JPH06105496A - 電気絶縁線輪及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は回転電機等の高電圧，耐熱性を要求さ
れる電気絶縁線輪及びその製造方法において、短期間で
製造するための構成及びその製造方法を提供する。 【構成】導体１に効果触媒と樹脂を付加反応させた付加
反応物を硬化促進剤として処理した絶縁テープを巻付け
して絶縁層２を形成し、その後、前記付加反応物と同一
樹脂を一成分にもつ含浸樹脂を含浸硬化して電圧絶縁線
輪を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気絶縁線輪及びその製
造方法に係わり、特に、車両用回転電機、及び一般産業
用回転電機等の高電圧，耐熱性が要求されるものに好適
な電気絶縁線輪及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両用回転電機、及び一般産業用
回転電機への小型軽量化の要求が増々強くなり、それに
使用される電気絶縁線輪の絶縁も高電圧で、かつ、耐熱
性の高いものが要求されている。一方、省エネルギーの
観点から、最近の回転電機は大容量機よりも、小容量機
を多数並列運転し、負荷の量により回転電機の運転台数
をコントロールする方式が行なわれるようになって来
た。

【０００３】このような背景から、最近では高電圧で、
かつ、耐熱性の高い電気絶縁線輪を有する小容量の回転
電機を、短期間に、低価格で製造する技術が増々必要と
なって来た。

【０００４】従来の回転電機絶縁線輪は特開平3−77203
号公報に記載されているように、導体に絶縁テープを巻
付けすることにより絶縁基材層を設け、その後、含浸樹
脂を含浸硬化し、形成する方式が行なわれていた。ま
た、最近では、多官能エポキシを使用したエポキシ系含
浸樹脂が開発され、エポキシ樹脂でも２００℃以上の高
温で連続使用できる電気絶縁線輪を提供することができ
るようになって来た。この際の含浸樹脂の組成として
は、樹脂に比較的反応の緩やかな例えば酸無水物系の硬
化剤を混合したものとするのが一般的である。

【０００５】このようにすることにより、含浸樹脂を保
管しているときは反応がほとんど進まないが、絶縁基材
層に前記含浸樹脂の硬化促進剤を添加することにより、
絶縁基材層に含浸した含浸樹脂の反応を早くする効果が
ある。この方法を採用することにより、含浸樹脂をくり
返し使用することができるようになり、含浸樹脂の使用
時の歩留りが向上する。この際の硬化促進剤には、一般
的にはイミダゾール系の硬化触媒が使われることが多
い。

【０００６】一方、最近のニーズである小容量機の回転
電機を短期間で製造することを達成するためには、含浸
樹脂の硬化スケジュールを短くすることが必要である。
このためには、電気絶縁線輪の絶縁の耐熱性は含浸され
た樹脂の耐熱性に強く左右される点に鑑みて、硬化スケ
ジュールを短くした場合には硬化不足とならずに所定の
耐熱性を有するようにするために硬化温度を高くするこ
とが必要であった。

【０００７】しかし、従来のイミダゾール系の硬化触媒
を硬化促進剤として使用した場合には、先に述べたよう
に含浸樹脂の歩留りを向上させる効果はあったが、硬化
触媒そのものが熱に対して弱い性質を有していたため、
２００℃以上の耐熱性を有する絶縁を形成する場合に
は、特開平3−77203号公報の実施例に記載されているよ
うに、１００℃／１０時間＋１５０℃／３時間＋２３０
℃／１０時間のように含浸樹脂を硬化する際徐々に温度
を上げて、初期の温度の低い時点で十分時間をとり硬化
促進剤を作用させてしまう必要があった。

【０００８】このため、硬化時間が２０時間以上と非常
に長くなってしまう欠点があり、回転電機を短時間で製
造する上ではネックとなっていた。

【０００９】一方、最近では、前記イミダゾールの硬化
触媒の熱に弱いという欠点をカバーするため特開平3−3
7220号公報に記載されているようなイミダゾールと樹脂
を付加反応させて得られる付加化合物の硬化剤が開発さ
れて、これを硬化触媒とする方法も提案されている。

【００１０】しかし、この付加反応物は熱に強いという
長所は有するものの、分子量が大となるため融点が高く
なり、さらには溶剤や樹脂には溶けにくくなるという欠
点も有していた。

