JPH0458415A - 耐熱絶縁線輪の製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は１例えば高速増殖炉における液体ナトリウムｌ
！環用の電磁ポンプの様に、３００℃以上の高温で用い
られる電気機器の耐熱絶縁線輪の製造方法に関するもの
である。

（従来の技術） ３００℃以上の高温で使用できる耐熱絶縁線輪は、殆ど
知られていない、ＭＩケーブル（古河電工社の商品）の
様に、導体と金属シースの間に酸化マグネシウムの粉を
充填した耐熱絶縁電線が知られているが、これは金属シ
ースがあるために、渦電流対策が必要であり、しかも導
体占積率が低くなるので、容量の大きい電気機器の線輪
ｔこは不向きであった。

また、特公昭６２−１２４１号公報や特公昭６２−１２
４２号公報には、コイルの線間空隙部分およびコイルの
外表面部の少なくとも一部にシリコーン系樹脂または、
そのシリコーン系樹脂と高融点無機粉末を充填および／
または被覆した後焼成して無機質層を形成したことを特
徴とする耐熱絶縁コイルが記載されている。

さらに、特公昭６２−５７０８６号公報や特公昭６２−
５７０８７号公報には、導体上に無機絶縁層または使相
中の異常時等の高温時に、無機物化する耐熱絶縁電線を
巻付は加工したコイルを固定する方法の耐熱絶縁コイル
装置の製法が記載されている。

（発明が解決しようとする課題） これら公知例に記載されている耐熱絶縁線輪は、表面に
粉末状の無機質層が形成されるため、長期間使用される
と露出している粉末状の無機質層が徐々に粉末化し、ぼ
ろぼろと脱落し、崩壊していくので、長期間安定して用
いることができない。また、あまり厚い無機質層を形成
できないため、絶縁破壊電圧が低く、高電圧用の機器に
は用いることができないという欠点があった。このよう
に高電圧の機器の場合、マイカテープや絶縁テープを無
機ポリマー（無機化し得るポリマー）や無機質の接着剤
によって、加熱加圧し成形した後、焼成し完全に無機化
した絶縁を形成することが考えられる。

しかし、この様に全体を接着剤で固めた絶縁は。

起動時や停止時に、導体と絶縁層間の熱膨張率の相違に
より、熱応力が発生し、このヒートサイクルが繰り返さ
れると疲労により絶縁にクラックが発生し、絶縁低下を
来たす。特に、大容量機用の大形巻線やより高温で使用
される機器でこのような現象が発生し易い。

したがって、高速増殖炉の液体ナトリウムの循環用の、
液体ナトリウム浸漬形無冷却電磁ポンプ等の様な３００
℃以上の高温で使用される絶縁線輪は、３００℃以上の
高温で長期間安定して使用できる高い耐熱性が必要であ
り、また、導体占積率を高くして、絶縁線輪自体および
電磁ポンプの外形を小さくすることが求められている。

大容量機においてはヒートサイクルによって絶縁劣化の
起きない高電圧の絶縁線輪が必要となる。

本発明は、このような要望に応えるためになされたもの
で、３００℃以上の高温で、長期間安定して使用でき、
ヒートサイクルによって絶縁劣化の起きない高電圧にも
用いることができる耐熱絶縁線輪の製造方法を提供する
ことを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、導体に無機化シリコーンまたは無機塗料を塗
布しながら、無機質の補強材を、無機化シリコーンまた
は無機塗料から成る接着剤で貼り合わせて成るマイカテ
ープを巻回し、　　３００℃以上の温度で焼成し無機化
した後、この上から、機械的強度が大きく耐熱性に優れ
かつ接着剤を有しない無機質の絶縁テープを巻回して耐
熱絶縁線輪を製造するものである。

