JPS5816568B2 - 絶縁体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は無機絶縁物であるマイカ粉と、有機絶縁物で
ある水分散形ワニスを水中に分散させたものを電着塗料
とし、電気泳動電着法を用い導体上に絶縁層を形成させ
る方法に関するものであるが、電気泳動電着を行なう際
にパルス電圧を印加し、マイカ成分の多い層とワニス樹
脂分の多い層を交互に多層形成させ、これを加熱乾燥し
た後、有機絶縁塗料または無機絶縁塗料を含浸させ硬化
させることを特徴とする絶縁体の製造方法に関するもの
である。

従来、大形あるいは中形誘導電動機などのコイルの主絶
縁は無機または有機の骨材からなる薄葉材をテーピング
し、これを電動機に組入れて含浸する工程を経ていた。

この方法では絶縁層の形成にテーピング作業が必須とな
っているため多くの人手を要し、作業能率が悪く、シか
もコスト高となっていた。

被塗物である導体上に無機又は有機の骨材となる紡織布
あるいは不織布のテープまたはスリーブなどを設けてお
いて、水分散形ワニス中で電気泳動電着を行なう方法も
知られているが、この方法でもテープング等の工程が必
要であり、また絶縁皮膜の諸特性が水分散ワニスの成分
である樹脂の特性に左右されるため耐熱性、機械的特性
、電気的特性に関し、特に高温での使用に不安がある。

この発明は従来の絶縁層形成にともなう各種の欠点を全
て解決し、絶縁皮膜の耐熱性、機械的特性、電気的特性
などを向上させ、電気絶縁性能の信頼性が高い絶縁体が
容易に得られる方法を提供するものである。

すなわち、本発明はマイカ粉末水分散液に少量の水分散
形ワニスを添加したものを用い、パルス電圧を印加させ
て電気泳動電着を行ない導体上にマイカ含有率の高い層
と水分散形ワニスの樹脂分の含有率の高い層を交互に多
層形成させた後、加熱乾燥させ、さらに有機絶縁塗料ま
たは無機絶縁塗料を含浸させることによ−り多重層と一
体化された強固な絶縁皮膜を形成するものである。

従来の方法では電着塗料の組成の異なった浴槽を別途準
備して数回に分けて電着するか、単一浴槽の場合では、
マイカ粉成分と樹脂成分とを分離する骨材を設けるか、
あるいは電着時中に印加電圧を変化させる方法を採用す
る必要があり、量産性に乏しいきらいがあった。

本発明は複雑なプロセスを必要とせず、しかも量産性が
あり自動化の容易な優れた製法を提供するものである。

即ち、特にパルス電圧を印加して多重層を得るところに
特徴を有し、有機あるいは無機の絶縁塗料を含浸する前
の皮膜はパルス電圧を印加しない通常の直流電圧印加の
ものに比べて格段の機械的強度を持ち、直流電圧印加の
ものでは機械的特性上不可能であったスロットへのコイ
ル入れも従来のテープ巻き法のものと同様にコイル入れ
も可能である。

しかも多重層中のマイカ分の比率が大きく、その空隙を
含浸塗料で充填するため多重層皮膜の耐熱性、電気的特
性は水分散形ワニスの樹脂にほとんど依存しない。

上記の如くパルス電圧を印加してマイカ含有率の高い層
と樹脂含有率の高い層を交互に形成させるためには電着
塗料液中のマイカ重量分率はその用途に応じて適宜決定
されるが、後の含浸性などを考慮すれば水分散型樹脂に
対して重量部で３〜２０倍が好適に使用される。

このように調整された電着塗料液でパルス電圧を印加す
ると１回のパルスでまず樹脂分が電着析出し、続いてマ
イカ分の多い成分が電着析出してくる。

この現象は水分散ワニスの樹脂粒子とマイカの泳動速度
の違いによるもので、本発明はこの現象を功みに応用し
たもので従来にはない新規な方法である。

もちろんこの方法を用いるにはマイカ粉とワニスの樹脂
粒子の泳動速度を変えなければならないが、水分散形ワ
ニスの合成時にワニス樹脂粒子の電荷量を変えることで
適宜調節可能である。