【００１１】従って、特開平3−37220号公報に記載され
ているように、樹脂に直接混合して使用する分野では、
混合する時間を十分にとることにより実用化可能である
が、回転電機の絶縁のように含浸樹脂をくり返し使用す
るために、硬化触媒を含浸樹脂に直接混合しないような
場合には、絶縁層内で均一な反応が起こらず絶縁層の特
性が不均一となる可能性があり、適用されていなかっ
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で述べた
特開平3−77203号公報では、回転電機の電気絶縁線輪を
短期間で製造するための硬化スケジュールを短縮する点
については配慮されておらず、また、特開平3−37720号
公報は回転電機の電気絶縁線輪に適用する点については
配慮されておらず、両者の技術を使用しても、最近のニ
ーズである高電圧，耐熱性を有する回転電気絶縁線輪を
短時間で製造することができないという問題があった。

【００１３】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、高電圧で、かつ、耐熱性を有
することは勿論、短期間で製造することができる電気絶
縁線輪及びその製造方法を提供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明での電気絶縁線輪の含浸樹脂は、主剤と硬化
剤から成る熱硬化性含浸樹脂と、その熱硬化性含浸樹脂
の硬化を促進する硬化促進剤から成る組み合わせとし、
その硬化促進剤は、硬化触媒と樹脂の付加化合物とした
ものである。

【００１５】さらに、絶縁層内での付加化合物の硬化促
進剤の反応性を均一にするため、含浸樹脂の一成分と硬
化促進剤の樹脂成分とを同一樹脂としたものである。

【００１６】また、硬化促進剤である付加化合物を処理
する方法としては予め絶縁テープに均一に塗布しておく
か、あるいは絶縁テープを使用する前に、前記付加化合
物を溶かした溶剤に浸し、絶縁テープ全体に付加化合物
が均一に付着した絶縁テープを使用するようにしたもの
である。

【００１７】

【作用】含浸樹脂は、主剤と硬化剤から成る熱硬化性含
浸樹脂と、その熱硬化性含浸樹脂の硬化促進剤から成る
組み合わせとすることにより、硬化促進剤で樹脂の反応
速度をコントロールできるため含浸樹脂をくり返し使用
することができる。

【００１８】また、硬化促進剤は硬化触媒と樹脂の付加
化合物とすることにより、硬化促進剤の耐熱性が高いた
め硬化温度を高くし、硬化時間を短縮することができ
る。

【００１９】さらに、含浸樹脂の一成分と硬化促進剤の
樹脂成分とを同一樹脂とすることにより、硬化促進剤と
含浸樹脂を予め混合していなくとも、含浸樹脂と硬化促
進剤の相溶性が良好となるため、絶縁基材層でも均一な
反応が起こる。

【００２０】また、硬化促進剤は予め絶縁テープに均一
に塗布しておくか、あるいは絶縁テープを使用する前に
硬化促進剤である付加化合物を溶かした溶剤に浸すこと
で処理するため簡単な方法で高電圧，耐熱性の高い絶縁
を有する電気絶縁線輪が得られる。

【００２１】

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を説
明する。

【００２２】まず、図２を用いて本発明の電気絶縁線輪
が採用される回転電機である誘導電動機について説明す
る。

【００２３】該図において、１１は回転軸で、この回転
軸１１は軸受１８により回転自在に支持され、更に回転
軸１１と共に回転するロータコイル１７とロータコア１
６から成るロータが装着されている。一方、ステータコ
イル１５とステータコア１４からステータがロータと所
定間隙をもって対向配置され、ステータはステータフレ
ーム１２に支持されている。尚、１３は軸受１８を支持
する軸受ブラケット、１９は機内を冷却するための冷却
風を導く冷却ファンである。

【００２４】次に、このように構成される回転電機のス
テータコイル１５、或いはロータコイル１７に採用され
る本発明の電気絶縁線輪の一実施例(以下、実施例Ａと
よぶ)を図１、及び製作フローチャート図である図３に
より説明する。

