JPS61118906A - 電気巻線及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、誘導電動機、同期機、及び直流機などの回転
機や、変圧器などの静止誘導電機忙使用するのく好適な
電気巻線及びその製造方法に関する。

〔発明の背景〕

従来絶縁巻線は、導体上にガラス繊維や芳香族ポリアミ
ド繊維など無機及び有機繊維の織布や不織布、和紙、有
機高重合体フィルム等の絶縁性基材を巻回するか、ある
いは、マイカ層を上記基材により結着剤を用いて裏打ち
させてなるいわゆるマイカ絶縁テープを巻回して所望の
厚さの被覆層を形成し、次いで、該層に不飽和ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化
性樹脂系ワニスを含浸、硬化させるととＫよって製造さ
れている。

このような絶縁巻線は、電気機器の大容量化や使用条件
の苛酷化に伴って、優れた電気特性、機械特性、耐熱性
などを備えていることが要求されている。特に、誘導電
動機においては、２種の耐熱性を有し、しかも絶縁巻線
を鉄芯に挿入した状態で一体注入できる絶縁システムが
要求されてきた。このような動向に対処すべく該絶縁巻
線を構成する素線絶縁材料、絶縁性基材やワニ、−ｒ＝
等に関する詳細な検討が各部においてなされている。

Ｆ種絶ＲＫ相当する絶縁巻線は既に、製造されておシ、
絶縁性基材としてはガラス織布や不織布、芳香族のポリ
イミドフィルムやポリアミドフィルム、芳香族ボリアミ
ド不織布などが適用できることが知られている。これら
の材料からなるテープ、若しくはマイカ層をそれらＫよ
って裏打ちしてなるテープをもって、導体を巻回し被覆
してなる絶縁巻線（以下では白コイルと称する）を固定
子の鉄芯の溝等所定の位置に挿入したのち、熱硬化性樹
脂を含浸させるととによって絶縁する（一体注入絶縁）
方式においては、一旦含浸された樹脂が加熱硬化される
間に被覆層から流出することが、重要な障害であると認
識された。そのため、コイル、コアからなる固定子を回
転しながら注入レジンを硬化させる方式が採られていた
。また特に、大型の機種においては、所望の電気特性を
得るため［２度の含浸、硬化が必要となるほどであった
。

したがって、基材に含浸し念ワニスをいかく流出を防い
で硬化させるかという問題があった。

特開昭５８−５０７１７号公報等に記載のように、光硬
化型樹脂を用いる等してその対策に当っている。このよ
うに１処理方法としての対策が主であり、樹脂組成物と
しての改良がなされていない。特くい樹脂組成物はライ
フとのからみがあるため困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、所望の電気特性を得るための２度の含
浸、硬化の工程を必要としない電気巻線及びその製造方
法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明を概説すれば、本発明の第１の発明は電気巻線に
関する発明であって、絶縁層中に硬化した熱硬化性樹脂
を含有する電気巻線において、該熱硬化性樹脂が、ビス
フェノール型エポキシ樹脂及び環状脂肪族型エポキシ樹
脂を包含する熱硬化性樹脂組成物であることを特徴とす
る。

そして、本発明の第２の発明は電気巻線の製造方法に関
する発明であって、導体上に絶縁基材を用いて被覆層を
形成し、該被覆層に熱硬化性樹脂組成物のワニスを含浸
させ、次いで硬化させることによって電気巻線を製造す
る方法において、該組成物が、ビスフェノール型エポキ
シ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、酸無水物系硬化剤
、及びナトリウムアルコラートを含有する熱硬化性樹脂
組成物であることを特徴とする。

従来の工程上及び資材の無駄を省き、良好な電気的及び
機械的特性を有する７種絶縁として適格な固定子絶縁巻
線を、一体注入方弐によって提供するために、本発明者
らは樹脂組成、特にエポキシ樹脂系の硬化促進剤につい
て検討を重ねた。その結果、短時間で硬化させることＫ
よって含浸された樹脂の被覆基材層からの流出を効果的
に抑止し、高性能の固定子絶縁巻線を得ることができた
。

特に１本発明の効果とするところは、第１図に示した粘
度温度曲線から明らかである。すなわち、第１図は本発
明と比較例とＫおける粘度（ｃｐ）（縦軸）と時間（分
）（横軸）との関係を示すグラフである。第１図中（４
）は本発明の樹脂をの）は従来の樹脂を意味する。本発
明の樹脂（４）は、従来の樹脂＠に比べ粘度が高く、し
かも１粘度の増加するまでの時間が従来の２０分間要す
るのに比べ１０分でよく、およそ１／２短かくなる。こ
のことが、含浸した樹脂の流出を効果的に抑止すること
を可能にした。