前述の無機化シリコーンまたは無機塗料には、無機質の
充填剤を加えても良い。

ここで、無機質の充填剤としては、アルミナ（ｘｘ２０
３）、マグネシア（ＭｇＯ）、シリカ（Ｓ１０□）、ジ
ルコニア（ＺｒＯ２）　、ステアタイト（ＭｇＳｉＯ３
）　ｔクレーカオリン、マイカ粉、高融点ガラスフリッ
ト等が含まれる。これら充填剤の粒径は、無機化シリコ
ーンと混合しやすく、塗り易くするために、平均粒径１
０μｓ以下が好ましい。

また、無機化シリコーンとは、高温で焼成することによ
り無機化するシリコーンの総称であり。

例えばアルキルシリケート系のシリコーンＡＹ４９−２
０８（東しシリコーンの社商品名）、無機充填剤人ボロ
シロキサン系塗料Ｓ　Ｍ　Ｒ−１０９（昭和電線電纜社
の商品名）やメチルポリシロキサンから成る感圧接着剤
ＹＲ３２８６（東芝シリコーン社の商品名）等が含まれ
る。

さらに、無機塗料としてはモノリン酸アルミニウム、リ
ン酸珪素などのリン酸塩、コロイダルシリカやコロイダ
ルアルミナなどが含まれる。

無機質の充填剤を無機化シリコーンに多く配合すれば一
般に熱的に安定となるし、価格も安くなる。しかし、充
填剤自身は焼成により結合しないので、焼成することに
より強固な結合を形成する程度の無機化シリコーンを配
合する必要がある。

一方、無機質の充填剤と無機化シリコーンの配合化は、
塗り難くならず、かつ焼成後脆くならない様に選択する
ことが必要である。通常は、無機質の充填剤含有率が１
０〜９０重量％程度がよい。

また、マイカテープの補強材および耐熱性を有し接着剤
を有しない無機質の絶縁テープとしては、アルミナ、ア
ルミナ・ボリア・シリカ（例えば米国スリーエムの商品
名ではネクステル）、シリカなどの耐熱性があり機械的
強度の大きい繊維を織った織布または不織布などを使用
する。織布の場合、絶縁層の熱伝導性を良くするために
、繊維の密度を高く織ったものが好ましい。一般にマイ
カテープの補強材用には３０〜４０〇−程度の薄いテー
プの方がマイカ層を占積率を上げ、単位厚さ当りの絶縁
破壊電圧を大きくとれ絶縁設計上有利であり、表面に巻
く機械的強度が大きく耐熱性に優れかつ接着剤を有しな
い無機質の絶縁テープは、機械的強度が必要なので、１
００〜５００ρ程度の比較的厚いテープが適している。

なお、絶縁テープ端末の緩み止めは、アルミナ。

アルミナ・ポリ力・シリカ、シリカなどの無機質繊維か
ら成る糸で押え巻くか、または絶縁テープの端末のみ前
述した無機化シリコーンもしくは無機塗料を塗布し、高
温焼成処理で接着させる。

（作用） ここで、マイカテープを使用するのは、マイカは耐熱性
が高く、また、絶縁破壊電圧や耐電圧性に優れているた
めである。導体近傍にマイカテープを使用したのは、導
体近傍の方が電界が高く、耐電圧性の高い材料を置くこ
とにより、寿命を長くすることができるからである。

マイカテープは、電気的特性は優れているが機械的強度
にやや劣るので、機械的強度の高い耐熱性のある無機質
の絶縁テープを機械的強度の劣るマイカテープの上から
巻回し、押えることによって、マイカテープがばらばら
に崩れてしまうのを防ぐことができる。

無機質の充填剤を含む無機化シリコーン、または無機塗
料を塗りながら、マイカテープを巻回し焼成するのは、
導体とマイカテープ間およびマイカテープ同士をお互い
に接着することにより、強固な絶縁層を形成することが
できるからである。

マイカは、襞間性に富んでいるため、機器の運転・停止
に伴うヒートサイクルにょる熱応力をマイカ層がずれる
ことにより吸収してしまう。したがって、無機化シリコ
ーンまたは無機塗料により焼成し、強固に固めてクラッ
クが発生することはない。

