JPS61266051A - 高圧回転電機コイルの絶縁処理方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は高電圧回転電機コイルの主絶縁層の絶縁処理方
法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

高電圧回転電機においては、コイル絶縁層の耐熱性を高
めることによりコイル導体の温度上昇を高め、かつ主絶
縁層を薄く形成することによりコイルの断面積を縮小し
１回転型機を小型化、軽量化することが重要な課題とな
っておシ、このためコイル絶縁層には高度の耐電界性、
耐熱性、良熱伝導性、耐熱応力性などの諸性能が要求さ
れる。

ところで、コイル絶縁層中に気泡や眉間剥離などのボイ
ドが介在すると、絶縁層に加えられる電圧によりボイド
中で部分的な火花放電（ボイドコロナと呼ぶ）が発生し
コイル絶縁層が放電劣化を起し、耐電界性が低下するこ
と、ボイドにより絶縁層の熱伝導性が阻害されてコイル
導体の温度が上昇し、コイル絶縁層の熱劣化が促進され
るとともに高温における形態安定性が損われ、電気的。

熱的諸性能の低下が益々促進され、かつ絶縁層に加わる
熱応力等に対する機械的強度が低下すること、などの問
題があるために、絶縁層中にボイドを含まず、また使用
中にボイドが発生し難いコイル絶縁層をどのように形成
するかが重要な課題になっている。

上述のような観点から高圧回転電機のコイル絶縁層とし
ては一般に、耐ボイドコロナ性および耐熱性にすぐれ可
とう性を有する集成マイカ層あるいＦｉ集成マイカに少
食の芳香族ポリアミド繊維を加えて紙状に形成された集
成マイカ紙を主絶縁基材層とし、これに機械的補強層と
してのガラスクロス、不織布、芳香族ポリアミド紙等の
繊維質材料あるいはポリイミドフィルムなどの耐熱性フ
ィルムのいずれかを組合わせ結合剤により相互に接着し
てなる絶縁テープを、コイル導体に密接して複数層巻着
して絶Ｒ基材層を形成するとともに、絶縁基材層に熱硬
化性の含浸樹脂を完全に含浸μ含浸樹脂を加熱硬化する
ことにより形成する方法が知られている。

第２図は従来のコイル絶縁層の一例を示す要部の拡大断
面図である。図において、１は絶縁テープであり、結合
剤４を含浸したガラスクロス２に集成マイカ紙６を貼９
合わせ、結合剤４を加熱乾燥して半硬化状態としたプリ
プレグシートを所定の幅に裁断したものであシ、このよ
うに形成された絶縁テープ１をコイル導体７の表面に密
接して半重ねで巻回し、複数層の絶縁テープ層５Ａ、５
Ｂ等からなる絶縁基材層５を形成するとともに、たとえ
ばエポキシ樹脂等の低粘度の含浸樹脂９をたとえば真空
加圧含浸し、含浸樹脂９を所定温度で加熱硬化すること
に↓シ、ボイドの少ないコイル絶縁層を形成するよう構
成されている。ところが、上述のようにして形成された
絶縁テープ１には絶縁テープの重量の数１０％重量部に
相当する結合剤４があらかじめ含浸された状態となシ、
補強層であるガラスクロス２はもとより主絶縁基材層で
ある集成マイカ紙６にも含浸樹脂９が含浸される余地が
ない程に結合剤４があらかじめ含浸された状態になる。

