JPS6136329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な電気絶縁用テープに関する。さ
らに詳しくは、高電圧回転電機用コイルなどの電
気導体上に巻回して絶縁導体を製造するに際し、
巻回操作が容易であり、しかも電気的特性、機械
的特性おつび熱的性質にすぐれた絶縁層を与えう
る電気絶縁用テープに関する。 従来から高電圧回転機器、たとえばタービン発
電機、水車発電機、誘導電動機などに用いられる
固定子コイルの絶縁体（絶縁層ともいう）をうる
手段として、集成マイカ箔やはがしマイカ箔にガ
ラスクロス、ポリエステル不織布、紙、フイルム
などを裏打材とし、熱硬化性樹脂により貼り合せ
たマイカテープ類を電気導体上に巻回したのち、
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエ
ステルイミド樹脂、ポリアミド樹脂などで代表さ
れる熱硬化性樹脂を真空加圧含浸せしめ、加熱成
形して所定の絶縁導体（以下、絶縁導体を総称し
て絶縁コイルという）をえている。 一般に絶縁コイルは高電圧回転電機に組み込ま
れて気体媒体中で使用されるが、高電圧下におい
てはコイル部分に存在する空隙（気体）の電気破
壊によつてコロナ放電を起し、結果として絶縁層
の破壊にいたるおそれがあつた。したがつて絶縁
耐力（すなわち耐電圧性）および耐コロナ性に一
層すぐれた絶縁層が要求されている。これらの要
求を満足せしめるために、高電圧回転電機用絶縁
コイルでは古くからマイカ箔が使用されており、
すぐれた絶縁材料が開発されている現在において
も、マイカ箔は耐熱性、耐電圧性、耐コロナ性な
どにすぐれるという利点があり、依然として絶縁
コイルの絶縁材料として重要な地位を占めてい
る。 通常マイカ箔には、マイカ原鉱を薄く剥がして
えられる薄片からなるはがしマイカ箔と、マイカ
原鉱およびはがしマイカ箔の残品を焼成法や水ジ
エツト法などで処理して細かいりん片状とし、こ
の水分散液から抄紙してえた集成マイカ箔とがあ
り、いずれも前記熱硬化性樹脂により裏打材を貼
り合せたものが、マイカテープとして実用に供さ
れている。集成マイカ箔は、はがしマイカ箔と異
なり、良質でないマイカ箔から加工されるので安
価であり、しかも厚さも比較的均一であり、かつ
耐電圧性にすぐれるという特徴があり、近年広範
囲に使用されている。 従来の集成マイカテープにあつては、集成マイ
カ箔が単に抄紙されてなるものであるためにマイ
カ箔同士が強固に密着しておらず、そのためにテ
ーピング作業時にマイカ箔片間にずれが生じ、マ
イカ箔本来の高い絶縁耐力が発揮されないという
欠点がある。 一般にマイカテープのテーピング作業をスムー
ズに行なうために要求される性質としては、マイ
カテープの引張り強度が大きく、コイルなどのわ
ん曲部においても該わん曲部に沿つて密着して巻
回しうるようにしなやかであり、しかもマイカ箔
片間にずれが生じないことである。しかしてマイ
カテープのテーピング作業性は、用いる裏打材に
依存せられ、裏打材として紙、ポリエステル不織
布、フイルムなどを用いたマイカテープでは、比
較的安価であるがマイカテープの引張り強度が充
分でなく、また一方裏打材としてガラスクロスを
用いたマイカテープでは、マイカテープの引張り
強度は充分であるがいちじるしく高価となり、し
かも硬くなり、コイルなどのわん曲部に沿つて巻
回され難いという欠点があり、いずれの性質をも
満足しうるマイカテープはいまだに提供されてい
