JPH11288621A - 低誘電率絶縁材料および電気・電子機器 - Google Patents
低誘電率絶縁材料および電気・電子機器Info
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- JPH11288621A JPH11288621A JP10091425A JP9142598A JPH11288621A JP H11288621 A JPH11288621 A JP H11288621A JP 10091425 A JP10091425 A JP 10091425A JP 9142598 A JP9142598 A JP 9142598A JP H11288621 A JPH11288621 A JP H11288621A
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気・電子機器の高性能化、省エネルギー化
に対応して高周波化が促進されている。機器の高周波化
による効率の低下を防止するために絶縁システムの漏洩
電流防止ないしは低減を目的として絶縁材料の低誘電率
化を行う。 【解決手段】 電気・電子機器の絶縁システムにおいて
構成する全ての絶縁材料の低誘電率化のために絶縁層内
に微小中空球体(以下マイクロバルーンと略す)を配置
し、バルクの絶縁材料では得られなかった低誘電率を得
ることができ機器の交流成分の漏洩電流を絶縁性能を維
持しながら効果的に防止乃至は低減することができる。
に対応して高周波化が促進されている。機器の高周波化
による効率の低下を防止するために絶縁システムの漏洩
電流防止ないしは低減を目的として絶縁材料の低誘電率
化を行う。 【解決手段】 電気・電子機器の絶縁システムにおいて
構成する全ての絶縁材料の低誘電率化のために絶縁層内
に微小中空球体(以下マイクロバルーンと略す)を配置
し、バルクの絶縁材料では得られなかった低誘電率を得
ることができ機器の交流成分の漏洩電流を絶縁性能を維
持しながら効果的に防止乃至は低減することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気・電子機器の
絶縁システムと絶縁材料に関する。
絶縁システムと絶縁材料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりプラスチック絶縁材料は、高い
絶縁性能を有するために、信頼性の必要な部品、部材と
してマグネットワイヤ、含浸ワニス、薄葉絶縁材料、積
層板、注成型品、プリント配線用絶縁基板、FPC(フ
レキシブルプリントサーキット)等に応用され使用分野
を拡大してきた。これらの高機能プラスチック絶縁材料
の開発経緯は、機器絶縁としては、耐環境性に優れたプ
ラスチック材料の開発が進められ特に耐熱性の優れたエ
ンジニアリングプラスチックの合成開発が促進され、実
用化されてきたことが大きく貢献している。
絶縁性能を有するために、信頼性の必要な部品、部材と
してマグネットワイヤ、含浸ワニス、薄葉絶縁材料、積
層板、注成型品、プリント配線用絶縁基板、FPC(フ
レキシブルプリントサーキット)等に応用され使用分野
を拡大してきた。これらの高機能プラスチック絶縁材料
の開発経緯は、機器絶縁としては、耐環境性に優れたプ
ラスチック材料の開発が進められ特に耐熱性の優れたエ
ンジニアリングプラスチックの合成開発が促進され、実
用化されてきたことが大きく貢献している。
【0003】絶縁材料のなかでマグネットワイヤ、含浸
ワニスに使用するマトリックスレジンとしては合成系で
あるポリエステル、エポキシ、シリコーン、ポリイミド
系の如くは耐熱性の高い方向へ技術開発が進められ機器
の高機能性化や小型軽量化に大きく寄与してきたことは
周知の通りである。回転機の主要な絶縁材料としては、
耐熱性がある汎用のフィルムとしてポリエチレンテレフ
タレート(PET)などのポリエステルフィルムが、優
れた絶縁性機能、耐熱性、実装作業性、経済性などの点
から、鉄心と界磁コイルとのスロット絶縁部のスロット
絶縁、スロットスペーサー、ウエッジなどに多用されて
きた。またさらに高い耐熱性が要求される場合には、ポ
リエステルフィルムとアラミド紙の複合絶縁材料などが
使用されてきた。
ワニスに使用するマトリックスレジンとしては合成系で
あるポリエステル、エポキシ、シリコーン、ポリイミド
系の如くは耐熱性の高い方向へ技術開発が進められ機器
の高機能性化や小型軽量化に大きく寄与してきたことは
周知の通りである。回転機の主要な絶縁材料としては、
耐熱性がある汎用のフィルムとしてポリエチレンテレフ
タレート(PET)などのポリエステルフィルムが、優
れた絶縁性機能、耐熱性、実装作業性、経済性などの点
から、鉄心と界磁コイルとのスロット絶縁部のスロット
絶縁、スロットスペーサー、ウエッジなどに多用されて
きた。またさらに高い耐熱性が要求される場合には、ポ
リエステルフィルムとアラミド紙の複合絶縁材料などが
使用されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】最近では高度情報化社
会に対応した大量の情報を蓄積し、高速に処理、高速に
伝達するための電子機器では、プラスチック材料にも高
性能かが要求されている。特に、高周波化に対応した電
気的特性として、低誘電率化、低誘電正接化が求められ
