WO2014115266A1 - 電気機器用絶縁材及びこれを用いた電気機器 - Google Patents

電気機器用絶縁材及びこれを用いた電気機器 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an insulating material used for electrical equipment such as a transformer, a generator, a breaker, a converter, and a rotating machine.
  • resin which is an insulating material (insulating material) used in high-voltage products such as transformers, generators, circuit breakers, and converters
  • resin which is an insulating material (insulating material) used in high-voltage products such as transformers, generators, circuit breakers, and converters
  • insulating material insulating material
  • mechanical breakdown is likely to occur in addition to electrical insulation breakdown, so that it is not easy to reduce the size of the device.
  • the improvement of a dielectric breakdown electric field and fracture toughness is desired.
  • Patent Document 1 includes an epoxy compound having two or more epoxy groups per molecule, microparticles made of silica or the like, nanoparticles made of a layered silicate compound or the like, and elastomer particles.
  • a cast resin composition for an insulator is disclosed.
  • Patent Document 1 also describes that the primary particle size of the elastomer particles is preferably 0.1 to 10 ⁇ m.
  • An object of the present invention is to improve both the dielectric breakdown electric field and the fracture toughness of the insulating material for electrical equipment.
  • the present invention includes an insulating resin, organic nanoelastomer particles, and inorganic nanoparticles, wherein the organic nanoelastomer particles and the inorganic nanoparticles are dispersed in the insulating resin and include alternately arranged portions, Is 1 nm or more and less than 100 nm.
  • both the dielectric breakdown electric field and the fracture toughness of the insulating material for electrical equipment can be improved.
  • FIG. 2A It is a graph which shows the relationship between the particle size of nano rubber, and fracture toughness at the time of adding nano rubber to an epoxy resin.
  • FIG. 2A It is a perspective view which shows the insulating material for electric equipments of Example 1.
  • FIG. 2A It is AA sectional drawing of FIG. 2A.
  • FIG. 3 It is a perspective view and sectional drawing which show the insulating material for electrical equipments of Example 3.
  • an electric device refers to a transformer, a generator, a breaker, a converter, a rotating machine, a server, a personal computer (personal computer), a power semiconductor, a semiconductor, and the like, but is not limited to these specific examples. Rather, it includes all electrical equipment that requires insulation and mechanical strength in a high electric field.
  • organic nanoelastomer particles refer to nanoparticles formed of a viscoelastic resin.
  • an inorganic nanoparticle means the nanoparticle formed with the inorganic substance.
  • FIG. 1 explains the reason why it is not easy to significantly improve mechanical fracture toughness when nano rubber, which is an elastomer particle (organic nanoelastomer particle) having a particle size of 0.1 ⁇ m or more, is added.
  • FIG. 1 shows the relationship between nano rubber particle size and fracture toughness when nano rubber is added to an epoxy resin.
  • fracture toughness is small when the particle size is 100 nm or more, and large when the particle size is less than 100 nm.
  • the organic nanoelastomer particles are acidic and the inorganic nanoparticles are alkaline with respect to the insulating resin.
  • the organic nanoelastomer particles preferably include at least one selected from the group consisting of acrylonitrile butadiene rubber, styrene / butadiene rubber, butadiene rubber, and natural rubber.
  • the inorganic nanoparticles preferably include silica or alumina.
  • the insulating resin is preferably an epoxy resin, mica (mica) or boron nitride.
  • the total content of the organic nanoelastomer particles and the inorganic nanoparticles is preferably 1% by weight or more and 20% by weight or less.
  • the organic nanoelastomer particles and the inorganic nanoparticles are dispersed in the insulating resin by stirring.
  • the insulating material for electrical equipment is preferably formed by alternately forming layers containing organic nanoelastomer particles and not containing inorganic nanoparticles and layers containing inorganic nanoparticles and not containing organic nanoelastomer particles.
  • the organic nanoelastomer particles are acrylonitrile butadiene rubber
  • the inorganic nanoparticles are silica
  • the insulating resin is an epoxy resin
  • the electrical equipment uses the insulating material for electrical equipment.
