JPH0452063B2

JPH0452063B2 -

Info

Publication number: JPH0452063B2
Application number: JP60097040A
Authority: JP
Inventors: Fumyuki Myamoto; Hiroyuki Nakajima; Masakazu Murayama; Seiji Oka; Hideki Chidai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-05-08
Filing date: 1985-05-08
Publication date: 1992-08-20
Also published as: JPS61258654A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は新規な低粘度含浸樹脂を用いた絶縁コ
イルの製法に関する。さらに詳しくは、タービン発電機や水車発電機
などの使用電圧の高い回転機用として好適な絶縁
コイルの製法に関する。［従来の技術］タービン発電機や水車発電機などにおいては電
力需要の増加にともなつて単機容量の増大ととも
に使用電圧を上昇させる傾向が強まり、最近では
30kVに達する高い使用電圧のものまで出現して
いる。このような使用電圧の上昇によつて絶縁コイル
には起動停止の反復に対するヒートサイクル性、
温度上昇による耐熱劣化性、振動や短絡などに対
する機械的性質など多くの点でより厳しい性能が
要求されるようになつてきている。回転機に組み
込まれた絶縁コイルは一般に気相中で使用される
が、高電圧下ではコイル部分に存在する気体の空
気破壊に基づくコロナ放電が発生し、コイルの絶
縁層が破壊されるおそれがあるため、その絶縁材
料としては古くから耐熱性、耐コロナ性、耐電圧
性などに優れたマイカ箔を用いた絶縁シート（テ
ープ状のものも含む、以下同様）が使用されてい
る。［発明が解決しようとする問題点］通常の絶縁コイルは適当な形状に成形されたコ
イル導体上に前記の絶縁シートを巻回し、該巻回
層にエポキシ含浸樹脂を含浸せしめて絶縁層を形
成するものであるが、従来のエポキシ含浸樹脂の
多くは室温で高粘度であるため、絶縁シート巻回
後の絶縁シート層への含浸性は良好ではなく、そ
のために含浸不良の原因となり、電気的特性や熱
的特性などの諸特性がわるくなるという欠点があ
る。また低粘度化という方向では希釈剤の添加が一
般的な方法であるが通常の希釈剤は皮膚刺激性が
強く、かつ電気特性、機械特性などの諸特性を低
下させるものが多く、希釈剤を使用すると充分な
特性がえられないという欠点がある。さらにまた通常のエポキシ含浸樹脂では通常の
エポキシ硬化触媒を含有しているため、一般にポ
ツトライフが短いという欠点も有している。［発明を解決するための手段］本発明はコイル導体上に多孔質絶縁材を裏打材
とした絶縁シートを巻回し、該巻回層に低粘度含
浸樹脂を含浸したのち加熱加圧成形してえられる
絶縁コイルの製法において、該低粘度含浸樹脂と
して式（Ｉ）または式（）：（式中、R₁およびR₂は二価の有機基を示す）
で示されるイミド環含有ジカルボン酸化合物と１
分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有するエ
ポキシ化合物とを反応させてえられるイミド環含
有エポキシ化合物100部（重量部、以下同様）に
対し１分子中に少なくとも２個の（メタ）アクリ
ル基またはアリル基を有する多官能ビニルモノマ
ー５〜200部、フエノキシ樹脂0.1〜10部、さらに
液状の環状酸無水物20〜120部を配合することに
より製造される低粘度含浸樹脂を用いることを特
徴とする絶縁コイルの製法に関する。［実施例］本発明における低粘度含浸樹脂として式（）
および式（）：（式中、R₁およびR₂は二価の有機基を示す）
で示されるイミド環含有ジカルボン酸化合物はそ
れぞれつぎの方法によりえられる。式（）で示されるイミド環含有ジカルボン酸
化合物は、トリメリツト酸と脂肪族または芳香族
ジアミンとの反応によりえられる。前記脂肪族または芳香族ジアミンとしては、た
とえばヘキサメチレンジアミン、ジアミノジフエ
ニルメタン、ジアミノジフエニルエーテル、ジア
ミノジフエニルスルホン、イソホロンジアミン、
ジアミノベンズアニリドなどがあげられ、それら
を単独で用いてもよく、また２種以上混合して用
いてもよい。前記トリメリツト酸と脂肪族または芳香族アミ
ンを通常トリメリツト酸過剰で配合し、100〜200
℃で２〜６時間反応させることより、式（）で
示されるイミド環含有ジカルボン酸化合物がえら
れる。また式（）で示されるイミド環含有ジカルボ
ン酸化合物はトリメリツト酸と脂肪族または芳香
族アミノカルボン酸との反応によりえられる。前記脂肪族または芳香族アミノカルボン酸とし
ては、たとえば、グリシン、ｍ−アミノ安息香
酸、ｐ−アミノ安息香酸などがあげられ、それら
を単独で用いてもよく、２種以上混合して用いて
もよい。前記トリメリツト酸と脂肪族または芳香族アミ
ノカルボン酸を通常トリメリツト酸過剰で配合
し、100〜200℃で２〜６時間反応させることよ
り、式（）で示されるイミド環含有ジカルボン
酸化合物がえられる。また本発明で用いられる１分子中に少なくとも
２個のエポキシ基を有するエポキシ化合物として
は、たとえばジグリシジルエーテルタイプのエピ
コート828（シエル社製、商品名）、DER−332（ダ
ウン社製、商品名）、GY−255（チバ社製、商品