ている。特に電動機などの回転機では、高効率化、高機
能化のために精密制御できるインバータ制御が行われる
ことが多くなっている。その結果として、絶縁部材にお
ける高周波成分の漏洩電流の増加が生じるために、電気
的特性としてそれを防ぐ低誘電率化が求められている。
漏洩電流を低減するには、スロット絶縁部の厚さを厚く
することも効果があるが、この方法では鉄心スロットの
利用効率が低下し、結果として回転機のサイズ、重量、
効率など重要特性を犠牲にしなければならない。
会に対応した大量の情報を蓄積し、高速に処理、高速に
伝達するための電子機器では、プラスチック材料にも高
性能かが要求されている。特に、高周波化に対応した電
気的特性として、低誘電率化、低誘電正接化が求められ
ている。特に電動機などの回転機では、高効率化、高機
能化のために精密制御できるインバータ制御が行われる
ことが多くなっている。その結果として、絶縁部材にお
ける高周波成分の漏洩電流の増加が生じるために、電気
的特性としてそれを防ぐ低誘電率化が求められている。
漏洩電流を低減するには、スロット絶縁部の厚さを厚く
することも効果があるが、この方法では鉄心スロットの
利用効率が低下し、結果として回転機のサイズ、重量、
効率など重要特性を犠牲にしなければならない。
【0005】また、材料的にこの問題を解決するには、
従来は低い誘電率の材料を選択する必要があった。しか
し、通常、物質の誘電率は材料に依存しており、例え
ば、代表的なプラスチックの誘電率としては、耐熱性に
優れたエンジニアリングプラスチックのポリエチレンテ
レフタレート(PET)では約3.1、ポリイミド(P
I)では約3.3であり、小さな誘電率を有するポリエ
チレン(PE)で約2.3、最も小さな誘電率を有する
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で約2.1で
ある。しかし、このようなプラスチックのバルク物性の
誘電率には限界があり、それはその分子構造から決定さ
れるため各材料において固有の値を有している。一般に
PETなどの耐熱性の優れたエンジニアリングプラスチ
ックは芳香族成分を多く含み、密度が高いために誘電率
の高いものが多い。
従来は低い誘電率の材料を選択する必要があった。しか
し、通常、物質の誘電率は材料に依存しており、例え
ば、代表的なプラスチックの誘電率としては、耐熱性に
優れたエンジニアリングプラスチックのポリエチレンテ
レフタレート(PET)では約3.1、ポリイミド(P
I)では約3.3であり、小さな誘電率を有するポリエ
チレン(PE)で約2.3、最も小さな誘電率を有する
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で約2.1で
ある。しかし、このようなプラスチックのバルク物性の
誘電率には限界があり、それはその分子構造から決定さ
れるため各材料において固有の値を有している。一般に
PETなどの耐熱性の優れたエンジニアリングプラスチ
ックは芳香族成分を多く含み、密度が高いために誘電率
の高いものが多い。
【0006】さらに、誘電率から材料を選択する場合に
は加工性や耐熱性など他の物性も合わせて満たす必要が
ある。低誘電率の面では優れているPTFEなどのフッ
素樹脂では耐熱性は十分であるがコストが高く成形加工
性の課題があり、PEなどのオレフィン樹脂では耐熱性
が100℃程度までで十分ではなかった。
は加工性や耐熱性など他の物性も合わせて満たす必要が
ある。低誘電率の面では優れているPTFEなどのフッ
素樹脂では耐熱性は十分であるがコストが高く成形加工
性の課題があり、PEなどのオレフィン樹脂では耐熱性
が100℃程度までで十分ではなかった。
【0007】本発明は、上述のように機器の制御の高周
波化に対応するために、各絶縁材料のバルク物性から決
まる値以下の低い誘電率を有し、かつ耐熱性、機器組込
時の実装作業性(加工性)、経済性に優れた絶縁材料を
絶縁システムへ応用することにより高周波漏洩電流を低
減した電気・電子機器を提供することを目的とする。
波化に対応するために、各絶縁材料のバルク物性から決
まる値以下の低い誘電率を有し、かつ耐熱性、機器組込
時の実装作業性(加工性)、経済性に優れた絶縁材料を
絶縁システムへ応用することにより高周波漏洩電流を低
減した電気・電子機器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明では、機器の絶縁システムを構成する全て
の絶縁材料に微小中空球体(マイクロバルーン)を配置
し、機器の絶縁システムを構成する。
めに、本発明では、機器の絶縁システムを構成する全て
の絶縁材料に微小中空球体(マイクロバルーン)を配置
し、機器の絶縁システムを構成する。
【0009】このマイクロバルーン含有の各絶縁材料は
誘電率が2.5以下になるようにした時に高周波域での
機器の漏洩電流の低減効果が十分に発揮される。
誘電率が2.5以下になるようにした時に高周波域での
機器の漏洩電流の低減効果が十分に発揮される。
【0010】各絶縁材料が独立気泡配置等で低誘電化さ
れている場合でも本発明のマイクロバルーン含有のマト
リックスレジン等で多層化した場合は絶縁材料全体の低
誘電率化を可能とする。
れている場合でも本発明のマイクロバルーン含有のマト
