(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種以上のエポキシ樹脂と、
５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーと
を含む絶縁ワニス組成物であって、
前記２種以上のエポキシ樹脂が、分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂を前記２種以上のエポキシ樹脂の合計質量に対して８０質量％以上含み、
前記２種以上のエポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂と、ビスフェノールＦ骨格を有するエポキシ樹脂と、テトラメチルビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂とを含む、絶縁ワニス組成物。
【請求項２】
前記ビスフェノールＦ骨格を有するエポキシ樹脂の質量に対する前記ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂の質量の比が０．６〜１．４である、請求項１に記載の絶縁ワニス組成物。
【請求項３】
前記テトラメチルビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂の質量に対する前記ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂の質量の比が２〜８である、請求項１又は２に記載の絶縁ワニス組成物。
【請求項４】
前記２種以上のエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、１０質量部〜１５０質量部の硬化剤を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の絶縁ワニス組成物。
【請求項５】
前記２種以上のエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、０．０１質量部〜０．５質量部の硬化触媒を含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の絶縁ワニス組成物。
【請求項６】
前記フィラーは、前記絶縁ワニス組成物に対して、１質量％〜６０質量％含まれる、請求項１〜５の何れか一項に記載の絶縁ワニス組成物。
【請求項７】
コイル導体と、
前記コイル導体を被覆する絶縁層と
を備える回転機コイルであって、
前記絶縁層は、前記コイル導体に巻き付けたマイカテープと、前記マイカテープに含浸させた請求項１〜６の何れか一項に記載の絶縁ワニス組成物の硬化物とからなる、回転機コイル。
【請求項８】
回転子鉄心と、
固定子鉄心と
を備え、
前記固定子鉄心のスロット内に請求項７に記載の回転機コイルが収納されている、回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ワニス組成物、それを用いた回転機コイル及び回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機などに用いられる回転機は、固定子鉄心の内周側に形成された複数のスロット内に収納された固定子コイルを有する。固定子コイルは、コイル導体と、コイル導体を被覆する絶縁層とを備える。絶縁層の形成方法としては、コイル導体に巻き付けたマイカテープに、絶縁ワニス組成物を減圧下で含浸させた後、加熱及び加圧する真空加圧含浸法が知られている。また、絶縁層の別の形成方法として、マイカテープを巻き付けたコイル導体を、固定子鉄心のスロット内に収納し、結線した後、固定子鉄心に絶縁ワニス組成物を減圧下で含浸させた後、加熱する全含浸法も知られている。この絶縁ワニス組成物は、含浸処理において繰り返し用いられるため、絶縁ワニス組成物の可使時間が長いことが望まれている。【０００３】
更に、近年、回転機の小型化及び高効率化に対する要求が強まっている。回転機の小型化及び高効率化に伴って絶縁層に印加される電界が増大するため、耐電圧性の高い絶縁層を有する固定子コイルが望まれている。【０００４】
例えば、特許文献１には、分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と、液状の環状酸無水物と、テトラフェニルボレート塩及び／又は三塩化ホウ素錯体と、有機酸金属塩とを含有する絶縁ワニス組成物が提案されている。特許文献１では、特定の硬化剤と特定の硬化促進剤とを組み合わせることで、絶縁ワニス組成物の粘度の経時的な増大を抑制し、可使時間を長くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３４０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の絶縁ワニス組成物を用いて形成した絶縁層は、耐電圧性が不十分であるという課題があった。【０００７】
