐熱絶縁電線端部の
片側断面図で、（Ａ）は室温状態を、（Ｂ）は耐熱絶縁
電線の高温状態を示したものであって、いずれも作用を
理解し易いように相互間に間隙をあけて示している。

【００１６】次ぎに上記の構成による作用について説明
する。導体１０の周囲に絶縁テープ１を巻回した耐熱絶
縁電線１１の片側切断面は、図５（Ａ）に示すように導
体１０の上に３層の絶縁材２ｃ，２ｂ，２ａと補強材３
が積層されている。この常温状態においては導体１０と
絶縁テープ１を構成する絶縁材２ｃ，２ｂ，２ａ及び補
強材３の相互間には熱応力等は加わっていない。したが
って絶縁材２ａ，２ｂ，２ｃの夫々に形成されている脆
弱部であるミシン目５にはなんら異常はなく、所定の絶
縁耐力を保持している。

【００１７】この耐熱絶縁電線１１による電気機器が極
めて高温の環境に設置されたり、さらに繰返し運転、停
止を行われると、その温度状態において耐熱絶縁電線１
１を構成する各部、特に導体１０である金属と、絶縁テ
ープ１の主として無機系絶縁物の熱膨張率とは通常、差
があるため相互間、特に長手方向に引張り応力が発生す
る。この時耐熱絶縁電線１１においては図５（Ｂ）で示
すように、絶縁テープ１の全体に加わった熱膨張差１２
は各絶縁材２ａ，２ｂ，２ｃが互いに強く固着されずに
摺動可能となっているため、各層の絶縁材２ａ，２ｂ，
２ｃに分散される。このため各絶縁材２ａ，２ｂ，２ｃ
では夫々に加わった引張り応力により脆弱部であるミシ
ン目５の部分に亀裂が生じ、次いで個々に加わる熱膨張
差分だけ破断間隙１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（熱膨張差１
２＝破断間隙１２ａ＋１２ｂ＋１２ｃ）があく、しかし
これらの位置は積層された隣接の絶縁材２ａ，２ｂ，２
ｃ間で、夫々相違していることと、相互距離９が予想さ
れる熱膨張差１２より十分大きく設定しているため導体
１０からの電気的橋絡が生ぜず、従って耐熱絶縁電線１
１の絶縁低下は起らない。

【００１８】また絶縁材２の積層数は、一般の耐電圧の
積層数より通常１層増しとして余裕選定をすることによ
って、どの絶縁材２のいずれの位置のミシン目５が破断
しても所定の絶縁性能を満足することができる。さらに
機械的な脆弱部の形状は、前記例に限らず絶縁材２の全
体に比べて機械強度が低くなるものであれば、上記一実
施例と同様な作用、効果が得られる。

【００１９】

【発明の効果】以上本発明によれば、導体の周囲に施し
た絶縁テープによる絶縁層が、例え高温雰囲気やヒート
サイクルが加わってもその熱応力及び熱膨張差を機械的
な脆弱部において吸収するので、各絶縁層にわたって橋
絡する亀裂や破断が発生せず絶縁劣化及び絶縁破壊を防
止するので、耐熱絶縁電線とこれを採用した機器の絶縁
信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で絶縁テープ端部の斜視図。

【図２】本発明の他の実施例で補強シートを貼付した絶
縁テープ端部の斜視図。

【図３】図１の構成の理解を容易にするため各絶縁材を
離隔して示した説明図。

【図４】脆弱部の例を示す絶縁材端部の平面図で、（Ａ
）は脆弱部がミシン目。（Ｂ）は脆弱部が切欠き。 （Ｃ）は脆弱部がミシン目と切欠き。（Ｄ）は脆弱部が
中央部の切込み。（Ｅ）は脆弱部が両側部の切込みを示
す。

【図５】本発明の一実施例で耐熱絶縁電線端部の断面図
で、（Ａ）は室温状態を示す。（Ｂ）は高温状態を示す
。

【符号の説明】

１…絶縁テープ、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…絶縁材、３…
補強材、４…間隔、５…ミシン目、６…切欠き、７…中
央部の切込み、８…両側部の切込み、９…相互距離、１
０…導体、１１…耐熱絶縁電線、１２…熱膨張差、１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ…破断間隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　帯状で長手方向に一定間隔で機械的な
   脆弱部を備えた耐熱絶縁材を前記脆弱部が互いに重なら
   ぬように複数積層して形成した絶縁テープで導体の周囲
   を被覆したことを特徴とする耐熱絶縁電線。