以上のような現象をくり返えすことによって樹脂分の多
い成分層をマイカ分の多い成分層とか交互に電着析出さ
れて多重層を形成するわけである。

電圧を印加した場合、初期に析出する樹脂分の多い層は
電圧印加後、瞬時に形成され、その後はマイカと樹脂分
の比はほぼ変わらずに電着析出される。

このマイカと樹脂分の比は電着液中のマイカと樹脂分の
比にほぼ比例することが分っている。

したがってパルス電圧のパルス幅はマイカ量の多い層の
厚みを支配するわけで、絶縁体の用途によって適宜パル
ス幅を調整すればよいがあまりマイカ分の多い層が厚く
なると次のパルス電圧印加の際に析出される樹脂粒子が
一部マイカ層の間隙をぬって中に入り込んできれいな層
状にならず、加熱乾燥後の皮膜の表面の凹凸が目立って
くる。

そのためパルス幅はｏ、ｏｏｉ秒から５５秒位が適当で
ある。

電着電圧はあまり低いとマイカが電着析出せず、また高
すぎると気泡の発生や電着液の対流によって良い析出層
が得られないので１０Ｖから３００Ｖ位が適当である。

マイカ粉の大きさは電着析出層の機械的強度絶縁塗料の
含浸性、電着性などを考慮して選択されるが、マイカ粉
の大きさがある一定以上（２０メツシユ篩を通過しない
もの）になると電着したマイカ粉が電気的遮へい効果を
起し厚膜が得られないことから２０メツシユ篩を通過し
た大きさのマイカ粉が用いられる。

従来の水分散形ワニスだけの電着絶縁方法は電着に用い
る水分散ワニスの性能によって緒特性が決定するため特
性のよい水分散形ワニスを用いることが必要となってく
るが本方法によって得られた電着皮膜は樹脂分に較ベマ
イカ粉が非常に多く、かつ内部に空隙をもつためその空
隙を埋める含浸ワニスの緒特性によってその性能が決定
される。

したがって目的に応じた含浸塗料を選択することにより
すぐれた緒特性を有する絶縁皮膜が容易に形成されつる
。

また前述の如く絶縁層の形成にテーピング作業を必要と
しないため生産性が大幅に向上する。

また従来の電着絶縁方法が皮膜形成時に皮膜形成助剤と
して有機溶剤を必要としていたのに対し、この発明はマ
イカ粉が主体の電着絶縁方法であるので有機溶剤が不要
となり、従来必要であった予備乾燥が省略でき乾燥時間
が約１／１０から１１５に短縮しうる。

なお、この発明に用いられる水分散形ワニスには特に限
定はなく一般の水分散形ワニスが用いられる。

例えばアクリル系樹脂ワニス、エポキシ系樹脂ワニス、
ポリエステル系樹脂ワニスポリウレタン系樹脂ワニス、
エポキシエステル系樹脂ワニス、ポリイミド樹脂ワニス
、ポリアミド樹脂ワニスなどが適宜目的に応じて選択さ
れる。

またこの発明に用いられる含浸用の有機絶縁塗料として
は耐熱性のよいエポキシ樹脂系ワニス、ポリアミドイミ
ド樹脂系ワニス、シリコン樹脂系ワニス、ポリイミド樹
脂系ワニスなどが無機絶縁塗料としてリン酸系塗料、シ
リカ系塗料などがこの電着絶縁方法の電着析出層へ含浸
される絶縁塗料として用いられる。

また含浸性が問われるので含浸する絶縁塗料の粘度とし
ては使用するマイカ粉の大きさにより多少の差があるが
上限６５０ ｃｐ（センチポイズ）程度でさらに好適に
は５０〜２００ｃｐのものが使用される。

