JPH0434912A - コイルの製法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、モーターやトランス等の電気機器に用いら
れるコイルの製法に関するものである。

（従来の技術） 一般に、モーターのスペーサーやローターにはコイルが
組み込まれており、これらのコイルにはそのモーターの
用途によって耐熱性等が要求される。また、トランスに
組み込まれるコイルについてもその用途によっては耐熱
性が要求される。

従来から、上記のような耐熱性を要求されるコイルにつ
いては、そのコイルに用いる絶縁電線として、ポリイミ
ド系塗料、ポリアミドイミド系塗料、ポリエステルイミ
ド系塗料またはポリエステル系塗料を導線に被覆したの
ち、ポリアミドイミド塗料をさらに塗装被覆したいわゆ
るダブルコート線を用い、これをコイル状に巻線成型し
たのち、コイル含浸ワニスで含浸することがなされてい
る。上記コイル含浸ワニスとしては、Ｈ種以上の耐熱指
数を持つとされるコイル含浸ワニスが用いられる。この
種のコイル含浸ワニスには、無溶剤型Ｈ種フェスと溶剤
型Ｈ種ワニスがある。無溶剤型Ｈ種フェスの代表例とし
ては、イミド変性不飽和ポリエステル樹脂をスチレンモ
ノマーのような反応性モノマーで溶解したワニスがあげ
られる。

また、溶剤型Ｈ種フェスの代表例としては耐熱骨格を有
する多価アルコールやイミド酸によって変性した低分子
量のアルキッド樹脂等の樹脂に、フエノール樹脂、メラ
ミン樹脂、エポキシ樹脂等を適宜に添加し、キシレン等
の有機溶剤によって溶解したワニスがあげられる。この
ような無溶剤型、ｆ！Ｊ荊型フェワニ、加熱によってワ
ニス中の樹脂成分を架橋、高分子量化させ耐熱性を向上
させるようになっている。

〔発明が解決しようとする１！！題〕 しかしながら、上記のようなコイル含浸ワニスを用いて
絶縁電線からなるコイルを固め、その補強、絶縁電線相
互の固着、防振、コイルの防湿防錆を図る場合、コイル
自体の耐熱性は、コイル含浸ワニスの耐熱性によって実
現されるものではなく、絶縁電線の被覆に用いられる絶
縁被覆層によって実現されている。すなわち、従来のコ
イル含浸ワニスの主成分樹脂は、その樹脂骨格からすれ
ばそれ自体が単独で耐熱指数のＨ種という耐熱性を奏す
ることはできないことから、コイル自体の耐熱性は、絶
縁電線の絶縁被覆層によって実現されている。したがっ
て、コイルの耐熱性を一層向上させるためには、コイル
含浸ワニス自体の耐熱性を向上させることが必要となる
。しかし、そのような耐熱性に富んだコイル含浸ワニス
は存在していないのが実情であり、耐熱性に一層冨んだ
コイルは実現されていない。

また、最近では、コイルに対して耐熱性だけでなく、耐
フロン性の良好なことも求められている。従来から耐フ
ロン性を要求されるコイルには、耐フロン性の良好なホ
ルマール樹脂を絶縁被覆層とする絶縁電線と、エポキシ
樹脂系、フェノール樹脂系のコイル含浸ワニスとが組み
合わされて用いられている。しかし、この種のコイルは
耐フロン性には比較的価れているものの、耐熱性は不充
分である。

このように、従来は、耐熱性に一層冨み、かつ耐フロン
性も備えているコイルは存在していないのが実情であり
、最近のモーター、トランスの高性能化の要請から、そ
れに組み込まれるコイルとして、上記のような特性を備
えたコイルを開発することが強く求められている。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐
熱性に一層優れ、しかも耐フロン性にも優れているコイ
ルの提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明のコイルの製法は
、芳香族系ポリイミドおよび焼付は架橋型ポリアミドイ
ミドの少なくとも一方からなる絶縁被覆層を有する絶縁
電線をコイル状に賦形する工程と、トリメサツト酸無水
物とジイソシアネートとから合成されたポリアミドイミ
ドを主成分とするコイル含浸用ワニスを上記コイル状賦
形体に含浸硬化させる工程を備えるという構成をとる。

