JPH0642418B2 - 耐熱絶縁線輪 - Google Patents

耐熱絶縁線輪

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JPH0642418B2
JPH0642418B2 JP62154974A JP15497487A JPH0642418B2 JP H0642418 B2 JPH0642418 B2 JP H0642418B2 JP 62154974 A JP62154974 A JP 62154974A JP 15497487 A JP15497487 A JP 15497487A JP H0642418 B2 JPH0642418 B2 JP H0642418B2
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、例えば原子力発電所の高速増殖炉における液
体ナトリウム循環用ポンプのように、300〜600℃程度の
高温で使用される電気機器に用いられる耐熱絶縁線輪に
関する。
(従来の技術) 従来から、高温下で使用される耐熱絶縁電線としては、
銅やアルミニウム等の金属導体に、ガラス繊維等の絶縁
材料を巻回して絶縁ワニスを含浸させ焼付けたものや、
これらの金属導体上に直接、ポリイミドワニスのような
耐熱性の良好なワニスを塗布し焼付けたものが一般に使
用されている。
しかしながら、このような従来の耐熱絶縁電線では、高
温で使用されると短期間で金属導体の結晶の粗大化が起
き、強度が低下し電気抵抗が増大してしまう上に、絶縁
体の耐熱温度も不十分であるという問題があった。
このため高温下で使用される線輪用導体として、次のよ
うな特性を有する導体の開発が望まれている。
(イ)電導率が高く経年変化が少ないこと。
(ロ)酸化などの腐食が生じにくく、耐熱性に優れてい
ること。
(ハ)静的強度、疲労およびクリープ特性が優れている
こと。
(ニ)導体の加工性、組み立て性、接合性等が優れてい
ること。
なお、従来から耐熱性の導体として、例えば、銀入銅、
アルミナ分散強化銅、銅−クロム合金、銅−ジルコニウ
ム合金、銅−カドミウム合金、銅−ニッケル合金等の種
々の銅系金属線が開発されているが、これらの金属も高
速増殖炉の液体ナトリウム循環用ポンプのように、300
〜600℃程度の高温酸化雰囲気中では酸化して変色した
り、腐蝕しやすく、かつ導電率が変化しやすいという問
題があった。
一方、絶縁被覆に用いる絶縁体も、高速増殖炉の液体ナ
トリウム循環用ポンプのように、300〜600℃程度の高温
での使用に耐えるものとして、セラミックや無機ポリマ
ーが知られているが、一般にこの種の絶縁体は導体金属
との密着性に乏しく、また高温下で酸素を透過させて導
体金属の表面が酸化されやすいという問題があった。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように、300〜600℃程度の高温で使用される絶
縁線輪においては、導体として耐熱性の銅系金属線を使
用しても単に従来の耐熱絶縁被覆を施しただけでは、表
面が酸化したり、腐蝕されてしまう上に、絶縁体も導体
との密着性に乏しいため、機械的強度が低く、さらに絶
縁体の耐熱性も不十分であるため、短期間で絶縁破壊を
引起こしてしまい、実用が難しいという問題があった。
このため、300〜600℃の高温においても、長期にわたっ
て高い絶縁耐力を発揮する耐熱絶縁線輪の開発が望まれ
ていた。
本発明は、このような要望に応えるためになされたもの
で、300〜600℃程度の高温での使用に耐える導体および
絶縁被覆を有する耐熱絶縁電線を主体として構成される
耐熱絶縁線輪を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) すなわち本発明の耐熱絶縁線輪は、アルミナ分散強化銅
の外周に、高温において銅より酸化されにくい金属メッ
キ層を設け、この金属メッキ層の上に、無機充填材入り
ボロシロキサン系樹脂の焼付絶縁層を単独で、または無
機質繊維を巻回した層と組み合わせて設けてなる耐熱絶
縁電線を、多重回巻回して線輪を形成するとともに、こ
の線輪の外周に、無機質絶縁層を設けてなることを特徴
としている。
本発明において使用されるアルミナ分散強化銅はサブミ
クロン粒子のアルミナを高純度銅マトリックス中に微細
に分散させたものである。たとえば、銅に、0.2〜1.3重
量%のアルミナを分散したアルミナ分散強化銅は導電率
が低下せず、また高温における機械的特性が優れている
ため好適である。第4図に各種銅材の600℃窒素ガス中
における引張りクリープ破断強度を示すが、アルミナ分
散強化銅が高温での長期間におけるクリープ特性が格段
に優れていることが分かる。
また、高温において銅より酸化されにくい金属メッキ層
としては、例えば、金、銀、白金、あるいはニッケル等
が例示される。
本発明に使用される耐熱絶縁電線は、上記銅系金属線上
に形成された金属メッキ層の外周に、無機充填材入りボ
ロシロキサン系樹脂塗料を単独で、またはセラミック繊