リックスレジン等で多層化した場合は絶縁材料全体の低
誘電率化を可能とする。
【0011】主要な絶縁材料にマクロバルーンを応用し
て低誘電率化した場合の体系図を図1にまとめる。従来
技術のなかで特に耐熱フィルムに関して低誘電率化の手
法として絶縁層内に一定の独立気泡を配置する方法が提
案されている。例えば特開平9−100363、特開平
9−149575、特開平9−149576、特開平9
−286867にその詳細が記載されている。しかし独
立気泡の作製の方法として予め発泡剤を耐熱フィルムの
ポリマ−中に混合し加熱・加圧の製膜乃至は複合工程で
発泡せしめる加工法が提案されているが条件の設定が困
難であり均一な発泡構造を得ることは困難である。これ
らの例に比較し本発明の製作方法はマトリックスレジン
中へのマイクロバルーンの均一分散のみで目的が達成で
きる利点を有している。
て低誘電率化した場合の体系図を図1にまとめる。従来
技術のなかで特に耐熱フィルムに関して低誘電率化の手
法として絶縁層内に一定の独立気泡を配置する方法が提
案されている。例えば特開平9−100363、特開平
9−149575、特開平9−149576、特開平9
−286867にその詳細が記載されている。しかし独
立気泡の作製の方法として予め発泡剤を耐熱フィルムの
ポリマ−中に混合し加熱・加圧の製膜乃至は複合工程で
発泡せしめる加工法が提案されているが条件の設定が困
難であり均一な発泡構造を得ることは困難である。これ
らの例に比較し本発明の製作方法はマトリックスレジン
中へのマイクロバルーンの均一分散のみで目的が達成で
きる利点を有している。
【0012】ここで誘電率は周波数による分散があるが
少なくとも60Hzから1MHzの周波数範囲で誘電率
の平均的な値を比較すれば良い。また本発明の絶縁材料
の耐熱温度は連続耐熱温度での条件を有すれば良くマイ
クロバルーンが何れも無機質であるため、IEC規格の
全ての耐熱区分(100℃〜300℃)に対応すること
が可能である。
少なくとも60Hzから1MHzの周波数範囲で誘電率
の平均的な値を比較すれば良い。また本発明の絶縁材料
の耐熱温度は連続耐熱温度での条件を有すれば良くマイ
クロバルーンが何れも無機質であるため、IEC規格の
全ての耐熱区分(100℃〜300℃)に対応すること
が可能である。
【0013】ところで、高周波化に対応してプラスチッ
ク材料に求められる電気物性としては、低誘電率、低誘
電正接、高絶縁耐圧がある。これらのニーズは、電子・
電気機器に用いられる絶縁材料について以下のような関
係が成り立つことから、重要性が高まっている。
ク材料に求められる電気物性としては、低誘電率、低誘
電正接、高絶縁耐圧がある。これらのニーズは、電子・
電気機器に用いられる絶縁材料について以下のような関
係が成り立つことから、重要性が高まっている。
【0014】プラスチックフィルムが交流機器の絶縁部
に用いられる場合には、その絶縁部で漏洩する電力損失
Plossは(数1)式に示すように周波数f、比誘電率ε
r、誘電正接tan δの積に比例する。したがって、周波
数が高くなると電力損失が増加する。それを防ぐために
は、比誘電率を低くし、誘電正接を小さくする必要があ
る。また、以下でも同様であるが、誘電率や誘電正接は
周波数によって値が異なる誘電分散を有するために使用
周波数範囲で変化が小さいことも必要である。
に用いられる場合には、その絶縁部で漏洩する電力損失
Plossは(数1)式に示すように周波数f、比誘電率ε
r、誘電正接tan δの積に比例する。したがって、周波
数が高くなると電力損失が増加する。それを防ぐために
は、比誘電率を低くし、誘電正接を小さくする必要があ
る。また、以下でも同様であるが、誘電率や誘電正接は
周波数によって値が異なる誘電分散を有するために使用
周波数範囲で変化が小さいことも必要である。
【0015】
【数1】
【0016】回転機の絶縁部の場合には、図2に示す一
般的なスロット絶縁部の断面模式図のような構造であ
り、電流の流れる界磁コイル2と鉄心部1との間にエナ
メルなどのコイル被覆絶縁部3と、さらにスペーサとし
ての効果も有するフィルム絶縁部4が設けられてなる。
この界磁コイル2と鉄心1との間の交流電流の漏洩に対
する等価回路は、図3のように示される。このときの漏
洩電流のインピーダンスZは、(数2)式のように示さ
れる。
般的なスロット絶縁部の断面模式図のような構造であ
り、電流の流れる界磁コイル2と鉄心部1との間にエナ
メルなどのコイル被覆絶縁部3と、さらにスペーサとし
ての効果も有するフィルム絶縁部4が設けられてなる。
この界磁コイル2と鉄心1との間の交流電流の漏洩に対
する等価回路は、図3のように示される。このときの漏
洩電流のインピーダンスZは、(数2)式のように示さ
れる。
【0017】
【数2】
【0018】ここで、j=√(−1)、角周波数ω=2
πf、fは交流周波数、Z0、G0C0はそれぞれコイ
ル被覆絶縁部のインピーダンス、コンダクタンス、キャ
パシタンスであり、Z1、G1、C1はそれぞれスロッ
ト絶縁のフィルム絶縁部のインピーダンス、コンダクタ
ンス、キャパシタンスである。このインピーダンスZの
大きさの自乗値は、(数3)式に示される。
πf、fは交流周波数、Z0、G0C0はそれぞれコイ
ル被覆絶縁部のインピーダンス、コンダクタンス、キャ
パシタンスであり、Z1、G1、C1はそれぞれスロッ
