JPH0452703B2

JPH0452703B2 -

Info

Publication number: JPH0452703B2
Application number: JP58055021A
Authority: JP
Inventors: Shu Sugano; Tooru Koyama; Akio Tadokoro
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-04-01
Filing date: 1983-04-01
Publication date: 1992-08-24
Also published as: JPS59185147A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は固定子絶縁線輪の製造方法に係り、特
に誘導電動機、同期機、直流機などの回転機や変
圧器などの静止誘導電器に適した乾式絶縁線輪の
製造法に関する。絶縁線輪は、従来導体上にガラス繊維や芳香族
ポリアミド繊維など無機およ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
基剤を巻回するか、あるいはマイカ層を上記基剤
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
樹脂エノポキシ樹脂、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。このような絶縁線輪は、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、耐熱製などをそなえていることが要求さ
れている。とくに、誘導電動機においては、Ｆ種
の耐熱性を有し、しかも絶縁線輪を鉄芯に挿入し
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き該絶縁線輪
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。本発明者らも各種基材と樹脂との組合せを検
討した。Ｆ種絶縁に相当する絶縁線輪はすでに、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、も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
なる絶縁線輪（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によつて絶縁する
（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。とく
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。そのような工程上および資材の無駄を省き、良
好な電気的およ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線輪を、一体注入方式によ
つて提供するために、本発明者らは樹脂組成、と
く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線輪を得るこ
とができた。すなわち、本発明は導体上に絶縁性
基材を用いて被覆層を形成してなる絶縁線輪を固
定子の鉄芯の溝部に挿入したのち、該被覆層に熱
硬化性樹脂を一体注入で含浸し硬化させることに
よつて、固定子絶縁線輪を製造する方法におい
て、 (a) 含浸させる樹脂の硬化促進剤を前記被覆層に
予め保持させ、かつ (b) エポキシ樹脂、酸無水物系硬化剤、およびト
リフエニルホスフインを必須成分とし、トリフ
エニルホスフインがエポキシ樹脂と酸無水物系
硬化剤との合計重量に対して、0.005〜0.02重
量％含有された熱硬化性組成物を含浸し硬化さ
せることを、その特徴としている。とくに、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なように、本開
発樹脂(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分に
比べ10分とおよそ1/2短かくなる。このことによ
り、含浸した樹脂の流出を硬化的に抑止すること
が可能となつた。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
の基材類なら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とを貼合せる
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線輪に含浸さ
れる熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂と酸無水物系
硬化剤、およびトリフエニルホスフインを必須成
分とし、トリフエニルホスフインがエポキシ樹脂
と酸無水物系硬化剤合計重量に対して、0.005〜
0.02重量％含有された樹脂組成物である。該組成
物におけるエポキシ樹脂と酸無水物系硬化剤との
量比は、多官能エポキシ化合物のエポキシ基1.0
当量に対して、酸無水物基0.93〜1.10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、硬化物の耐熱性もしくは電気
特性にそん色を生ずる。本発明におけるエポキシ樹脂としては例えばビ
スフエノールＡのジグリシジルエーテル、ブタジ
エンジエポキサイド、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、ビニルシクロヘキセンジ
オキサイド、４，4′−ジ（１，２−エポキシエチ
ル）ジフエニルエーテル、４，4′−（１，２−エ
ポキシエチル）ビフエニル、２，２−ビス（３，
４−エポキシシクロヘキシル）プロパン、レゾル
シンのジグリシジルエーテル、フロログルシンの
ジグリシジルエーテル、メチルフロログルシンの
ジグリシジルエーテル、ビス（２，３−エポキシ
シクロペンチル）エーテル、３−（３，４−エポ
キシ）シクロヘキサン−５，５−スピロ（３，４
−エポキシ）−シクロヘキサン−ｍ−ジオキサン、
ビス−（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘ
キシル）アジペート、Ｎ，N′−ｍ−フエニレン
ビス（４，５−エポキシ−１，２−シクロヘキサ
ンジカルボキシイミドなどの２官能のエポキシ樹
脂、パラアミノフエノールのトリグリシジルエー
テル、ポリアリルグリシジルエーテル、１，３，
５−トリ（１，２−エポキシエチル）ベンゼン、
２，2′，４，4′−テトラグリシドキシベンゾフエ
ノン、テトラグリシドキシテトラフエニルエタ
ン、フエノールホルムアルデヒドノボラツクのポ
リグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリシ
ジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグ
リシジエーテルなどの３官能以上のエポキシ樹脂
が用いられる。上記エポキシ樹脂のうちでは、特にビスフエノ
ールＡのジグシジルエーテルが有用である。また、酸無水物としては、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、とくにメ
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〕へプト−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さら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、トリフエニルホスフイン
が用いられる。その適当な含量は、エポキシ樹脂
と酸無水物系硬化剤の合計重量に対して、0.005
〜0.02重量％である。0.02重量％より過剰に使用
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。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、予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
発生を最小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、とくに好適には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−
プチルイミタゾール、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。又、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、
オクテン酸亜鉛との付加物なども有用である。本発明においては、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、
絶縁線輪（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、該線輪の被覆層
の外側にさらにガラス不織布テープ３等を巻回す
ることが多い。この絶縁線輪４を、第２図および第３図に示す
ように、固定子の鉄芯５の溝部６に挿入配置し一
体とする。次に、該固定子全体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、必要に応じ装置内部を減圧または加圧す
る。なお、７はスロツトライナ、８は楔である。そののち、該固定子を含浸槽からとり出して加
熱し、絶縁線輪の被覆層に含浸された樹脂組成物
を硬化させる。その他の固定子の各処に付着した
樹脂組成物も、同時に硬化される。これらの工程をふんで、固定子絶縁線輪が製造
される。既述のように、硬化促進剤は、熱硬化性樹脂組
成物ワニスを含浸させる工程に入る前に、絶縁線
輪の被覆層に保持される。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
絶縁線輪の絶縁（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種絶縁相当の固定子絶縁線輪を提供することが
できる。なお、本発明は、第３図に示された形式
とは異なる固定子絶縁線輪の一体化注入方式によ
る製造にも適用される。次に、実施例を記して具体的説明する。実施例１エポキシ樹脂・酸無水物硬化剤・トリフエニル
ホスフイン組成物（含浸用熱硬化性樹脂ワニス）
のポツトライフおよびゲル化時間の、トリフエニ
ルホスフイン（略号TPP）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（当量比）
を変えて検討した。用いた含浸用熱硬化性樹脂ワ
ニスの材料および測定法は次のとおりである。エポキシ樹脂：ビスフエノールＡジグリシジル
エーテル、エポキシ当量174 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） TPP：１級試薬ゲル化時間：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、含浸用熱硬化性樹脂ワ
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。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80分程度であり、また、操業上
望ましいポツトライフは最短30日である。この規
準からすれば、TPPの添加量としては0.005〜
0.02重量％が好適である。

