(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層以上の積層構造を有するモータ用絶縁シートであって、
一面側の表面層と、他面側の表面層と、これらの表面層の間に設けられる中間層とが備えられ、該中間層が、ポリエステルフィルムで構成されたポリエステル樹脂層であり、前記表面層のうち少なくとも一層が、ポリウレタン樹脂を含有するポリウレタン樹脂層であり、該ポリウレタン樹脂層が、ポリウレタン樹脂を含有する塗料が前記ポリエステル樹脂層に塗布されることにより形成された層であり、前記ポリエステル樹脂層よりも低弾性率であることを特徴とするモータ用絶縁シート。
【請求項２】
前記表面層の一層が、ポリウレタン樹脂層であり、他の表面層が、繊維が用いられて形成された紙状シートで構成された紙状シート層であり、該紙状シート層が、接着剤により形成された接着剤層を介して前記ポリエステル樹脂層に積層されている請求項１記載のモータ用絶縁シート。
【請求項３】
前記ポリウレタン樹脂層の弾性率が２０ＭＰａ以下である請求項１又は２記載のモータ用絶縁シート。
【請求項４】
前記塗料には、少なくとも無機フィラー及びスリップ剤の何れかが含有されている請求項１〜３の何れか１項に記載のモータ用絶縁シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ用絶縁シートに関し、特には、回転電機のコアと巻線コイルとの間、又は巻線コイルどうしの間の絶縁等に好適に用い得るモータ用絶縁シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータやジェネレーターなどの回転電機などにおいてコアに巻き掛けられた状態で装着される巻線コイルとコアとの間、あるいは、相の異なる電流が流される巻線コイルどうしの間には、モータ用絶縁シート（以下、「絶縁シート」ともいう。）が介装されて絶縁信頼性を向上させることが行われている。
【０００３】
ところで、絶縁シートは、通常、金属製の部材などの硬質な部材と接する状態で用いられるとともに狭小な箇所に介装された状態で用いられており、鋭角に折り曲げられた状態で用いられることが多いことから、特にこの折り曲げ部においてクラックが生じる虞を有している。このようなクラックが生じてしまうと、本来期待される絶縁性が発揮されなくなることから、絶縁シートは、クラックが生じ難いことが求められている。
また、絶縁シートは、狭小な箇所にも介装しやすいことが求められており、そのため、表面のすべり性を高めたり、厚みを小さくしたりすることが試みられている。
【０００４】
例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）の両面に、繊維が用いられて形成された紙状シートを積層して作製された絶縁シートが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
斯かる絶縁シートは、ＰＥＴフィルムにより高い絶縁性を有する。また、ＰＥＴフィルム自体は、熱によって加水分解されることにより熱劣化し、モータの振動等によりクラックが生じてしまう虞があるが、斯かる絶縁シートは、ＰＥＴフィルムの両面に前記紙状シートが積層されているため、該紙状シートにＰＥＴフィルムが保護されて熱劣化し難くなり、その結果クラックが生じ難いものとなる。さらに、表面部分が紙状シートで形成されているため、斯かる絶縁シートは、表面のすべり性が高く、狭小な箇所にも介装しやすいものとなっている。
【０００６】
しかるに、斯かる絶縁シートは、厚みが大きいため、より狭小な箇所では介装し難い場合もある。
【０００７】
斯かる観点から、ＰＥＴフィルムの片面にのみ紙状シートが積層された絶縁シート（例えば、特許文献１）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３１５３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、斯かる絶縁シートは、紙状シートが積層された面と反対側の面にＰＥＴフィルムが露出された状態となるため、ＰＥＴフィルムが十分に保護されず、熱劣化によってクラックが生じてしまう虞がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、狭小な箇所に介装しやすく、且つクラックが生じ難いモータ用絶縁シートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、３層以上の積層構造を有するモータ用絶縁シートであって、