ト絶縁のフィルム絶縁部のインピーダンス、コンダクタ
ンス、キャパシタンスである。このインピーダンスZの
大きさの自乗値は、(数3)式に示される。
【0019】
【数3】
【0020】(数3)式では、スロット絶縁のフィルム
絶縁部の誘電正接tan δ1=G1/ωC1が1より小さ
いときには、周波数一定、すなわちωが一定ならば、フ
ィルム絶縁部の誘電率率ε1の値が大きくキャパシタン
スC1が大きいほど、インピーダンスZの大きさは単調
減少する。したがって、一般にプラスチックフィルムの
場合には誘電率が低いほど、また誘電正接が小さいほど
インピーダンスが大きくなり、回転機のスロット絶縁部
における漏洩電流が低下する。
絶縁部の誘電正接tan δ1=G1/ωC1が1より小さ
いときには、周波数一定、すなわちωが一定ならば、フ
ィルム絶縁部の誘電率率ε1の値が大きくキャパシタン
スC1が大きいほど、インピーダンスZの大きさは単調
減少する。したがって、一般にプラスチックフィルムの
場合には誘電率が低いほど、また誘電正接が小さいほど
インピーダンスが大きくなり、回転機のスロット絶縁部
における漏洩電流が低下する。
【0021】また、高周波化の課題に限らず、プラスチ
ック材料の交流破壊電圧Ebdは実験的に(数4)式で表
される関係式が知られており、比誘電率が低く、誘電正
接が小さいものほど絶縁耐圧が高いことが知られてお
り、高周波化に伴う材料の低誘電率化は絶縁性の向上に
も効果が得られる取組みとなる。なお、(数4)式中の
A、Bは定数、ρvは体積抵抗率である。
ック材料の交流破壊電圧Ebdは実験的に(数4)式で表
される関係式が知られており、比誘電率が低く、誘電正
接が小さいものほど絶縁耐圧が高いことが知られてお
り、高周波化に伴う材料の低誘電率化は絶縁性の向上に
も効果が得られる取組みとなる。なお、(数4)式中の
A、Bは定数、ρvは体積抵抗率である。
【0022】
【数4】
【0023】上述のように、スロット絶縁部に用いる絶
縁フィルムとして、低誘電率の材料を選択すれば機器の
高周波化に伴う漏洩電流を低下することができるが、材
料を選択する際に課題が存在する。すなわち、プラスチ
ック材料の誘電率について考えると、物質の誘電率はそ
の分子構造によって決定され、(数5)式のクラウジウ
ス−モソッティの式で示される。
縁フィルムとして、低誘電率の材料を選択すれば機器の
高周波化に伴う漏洩電流を低下することができるが、材
料を選択する際に課題が存在する。すなわち、プラスチ
ック材料の誘電率について考えると、物質の誘電率はそ
の分子構造によって決定され、(数5)式のクラウジウ
ス−モソッティの式で示される。
【0024】
【数5】
【0025】ここで、(数5)式中のaは、a=Pm/
Vm、Pmはモル分極、Vmはモル比容であり、プラス
チック材料の分子構造中の各官能基の種類とその分極
率、分子の対称性で決定する。したがって、物質の誘電
率は固有の値として決まってしまう。ここで、分極率が
小さなC−F結合のみを有し、対称性があるPTFEは
プラスチック材料の中では最も小さな誘電率の値を示す
が、PTFEでも誘電率は約2.1であり材料の選択に
おいて下限の限界がある。加えて、耐熱性やスロット部
へ組み込むための成型加工性などの他の特性も必要であ
るために単純な材料の置き換えでは対応できない。
Vm、Pmはモル分極、Vmはモル比容であり、プラス
チック材料の分子構造中の各官能基の種類とその分極
率、分子の対称性で決定する。したがって、物質の誘電
率は固有の値として決まってしまう。ここで、分極率が
小さなC−F結合のみを有し、対称性があるPTFEは
プラスチック材料の中では最も小さな誘電率の値を示す
が、PTFEでも誘電率は約2.1であり材料の選択に
おいて下限の限界がある。加えて、耐熱性やスロット部
へ組み込むための成型加工性などの他の特性も必要であ
るために単純な材料の置き換えでは対応できない。
【0026】そこで、本発明の特徴は、従来より回転機
の鉄心と界磁コイルとのスロット絶縁部に用いられてい
るポリエステル材料を選択し、スロット絶縁部を低誘電
率化するために空隙部を内含して構成されるポリエステ
ルフィルムを用いて回転機を構成することにある。この
構成では、スロット絶縁部のポリエステルフィルム中
に、固体部分に比較して誘電率の非常に小さい気体を有
する空間部分が存在するために、フィルムの誘電率はプ
ラスチックのバルクの誘電率より低下する。プラスチッ
クフィルムに独立気泡を配置した空洞含有フィルムはバ
ルクのプラスチックフィルムに比較して著しく低誘電率
化し得る効果がある。しかしながら空洞含有化すること
によりフィルムの密度が小さくなり、機械的強度が低下
するため本フィルムでは回転機のスロット部への挿入作
業性が悪くなる。空洞含有フィルムでの低誘電率を保持
しながら実装性良好な絶縁物を得るために片面ないしは
両面に空洞含有しないバルクのフィルムを複合化するい
わゆる複合フィルムの応用が多く提案されている。
の鉄心と界磁コイルとのスロット絶縁部に用いられてい
るポリエステル材料を選択し、スロット絶縁部を低誘電
率化するために空隙部を内含して構成されるポリエステ
ルフィルムを用いて回転機を構成することにある。この
構成では、スロット絶縁部のポリエステルフィルム中
に、固体部分に比較して誘電率の非常に小さい気体を有