【００２５】まず、図３にフローチャートとして示すご
とく、３官能エポキシ（例えば油化シェルエポキシ製Ｙ
Ｌ−９３２）１１と２官能エポキシ（例えば油化シェル
エポキシ製エピコート８２８）１２を重量比で１：２と
なるように混合して樹脂１３を形成し、この樹脂１３と
酸無水物硬化剤(例えば日立化成工業製ＭＨＡＣ−Ｐ)１
４の比率が当量比で０.９：１となるように配合して含
浸樹脂を作る。

【００２６】次に、導体として段間絶縁である二重ガラ
ス絶縁１６を有する二重ガラス巻線１７を複数巻回した
ものを準備し、更に、イミダゾール硬化触媒と前記含浸
樹脂１５の一成分と同一のエポキシ樹脂であるエピコー
ト８２８を付加反応させた付加反応物の硬化促進剤（例
えば油化シェルエポキシ製エピキュアＰ−２００）２１
を溶剤（例えばメタノール）２２に２％濃度で溶かした
ものに浸して硬化促進処理２４し、その後、溶剤２２を
揮発させた耐熱フィルム裏打マイカテープ（厚み０.１
３Ｔ）、及びガラス平織りテープ（厚み０.１Ｔ）の絶
縁テープ２３を準備した。

【００２７】次に、図１に示す導体１の外側に、前記耐
熱フィルム裏打マイカテープを半重ね３回巻回し、その
後、ガラス平織りテープを半重ね１回巻付けし絶縁層２
を形成した。

【００２８】そして、前記含浸樹脂１５を真空含浸１９
し、１６０℃／３時間＋２３０℃／１０時間の硬化スケ
ジュールで加熱硬化２０し、電気絶縁線輪３を製作し
た。

【００２９】次に、本発明の他の実施例（以下、実施例
Ｂとよぶ）として、実施例Ａに対して、次の一点のみ異
なる電気絶縁線輪を形成した。

【００３０】（１）硬化促進剤は、イミダゾール系の硬
化触媒と前記含浸樹脂の一成分と同一のエポキシ樹脂で
あるエピコート８２８を付加反応させた付加反応物の別
の硬化促進剤（油化シェルエポキシ製エピキュアＰ−１
００）を使用した。

【００３１】さらに、別の本発明の他の実施例（以下、
実施例Ｃとよぶ）として、実施例Ａに対して、次の一点
のみ異なる電気絶縁線輪を形成した。

【００３２】（１）図４に示すごとく、耐熱フィルム裏
打マイカテープから成る絶縁テープ２３に含浸樹脂の硬
化促進剤２１として、エピキュアＰ−２００を予め２.
５ｇ／ｍ² の塗布量となるように均一に塗布２５したマ
イカテープを使用した。

【００３３】また、従来例として、本発明の一実施例に
対し次の２点のみ異なる電気絶縁線輪を形成した。

【００３４】（１）硬化促進剤はイミダゾール系の硬化
触媒(例えば四国化成製２Ｅ４ＭＺ)を使用した。

【００３５】（２）硬化スケジュールは１００℃／１０
時間＋１５０℃／３時間＋２３０℃／１０時間の硬化ス
ケジュールとした。

【００３６】次に、前記実施例Ａ，Ｂ，Ｃ、及び従来例
Ａを比較したものを表１に示す。ここで絶縁層の絶縁破
壊電圧は、絶縁層の外側に電極を巻付けして測定した値
である。また、絶縁層のガラス転移温度Ｔｇは、絶縁破
壊した各々の電気絶縁線輪の絶縁層を切り出して試料と
し測定した値である。

【００３７】

【表１】

【００３８】この結果、本発明の一実施例Ａ，Ｂ，Ｃの
電気絶縁線輪の絶縁層の絶縁破壊電圧は、いずれも、従
来技術の電気絶縁線輪の絶縁層の絶縁破壊電圧と同レベ
ルで、絶縁層のガラス転移温度Ｔｇも２００℃以上の高
い耐熱性を有していることが確認された。

【００３９】このように本実施例によれば、いずれの方
法でも、硬化スケジュールを従来に対し約１／２と短縮
しても、従来と同等の高電圧，耐熱性を有する電気絶縁
線輪を製造することができる効果がある。