維やガラス繊維などの無機質繊維を巻回した層と組み合
わせて塗布し焼付けることによって好適に形成される。
本発明において好適に使用可能な無機充填材入ボロシロ
キサン系樹脂塗料としては、例えばホウ酸とフェニルシ
リコーンとメチルシリコーンとを加熱重合して得られる
ボロシロキサン系樹脂を、フェニルシリコーン樹脂およ
び無機充填材とともに有機溶媒中に溶解または分散させ
てなる絶縁塗料(昭和電線電纜社製 商品名SMR−109)
等がある。
本発明の耐熱絶縁線輪は、上記耐熱絶縁電線を、多重回
巻回して線輪を形成し、その上に無機質絶縁層を設ける
ことにより形成される。
線輪上に無機質絶縁層を形成する方法としては、焼成に
よりセラミック化する非炭素骨格を有するポリマー例え
ばアルキルシリケート系のセラミック化エラストマー
(東レシリコーン社製 商品名AY49−208)を主成分と
する接着剤を線輪の線間に充填し、これを300℃以上
の温度で焼成してセラミック化する方法が例示される。
また本発明においては、この無機質絶縁層の上に、さら
に、焼成によりセラミック化するシリコーン樹脂系接着
剤を、ガラス繊維により裏打ち補強されたシート状マイ
カに塗布して形成されるガラス・マイカ・プリプレグを
巻装して焼成したり、上記ガラス・マイカ・プリプレグ
を巻装した上に、さらに前記接着剤とセラミック繊維か
らなるシート状あるいはテープ状のプリプレグを巻装し
300℃以上の温度で焼成して、より強固な無機質絶縁
層を形成させることも可能である。
〔作用〕
このように構成された本発明の耐熱絶縁線輪は、導体と
してアルミナ分散強化銅線を使用しているので、高温に
おいても導電率が高く耐久性に優れている。さらに、そ
のアルミナ分散強化銅線の外周に、高温で酸化されにく
い金、銀、白金、あるいはニッケル等の金属メッキ層が
設けられており、アルミナ分散強化銅線が直接酸素と接
触しないので、高温でも酸化されず、耐久性が一層優れ
たものになる。また、金属メッキ層の外周に無機充填材
入ボロシロキサン系樹脂の焼付絶縁層が形成されている
ので、高温においても良好な絶縁耐力を有している。
さらに、線輪を形成した後、その外周にも無機質絶縁層
を設けているので、高温において長期にわたり高い絶縁
耐力が保証される。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
実施例1 第1図は、本発明の一実施例に使用される耐熱絶縁電線
の横断面図である。この図に示すように、本発明に使用
される耐熱絶縁電線1は、円形断面の直径1mmのアルミ
ナ分散強化銅(グリデンメタル社製 商品名Glid cop A
L−15(0.3重量%アルミナ入))からなる導線2の外周
に、厚さ5μmのニッケルメッキ層を形成し、その上
に、無機充填材入ボロシロキサン系樹脂塗料(昭和電線
電纜社製 商品名SMR−109)を塗布し、485℃で焼付け
て無機充填材入ボロシロキサン系樹脂絶縁層5を順に形
成させて構成されている。
この実施例の耐熱絶縁線輪は、この耐熱絶縁電線1を用
いて、次のようにして製造した。
すなわち、まず第2図に示すように、上記耐熱絶縁電線
1を所定の最終形状となるよう多重回巻回して線輪を形
成し、例えばアルキルシリケート系のセラミックス化シ
リコーンエラストマー(東レシリコーン社製 商品名AY
49−208)のような耐熱性の接着剤6を線間に充填して
接着させた。しかる後、この上に、厚さ3μmのガラス
織布を厚さ100μmの無焼成軟質集成マイカに裏打補
強してこれに上記のセラミック化エラストマーと無機充
填材入ボロシロキサン系樹脂塗料(SMR−109)とを塗布
してなる耐熱プリプレグ・マイカテープを、上記セラミ
ック化エラストマーを塗布しながら巻回して、プリプレ
グ・ガラスマイカ絶縁層7を形成した。さらに、この上
から、アルミナ・酸化ホウ素・シリカの3成分からなる
超高温用長繊維セラミックファイバー(米国スリーエム
社製 商品名ネクステル)の織布に前記セラミック化エ
ラストマーと無機充填材入ボロシロキサン系樹脂塗料を
塗り込んだプリプレグ織布テープに、前記セラミック化
エラストマーを塗布しながら巻回してセラミックプリプ
レグ絶縁層8を形成した。
このようにして形成された絶縁層8の外側に離型用のポ
リテトラフルオロエチレンテープ(図示せず)を巻き、
鉄板をあてた後、熱収縮性ポリエステルテープ(フィル
ム状、チューブ状、あるいは織布状のものでよい)を巻
き、これを80℃で1時間、130℃で2時間、150℃で2時
間、さらに180℃で15時間加熱して硬化させた。その
後、前記熱収縮製ポリエステルテープ、鉄板、離型用の
ポリテトラフルオロエチレンテープを除去し、この線輪
を空気中で300℃で8時間、600℃で8時間焼成し、耐熱
絶縁線輪9を得た。
上記の製造過程において、加熱硬化時の加圧は熱収縮性
ポリエステルテープの加熱収縮によって行われ、さら
に、加熱焼成によりプリプレグ・ガラスマイカ絶縁層7
およびセラミックプリプレグ絶縁層8中に含まれる有機
