(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁紙及び絶縁フィルムのいずれか一方または両方を基材とし、未硬化または半硬化の状態の熱硬化性樹脂組成物からなる絶縁樹脂層が前記基材の片面または両面に形成された絶縁シートであって、
前記熱硬化性樹脂組成物は、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が前記絶縁樹脂層の膜厚よりも小さく平均粒径が前記膜厚の０．５倍よりも小さい無機充填剤とを含み、前記熱硬化性樹脂（Ａ）と前記熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して、前記熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部から７０質量部の範囲としたことを特徴とする絶縁シート。
【請求項２】
前記絶縁紙は、アラミド紙、クラフト紙、及びクレープ紙のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の絶縁シート。
【請求項３】
前記絶縁フィルムは、エンジニアリングプラスチックまたはスーパーエンジニアリングプラスチックであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絶縁シート。
【請求項４】
前記絶縁フィルムは、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリイミドのいずれかであることを特徴とする請求項３記載の絶縁シート。
【請求項５】
前記基材は、前記絶縁紙及び前記絶縁フィルムのいずれか一方または両方が積層されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項６】
複数の前記基材が前記絶縁樹脂層または接着剤を介して積層されており、一端部または両端部の前記基材に前記絶縁樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂（Ａ）及び前記熱硬化性樹脂（Ｂ）は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項８】
前記熱硬化性樹脂（Ａ）は、軟化点が５０℃から１６０℃の範囲にあるエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項９】
前記潜在性硬化剤は、三フッ化ホウ素−アミン錯体、ジシアンジアミド、有機酸ヒドラジッドのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項１０】
前記熱硬化性樹脂組成物は、重量平均分子量が１０，０００から１００，０００の範囲である熱可塑性樹脂を含み、前記熱可塑性樹脂は、前記熱硬化性樹脂（Ａ）と前記熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して１質量部から４０質量部の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項１１】
前記絶縁樹脂層は、前記熱硬化性樹脂組成物の全質量１００重量部に対して不揮発分が９７質量部以上であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項１２】
前記絶縁樹脂層は、２５℃での貯蔵せん断弾性率が１．０×１０３Ｐａから５．０×１０４Ｐａの範囲であり、貯蔵せん断弾性率の最低値が８０℃から１５０℃の範囲にあって１０Ｐａから２．０×１０３Ｐａの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項１３】
前記絶縁樹脂層は、２５℃での複素粘度が６．０×１０２Ｐａ・ｓから１．０×１０４Ｐａ・ｓの範囲であり、複素粘度の最低値が８０℃から１５０℃の範囲にあって５．０×１０２Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項１４】
前記絶縁樹脂層の膜厚は、絶縁対象の部材同士の隙間の寸法から前記基材の厚みを差し引いた寸法の１．１倍から２．０倍の範囲に設定されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の絶縁シート。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の絶縁シートが用いられ、固定子鉄心のスロット内に固定子コイルが収納された回転電機であって、
前記絶縁樹脂層をなす前記熱硬化性樹脂組成物が硬化された状態の前記絶縁シートが、前記スロットの内壁と前記固定子コイルとの間に配置され、前記固定子鉄心と前記固定子コイルとを絶縁及び固着していることを特徴とする回転電機。
【請求項１６】
前記絶縁樹脂層は、前記固定子鉄心及び前記固定子コイルとの接着力が２０Ｎ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１５記載の回転電機。
【請求項１７】
絶縁紙及び絶縁フィルムのいずれか一方または両方を基材とし、未硬化または半硬化の状態の熱硬化性樹脂組成物からなる絶縁樹脂層が前記基材の片面または両面に形成された絶縁シートの製造方法であって、
２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が前記絶縁樹脂層の膜厚よりも小さく平均粒径が前記膜厚の０．５倍よりも小さい無機充填剤と、希釈用有機溶剤とを攪拌混合して前記熱硬化性樹脂組成物のスラリーを作製する第１の工程と、
前記スラリーを前記基材または離型紙または離型フィルムに塗布し乾燥させる第２の工程とを含み、
