JPS602061A - 絶縁コイルの製法 - 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】 本発明は新規な低粘度エポキシ含浸樹脂を用いた絶縁コ
イルの製法に関する。さらに詳しくは、タービン発電機
や水車発電機などの使用電圧の高い回転機用として好適
な絶縁コイルの製法に関する０ 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
増加に伴って単機容量の増大とともに使用電圧を上昇さ
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。

前記のような使用電圧の上昇によって絶縁コイルには起
動停止の反復に対するヒートサイクル性、温度上昇に対
する耐熱性、振動や短絡などに対する機械的性質などの
多くの点でより厳しい性能が要求されるようになってき
ている。回転機に組込まれた絶縁コイルは一般に気相中
で使用さ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
層が破壊されるおそれがあるためその絶縁材料としては
古くから耐熱性、耐コロナ性、耐電圧性などに優れたマ
イカ基を用いた絶縁シート（テープ状のものも含む、以
下同様）が使用されている。

マイカ基にはマイカ原鉱を薄く剥がしてえられる薄片か
らなる剥がしマイカ基とマイカ原鉱や剥がしマイカ基の
残品などを焼成法、水ジエツト法などで処理して細かい
リン片状とし、それを抄紙してシート状に形成した集成
マイカ基とがある。

絶縁シートはいずれも紙、フィルム、ガラスクロス、ポ
リエステル不繊布などの多孔質絶縁材料を裏打材とし、
これとマイカ基とな熱硬化性樹脂を通常６〜２０％（重
量％、以下同様）用いて貼合せたものである。

通常の絶縁コイルは適当な絶縁被田を施した１種素線を
組合せて所定の形状に成形してなるコイル導体上に前記
絶縁シートを巻回し、該巻回層にエポキシ含浸樹脂を含
浸せしめて絶縁層を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あるため絶縁シー
ト巻回後の絶縁シート層への含浸性は良好ではなく、含
浸不良の原因となり、電気的特性や熱的特性をわるくす
る原因となる。

前記エポキシ含浸樹脂の室温での粘度が高いことによる
欠点を解消するための一般的な方法として希釈剤の添加
が行なわれているが、通常の希釈剤は皮膚刺激性が強く
、かつエポキシ含浸樹脂の電気的特性や熱的特性などを
低下させるものが多く、希釈剤を使用すると含浸樹脂と
して充分な特性かえられなくなりがちであるという欠点
がある。

さらにエポキシ含浸樹脂は通常のエポキシ硬化触媒を含
有しているため一般にポットライフが短いという欠点も
また有している。

本発明者らはエポキシ含浸樹脂の叙上の欠点を克服すべ
く鋭意研究を重ねた結果、フィル導体上に多孔質絶縁材
料を裏打材とした絶縁シートを巻回し、該巻回層に低粘
度エポキシ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法において、該低粘度エポキ
シ含浸樹脂として分子内に少なくとも２個以上のエポキ
シ基を有する環エポキサイド型エポキシ樹脂（以下、シ
クロ系エポキシ樹脂という）　１００部（重量部、以下
同様）と式（Ｉ）： で示されるｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル
（以下、ＢＰＧＥという）５〜５０部とを配合してなる
組成物（以下、へ組成物という）　１００部に式（■）
：ノキシ樹脂０．１〜１０部を配合し加熱均一した組成
物（以下、Ｂ組成物という）　１００部に対しオクチル
市亜鉛０．０１〜１．０部を配合し、９０〜１５００ａ
で１０〜１２０分間加熱処理したのち液状の望状虜無水
物を配合することにより製造される含浸樹脂を用いるこ
とにより、前記従来から使用されているエポキシ含浸開
側の諸欠点を解消しうることを見出し、本発明を完成す
るに至った。