ないのが実状である。 しかして本発明者は叙上の欠点を排除し、高電
圧回転電機用コイルなどの電気導体上への巻回操
作が容易であり、しかも耐コロナ性、耐電圧性な
どの電気的特性、機械的特性および熱的性質にす
ぐれた絶縁層を与えうる電気絶縁用テープを提供
するべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成す
るにいたつた。 すなわち本発明は繊維状基材、集成マイカ箔お
よび高分子フイブリツドを同時に抄紙した集成マ
イカシートに多孔質絶縁材を熱圧集して一体化さ
れてなる電気絶縁用テープに関するものであつ
て、電気絶縁用テープとして繊維状基材、集成マ
イカ箔および高分子フイブリツドを同時に抄紙し
てえられる集成マイカシートと多孔質絶縁材とが
熱圧着および熱硬化性樹脂処理により強固に接着
されてなる電気絶縁用テープを用いることによ
り、従来の集成マイカテープを用いるばあいにお
けるごとく、集成マイカテープの引張り強度が充
分でないのでテーピング作業能率に劣つたり、ま
たテーピング作業時にコイルなどのわん曲部に沿
つて密着して集成マイカテープが巻回され難く、
かつ該わん曲部で集成マイカテープの集成マイカ
箔片間にずれが生じ、えられる絶縁層に高い絶縁
耐力が付与されないなどの叙上の欠点が拝除さ
れ、電気絶縁用テープの引張り強度が大きいので
テーピング作業能率が向上され、またテーピング
作業時にコイルなどのわん曲部に沿つて、集成マ
イカ箔片間にずれを生じることなく密着して巻回
され、しかも耐コロナ性、耐電圧性などの電気的
特性、機械的特性および熱的性質にすぐれた絶縁
層がえられるというきわめて顕著な効果が奏され
る。 本発明の電気絶縁用テープは、前記のごとく繊
維状基材を集成マイカ箔粉末と高分子フイブリツ
ドを含む水分散液中を通過させ、繊維状基材を包
含させて抄紙した集成マイカシートに多孔質絶縁
材を重ね、熱圧着処理を施してマイカシートを
え、所望の巾に切断してなるマイカテープであ
る。 本発明の電気絶縁用テープにあつては、集成マ
イカ箔片間に混在する高分子フイブリツド、繊維
状基材および多孔質絶縁材を同時に熱圧着処理す
るので、集成マイカ箔同士はもとより集成マイカ
箔と繊維状基材および集成マイカ箔と多孔質絶縁
材は、高分子フイブリツドの融着によつて一層強
に接着されており、従来の集成マイカ箔に裏打材
を貼り合せたマイカテープに比べて集成マイカ箔
が緻密に接着しており、マイカテープの引張り強
度も３〜５倍程度に向上し、したがつてテーピン
グ作業性が向上されるほか、テーピング作業時に
集成マイカ箔片間のずれがまつたく起らず、絶縁
コイルの製造に用いるばあいには、耐電圧比が
115〜140％と高くなる。 本発明の電気絶縁用テープは、金雲母や白雲母
などの細りん片、すなわち通常の集成マイカ箔と
高分子フイブリツドを含む水分散混合液を抄紙す
るに際し、あらかじめ抄紙装置にセツトした繊維
状基材をも同時に抄紙し、えられる集成マイカシ
ートを乾燥したのち多孔質絶縁材を重ね、熱圧着
処理することにより製造される。抄紙される集成
マイカシート中の高分子フイブリツドおよび繊維
状基材の組成としては、集成マイカ箔100部（重
量部、以下同様）に対しそれぞれ0.1〜５部およ
び４〜15部が採用される。また熱圧着処理条件と
しては温度180〜350℃、加圧圧力５〜200Kg／cm²
で0.1〜300秒間程度が採用される。 本発明の電気絶縁用テープに配する繊維状基材
としては、単繊維を単に該テープの長手方向のみ