一方、表面に巻回した無機質の絶縁テープは、接着剤が
塗布されてないため、ヒートサイクルによる熱応力を自
身が変形することによって吸収してしまう。したがって
、絶縁テープが切断するようなことは起きない。ただし
、この様に接着剤を有しない絶縁テープを表面に巻回す
ると、絶縁テープが緩むので前述した様な緩み止めが必
要となる。

本発明において、無機質の補強材を、無機化シリコーン
または無機塗料から成る接着剤で貼り合わせて成るマイ
カテープを巻回した後、−旦３００℃以上の温度で焼成
し無機化するのは、前記マイカテープの接着剤やマイカ
テープ巻回時に塗布する無機化シリコーンまたは無機塗
料を３００”Ｃ以上の高温で焼成する際に発生する揮発
性成分が、この上から巻回される機械的強度が大きく耐
熱性に優れかつ接着剤を有しない無機質の絶縁テープに
付着すると、無機質の絶縁テープの機械的強度が著しく
低下するためである。

なお、本発明の耐熱絶縁線輪において、使用温度が３０
０℃程度の高温で使用される場合は、マイカとしては硬
質マイカより、軟質マイカが良い。

何故なら、硬質マイカの方が軟質マイカより結晶水放出
温度が低く、耐熱性が低いがらである。第３図にマイカ
巻線縁の高温での１．５ｋＶ／ｍｍでの課電寿命試験結
果の一例を示すが、硬質マイカテープ巻絶縁Ａの方が硬
質マイカ巻絶縁Ｂに比べ高温で課電寿命特性が優れてい
ることが分る。

さらに、本発明で使用される導体としては、絶縁被覆の
ない導体そのもので良く、また絶縁被覆のある絶縁電線
でも良い。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例１ 第１図において、導体１は、ニッケルメッキをしたアル
ミナ分散強化銅２（グリデンメタル社の商品名Ｇρｉｄ
　ｃｏｐＡ　Ｌ−１５）から成る平角線に、厚さ５０７
ａのシリカクロスと厚さ１００趨の軟質無焼成集成マイ
カシートとを少量のシリコーン（例えば東芝シリコーン
社の商品名Ｙ　Ｒ３２８６）を接着剤として貼合わせて
成るマイカテープ３を巻回したもので、この導体１を、
内径４００ｍｍ　、外径ｇｏｏ＋ｍｍ　。

厚さ４０ｍｍとなる様にパンケーキ状に巻いた後、無機
質充填剤を含むアルキルシリケート系の無機化シリコー
ン（東しシリコーン社の商品名ＡＹ４９−２０８）やア
ルミナ等の無機質の接着剤４等を用いて成形する。さら
に、この上から厚さ５０μｓのアルミナ織布を厚さ１０
０ｔＩｎの無焼成軟質集成マイカに裏打補強し、これに
上記の無機質充填剤を含む無機化シリコーン（東しシリ
コーン社の商品名ＡＹ４９−２０８）と無機質填剤人ポ
ロシロキサン系樹脂塗料（昭和電線電纜社の商品名Ｓ　
Ｍ　Ｒ−１０６９）とシリコーン感圧接着剤（東芝シリ
コーン社の商品名ＹＲ３２８６）とを塗布してなるマイ
カテープ５を、上記無機質充填剤を含む無機化シリコー
ン（東しシリコーン社の商品名Ａ　Ｙ　４９−２０８）
を塗布しながら１７２重ね巻で３回巻回した。この外側
に離型用のポリテトラフルオロエチレンテープ（図示し
ない）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）を巻き、これを８０℃で１時間、１３０℃で
２時間、１５０℃で２時間、さらに１８０℃で１５時間
加熱して硬化させた。この後、前記熱収縮性ポリエステ
ルテープ、鉄板、ａ型用のポリテトラフルオロエチレン
テープを除去し、この線輪を空気中で３００℃で８時間
、６００℃で８時間焼成し、耐熱絶縁線輪を得た。