する空間部分が存在するために、フィルムの誘電率はプ
ラスチックのバルクの誘電率より低下する。プラスチッ
クフィルムに独立気泡を配置した空洞含有フィルムはバ
ルクのプラスチックフィルムに比較して著しく低誘電率
化し得る効果がある。しかしながら空洞含有化すること
によりフィルムの密度が小さくなり、機械的強度が低下
するため本フィルムでは回転機のスロット部への挿入作
業性が悪くなる。空洞含有フィルムでの低誘電率を保持
しながら実装性良好な絶縁物を得るために片面ないしは
両面に空洞含有しないバルクのフィルムを複合化するい
わゆる複合フィルムの応用が多く提案されている。
【0027】複合フィルムを作製する場合一体化のため
に耐熱性の接着剤が使用される例が多い。本発明はマイ
クロバルーンを接着剤に配合し安定して低誘電率で実装
作業性等が優れた複合薄葉材料を提供するものである。
に耐熱性の接着剤が使用される例が多い。本発明はマイ
クロバルーンを接着剤に配合し安定して低誘電率で実装
作業性等が優れた複合薄葉材料を提供するものである。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【0029】本発明の低誘電率絶縁材料に用いた微小中
空球体(マイクロバルーン)の物理的特性と化学的成分
を表1に示す。本発明品には表1に示したシリカ、アル
ミナ系を主としているが、その他の微小中空球体である
ガラスバルーン等も使用が可能である。
空球体(マイクロバルーン)の物理的特性と化学的成分
を表1に示す。本発明品には表1に示したシリカ、アル
ミナ系を主としているが、その他の微小中空球体である
ガラスバルーン等も使用が可能である。
【0030】
【表1】
【0031】本発明の低誘電率絶縁材料において絶縁材
料の基本特性を維持しながらマイクロバルーンの配合に
より低誘電率化を達成するためには、マイクロバルーン
の粒子径分布を篩別により限定する必要があり、本発明
では5〜20μmが好適である。さらに、マイクロバル
ーンに混在している絶縁性に有害であるアルカリイオン
は完全に除去しなければならない。
料の基本特性を維持しながらマイクロバルーンの配合に
より低誘電率化を達成するためには、マイクロバルーン
の粒子径分布を篩別により限定する必要があり、本発明
では5〜20μmが好適である。さらに、マイクロバル
ーンに混在している絶縁性に有害であるアルカリイオン
は完全に除去しなければならない。
【0032】本発明の低誘電率絶縁材料のマトリックス
レジン等の熱硬化性樹脂100重量部に対しマイクロバ
ルーン5重量部以下の配合によりバルクの誘電率が2.
0〜3.0に対し1.5〜1.7と低誘電率化が可能で
ある。
レジン等の熱硬化性樹脂100重量部に対しマイクロバ
ルーン5重量部以下の配合によりバルクの誘電率が2.
0〜3.0に対し1.5〜1.7と低誘電率化が可能で
ある。
【0033】本発明品に使用するマイクロバルーンは無
機質であり融点が1200℃〜1350℃と高いため各
種絶縁材料の耐熱性はバルクのレジンの耐熱特性に対応
してIEC規格、JEC6147規格の100℃〜25
0℃に対応することが可能である。
機質であり融点が1200℃〜1350℃と高いため各
種絶縁材料の耐熱性はバルクのレジンの耐熱特性に対応
してIEC規格、JEC6147規格の100℃〜25
0℃に対応することが可能である。
【0034】電気機器の絶縁システムを構成する主要な
絶縁材料であるマグネットワイヤ、含浸ワニス、薄葉材
料、粘着テープの誘電率は60Hz〜1MHzの周波数
域において3.0〜4.5となっている。これらの絶縁
材料を構成するマトリックスレジンへ表1に示すシリ
カ、アルミナ系のマイクロバルーンを添加することによ
り誘電率を2.5以下に低下させることができた。以下
実施例にてその内容を詳細に記載する。
絶縁材料であるマグネットワイヤ、含浸ワニス、薄葉材
料、粘着テープの誘電率は60Hz〜1MHzの周波数
域において3.0〜4.5となっている。これらの絶縁
材料を構成するマトリックスレジンへ表1に示すシリ
カ、アルミナ系のマイクロバルーンを添加することによ
り誘電率を2.5以下に低下させることができた。以下
実施例にてその内容を詳細に記載する。
【0035】[実施例1]図4に本発明のマグネットワ
イヤの断面図を示す。HCFC−22の代替冷媒のマグ
ネットワイヤ(巻線)として検討中の3種のマグネット
の絶縁皮膜ワニス固形分100重量部に対し表1のマイ
クロバルーンを5重量部添加し、それぞれの焼付条件で
銅線に皮膜を処理し所定のマグネットワイヤを得た。こ
の場合マイクロバルーンの粒子径分布は5〜10μmと
した。誘電率はマイクロバルーン未添加のマグネットワ
イヤが3.5〜4.5に対し添加品は何れも2.0〜
2.5を示した。実施例3種のマグネットワイヤの試験
結果を表2に示す。
イヤの断面図を示す。HCFC−22の代替冷媒のマグ
ネットワイヤ(巻線)として検討中の3種のマグネット
の絶縁皮膜ワニス固形分100重量部に対し表1のマイ
クロバルーンを5重量部添加し、それぞれの焼付条件で
銅線に皮膜を処理し所定のマグネットワイヤを得た。こ
の場合マイクロバルーンの粒子径分布は5〜10μmと
した。誘電率はマイクロバルーン未添加のマグネットワ
イヤが3.5〜4.5に対し添加品は何れも2.0〜