従って、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、可使時間が長く、耐電圧性の高い絶縁層を形成することのできる絶縁ワニス組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、２種以上のエポキシ樹脂と、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーとを含む絶縁ワニス組成物であって、前記２種以上のエポキシ樹脂が、分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂を前記２種以上のエポキシ樹脂の合計質量に対して８０質量％以上含む、絶縁ワニス組成物である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可使時間が長く、耐電圧性の高い絶縁層を形成することのできる絶縁ワニス組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態２に係る回転機コイルが組み込まれた回転機の固定子の斜視模式図である。
【図２】実施の形態２に係る回転機コイルの断面模式図である。
【図３】実施の形態３に係る回転機の模式図である。
【図４】実施の形態３に係る回転機の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る絶縁ワニス組成物について述べる。実施の形態１に係る絶縁ワニス組成物は、２種以上のエポキシ樹脂と、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーとを含む。フィラーを所望の濃度で絶縁ワニス組成物中に分散させると、フィラーの表面エネルギーが小さくなるように経時的に凝集して安定化する傾向がある。この傾向は、表面エネルギーが高い５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの場合に顕著である。本発明者らの検討によれば、この凝集現象は、エポキシ樹脂の分子構造式における繰り返し数と関係していることが判明している。分子構造式における繰り返し数が大きい場合、エポキシ樹脂間で分子間相互作用が発生するだけでなく、エポキシ樹脂の繰り返し単位に含まれる水酸基がその分子間相互作用を高めるため、絶縁ワニス組成物のミクロな領域においてエポキシ樹脂の濃度が高まる。そうすると、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーが分散状態を維持できる領域が相対的に小さくなる。その結果、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラー同士の接触確率が高まり、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの凝集が促進されると考えられる。５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーが凝集すると絶縁ワニス組成物中で沈降する。このような絶縁ワニス組成物を用いて含浸処理を行うとマイカテープの間隙に５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーを配置することができず、所望の耐電圧性が得られない。
【００１２】
そこで、本実施の形態に係る絶縁ワニス組成物では、分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂の含有量を、２種以上のエポキシ樹脂の合計質量に対して、８０質量％以上に規定している。言い換えれば、分子構造式における繰り返し数が１以上であるエポキシ樹脂の含有量は、２種以上のエポキシ樹脂の合計質量に対して、２０質量％未満である。本明細書では、骨格が異なるエポキシ樹脂及び分子構造式における繰り返し数が異なるエポキシ樹脂のいずれも、異なる種類のエポキシ樹脂であるとする。例えば、骨格は同一であるが、分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂と分子構造式における繰り返し数が１であるエポキシ樹脂とで２種類のエポキシ樹脂とする。分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂の含有量を、２種以上のエポキシ樹脂の合計質量に対して、８０質量％以上にすることで、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの経時的な凝集を抑制することができる。その結果、絶縁ワニス組成物の可使時間を長くすることができる。分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂の含有量は、２種以上のエポキシ樹脂の合計質量に対して、好ましくは８０質量％〜９０質量％である。
【００１３】