一面側の表面層と、他面側の表面層と、これらの表面層の間に設けられる中間層とが備えられ、該中間層が、ポリエステルフィルムで構成されたポリエステル樹脂層であり、前記表面層のうち少なくとも一層が、ポリウレタン樹脂を含有するポリウレタン樹脂層であり、該ポリウレタン樹脂層が、ポリウレタン樹脂を含有する塗料が前記ポリエステル樹脂層に塗布されることにより形成された層であり、且つ前記ポリエステル樹脂層よりも低弾性率であることを特徴とするモータ用絶縁シートにある。
【００１２】
斯かるモータ用絶縁シートによれば、前記中間層たるポリエステル樹脂層が、表面層の間に設けられていることにより、前記ポリエステル樹脂層が熱劣化してクラックが生じるのを抑制することができる。また、前記表面層のうち少なくとも一層が、前記ポリウレタン樹脂層であり、ポリウレタン樹脂を含有する塗料が前記ポリエステル樹脂層に塗布されることにより形成された層であることにより、斯かるモータ用絶縁シートは、厚みを小さくすることができ、狭小な箇所に介装しやすいものとなる。さらに、同じような塗料で形成される場合であっても、エポキシ樹脂のような高弾性率の樹脂が用いられたのでは、熱劣化時にわずかな応力によってもクラックを発生させてポリエステル樹脂層までをも共割れさせてしまう虞を有するが、本発明においては、前記ポリウレタン樹脂層が前記ポリエステル樹脂層よりも低弾性率であることにより、熱劣化後に応力が加えられてもクラックが生じるのを抑制することができる。
従って、斯かるモータ用絶縁シートは、狭小な箇所に介装しやすく、且つクラックが生じ難いものとなる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、狭小な箇所に介装しやすく、且つクラックが生じ難いモータ用絶縁シートを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係る絶縁シートの概略断面図。
【図２】実施例及び比較例の絶縁シートの熱への曝露時間に対する引張強度保持率を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の絶縁シート１は、４層の積層構造を有するモータ用絶縁シートである。
また、本実施形態の絶縁シート１は、ポリウレタン樹脂を含有するポリウレタン樹脂層たる一面側の表面層３と、繊維が用いられて形成された紙状シートたる他面側の表面層４とを備えてなる。なお、本明細書中における"紙状シート"との用語は、狭義の"紙"を意図するものではなく、いわゆる"不織布"などと呼ばれるものまでをも含む広義の意味で用いている。
さらに、本実施形態の絶縁シート１は、これらの表面層の間に、ポリエステルフィルムで構成されたポリエステル樹脂層たる中間層２を備えてなる。
また、本実施形態の絶縁シート１は、接着剤が含有された接着剤層５を備え、該接着剤層５を介して前記他面側の表面層４が前記中間層２に積層されている。
即ち、本実施形態の絶縁シート１は、３層以上の積層構造を有するモータ用絶縁シートであって、一面側の表面層３と、他面側の表面層４と、これらの表面層の間に設けられる中間層２とが備えられてなる。
【００１７】
前記ポリエステル樹脂層２のポリエステルフィルムに含有されるポリエステル樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンナフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。
該ポリエステルフィルムは、含有される樹脂成分に占める前記ポリエステル樹脂が、好ましくは２９〜６２質量％、より好ましくは５６〜７６質量％である。
【００１８】
前記ポリエステル樹脂層２の厚みは、好ましくは１６〜２５０μｍ、より好ましくは５０〜１２５μｍである。
【００１９】
前記ポリウレタン樹脂層３は、ポリウレタン樹脂を含有する塗料が前記ポリエステル樹脂層２に塗布されることにより形成された層である。
また、該ポリウレタン樹脂層３は、前記ポリエステル樹脂層よりも低弾性率である。
なお、弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７１６１における"引張弾性率"の測定方法に準じて求めることができ、具体的には、幅１５ｍｍ×長さ２５０ｍｍの試料を作製し、チャック間１８０ｍｍとなるように引っ張り試験機にセットして２００ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で引張り試験を実施し、得られる「引張応力−ひずみ曲線」の初めの直線部分を用いて、以下のようにして算出することができる。
弾性率  ＝  Δσ／Δε
（ただし、「Δσ」は、「直線上の２点間の元の平均断面積による応力の差」であり、「Δε」は、「同じ２点間のひずみの差」である。ここで、Δεは、１％である。）