2.5を示した。実施例3種のマグネットワイヤの試験
結果を表2に示す。
【0036】
【表2】
【0037】[実施例2]HCFC−22の代替冷媒で
あるR407C、R410A等を使用する空調機器用コ
ンプレッサにビルトインされるハーメチックモータのコ
イル含浸用ワニスとして実用化が検討されている菱電化
成 のエポキシポリエステル系ワニスについて検討し
た。
あるR407C、R410A等を使用する空調機器用コ
ンプレッサにビルトインされるハーメチックモータのコ
イル含浸用ワニスとして実用化が検討されている菱電化
成 のエポキシポリエステル系ワニスについて検討し
た。
【0038】本ワニスをJISC2103に規定する方
法で130mm×130mm×0.3mmのブリキ板上
に塗布し150℃×2時間加熱処理後絶縁塗膜の誘電率
を測定した。誘電率は4.0であった。
法で130mm×130mm×0.3mmのブリキ板上
に塗布し150℃×2時間加熱処理後絶縁塗膜の誘電率
を測定した。誘電率は4.0であった。
【0039】本ワニスの固形分100重量部に対しマイ
クロバルーン(表1に示す)を4重量部添加した。前記
の方法で硬化皮膜を作製し、誘電率を測定した。誘電率
は1.62であった。 [実施例3]図5に本発明の低誘電率耐熱性複合フィル
ムの断面構成図を示す。フィルムの厚さ75μmの東洋
紡績(株)の120℃耐熱性、誘電率が2.5であるポ
リエステルフィルム(商品名LDpetフィルム)を用
いた。このフィルムを2枚のフィルム厚さ25μm、5
0μm、75μmそれぞれ3種のPETフィルムで挟
み、耐熱性120℃以上を得られる高松油脂(株)の主
剤がポリオール系で硬化剤がポリイソシアネート系であ
る接着剤固形分100重量部に対しマイクロバルーン3
重量部添加した接着層を介して多層化し、120℃で2
時間加熱処理した。
クロバルーン(表1に示す)を4重量部添加した。前記
の方法で硬化皮膜を作製し、誘電率を測定した。誘電率
は1.62であった。 [実施例3]図5に本発明の低誘電率耐熱性複合フィル
ムの断面構成図を示す。フィルムの厚さ75μmの東洋
紡績(株)の120℃耐熱性、誘電率が2.5であるポ
リエステルフィルム(商品名LDpetフィルム)を用
いた。このフィルムを2枚のフィルム厚さ25μm、5
0μm、75μmそれぞれ3種のPETフィルムで挟
み、耐熱性120℃以上を得られる高松油脂(株)の主
剤がポリオール系で硬化剤がポリイソシアネート系であ
る接着剤固形分100重量部に対しマイクロバルーン3
重量部添加した接着層を介して多層化し、120℃で2
時間加熱処理した。
【0040】得られた複合フィルムの厚さはそれぞれ
0.13mm、0.188mm、0.25mmであり誘
電率はいずれも2.3以下であった。接着剤にマイクロ
バルーン添加したものとの比較データを表3に示す。表
3に示した厚さ0.13mmの複合フィルムをコイルエ
ンド絶縁、0.188mmをスロット絶縁、0.25m
mをウエッジ絶縁に使用した電動機を作製した。この電
動機の漏洩電流の測定は、界磁コイルに60Hz、10
0Vを印加しておき、鉄心部をアースした際に漏洩して
流れる平均電流を通常のPETフィルムを用いた値を1
00として比較した。通常の同じ厚さのPETフィルム
に対して約20%の漏洩電流の低減効果が得られた。
0.13mm、0.188mm、0.25mmであり誘
電率はいずれも2.3以下であった。接着剤にマイクロ
バルーン添加したものとの比較データを表3に示す。表
3に示した厚さ0.13mmの複合フィルムをコイルエ
ンド絶縁、0.188mmをスロット絶縁、0.25m
mをウエッジ絶縁に使用した電動機を作製した。この電
動機の漏洩電流の測定は、界磁コイルに60Hz、10
0Vを印加しておき、鉄心部をアースした際に漏洩して
流れる平均電流を通常のPETフィルムを用いた値を1
00として比較した。通常の同じ厚さのPETフィルム
に対して約20%の漏洩電流の低減効果が得られた。
【0041】
【表3】
【0042】前述の複合フィルムの構成において芯材で
あるLDpetの両面に配置するスキン層は耐熱性や対
環境性を向上させるためにポリエチレンナフタレート
(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、
ポリイミドフィルム(PI)等の耐熱フィルムやアラミ
ド紙、(株)クラレの“ベクルス”等の耐熱シートや織
布、不織布のいずれでも良い。
あるLDpetの両面に配置するスキン層は耐熱性や対
環境性を向上させるためにポリエチレンナフタレート
(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、
ポリイミドフィルム(PI)等の耐熱フィルムやアラミ
ド紙、(株)クラレの“ベクルス”等の耐熱シートや織
布、不織布のいずれでも良い。
【0043】[実施例4]図6に本発明の低誘電率粘着
テープの断面構成図を示す。8は基材の耐熱フィルムで
あり11は前記したマイクロバルーン含有の粘着剤層を
示す。
テープの断面構成図を示す。8は基材の耐熱フィルムで
あり11は前記したマイクロバルーン含有の粘着剤層を
示す。
【0044】東洋紡績(株)のLDpetフィルム厚さ
75μmのフィルム基材に130℃耐熱性を有するアク
リル系粘着剤組成物固形分100重量部にマイクロバル