本発明において、導体を巻回被覆する絶縁テープ類は、
ガラス不織布、芳香族ポリイミドフィルムやポリアミド
フィルム、ポリアミド不織布などの基材類並びＫこれら
の絶縁性基材によって裏打ちされたマイカシート、芳香
族ポリアミド混抄マイカシートなどから構成される。　
□また、裏打ち基材とマイカシートとを貼合せる結着剤
としては、熱硬化型シリコーン樹脂、エポキシアラミツ
ド樹脂等が用いられる。これらは、耐熱性の観点から、
１５重量う以下の範囲で使用されることが望ましい。

本発明において、前記絶縁性基材からなるテープを用い
て導体を巻回被覆してなる巻線に含浸される熱硬化性樹
脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂と環状脂肪族型エ
ポキシ樹脂の混合体と酸無水物系硬化剤とを必須成分と
して含む樹脂組成物である。該組成物におけるエポキシ
樹脂混合体は、ビスフェノール型エポキシ樹脂１モルに
対して環状脂肪族型エポキシ樹脂１０７〜１．０モルと
を混合した熱硬化性樹脂が好適である。ま九、このエポ
キシ樹脂混合体と酸無水物系硬化剤との量比は、エポヤ
シ混合体のエポキシ基１．０当量に対して、酸無水物基
１．００〜１９１当量を配合することが望ましい。この
当量比が前記範囲を外れた樹脂組成物は、硬化物の耐熱
性若しくは電気特性（そん色を生ずる。

本発明で使用するビスフェノール型エポキシ樹脂の例と
してはビスフェノールＡ又はフェノールとホルムアルデ
ヒドとの縮合物の各ジグリシジルエーテルがあり、また
、環状脂肪族型エポキシ樹脂の例としては、３，４−エ
ポキシシクロへキシルメチル−（Ｓ、ａ−エポキシ）シ
クロヘキサンカルボキシレート、ビス−（５，４−二ボ
キシ−６−メチルシクロヘキシル）アジペート、Ｌ４−
エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−４−エポ
キシ−６−メチルシクロヘキサンカルボキシレートがあ
る。

上記エポキシ樹脂のうちでは、特にビスフェノールＡ型
のジグリシジルエーテルと環状脂肪族型エポキシ樹脂の
３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−（Ｓ、ａ−エ
ポキシ）シクロヘキサンカルボキシレートの混合体が有
用である。

また、酸無水物系硬化剤としては、エポキシ樹脂の硬化
剤として周知のポリカルボン酸無水物、特にメチルテト
ラヒドロフタル酸無水物、メチルへキサヒドロフタル酸
無水物、メチルビシクロ（２，２，１）ヘプト−５−エ
ン−２，３−ジカルボン酸無水物などのような液状を呈
する酸無水物が有用である。なかでも、メチルへキサヒ
ドロフタル酸無水物（３−メチル体／４−メチル体算量
比ｙ　５／２５〜２５／７５混合物）は、吸湿しても遊
離カルボン酸（変化し、あるいは更に結晶として析出す
ることが少なく、高い熱変形温度をもつ硬化物分生ずる
ので好ましい。

本発明において、含浸される熱硬化性樹脂組成物には必
須成分として、ナトリウムアルコラートが用いられる。

その適当な含量は、エポキシ混谷体と酸無水物系硬化剤
の合計重量に対して１１５〜１５重量％である。これよ
プ過剰に利用しても、該組成物のポットライフを短縮す
るのみで得るところは少ない。

硬化促進剤は、その添加方法によって組成物に対する効
果を特に限定されないが、該組成物のポットライフを害
さないために、樹脂組成物の使用直前に加えられること
が望ましい。本発明において、硬化促進剤は、マイカ層
と裏打基材との結着剤に混合するとか、噴霧、浸漬など
の方法によって、あらかじめ白コイルの被覆層に保持さ
れることが好都合である。この場合、導体に巻回する前
でもまた、巻回したあとに保持してもどちらでもよい。