  • FIG. 2A is a perspective view showing a test piece of an insulating material for electric equipment.
  • the shape of the test piece 10 is a cube.
  • FIG. 2B schematically shows an enlarged cross section of the test piece, and is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 2A, showing a cross section orthogonal to the cross section AA.
  • the test piece has a configuration in which nano NBR 5 and nano silica 6 are dispersed in epoxy resin 7.
  • the nano NBR 5 and the nano silica 6 are alternately arranged not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.
  • alkaline nano-NBR 5 and acidic nano-silica 6 with respect to the epoxy resin 7 are respectively a cation (positively charged) and an anion (negative charge) in the epoxy resin 7 to which a high voltage is applied. It is tinged.)
  • the alternating structure as shown in the figure is the most stable in terms of energy. Therefore, when stirring is carried out for a long time and the nano NBR 5 and the nano silica 6 are sufficiently dispersed in the epoxy resin 7, an insulating material for electric equipment having such an alternating structure can be obtained.
  • the resin mixture in which nanoparticles such as nano-NBR5 and nano-silica 6 are dispersed is also referred to as “nanocomposite resin”.
  • Nano NBR5 acrylonitrile butadiene rubber
  • nano silica 6 are added with a high-speed stirrer to produce a dispersed epoxy resin 7, and a test piece 10 for evaluating dielectric breakdown electric field and fracture toughness is molded.
  • the stirring time is halved compared to when the nanoparticles are added.
  • a stable structure can be obtained by setting the stirring time to double 48 hours.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which one nano NBR particle is dropped due to dielectric breakdown.
  • the nano silica 6 around the dropped nano NBR 5 suppresses tree progress due to dielectric breakdown.
  • Table 1 summarizes the effects of the compounding of nanoparticles on the dielectric breakdown electric field and fracture toughness.
  • Sample 4 (alternate arrangement) has larger fracture toughness and dielectric breakdown electric field than sample 5 (non-alternate arrangement), and is a value close to single addition. This is because the total energy of the interleaving is the smallest and stable, and the surrounding nanoparticles inhibit the development of both mechanical and dielectric breakdown. This makes it possible to reduce the size of the insulating material.
  • FIG. 4 shows a resin structure of a molded transformer.
  • the resin structure 15 has a cylindrical shape and has a hollow portion 17.
  • the hollow portion 17 has a substantially quadrangular prism shape, and the corner portion 16 has a curvature.
  • the corner portion 16 tends to have a high residual stress generated in the cooling process. For this reason, it is effective in terms of strength to mix nano NBR and nano silica with the resin of the corner portion 16. Moreover, the raw material cost and manufacturing cost of nanomaterial can be reduced by mixing nano NBR and nano silica only in the resin of the corner 16.
  • This method can also be applied to generators, breakers and converters other than molded transformers.
  • the nanocomposite resin of this example is obtained by adding nano SBR (styrene-butadiene rubber) and nanoclay to an epoxy resin.
  • nanoclay is a particulate material formed of silica and alumina.
  • Alkaline nano-SBR and acidic nano-clay are cations and anions in the epoxy resin, respectively, and the nanoclay has a laminated structure, so that a two-dimensional alternating structure is the most stable in terms of energy. Become.
  • Table 2 summarizes the effects of the combination of the nanoparticles of this example on the dielectric breakdown electric field and fracture toughness.
  • Sample 8 (alternate arrangement) has larger fracture toughness and dielectric breakdown electric field than sample 9 (non-alternate arrangement), and is a value close to single addition. This is because the total energy of the interleaving is the smallest and stable, and the surrounding nanoparticles inhibit the development of both mechanical and dielectric breakdown. This makes it possible to reduce the size of the insulating material.
  • Example 1 it is effective from the viewpoint of strength to mix nano-SBR and nanoclay into the resin at the corners of the resin structure constituting the mold transformer. Moreover, the raw material cost and manufacturing cost of nanomaterials can be reduced by mixing nano SBR and nano clay only in the corner resin.
  • planar alternating structure as in this example is effective in improving the dielectric breakdown electric field and fracture toughness of the thin film, interface, surface, mica.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a test piece of an insulating material for electrical equipment.