すなわち本発明においては、Ａ組成物１００部にフェノ
キシ樹脂０．１〜１０部を配合し加熱均一することによ
ってＢ組成物を作製し、さらに該Ｂ組成物１００部にオ
クチル噌亜鉛肌ｏ１〜１．０部を配合し、９０〜１５０
°ＣＩで１０〜１２０分間加熱処理したのち液状の環状
酸無水物を配合することにより、ポットライフの長いエ
ポキシ含浸樹脂がえられ、Ａ組成物に用いる希釈剤とし
てＢＰＧｌｌｉを使用することにより、えられるエポキ
シ含浸樹脂は皮膚刺激性がほとんどなく、室温で絶縁コ
イルに含浸可能で含浸不良が生じない低粘度のものとな
り、該エポキシ含浸樹脂を用いて製造される絶縁フィル
は初期破壊電ＩＦが高く、熱劣化の少ない安定した電気
特性を有するという顕著な効果かえられる。さらに前記
エポキシ含浸樹脂の成分としてフェノキシ樹脂をへ組成
物１００部に対し０．１〜１０部使用することにより、
該エポキシ含浸樹脂の接着性が向上し、可撓性が向上す
るという効果かえられる。

本発明に用いる分子内に少なくとも２個以上のエポキシ
基を有するシクロ系エポキシ樹脂としてハロ、４−エポ
キシシクロヘキシルメチル−３’、４’−エポキシシク
ロヘキサンカルボキシレート（チッソ■製チソノツクス
２２１、チバガイギー社製のａｙ−１７９など）、６．
４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３’
、４’−エポキシ−６′−メチルシクロヘキサンカルボ
キシレート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド（チッ
ソ■製のチンノックス２０６）、ジシクロペンタジェン
ジオキサイド、ジペンテンジオキサイドなどがあげられ
、それらを単独で用いてもよく、２種以上混合して用い
てもよい。

前記シクロ系エポキシ樹脂はそのタイプのエポキシ樹脂
単独で用いることが望ましいが他のタイプのエポキシ樹
脂、たとえばビスフェノール型エポキシ樹脂、グリシジ
ルエステル型エポキシ樹脂またはノボラック型エポキシ
樹脂などをシクロ系エポキシ樹脂１００部に対し３０部
を超えない範囲で添加し、それをシクロ系エポキシ樹脂
のかわりに用いてもよい。

本発明に用いる式（Ｉ）で示されるＢＰ（）Ｋは希釈剤
であるが皮膚刺激性が低く、かつエポキシ樹脂の電気特
性、機械特性などの特性をほとんど低下させない。ＢＰ
ＧＩは前記シクロ系エポキシ樹脂１００部に対し約５〜
５０部用いることが好ましく、前記使用量が約５部未満
になるとエポキシ樹脂の粘度を充分低下させることがで
きず、約５０部を超えると加熱減量などの硬化物特性が
低下する。

本発明に用いる式（ＩＩ）で示されるフェノキシ樹脂は
含浸樹脂の接着性を向上させ、含浸樹脂の可撓性全向上
させる目的で配合されるものである。その配合量は前記
シクロ系エポキシ樹脂１００部とＢＰＧＥ約５〜５０部
とからなるへ組成物１００部に対し約０．１〜１０部の
範囲であることが好ましい。配合量が約０．１　部未満
であるとえられる含浸樹脂の接着性の向上、可撓性の向
上がはかられず、一方約１０部を超えるとえられる含浸
樹脂に粘度の上昇、ポットライフの短縮が生じいずれも
好ましくない。

へ絹成物１００部に対しフェノキシ樹脂約０．１〜１ｏ
部を混合したのち加熱均一にすることによりＢ組成物か
えられる。

本発明に用いるエポキシ樹脂の潜在性硬化触媒であるオ
クチル酸亜鉛は前記Ｂ組成物に添加したのち特定の処理
をすることにより、エポキシ含浸樹脂のポットライフを
長くする働きをする。Ｂ組成物１００部に対するオクチ
ル酸亜鉛の配合量は約０．０１〜１．０部であることが
好ましい。オクチル酸亜鉛を配合したＢ組成物を約９０
〜１５ｏＣ′ａで１ｏ〜１２０分間加熱処理したのち、
それを用いて調製したエポキシ含浸樹脂のポットライフ
は加熱処理しないものを用いて調製したエポキシ含浸樹
脂のポットライフに比べて長くなる。