したがって上述のように形成された絶縁テープ１により
コイル導体７を緊縛するよう緊密に巻回されてなる絶縁
基材層５に含浸樹脂９を真空加圧含浸しようとする場合
、絶縁テープ層により含浸樹脂９の流路が遮断され、絶
縁テープ１の端部の隙間８Ａ、テープ相互の重ね面８Ｂ
、テープとコイル導体との重ね面８Ｃ等への含浸樹脂９
の流入が阻害され、加熱硬化後のコイル絶縁層中にボイ
ドが残存するとともに、重ね面８Ｂ、８ｃ等における絶
縁テープ相互の接着力が不十分になシやすく、コイル導
体７の温度変化に基づいてコイル絶縁層中に生ずる熱応
力により絶縁層の形態安定性が低下し、絶縁テープ層が
剥離して空隙が発生するなどの欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、絶縁基材
層に含浸樹脂を完全に含浸できるとともに高温における
形態安定性のすぐれたコイル絶縁層を形成することがで
き、したがってボイドの残存および生成が抑制され、す
ぐれた電気的、熱的、機械的性能を有するコイル絶縁層
を容易に形成できる高圧回転電機コイルの絶縁処理方法
を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、絶縁テープの主基材層に集成マイカ紙、補強
層にポリイミドフィルムを用い、ポリイミドフィルムの
表面に多官能マレイミドと多官能シアン酸エステルの混
合樹脂およびエポキシ樹脂からなる高温における接着力
のよい結合剤を絶縁テープ重量の４〜７％重量部被着し
、集成マイカ紙中に結合剤の未含浸部分を残す程度にポ
リイミドフィルムに集成マイカ紙を貼合わせて絶縁テー
プを形成するとともに、この絶縁テープをコイル導体に
密接巻回してなる絶縁基材層に液状の熱硬化性樹脂から
なる含浸樹脂を真空加圧含浸し、加熱硬化することによ
りコイル絶縁層を形成するよう構成したことにより、未
含浸の集成マイカ紙層が含浸樹脂の流入通路となって絶
縁基材層中にボイドを残すことなく含浸樹脂を完全含浸
することができるとともに、加熱硬化時点では結合剤と
含浸樹脂とが相互に反応して絶縁基材層が強固に固着さ
れることにより高温における形態安定性のすぐれたコイ
ル絶縁層を形成できるようＫしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の詳細な説明するためのコイル絶縁層の
拡大断面図である。図において、１１は絶縁テープであ
シ、厚みが数１０μｍのポリイミドフィルムからなる補
強層１２．集成マイカ薄片の脱落を阻止するために少量
の芳香族ポリアミド繊維を混入した集成マイカ紙からな
る主絶縁基材層１３．および両者を結合するだめの結合
剤層１４の層状体として形成されている。結合剤として
は、多官能マレイミドと多官能シアン酸エステルとの混
合樹脂であるＢＴレジン２１６０（三菱ガス化学社製、
商品名）７０重量部に、エポキシ樹脂エビコー）１００
１（油化シェル社製、商品名）３０重量部を加えた樹脂
組成物を用い、この結合剤に粘度調製用の溶剤適量を加
えた塗布液を補強層１２の表面に薄く塗布したのち集成
マイカ紙からなる主絶縁基材層１３を重ねて抑圧貼着し
、所定の温度に加熱して溶剤を蒸発させることにより絶
縁シートを形成し、これを所定の幅に裁断して絶縁テー
プ１１を形成した。結合材１４の量としては絶縁テープ
１１の重量に対して４〜７％重量部になるよう塗布量を
制御することにより、集成マイカ紙中に含浸樹脂の通路
となるに十分な未含浸部分を残すことができる。

上述のようく形成された絶縁テープ１１は厚さ１０■１
幅６０　ｔｔｒａ　、長さ６００■の銅バーからなるモ
デルコイル導体７に第１図にイ重ね巻きの絶縁テープ層
１５Ａ　、　１５Ｂで簡略化して示すように４層重ね巻
きされて絶縁基材層１５が形成されるとともに、絶縁基
材層１５の両端部に常温硬化形のエポキシ樹脂を塗布し
、基材層１５の両端部からの含浸樹脂の流入、流出を阻
止した。

上述のように絶縁基材層１５が被着された未含浸モデル
コイルには熱硬化性エポキシ樹脂からなる液状の含浸樹
脂１９が真空加圧含浸され、絶縁基材層１５の外側から
所定の面圧を加えた状態で１５０℃１６時間および１８
０℃４８時間の加熱硬化処理を行い、モデルコイルを製
作した。含浸樹脂の含浸過程において、集成マイカ紙が
未含浸であることにより、集成マイカ紙が含浸樹脂の流
入通路となって図中矢印で示す経路を介して含浸樹脂が
絶縁基材層の奥部の空隙にまでくま無く含浸されたこと
が、モデルコイルの部分放電試験によりて確認された。

つぎに、比較例１として、厚さ６０μｍのガラスクロス
からなる補強層に前記実施例と同一組成の結合剤を含浸
したのち集成マイカ紙を押圧貼着したのち、厚さ４０μ
偽のガラスペーパーに結合剤を含浸したものを集成マイ
カ紙の反桶強層側に貼着してなる３７ｉｌｉ＋構造の絶
縁テープを作シ、この絶縁テープを用いて前述の実施例
と同様にモデルコイルを製作した。絶縁テープ中の結合
材の量は６０〜４０重量部であった。

さらに、比較例２として、第１図に示す実施例と同様に
ポリイミドフィルムからなる補強層１２と集成マイカ紙
からなる主絶縁基材層１３とをエポキシ樹脂（油化シェ
ル社製、商品名エピコート８２８）６０重量部、ＤＥＩ
Ｊ４３８　（ダウケミカル社製、商品名）４（ｌｌｊｉ
部、三ふつ化はう素糸硬化剤２Ｎ量部からなる結合剤に
よって相互に結合してなる絶縁テープを用いて第１図に
示したと同様なモデルコイルを製作した。

第１表は上述の５種類のモデルコイルを用いて行なった
ヒートサイクル試験結果である。ヒートサイクル試験方
法としては、６種類のモデルコイルをそれぞれ複数本用
意し、コイルに高温側２２０℃、低温側７０℃の温度範
囲および高温側２４０℃、低温側７０℃の温度範囲をそ
れぞれ１サイクル２時間で上下する２徨類のヒートサイ
クル試験槽中で最高１００サイクルのヒートサイクルを
加え、４サイクル毎にコイル導体とコイル絶縁層表面に
塗布された導電塗料からなる電極との間の静電容量を測
定し、コイル絶縁層内部に絶縁層の剥離が生じた場合あ
るいは剥離によって絶縁層がふくれた場合、静電容量が
減少することを利用してコイル絶縁層の耐ヒートサイク
ル性を評価した。