  • a test piece 100 is obtained by alternately stacking two types of nanocomposite resins containing different types of nanoparticles, converting them into nanoparticles and layering them one layer at a time.
  • the nanoparticles are nano BR22 (butadiene rubber) and nanomica 23.
  • an epoxy resin to which only nano-BR22 is added is prepared with a stirrer, and one layer is molded in terms of nanoparticles. Then, the epoxy resin which added only the nano mica 23 is produced, and it converts into a nanoparticle and shape
  • a stirred nanocomposite resin may be applied, or a sputtering method may be used.
  • the right side of the figure shows the cross-sections (four layers) of each layer stacked alternately.
  • the nano BR 22 and the nano mica 23 are arranged not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.
  • the alkaline nano BR 22 and the acidic nano mica 23 with respect to the resin are respectively a cation and an anion in the resin to which a high voltage is applied.
  • Such an alternating structure is the most stable in terms of energy. Therefore, such an alternating structure can be obtained by carrying out stirring over a long period of time and sufficiently dispersing nanoBR22 and nanomica 23 in the epoxy resin.
  • the nano mica 23 around the nano-BR 22 that has undergone dielectric breakdown suppresses tree progress due to dielectric breakdown. For this reason, the breakdown electric field is larger than the random arrangement.
  • a clear alternating structure can be formed by repeated molding as in the present embodiment, which is effective in improving the dielectric breakdown electric field and the fracture toughness.
  • both the dielectric breakdown and the mechanical breakdown progress can be simultaneously suppressed, and the nanoelastomer particles that are positively charged in the resin and the nanosilica particles that are negatively charged are arranged adjacent to each other, The total energy of the system is reduced, and both the breakdown electric field and the fracture toughness can be improved.
  • organic nanoelastomer particles as NBR, SBR, BR, or NR, fracture toughness can be improved.