〔作用効果〕

本発明者らは、特に、コイル含浸ワニスについて、その
耐熱性および耐フロン性を向上させる目的で一連の研究
を重ねた結果、トリメサツト酸無水物とジイソシアネー
トとから合成されたポリアミドイミドを主成分とするも
のが良好な成績を奏することを突き止めた。そして、こ
のコイル含浸ワニスを用い、これを各種の絶、縁電線か
らなるコイル状賦形体に対して含浸硬化させて一連のコ
イルを作り、それぞれその性能を調べた結果、芳香族系
ポリイミド、焼付は架橋型ポリアミドイミドの片方また
は双方からなる絶縁被覆層を有する絶縁電線との組み合
わせが最も優れた効果が得られることを見いだしこの発
明に到達した。

つぎに、この発明の詳細な説明する。

この発明は、芳香族系ポリイミド、焼付は架橋型ポリア
ミドイミドの片方もしくは双方からなる絶縁被覆層を有
する絶縁電線と、トリメサツト酸無水物とジイソシアネ
ートから合成されたポリアミドイミドを主成分とするコ
イル含浸用ワニスとを用いてコイルを製造する。

上記絶縁電線の絶縁被覆層を構成する芳香族ポリイミド
は、芳香族テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから
得られる。

上記芳香族テトラカルボン酸二無水物の代表例としては
、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカル
ポン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
があげられ、ジアミンの代表例としては、４，４′−ジ
アミノジフェニルエ−チル、４，４′−ジアミノジフェ
ニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレン
ジアミン、２．４−）リレンジアミン、２．６−）リレ
ンジアミンがあげられる。

また、上記焼付は架橋型ポリアミドイミドは、芳香族、
脂肪族または脂環族ジイソシアネート化合物と、芳香族
テトラカルボン酸二無水物と、芳香族トリカルボン酸無
水物とを用いて得られる。

上記ジイソシアネート化合物としては、ジフェニルメタ
ン−４，４′ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−
４，４′−ジイソシアネート、２４−トリレンジイソシ
アネート、２．６−）リレンジイソシアネート、２，６
−ナフタレンジイソシアネートなどがあげられ単独であ
るいは併せて用いられる。

また、芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロ
メリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物な
どがあげられる。また、芳香族トリカルボン酸無水物と
しては、無水トリメサツト酸があげられる。

このような、焼付は架橋型ポリアミドイミドの一例とし
て、トリメサツト酸無水物とジイソシアネートとをモル
比で前者１に対して後者０．９〜１゜１の範囲に設定し
たものがあげられる。なお、上記トリメサツト酸無水物
の１５モル％以下の割合で、テレフタル酸、イソフタル
酸、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水
物を単独でもしくは併せて置換し、これを酸成分として
用いてもよい。このようにして得られる焼付は架橋型ポ
リアミドイミドは、溶液状であるが、これに、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、安定化イソシアネートｌ［の少
なくとも一つを上記樹脂分に対して１５重量％以内の範
囲で添加しても差し支えはない。

この発明で用いる上記コイル含浸ワニスは、トリメサツ
ト酸無水物とジイソシアネートから合成されたポリアミ
ドイミドを主成分とする。

上記トリメサツト酸無水物は、そのまま使用してもよい
し、トリメサツト酸無水物の１５モル％以下をテレフタ
ル酸、イソフタル酸等の二塩基酸やピロメリット酸二無
水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物のよう
な二無水物酸で置換して用いても差し支えはない。また
、トリメサツト酸無水物の一部を、ブタンテトラカルボ
ン酸。