質成分は飛散消失して、セラミック化エラストマー等は
セラミック化し、緊固な無機質の主絶縁層10が形成さ
れた。
このようにして得られた耐熱絶縁線輪8を、アルゴンガ
スを封入して500℃で運転される高速増殖炉のナトリウ
ム循環用ポンプに使用したところ、運転温度におけるta
nθは25%であって充分小さく、破壊電圧は1か月後に
おいても初期値の80%を維持していた。またニッケルメ
ッキ層は、アルミナ分散強化銅から剥離することなく、
かつアルミナ分散強化銅の酸化もみられなかった。
実施例2 第3図は、この実施例に使用された耐熱絶縁電線の横断
面図である。同図に示すように、この実施例の耐熱絶縁
電線1は、円形断面の直径1.3mmのアルミナ分散強化銅
(グリデンメタル社製 商品名Glid cop AL−15)から
なる導線2の外周に、厚さ5μmのニッケルメッキ層3
を形成し、その上に、アルミナ、酸化ホウ素、シリカの
3成分からなる超高温用長セラミック繊維5(米国スリ
ーニム社製 商品名ネクステル)のヤーンを巻回し、さ
らにその上から無機充填材入ボロシロキサン系樹脂塗料
(昭和電線電纜社製、商品名(AMR−109)を塗布して、48
5℃で焼き付け、絶縁塗料の焼付被覆を形成して構成さ
れている。
しかる後、この耐熱絶縁線輪7を多重回巻回して線輪を
形成し、以下実施例1と同様にして耐熱絶縁線輪を製造
した。
このようにして得られた耐熱絶縁線輪を、アルゴンガス
を封入して400℃で運転される電気機器に使用したが、
1年間運転後の絶縁破壊電圧は初期の90%を維持してお
り、ほとんど熱劣化がみられなかった。また導体の強度
以下はほとんどなく、このため耐熱絶縁線輪全体の構造
的強度も充分に維持された。
また、以上の実施例では断面円形の電線を使用した線輪
について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではなく、例えば平角電線のように断面非円形の
導体を有する絶縁電線にも適用が可能である。
また線輪の外周に設けた主絶縁層も、鉄心などが大地に
接触しないものの場合には、省略することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、抗酸化性が優れ
たメッキ層を有する電気的性能、耐熱性に優れた導体
と、耐熱性、機械的性質の優れた絶縁層と、線輪の外周
に設けられた無機絶縁層とから構成されているので、高
温での長期間の使用にもほとんど性能が劣化することが
なく長時間にわたって良好な特性を維持することができ
る。したがって300〜600℃程度もの高温で使用される絶
縁線輪として好適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に使用される絶縁電線の横断
面図、第2図は本発明の一実施例の横断面図、第3図は
本発明の他の実施例に使用される絶縁電線の横断面図、
第4図は各種銅材の600℃窒素ガス中における引張りク
リープ破断強度を示す図である。 1……耐熱絶縁電線 2……導線 3……ニッケルメッキ層 4……無機充填材入りボロシロキサン系樹脂絶縁層 5……セラミック繊維 6……接着剤 7……プリプレグ・ガラスマイカ絶縁層 8……セラミック・プリプレグ絶縁層 9……耐熱絶縁線輪 10……主絶縁層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミナ分散強化銅の外周に、高温におい
    て銅より酸化されにくい金属メッキ層を設け、この金属
    メッキ層の上に、無機充填材入ボロシロキサン系樹脂の
    焼付絶縁層を単独で、または無機質繊維を巻回した層と
    組み合わせて設けてなる耐熱絶縁電線を、多重回巻回し
    て線輪を形成するとともに、この線輪の外周に、無機質
    絶縁層を設けてなることを特徴とする耐熱絶縁線輪。
  2. 【請求項2】前記多重回巻回された耐熱絶縁電線間に非
    炭素骨格を有するポリマーを充填し、このポリマーを焼
    成してセラミック化してなることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の耐熱絶縁線輪。
  3. 【請求項3】前記無機質絶縁層は、無機質繊維基材と非
    炭素骨格を有するポリマーの焼成により形成されたセラ
    ミックとマイカとから構成されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の耐熱絶縁線
    輪。
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JPH04334946A (ja) * 1991-05-08 1992-11-24 Youyuu Tansanengata Nenryo Denchi Hatsuden Syst Gijutsu Kenkyu Kumiai 高温用磁気軸受装置用軸受コイル及びセンサコイル
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