JPS6026426A - 絶縁コイルの製造方法 - Google Patents

絶縁コイルの製造方法

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JPS6026426A
JPS6026426A JP13479483A JP13479483A JPS6026426A JP S6026426 A JPS6026426 A JP S6026426A JP 13479483 A JP13479483 A JP 13479483A JP 13479483 A JP13479483 A JP 13479483A JP S6026426 A JPS6026426 A JP S6026426A
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insulating sheet
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insulating
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Hiroyuki Nakajima
博行 中島
Fumiyuki Miyamoto
宮本 文行
Masakazu Murayama
村山 雅一
Wataru Mifuji
美藤 亘
Hideki Chidai
地大 英毅
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/40Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins

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  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁コイル、特にタービン発電機や水車発電機
など使用電圧の高い回転電機用として好適な絶縁コイル
に関するものである。
タービン発電機や水車発電機等においては、電力需要の
増加による単機容量の増大に伴ない使用電圧を上昇させ
る傾向が強まり、最近では3θkVに達する高い使用電
圧のものまで出現している。
このような使用電圧の上昇によって、絶縁コイルには起
動停止の反復に対するヒートサイクル性、温度上昇によ
る耐熱劣化性、振動や短絡などに対する機械的性質など
の多くの点で、より厳しい性能が要求されるようになっ
てきている。
回転機に組み込まれた絶縁コイルは一般的に気相中処置
かれるが、高電圧下ではコイル部分に存在する気体と空
気破壊に基づ(コロナ放電が発生しコイルの絶縁層が破
壊される恐れがあるため、絶縁材として耐熱性、耐コロ
ナ性、耐電圧性などに優れたマイカ基を用いた絶縁シー
ト(テープ状のものを含む、以下同様)が古くから使用
されている。
マイカ基は、マイカ原鉱を薄(はがして得られる薄片か
ら成るはがしマイカ基と、マイカ原鉱ないしはがしマイ
カ基の残品などを焼成法、水ジエツト法などで処理して
細かい鱗片状とし、これを抄紙してシート状に形成した
集成マイカ基とがあり、絶縁シートはいずれも紙、フィ
ルム、ガラスクロス、ポリエステル不織布などの多孔質
絶縁材を裏打材として樹脂を処理し、マイカ基に貼合わ
せたものである。通常の絶縁コイルは、適当な絶縁被覆
を施した素線を組み合わせて所定の形状に成形して成る
コイル導体上に、上記絶縁シートを巻回し、この巻回層
に熱硬化性樹脂を含浸せしめて絶縁層を形成するもので
ある。しかし従来、熱硬化性樹脂の主流をなすエポキシ
樹脂の多くは、室温で高粘度であるため絶縁シート巻回
後の含浸樹脂のマイカ層の含浸性は良くなく、そのため
含浸不良の原因となり電気的、熱的などの諸物件が悪く
なるという欠点がある。このため、温度を上げ低粘度変
化して含浸するという方法を一般に用いるが、触媒を入
れたエポキシ系樹脂においては、高温にさらすことによ
りポットライフが短かくなり、長期使用に耐えないとい
う欠点を有する。この欠点を改良するために種々の検討
が行なわれた結果、米国特許第3!r!;692#号に
示されるように、絶縁シートを硬化剤を含まないエポキ
シ樹脂と室温でエポキシのイオジ反応をおこさない触媒