トリメサツト酸等の四塩基酸や三塩基酸でも置換するこ
とができるが、その置換割合は上記の範囲内に規制され
る。

このようなトリメサツト酸無水物と反応させるジイソシ
アネートは、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシア
ネート、ジフェニルエーテル−４゜４′−ジイソシアネ
ート、２．４−）リレンジイソシアネート、２．６−）
リレンジイソシアネート、２．６−ナフタレンジイソシ
アネート、１゜６−へキサメチレンジイソシアネートな
どがあげられ、単独であるいは併せて用いられる。

上記両成分の合成反応は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
、Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルムアミド、ＮＮ′−ジメチル
アセトアミドのような含窒素溶媒の単独ないしは混合物
、あるいはそれらにキシレンのようなナフサ類を全溶媒
の５０重量％以下の割合で混合した溶媒中で行われる。

すなわち、上記トリメサツト酸無水物とジイソシアネー
トとの合成反応は、前記溶媒中で両成分およびその他の
材料を８０〜１７０°Ｃの温度に昇温させて撹拌するこ
とにより行われ、これにより脱炭酸ガスを伴う反応が発
生しポリアミドイミドが合成される。他の方法は、あら
かじめトリメサツト酸無水物とジアミンとからなるトリ
メサツトイミド酸をつくり、これとジイソシアネートと
を反応させてコイル含浸用ワニスを製造する方法である
。また、重合溶媒としてニトロベンゼンやアセトフェノ
ンを用い、前記トリメサツト酸無水物とジイソシアネー
トとをその溶媒中で反応させ、生成したポリアミドイミ
ドを分離精製したのち、上記Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルム
アミドのような溶媒に溶解することによりコイル含浸用
ワニスを製造することも可能である。この場合、トリメ
サツト酸無水物とジイソシアネートとの使用割合は、前
者１に対して後者が０．９〜１．１のモル比になるよう
に設定することが好適である。

このようにして得られるコイル含浸用ワニスは、溶液状
をしており、このワニスに、場合によって各種のエポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、安定化イソシアネート類を単
独でまたは併せて樹脂成分に対して２０重量％の範囲内
で添加することが行われる。これにより、ワニスの濃度
が高くなって硬化反応が速くなるという効果がみられ、
さらに耐熱性や耐フロン性の向上効果も期待することが
できる。特に、上記コイル含浸用ワニスは、固有粘度を
０．２６〜１．１（３０℃、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン中０．５ｄ／ｄ１濃度、ウベローデ型粘度針による）
に設定することが好ましく、より好ましいのは０．３〜
０．５の範囲内である。すなわち、固有粘度が０．２６
を下回ると、硬化皮膜が脆くなる傾向が認められ、逆に
１．１を超えると、所定濃度におけるワニス粘度が高く
なって絶縁電線を賦形して得たコイル状賦形体に対する
含浸が不充分になる傾向がみられるからである。なお、
この問題を解決する方法として、溶媒を加えて粘度を下
げることや、ワニス自体ないしはコイル状賦形体自体を
加熱したのち真空含浸を行うことがあげられるが、この
ようにすると、ワニス処理時間が長くなったり、特殊な
装置が必要になったり、またコイルへの含浸、硬化後の
生成皮膜が薄くなる等の不都合を生じることから好まし
くはない。