に配するか、または平織、朱子織、綾織などの方
法で織られた繊維布が配される。このばあい繊維
の太さとしては、見掛け上0.015〜0.2mm程度のも
のが用いられ、また単繊維には撚り数の小さいも
のが用いられる。これらの単繊維および繊維布を
用いるのは、つぎの工程で施される熱融着処理に
より、これらの単繊維や繊維布が平滑化され、集
成マイカシートの厚さ方向に占める繊維状基材の
厚さをできるだけ小さくし、えられる電気絶縁用
テープの耐電圧性能を低下させないための配慮で
ある。また本発明の電気絶縁用テープに用いる繊
維状基材の材質としては、たとえばガラス繊維、
ポリエステル繊維、ナイロン繊維などの単繊維ま
たは繊維布があげられる。 本発明の電気絶縁用テープに用いる高分子フイ
ブリルツドとしては、たとえば芳香族系ポリアミ
ド、ポリエステル、ポルビニルアルコール、ポリ
アクリロニトリルなどの合成樹脂のフイブリツド
があげられる。また集成マイカ箔の大きさ（集成
マイカ箔粉末の最長辺をいう）としては30〜5000
μｍが採用され、それによりテープの厚さが均一
となり、引張り強度が大きくかつ耐電圧性にすぐ
れた電気絶縁用テープがえられる。 本発明の電気絶縁用テープに用いる多孔質絶縁
材としては、通常知られている合成高分子の繊維
布、布織布、紙などがあげられ、それらの代表的
なものを例示すれば、たとえばポリエステル不織
布、ナイロン不織布、フエノールホルムアルデヒ
ド布、ポリエステルフイルム、芳香族系ポリアミ
ド紙などがある。とくに好ましいものとしては、
熱圧着処理時に集成マイカシート中に含まれる高
分子フイブリツドが多孔質絶縁材内に浸入しうる
もの、すなわち多孔質絶縁材の表面が平滑でない
ものであり、芳香族系ポリアミド紙やポリエステ
ル、ナイロンなどの不織布である。 本発明の電気絶縁用テープにおいて、さらに好
ましい態様としては、前記集成マイカシートに多
孔質絶縁材を熱圧着して一体化したのち、熱硬化
性樹脂を塗布または含浸せしめて半硬化状に仕上
げたもの、または繊維状基材をあらかじめ熱硬化
性樹脂を配合した前記水分散液中を通過させ熱硬
化性樹脂を含有させて抄紙した集成マイカシート
に多孔質絶縁材を熱圧着して一体化し、半硬化状
に仕上げたものなどがある。熱硬化性樹脂として
は、たとえばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ポリエステルアミド樹脂、ポリアミド樹
脂、シリコーン樹脂、アルキツド樹脂などがあげ
られ、通常集成マイカテープ100部に対し0.1〜20
部が含浸される。このような熱硬化性樹脂を含有
する電気絶縁用テープにあつては、しなやかさが
増し、テーピング作業性が一層向上され、しかも
コイルなどのわん曲部に沿つて密着して巻回され
うる。 しかしてえられる本発明の電気絶縁用テープ
は、たとえば半重ね巻きなどの通常知られている
巻回要領によりコイル導体上に巻回され、この巻
回層に前記熱硬化性樹脂が真空加圧含浸などの通
常の方法によつて含浸され、加熱硬化されて絶縁
層が形成される。えられる絶縁コイルは、電気絶
縁用テープの引張り強度が大きく、かつ緻密な集
成マイカテープを用いているので、テープングに
よる集成マイカ箔の損傷がまつたくなく、絶縁性
能がとくにすぐれたものである。 なお本発明の電気絶縁用テープに用いる集成マ
イカシートを抄紙するばあい、集成マイカ箔と高
分子フイブリツドの水分散混合液中に、あらかじ
め水溶性レジンや水分散形レジン、たとえばエポ