電着被塗物の材質に関しては電気的導体であれば特に制
限はなく形状も線状物、棒状物板状物など制限はない。

以下、参考例、実施例を挙げて本発明の絶縁方式につい
て説明する。

参考例 １ 従来の絶縁方式すなわちＤＧＣ素線絶縁物（素線をガラ
ス繊維で巻いたものに樹脂を塗布したもの）を数本束ね
、成形したものにマイカテープを巻きつけて絶縁層厚さ
１．１ ｍｍのコイルを得、これを誘導電動機に組込ん
でエポキシ系含浸樹脂で全含浸を行ない素線絶縁層、主
絶縁層の破壊電圧を測定したところ素線絶縁層では４〜
６ＫＶ、主絶縁層では４５ＫＶの値を得た。

参考例 ２ ビスフェノール形エポキシ樹脂（エピコート１００１シ
エル化学社製）８０部（重量部、以下重量部で記す）テ
トラヒドロ無水フタル酸１８部。

エチレングリコール２部を主成分とする水分散形ワニス
中にイオン交換水でよく水洗した１００メツシュ以上の
マイカ粉末を上記水分散形ワニスの樹脂分１部に対し、
９部の割合で混入し、イオン交換水を加えてよく攪拌し
均一に分散した全不揮発分１５％の電着塗料液を調整し
た。

この調整された電着塗料液中にあらかじめガラス繊維を
巻いた素線を形成して束ねた誘導電動機コイルを浸漬し
、極間距離１０６ｒｆＬで対向電極との間に１００ｖの
直流電圧を２０秒間印加し、コイル上にマイカと水分散
形ワニスの樹脂分とからなる複合層を形成させた。

ついでこれを２００℃で１５分間加熱乾燥させて厚さ１
．１ｍｍの皮膜を得た。

この絶縁コイルを直径１５ｃＩｒＬの円柱にそって２０
αはど曲げたところ５〜８本の亀裂を生じた。

このような機械的特性をもつコイルを実際に誘導電動機
に組み込んでエポキシ系含浸塗料で全含浸を行ない素線
絶縁層と主絶縁層の破壊電圧を測定したところ素線絶縁
層では４ＫＶ、主絶縁層では２５ＫＶの値を得た。

実施例 １ 参考例２と同様の電着塗料液とコイルを用い極間距離１
０Ｃ１ｒＬで対向電極との間に１００■のパルス電圧（
パルス幅Ｑ、 ０１ 秒、パルス間隙０−１秒）を２０
０秒印加し、コイル上に樹脂分層とマイカ層からなる多
重層を形成させた。

ついでこれを２００℃で１５分間加熱乾燥させて厚さ１
．２部ｍの皮膜を得た。

この絶縁コイルを直径１５ｃｒｆＬの円柱にそって２０
ｃｒｒＬはど曲げたところ亀裂は見られなかった。

このような機械的特性のコイルを実際に誘導電動機に組
み込んでエポキシ系含浸塗料で全含浸を行ない、加熱硬
化後素絶縁層と、主絶縁層の破壊電圧を測定したところ
、素絶縁層では７に■、主絶縁層では５０ＫＶ以上の値
を得た。

実施例 ２ Ｄｕ、Ｐｏｎｔ社製のアクリル系水分散形ワニスのレフ
トンＲＫ−６３０８の樹脂分１部に対して１００メツシ
ュ以上のマイカ粉末を９部の割合で混入してよく攪拌し
均一に分散した全不揮発分２５％の電着塗料液を調整し
た。

この電着塗料液中に、あらかじめガラス繊維を巻いた素
線を束ねて成形した誘動電動機コイルを陽極として浸漬
し、極間距離は１０ｃＩｆＬで対向電極との間に８０Ｖ
のパルス電圧（パルス幅０．１秒、パルス間隙０．１秒
）を４０秒印加してコイル上に樹脂分とマイカ層からな
る多重層を形成させた。