を配合したもので処理し、含浸樹脂として触媒を含まな
いエポキシ樹脂を用いることにより、長期使用に耐え得
るレジン系と硬化特性の優れた絶縁コイルを与えるとい
う方法が報告されている。
しかし上記発明においては、絶縁シートを処理するエポ
キシ樹脂単独では硬化剤を含まないために硬化せず、エ
ポキシ含浸樹脂の含浸状態によっては組織として十分な
特性が得られない(即ち、導体との間に剥離を起こすな
ど)ことがあり、未だ十分に効果のある方法とはなり得
てい1よい。
本発明者らはこれらの点の改良について鋭意検討した結
果、すぐれた特性を示しかつ含浸樹脂のポットライフの
短縮をもたらさない絶縁コイルに関し有用な知見を得、
本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、コイル導体上に絶縁シートを巻回した後
、熱硬化性樹脂を含浸して加熱硬化させた絶縁層を有す
る絶縁コイルを与えるものであり、上記絶縁シートとし
そ、多孔質絶縁材にビニル重合可能なアリル基をペンダ
ントにもつブレポリマメ −と、次式(I)で示されるポリフェニルメチレンポリ
マレイミド、 (式中nは平均としてO,Sからり さらに分子量1000θ〜3θθθOのフェノキシ樹脂
とエポキシ硬化触媒を有機溶剤に溶解して均一に塗布ま
たは含浸した後、溶媒を除去して得られる絶縁シートを
用い、熱硬化性樹脂として、エポキシ化合物と液状の環
状酸無水物およびビニル重合開始触媒から成る組成物を
用いることにより鬼気的、機械的、熱的性質にすぐれた
絶縁コイルを与えるものである。
本発明においては、絶縁シートにビニル重合可能な不飽
和基例えばアリル基をもつプレポリマーに、不飽和基を
有する耐熱性の高いポリマレイミドを配合することによ
り耐熱性の高い絶縁シートを与えること、さらに含浸樹
脂としてのエポキシ樹脂の硬化を促進しかつ上記ビニル
系化合物の反応には影響を与えないエポキシ硬化触媒を
配合し、これに対し含浸樹脂のエポキシ樹脂に、エポキ
シ化合物と酸無水物の反応に影響を与えず、上記絶縁シ
ート処理レジンのビニル基の反応を促進するビニル重合
開始触媒を配合することにより、含浸樹脂のポットシイ
7の延長が可能になり、かっ含浸後に絶縁シートのレジ
ンと含浸樹脂が一体化して相互に触媒効果を発揮し合う
ことにより、加工作業性、絶縁特性のすぐれた絶縁コイ
ルを与える。
本発明においては、絶縁シートの処理レジン(プレポリ
マー、ポリフェニルメチレンポリマレイミド、フェノキ
シ樹脂及びエポキシ硬化触媒)としてビニル重合可能な
アリル基をペンダントにもつプレポリマーとポリマレイ
ミドを主体に用いるのが望ましいが、30重量パーセン
トを越えない範囲でエポキシ化合物を使用しても何ら支
障はな〜)。
本発明において、絶縁シートの多孔質絶縁材に塗布また
は含浸するレジンとしてビニル重合可能なアリル基をペ
ンダントにもつプレポリマー700重量部(以下、部と
する)に対しポリフェニルメチレンポリマレイミドを3
〜100部、及び分子量/ 0.000− !; 0.
000 (7) 7−r−ノキシ樹脂を0. / 〜k
O部配合することが望ましい。
ポリフェニルメチレンポリマレイミドが3部に満たない
と、十分な耐熱性を付与することができない。又、70
0部を越えると架橋密度が上がりすぎ機械的特性が低下
する。フェノキシ樹脂が01部に満たないと接着性、可
撓性が不十分となり、go部を越えると絶縁シートの粘
着性が増大し作業性の悪いものとなり好ましくない。
絶縁シートにおいて、エポキシ硬化触媒は絶縁シート重
量の0.7〜lS重量%であることが望ましく、0.7
重量%に満たないとエポキシ含浸樹脂に対する十分な硬
化促進効果が得られず、lS重量%を越えると触媒量が
過剰となり逆にエポキシ樹脂の硬化特性を低下させるな
ど好ましくない。
さらに、レジンの含量は絶縁シート重量の3〜/3重量
−の範囲であることが望ましい。3重量−を下回ると多
孔質絶縁材が十分に一体化せず作業性が悪くなり、75
重量%を越えると含浸樹脂の含浸が不十分となり硬化後
の絶縁特性が低下する。
本発明の絶縁シートに用いるビニル重合可能なアリル基
をペンダントにもつプレポリマーとしては、例えばジア
リルインツメレートプレポリマー〔ダック100L(大
阪ソーダ、商品名)〕、〕ジアリルイソフタレートージ