そのような加熱処理の効果の原因は明確でないが、加熱
処理によってオクチル酸亜鉛が均一に付加するためにポ
ットライフが長くなるものと考えられる。

かかる加熱温度が約９０’Ｏ未満であると実用的な約１
０〜１２０分間という加熱ではエポキシ含浸樹脂のポッ
トライフを長くする効果が充分えられず、一方約１５０
００を超えるとオクチル酸亜鉛がエポキヅ樹脂硬化触媒
として働く結果、逆にポットライフが短縮される。

またかかるオクチル酸亜鉛のＢ組成物に対する配合量が
約０．０１部未満であると上記加熱処理を施しても、え
られるエポキシ含浸樹脂のポットライフが充分長くなら
ず−１一方約１．０部を超えてもエポキシ含浸樹脂のポ
ットライフが含浸樹脂として必要な期間を下回るなどの
整置が生゛じる。

所定の加熱処理されたＢ組成物に液状の環状酸無水物を
配合することによりエポキシ含浸樹脂が調製される。

本発明に用いられる液状の環状酸無水物としてはへキサ
ヒドロフタル酸無水物、メチルへキサヒドロフタル酸無
水物（日立化成工業ＨＪＪＩ！の囮−５５００など）、
メチルテトラヒドロフタル酸無水物（日立化成工業■製
のＨＮ−２２００や日本ゼオン■製のＱＪ（−２００な
ど〕またはメチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸
無水物（日立化成工業■製の無水メチルハイミック酸な
ど）などがあげられ、それらを単独で用いてもよく、２
種以上混合して用いてもよい。

かかる環状酸無水物の配合量は通常使用される量であれ
ばよく、とくに限定されない。

本発明の方法により製造される絶縁コイルはコイル導体
上に通常の方法により製造される絶縁シートを巻回し、
該巻回層に本発明に用いるエポキシ含浸樹脂を通常の条
件で真空加圧含浸させたのち金型に挿入し、加熱加圧成
形せしめて製造される。前記成形条件としては加熱温度
約１００〜２５ｏｃｔｌ。

加圧圧力約５〜１００に、７０ｍ２、加熱時間約４〜２
４時間が採用され、そのような条件で前記エポキシ含浸
樹脂を用いて成形することにより、含浸不良の生じない
、製造された絶縁フィルの初期破壊電圧が従来法による
ばあいと比較して１〜６割も高く、熱劣化が少ない安定
した電気特性を有する絶縁フィルかえられる。前記成形
条件をはずれるとえられる絶縁フィルの層間接着力が低
下し、その結果加熱などによるはがれやうきなどが生じ
、電気特性の加熱劣化が著しくなり、好ましくない。

つぎに本発明の方法を実施例に基づいてさらに詳しく説
明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるもの
ではない。

実施例１ シクロ系エポキシ樹脂としてａｙ−１７９を８５部、Ｂ
ＰＧＥを１５部およびフェノキシ樹脂（ユニオンカーバ
イド社製のＰＫＨＨ）を０．２部混合し１２０°０で２
時間加熱均一化したのち、オクチル酸亜鉛を０．１部添
加しさらに１２０ｃ′ＣＪで６０分間加熱処理した。つ
いで２５°０まで冷却したのち液状の環状酸無水物とし
てＨＮ−２２００を９９．６部配合することにより低粘
度エポキシ含浸樹脂（以下、樹脂Ａという）を調製した
。

かくして調製せられた樹脂Ａの初期粘度、ポットライフ
および接着強度を測定した。その結果を第１表に示す。

なお初期粘度は２５°０でＢ型粘度計にて測定したもの
、ポットライフは樹脂Ａを温度２５°０、湿度３５％の
恒温恒湿槽中に保存し、１週間ごとに粘度を測定したと
きに２５°Ｏでの粘度が５００ｃＰ　（それを超えると
絶縁コイルを完全に含浸させるのが困難となる）に達す
るまでの日数、接着強度はＪ工５０２１０６に基づきヘ
リカルコイル法にて測定したものである。