【表】実施例２予め成形された導体１の表面に、第２図に示す
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0.13
mm）２をテープ幅（25mm）の1/2のピツチで３回
巻いて被覆した。テープには予め、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，幅25mm）３を、前と同ピツチで１回
巻いて白コイルを作成した。この白コイルを固定子鉄芯に挿入した。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と酸無水物HN−2200を
100：90（重量）で配合して得た組成物に、トリフ
エニルホスフイン（TPP）を0.005重量％の割合
に添加して含浸樹脂を調製した。前記白コイルの挿入された固定子を樹脂含浸タ
ンク内に設置し、30〜40℃，0.1torr，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。得られた固定子絶縁線輪を油中に設置して、該
線輪の絶縁破壊電圧（BDV）を測定した。また、
該線輪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。それらの結果は第２表に示す
とおりであつた。実施例３〜７予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、当量比およびTPP
含量の違う樹脂を含浸させたこと以外は、実施例
２と同様に実施して固定子絶縁線輪を作成した。
それらの線輪についてもBDVおよび含浸樹脂量
を測定した。使用した絶縁テープ構成と樹脂組
成、および硬化促進剤の種類と保持量との組合
せ、並びに測定結果は、第２表に示すとおりであ
る。第２表では、TPP含量が0.005〜0.02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）テープ幅はいずれも25mmである。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂の粘度温度曲線図、第２図は絶縁
線輪の一部断面図、第３図および第４図は鉄芯の
溝に絶縁線輪が挿入された状態を示す一部断面図
である。１……導体、２……絶縁テープ、３……外装ガ
ラステープ、４……絶縁線輪、５……固定子鉄
芯、７……スロツトライナ、８……楔。

Claims

【特許請求の範囲】１導体上に絶縁性基材を用いて被覆層を形成し
てなる絶縁線輪を固定子の鉄芯の溝部に挿入した
のち、樹脂を一体注入含浸し硬化させることによ
つて、固定子絶縁線輪を製造する方法において、 (a) 含浸する樹脂の硬化促進剤を前記被覆層に予
め保持させ、かつ、 (b) エポキシ樹脂、酸無水物系硬化剤、およびト
リフエニルホスフインを必須成分とし、トリフ
エニルホスフインがエポキシ樹脂と酸無水物系
硬化剤との合計重量に対して、0.005〜0.02重
量％含有された熱硬化性樹脂組成物を含浸、硬
化させることを特徴とする固定子絶縁線輪の製
造方法。