上記の製造過程において、加熱硬化時の加圧は、熱収縮
性ポリエステルテープの加熱収縮によって行われ、さら
に、高温での加熱焼成により絶縁層中に含まれる有機質
成分は飛散焼失して無機化（セラミック化）し、完全に
無機質の絶縁層が形成された。さらに、この上から接着
剤を有しない無機質の絶縁テープとして、厚さ３００連
の接着剤を有しないアルミナ繊維織布からなる絶縁テー
プ６を１／２重ね巻きで１回巻回した。然る後、絶縁テ
ープの端末が緩まない様に、アルミナ繊維からなる糸を
前記絶縁テープの巻回端末上から押え付けながら巻回し
、絶縁層を形成した。

一方比較例１として、前述した実施例１に従いマイカテ
ープ４を巻き終わった後、この上から接着剤を有しない
無機質の絶縁テープとして、厚さ３００虜の接着剤を有
しないアルミナ繊維織布から成る絶縁テープ６を１／２
重ね巻きで１回巻回した。

然る後、絶縁テープの端末が緩まないように、アルミナ
繊維から成る糸を前記絶縁テープの巻回端末上から押え
付けながら巻回し、絶縁層髪形成した。

また比較例２として、前述した実施例１に従いマイカテ
ープ４を巻き終わった後、この上から前記接着剤を有し
ない無機質の絶縁テープ化りに、前記無機質充填剤を含
む無機化シリコーン（東しシリコーン社の商品名Ａ　Ｙ
　４９−２０８）と無機質填剤人ボロシロキサン系樹脂
塗料（昭和電線電纜社の商品名Ｓ　Ｍ　Ｒ−１０９）を
塗布し乾燥して成るプリプレグ状の絶縁テープを無機質
充填剤を含む無機化シリコーン（東しシリコーン社の商
品名ＡＹ４９−２０８）を塗布しながら前述したマイカ
テープ４の上から１／２重ね巻で１回巻回し、絶縁層を
形成した。

この後、比較例１，２とも、このように形成された絶縁
層の外側に前述した実施例１と同様に、離型用のポリテ
トラフルオロエチレンテープ（図示しない）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）を巻き
、これを８０℃で１時間、］、３０℃で２時間、１５０
℃で２時間、さらに１８０℃で１５時間加熱して硬化さ
せた。この後、前記熱収縮性ポリエステルテープ、鉄板
、離型用のポリテトラフルオロエチレンテープを除去し
て、この線輪を空気中で３００℃で８時間、６００℃で
８時間焼成し、耐熱絶縁線輪を得た。

実施例２ 実施例１の導体の代りに第２図に示すように、導体１と
して厚さ５μｓのニッケルメッキをした円形断面の直径
１　、３ｍｍのアルミナ分散強化銅５（グリデンメタル
社の商品名Ｇ１２ｉｄ　ｃｏｐＡ　Ｌ−１５）からなる
丸線にアルミナ、ボリア、シリカの３成分からなる高温
用セラミック繊維７（米国スリーエム社の商品名　ネク
ステル）のヤーンを巻回し、さらにその上から無機充填
割入ボロシロキサン系樹脂塗料８（昭和電線電纜社の商
品名Ｓ　Ｍ　Ｒ−１０９）を塗布して、４８５℃で焼き
付け、絶縁塗料の焼付被覆を形成して構成された耐熱絶
縁電線９を無機質充填剤を含む無機化シリコーン１０（
東しシリコーン社の商品名Ａ　Ｙ　４９−２０８）を塗
布しながら多重巻回し加熱成形したものを使用した。

以下、実施例１と同様にして耐熱絶縁線輪を製造した。

実施例１，２および比較例１，２により得られた耐熱絶
縁線輪を室温と６５０℃の間で１０００回ヒートサイク
ルを行ったところ、比較例２が最も早く、絶縁表面のア
ルミナ織布テープにクラックが発生しアルミナ繊維が切
断した。このクラックはヒートサイクル数が多くなるに
つれ、絶縁層全面に広がり、クラック自身も拡大した。

