JPH0418448B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は新規な低粘度含浸樹脂を用いた絶縁コ
イルの製造方法に関する。さらに詳しくは、ター
ビン発電機や水車発電機など使用電圧の高い回転
機用として好適な絶縁コイルの製造方法に関す
る。 〔従来技術〕 タービン発電機や水車発電機などにおいては、
電力需要の増加に伴つて単機容量を増大し、使用
電圧を上昇させる傾向が強まり、最近では30kv
に達する高い使用電圧のものまで出現している。 このような使用電圧の上昇によつては、絶縁コ
イルには起動停止の反復に対するヒートサイクル
性、温度上昇による耐熱劣化性、振動や短絡など
に対する機械的性質など多くの点でより厳しい性
能が要求されるようになつている。 回転機に組み込まれた絶縁コイルは一般的には
気相中に置かれるが、高電圧下ではコイル部分に
存在する気体の空気破壊に基づくコロナ放電が発
生し、コイルの絶縁層が破壊される恐れがあるた
め、絶縁材として古くから耐熱性、耐コロナ性、
耐電圧性などに優れたマイカ箔を用いた絶縁シー
ト（テープ状のものを含む、以下同様）が使用さ
れている。 通常の絶縁コイルは、所定の形状に成形してな
るコイル導体に上記の絶縁シートを巻回し、この
巻回層にエポキシ含浸樹脂を含浸せしめて絶縁層
形成するものであるが、従来のエポキシ含浸樹脂
の多くは室温で高粘度で、かつポツトライフも短
いものが多い。 樹脂の低粘度化という方向では、希釈剤の添加
が一般的な方法であるが、通常の希釈剤は皮膚刺
激性が大きく、かつ特性の低下の激しいものが多
く、十分な特性が得られないという欠点がある。 〔発明の概要〕 本発明者らは叙上の欠点を克服するべく鋭意研
究を重ねた結果、分子内に少なくとも２個のエポ
キシ基を含むエポキシ化合物とこのエポキシ化合
物の硬化剤との混合物100重量部（以下単に部と
記す）に対し、１分子中に２個以上のアクリル基
若しくはメタクリル基またはアリル基を有する多
官能ビニルモノマー５〜300部およびフエノキシ
樹脂0.1〜10部を配合することにより、低粘度で
かつポツトライフの長い新規な低粘度含浸樹脂が
得られるとともに、この低粘度含浸樹脂を用いた
絶縁コイルの製造においては、室温含浸が十分可
能で含浸不良が全くおこらないため、初期破壊電
圧の向上につながり、また熱劣化後の電気特性に
ついても極めて安定であることを見い出し、本発
明を完成するに至つた。 すなわち本発明は、コイル導体上に多孔質絶縁
材を裏打材とした絶縁シートを巻回し、この巻回
層に低粘度含浸樹脂を含浸して加熱加圧成形させ
た絶縁層を有する絶縁コイルの製造方法におい
て、上記低粘度含浸樹脂として、１分子中に少な
くとも２個のエポキシ基を含むエポキシ化合物
と、このエポキシ化合物の硬化剤との混合物100
重量部に対し、１分子中に２個以上のアクリル基
若しくはメタクリル基またはアリル基を有する多
官能ビニルモノマー５〜300重量部およびフエノ
キシ樹脂0.1〜10重量部を配合することにより製
造される低粘度含浸樹脂を用いることを特徴とす
る絶縁コイルの製造方法である。 本発明の特徴は、エポキシ化合物に対し、低粘
度のアクリル（メタクリル）あるいはアリルモノ
マーを配合して含浸樹脂を低粘度化するととも
に、相互に反応し合わないエポキシ硬化網目とビ
ニル架橋網目を相溶性よく均一化させることによ
り、エポキシ系樹脂の可撓性、寸法安定性の長所
と、ビニル系樹脂の熱変形温度を上げる効果を両
立させ、バランスのとれた硬化物とすることにあ
る。 さらにまた、高分子量成分としてのフエノキシ
樹脂を添加することにより、非架橋性のリニアー
（線状）な成分としてフエノキシ樹脂を架橋網目
中に介在させることにより、含浸樹脂に可撓性を
付与することも本発明の特徴の一つである。 以下、本発明による絶縁コイルの製法を説明す
る。 まず、本発明に用いることのできるエポキシ化
合物としては、１分子中に少なくとも２個のエポ
キシ基をもつ化合物であればよく、例えばビスフ
エノールＡタイプのDER−332（ダウ社商品名）、
エピコート828（シエル社店品名）、GY−255（チ
バ社商品名）など、ノボラツクタイプのDEN−
431（ダウ社商品名）、脂環族タイプのCY−179（チ