本実施の形態において用いるエポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ骨格を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールＳ骨格を有するエポキシ樹脂、ビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂、フェノールノボラック骨格を有するエポキシ樹脂、クレゾールノボラック骨格を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、それぞれ異なる骨格を有している。本実施の形態に係る絶縁ワニス組成物では、２種以上のエポキシ樹脂を用いることが必要であり、骨格が異なる３種のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。絶縁層の耐熱性、接着性、電気絶縁性及び機械的強度を向上させると共に絶縁ワニス組成物におけるフィラーの凝集をより抑制する観点から、ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂と、ビスフェノールＦ骨格を有するエポキシ樹脂と、テトラメチルビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂とを用いることがより好ましい。ここで、ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂とは、以下の分子構造式（１）を有するものである。下記分子構造式（１）において、ｎは繰り返し数であって、０以上の整数である。
【００１４】
【化１】
0006703341.tif 000002
【００１５】
ビスフェノールＦ骨格を有するエポキシ樹脂とは、以下の分子構造式（２）を有するものである。下記分子構造式（２）において、ｎは繰り返し数であって、０以上の整数である。
【００１６】
【化２】
0006703341.tif 000003
【００１７】
テトラメチルビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂とは、以下の分子構造式（３）を有するものである。下記分子構造式（３）において、ｎは繰り返し数であって、０以上の整数である。
【００１８】
【化３】
0006703341.tif 000004
【００１９】
本実施の形態に係る絶縁ワニス組成物において、絶縁層の耐熱性を向上させると共に絶縁ワニス組成物の含浸性を向上させる観点から、ビスフェノールＦ骨格を有するエポキシ樹脂の質量に対するビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂の質量の比、すなわち、ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂の質量／ビスフェノールＦ骨格を有するエポキシ樹脂の質量は、０．６〜１．４であることが好ましく、０．８〜１．２であることがより好ましい。
【００２０】
本実施の形態に係る絶縁ワニス組成物において、絶縁層の接着性を向上させると共に絶縁ワニス組成物におけるテトラメチルビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂の析出を防止する観点から、テトラメチルビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂の質量に対するビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂の質量の比、すなわち、ビスフェノールＡ骨格を有するエポキシ樹脂の質量／テトラメチルビフェノール骨格を有するエポキシ樹脂の質量は、２〜８であることが好ましく、４〜６であることがより好ましい。
【００２１】
また、絶縁ワニス組成物の耐熱性をより向上させる観点から、分子構造式中にエポキシ基を３つ以上含むエポキシ樹脂を、上記したエポキシ樹脂と併用してもよい。
【００２２】
本実施の形態において用いるフィラーは、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するものであれば特に限定されないが、絶縁性を有する中実粒子であることが好ましい。フィラーの材質としては、シリカ、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。フィラーの平均一次粒子径が５００ｎｍを超えると、絶縁ワニス組成物をマイカテープに含浸させる際にフィラーを均一に充填することができず、所望の耐電圧性が得られない。フィラーの平均一次粒子径は、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。なお、本明細書において、フィラーの平均一次粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布装置、例えば、マイクロトラックＭＴ３３００を用いて測定される平均粒子径である。
【００２３】
