JPS62118737A

JPS62118737A - 耐熱絶縁線輪の製造方法

Info

Publication number: JPS62118737A
Application number: JP28795385A
Authority: JP
Inventors: Hisayasu Mitsui; 久安三井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-05-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH078120B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は例えば高速増殖炉の液体ナトリウム循環用ポン
プのような３００℃以上６００℃程度までの高温で使わ
れる電機機器の耐熱絶縁線輪の製造方法に関する。

〔従来の技術〕従来の電気機器の絶縁線輪の導体としては、銅やアルミ
ニウムが一般に使われている。しかし、これらの導体は
３００℃以上の高温で使われると、結晶の粗大化が起き
１強度が低下し、電気抵抗が増すため、実用できない。

このため、耐熱絶縁電線としてニッケルや銀などの耐熱
性のよい金属を、銅の表面にメッキし、耐熱性の絶縁被
膜を形成したもの（例えば森田稔ほか著の「無機ポリマ
ーエナメル線の開発」や１９８３年発行の昭和電線電纜
レビュー３３巻４号「６７頁〜７２頁」）が知られてい
る６〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、このようなメッキ層は厚い被膜を形成できず、
そのまま高温で使用されると、銅との剥離が起き、銅が
酸化し、脆化するため、長期間の使用には耐え得ない。

３００℃以上の高温での使用に耐える電気絶縁線輪に使
う銅系統線には次の特性が必要とされる。

（１）高温において、導電率が高く、経年変化が少ない
こと。

（２）酸化等の腐食が生じず、耐熱性に優れていること
。

（３）静的強度、疲労及びクリープ特性が優れているこ
と。

（４）導体の加工性、組立性、接合性等が優れたこと。

本発明の目的は３００℃以上の高温に耐える耐熱絶縁線
輪の製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は銅より耐熱性の高い銅系統線にセラミック絶縁
層と無機ポリマーの絶縁層のうち少なくともいずれか一
方を設けた絶縁電線を巻回して３００℃以上６００℃程
度の高温に耐え得るようにするものである。

〔作　用〕

このように構成されたものは、銅より耐熱性が高い銅系
統線を用いたことにより、耐熱性が増大し、また無機絶
縁を施したから絶縁劣化もなく、高温に耐える絶縁線輪
を製造することができる。

〔発明の実施例〕

実施例１以下１本発明の第１の実施例について、第１図を参照し
て説明する。

外径が８ｍｍφで厚さが０．８ｍｍのステンレス鋼（例
えばＳυ５３０４．あるいは５Ｏ３３１６等）製シーム
レスパイプ（１）に、銅系統線として６　、２ｍｍφの
無酸素鋼に近い０．０８％銀入胴入（２）を挿入後、こ
の組合せたものを１．３＋ａｍφになるまで線引する。

このようにするとシームレスパイプ（１）の肉厚は０．
１３ｍｍで、胴入銅線（２）の直径は１．０４ｍ■φの
構成で密着したＳＵＳクラッド銀入胴入銅線られる。こ
のＳＵＳクラッド銀入胴入銅線００℃のアルゴンガス中
で焼鈍した後、ホウ酸とフェニルシリコーンとメチルシ
リコーンとを加熱重合して得られるボロシロキサン系樹
脂とフェニルメチルシリコーン樹脂と無機充填材とを、
有機溶媒中に溶解または分散させて成る絶縁塗料（３）
を塗布焼付して耐熱絶縁電線（４）を得る。この耐熱絶
縁電線（４）を多重回巻回して線輪を形成後、耐熱性の
傍着剤（５）例えばアルキルシリケート系のセラミック
化シリコーンエジストマ−（例えば東しシリコーン社製
ＡＹ４９−２０８）により、前記線輪の各巻回相互間を
充填接着成形硬化する。

しかる後、この耐熱絶縁線輪の上に３５μｍ厚さのガラ
ス織布を耐熱セラミックコーティング材（例えば新生実
業株式会社製５ｉ−１０００）で、１００μｍの無焼成
軟質集成マイカと接着補強し、アルキルシリケート系の
セラミック化シリコーンエラストマーＡＹ４９−２０８
と無機質充填割入ボロキシサン樹脂塗料（例えば昭和電
線電纜社製５ＭＲ１０９）を塗布した耐熱プリプレグマ
イカテープを、アルキルシリケート系のセラミック化シ
リコーンエラストマーを塗布しながら巻回して、プレプ
レグ、ガラスマイカ絶縁層（６）を形成する。更にこの
上から、アルミナ・酸化ボロン・シリカの３成分からな
る超高温用長繊維セラミックファイバー（例えば米国３
Ｍ社製ネクステル）の織布に、前記ＳＭＲ−１０９およ
びＡＹ４９−２０８を塗り込んだプリプレグ織布テープ
に、ＡＹ４９−２０８を塗布しながら巻回してプリプレ
グ織布絶縁層（７）を形成し、その外側に離型用のポリ
テトラフルオロエチレンテープ（図示せず）を巻き、鉄
板を当てた後、熱収縮性ポリエステルテープ（フィルム
状、チューブ状または織布状のものでもよい）を巻く。