次に比較例１に絶縁表面のアルミナ織布テープにクラン
クが発生したが、比較例２に比べてクラックの数も太き
さも小規模であった。これらに比べて、本実施例１゜２
の場合、ヒートサイクルを１０００回終了した後も、ク
ラックの発生は見られなかった。ヒートサイクル１００
０回終了後の残存絶縁破壊電圧（絶縁破壊電圧の初期値
に対するヒートサイクル劣化後の絶縁破壊電圧の百分率
）は、それぞれ実施例１で９３％。

実施例２で８９％、比較例１で７８％、比較例２で５５
％で本発明の絶縁線輪の残存絶縁破壊電圧が高かった。

このようにヒートサイクル試験によって、実施例に比べ
比較例が劣化が大きかったのは、第１表に絶縁線輪から
切り出したヒートサイクル試験前の絶縁表面のアルミナ
テープ部分の引張強さをテーピング前のテープの引張強
さに対する相対値として示すように、比較例のアルミナ
テープは本発明のものに比べ、引張強さが著しく低いた
めと言える。比較例１では引張強さが低かったのはマイ
カテープ層中の無機化シリコーンを焼結する際に、揮発
性成分がアルミナ繊維に付着し焼結し繊維の強度を低下
させるためである。

第１表　絶縁線輪の絶縁表面のアルミナテープ部分の引
張強さ（テーピング前のテープの引張強さに対する相対
値）なお、実施例１および２により得られた耐熱絶縁線
輪を窒素を封入した６００℃の雰囲気で１年間加熱した
が、加熱後の破壊電圧はいずれも初期値の９０％以上で
あった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、導体に無機化シリ
コーンまたは無機塗料を塗布しながら、無機質の補強材
を、無機化シリコーンまたは無機塗料から成る接着剤で
貼り合わせて成るマイカテープを巻回し、３００℃以上
の温度で焼成し無機化し、導体に接している内側層に電
気特性、耐熱性に優れているマイカテープを形成した後
、この上から、機械的強度が大きく耐熱性に優れかつ接
着剤を有しない無機質の絶縁テープを巻回しているので
、電気的２機械的に優れた耐熱絶縁線輪が得られる。ま
た、この耐熱絶縁線輪は、高温で連続使用しても殆ど性
能の低下することがなく、機器運転・停止に伴って起き
るヒートサイクルが繰り返されても、絶縁層にクラック
が入ることもなく、絶縁性能の低下が殆ど起きない。し
たがって、高速増殖炉における液体ナトリウム循環用の
電磁ポンプの様に、３００℃以上の高温で用いられる耐
熱絶縁線輪に公的な製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す耐熱絶縁線輪の横断面
図、第２図は本発明の他の実施例を示す耐熱絶縁線輪の
横断面、第３図は軟質マイカテープ巻絶縁と硬質マイカ
テープ巻絶縁の高温における課電寿命特性比較図である
。 １・・導体 ２・・・ニッケルメッキをしたアルミナ分散強化銅３．
５・・・マイカテープ ４・・・無機化シリコーンや無機質の接着剤６・・・接
着剤を有しない無機質の絶縁テープ７・・・高温用セラ
ミック繊維

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体に無機化シリコーンまたは無機塗料を塗布し
   ながら、無機質の補強材を、無機化シリコーンまたは無
   機塗料から成る接着剤で貼り合わせて成るマイカテープ
   を巻回し、３００℃以上の温度で焼成し無機化した後、
   この上から機械的強度が大きく耐熱性に優れかつ接着剤
   を有しない無機質の絶縁テープを巻回したことを特徴と
   する耐熱絶縁線輪の製造方法。
2. （２）無機化シリコーンまたは無機塗料は無機質の充填
   剤を含む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。