５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーとエポキシ樹脂との接着性を向上させる観点から、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの表面をカップリング剤で処理してもよい。５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーとエポキシ樹脂とが強固に接着されることにより、絶縁層の耐電圧性をより向上させることができる。カップリング剤は、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの材質に応じて適宜選択することができる。カップリング剤の具体例としては、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらのカップリング剤の中から、１種類を用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。
【００２４】
絶縁ワニス組成物の含浸性を確保する観点から、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの含有量は、絶縁ワニス組成物に対して、１質量％〜６０質量％であることが好ましく、２質量％〜２０質量％であることがより好ましい。５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの含有量が上記範囲内であれば、絶縁ワニス組成物の高粘度化を抑制することができる。
【００２５】
本実施の形態に係る絶縁ワニス組成物には、硬化剤を添加してもよい。硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応してエポキシ樹脂を硬化させることができるものであれば特に限定されないが、常温で液状であるものが好ましい。硬化剤の具体例としては、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸等の酸無水物が挙げられる。これらの硬化剤の中から、１種類を用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。
【００２６】
エポキシ樹脂の硬化反応を適切に進行させる観点から、硬化剤の添加量は、２種以上のエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、１０質量部〜１５０質量部であることが好ましく、３０質量部〜１２０質量部であることがより好ましく、５０質量部〜１００質量部であることが最も好ましい。
【００２７】
本実施の形態に係る絶縁ワニス組成物には、硬化触媒を添加してもよい。硬化触媒としては、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進させることができるものであれば特に限定されない。硬化触媒の具体例としては、テトラフェニルボレート塩、ホウ素アミン錯体、有機酸金属塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられる。絶縁ワニス組成物の可使時間を確保しつつ、エポキシ樹脂と硬化剤との反応をより促進させる観点から、硬化触媒として有機酸金属塩とホウ素アミン錯体とを用いることが好ましく、有機酸金属塩とホウ素アミン錯体との質量比が１０：１〜３：１となるように用いることがより好ましい。
【００２８】
絶縁ワニス組成物の可使時間を確保しつつ、エポキシ樹脂と硬化剤との反応をより促進させる観点から、硬化触媒の添加量は、２種以上のエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、０．０１質量部〜０．５質量部であることが好ましく、０．０５質量部〜０．２質量部であることがより好ましい。
【００２９】
ホウ素アミン錯体の具体例としては、トリフェニルホスフィン−トリフェニルボラン、三フッ化ホウ素モノエチルアミン、三フッ化ホウ素−ピペリジン、三フッ化ホウ素−アニリン、三塩化ホウ素Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン錯体、三塩化ホウ素Ｎ，Ｎ−ジエチルジオクチルアミン錯体、三塩化ホウ素・オクチルアミン錯体等が挙げられる。
【００３０】
有機酸金属塩の具体例としては、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト等が挙げられる。
【００３１】
本実施の形態に係る絶縁ワニス組成物には、反応性希釈剤を添加してもよい。反応性希釈剤の具体例としては、スチレンモノマー、スチレンのベンゼン環の少なくとも１つの水素原子が炭化水素基で置換されたモノマー、（メタ）アクリルモノマー等が挙げられる。これらの反応性希釈剤の中から、１種類を用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。
【００３２】