バ社商品名）などがあり、これらを単独あるいは
混合して用いることができる。 また、本発明で用いることのできるエポキシ硬
化剤としては、環状の酸無水物であればよく、例
えばメチルテトラヒドロフタル酸無水物〔HN−
2200（日立化成商品名）〕、メチルヘキサヒドロフ
タル酸無水物〔HN−5500（日立化成商品名）〕、
無水メチルハイミツク酸（日立化成商品名）など
がある。 さらに硬化促進剤として、トリクレジルボレー
ト、トリエタノールアミンチタネート、コバルト
アセチルアセトネート、オクチル酸亜鉛などの金
属塩、金属キレート化合物、BF₃、BCl₃、PF₃、
AsF₅等のルイス酸およびそのアミン錯体などを
用いることができ、これらは必要に応じ混合して
用いても差し支えない。 さらに、本発明で用いることのできる一分子中
にアクリル（メタクリル）基またはアリル基を有
する多官能ビニルモノマーとしては、ジアリルフ
タレート、ジアリルイソフタレート、トリアリル
トリメリテート、トリアリルイソシアヌレート、
ビスフエノールＡジグリシジルエーテルジ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ
（メタ）アクリレート、トリヒドロキシエチルイ
ソシアヌレートトリ（メタ）アクリレートなどが
ある。 エポキシ化合物の硬化剤は、エポキシ化合物
100部に対し50〜150部の割合で配合することが望
ましい。配合量がこの範囲をはずれると、エポキ
シ成分と硬化剤成分の橋かけが十分でなく、熱変
形温度及び機械的、電気的性質が低下し、いずれ
も好ましくない。１分子中にアクリル（メタクリ
ル）基またはアリル基を有する多官能ビニルモノ
マーは、エポキシ化合物と硬化剤との混合物100
部に対し５〜300部の範囲で配合することが望ま
しい。配合量が５部に満たないとビニル化合物の
添加効果（低粘度化など）が得られず、300部を
越えると硬化収縮率が大きくなりすぎ含浸樹脂と
しての性質が低下しいずれも好ましくない。 また、フエノキシ樹脂は分子量15000〜6000の
範囲のものをエポキシ化合物100部に対し、0.1〜
10部配合することが望ましく、配合量が0.1部に
満たないと可撓性付与の効果が十分でなく、10部
を越えると含浸樹脂の粘度が上昇しすぎ実用上好
ましくない。 さらに、本発明で用いる含浸樹脂の反応を促進
する目的で、触媒の添加が効果的である。この触
媒としてはジクミルパーオキサイド、ベンゾイル
パーオキサイド、ジーｔ−ブチルハイドロパーオ
キサイド、アゾビスイソブチロニトリルなどビニ
ル重合開始触媒があげられる。 なお、この含浸樹脂の粘度をさらに下げる目的
で、一官能ビニルモノマー例えばスチレン、ビニ
ルトルエン、α−メチルスチレン、アクリロニト
リル、Ｎ−ビニルピロリドンなどを含浸樹脂100
部に対し、200部を越えない範囲で加えることも
できるが、これらは諸特性の低下を招くので必要
最小量にする必要がある。 本発明の絶縁コイルは、コイル導体上に絶縁シ
ートを巻回し、この巻回層に上記新規な低粘度含
浸樹脂を公知の条件で真空加圧含浸した後金型に
挿入し、加熱加圧成形せしめて絶縁コイルを製造
するものである。加熱加圧条件としては、加熱温
度100〜250℃、加圧圧力５〜100Kg／cm²、加熱時
間４〜24時間が採用され、それにより電気的、熱
的性質に優れた絶縁コイルが得られる。成形条件
が上記範囲をはずれると、得られる絶縁コイルの
層間接着力が弱く、その結果熱劣化時の電気特性
が著しく低下し、また絶縁層にウキやハガレが生
じ好ましくない。 このように本発明によれば、従来のエポキシ含
浸樹脂を用いて形成した絶縁コイルに比べ、電気
特性特に熱劣化後の誘電正接−電圧特性（以下単
にΔtanδと記す）に優れた絶縁コイルの製造が可
能になつた。 〔発明の実施例〕 以下に実施例および比較例をあげて本発明の絶
縁コイルの製造方法を詳細に説明する。 実施例 １ エポキシ化合物としてエピコート828（シエル社
製品名）80部に対し、HN−2200（日立化成商品
名）65部、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート20部、分子量約30000のフエノキシ樹脂0.2
部、触媒としてジクミルパーオキサイド0.05部、