第　　１　　表 第１表から明らかなように、高温側２２０’Ｃのヒート
サイクル試験においては実施例ならびに比較例１および
２の３種類のモデルコイルはいずれも１００サイクルま
で静電容量の減少傾向が認められず、それぞれある程度
すぐれた耐ヒートサイクル性、いいかえれは耐熱性、形
態安定性、耐熱応力性などの諸性能を備えているが、高
温側２４０℃のヒートサイクル試験においては比較例２
のモデルコイルは１６〜２０サイクルで、比較例１のモ
デルコイルでは６６〜４８サイクルでそれぞれ静電容量
の減少が認められたのに対し、実施例のモデルコイルは
８０サイクルまで静電容量の低下が認められず、比較例
に比べてすぐれた耐ヒートサイクル性を有することが実
証され、前述の部分放電試験結果と併せて、絶縁層中に
ボイドが残存せず、かつ使用中にボイドが発生しないと
いう目標性能を満たし得る性能が得られることが明らか
になった・ 第２表は前述の実施例と比較例で使用した結合−剤の接
着力を示す特性表であシ、比較例２で用いた結合剤の接
着力を１００として実施例および比較例１で用いた結合
剤の接着力を比率で示したものである。

第　　２　　表 表から明らかなように、比較例２で用いた結合剤の接着
力に比べて実施例で用いた結合剤の接着力は高温側でと
くにすぐれている。実施例と比較例２は絶縁テープの貼
合わせに用いた結合剤が異なるのみであるにも拘らず、
第１表に示す耐ヒーいることがわかる。

また、実施例と比較例１は同一組成の結合剤を用いた絶
縁テープを用いてモデルコイルを製作したにも拘らず、
耐ヒートサイクル性に２倍を超える差が認められた。そ
の主な理由は結合剤の使用量の差に起因すると考えられ
る。すなわち１実施例においては補強層１２に結合剤を
薄く均一に塗布しやすいポリイミドフィルムを用いて結
合剤１４の使用量を４〜７％重量部に抑さえたが、比較
例１においては補強層に結合剤が浸透しやすいガラスク
ロスおよびガラスペーパーを用いたために結合剤の使用
量が５０〜４０％重量部に達しており、高温接着力のよ
い結合剤、いいかえれば硬い結合剤を多量に使用したこ
とによりコイル絶縁層が硬くなシすぎ、ヒートサイクル
による寸法変化によってコイル絶縁層に生ずる熱応力に
対して絶縁層が柔軟に対応できず、絶縁テープ層間に僅
かに含浸された含浸樹脂層に応力が集中して絶縁層には
く離が生じたものと推定される。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、集成マイカ紙とポリイミドフィ
ルムを４〜７％重量部の多官能マレイミド、多官能シア
ン酸エステルおよびエポキシ樹脂からなる結合剤を用い
て相互貼着して絶縁テープを形成するとともに、この絶
縁テープをコイル導体に巻着したのち熱硬化性樹脂を含
浸、加熱硬化させることによりコイル絶縁層を形成する
よう構成した。その結果、集成マイカ紙中に含浸樹脂の
通路となるに十分な未含浸部分を残すことかで本従来技
術で問題となった絶縁テープが含浸樹脂の含浸を阻害す
るという問題が排除され、コイル絶縁層中のボイドを埋
めるに十分な含浸樹脂を含浸することができ、かつ加熱
硬化過程において結合剤と含浸樹脂とが相互に反応して
含浸樹脂の高温接着力を高めることにより、耐ヒートサ
イクル性のすぐれた高圧回転電機のコイル絶縁層を形成
することができる。したがって本発明の方法によって得
られるコイル絶縁層は、ボイドを含まず、かつ高温で使
用中にボイドを発生し難い性質を備え、耐電界性、耐熱
性、良熱伝導性、耐熱応力性、形態安定性にすぐれ、し
たがって使用温度を高めることによ多回転電機を小型化
、軽量化するに好適なコイル絶縁層を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の絶縁処理方法の実施例を示すコイル絶
縁層の拡大断面図、第２図は従来技術の一例を示すコイ
ル絶縁層の拡大断面図である。 １．１１・・・絶縁テープ、２．１２・・・補強層、３
．１ろ・・・主絶縁基材層、４．１４・・・結合剤、５
゜１５・・・絶縁基材層（コイル絶縁層）、７・・・コ
イル導体、９，１９・・・含浸樹脂。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）集成マイカ紙およびポリイミドフィルムを多官能マ
   レイミドおよび多官能シアン酸エステルの混合樹脂なら
   びにエポキシ樹脂からなる結合剤４〜７％重量部により
   相互に貼合わせて得られる絶縁テープをコイル導体に密
   接巻回して絶縁基材層を形成し、この絶縁基材層に熱硬
   化性樹脂を含浸させ、樹脂含浸された絶縁層を加熱硬化
   することを特徴とする高圧回転電機コイルの絶縁処理方
   法。