【００２０】
前記ポリウレタン樹脂としては、脂肪族ポリウレタン樹脂及び芳香族ポリウレタン樹脂が挙げられる。前記脂肪族ポリウレタン樹脂としては、脂肪族ジイソシアネートと脂肪族ジオールとから製造されるもの等が挙げられる。前記芳香族ポリウレタン樹脂としては、芳香族ジイソシアネートと脂肪族ジオール若しくは芳香族ジオールとから製造されるもの、脂肪族ジイソシアネートと芳香族ジオールとから製造されるもの等が挙げられる。
【００２１】
前記ポリウレタン樹脂層３の形成に用いられる塗料は、好ましくは少なくとも無機フィラー及びスリップ剤の何れかが含有されてなる。前記塗料に少なくとも無機フィラー及びスリップ剤の何れかが含有されてなることにより、本実施形態の絶縁シート１は、すべり性が優れたものとなり、狭小な箇所により一層介装しやすいものとなるという利点を有する。
【００２２】
前記無機フィラーとしては、窒化ホウ素粒子、窒化アルミニウム粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ガリウム粒子、酸化アルミニウム粒子、炭化ケイ素粒子、二酸化ケイ素粒子、ダイヤモンド粒子、含水珪酸マグネシウム粒子等が挙げられ、なかでも、含水珪酸マグネシウム粒子が好ましい。
該無機フィラーの粒径は、好ましくは、１０ｎｍ〜１００μｍである。
前記塗料には、含有される樹脂成分１００質量部に対して、前記無機フィラーが、好ましくは５〜６０質量部、より好ましくは１０〜３０質量部含有されている。
【００２３】
前記スリップ剤としては、ステアリン酸ブチル等の脂肪酸エステル類；エチレンビスステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド類；ステアリン酸カルシウム、オレイン酸アルミニウム等の金属石けん類；パラフィンワックス等の高分子量炭化水素類；ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルボキシル基含有ポリエチレンワックス等のポリオレフィンワックス類；ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイル等のシリコーン類等が挙げられ、なかでも、脂肪酸アミドが好ましい。
前記塗料には、含有される樹脂成分１００質量部に対して、前記スリップ剤が、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．５〜３質量部含有されている。
【００２４】
前記ポリウレタン樹脂層３は、含有される樹脂成分に占める前記ポリウレタン樹脂が、好ましくは６０〜９５質量％、より好ましくは８０〜９５質量％である。
前記ポリウレタン樹脂層３の厚みは、好ましくは３〜３０μｍ、より好ましくは５〜１５μｍである。
前記ポリウレタン樹脂層３の弾性率は、好ましくは２０ＭＰａ以下、より好ましくは５〜１５ＭＰａである。該弾性率が２０ＭＰａ以下であることにより、前記ポリウレタン樹脂層が低弾性となり、絶縁シート１にクラックがより一層生じ難くなるという利点を有する。
前記ポリウレタン樹脂層３の動摩擦係数は、好ましくは０．３以下、より好ましくは０．１〜０．２５である。なお、動摩擦係数は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２５に従い、相手材料としてはステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いて測定した値を意味する。また、前記ポリウレタン樹脂層３の静摩擦係数は、好ましくは０．３以下、より好ましくは０．１〜０．２５である。なお、静摩擦係数は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２５に従い、相手材料としてはステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いて測定した値を意味する。
【００２５】
前記他面側の表面層（紙状シート）４の形成に用いられる繊維としては、芳香族ポリアミド繊維、ポリエーテルスルフィド繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、アリレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維などの有機繊維や、ガラス繊維、ロックウール、アスベスト、ボロン繊維、アルミナ繊維、カーボン繊維などの無機繊維が挙げられる。また、絹、木綿などの天然繊維や、セルロースなどの半合成繊維なども挙げられる。
なお、紙状シート４は、これらの繊維の内の１種類のみが用いられたものであっても良く、これらの内の複数種類のものが混抄されたものであってもよい。