【００４０】なお、本発明の一実施例では電気絶縁線輪
を単独で製造する場合について述べたが、含浸樹脂を処
理しない段階の電気絶縁線輪を鉄心に組み込み、電気絶
縁線輪と鉄心を一体で含浸樹脂を処理する方式でも同様
の効果が得られることを確認している。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した本発明の電気絶縁線輪及び
その製造方法によれば、段間絶縁を介して巻回された導
体と、その導体に巻回された絶縁層とに含浸硬化される
熱硬化性含浸樹脂が主剤と硬化剤から成り、かつ、前記
熱硬化性含浸樹脂を硬化促進させる硬化促進剤を硬化触
媒と樹脂から成る付加化合物としたものであるから、硬
化促進剤で樹脂の反応速度をコントロールできるため、
含浸樹脂をくり返し使用することができると共に、硬化
促進剤は、硬化触媒と樹脂の付加化合物とすることによ
り、硬化促進剤の耐熱性が高いため硬化温度を高くし、
硬化時間を短縮することができので、硬化スケジュール
を短縮しても従来と同等の高電圧，耐熱性を有するこの
種電気絶縁線輪を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気絶縁線輪の一実施例を一部断面し
て示す斜視図である。

【図２】本発明の電気絶縁線輪が採用される回転電機を
示す半断面図である。

【図３】本発明の実施例Ａ、及びＢの製作フローを示す
フローチャート図である。

【図４】本発明の実施例Ｃの製作フローを示すフローチ
ャート図である。

【符号の説明】

１…導体、２…絶縁層、３…電気絶縁線輪、１１…回転
軸、１２…ステータフレーム、１４…ステータコア、１
５，１７…ステータコイル、１６…ロータコア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 捷夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】段間絶縁を介して巻回された導体と、その
   導体に巻回された絶縁層と、それらに含浸硬化される熱
   硬化性含浸樹脂と、その熱硬化性樹脂の硬化を促進させ
   る硬化促進剤とを備えた電気絶縁線輪において、前記熱
   硬化性含浸樹脂は主剤と硬化剤から成り、かつ、前記硬
   化促進剤は硬化触媒と樹脂から成る付加化合物であるこ
   とを特徴とする電気絶縁線輪。
2. 【請求項２】前記熱硬化性含浸樹脂の一成分と硬化促進
   剤の樹脂成分とを同一樹脂としたことを特徴とする請求
   項１記載の電気絶縁線輪。
3. 【請求項３】前記熱硬化性含浸樹脂は、エポキシ樹脂と
   酸無水物系硬化剤を組み合わせた酸無水物硬化形エポキ
   シ樹脂であることを特徴とする請求項１、又は２記載の
   電気絶縁線輪。
4. 【請求項４】前記硬化促進剤は、イミダゾール系硬化触
   媒とエポキシ樹脂の付加化合物であることを特徴とする
   請求項１、又は２記載の電気絶縁線輪。
5. 【請求項５】段間絶縁を介して巻回された導体に、硬化
   触媒と樹脂を付加反応させた付加反応物を予め均一に塗
   布した絶縁テープを巻回して絶縁層を形成し、その絶縁
   層に主剤と硬化剤から成る熱硬化性樹脂を含浸させたこ
   とを特徴とする電気絶縁線輪の製造方法。
6. 【請求項６】段間絶縁を介して巻回された導体に、硬化
   触媒と樹脂を付加反応させた付加反応物を含む溶剤に浸
   した絶縁テープを巻回して絶縁層を形成し、その絶縁層
   に主剤と硬化剤から成る熱硬化性樹脂を含浸させたこと
   を特徴とする電気絶縁線輪の製造方法。
7. 【請求項７】ステータと、該ステータのスロット内に設
   置されたステータコイルと、該ステータコイルと磁気的
   に結合する関係にロータスロット内に設置されたロータ
   コイルと、前記ステータと同心円の関係に回転可能に保
   持されたロータとを有する回転電機において、前記ステ
   ータコイル、若しくはロータコイルは、段間絶縁を介し
   て巻回された導体と、その導体に巻回された絶縁層と、
   それらに含浸硬化される熱硬化性含浸樹脂と、その熱硬
   化性樹脂の硬化を促進させる硬化促進剤とを備え、前記
   熱硬化性含浸樹脂は主剤と硬化剤から成り、かつ、前記
   硬化促進剤は硬化触媒と樹脂から成る付加化合物である
   ことを特徴とする回転電機。