JPS596578B2 - 電機巻線の絶縁処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電機巻線の絶縁処理法に係り、特に高電圧で運
転温度が高い電気機器に好適な電機巻線の絶縁処理法に
関するものである。

発電機や電動機などの電気機器に於いては大容量化及び
小形軽量化が進むに従い、電機巻線の絶縁材料の耐熱性
向上の要求が強くなってきている。

特に高電圧電気機器に於いては、絶縁材料に含浸する樹
脂を無溶剤化し゛Ｃボイドの少ない絶縁物とし、さらに
高温度での熱安定性にすぐれた所謂耐熱性の高い絶縁物
とする必要がある。

耐熱性のすぐれた絶縁材料として従来からマイカテープ
やシートなどのマイカ基材があわ、この点から含浸樹脂
が絶縁物の高耐熱性に大きな役割を果していることが判
る。

最近は１８０℃以上の高温で長期間使用に耐え得る多官
能エポキシ化合物と多官能インシアネー［・化合物とよ
り成る新規な熱硬化性樹脂が開発されており、前記マー
ｆカ基材と組合せて一部実用化されている。

この新規な熱硬化性樹脂は、その特性を十分に発揮させ
るために触媒としてヘテロ環生成触媒を必須成分として
いる。

即ち、前記熱硬化性樹脂のポットライフを延長し、かつ
長期間の連続使用を可能にするために、前記マイ力基材
のバ・インダー中にヘテロ環生成触媒を含有させる方法
がとられており、この種マイカ基材に前記熱硬化性樹脂
を含没することにより、高耐熱性絶縁を経済的に得られ
るのである。

このような方法で得られる絶縁物について、さらに耐熱
性の高い絶縁物とするために種々の実験検討を行ったと
ころ、次のような問題点が存在することが確認された。

即ち、高温熱劣化によって前記絶縁物のマイカ層内にボ
イドが発生し、このために電気特性の低下が、前記熱硬
化性樹脂単独の硬化物の熱劣化による低下よりも著しい
ことが判明した。

これについて種々実験したところ、ボイド発牛の原因が
次の点にあることを究明した。

即ち、，ヘテロ環生成触媒はバインダー中に混合して処
理されているので、マイカシ一トあるいはテープなどの
マイカ基材全体にほぼ均一に分散している。

しかし、各マイカ片がバインダーで接着されているので
、含浸樹脂はマイカ基材の貫層方向には殆んど含浸され
なく、マイカ基材の沿層方向にのみ含浸されてマイカ基
材の層間に含浸される。

このためにマイカ基材の表面層内のへテロ環生成触媒は
含浸樹脂の硬化に寄与することができるが、マイ力基材
の中間層内に存在するヘテロ環生成触媒は含浸樹脂の硬
化に寄与することなくバインダーに包まれたまま未反応
の状態で残っているのである。

一方、前記含浸樹脂用のへテロ環生成触媒としては、イ
ミダゾール類、アミン類、第３級アンモニウム塩などが
あるが、いずれも前記含浸樹脂の硬化物よりも耐熱性が
劣るものばかりである。

従って、マイカ基材中間層のバインダー中で未反応状態
にある残留へテロ環生成触媒は高温で簡単に劣化し、分
解するために絶縁物のマイカ基材内にボイドが発生する
のである。

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、高温においても電気特性が安定している電
機巻線を得る絶縁処理法を提供するにある。

本発明はマイカ基材の内部に含有せしめることなく、そ
の少なくとも片側表面にのみへテロ環生成触媒の層を形
成してなるマイカ基材を用い、これを巻線導体上に巻回
して絶縁被覆層を形成し、これにヘテロ現生成触媒を含
まない多官能エポキシ化合物と多官能イソシアネート化
合物を含む樹脂フェスを加熱硬化することにより、所期
の目的を達成するように成したものである。

尚、ヘテロ環生成触媒の含有量は、含浸される熱硬化性
樹脂のｏ．ｉ〜３％の範囲が望ましい。

即ち、ヘテロ環生成触媒が０．１％未満では、前記含浸
熱硬化性樹脂の硬化の際のゲル化時間が長くなり、この
ために硬化過程に於ける樹脂の流出が多量となる上、ヘ
テロ環の生成が不十分となって熱硬化性樹脂の耐熱性が
低くなるからである。

一方、３％を越えると反対に含浸熱硬化性樹脂のケル化
が早すき゛、このため硬化時の発熱反応が激しくなって
樹脂の発泡現象が発生し、絶縁特性を低下させる欠点が
ある。

この点０．１〜３％の範囲にすればケル化がほどよく進
行し、上記の欠点を最少に抑えることができる。

またマイカシ一トやテープなどのマイカ基材の表面層へ
の触媒処理法であるが、マイカ片をバインダーで接着し
た後、ヘテロ環生成触媒を同種のバインタ二あるいは溶
剤に溶したものを、表面層に塗布またはスプレーするか
、あるいは前記へテロ環生成触媒を溶したバインダーま
たは溶剤の中にマイカ基材を浸漬して処理することがで
きる。

ただし、溶剤に溶して処理するものは、マイカ基材の取
扱い中にヘテロ環生成触媒が離脱し易いので、マイカ基
材の裏打材力”ＳＲ保持性の良い例えば繊維質裏打材を
用いたマイカ基材を選定する必要がある。

以下本発明による実施例及び比較例について説明する。

実施例 １ 裏打材としてポリイミドフイルム（デュポン社製：ＫＡ
ＰＴＯＮ）を用い、この裏打材の片面にシリコーンバイ
ンダー（信越化学社製：ＫＰ２７２）を塗布し、この塗
布面に集成マイ力のシートを貼合せ、圧着ロールで仕上
げてマイカシ一トを形成した。