キシエステル、ポリエステルイミド、ポリエステ
ル、アクリル系樹脂などを添加し、集成マイカ箔
同士の接着を向上せしめてもよく、また熱硬化性
樹脂の含浸性を改善せしめるために少量の界面活
性剤を添加してもよい。また含浸される熱硬化性
樹脂の寿命を長期に保つために、集成マイカシー
トに反応促進剤（たとえば含浸される熱硬化性樹
脂がエポキシ樹脂―酸無水物のばあいには三弗化
ホウ素アミン錯塩、有機カルボン酸金属塩などの
化合物）を含浸せしめてもよい。 つぎに実施例および比較例をあげて本発明の電
気絶縁用テープを詳細に説明する。 実施例 １ 繊維状基材（ガラス繊維の見掛け上の太さ：
0.06mm）、水ジエツト法によりえた集成マイカ箔
（集成マイカ箔粉末の大きさ：30〜5000μｍ）お
よび芳香族系ポリアミドフイブリツド（構成成
分：イソフタル酸―ジアミノジフエニルメタン共
重合体）を同時に抄紙した集成マイカテープ、す
なわち集成マイカ箔100部に対し芳香族系ポリア
ミドフイブリツド4.8部を含み、かつガラス繊維
を25mmあたり20本の割合にテープの長手方向に配
してなる集成マイカテープ〔日本アロマ(株)製〕
に、芳香族系ポリアミド紙〔日本アロマ(株)製、構
成成分：イソフタル酸―ジアミノジフエニルメタ
ン共重合体、厚さ：30μｍ〕を重ね、温度290
℃、加圧圧力80Kg／cm²、加圧時間３秒間熱融着処
理して厚さ0.13mmおよび巾30mmを有する電気絶縁
用テープをえた。 えられた電気絶縁用テープの組成は、厚さ比
で、集成マイカ（芳香族ポリアミドフイブリツド
を含む）：ガラス繊維：芳香族ポリアミド紙＝
1.0：0.015：0.015であり、ガラス繊維の隙間にも
集成マイカ箔が充填されたものであつた。 ついでえられた電気絶縁用テープに、エピコー
ト1001の70部、エピコート834の30部（エピコー
ト1001およびエピコート834はいずれもシエル化
学社製のエポキシ樹脂、商品名）およびオクチル
酸亜鉛８部からなるエポキシ系樹脂を７％（重量
％、以下同様）含浸せしめた。 ついで厚さ2.2mm×巾５mm×長さ2000mmの二重
ガラス巻平角銅線で２列で10段に組み合せた44mm
×10mmの断面を有するコイル導体に、前記樹脂を
含浸せしめた電気絶縁用テープを半重ね巻きに10
回巻回したのち、その外周に絶縁層の保護層とし
てテトロンテープ〔帝人(株)製、厚さ：０：13mm〕
を１回巻回した。ついでこのコイルをエピコート
828（シエル化学社製のエポキシ樹脂、商品名）
100部、メチルテトラヒドロ無水フタル酸100部お
よびクレジルグリシジルエーテル20部からなるエ
ポキシ系含浸樹脂中に浸漬し、0.1mmＨｇで３時
間真空含浸処理し、ついで３Kg／cm²で３時間加圧
したのち成形加熱炉中で150℃×18時間加熱硬化
して、絶縁層の厚さ2.9mmを有する絶縁コイルを
えた。 ついでえられた絶縁コイルの電気的特性〔誘電
正接（△tanδ）特性値、耐電圧値〕を測定し
た。その測定結果を第１表に示す。なお誘電正接
特性値は、えられた絶縁コイル（初期）、180℃×
20日間熱劣化処理した絶縁コイル（劣化後）およ
び曲げ変形付与条件として間隔500mm、変形量10
mmの片持ばり法により曲げ変形を100回与えた絶
縁コイル（曲げ変形処理後）を電圧を変えて測定
したときの二電圧間の差を意味し、5KV／mm―
0.5KV／mmを対象とするものである。耐電圧値
は、えられた絶縁コイル（初期）のシリコーン油
中における5KV／minの段階上昇法によりえた値