  • the dielectric breakdown electric field can be improved by using nano silica or nano alumina as the inorganic nanoparticles.
  • the total content of the organic nanoelastomer particles and inorganic nanoparticles 1% by weight or more and 20% by weight or less, it is possible to achieve both function maintenance and viscosity increase inhibition.
  • the most stable alternating structure can be generated by dispersing with a stirring device.
  • an insulating material for electrical equipment that can withstand the stress caused by the breakdown due to the high voltage of the generator, the mold transformer, and the circuit breaker, and rotation, heat shrinkage, or circuit interruption.
  • Nano NBR Nano NBR
  • 6 Nano silica
  • 7 Epoxy resin
  • 10 Test piece
  • 11 Cross-sectional SEM image
  • 15 Resin structure
  • 16 Corner part
  • 17 Hollow part
  • 22 Nano BR
  • 23 Nano mica.

Abstract

　本発明は、絶縁樹脂と、有機ナノエラストマー粒子と、無機ナノ粒子とを含み、有機ナノエラストマー粒子及び無機ナノ粒子が、絶縁樹脂の中に分散され、交互に配置された部分を含み、有機ナノエラストマー粒子及び無機ナノ粒子の粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満である電気機器用絶縁材を提供する。これにより、電気機器用絶縁材の絶縁破壊電界及び破壊靭性をともに向上することができる。

Description

電気機器用絶縁材及びこれを用いた電気機器
　本発明は、変圧器、発電機、遮断機、変換器、回転機などの電気機器に用いる絶縁材に関する。
　変圧器、発電機、遮断器、変換器などの高電圧製品に使われている絶縁材（絶縁材料）である樹脂に関しては、効率向上のため、機器の小型化が重要になりつつある。しかし、小型化による高電界化に伴い、電気的な絶縁破壊に加え、機械的な破壊が起きやすくなるため、機器の小型化が容易では無い状況である。このため、絶縁樹脂としては、絶縁破壊電界及び破壊靭性の向上が望まれている。
　これを目的として、特許文献１には、１分子当たりに２以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と、シリカ等よりなるマイクロ粒子と、層状シリケート化合物等よりなるナノ粒子と、エラストマー粒子と、を含む絶縁物用注型樹脂組成物が開示されている。特許文献１には、エラストマー粒子の一次粒径は、０．１～１０μｍであることが好ましいことも記載されている。
特開２００８－０７５０６９号公報
　特許文献１に記載されている粒径０．１μｍ以上のエラストマー粒子においては、特にナノゴムの添加の場合は、機械的な破壊靭性の大幅な向上が容易でない状況である。現状、電気的な絶縁破壊電界と機械的な破壊靭性との両方を向上させるナノ粒子は報告されていない。
　本発明の目的は、電気機器用絶縁材の絶縁破壊電界及び破壊靭性をともに向上することにある。
　本発明は、絶縁樹脂と、有機ナノエラストマー粒子と、無機ナノ粒子とを含み、有機ナノエラストマー粒子及び無機ナノ粒子は、絶縁樹脂の中に分散され、交互に配置された部分を含み、粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする。
　本発明によれば、電気機器用絶縁材の絶縁破壊電界及び破壊靭性をともに向上することができる。
ナノゴムをエポキシ樹脂に添加した場合におけるナノゴムの粒径と破壊靭性との関係を示すグラフである。 実施例１の電気機器用絶縁材を示す斜視図である。 図２ＡのＡ－Ａ断面図である。 図２ＡのＢ－Ｂ断面図である。 実施例１の電気機器用絶縁材が絶縁破壊した場合においてナノＮＢＲの粒子が１個脱落した状態を示す模式図である。 モールド変圧器の樹脂構造体を示す斜視図である。 実施例３の電気機器用絶縁材を示す斜視図及び断面図である。