（メタ）アクリルモノマーとしては、エポキシ樹脂の硬化反応を損なわないものであれば特に限定されず、直鎖状（メタ）アクリレート、分岐状（メタ）アクリレート、環状（メタ）アクリレート等を用いることができる。絶縁層の耐熱性を低下させない観点から、直鎖状（メタ）アクリレートを用いることが好ましい。直鎖状（メタ）アクリレートの具体例としては、２−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテルアクリレート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテルアクリレート、テトラエチレングリコールモノフェニルエーテルアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ベンジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、２−（２，４，６−トリブロモフェノキシ）エチルアクリレート等が挙げられる。これらの直鎖状（メタ）アクリレートの中から、１種類を用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。
【００３３】
反応性希釈剤の添加量は、絶縁層の耐熱性を低下させない範囲で適宜調整すればよい。絶縁ワニス組成物に反応性希釈剤を添加する場合、骨格の異なる２種以上のエポキシ樹脂の合計１００質量部に対して、２０質量部〜３１０質量部であることが好ましく、３０質量部〜２５０質量部であることがより好ましい。
【００３４】
また、反応性希釈剤の重合反応を促進するために、絶縁ワニス組成物にラジカル開始剤を更に添加してもよい。ラジカル開始剤の具体例としては、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ラウルイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシピバレート等の過酸化物、アゾイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）等のアゾ化合物が挙げられる。
【００３５】
実施の形態１に係る絶縁ワニス組成物では、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーの単分散状態が長期にわたって維持されるので、可使時間が長いという効果を奏する。更に、実施の形態１に係る絶縁ワニス組成物は、耐電圧性の高い絶縁層を形成することができるので、例えば、発電機用回転機、一般産業用回転機、車両用回転機などの回転機のコイルに適用することができる。
【００３６】
実施の形態２．
図１は、実施の形態２に係る回転機コイルが組み込まれた回転機の固定子の一部を拡大して示した斜視模式図である。図１に示す回転機の固定子において、回転機コイル１は、固定子鉄心２の内周側に形成された複数のスロット３内で上下２段に収納されている。上段の回転機コイル１と下段の回転機コイル１との間にはスペーサー４が挿入されている。スロット３の開口端部には、回転機コイル１を固定するためのウェッジ５が挿入されている。このウェッジ５は、回転機の運転時に回転機コイル１から発生する電磁振動を抑制する効果がある。コイル導体６は、その外周が絶縁層７で被覆されているので、固定子鉄心２との対地絶縁が確保されている。コイル導体６の断面形状は矩形である。コイル導体６としては、断面形状が矩形である金属素線を複数束ねたもの等を用いることができる。金属素線の材質としては、銅、アルミニウム、銀等が挙げられる。
【００３７】
図２は、本実施の形態に係る回転機コイル１の断面模式図である。図２において、回転機コイル１は、コイル導体６と、コイル導体６を被覆する絶縁層７とを備える。絶縁層７は、コイル導体６の外周に複数回巻き付けたマイカテープ８と、マイカテープ８に含浸させた絶縁ワニス組成物の硬化物９とからなる。本実施の形態では、絶縁ワニス組成物の硬化物９として、実施の形態１で説明した絶縁ワニス組成物を加熱して硬化させたものを用いる。
【００３８】
本実施の形態に係る回転機コイル１に用いるマイカテープ８は、マイカ粒子が積層したマイカ層と、マイカ層上に繊維補強層を貼り合わせたものである。すなわち、マイカテープ８は、マイカ層と繊維補強層とからなる２層構造を有する。なお、マイカ粒子は、鱗片状の形状を有しているため、絶縁層７の厚み方向に積層されている。
【００３９】
マイカ粒子は、層状ケイ酸塩鉱物である硬質マイカ及び軟質マイカを主成分として含むものである。マイカ粒子の形態としては、ブロックマイカ、剥がしマイカ、集成マイカ等が挙げられる。これらの中でも、厚さが均一であり且つ経済的利点を有するという観点から、集成マイカを用いることが好ましい。絶縁層７の耐電圧性を向上させる観点から、マイカ粒子の含有量は、１ｍ2のマイカテープ８当たり６０ｇ〜２００ｇであることが好ましい。マイカ粒子の含有量が６０ｇ／ｍ2未満であると、絶縁層７の耐電圧性が劣る場合がある。一方、マイカ粒子の含有量が２００ｇ／ｍ2を超えると、耐電圧性は優れるものの、マイカテープ８の厚みの増大に伴って、絶縁層７の熱抵抗が増大する場合がある。
【００４０】