そして、これを８０℃で１時間。

１３０℃で２時間、１５０℃で２時間、更に１８０℃で
１５時間加熱硬化させた。その後、前記熱収縮性ポリエ
ステル、鉄板、ポリテトラフルオロエチレンチーブを除
去した後、絶縁線輪をアルゴンガス中にて３００℃で８
時間、６００℃で８時Ｈ■焼成した。

次に作用について説明する。

加熱硬化時の加圧は熱収縮性ポリエステルフィルムの加
熱収縮によって行なわれる。更に、加熱焼成をすること
により、耐熱プリプレグマイカテープ（６）とプリプレ
グ織布テープ層（７）から成る主絶縁層（８）中に含ま
れる有機的成分が飛散消失し、シリコーンエラストマー
等がセラミック化し、堅固な無機質の主絶縁層（８）を
形成できる。

このようにして得られた耐熱絶縁線輪を、アルゴンガス
を封入して５００℃の高温で運転される高速増殖炉のナ
トリウム循環用ポンプに使用したところ、Ｎ転温度にお
けるｔａｎδは２５％であって小さく、破壊電圧は１ケ
月後においても初期値の６５％を維持していた。また、
銅の結晶の粗大化は観察されたが、ステンレス鋼の銅か
らの剥離や銅の酸化が、従来のニッケルメッキ銅に比べ
ると遥かに少なく、またステンレス鋼の強度低下がない
為、絶縁線輪全体の構造的強度は十分維持できた。

上記実施例は主絶縁（８）を設けたが、鉄心等大地に接
触しないものは、主絶縁（８）を省略してもよい。

そして上記実施例においては、ステンレス鋼製のシーム
レスパイプを用いたが、他に二、ツケル基合金（例えば
インコネル社製のインコネル６２５）、鉄基合金（例え
ばインコネル社製のインコロイ８００又はインコロイア
ロイ９０１）などがある。また、胴入銅の代りに、アル
ミナ分散強化銅（例えばグリデンメタル社製Ｇ１１ｄ　
Ｃｏｐ　ＡＬ−１５）が使えるし、Ｃｕ−Ｃｒ、　Ｃｕ
−Ｚｒ、　Ｃｕ−Ｃｄ、　Ｃｕ−Ｎｉ又は無酸素銅でも
よい。また電線の絶縁被膜としては、Ｃｒ２Ｏ３，ＡＱ
２０３などの金属酸化物と、ガラスの粉末と、溶媒とか
らなる泥状物質を導体上に塗布、焼付し、セラミック化
したもの（古川氏他著；住友電気９８巻１２頁）、粉末
状の酸化マグネシウムを焼付けたもの（例えば古河電工
社製、ＭＩケーブル）でもよい。また、電線の成形用や
、マイカの接着剤、テーピング時の塗込樹脂としては、
他のセラミック塗料（例えば住人化学工業社製スミセラ
ムＰ又はＳ、あるいはコスモス化成社製コスモスＧＳ　
９００）などがあり、上記実施例のみに限定されるもの
ではない。

実施例２次に第２図および第３図を参照して第２の実施例を説明
する。

第２図に示すように、被覆金ｍ（９）として厚さが０．
８＋ｕ＋、幅５０ｍｍのステンレスｍ（例えばＳＯ３３
０４、あるいはＳＯ３３１６等）製板で造管機により、
銅系紐線としての６．２ｍｍφの無酸素銅に近い０．０
８％銀入胴入（２）を包込みながら工程の詳細は省くが
ステンレス＃ｌ製板の両端部（９ａ）、　（９ａ）を連
続的にアーク溶接により溶着部（Ｂ）のように溶着し、
この包込んだものを１　、３ｍｍφになるまで線引する
。このようにすると被覆金属（１）であるところのステ
ンレス鋼板の肉厚は０．１３ｍｍで、胴入銅線（２）の
直径は１　、０４ｍｍφの構成で密着したＳＵＳクラッ
ド銀入胴入銅線られる。他は実施例１の通りである。こ
の電線は線材を板材で包み込んで線引きするから。