　本明細書において電気機器とは、変圧器、発電機、遮断機、変換器、回転機、サーバ、パーソナルコンピュータ（パソコン）、パワー半導体、半導体等をいうが、これらの具体例に限定されるものではなく、高電界における絶縁、及び機械強度を要求される電気機器すべてを含むものとする。
　本明細書においては、有機ナノエラストマー粒子とは、粘弾性を有する樹脂で形成されたナノ粒子をいう。また、無機ナノ粒子とは、無機物で形成されたナノ粒子をいう。
　粒径０．１μｍ以上のエラストマー粒子（有機ナノエラストマー粒子）であるナノゴムを添加した場合、機械的な破壊靭性の大幅な向上が容易でない理由を図１により説明する。
　図１は、ナノゴムをエポキシ樹脂に添加した場合におけるナノゴムの粒径と破壊靭性との関係を示したものである。
　本図においては、実験値（■印）を示している。
　ナノゴムの場合、粒径が１００ｎｍ以上では破壊靭性が小さく、粒径が１００ｎｍ未満では大きくなることがわかる。
　以下、本発明の一実施形態に係る電気機器用絶縁材及び電気機器について説明する。
　前記電気機器用絶縁材において、絶縁樹脂に対して、有機ナノエラストマー粒子は酸性であり、無機ナノ粒子はアルカリ性であることが望ましい。
　前記電気機器用絶縁材において、有機ナノエラストマー粒子は、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム及び天然ゴムからなる群から選択される少なくとも一種類を含むことが望ましい。
　前記電気機器用絶縁材において、無機ナノ粒子は、シリカ又はアルミナを含むことが望ましい。
　前記電気機器用絶縁材において、絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、マイカ（雲母）又はボロンナイトライドであることが望ましい。
　前記電気機器用絶縁材において、有機ナノエラストマー粒子及び無機ナノ粒子の含有量の合計は、１重量％以上、２０重量％以下であることが望ましい。
　前記電気機器用絶縁材において、有機ナノエラストマー粒子及び無機ナノ粒子は、攪拌により絶縁樹脂に分散したものであることが望ましい。
　前記電気機器用絶縁材は、有機ナノエラストマー粒子を含み無機ナノ粒子を含まない層と、無機ナノ粒子を含み有機ナノエラストマー粒子を含まない層と、を交互に形成したものであることが望ましい。
　前記電気機器用絶縁材において、有機ナノエラストマー粒子は、アクリロニトリルブタジエンゴムであり、無機ナノ粒子は、シリカであり、絶縁樹脂は、エポキシ樹脂であることが望ましい。
　前記電気機器は、前記電気機器用絶縁材を用いたものである。
　本実施例は、図２Ａ～４を用いて説明する。
　図２Ａは、電気機器用絶縁材の試験片を示す斜視図である。
　本図において、試験片１０の形状は、立方体である。
　図２Ｂは、試験片の断面を拡大して模式的に示したものであり、図２ＡのＡ－Ａ断面図である。
　図２Ｃは、図２ＡのＢ－Ｂ断面図であり、Ａ－Ａ断面に直交する断面を示したものである。
　図２Ｂ及び２Ｃに示すように、試験片は、エポキシ樹脂７にナノＮＢＲ５及びナノシリカ６を分散した構成を有する。この場合に、ナノＮＢＲ５及びナノシリカ６は、水平方向のみならず、鉛直方向にも交互配置されている。
　ここで、エポキシ樹脂７に対してアルカリ性のナノＮＢＲ５及び酸性のナノシリカ６は、高電圧を印加したエポキシ樹脂７内でそれぞれ、陽イオン（正電荷を帯びている。）、陰イオン（負電荷を帯びている。）となっている。このため、図に示すような交互構造がエネルギー的に最も安定である。したがって、長時間にわたって攪拌を実施し、ナノＮＢＲ５及びナノシリカ６をエポキシ樹脂７内に十分に分散すると、このような交互構造を有する電気機器用絶縁材を得ることができる。ここで、ナノＮＢＲ５、ナノシリカ６等のナノ粒子を分散した樹脂混合物は、「ナノコンポジット樹脂」ともいう。
　高速攪拌装置によりナノＮＢＲ５（アクリロニトリルブタジエンゴム）及びナノシリカ６を添加し、分散したエポキシ樹脂７を作製し、絶縁破壊電界及び破壊靭性を評価するための試験片１０を成型する。
　ナノコンポジット樹脂の高速撹拌機による撹拌及びその後の硬化（成型）は、以下の手順で行った。
　（１）予備加熱した母材のエポキシ樹脂にナノ粒子を添加する。
　（２）マントルヒータを用いて母材とナノ粒子との混合液を８０℃以上に加熱しながら、高速撹拌機を用いて５０００～６０００回転／分にて２４時間攪拌する。
　（３）混合液を脱泡した後、予備加熱しておいた金型に流し込み、恒温槽を用いて所定の硬化条件にて硬化する。
　ナノ粒子を入れない場合は、ナノ粒子を入れた場合に比べ、撹拌時間を１／２としている。なお、ＳＥＭ測定などから、撹拌が十分でなく、ナノ粒子が目標とする安定構造でない場合、撹拌時間を２倍の４８時間とすることにより、安定な構造とすることができる。
　つぎに、図２Ａの試験片１０に高電圧を印加し、ナノＮＢＲ５の一つが絶縁破壊した場合を検討する。
　図３は、絶縁破壊によりナノＮＢＲの粒子が１個脱落した状態を示す模式図である。
　本図に示すように、脱落したナノＮＢＲ５の周囲のナノシリカ６が絶縁破壊によるトリー進展を抑止する。