この発明は、上記原料を用い、例えばつぎのようにして
コイルを製造する。すなわち、まず、導線に対して上記
芳香族ポリイミド、焼付は架橋型ポリアミドイミドの樹
脂溶液をそのまま、または有機溶媒で希釈し直接または
他の絶縁物層を介して塗布、焼付けすることによって絶
縁被覆層を形成する。この場合、上記ポリアミドイミド
およびポリイミドはそれぞれ単独で用いてもよいし併用
してもよい。上記他の絶縁物層を構成する材料としては
、従来から用いられているポリエステルイミド塗料やポ
リエステル塗料があげられ、これを５〜７回繰り返し塗
布、焼付けることにより絶縁物層とすることが行われる
。このようにして得られる絶縁電線をコイル状に巻線、
成型する。この場合、そのコイルがモーターのステータ
ーのコイルを構成する場合には、例えば円筒状鉄芯に上
記絶縁電線を束ねて環状にし、これを円筒状鉄芯にそれ
ぞれ端部を重ね合わせた状態で装着してコイル成型機に
かけ、上記絶縁電線の線束を締め固め、その状態で紐で
緊縛結束するということが行われる。また、そのコイル
がローターに用いられるものであるときは、ローター本
体の外周に前記絶縁電線を巻線し成型することが行われ
る。また、トランスに関してはトランス用鉄芯の外周に
上記絶縁電線を巻線し成型することが行われる。このよ
うにして得られる各種形状のコイル状賦形体に対して、
コイル含浸用ワニスの含浸が行われる。

すなわち、上記コイル状賦形体をコイル含浸用ワニスに
浸漬したり、またはコイル状賦形体に対してコイル含浸
用ワニスを滴下含浸させる等して含浸させ、ついで加熱
硬化させることが行われる。

この場合、あまり急激な加熱はコイル状賦形体に含浸さ
れたワニスに発泡等を生じさせてコイルの外観が悪くな
るため、常温から２２０℃以下の温度範囲内で徐々に昇
温させ硬化させることが好適である。

このようにして得られるコイルは、絶縁電線自身の前記
特殊な絶縁被覆層と、特殊なコイル含浸用ワニスの優れ
た特性とが相俟って、耐熱性および耐フロン性の大幅な
向上がみられ、モーターやトランス等の高性能化の要請
に充分応えることができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例〕

まず、２種類の電線用ワニスを製造するとともに、１３
種類のコイル含浸用ワニスをつぎのようにして製造した
。

（電線用ワニスの製造） 〈電線用ワニスＡ） 撹拌装置、温度計、冷却管を付設した１ノのフラスコ中
に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン５６３ｇ、ピロメリッ
ト酸二無水物１２１．１　ｇを加え撹拌を開始した。つ
いで、ジアミノジフェニルエーテル１２０ｇを徐々に加
え、系内の温度を３０°Ｃに保ちながら５時間撹拌し、
芳香族系ポリイミドワニス（電線用ワニスＡ）とした。

〈電線用ワニスＢ〉 撹拌装置、温度針、冷却管を付設した１１のフラスコ中
に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン６１０ｇ、無水トリメ
サツト酸１３４．４ｇを加え撹拌を開始した。ついで、
ジフェニルメタンジイソシアネート１７５ｇを徐々に加
え加熱を開始した。そして、系内の温度が９０℃程度に
なった時点で気泡の発生がみられ、約６時間かけて１３
０℃まで徐々に昇温させ、さらにそのまま２時間の撹拌
を続けた。この後、６０℃でエポキシ樹脂（日量化学社
製、　ＴＥＰ　Ｉ　Ｃ−３）　１２．４　ｇを加え、溶
解させ焼付は架橋型のポリアミドイミドワニス（電線用
ワニスＢ）とした。

つぎに、コイル含浸用ワニスをつぎのようにして製造し
た。

（本発明のコイル含浸用ワニスの製造）〈コイル含浸用
ワニスＡ〉 撹拌装置、温度計、冷却管を付設したｌ！！、の４ツロ
フラスコ中に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４８０　ｇ
、キシレン２０２．５ｇを入れて撹拌した。つぎにトリ
メサツト酸１４４ｇ、ジフェニルメタン−４，４′−ジ
イソシアネート１８７．５ｇを添加し加熱を開始した。

系が９０°Ｃ程度になった時点で気泡の発生が見られ、
約６時間かけて１３０°Ｃまで徐々に昇温させ、さらに
２時間の撹拌を続けたのち冷却しコイル含浸用ワニスを
製造した。