名）、ノボラツクタイプのDEN−431（ダウ社製、
商品名）、脂環族タイプのCY−179（チバ社製、商
品名）などがあげられる。前記イミド環含有ジカルボン酸化合物と前記エ
ポキシ化合物とを通常約80〜200℃で無触媒また
は触媒の存在下反応させることにより耐熱性に優
れたイミド環を含むイミド環含有エポキシ化合物
をうることができる。かかる温度が約80℃未満であるとイミド環含有
エポキシ化合物を充分にえることができず、一方
約200℃をこえると反応が即座におこるためにゲ
ル化し、実用上好ましくない。またかかるイミド環含有ジカルボン酸化合物と
エポキシ化合物の配合量は通常エポキシ成分過剰
でおこない、上記反応条件により耐熱性に優れた
イミド環を含むイミド環含有エポキシ化合物をう
ることができる。上記えられたイミド環含有エポキシ化合物に１
分子中に少なくもと２個の（メタ）アクリル基ま
たはアリル基を有する多官能ビニルモノマー、フ
エノキシ樹脂および液状の酸無水物を添加するこ
とにより、低粘度含浸樹脂がえられる。前記液状の環状酸無水物としては、メチルテト
ラヒドロフタル酸無水物（日立化成工業(株)製の
HN−2200や日本ゼオン(株)製のQH−200など）、
メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（日立化成工
業(株)製のHN−5500など）、メチルエンドメチレ
ンテトラヒドロフタル酸無水物（日本化薬(株)製の
カヤハードMCDや日立化成工業(株)製の無水メチ
ルハイミツク酸など）などがあげられ、それらを
単独で用いてもよく、２種以上混合して用いても
よい。かかる環状酸無水物の配合量はイミド環含有エ
ポキシ化合物100部に対して20〜120部であるのが
好ましく、120部をこえると酸無水物過剰のため
充分な特性がえられず、また20部未満だと架橋が
不充分になり充分な特性がえられず、いずれも好
ましくない。また前記１分子中に少なくとも２個の（メタ）
アクリル基またはアリル基を有する多官能ビニル
モノマーとしてはジアリルフタレート、ジアリル
イソフタレート、トリアリルトリメリテート、ト
リアリルイソシアヌレート、ビスフエノールＡジ
グリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ト
リメチロールプロパントリ（メタ）アクリレー
ト、トリヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ
（メタ）アクリレートなどがあげられる。前記１分子中に少なくとも２個の（メタ）アク
リル基またはアリル基を有する多官能ビニルモノ
マーは架橋密度を上げるための成分であるが、イ
ミド環含有エポキシ化合物100部に対して５〜200
部の範囲で配合するのが好ましい。５部未満であ
ればビニル化合物の架橋密度を上げることによる
高Tg化などの添加効果がえられず、200部をこえ
ると硬化収縮が大きくなりすぎ、樹脂の寸法安定
性などの性質が低下する。また本発明に用いるフエノキシ樹脂は分子量
15000〜60000の範囲のものをイミド環含有エポキ
シ化合物100部に対し、0.1〜10部配合するのが好
ましく、0.1部未満では可撓性の付与、接着性の
向上の効果が充分ではなく、また10部をこえると
樹脂の粘度が大きくなりすぎ、実用的ではない。さらにこの組成物の反応を促進するためには触
媒を添加すると効果的である。エポキシ化合物の
酸無水物との反応を促進する触媒としてはコバル
トアセチルアセトネート、クロムアセチルアセト
ネート、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫などの有
機金属塩類、イミダゾール類、BF₃、BCl₃などの
ルイス酸類またはそのアミン塩などがある。またさらにビニル重合を促進するためにはジグ
ミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイ
ド、ｐ−ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ア
ゾビスイソブチロニトリルなどのビニル重合開始
触媒を用いることもできる。またこの組成物の粘度を下げる目的で１分子中
に１個のビニル基をもつビニルモノマーを含浸樹
脂100部に対し200部をこえない範囲で配合するこ
とができる。200部をこえて配合すると低粘度化
をはかることができるが、諸特性が低下するので
好ましくない。このビニルモノマーとしてはたと
えばスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチ
レン、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン
などがあげられる。本発明の方法により製造される絶縁コイルはコ
イル導体上に通常の方法により製造された絶縁シ
ートを巻回し、該巻回層に上記の低粘度含浸樹脂
を通常の条件で真空加圧含浸させたのち金型に挿
入し、加熱加圧成形せしめて製造される。この成
形条件としては加熱温度約100〜250℃、加熱時間
約４〜24時間、加圧圧力約５〜100Kg／cm²が採用
され、そのような条件で電気的、熱的性質に優れ
た絶縁コイルがえられる。前記成形条件からはずれるとえられる絶縁コイ
ルの層間接着力が低下し、その結果、熱劣化時の
電気特性が著しく低下し、また絶縁層にうきやは
がれが生じるので好ましくない。つぎに本発明の方法を実施例、比較例をあげて