繊維補強層は、マイカテープ８の強度を保持したり、絶縁層７の機械的強度を向上させるだけでなく、絶縁ワニス組成物をマイカテープ８に含浸させる際の含浸流路としての役割を果たす。繊維補強層は、これらの役割を果たすものであれば特に限定されない。繊維補強層を構成する繊維の種類としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、ポリアミド繊維等が挙げられる。これらの中でも、特性及び価格が優れているという観点から、ガラス繊維で構成される繊維補強層を用いることが好ましい。また、繊維の織り方としては、平織り、綾織り、からみ織り等が挙げられる。繊維補強層の厚みとその空隙率との比を大きくすることができるという観点から、繊維が平織りされた繊維補強層を用いることが好ましい。また、絶縁ワニス組成物の含浸性を向上させる観点から、ガラス繊維で構成される繊維補強層は、ガラス単糸を撚り合わせたガラス合撚糸を平織りして得られるものが好ましい。特に、ガラス合撚糸の縦糸及び横糸それぞれの本数が、１平方インチ当たり１０本〜６０本であることが好ましい。縦糸及び横糸の本数が１平方インチ当たり１０本未満であると、マイカテープ８の強度を保持することが難しくなる。その結果、コイル導体６にマイカテープ８を巻き付ける際にマイカテープ８が切れる場合がある。一方、縦糸及び横糸の本数が１平方インチ当たり６０本を超えると、繊維補強層の空隙率が小さくなり、絶縁ワニス組成物の含浸性が低下する場合がある。
【００４１】
また、絶縁ワニス組成物の含浸性を向上させると共に絶縁層７の機械的強度を向上させるため、ガラス繊維の表面をカップリング剤で処理してもよい。ただし、カップリング剤処理によってガラス繊維そのものの強度が低下する場合がある。また、ガラス繊維の製造過程において、ガラス繊維の表面には、澱粉、スターチ等が付着する。これらの付着物は絶縁層７の耐電圧性を低下させるので、付着物の合計量は、ガラス繊維に対して５質量％以下であることが好ましい。付着物の合計量が５質量％を超えると、絶縁ワニス組成物の硬化物９とガラス繊維との間で剥離が発生して絶縁性が低下する場合がある。なお、本明細書において、付着物の合計量は、ガラス繊維を９００℃で３０時間加熱した時の質量減少から求めることができる。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る回転機コイルの製造方法について説明する。コイル導体６を被覆する絶縁層７の形成方法は、真空加圧含浸法、全含浸法、レジンリッチ法等があるが、以下では真空加圧含浸法を採用した場合について説明する。
【００４３】
コイル導体６の外周に、マイカテープ８の一部が互いに重なるように複数回巻き付ける。次に、減圧雰囲気下で、コイル導体６に巻き付けたマイカテープ８に実施の形態１で説明した絶縁ワニス組成物を含浸させる。その後、必要に応じて絶縁ワニス組成物を加圧含浸する。最後に、常圧にした状態で、絶縁ワニス組成物を１２０℃〜１８０℃の温度で４時間〜２８時間加熱して硬化させる。このような工程を経て、本実施の形態に係る回転機コイルを製造することができる。
【００４４】
実施の形態２に係る回転機コイルは、その絶縁層において５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーが均一に分散されているので、優れた耐電圧性を有する。
【００４５】
実施の形態３．
図３は、実施の形態３に係る回転機の回転軸に沿った模式断面図である。図４は、実施の形態３に係る回転機の回転軸に直交する断面を図３の矢印Ａ方向から見た模式図である。
【００４６】
図３及び４において、本実施の形態の回転機１０は、図示しない回転子鉄心と、回転子鉄心を囲む円筒状の固定子鉄心２と、複数の鉄心締付部材１１と、複数の保持リング１２と、フレーム１３と、複数の中枠部材１４と、複数の弾性支持部材１５とを備えている。図３及び４に図示していないが、固定子鉄心２の内周部には、軸方向に形成されたスロットが周方向に複数設けられている。スロット内には、実施の形態２で説明した回転機コイルが収納されている。図３及び４では、８本の鉄心締付部材１１が用いられているが、鉄心締付部材１１の数はこれに限定されるものではない。図３及び４では、保持リング１２が４箇所に設けられているが、保持リング１２の数はこれに限定されるものではない。図３及び４では、中枠部材１４が５箇所に設けられているが、中枠部材１４の数はこれに限定されるものではない。４本の弾性支持部材１５が用いられているが、弾性支持部材１５の数はこれに限定されるものではない。鉄心締付部材１１は、鉄心締付部材１１の外周部に、周方向に間隔をあけて設けられている。また、鉄心締付部材１１は、固定子鉄心２を締付ける。保持リング１２は、軸方向に扁平状に形成されている。保持リング１２は、固定子鉄心２の外周部に、軸方向に間隔をあけて設けられている。また、保持リング１２は、固定子鉄心２を鉄心締付部材１１の外周から締付けて保持する。フレーム１３は、円筒状に形成されており、固定子鉄心２の周りに間隔をあけて包囲する。中枠部材１４は、リング状に形成されており、フレーム１３内面に軸方向に間隔をあけて軸心方向に突出する。弾性支持部材１５は、隣り合う中枠部材１４の相互に固定され、その軸方向中央部で保持リング１２に固定されたばね板からなる。図３及び４に示す回転機は、例えば、電機子を備えるタービン発電機に適用できる。
【００４７】