ーンを5部添加した粘着剤を塗布し膜厚が25μmとな
る様100℃で30分間加熱し所定(本発明の)の粘着
テープを得た。本粘着テープの誘電率は2.1であっ
た。
75μmのフィルム基材に130℃耐熱性を有するアク
リル系粘着剤組成物固形分100重量部にマイクロバル
ーンを5部添加した粘着剤を塗布し膜厚が25μmとな
る様100℃で30分間加熱し所定(本発明の)の粘着
テープを得た。本粘着テープの誘電率は2.1であっ
た。
【0045】さらに粘着テープの機械的強度と耐熱性、
耐加水分解性等を向上させる目的で、LDpetフィル
ム75μmと12.5μm厚さのポリエチレンナフタレ
ートフィルム(PEN)を耐熱性接着剤で貼合せした複
合フィルムを作製した。本複合フィルムのLDpetフ
ィルム面に前記の低誘電粘着剤を塗布し粘着テープを得
た。本粘着テープの誘電率は2.3であった。
耐加水分解性等を向上させる目的で、LDpetフィル
ム75μmと12.5μm厚さのポリエチレンナフタレ
ートフィルム(PEN)を耐熱性接着剤で貼合せした複
合フィルムを作製した。本複合フィルムのLDpetフ
ィルム面に前記の低誘電粘着剤を塗布し粘着テープを得
た。本粘着テープの誘電率は2.3であった。
【0046】低誘電率耐熱粘着テープにおいて芯材とし
てLDpetフィルムの厚さは12.5μm〜100μ
mが好ましく、複合フィルム粘着テープの構成において
は貼合せ用材料としてはPPS、ポリイミド(PI)フ
ィルム、ポリアミド紙、ベクルスの織布、不織布状の使
用も有効である。 [実施例5]図7に本発明の低誘電率プリプレグ材の片
面処理絶縁材料、図8に両面処理プリプレグ絶縁材料の
断面構造図を示す。
てLDpetフィルムの厚さは12.5μm〜100μ
mが好ましく、複合フィルム粘着テープの構成において
は貼合せ用材料としてはPPS、ポリイミド(PI)フ
ィルム、ポリアミド紙、ベクルスの織布、不織布状の使
用も有効である。 [実施例5]図7に本発明の低誘電率プリプレグ材の片
面処理絶縁材料、図8に両面処理プリプレグ絶縁材料の
断面構造図を示す。
【0047】ここでプリプレグ材料の絶縁システムにお
ける機能を説明する。プリプレグ材料とは種々の耐熱フ
ィルムや織布、不織布その他シートの片面あるいは両面
を耐熱性、耐湿性、耐環境性等に優れた熱硬化型樹脂組
成物を均一な厚みに半硬化状(プリプレグ状と言う)に
塗布した絶縁材料である。
ける機能を説明する。プリプレグ材料とは種々の耐熱フ
ィルムや織布、不織布その他シートの片面あるいは両面
を耐熱性、耐湿性、耐環境性等に優れた熱硬化型樹脂組
成物を均一な厚みに半硬化状(プリプレグ状と言う)に
塗布した絶縁材料である。
【0048】電気機器の絶縁システムの動向において絶
縁処理の省力化、省資源化、省エネルギー、無公害絶縁
達成のためにワニスレスプリプレグ絶縁処理が広範囲に
採用されてきた。本発明においては基材として、東洋紡
績(株)の75μm厚さのLDpetフィルムの片面あ
るいは両面を耐熱性の優れたエポキシ樹脂配合体の固形
分100重量部に対し5重量部のマイクロバルーンを添
加し絶縁と膜を10μm〜30μmとして本発明の低誘
電率プリプレグ絶縁材料を得た。硬化後のプリプレグの
誘電率は2.2である。
縁処理の省力化、省資源化、省エネルギー、無公害絶縁
達成のためにワニスレスプリプレグ絶縁処理が広範囲に
採用されてきた。本発明においては基材として、東洋紡
績(株)の75μm厚さのLDpetフィルムの片面あ
るいは両面を耐熱性の優れたエポキシ樹脂配合体の固形
分100重量部に対し5重量部のマイクロバルーンを添
加し絶縁と膜を10μm〜30μmとして本発明の低誘
電率プリプレグ絶縁材料を得た。硬化後のプリプレグの
誘電率は2.2である。
【0049】[実施例6]前記のマイクロバルーンを注
成形用樹脂や絶縁チューブ、絶縁スリーブに使用するマ
トリックスレジンへ添加することにより低誘電率化が可
能である。
成形用樹脂や絶縁チューブ、絶縁スリーブに使用するマ
トリックスレジンへ添加することにより低誘電率化が可
能である。
【0050】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は簡単な処理方法で経済性が良く、耐熱性の範囲
に広く応用できるとともにバルクの絶縁材料では得られ
なかった低誘電率を得ることができ、電気・電子機器へ
これらの低誘電率絶縁材料を使用することにより交流成
分の漏洩電流を絶縁性能を維持しながら効果的に低減す
ることができる。
本発明は簡単な処理方法で経済性が良く、耐熱性の範囲
に広く応用できるとともにバルクの絶縁材料では得られ
なかった低誘電率を得ることができ、電気・電子機器へ
これらの低誘電率絶縁材料を使用することにより交流成
分の漏洩電流を絶縁性能を維持しながら効果的に低減す
ることができる。
【0051】本低誘電率絶縁材料の発明によって、今後
電気・電子機器の高周波化に対応して、機器の効率をさ
らに進めることを可能とし、小型化、軽量化、低コスト
化、信頼性の向上や安全性の確保等に貢献でき、本発明
は工業的価値の大なるものである。
電気・電子機器の高周波化に対応して、機器の効率をさ
らに進めることを可能とし、小型化、軽量化、低コスト
化、信頼性の向上や安全性の確保等に貢献でき、本発明
は工業的価値の大なるものである。
【図1】本発明の低誘電率電気・電子絶縁材料の体系図