詳細に説明する。実施例１イミド環含有ジカルボン酸化合物 31.1g（0.1モル）に対しエピコート828（シエル社
製）760g（2.0モル）を添加し、150℃で２時間反
応させ、イミドエポキシ化合物をえた。このイミ
ドエポキシ化合物100部に対しトリヒドロキシエ
チルイソシアヌレートトリアクリレート180部、
分子量約30000のフエノキシ樹脂８部、HN−
2200（日立化成工業(株)製）75部、スチレン50部、
触媒としてジ−ｔ−ブチルハイドロパーオキサイ
ド0.3部、コバルトアセチルアセトネート0.2部を
加え、所定の低粘度含浸樹脂を調製した。この含浸樹脂の初期粘度は25℃で150cpであつ
た。含浸樹脂のポツトライフ（可使時間）は温度25
℃、湿度35％の恒温恒湿槽内に放置し、１週間ご
とに粘度を測定したときに25℃での粘度が500cp
に達するまでの日数を測定した。なお粘度が
500cpをこえると室温で絶縁コイルに含浸させる
のが困難となり、加熱が必要となる。上記の結果、上記恒温恒湿槽内で６カ月間放置
しても粘度は500cpをこえず非常に良好であつ
た。また含浸樹脂の接着強度はJIS Ｃ 2103に基
づきヘリカルコイル法にて測定した。その結果含浸樹脂の接着強度は18Kgであり、非
常に良好であつた。前記含浸樹脂の初期粘度、ポツトライフ、接着
強度の測定結果を第１表に示す。つぎに幅２mm×高さ５mm×長さ2000mmの２重ガ
ラス巻平角銅線を２列10段に組み合わせた40mm×
10mmの断面をもつコイル導体上にガラスクロス
（有沢製作所(株)製、厚さ0.025mm）を裏打材とする
集成マイカテープを半重ね巻にて10回巻回し、さ
らに保護絶縁層としてテトロンテープ（帝人(株)製
厚さ0.13mm）を１回巻回し、これに上記でえられ
た低粘度含浸樹脂を圧力0.1mmHg以下で60分間真
空含浸させ、ついで圧力３Kg／cm²で180分間加圧
したのち金型に挿入し、温度160℃、圧力20Kg／
cm²で６時間加熱加圧成形を行ない、絶縁層の厚さ
が３mmの絶縁コイルをえた。えられた絶縁コイルを用いて初期のものについ
て5kV／mm−0.5kV／mmの誘電正接の差（△
tanδ）を測定したところ、0.15％であつた。またシリコンオイル中で1kV／secの一定昇圧
速度で行なつた絶縁破壊電圧（B.D.V.）は
105kVであつた。さらに200℃で16日間熱劣化させたときの△
tanδおよびB.D.Vを測定し、それらの結果を第２
表に示す。実施例２イミド環含有ジカルボン酸化合物 54.6g（0.1モル）に対しGY−255（チバ社製）
1050g（３モル）を添加し、150℃で２時間反応さ
せ、イミドエポキシ化合物をえた。このイミドエ
ポキシ化合物100gに対しトリヒドロキシエチル
イソシアヌレートトリメタクリレート20部、トリ
アリルトリメリテート20部、分子量約30000のフ
エノキシ樹脂0.2部、無水メチルハイミツク酸
（日立化成工業(株)製）90部、触媒としてジクミル
パーオキサイド0.5部、BF₃−モノエチルアミン
錯塩0.2部を添加し、低粘度含浸樹脂を調製した。それについての各特性を実施例１と同様にして
測定した。結果を第１表に示す。また実施例１と
同様にして絶縁コイルを製造し、その特性測定も
行なつた。その結果を第２表に示す。実施例３イミド環含有ジカルボン酸 54.6g（0.1モル）に対しDER−332（ダウ社製）
875g（2.5モル）を添加し、150℃で２時間反応さ
せ、イミドエポキシ化合物をえた。このイミドエ
ポキシ化合物100部に対しトリメチロールプロパ
ントリアクリレート20部、α−メチルスチレン
100部、分子量約30000のフエノキシ樹脂３部、
HN−5500（日立化成工業(株)製）90部、触媒とし
てジクミルパーオキサイド0.3部、BF₃−モノエ
チルアミン錯塩0.2部を加え低粘度含浸樹脂を調
製した。それについての各特性を実施例１と同様にして
測定した。結果を第１表に示す。また実施例１と同様にして絶縁コイルを製造
し、その特性測定も行なつた。その結果を第２表
に示す。比較例１ GY−255（チバ社製）100部にHN−2200（日立
化成工業(株)製）85部を添加し、低粘度希釈剤とし
てクレジルグリシジルエーテル（チバ社製DY−
023）30部、触媒としてベンジルジメチルアミン
0.3部を加え低粘度含浸樹脂を調製した。それに
ついての各種特性を実施例１と同様にして測定し
た。結果を第１表に示す。また実施例１と同様にして絶縁コイルを製造
し、その特性測定も行なつた。その結果を第２表
に示す。それらから明らかなようにポツトライフは１カ
月以下で粘度は500cPをこえる非常にわるいもの
であつた。さらに絶縁コイルの特性についても、硬化特性
の低下が著しくみとめられ、△tanδ、B.D.V値と
も非常にわるいものであつた。比較例２イミド環ジカルボン酸化合物 31.1g（0.1モル）に対しエピコート828（シエル社
製）760g（2.0モル）を添加し、150℃で２時間反
応させ、イミドエポキシ化合物をえた。このイミ
ドエポキシ化合物100部に対し、スチレン300部、
分子量約30000のフエノキシ樹脂0.5部、HN−
2200（日立化成工業(株)製）85部、触媒としてジク
ミルパーオキサイド0.25部、BF₃−モノエチルア
ミン錯塩0.3部を添加し、低粘度含浸樹脂を調製
し絶縁コイルを製造し、それぞれ各種特性を測定
した。この含浸樹脂はビニルモノマーを必要以上に添
加しているため接着強度、絶縁コイル特性とも非
常にわるいものであつた。