長さ寸法には殆ど制限がない。

このようにすると、長さ寸法には殆ど制限がない上に、
実施例１と同様な作用効果が得られる。

尚、ウェルド部（Ｃ）は第４図のように重ねても構わな
い。

実施例３次に第３の実施例について、第５図および第６図を参照
して説明する。

銅系統線（２）として１　、３ｍｍφのアルミナ分散強
化銅（例えば米国Ｇ１１ｄｄｅｎ　Ｍｅｔａ１社製Ｇ１
１ｄ　Ｃａｐ　ＡＬ−２０）上に、アルミナ、酸化ボリ
ア、シリカの３成分からなる超高温周長セラミック繊維
（１０）　（例えば米国３Ｍ社社製ツクステルのヤーン
を巻付け、無機ポリマーとして無機質充填割入ボロシロ
キサン樹脂塗料（例えば昭和電線電纜社製ＳＭＲ−１０
９）を塗布し、４８５℃で焼付け、絶縁塗料の焼付被膜
（３）を形成し、絶縁電線を得た。次に、この絶縁電線
（４）を多重回巻回して線輪を形成後、高温で焼成する
ことにより無機化できる接着剤（５）例えばアルキルシ
リグー１〜系のセラミック化シリコーンエラストマー（
例えば東しシリコーン社製ＡＹ　４９−２０８）により
、前記線輪の各巻回相互間を充填接着成形硬化する。そ
して主絶縁層（８）は実施例１と同様に製造する。

このようにして得られた耐熱絶縁線輪を、アルゴンガス
を封入して４００℃の高温で運転される電気機器に使用
したが、１年運転後の絶縁破壊電圧は初期の９０％を維
持しており、はとんど熱劣化していなかった。また銅の
結晶の粗大化は観察されたが、線輪全体の構造的強度は
十分維持できた。

尚、銅系統線はＣｕ−Ａｇ、　Ｃｕ−Ｚｒ、　Ｃｕ−Ｃ
ｄ、　Ｃｕ−Ｎｉの他、これらの合金線に耐熱性のよい
金属をメッキしたものを使用してもよい。

実施例４次に第４の実施例について説明する。これは実施例１又
は、実施例２の銅系統線に実施例３の絶縁を施したもの
である。

このようにして得られた絶縁線輪は５００℃の空気中で
１ケ月運転しても絶縁性能の顕著な低下は見られず、ま
た、銅の結晶の粗大化は観察されたが、ステンレス鋼の
銅からの剥離や銅の酸化が少なく、またステンレス鋼の
強度低下がない為、絶縁線輪全体の構造的強度は十分維
持できた。

尚、絶縁塗料の焼付被膜はセラミック絶縁層と無機ポリ
マー絶縁層のうちの少なくともいずれか一方だけを設け
るだけでも上記各実施例に準じた作用効果が得られるか
ら、そのようにしてもよいし、電圧が低いものでは主絶
縁（８）を省略してもよい。

実施例５次に第５の実施例ついて説明する。

これは第５図および第６図に示した第３の実施例の絶縁
線輪をアルゴンガス又は水素ガスの中に入れるものであ
る。

この上うにして得られた耐熱絶縁線輪は、飛散消失した
有機成分のところに無数の微細な空隙が形成され、この
空隙が外気とつながっている開放系のものである。この
絶縁線輪を密閉容器に入れ、雰囲気をアルゴンガスに置
換して５００℃にて３ケ月運転したが、絶縁破壊電圧は
初期の９０％を保持し、はとんど絶縁劣化の見られない
極めて耐熱性の高い電気絶縁線輪であった。

また同じ耐熱絶縁線輪を密閉容器に入れ、雰囲気を５気
圧の水素ガスとした。第７図に示すように従来のエポキ
シマイカ絶縁ｔａｎδ曲線（Ａ）は電圧が高くなるにつ
れ１部分放電による損失が大きくなったのに対して、本
実施例のｔａｎδ曲線（Ｂ）は、定格電圧（Ｅ）の３倍
の電圧まで全く部分放電を発生しないことがわかった。