つぎに幅２ｍｍＸ高さ５ｍｍ　Ｘ長さ２０００ｍｍの２
重ガラス巻平角銅線を２列２０段に組合せた４０　ｍｍ
Ｘ１０ｍｍノ断面をもつコイル導体上にガラスクロス（
有沢製作所■製、厚さ０−０２５　ｍｍ　）を裏打材と
する集成マイカテープを半重ね巻にて１０回巻回し、さ
らに保護絶縁層としてテトロンテープ（蛍人■製、厚さ
０．１５ｍｍ）を１回巻回し、これに樹脂Ａを圧力０．
１ｍｍ　Ｈｐ以下で１８０分間真空含浸させ、ついで圧
力６ｋｇ／ａｍ２で１８０分間加圧したのち金型に挿入
し温度１５５°０、圧力２０に９７部ｍ２で１２時間加
熱加圧成形を行ない絶縁層の厚さ５．０ｍｍの絶縁コイ
ルをえた。

えられた絶縁フィルを用いｃ　１ｓ　ｋｖ−ｉ、ｓｋｖ
の誘電正接の差（△ｔａｎδ）を初期のものおよび２０
０°Ｏで１６日間熱劣化させたのちのものの２種、なら
びにｉ　ｋＶ／秒の一定昇圧速度におけるシリコーン油
中での初期破壊電圧を測定した。それらの結果を第２表
に示す。

実施例２ シクロ系エポキシ樹脂としてａｙ−１７９を６０部、Ｂ
ＰＧＩを４０部およびフェノキシ樹脂を２部混合し１４
０°’ａで２時間加熱均一化したのち、オクチル酸亜鉛
を０．２部添加しさらに１４０°０で６０分間加熱処理
した。ついで２５°０まで冷却したのち液状の環状酸無
水物としてＨＨ−５５００を１００部配合することによ
り低粘度エポキシ含浸樹脂を調製した。それについての
各特性を実施例１と同様にして測定した。結果を第１表
に示す。

また実施例１と同様にして絶縁コイルを製造し、その２
種のΔｔａｎδおよび初期破壊電圧を測定した。結果を
第２表に示す。

実施例６〜５ シクロ系エポキシ樹脂としてａｘ−１７９を８０部、ｌ
３ＰＧＫを２０部およびフェノキシ樹脂を０．５部混合
し１００°Ｏで２時間加熱均一化したのち、オクチル酸
亜鉛を０．６部添加しさらニ１００ｏ０１１６０°ａお
よび１４５００のそれぞれの温度で３０分間加熱処理し
て６種の低粘度エポキシ含浸樹脂を調製した以外は実施
例１と同様にして絶縁フィルの製造および各種特性の測
定を行なった。それらの結果を第１表および第２表に示
す。

比較例１ シクロ系エポキシ樹脂としてＣＹ−１７９を４０部、Ｂ
ＰＧＦｔを６０部およびフェノキシ樹脂を５部混合し１
２０％で２時間加熱均一化したのち、オクチル酸亜鉛を
１．５部添加しさらに１２０％で６０分間加熱処理した
。

ついで２５°０まで冷却したのち液状の環状酸無水物と
してＨＮ−２２００を８５．５部配合することにより含
浸樹脂を調製した。それについての各種特性を実施例１
と同様にして測定した。結果を第１表に示す。

また実施例１と同様にして絶縁コイルを製造し、その特
性測定も行なった。その結果を第２表に示す。それらか
ら明らかなようにポットライフは１４日で粘度５００　
ｃＰを超える非常にわるいものであった。

えられた絶縁コイルの表面には、つきゃはがれがところ
どころにみられ、△ｔａｎδおよび初期破壊電圧ともに
非常にわるいものであった。

比較例２ 実施例１において加熱処理条件を１２０°０で６０分に
代えて８０°０で６０分にしたほかは、実施例１と同様
にして含浸樹脂を調製し、絶縁コイルを製造し、それぞ
れ各種特性を測定した。結果を第１表および第２表に示
す。