なかでも、全芳香族ポリアミド樹脂繊維を主たる材料とした、いわゆる、"アラミド紙"などと呼ばれる紙状シートは、すべり性にも優れており好適である。
【００２６】
このアラミド紙としては、フェニレンジアミンとフタル酸との縮合重合物のごとく、アミド基以外がベンゼン環で構成された樹脂材料からなる繊維（全芳香族ポリアミド繊維）を主たる構成材として形成されたシート状物を用いることができる。
このアラミド紙としては、厚みが、５０〜２５０μｍのものが絶縁シート１に高い機械的特性を付与することができるとともに折り曲げ加工された際の保形性に優れることなどから紙状シート４として好適に用いられうる。
【００２７】
前記接着剤層５の形成に用いられる接着剤としては、ポリウレタン樹脂、エポキシエステル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を主成分とするものが挙げられる。
該接着剤層５の形成にポリウレタン樹脂を用いる場合には、前記ポリウレタン樹脂層３の形成に用いるポリウレタン樹脂と同じものを用いてもよく、異なるものを用いてもよい。前記ポリウレタン樹脂層３の形成に用いるポリウレタン樹脂は、該接着剤層５の形成に用いるポリウレタン樹脂よりも、分子量が高いものが好ましく、また、結晶性が高いものが好ましい。
接着剤の塗布量としては、１０〜２０ｇ／ｍ2 が好ましい。塗布量が１０ｇ／ｍ2 以上であることにより、十分な接合強度が得られるという利点がある。また、塗布量が２０ｇ／ｍ2 以下であることにより、接着剤層を薄くすることができ、絶縁シートを狭小な箇所により介装しやすいものとすることができるという利点がある。
前記接着剤層５の厚みは、好ましくは５〜３０μｍ、より好ましくは７〜１５μｍである。
【００２８】
尚、本実施形態の絶縁シートは、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００２９】
即ち、本実施形態の絶縁シートは、一面側の表面層のみがポリウレタン樹脂層３であるが、本発明の絶縁シートは、前記表面層の二層とも、ポリウレタン樹脂を含有する塗料が前記ポリエステル樹脂層に塗布されることにより形成されたポリウレタン樹脂層であってもよい。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００３１】
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム（「ＰＥＴフィルム」ともいう。）の片面に、ウレタン接着剤（ポリウレタン樹脂を有する接着剤）を介して、ポリフェニレンスルフィド繊維が用いられたシートを紙状シートとして貼り、ウレタン接着剤の溶剤を乾燥により揮発させて、ポリエステル樹脂層２、接着剤層５（１５μｍ）、及び表面層４からなる３層構造のシートを得た。そして、該シートのＰＥＴフィルムのもう一方の面に、ポリウレタン樹脂及びスリップ剤としての脂肪酸アミドを含有する塗料（スリップ剤の含有量は、樹脂成分１００質量部に対して１質量部である。）を塗布し、該塗料の溶剤を乾燥により揮発させて、ポリウレタン樹脂層３、ポリエステル樹脂層２（１０μｍ）、接着剤層５、及び紙状シート４からなる４層構造の実施例１の絶縁シートを得た。
【００３２】
（比較例１）
ポリウレタン樹脂を含有する塗料の代わりにエポキシ樹脂を含有する塗料を用いて、ポリウレタン樹脂層３の代わりにエポキシ樹脂層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、４層構造の比較例１の絶縁シートを得た。
【００３３】
（比較例２）
ポリウレタン樹脂を含有する塗料を塗布しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、３層構造の比較例２の絶縁シート（ＰＥＴのもう一方の面はＰＥＴ剥き出し）を得た。
【００３４】
（比較例３）
ＰＥＴフィルムの片面に、ウレタン接着剤を介して、紙状シートとしての芳香族ポリアミド繊維を用いたシート「Ｄｕｐｏｎｔ社製、商標名：ノーメックス」を貼り、ウレタン接着剤の溶剤を乾燥により揮発させて、ポリエステル樹脂層、接着剤層（１５μｍ）、及び紙状シートからなる３層構造のシートを得た。そして、該シートのＰＥＴフィルムのもう一方の面に、ウレタン接着剤を介して、紙状シートとしての芳香族ポリアミド繊維を用いたシート「Ｄｕｐｏｎｔ社製、商標名：ノーメックス」を貼り、ウレタン接着剤の溶剤を乾燥により揮発させて、紙状シート、接着剤層（１５μｍ）、ポリエステル樹脂層、接着剤層（１５μｍ）、及び紙状シートからなる５層構造の比較例３の絶縁シートを得た。