を絶縁層の厚さで除したものである。 実施例 ２ エポキシ系樹脂を含浸せしめない電気絶縁用テ
ープを用いたほかは実施例１と同様にして電気絶
縁用テープを巻回し、かつ絶縁層上にテトロンテ
ープを巻回したコイルをえた。 ついでこのコイルをエピコート828（前出）100
部、メチルテトラヒドロ無水フタル酸100部およ
びクレジルグリシジルエ―テル20部からなるエポ
キシ系含浸樹脂にオクチル酸亜鉛を0.2％添加し
た該含浸樹脂中に浸漬し、以下実施例１と同様に
して絶縁層の厚さ2.9mmを有する絶縁コイルをえ
た。 ついでえられた絶縁コイルの電気的特性を実施
例１と同様にして測定した。その測定結果を第１
表に示す。 実施例 ３ 裏打材として芳香族系ポリアミド紙に代えてポ
リエステル不織布〔日本バイリーン(株)製、商品名
KH3002K、見掛け厚さ：35μｍ〕を用いたほか
は実施例１と同様にして絶縁層の厚さ2.9mmを有
する絶縁コイルをえた。 ついでえられた絶縁コイルの電気的特性を実施
例１と同様にして測定した。その測定結果を第１
表に示す。 比較例 １ 集成マイカテープ〔岡部マイカ(株)製、商品名
DR―２、厚さ：0.1mm〕にポリエステル不織布
（前出）を重ね、エピコート1001（前出）70部、
エピコート834（前出）30部およびオクチル酸亜
鉛８部からなるエポキシ系樹脂を７％含浸せしめ
て、厚さ0.13mmおよび巾30mmを有するマイカテー
プをえた。 このマイカテープを用いて実施例１と同様にし
て絶縁層の厚さ2.9mmを有する絶縁コイルをえ
た。 ついでえられた絶縁コイルの電気的特性を実施
例１と同様にして測定した。その測定結果を第１
表に示す。

【表】 第１表から、本発明の電気絶縁用テープを用い
て形成した絶縁コイルは、比較例でえた絶縁コイ
ルに比べて電気的特性、機械的特性および耐熱性
にすぐれていることが明らかである。また本発明
の電気絶縁用テープを用いて形成した絶縁コイル
にあつては、集成マイカテープ層が緻密になつて
いるので、えられる絶縁層中に空隙がほとんどな
く、耐コロナ性にもすぐれたものであつた。 前記実施例においては、熱硬化性樹脂としてエ
ポキシ系樹脂を用いたが、本発明の電気絶縁用テ
ープにあつては、前記エポキシ系樹脂のほかに、
ポリアミド、ポリエステル、シリコーンなどの通
常の熱硬化性樹脂が用いられ、電気的特性、機械
的特性および耐熱性にすぐれた絶縁層が形成され
る。 また本発明の電気絶縁用テープにおいては、絶
縁コイルの製作手段として真空加圧浸によるばあ
いについて例示したが、他の手段、たとえばあら
かじめ電気絶縁用テープ中に熱硬化性樹脂を25〜
60％含有せしめ、この電気絶縁用テープをコイル
導体に巻回したのち加熱成形して絶縁層を形成せ
しめる方法すなわちプリプレグ方法も採用され、
それにより前記特性にすぐれた絶縁層が形成され
る。 以上述べたごとく、本発明の電気絶縁用テープ
を用いるときは、テーピング作業性がきわめて良
好であり、形成される絶縁層の電気的特性、機械
的特性および熱的性質にすぐれた絶縁コイルがえ
られ、工業上きわめて有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維状基材、集成マイカ箔および高分子フイ
   ブリツドを同時に抄紙した集成マイカシートに多
   孔質絶縁材を熱圧着して一体化されてなる電気絶
   縁用テープ。 ２ 熱硬化性樹脂処理を施して半硬化状に仕上げ
   られてなる特許請求の範囲第１項記載の電気絶縁
   用テープ。