アリルイソシアヌレート共重合プレポリマーX−2(日
本化成、商品名)〕などがあげられる。
また、絶縁シートに用いることのできるエポキシ硬化触
媒としては、オクチル酸亜鉛、カプリン酸亜鉛、マンガ
ンアセチルアセトネートなどの有機金属塩、コーエチル
ーグーメチルイミダゾールなどのイミダゾール類、ベン
ジルトリエチルアンモニウムクロライドなどの第四級ア
ンモニウム塩、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体な
との三フッ化ホウ素錯体などがある。
絶縁シートは上記処理レジンな通常の有機溶媒に必要に
応じ加熱して溶解させ、マイカテープなどの多孔質絶縁
材に塗布又は含浸し、次いで溶剤を除去することによっ
て得られる。
本発明のエポキシ含浸樹脂に用いることのできる液状の
環状酸無水物としては、メチルへキサヒドロフタル酸無
水物[HN−ssoo (日立化成商品名)〕、メチル
テトラヒドロフタル酸無水物(HN−22oo (日立
化成商品名)〕、メチルエンドメチレンテトラヒドロフ
タル酸無水物〔無水メチルハイミック酸(日立化成商品
名)〕などがあげられる。
さらに熱硬化性樹脂に用いることのできるビニル重合開
始触媒としては、ベンゾイルパーオキサイド、ジターZ
ヤリイブチルハイド′ロバ−オキサイド、ジクミルパー
オキサイドなどの過酸化物、アゾビスインブチロニトリ
ルなどがあげられ、その配合量はエポキシ樹脂100部
に対しθ/〜左部の範囲が望ましい。
0.7部に満、たないとビニル重合に対し十分な触媒効
果が得られず、3部を越えるとビニル重合の速度が上が
りすぎ反応が不均一となり硬化特性が低下する。
本発明の絶縁コイルは、コイル導体上に絶縁シートを巻
回し、この巻回層に上に示したエポキシ含浸樹脂を公知
の条件で真空含浸した後金型に挿入し加熱加圧成形せし
めて絶縁コイルを製造するものであるが、成形条件とし
ては加熱温度100〜250℃、加圧圧力S〜IOθk
17/i、加熱時間グ〜24を時間が採用され、それに
より電気的、熱的、機械的にすぐれた絶縁コイルが得ら
れる。
成形条件が上記範囲をはずれると、得られる絶縁コイル
の層間接着力が弱く、その結果、加熱劣化時の電気特性
が著しく低下し、絶縁層に浮きや剥れが生じ好ましくな
い。
このように本発明によれば、コイル導体上にビニル重合
可能なアリル基をもつプレポリマー、ポリフェニルメチ
レンポリマレイミド、フェノキシ樹脂及びエポキシ硬化
触媒から成るレジンを塗布又は含浸した多孔質絶縁材か
ら成る絶縁シートを巻回し、この巻回層にエポキシ樹脂
とビニル重合開始触媒から成る組成物を含浸し加熱、加
圧せしめて絶縁コイルを形成でき、従来の絶縁シートと
含浸樹脂から得られる絶縁コイルに比べ含浸樹脂のポッ
トライフの短縮なしに、初期破壊電圧の7〜3割の向上
、特に熱劣化後の電気特性のすぐれた絶縁層を有した絶
縁コイルの製造が可能になった。
以下に実施例をもって本発明を説明する。
実施例1 多孔質絶縁材として集成マイカテープにガラスクロス(
有沢製作所製、厚さθθ、zjm)を裏打ちt−だもの
を用い、処理レジンとしてジアリルイソフタレートプレ
ポリマー(メ゛ツブ10OL、大阪ソーダ製)70部、
ポリフェニルメチレンポリマレイミド(ビスマレイミド
M、三井東圧製)コ左部、フェノキシ樹脂(PKHH,
UCC製)5部、オクチル酸亜鉛70部から成る組成物
を用い、有機溶剤に溶解し上記多孔質絶縁材に塗布後乾
燥させ樹脂含晶量チの絶縁シート(テープ)を製造した
次11C2×!×、2000闘のコ重ガラス巻き平角銅
線をコ列20段に組合わせた’IO×10mの断面をも
つコイル導体上に、上で得られた絶縁シートを半重ね巻
きにして70回巻回し、さらに保膿絶縁層としてテトロ
ンテープ(帝人製、厚さ0./3絹)を7回巻回し、熱
硬化性含浸樹脂としてGY−;ass(チパ・ガイギー
製、ビスフェノールA型エポキシ)700部とHN−2
200g左部、ジクミルパーオキサイドO,S部から成
る組成物を用い、圧力θ/ vat Hgでigo分の
真空含浸を行ない、ついで圧力3 kg / crlで
1gO分加圧した後、金型に挿入し温度/夕r ℃、圧
力20 kg / ad、処理時間72時間の条件で加
熱加圧成型を行なって絶縁厚さ、?、 0 +mの絶縁