ついでこれを２００℃で１５分間加熱乾燥させて厚さ１
．１ｍｍの皮膜を得た。

この絶縁コイルを直径１５ｃＩｎの円柱にそって２０Ｃ
ＩｒＬはど曲げたところ亀裂は見られなかった。

このような機械的特性をもつコイルを実際に誘導電動機
に組み込んでポリイミド系含浸樹脂で全含浸を行ない加
熱硬化後破壊電圧を測定したところ、素線絶縁層では８
ＫＶ、主絶縁層では５０ＫＶ以上の値を得た。

実施例 ３ 水分散形ポリエステルイミドワニス中にイオン交換水で
よく水洗した８０メツシュ以上のマイカ粉末を上記水分
散形ワニスの樹脂分１部に対し９部の割合で混入してよ
く攪拌し、均一に分散した全不揮発分２０％の電着塗料
液を調整した。

この電着塗料液中に、あらかじめガラス繊維を巻いた素
線を束ねて成形した誘導電動機コイルを陽極として浸漬
し、極間距離１０ｃｒＩＬで対向電極との間に１００Ｖ
のパルス電圧（パルス幅０．３秒、パルス間隙０．１秒
）を３０秒印加し、コイル上に多重層を形成させた。

ついでこれを２００℃で１５分間加熱乾燥させて厚さ１
．３部ｍの皮膜を得た。

この絶縁コイルを直径１５ｃＩＩＬの円柱にそって２０
ｃｒｒＬはど曲げたところ亀裂は見られなかった。

このような機械的特性のコイルを誘導電動機に組み込ん
でエポキシ系含浸樹脂で全含浸を行ない、加熱硬化後破
壊電圧を測定したところ、素線絶縁層では８に■、主絶
縁層では５０ＫＶ以上の値を得た。

実施例 ４ エポキシ樹脂（エピコート１００１、シェル化学社製）
８０部、テトラヒドロ無水フタル酸、１８部、エチレン
グリコール２部を主成分とする水分散形ワニス中にイオ
ン交換水でよく水洗した１００メツシュ以上のマイカ粉
末を上記水分散形ワニスの樹脂分２部に対し８部の割合
で混入し、イオン交換水を加えてよく攪拌し均一に分散
した全不揮発分１５％の電着塗料液を調整した。

この電着塗料液中に、あらかじめガラス繊維を巻いた素
線を束ねて成形した誘導電動機コイルを陽極として浸漬
し、極間距離１０ｃＩ１１．で対向電極との間に１５０
ｖのパルス電圧（パルス幅ｏ、ｉ秒、パルス間隙０．１
秒）を３０秒間印加してコイル上に樹脂分とマイカ層と
からなる多重層を形成させた。

ついでこれを２００℃で１５分間加熱乾燥させて厚さ１
．２ｍｍの皮膜を得た。

この絶縁コイルを誘導電動機のスロットに組み込んでエ
ポキシ系含浸で全含浸を行ない加熱硬化後破壊電圧を測
定した所素線絶縁層ではＳＫＶ主絶縁層では５０ＫＶ以
上の値を得た。

以上、上記実施例では誘導電動機コイルの絶縁について
記したが、本発明による方法はこれに限らず厚膜を必要
とする絶縁物には生産性の向上、製品の低廉化を目的と
して適宜、適用できるものである。

以下、本発明による特長を表１にまとめて発明の有用性
を明らかにする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マイカ粉末水分散液に水分散形ワニスを添加したも
   のを電着塗料とし、被塗物となる導体と対向電極との間
   にパルス電圧を印加することによってマイカ成分の多い
   層とワニス樹脂分の多い層を交互に多重層形成させ、こ
   れを加熱乾燥した後有機絶縁塗料または無機絶縁塗料を
   含浸させ硬化させることを特徴とする絶縁体の製造方法
   。