白コイルの被覆層忙含浸された樹脂組成物がその硬化工
程において流れ出すことを効果的に抑止し、また、該組
成物からの炭酸ガス発生を最少限におさえて硬化させる
ために、硬化促進剤は、該組成物の重量く対して、０．
Ｓ重量％以上、特に好適にはｔ　０〜５０重量％使用さ
れる。硬化促進剤としては、例えば２−メチルイミダゾ
ール、２−エチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダ
ゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチル−
４−エテルイミダゾール、１−ブチルイミダゾール、１
−プロピル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−
２−エチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチ
ルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイ
ミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾ
ール、１−（０．ｂ−ジアミノ−５−）ジアジニル−２
−エチル）−２−ウンデシルイミダゾール、１−（４，
６−ジアミツーｓ−）ジアジニル−２−エチル）−２−
メチルイミダゾールなどのイミダゾ−を誘導体が有用で
ある。また、上記イミダゾール誇導体のトリメリット酸
などとの塩や、オクタン酸亜鉛との付加物なども有用で
ある。

本発明方法においては、絶縁巻線の一部断面図である第
２図に示されたように１まず成形された導体１の上に、
通常、テープ状にした絶縁性基材２を巻回して被覆層を
形成して、絶縁巻線（略称・白コイル）を得る。実際に
は、衝撃や汚染から保護する目的で、該巻線の被覆層の
外側に更にガラス不織布テープ３等を巻回することが多
い。

次に、該巻線を樹脂含浸装置に納め、前述の熱硬化性樹
脂組成物を含浸させる。含浸に当っては、必要に応じ装
置内部を減圧又は加圧する。

そののち、該巻線を含浸槽から取出して加熱し、絶縁巻
線の被覆層に含浸された樹脂組成物を硬化させる。これ
らの工程によって、絶縁巻線が製造される。

既述のように、硬化用の促進剤は、前記樹脂含浸工程に
入る前に、絶縁巻線の被覆層に保持されることが好まし
い。また、加熱硬化には、温度ｊ６Ｑｃ前後、約４〜６
時間の条件が適当である。

本発明によれば、上記一体注入方式を採用して絶縁巻線
の絶縁（被覆）層の樹脂含量を従来よりも高められるの
で、改善された絶縁強度を有する７種絶縁相当の絶縁巻
線を提供することができる。

なお、本発明は、固定子絶縁巻線の一体化注入静止硬化
方式、回転子絶縁、変圧器等の製造にも適用される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例によシ更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されなり０ 実施例１ エポキシ樹脂混合体、酸無水物系硬化剤、ナトリウムア
ルコラート組成物（ワニス）のポットライフ及びゲル化
時間のナトリウムアルコラート（略号ＤＹ−０６５）含
量に対する依存性を、エポキシ基当シの酸無水物基の数
（当量比）を変えて検討した。用いたワニスの材料及び
測定法は次のとおシである。

エポキシ混合体：とスフエノールムシグリシジルエーテ
ル１モルに対して環状脂肪族型エポキシ樹脂、３，４−
エポキシシクロヘキシルメチル−（Ｓ、ａ−エポキシ）
シクロヘキサンカルボキシレートα０７〜１１９モル配
合。

カルボン酸無水物：メチルへキサヒドロフタル酸無水物
〔日立化成（株）製ＨＮ−５５００）。

ナトリウムアルコラート（ＤＹ−０６５）ゲル化時間：
Ｇ１式ゲルタイマーを用い１５０℃で測定。

ポットライフ二回転粘度計〔東京計測（株）製ＶＡ−１
）を用いて、ワニスを４０℃に保管したときにその粘度
（４０℃）が５ｐＫ達するまでの日数。

結果は第１表に示すごとくである。

一体注入絶縁方式により一回のワニス含浸で良好な特性
を得るために許容されるゲル化時間（１５０℃）の上限
は１５０分程度であり、また、操業上望ましいポットラ
イフは最短１８日以上である。この基準からすれば１．
ＤＹ−０６５の添加量としては、（Ｌ１５〜［１５重量
％で、当量比はＱ、９１〜１．００の範囲が好適である
。

実施例２ あらかじめ成形された導体１０表面に１第２図に示すよ
うに、集成マイカ層を芳香族ポリアミド不織布をもって
裏打ちしてなる絶縁テープ（厚さ０．１３■）２をテー
プ幅（２５■）の１／２のピッチで３回巻いて被覆した
。テープにはあらかじめ、テープの見掛けの表面積１−
当シ８ｔの割合で、含浸樹脂の硬化促進剤であるオクタ
ン酸亜鉛を保持させておいた。前記テープ巻回層の上に
、同様に該硬化促進剤を保持させた無アル・カリガラス
不織布テープ（厚さくＬ　１　ｖｍ　。