コイルを得た。
この絶縁コイルについて、初期の誘電正接(Δ−δ) 
(/、tkV−/jkV の誘電正接の差)、絶縁破壊
電圧(/kV/秒の一定昇圧速度で油中での測定、BD
V )および200℃で6日間熱劣化させた後のΔta
nδ、絶縁破壊電圧を測定した。その結果を表に示す。
また、ポットライフ試験(30℃、相対湿度35チに放
置し、粘度SOθセンチポイズを越える日数の測定)で
は上記エポキシ含浸樹脂は27月以上のポットライフを
示した。
実施例λ〜ダ 実施例/と同様の方法により、絶縁テープの処理レジン
とエポキシ含浸樹脂を表に示す仕様により製造した絶縁
コイルの諸特性を表に示す。
比較例/〜λ 実施例1と同様の方法により、絶縁テープの処理レジン
とエポキシ含浸樹脂を表に示す仕様により製造した絶縁
コイルの諸特性を表に示す。
表かられかるように、本発明により製造された絶縁コイ
ルはΔ境δ、絶縁破壊電圧などの電気的性質、加熱劣化
特性にすぐれたものであると共に、エポキシ含浸樹脂の
ポットライフも実用に劇え得る十分な長さを有している
代理人 大 岩 増 雄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) コイル導体上に、多孔質絶縁材に塗布又は含浸
    したビニル重合可能なアリル基をペンダントにもつプレ
    ポリマー、次式(I)で示されるポリフェニルメチレン
    ポリマレイミド、 (舛 nは平均としてo、5−s) 分子量/ 0.00θ〜50,000のフェノキシ樹脂
    、及びエポキシ硬化触媒を溶解含有した有機溶剤の溶剤
    を除去して得られる絶縁シートを備え、該絶縁シートに
    、エポキシ化合物、液状の環状酸無水物及びビニル重合
    開始触媒から成る熱硬化性樹脂を含浸加熱硬化してなる
    ことを特徴とする絶縁コイル。 (,2)多孔質絶縁材に塗布または含浸するブレポリマ
    ー100重量部に対し、ポリフェニルメチレンポリマレ
    イミド3〜100重量部及び分子量1ooooS−左o
    oooのフェノキシ樹脂0.7〜30重量部を配合する
    特許請求の範囲第1項記載の絶縁コイル。 (3)絶縁シートにおいて、エポキシ硬化触媒を絶縁シ
    ート重量の0./〜/左重量%含有する特許請求の範囲
    第1項記載の絶縁コイル。 (り)絶縁シートにおいて、プレポリマー、ポリフェニ
    ルメチレンポリマレイミド及びフェノキシ樹脂含量が絶
    縁シート重量の3〜/り重量%である特許請求の範囲第
    7項記載の絶縁コイル。 (S)絶縁シートにおいて、ビニル重合可能なアリル基
    をペンダントにもつプレポリマーとしてジアリルインフ
    タレートプレポリマー、及びジアリルインツクレート−
    トリアリルインシアヌレート共重合プレポリマーの少く
    とも7種を用いる特許請求の範囲第1項記載の絶縁コイ
    ル。 (旬絶縁シートにおいて、エポキシ硬化触媒としてオク
    チル酸亜鉛、コバルトアセチルアセトネートなどの有機
    金属塩、コーエチルーグーメチルイミダゾールなどのイ
    ミダゾール類、ベンジルトリエチルアンモニウムクロラ
    イドなどの第四級アンモニウム塩、三フッ化ホウ素モノ
    エチルアミン錯体などの三フッ化ホウ素錯体を用いる特
    許請求の範囲第1項記載の絶縁コイル。 (7)熱硬化性樹脂において、液状の環状酸無水物とし
    てメチルへキサヒドロフメル酸無水物、メチルテトラヒ
    ドロフタル酸無水物及びメチルエンドメチレンテトラヒ
    ド四フタル酸無水物の少くとも7種を用いる特許請求の
    範囲第1項記載の絶縁コイル。 (g) 熱硬化性樹脂において、ビニル重合開始触媒と
    してベンゾイルパーオキサイド、ジメーシャリープチル
    ハイドロパーオキサイド、ジクミルノく−オキサイドな
    どの過酸化物、及びアゾビスイソブチロニトリルの少く
    とも1種を用いる特許請求の範囲第1項記載の絶縁コイ
    ル。 重量部に対しビニル重合開始触媒を07〜5重量部用い
    る特許請求の範囲第1項記載の絶縁コイル。
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