　つぎに、樹脂を加熱又は冷却することにより応力が発生し、ナノシリカ６の近傍の樹脂にクラックが発生したケースを検討する。
　この場合も、図３と同様にクラックが発生したナノシリカ６の周囲のナノＮＢＲ５が、クラック進展を抑止する。
　表１は、ナノ粒子の配合が絶縁破壊電界及び破壊靭性に与える影響についてまとめて示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本表においては、ナノ粒子を添加しない場合（試料１）、ナノＮＢＲの含有量を５重量％とした場合（試料２）及びナノシリカの含有量を５重量％とした場合（試料３）、並びにナノＮＢＲの含有量を３重量％としナノシリカの含有量を３重量％とした場合において交互配置とした場合（試料４）及び非交互配置とした場合（試料５）を示している。
　試料４（交互配置）は、試料５（非交互配置）に比べ、破壊靭性及び絶縁破壊電界が大きく、単独添加に近い値である。これは、交互配置の全エネルギーが最も小さく、安定であること、並びに周囲のナノ粒子が機械的破壊及び絶縁破壊の両方の進展を抑止していることが理由である。これにより、絶縁材を小型化することが可能となる。
　図４は、モールド変圧器の樹脂構造体を示したものである。
　本図において、樹脂構造体１５は、円筒形状であり、中空部１７を有している。中空部１７は、略四角柱状であり、角部１６が曲率を有している。
　角部１６には、冷却プロセスで発生する残留応力が高くなる傾向がある。このため、角部１６の樹脂にナノＮＢＲ及びナノシリカを混合することは、強度の面から有効である。また、角部１６の樹脂にのみナノＮＢＲ及びナノシリカを混合することにより、ナノ材料の原料費及び製造費を低減することができる。
　この方法は、モールド変圧器以外の発電機、遮断機及び変換機にも適用可能である。
　本実施例のナノコンポジット樹脂は、エポキシ樹脂にナノＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）及びナノクレイを添加したものである。ここで、ナノクレイは、シリカ及びアルミナで形成されている粒子状の材料である。
　アルカリ性のナノＳＢＲ及び酸性のナノクレイは、エポキシ樹脂内でそれぞれ、陽イオン、陰イオンとなっていること、並びにナノクレイが積層構造を有することから、２次元的な交互構造がエネルギー的に最も安定となる。
　表２は、本実施例のナノ粒子の配合が絶縁破壊電界及び破壊靭性に与える影響についてまとめて示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本表においては、ナノ粒子を添加しない場合（試料１）、ナノＳＢＲの含有量を５重量％とした場合（試料６）及びナノシリカの含有量を５重量％とした場合（試料７）、並びにナノＳＢＲの含有量を３重量％としナノシリカの含有量を３重量％とした場合において交互配置とした場合（試料８）及び非交互配置とした場合（試料９）を示している。
　試料８（交互配置）は、試料９（非交互配置）に比べ、破壊靭性及び絶縁破壊電界が大きく、単独添加に近い値である。これは、交互配置の全エネルギーが最も小さく、安定であること、並びに周囲のナノ粒子が機械的破壊及び絶縁破壊の両方の進展を抑止していることが理由である。これにより、絶縁材を小型化することが可能となる。
　実施例１と同様に、モールド変圧器を構成する樹脂構造体の角部の樹脂にナノＳＢＲ及びナノクレイを混合することは、強度の面から有効である。また、角部の樹脂にのみナノＳＢＲ及びナノクレイを混合することにより、ナノ材料の原料費及び製造費を低減することができる。
　本実施例のように平面的な交互構造は、薄膜や、界面、表面、マイカの絶縁破壊電界、破壊靭性を向上するのに有効である。
　本実施例は、図５を用いて説明する。
　図５は、電気機器用絶縁材の試験片を示す斜視図である。
　本図において、試験片１００は、種類の異なるナノ粒子を含むナノコンポジット樹脂を２種類交互に、ナノ粒子に換算して１層分ずつ成型し、積層したものである。ここで、ナノ粒子は、ナノＢＲ２２（ブタジエンゴム）及びナノマイカ２３である。
　まず、攪拌装置によりナノＢＲ２２のみを添加したエポキシ樹脂を作製し、ナノ粒子に換算して１層分を成型する。続いて、ナノマイカ２３のみを添加したエポキシ樹脂を作製し、ナノ粒子に換算して１層分を成型する。これを目標の高さになるまで繰り返す。ここで、１層分を成型する方法は、撹拌したナノコンポジット樹脂を塗布してもよいし、スパッタリング法を利用してもよい。
　図中右側は、交互に積層された各層の断面（４層分）を示したものである。ナノＢＲ２２及びナノマイカ２３は、本図に示すように、水平方向のみならず、鉛直方向にも配置されている。ここで、樹脂に対してアルカリ性のナノＢＲ２２及び酸性のナノマイカ２３は、高電圧を加えた樹脂内でそれぞれ、陽イオン、陰イオンとなっている。このような交互構造がエネルギー的に最も安定である。したがって、攪拌を長期間にわたって実施し、ナノＢＲ２２及びナノマイカ２３をエポキシ樹脂内に、十分に分散させると、このような交互構造を得ることができる。