幅２５１ＩＩＩ）３を、前と同ピツチで１回巻いて白コ
イルを作成した。

他方、実施例１に使用したビスフェノールムシグリシジ
ルエーテル１モルに対して３，４−エポキシシクロへキ
シルメチル−（５，４−エポキシ）シクロヘキサンカル
ボキシレート、１５７モル配合エポキシ樹脂混合体と酸
無水物ＨＭ　−５５００を当量比１９４で配合して得た
組成物に、ナトリウムアルコラ−）（ＤＹ−０４５）を
１ｌｌＬ５重景％の割合で添加して含浸樹脂を調製した
。

前記白コイルを樹脂含浸タンク内に設置し、３０〜４０
℃、ｒｌ、１トル、３時間という条件により前記樹脂を
減圧含浸させたのち１６０℃、４時間加熱し硬化させた
。

得られた絶縁巻線を油中に設置して、該巻線の絶縁破壊
電圧（ＢＤｖ）を測定した。また、該巻線の絶縁被覆層
に含浸された樹脂量を、焼却法によって求めた。それら
の結果は、後記第２表に他の例と共に示すとおシであっ
た。

実施例３〜７ あらかじめ硬化促進剤が保持された、構成を異にする各
種の絶縁テープを使用し、当量比及びＤＹ−０６５含量
の違う樹脂を含浸させたこと以外は、実施例２と同様に
実施して絶縁巻線を作成した。それらの巻線についても
ＢＤＶ及び含浸樹脂量を測定した。使用した絶縁テープ
構成と樹脂組成、及び硬化促進剤の種類と保持量との組
合せ、並びに測定結果は、下記第２表に示すとお〕であ
る。第２表では、ナトリウムアルフラー）（Ｉ）！−０
６５）含量が（Ｌ１５〜１１５０重量％の範囲外にある
樹脂を使用した例が、比較例として扱われている。

使用した絶縁テープ構成の類別。

（リ　マイカ／ポリアミド不織布・・・実施例２で使用
。

（２）　　マイカ／ポリイミドフィルム（厚さα１■）
・（３）　　フィブリッド混抄マイカ／ポリアミド不織
布（厚さαＩ　Ｓ、） （４）　　″：！イブリット混抄マイカ／ガラス不織布
（厚さＱ１３曽） （５）　　フィブリッド混抄マイカ／ガラス不織Ｖポリ
エステルフィルム（厚さＱ、１３．）（６）　　ポリエ
ステルフィルム（厚さ０．１３ＩｌｌＩ）／フィブリッ
ド混抄マイカ テープ幅はいずれも２５ｍである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、硬化時のレジン流出が抑制でき、これ
まで回転硬化していたものが、静止硬化で製造すること
が可能となった。更に１回転硬化が技術的に困難な、大
型コイル等の機種に必要であった２度の含浸、硬化の１
糧が不要となるという格別顕著な効果が奏せられた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と比較例とくおける粘度と時間との関係
を示すグラフ、第２図は絶縁巻線の一部断面図である。 １：導体、２：絶縁テープ、３：外装ガラステープ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁層中に硬化した熱硬化性樹脂を含有する電気巻
   線において、該熱硬化性樹脂が、ビスフェノール型エポ
   キシ樹脂及び環状脂肪族型エポキシ樹脂を包含する熱硬
   化性樹脂組成物であることを特徴とする電気巻線。 ２、導体上に絶縁基材を用いて被覆層を形成し、該被覆
   層に熱硬化性樹脂組成物のワニスを含浸させ、次いで硬
   化させることによつて電気巻線を製造する方法において
   、該組成物が、ビスフェノール型エポキシ樹脂、環状脂
   肪族型エポキシ樹脂、酸無水物系硬化剤、及びナトリウ
   ムアルコラートを含有する熱硬化性樹脂組成物であるこ
   とを特徴とする電気巻線の製造方法。 ３、該組成物が、ビスフェノール型エポキシ樹脂１モル
   に対して環状脂肪族型エポキシ樹脂を、０．０７〜１．
   ０モル含有するものである特許請求の範囲第２項記載の
   電気巻線の製造方法。 ４、該ナトリウムアルコラートの含量が、該エポキシ樹
   脂の全量と該酸無水物系硬化剤との合計重量に対して、
   ０．１５〜０．５重量％である特許請求の範囲第２項又
   は第３項記載の電気巻線の製造方法。 ５、該酸無水物系硬化剤と該エポキシ樹脂全体との割合
   が、当量比０．９１〜１．００の範囲である特許請求の
   範囲第２項〜第４項のいずれかに記載の電気巻線の製造
   方法。