である。
である。
【図2】本発明の回転機におけるスロット絶縁部の構成
を示す断面模式図である。
を示す断面模式図である。
【図3】本発明の回転機におけるスロット絶縁部での電
気的等価回路である。
気的等価回路である。
【図4】本発明の絶縁電線(マグネットワイヤ)の断面
模構造図である。
模構造図である。
【図5】本発明の複合薄葉絶縁材料の断面構造図であ
る。
る。
【図6】本発明の粘着テープの断面構造図である。
【図7】本発明のプリプレグ絶縁材料の断面構造図であ
る。
る。
【図8】本発明のプリプレグ絶縁材料の断面構造図であ
る。
る。
1 鉄心部 2 界磁コイル 3 界磁コイルの被覆絶縁部 4 スロット絶縁のフィルム絶縁部 5 導体 6 皮膜 7 微小中空球体(マイクロバルーン) 8 低誘電率ポリエステルフィルム 9 低誘電率接着剤 10 スキン層フィルム 11 低誘電率粘着剤層 12 低誘電率プリプレグ絶縁塗膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09J 7/02 C09J 7/02 Z 175/04 175/04 // C08J 5/24 CFC C08J 5/24 CFC (72)発明者 杉本 栄一 兵庫県三田市友が丘二丁目6の10 (72)発明者 谷口 主積 大阪市北区堂島浜二丁目2番8号 東洋紡 績株式会社内 (72)発明者 鈴木 利武 大阪市北区堂島浜二丁目2番8号 東洋紡 績株式会社内 (72)発明者 鈴木 治幸 石川県能美郡根上町中町レ68−13 高松油 脂株式会社内 (72)発明者 森田 達 石川県能美郡根上町中町レ68−13 高松油 脂株式会社内 (72)発明者 吉岡 泰男 大阪市北区天満三丁目11番12号 丸正株式 会社内 (72)発明者 山本 泰正 大阪市北区天満三丁目11番12号 丸正株式 会社内
Claims (8)
- 【請求項1】 絶縁材料の誘電率が2.5以下になるよ
うに微小中空球体(マイクロバルーン)を含有したこと
を特徴とする電気・電子機器。 - 【請求項2】 マイクロバルーンがガラス、シリカ、ア
ルミナのいずれか、またはこれらの混合体である請求項
1記載の絶縁材料。 - 【請求項3】 絶縁皮膜が請求項1および請求項2に記
載のマイクロバルーンを含有したことを特徴とする電線
(マグネットワイヤ)。 - 【請求項4】 複合貼合せ用接着剤が請求項1および請
求項2に記載のマイクロバルーンを含有したことを特徴
とする複合フィルムまたは複合シート。 - 【請求項5】 請求項1および請求項2に記載のマイク
ロバルーンを含有したことを特徴とするコイル含浸用ワ
ニスおよび注成型用樹脂。 - 【請求項6】 請求項1および請求項2に記載のマイク
ロバルーンを含有する粘着剤あるいは接着剤を使用した
ことを特徴とする(プラスチックフィルム、織布、不織
布、耐熱紙を基材とした)粘着テープ。 - 【請求項7】 請求項1および請求項2に記載のマイク
ロバルーンを含有する接着剤を使用したことを特徴とす
る絶縁チューブおよび絶縁スリーブ。 - 【請求項8】 請求項1および請求項2に記載のマイク
ロバルーンを含有する耐熱性、耐水性の熱硬化型樹脂を
プラスチックフィルム、繊維(織布、不織布)、耐熱紙
シートの片面乃至は両面に塗布し半硬化状としたことを
特徴とするプリプレグ材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10091425A JPH11288621A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 低誘電率絶縁材料および電気・電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10091425A JPH11288621A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 低誘電率絶縁材料および電気・電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11288621A true JPH11288621A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=14026034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10091425A Pending JPH11288621A (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | 低誘電率絶縁材料および電気・電子機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11288621A (ja) |
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-
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- 1998-04-03 JP JP10091425A patent/JPH11288621A/ja active Pending
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