オクチル酸亜鉛0.2部を添加し、低粘度含浸樹脂
を得た。 この含浸樹脂の初期粘度は25℃で100cps（セン
チポイズ）であつた。 次に、２×５×2000mmの２重ガラス巻き平角銅
線を２列20段に組み合せた40×10mmの断面を持つ
コイル導体上にガラスクロス（有沢製作所製、厚
さ0.025mm）を裏代材として得られる集成マイカ
テープを半重ね巻きにて12回巻回し、さらに保護
層としてテトロンテープ（帝人製、厚さ0.125mm）
を１回巻回し、上記で得られた低粘度含浸樹脂に
て圧力0.1mmHg以下で１時間の真空含浸を行な
い、ついで圧力３Kg／cm²で４時間加圧含浸した
後、金型に挿入し温度135℃、圧力20Kg／cm²で６
時間加熱加圧成形を行なつた後、さらに150℃、
16時間の条件で重合を行なつて絶縁コイルを得
た。この絶縁コイルの特性を調べるため、初期の
Δtanδおよび破壊電圧、180℃で16日後のΔtanδ
をそれぞれ測定した。これらの結果を第１表に示
す。なお、上記低粘度含浸樹脂のポツトライフ
（可使時間）は、樹脂を温度25℃、相対湿度35％
の恒温恒湿槽中に放置し、粘度を定期的に測定す
ることにより追跡した。即ち、この測定で25℃の
粘度が400cpsに達するまでの日数をポツトライフ
とした。粘度が400cpsより高くなると、絶縁コイ
ルを完全に含浸させるのが難かしくなり好ましく
ない。 この結果、上記の含浸樹脂は25℃で６ケ月経過
しても、粘度は400cpsを越えず非常に良好であつ
た。 次に、この低粘度含浸樹脂を110℃で６時間硬
化後、さらに150℃で16時間硬化させて硬化物を
得た。この硬化物の曲げ強度をJIS K7203に基づ
き測定した。その結果、25℃で12Kg／mm²という結
果が得られ非常に良好であつた。また、加熱重量
減少をJIS C2103に基づき測定した。その結果、
180℃で16日後の加熱重量減少は2.0％と良好な値
を示した。 以上の初期粘度、ポツトライフ曲げ強度加熱重
量減少の結果を第２表にまとめて示す。 実施例 ２ エポキシ化合物としてGY−255（チバ社商品
名）100部に対し、HN−5500（日立化成商品名）
86部、トリヒドロキシエチルイソシアヌレート30
部、分子量約30000のフエノキシ樹脂0.3部、スチ
レン10部を加え、触媒としてベンゾイルパーオキ
サイド0.2部、コバルトアセチルアセトネート0.5
を添加し、低粘度含浸樹脂を得た。この含浸樹脂
の初期粘度は25℃で80cpsであつた。 次に、実施例１と同様の条件により絶縁コイル
を製造し、Δtanδおよび初期破壊電圧を測定した
ところ、実施例１と同様に非常に良好であつた。
これらの結果を第１表に示す。 また、上記含浸樹脂のポツトライフは25℃で６
ケ月間経過しても400cpsを越えず非常に良好であ
つた。 さらにまた、曲げ強度および200℃で16日後の
加熱重量減少についても、それぞれ12Kg／mm²およ
び1.7％と良好な値が得られた。これらの結果を
第２表に示す。 実施例 ３ エポキシ化合物としてGY−255（チバ社商品
名）100部に対し、分子量約30，000のフエノキシ
樹脂2.0部、無水メチルハイミツク酸（日立化成
商品名）92部、トリメチロールプロパントリアク
リレート10部、トリヒドロキシエチルイソシアヌ
レートトリメタクリレート10部、触媒としてジー
ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド0.2部、オク
チル酸亜鉛0.3部を加えた以外は、実施例１と同
様にして低粘度含浸樹脂を製造した。この含浸樹
脂の初期粘度は25℃で100cpsであつた。 さらに実施例１と同様に絶縁コイルを製造し、
Δtanδおよび初期破壊電圧を測定したところ、実
施例１と同様非常に良好であつた。これらの結果
を第１表に示す。 また、上記含浸樹脂のポツトライフは25℃で６
ケ月経過しても400cpsを越えず非常に良好であつ
た。これらの結果を第２表に示す。 実施例 ４ エポキシ化合物としてDER−332（ダウ社商品
名）100部、エピコート1004（シエル社商品名）10
部に対し、分子量約30000のフエノキシ樹脂0.2
部、トリヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ
アクリレート40部、スチレン10部、HN−2200
（日立化成商品名）85部を加え触媒としてジクミ
ルパーオキサイド0.1部、オクチル酸亜鉛0.2部を
加えた以外は、実施例１と同様にして低粘度含浸
樹脂を製造した。この含浸樹脂の初期粘度は25℃
で120cpsであつた。 さらに実施例１と同様に絶縁コイルを製造し、
Δtanδおよび初期破壊電圧を測定したところ、実
施例１と同様非常に良好であつた。これらの結果
を第１表に示す。 また、上記含浸樹脂のポツトライフは25℃で６
ケ月経過しても400cpsを越えずに非常に良好であ
つた。これらの結果を第２表に示す。 比較例 １ エポキシ化合物としてGY−255（チバ社商品
名）100部に対し、分子量約30000のフエノキシ樹
脂15部、HN−2200（日立化商品名）80部、トリ
ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリアクリレ
ート350部、スチレン100部、触媒としてジクミル
パーオキサイド0.2部、オクチル酸亜鉛0.3部を加
えた以外は、実施例１と同様にして低粘度含浸樹
脂を製造した。 この含浸樹脂の特性および絶縁コイルの特性を
測定したところ、含浸樹脂の初期粘度は25℃で
150cpsとまずまずであつたが、含浸樹脂に用いる
フエノキシ樹脂の使用範囲を越えるため、ポツト
ライフ特性の非常に悪いものであつた（30日経過
で400cpsを越えた）。 また、硬化特性及び絶縁コイルの特性について
も多官能ビニルモノマーが使用範囲を越えるた
め、曲げ強度、加熱重量減少、絶縁コイルでの電
気特性とも非常に悪いものであつた。 これらの結果を第１表および第２表に合せて示
す。 比較例 ２ エポキシ化合物としてGY−255（チバ社商品
名）100部に対し、HN−2200（日立化成商品名）
85部を加えて、触媒として２−エチル、４−メチ
ルイミダゾール（四国化成商品名）0.2部を加え
た以外は、実施例１と同様にして低粘度含浸樹脂
を製造した。 この含浸樹脂の特性および絶縁コイルの特性を
測定したところ、初期粘度は25℃ですでに650cps
を示したため、室温含浸樹脂として不適当であつ
た。 また、絶縁コイルの製造階段でも初期粘度が高
いため、含浸不良がおこり電気特性の非常に悪い
ものであつた。 これらの結果を第１表および第２表に合せて示
す。

【表】

【表】 一定昇圧速度で油中にて測定

〔発明の効果〕

以上のように、本発明による絶縁コイルは新規
な低粘度含浸樹脂を用いることにより、電気的、
特性特に熱劣化後の誘電正接−電圧特性
（Δtanδ）および熱的特性のいずれにおいても極
めて優秀であり、高電圧回転機用としての適性に
優れ、工業的は極めて大きいものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コイル導体上に多孔質絶縁材を裏打材とした
   絶縁シートを巻回し、この巻回層に低粘度含浸樹
   脂を含浸して加熱加圧成形させた絶縁層を有する
   絶縁コイルの製造方法において、上記低粘度含浸
   樹脂として、１分子中に少なくとも２個のエポキ
   シ基を含むエポキシ化合物と、このエポキシ化合
   物の硬化剤との混合物100重量部に対し、１分子
   中に２個以上のアクリル基若しくはメタクリル基
   またはアリル基を有する多官能ビニルモノマー５
   〜300重量部およびフエノキシ樹脂0.1〜10重量部
   を配合することにより製造される低粘度含浸樹脂
   を用いることを特徴とする絶縁コイルの製造方
   法。 ２ 低粘度含浸樹脂が、エポキシ化合物とエポキ
   シ化合物の硬化剤との混合物100重量部に対し、
   １分子中に１個のビニル基を持つビニルモノマー
   を200重量部を越えない範囲で配合してなる特許
   請求の範囲１項記載の絶縁コイルの製造方法。 ３ フエノキシ樹脂として、分子量が15000〜
   60000の範囲のフエノキシ樹脂を用いる特許請求
   の範囲１項記載の絶縁コイルの製造方法。 ４ 加熱加圧成形条件が、加熱温度100〜250℃、
   加圧圧力５〜100Kg／cm²、加熱時間４〜24時間で
   ある特許請求の範囲１項または３項記載の絶縁コ
   イルの製造方法。