その後、前記バインダーと同一のシリコーンバインダー
の中に、含浸樹脂のへテロ環生成触媒として２フエニー
ルイミダゾール（四国化成社製：２ＰＺ−ＣＮ）を含浸
樹脂量の０．１％となるように含有せしめ、これを前記
マイカシ一トの集成マイカ面に塗布した。

尚、この時のバインダーの量は、触媒の離脱を防止し得
る程度の量とし２た。

次に、前記マイカシ一トを細巾に切断してマイカテープ
を得た。

このマイカテープを巻線導体に巻回して被覆層を形成し
、この被覆層内にビスフェノール型エポキシ樹脂（ダウ
ケミカル社製：ＤＥＲ３３２）を１００重量部と７フエ
ニルメタンンイソシアネート樹脂（住友ハイエル社製：
スミジュールＣＤ）を８００重量部とよりなる樹脂を真
空含浸し、加熱硬化して電機巻線を得た。

実施例 ２ 実施例１に於いて、ヘテロ環生成触媒の含有量を０．３
％とした。

実施例 ３ 実施例１に於いて、ヘテロ環生成触媒の含有量を１．０
係とした。

実施例 ４ 実施例１に於いて、ヘテロ環生成触媒の含有量を３．０
％とした。

比較例 １ 実施例１に於いて、ヘテロ環生成触媒の含有量を０．０
５％とした。

比較例 ２ 実施例１に於いて、ヘテロ環生成触媒の含有量を５．０
％とした。

比較例 ３ 実施例１と同じ裏打材、バインダー、触媒、集成マイ力
のシート、含浸樹脂を用いた。

ただ裏打材の片面に、あらかじめ触媒を１．０係含有し
たバインダーを塗布し、この塗布面に集成マイ力のシー
トを貼合せてロール仕上げしたマイカシ一トからマイカ
テーグを形成した点が異なるだけであり、電機巻線の製
作法も実施例１と同じである。

以」二により製作した各種電機巻線を２７０℃で１０日
間熱劣化し、Δｔａｎδを測定したところ、第１図に示
す結果となった。

同、第１図中Ａは実施例１〜４及び比較例１〜２の特性
を示し、Ｂは比較例３の特性を示す。

即ち、本発明実施例１〜４によればΔｔａｎδ特性が大
巾に改善されたのに対し、比較例１及び２は実施例の２
倍以上のΔｔａｎδを有し、特にヘテロ環生成触媒の含
有量が３％を越えるとΔｔａｎδぱ急激に大きくなった
。

また比較例３はへテロ環生成触媒の含有場所をマイカテ
ープの中間層即ち、集成マイ力と裏打材との間としたも
ので、各実施例及び比較例１，２とは異なっている。

しかし、ヘテロ環生成触媒の含有量は実施例３と同じ１
．０係であるが、Δｔａｎδ特性は実施例３の３倍点上
となっている。

ここで実施例３と比較例３についてのｔａｎδ一電圧特
性のみを比較したところ、第２図に示す結果となった。

即ち、比較的電圧が低い場合に於いては実施例３（曲線
ａ）及び比較例３（曲線ｂ）ともほとんど同じであるが
、高電圧になるに従い比較例３ぱ急激に大きくなり、実
施例３との差は大きくなることが確認された。

従って単機容量の増加に伴ない使用電圧が高くなってき
ている現在の電機巻線について本発明の実施例３は有効
である。

一方、各実施例及び比較例について、絶縁破壊電圧の初
期に対する低下率を測定したところ、下表に示す結果と
なり、各実施例のいずれも各比較例に対してすぐれてい
ることが確認された。

このように各実施例の各特性が各比較例よりもすぐれて
いる理由は、前述のようにマイカ基材の中間層内に無作
用のへテロ環生成触媒の存在がなくなり、マイカテープ
の表面層に含有せるヘテロ環生成触媒が有効に含浸樹脂
と作用し、その結果マイカ基材中のボイド発生が抑制さ
れたためであり、さらにペテロ環生成触媒の含有量を０
．１〜３係の範囲として含浸樹脂のゲル化時間をほどよ
く調整したためによるものである。

以上説明した本発明の電機巻線の絶縁処理法によれば、
マイカ基材の内部に含有せしめることなく、その少なく
とも片側表面にのみへテロ環生成触媒の層を形成してな
るマイカ基材を用い、これを巻線導体上に巻回して絶縁
被覆層を形成し、これにヘテロ環生成触媒を含まない多
官能エポキシ化合物と多官能イソシアネートイヒ合物を
含む樹脂’７＝スを加熱硬化したものであるから、ヘテ
ロ環生成触媒はそのほとんどが含浸樹脂の硬化に寄与す
ることができ、マイカ基材中の残留へテロ環生成触媒に
起因するボイドの発生は抑制され、従って、高温におい
ても電気的特性の安定した電機巻線を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱劣化後のΔｔａｎδ特性の比較図、第２図は
ｊａｎ一電圧特性の比較図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイカ基材の内部に含有せしめることなく、その少
   なくとも片側表面にのみへテロ環生成触媒の層を形成し
   ２てなるマイカ基材を用い、これを巻線導体上に巻回し
   て絶縁被覆層を形成し、これにヘテロ現生成触媒を含ま
   ない多官能エポキシ化合物と多官能イソシアネート化合
   物を含む樹脂ワニスを含浸し加熱硬化することを特徴と
   する電機巻線の絶縁処理法。 ２ 前記へテロ環生成触媒の含有量を含浸樹脂量の０．
   １〜３％の範囲内にしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の電機巻線の絶縁処理法。