【００３５】
＜熱への曝露方法＞
実施例１及び比較例１〜３の絶縁シートをそれぞれ試料サイズ１５ｍｍ×２５０ｍｍに切断して試料を得た。そして、該試料をＳＵＳ板にはりつけ、２３０℃に予め上げた乾燥機へ投入し、０時間、２４時間、１００時間、３４０時間熱に曝露した引張試験試料を得て、下記引張試験に供した。
【００３６】
＜引張強度保持率の測定・算出方法（引張試験）＞
２３０℃下で所定時間熱に曝露させた引張試験試料をチャック間１８０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで引張り、最大荷重を引張強度として読み取り、初期に対する残率（「保持率」、「強度保持率」或いは「引張強度保持率」ともいう。）を算出した。その結果を表１に示す。また、取り出し時間（「２３０℃耐熱試験時間」ともいう。）毎の保持率をプロットした図を図２に示す。
【００３７】
【表１】
0005695937.tif 000002
【００３８】
＜摩擦係数の測定方法＞
実施例１の絶縁シートのポリウレタン樹脂層３、比較例１の絶縁シートのエポキシ樹脂層、及び比較例３の絶縁シートの紙状シートの静摩擦係数及び動摩擦係数をＪＩＳ  Ｋ  ７１２５に準じて測定した。具体的には、東洋精機製の摩擦試験機ＴＲ−２、及びＳＵＳ製のスレッド（ＳＵＳ板）２００ｇを用い、試験速度１００ｍｍ／ｍｉｎの条件下でＳＵＳに対する静摩擦係数及び動摩擦係数を測定した。また、ＳＵＳ製のスレッドの代わりにコイル線を用いて、コイル線に対する静摩擦係数及び動摩擦係数も測定した。結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
0005695937.tif 000003
【００４０】
＜弾性率の測定方法＞
熱への曝露前、及び熱への曝露後（２３０℃、１００時間）の実施例１の絶縁シートのポリウレタン樹脂層の弾性率（引張弾性率）、ＪＩＳ  Ｋ７１６１における"引張弾性率"の測定方法に準じて求めた。具体的には、幅１５ｍｍ×長さ２５０ｍｍの試料を作製し、チャック間１８０ｍｍとなるように引っ張り試験機にセットして２００ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で引張り試験を実施し、得られる「引張応力−ひずみ曲線」の初めの直線部分を用いて、以下のようにして算出した。
弾性率  ＝  Δσ／Δε
（ただし、「Δσ」は、「直線上の２点間の元の平均断面積による応力の差」であり、「Δε」は、「同じ２点間のひずみの差」である。ここで、Δεは、１％である。）
また、熱への曝露前、及び熱への曝露後（２３０℃、１００時間）の実施例１の絶縁シートのポリウレタン樹脂層の引張強さは、ＪＩＳ  Ｋ７１６１における"引張強さ"の測定方法に準じて求めた。
さらに、実施例１の絶縁シートのポリウレタン樹脂層と同様に、実施例１のポリエステル樹脂層、紙状シート、及び接着剤層、並びに比較例１のエポキシ樹脂層の弾性率（引張弾性率）に対しても弾性率（引張弾性率）並びに引張強さを測定した。結果を表３、４に示す。
【００４１】
【表３】
0005695937.tif 000004
【００４２】
【表４】
0005695937.tif 000005
【００４３】
表１、図２に示すように、本発明の範囲内である実施例１の絶縁シートは、ポリウレタン樹脂層の代わりにエポキシ樹脂層が積層された比較例１、ポリウレタン樹脂層がなくポリエチレン樹脂層の片面側が露出されている比較例２に比して、２３０℃の熱に曝露されたことによる引張強度保持率の低下が小さいことが確認された。また、ポリウレタン樹脂層の代わりに、紙状シートが接着剤を介してポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムに積層された比較例３と、２３０℃の熱に曝露されたことによる引張強度保持率の低下は同程度であることが確認された。
また、表２に示すように、実施例１の絶縁シートのポリウレタン樹脂層の静摩擦係数及び動摩擦係数は、比較例３の絶縁シートの紙状シートの静摩擦係数及び動摩擦係数よりも低いことが確認された。
さらに、表３に示すように、熱への曝露前の実施例１の絶縁シートのポリウレタン樹脂層の弾性率は１１ＭＰａ、実施例１の絶縁シートのポリエステル樹脂層の弾性率は、４０５０ＭＰａ、比較例１の絶縁シートのエポキシ樹脂層の弾性率は、３１ＭＰａであることが確認された。
【符号の説明】
【００４４】
１：絶縁シート、２：中間層（ポリエステル樹脂層）、３：一面側の表面層（ポリウレタン樹脂層）、４：他面側の表面層（紙状シート）、５：接着剤層
【図１】
0005695937.tif 000006
【図２】
0005695937.tif 000007