　ここで、高電圧が加わり、ナノＢＲ２２の一つが絶縁破壊した場合を検討する。
　この場合、絶縁破壊したナノＢＲ２２の周囲のナノマイカ２３が絶縁破壊によるトリー進展を抑止する。このため、ランダムに配置するより、絶縁破壊電界が大きい。
　つぎに、樹脂の加熱や冷却により応力が発生し、ナノマイカ２３の一つにクラックが発生したケースを検討する。この場合、クラックが発生したナノマイカ２３の周囲のナノＢＲ２２が、クラック進展を抑止する。
　本実施例のような繰り返し成型により、明確な交互構造を形成することができ、絶縁破壊電界及び破壊靭性を向上するのに有効である。
　以下、本発明の効果について説明する。
　本発明によれば、絶縁破壊と機械的な破壊進展との両者を同時に抑止でき、かつ、樹脂内で正電荷となるナノエラストマー粒子、負電荷となるナノシリカ粒子を隣り合って配置させることにより、系の全エネルギーが小さくなり、絶縁破壊電界及び破壊靭性をともに向上することが可能となる。
　また、有機ナノエラストマー粒子をＮＢＲ、ＳＢＲ、ＢＲ又はＮＲとすることにより、破壊靭性の向上が可能となる。
　さらに、無機ナノ粒子としてナノシリカ又はナノアルミナを用いることにより、絶縁破壊電界の向上が可能となる。
　さらにまた、絶縁材としてエポキシ樹脂又はマイカを用いることにより、高電圧環境での適用が可能となる。
　さらに、有機ナノエラストマー粒子及び無機ナノ粒子の含有量の合計を、１重量％以上、２０重量％以下とすることにより、機能維持と粘度増加抑止との両立が可能となる。
　また、攪拌装置により分散させることにより、最も安定の交互構造を生成できる。
　本発明によれば、発電機、モールド変圧器及び遮断機の高電圧化に伴う絶縁破壊、並びに回転、熱収縮又は遮断に起因する応力に耐える電気機器用絶縁材を提供することができる。
　５：ナノＮＢＲ、６：ナノシリカ、７：エポキシ樹脂、１０：試験片、１１：断面ＳＥＭ像、１５：樹脂構造体、１６：角部、１７：中空部、２２：ナノＢＲ、２３：ナノマイカ。

Claims (10)

  1. 　絶縁樹脂と、有機ナノエラストマー粒子と、無機ナノ粒子とを含み、前記有機ナノエラストマー粒子及び前記無機ナノ粒子は、前記絶縁樹脂の中に分散され、交互に配置された部分を含み、粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする電気機器用絶縁材。
  2. 　前記絶縁樹脂に対して、前記有機ナノエラストマー粒子は酸性であり、前記無機ナノ粒子はアルカリ性であることを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  3. 　前記有機ナノエラストマー粒子は、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム及び天然ゴムからなる群から選択される少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  4. 　前記無機ナノ粒子は、シリカ又はアルミナを含むことを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  5. 　前記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、マイカ又はボロンナイトライドであることを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  6. 　前記有機ナノエラストマー粒子及び前記無機ナノ粒子の含有量の合計は、１重量％以上、２０重量％以下であることを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  7. 　前記有機ナノエラストマー粒子及び前記無機ナノ粒子は、攪拌により前記絶縁樹脂に分散したものであることを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  8. 　前記有機ナノエラストマー粒子を含み前記無機ナノ粒子を含まない層と、前記無機ナノ粒子を含み前記有機ナノエラストマー粒子を含まない層と、を交互に形成したものであることを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  9. 　前記有機ナノエラストマー粒子は、アクリロニトリルブタジエンゴムであり、前記無機ナノ粒子は、シリカであり、前記絶縁樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１記載の電気機器用絶縁材。
  10. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の電気機器用絶縁材を用いたことを特徴とする電気機器。
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