〈コイル含浸用ワニスＢ〉 Ｎ−メチル−２−ピロリドン４２０ｇ、）リメリット酸
１４４　ｇ、ジフェニルメタン４，４′ジイソシアネ一
ト１７０ｇ、２．４−トリレンジイソシアネート１３ｇ
を用いた。系が９０℃になった時点で気泡の発生が見ら
れ、５時間かけて１３０°Ｃまで徐々に昇温させ、さら
に２時間撹拌を続けた。つぎに、これにＮ、Ｎ’−ジメ
チルホルムアミド１４０ｇおよびキシレン１４０ｇを添
加して冷却しコイル含浸用ワニスを製造した。

〈コイル含浸用ワニスＣ〉 コイル含浸用ワニスＡと同様の装置を用い、ＮＮ′−ジ
メチルアセトアミド５００ｇ、）リメリット酸１４４ｇ
、ジフェニルメタン４．４′ジイソシアネ一ト１７０ｇ
、２．４−）リレンジイソシアネート１０ｇを添加し加
熱を開始した。

系が９０°Ｃになった時点で気泡の発生が見られ、５時
間かけて１３０°Ｃまで徐々に昇温させ、さらに２時間
の撹拌を続けた。つぎに、キシレン２２０グラムを添加
して冷却しコイル含浸用ワニスを製造した。

〈コイル含浸用ワニスＤ〉 コイル含浸用ワニスＡと同じ装置を付設した１ｉの４ツ
ロフラスコに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４１３ｇ、
）リメリット酸１２１　ｇ、テレフタル酸１２ｇ、ジフ
ェニルメタン−４，４’　−ジイソシアネート１８４ｇ
を添加し撹拌して加熱を開始した。これ以降はコイル含
浸用ワニスＡと同様にしてワニスをつくり、このワニス
に、Ｎ、Ｎ’−ジメチルホルムアミド１３８ｇ、キシレ
ン１３８ｇを添加し冷却してコイル含浸用ワニスを製造
した。

くコイル含浸用ワニスＥ〉 上記コイル含浸用ワニスＤを４００ｇ抜き取り、これに
、ブロック化イソシアネート樹脂（バイエル社製、ＣＴ
ステイープル）５．５ｇ＠Ｎ−メチルー２−ピロリドン
８．５ｇで溶解したものを添加しコイル含浸用ワニスを
製造した。

なお、上記ブロック化イソシアネート樹脂は、下記の構
造春式で表されるものである。　　　　　！字Ａｒ　＝
　Ｏｆ　　。

Ｏ）−ＣＨ・。

〈コイル含浸用ワニスＦ〜Ｊ〉 下記の第１表に示す原料を同表に示す割合で用い、コイ
ル含浸用ワニスＣと同様にしてコイル含浸用ワニスＦ−
Ｊを製造した。

（以下余白） 上記のようにして得られたコイル含浸用ワニスＡ−Ｊの
特性を後記の第２表にまとめて示す。

（以下余白） （比較例用のコイル含浸用ワニスの製造）くコイル含浸
用ワニスＫ〉 撹拌装置、温度計、精留塔を付設した１１の４ツロフラ
スコにネオペンチルグリコール１４９ｇと４，４′−ジ
アミノフェニルメタン５１ｇを添加して加熱し、１２０
°Ｃになった時点で撹拌を開始した。そして、イソフタ
ル酸７６ｇ、）リメリット酸無水物１００ｇを加えさら
に加熱した。この場合、１２０℃から１６０°Ｃまで３
時間、さらに２１０℃まで２時間で昇温させた。そして
、この温度で３時間反応させたところ、３５ｇの留出物
が見られた。ついで、系内を１３０℃まで冷却し、ハイ
ドロキノン０．１５ｇ、マレイン酸無水物５７ｇを加え
、再び２００℃まで昇温させ反応させた。反応留出物が
ｌ１ｇ留出した時点で冷却し１４０℃でスチレン４６０
ｇを加え、さらに冷却し４０℃でナフテン酸コバルト１
．５ｇを加え、耐熱性コイル含浸ワニスを製造した。