実施の形態３に係る回転機は、回転機コイルの耐電圧性が向上されているので、一層の小型化及び高出力化を図ることができる。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。【００４９】
＜実施例１＞
繰り返し数が０であるエポキシ樹脂の含有量が９０質量％であるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２４質量部、繰り返し数が０であるエポキシ樹脂の含有量が９０質量％であるビスフェノールＦ型エポキシ樹脂２４質量部、繰り返し数が０であるエポキシ樹脂の含有量が９０質量％であるテトラメチルビフェノールジグリシジルエーテル５質量部、メチルテトラヒドロ無水フタル酸４６．９１質量部、オクチル酸亜鉛０．０８質量部及び三塩化ホウ素Ｎ，Ｎ−ジエチルジオクチルアミン錯体０．０１質量部を混合した。次に、１００ｎｍの平均一次粒子径を有するシリカを絶縁ワニス組成物に対して５質量％となるように添加した後、高速旋回撹拌処理を行うことによりシリカを単分散させ、実施例１の絶縁ワニス組成物を調製した。なお、エポキシ樹脂の繰り返し数は、ポリマーの分子量測定法として広く用いられているゲル浸透クロマトグラフィー（Gel Permeation Chromatography：ＧＰＣ）にて得られる分子量分布の面積比から算出した。また、各エポキシ樹脂は、市販のエポキシ樹脂、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としての三菱ケミカル株式会社製ＪＥＲ８２８を蒸留法で精製したものを用いた。また、シリカの平均一次粒子径は、マイクロトラックＭＴ３３００を用いて測定した。【００５０】
＜実施例２〜４＞
表１に示す組成に変更したこと以外は実施例１と同様にして実施例２〜４の絶縁ワニス組成物を調製した。【００５１】
＜比較例１＞
１００ｎｍの平均一次粒子径を有するシリカを添加しないこと以外は実施例１と同様にして比較例１の絶縁ワニス組成物を調製した。【００５２】
＜比較例２〜５＞
表１に示す組成に変更したこと以外は実施例１と同様にして比較例２〜５の絶縁ワニス組成物を調製した。【００５３】
絶縁ワニス組成物の可使時間を評価するため、絶縁ワニス組成物を温度４０℃及び相対湿度３５％の恒温恒湿槽内に放置し、東機産業株式会社製Ｅ型粘度計を用いて絶縁ワニス組成物の粘度の経時変化を測定した。絶縁ワニス組成物の粘度が初期の２倍となる日数を可使時間とした。結果を表１に示す。【００５４】
また、上記した粘度測定と同様に、絶縁ワニス組成物を温度４０℃及び相対湿度３５％の恒温恒湿槽内に放置し、恒温恒湿槽から取り出した絶縁ワニス組成物を加熱して硬化させた。シリカの分散状態を評価するため、硬化物の断面を電子顕微鏡で観察し、シリカの凝集が発生した日数を評価した。結果を表１に示す。【００５５】
また、調製した直後の絶縁ワニス組成物をマイカテープに含浸させた後、１５０℃で１２時間加熱して硬化させ、回転機コイルを模擬したサンプルを作製した。このサンプルをＪＩＳ  Ｃ２１１０に準拠して絶縁破壊電圧を求めた。実施例１〜４及び比較例２〜５の絶縁ワニス組成物それぞれを用いて得られたサンプルの絶縁破壊電圧は、比較例１の絶縁ワニス組成物を用いて得られたサンプルの絶縁破壊電圧を１としたときの相対値として表１に示す。【００５６】
【表１】
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【００５７】
実施例１の結果と比較例１の結果との比較により、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーを添加した絶縁ワニス組成物を用いることで、回転機コイルを模擬したサンプルの絶縁破壊電圧が向上することが確認できる。
また、実施例１〜３の結果と比較例２〜３の結果との比較により、分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂の含有量が８０質量％である絶縁ワニス組成物は、フィラーの凝集発生が大幅に抑制されることが分かる。
更に、実施例１の結果と比較例４の結果との比較により、５００ｎｍを超える平均一次粒子径を有するフィラーを添加した絶縁ワニス組成物を用いると、回転機コイルを模擬したサンプルの絶縁破壊電圧が著しく低下することが分かる。
【符号の説明】
【００５８】
１  回転機コイル、２  固定子鉄心、３  スロット、４  スペーサー、５  ウェッジ、６  コイル導体、７  絶縁層、８  マイカテープ、９  絶縁ワニス組成物の硬化物、１０  回転機、１１  鉄心締付部材、１２  保持リング、１３  フレーム、１４  中枠部材、１５  弾性支持部材。
【要約】
２種以上のエポキシ樹脂と、５００ｎｍ以下の平均一次粒子径を有するフィラーとを含む絶縁ワニス組成物であって、前記２種以上のエポキシ樹脂が、分子構造式における繰り返し数が０であるエポキシ樹脂を前記２種以上のエポキシ樹脂の合計質量に対して８０質量％以上含む、絶縁ワニス組成物。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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