【表】

【表】［発明の効果］以上説明したように本発明の方法によれば絶縁
コイルの製造において室温で低粘度樹脂の含浸が
可能であるため、製造された絶縁コイルは、含浸
不良が全くおこらず、しかも初期破壊電圧は従来
のエポキシ含浸樹脂を用いて形成された絶縁コイ
ルに比べ、約10〜30％向上し、熱劣化後の電気
的、熱的性質にすぐれていることから高電圧回転
機用に適するという効果がえられる。

Claims

【特許請求の範囲】１コイル導体上に多孔質絶縁材料を裏打材とし
た絶縁シートを巻回し、該巻回層に低粘度含浸樹
脂を含浸したのち加熱加圧成形してえられる絶縁
コイルの製法において、該低粘度含浸樹脂として
式（Ｉ）または式（）：（式中、R₁およびR₂は二価の有機基を示す）
で示されるイミド環含有ジカルボン酸化合物と１
分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有するエ
ポキシ化合物とを反応させてえられるイミド環含
有エポキシ化合物100重量部に対し１分子中に少
なくとも２個の（メタ）アクリル基またはアリル
基を有する多官能ビニルモノマー５〜200重量部、
フエノキシ樹脂0.1〜10重量部、さらに液状の環
状酸無水物20〜120重量部を配合することにより
製造される低粘度含浸樹脂を用いることを特徴と
する絶縁コイルの製法。２前記イミド環含有エポキシ化合物100重量部
に対して１分子中に１個のビニル基を有するビニ
ルモノマーを200重量部をこえない範囲で用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製
法。３分子量が15000〜60000の範囲であるフエノキ
シ樹脂を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の製法。４絶縁コイルの加熱加圧成形の条件が加熱温度
100〜250℃、加熱時間４〜24時間、加圧圧力５〜
100Kg／cm²である特許請求の範囲第１項記載の製
法。