〈コイル含浸用ワニスＬ〉 コイル含浸用ワニスにの製造時と同様の装置を付設した
１１の４ツロフラスコに、トリス−２−ヒドロキシエチ
ルイソシアネート１５０ｇ、アマニ油脂肪酸１６３　ｇ
、イソフタル酸７２ｇを入れ１８０°Ｃまで２時間、さ
らに２１０°Ｃまで３時間、２１０°Ｃで８時間の反応
を続けた。樹脂の酸価が１０以下になった時点で１４０
°Ｃまで冷却し、キシレン３５５ｇで希釈し、フェノー
ル樹脂９２ｇを４０℃で加え、耐熱性コイル含浸ワニス
を製造した。

〈コイル含浸用ワニスＭ〉 コイル含浸用ワニスにの製造時と同様の装置を付設した
１１の４ツロフラスコに、エポキシ樹脂（シェル化学社
製、エピコート１１００１）２５０．酢酸セロソルブ３
３０　ｇ、フェノール樹脂（荒用化学社製、タマノルＰ
−１８０）８０ｇを入れ徐々に加熱した。１００℃でし
ばら（放置した後、撹拌し良く混合したのち、３０°Ｃ
まで冷却し、イミダゾール（四国化成社製、ＩＢ−２Ｍ
Ｚ）２ｇを加え撹拌し、耐フロン性の良好なコイル含浸
ワニスを製造した。

つぎに、上記電線用ワニスおよびコイル含浸用ワニスを
用い、つぎのようにしてコイルを製造した。

〔実施例１〜１０．比較例１〜３〕 まず、従来公知の方法により、直径３閣の導線に、上記
電線用ワニスＡ、Ｂを第３表のように塗装し、焼付は温
度３００°Ｃ２線速（ｍ／ｍ１ｎ）８、！！！！布回数
９の条件で焼付けて絶縁被覆層を形成し絶縁電線をつく
った。つぎに、これをコイル状に賦形してコイル含浸用
ワニスを付着含浸硬化させコイルをつくった。この場合
におけるコイルの特性を第３表および第４表に示した。

なお、第３表における体積抵抗率、絶縁破壊電圧、可撓
性は、直径３■の導電線に電線用ワニスを塗装し、つい
でコイル含浸用ワニスを同表に示すように塗装し、これ
を試料として試験した値である。可撓性は、上記試料を
指で折曲してその折り曲げ抵抗を基準にして行った。ま
た、第４表の耐熱劣化性は、そのようにして作った試料
を２００℃の乾燥機に入れ３０日間熱劣化させたのち、
皮膜の状態を肉眼観察することにより行った。さらに、
第５表の耐フロン性は、上記試料をオートクレーブ中に
入れて密閉したのち、フロンガス（フロンＲ−２２）を
入れて９０°ｃｘ３５ｋｇ／ｃ４の条件で３日放置し、
これを取り出して皮膜の状態を肉眼観察すると同時に絶
縁破壊電圧を調べることにより行った。

（以下余白） 上記の第３表、第４表、第５表から明らかなように、こ
の発明で得られたコイルは、−船釣な特性は比較例のコ
イルと同様良好であり、かつ耐熱性および耐フロン性は
比較例のものに比べて大幅に向上していることがわかる
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芳香族系ポリイミドおよび焼付け架橋型ポリアミ
   ドイミドの少なくとも一方からなる絶縁被覆層を有する
   絶縁電線をコイル状に賦形する工程と、トリメサツト酸
   無水物とジイソシアネートとから合成されたポリアミド
   イミドを主成分とするコイル含浸用ワニスを上記コイル
   状賦形体に含浸硬化させる工程を備えていることを特徴
   とするコイルの製法。