また絶縁がすべて水素ガスと接しているために、熱劣化
、放電劣化が少ない長期の耐久性のある絶縁となった。

この場合水素は風損が空気の約１／１４と小さく冷却性
能が良いので、絶縁性能のみでなく冷却性能も向上を図
ることができる。また本実施例のようにマイカを主絶縁
に使用すると、マイカが高いアスペクト比をもつため、
沿面絶縁距離が長くなり、絶縁破壊電圧を特に高くする
ことができる。このようなことから本実施例はタービン
発電機などに好適な電気絶縁線輪を提供することができ
る。

なお本実施例の雰囲気を６気圧のＳＦ、ガスと置換した
ものは、絶縁破壊の強さが４０ｋＶ／ｍｍと極めて高く
、しゃ断器、変圧器等に採用することにより電気機器を
小形化することが可能であることがわかった。

一方、本実施例の雰囲気を絶縁油で置換した絶縁は従来
の油浸紙による絶縁に比べ、剛性が高く、電磁力、振動
等に対して耐久性のある電圧絶縁線輪を供することがで
きることが分った。絶縁油の代りに液体フレオンを使っ
ても良いが、絶縁耐力は高分子量のものを使うほど向上
できる。また、フレオン１１３などを使うことにより、
発熱体に直接接触させ気化させることによって耐熱絶縁
線輪の冷却と絶縁を兼ねさせることもできる。

尚、本実施例においては、雰囲気は他の絶縁気体でもよ
いし、油のような絶縁液体、即ち流体でも良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、銅より耐熱性の高
い銅系統線に、セラミック絶縁層と無機ポリマー絶縁層
のうちの少なくともいずれか一方を設けたので、３００
℃以上約６００℃程度までの耐熱絶縁線輪の製造方法と
して極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の第１の実施例で製造された耐熱
絶縁線輪を示す横断面図、第２図は第２の実施例にて耐
熱電線を製造しつつある状態を示す斜視図、第３図は第
２図の銅系統線を使用して製造した耐熱絶縁線輪を示す
横断面図、第４図は第２図の変形例を示す断面図、第５
図は第３の実施例に用いる耐熱電線を示す横断面図、第
６図は第５図の電線を使用した耐熱絶縁線輪を示す横断
面図、第７図は第５の実施例で製造した耐熱絶縁線輪の
特性を示す曲線図である。１・・・シームレスパイプ　　　　　２・・・銅系統線
である胴入銅線３・・・絶縁塗料の焼付被膜　　　　４
・・・耐熱絶縁電線５・・・接着剤　　　　　　　　　
　６・・・ガラスマイカ絶縁層７・・・織布絶縁層　　
　　　　　　８・・・主絶縁９・・・セラミックの繊維

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銅より耐熱性の高い銅系統線にセラミック絶縁層
と無機ポリマー絶縁層のうちの少なくともいずれか一方
を設けた絶縁電線を巻回することを特徴とする耐熱絶縁
線輪の製造方法。
（２）銅系統線は棒状銅系統線を、それより耐熱性の高
いシームレスパイプに挿入し、この組合せたものを伸線
したものとすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。
（３）銅系統線は棒状銅系統線を、それより耐熱性の高
い金属板で被覆し、金属板の継ぎ目を溶接し、この組合
せたものを伸線したものとすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。
（４）銅系統線は耐熱性のよい銅合金線、又は耐熱性の
よい金属をメッキした銅又は銅合金線としたことを特徴
とする特許請求の範囲第２項又は第３項記載の耐熱絶縁
線輪の製造方法。
（５）銅系統線は銀入銅、又はアルミナ分散強化銅、又
はＣｕ−Ｃｒ、Ｃｕ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｃｄ、Ｃｕ−Ｎｉ等
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし
第４項記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。
（６）シームレスパイプはステンレス鋼、又はニッケル
基合金又は、鉄基合金等を用いることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。
（７）金属板はステンレス鋼、又はニッケル基合金、又
は鉄基合金等を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第３項記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。
（８）セラミック化シリコーンを接着材として線輪を固
め、前記接着剤を使用したプリプレグガラスマイカテー
プ又はシートによる無機絶縁層を主絶縁として形成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項の
いずれかに記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。
（９）セラミック絶縁層および無機ポリマー絶縁層はそ
れらの塗料を焼付けによって形成することを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の
耐熱絶縁線輪の製造方法。
（１０）セラミック絶縁層は銅系鎖線の上にセラミック
繊維を巻回し、無機ポリマー絶縁層はセラミック絶縁層
の上に無機ポリマーを塗布した後、焼付けによって形成
することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８
項のいずれかに記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。
（１１）水及び酸素を含まない絶縁流体中に線輪を配設
することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１
０項のいずれかに記載の耐熱絶縁線輪の製造方法。