加熱処理温度が低いためオクチル酸亜鉛が均一に付加せ
ず、含浸樹脂におけるポットライフは６０日で粘度５０
０ａＰを超え、接着強度も小さいものであり、また絶縁
フィルにおいては硬化不良の原因となり△ｔａｎδ、初
期破壊電圧ともに非常にわるかった。

比較例６ エピコート８２８　（ビスフェノ−）ｖＡ型エポキシ樹
脂、油化シェル社製、商品名）を１００部、触媒として
イミダゾール（商品名２Ｅ４ＭＺ、四国化成工業（１１
）製）を０．１部、酸無水物としてＨＮ−２２００を８
６６部混して含浸樹脂を調製したがその初期粘度は２５
％ですでに７００ｃ　Ｐを示し室温エポキシ含浸樹脂と
して不適当であった。また実施例１と同様にして絶縁コ
イルを製造したところ初期粘度が高いため含浸不良とな
り△ｔａｎδ、破壊電圧ともに非常にわるかった。それ
らの測定結果を第１表および第２表に示す。

以上記述したごとく本発明の方法で製造される絶縁コイ
ルは、新規な低粘度エポキシ含浸樹脂を用いており高電
圧回転機用として電気的、熱的に優れた性質を有する工
業的価値の極めて大きいものである。

第　１　表 第　２　表 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 １．１′−件の表示　特願昭　５８−１０８１７１号２
、発明の名称 絶縁コイルの製法 ；３．補正をする者 代表者片山仁へ部 ５、補正の対象 （１）明細書の「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内
容 （１）　明細書１１頁１８行の「整置Ｊを「弊害」と補
正する。

（２）同１５頁４行のｒ　１ｓｋＶ　−１，５ｋｖＪを
ｆ−５ｋＶ／ｍｍ　−０，５ｋＶ　／　ｍｎ　Ｊと補正
する。

以　上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイル導体上に多孔質絶縁材料を裏打材とした絶
   縁シートを巻回し、該巻回層に低粘度エポキシ含浸樹脂
   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
   ルの製法において、該低粘度エポキシ含浸樹脂として環
   エポキサイド型エポキシ樹脂１００重量部と式（１）： で示されるｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル
   ５〜５０重量部とを配合してなる組成物１００重量部に
   式（■）： （式中、ｎは２００〜１０００である）で示されるフェ
   ノキシ樹脂０．１〜１０重量部を配合し加熱均一化した
   組成物１００重量部に対しオクチル酸亜鉛０．０１〜１
   ．０重量部を配合し、９０〜１５０°Ｏで１０〜１２０
   分間加熱処理したのち液状の環状酸無水物を配合するこ
   とにより製造される含浸樹脂を用いることを特徴とする
   絶縁フィルの製法。
2. （２）環エポキサイド型エポキシ樹脂としてろ、４−エ
   ポキシシクロヘキシルメチル−５１，４１−エポキシシ
   クロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシ−６
   −メチルシフ四ヘキシルメチル−３７，４／−エポキシ
   −６′−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビニ
   ルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジェン
   ジオキサイドおよびジペンテンジオキサイドよりなる群
   からえらばれた１種または２柚以上を用いる特許請求の
   範囲第（１）項記載の製法。
3. （３）液状の環状酸無水物としてヘキサヒドロ７り／Ｉ
   ／醗無水物、メチルへキサヒドロフタル醗無水物、メチ
   ルテトラヒドロフタル酸無水物およびメチルエンドメチ
   レンテトラヒドシフタ４１無水物よりなる群からえらば
   れた１種または２種以上を用いる特許請求の範囲第（１
   ）項記載の製法。
4. （４）絶滅コイルの成形条件が加熱温度１００〜２５０
   ｃυ、加圧圧力５〜１００ｋｑ　／ａｍ２、加熱時間４
   〜２４時間である特許請求の範囲第（１）項記載の製法
   。