前記第１の工程において、前記熱硬化性樹脂組成物は、前記熱硬化性樹脂（Ａ）と前記熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して前記熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部から７０質量部の範囲としたことを特徴とする絶縁シートの製造方法。
【請求項１８】
前記第２の工程において前記スラリーを前記離型紙または前記離型フィルムに塗布した場合、前記第２の工程で乾燥させた前記熱硬化性樹脂組成物を前記基材の片面または両面に圧着させて貼り付ける第３の工程を行うことを特徴とする請求項１７記載の絶縁シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、絶縁シート及びその製造方法、並びに回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機、発電機、圧縮機等を含む回転電機においては、小型化及び高出力化に伴い、絶縁性、耐熱性、及び排熱性に優れた絶縁材料が求められている。絶縁対象の部材間、例えば固定子鉄心とコイルの隙間に絶縁材料を配置する場合、部分的に空気層が残存すると絶縁性、排熱性、及び耐振性が低下する原因となる。従来、固定子鉄心のスロット内にコイルを収納する際には、スロット内壁とコイルの隙間に絶縁紙が挿入され、コイルは液状の絶縁ワニスで含浸処理されている。
【０００３】
しかしながら、固定子巻線の高占積率化に伴い、スロット内壁、コイル、及び絶縁紙各々の隙間が狭くなっており、絶縁ワニスが十分に浸透せず部分固着となるという問題が生じている。また、浸透性を高めるため低粘度ワニスを用いると、コイルエンドに滴下したワニスの多くが鉄心部の端面に漏れ出し、コイル内部の付着量が不十分となる。それらの結果、コイルの固着性能が低下すると、回転電機の長期的な絶縁信頼性に悪影響を与える。特に、自動車用回転電機の場合、コイルの固着性能の低下は自動車の快適性を推し量る上での一つの基準である騒音、振動、ハーシュネス（Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ：以下、ＮＶＨ特性という）を悪化させる要因となる。
【０００４】
さらに、高出力化に伴い固定子巻線の発熱温度は上昇傾向にあり、回転電機の耐久性の観点から排熱性能を向上させる必要があるが、絶縁ワニスがコイル間に十分付着されておらず空気層を含む場合、コイルの熱を鉄心に効率良く排熱することができない。
【０００５】
特許文献１には、コイルへの絶縁ワニスの含浸処理を行わずに、コイルを固定子鉄心と絶縁して固着させる方法が提案されている。この先行例では、両表面に半硬化状態の熱硬化性樹脂が積層された絶縁フィルム基材を用い、絶縁フィルム基材とコイルとの間、及び絶縁フィルム基材とスロット内壁との間に半硬化状態の熱硬化性樹脂を硬化させた絶縁固着樹脂が充填されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１５７２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１において、半硬化状態の熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂等で構成され、絶縁フィルム基材は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の樹脂から構成されているが、それらの詳細な組成及び物性については何ら記載されていない。また、熱硬化性樹脂の柔軟性と流動性の特性についての評価がされておらず、加熱時に流動し部材間の細部に浸透する特性を有するか不明である。
【０００８】
また、上記特許文献１では、回転電機のコイルと鉄心の隙間を埋めるため、熱硬化性樹脂の厚みを絶縁フィルム基材の厚みより大きくしているが、絶縁シートの総厚の規定がされていない。絶縁シートの総厚がコイルと鉄心の隙間の寸法より大きい場合、スロットへのコイル挿入作業が困難になることがある。
【０００９】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、絶縁対象の部材同士の隙間を充填し両者を絶縁及び固着することが可能な絶縁シート及びその製造方法を提供することを目的とする。また、上記絶縁シートを用いることにより絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上を図り、回転電機の小型化及び高出力化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に開示される絶縁シートは、絶縁紙及び絶縁フィルムのいずれか一方または両方を基材とし、未硬化または半硬化の状態の熱硬化性樹脂組成物からなる絶縁樹脂層が基材の片面または両面に形成された絶縁シートであって、熱硬化性樹脂組成物は、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が前記絶縁樹脂層の膜厚よりも小さく平均粒径が前記膜厚の０．５倍よりも小さい無機充填剤とを含み、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して、熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部から７０質量部の範囲としたものである。
【００１１】
また、本願に開示される回転電機は、本願に開示される絶縁シートが用いられ、固定子鉄心のスロット内に固定子コイルが収納された回転電機であって、絶縁樹脂層をなす熱硬化性樹脂組成物が硬化された状態の絶縁シートが、スロットの内壁と固定子コイルとの間に配置され、固定子鉄心と固定子コイルとを絶縁及び固着しているものである。
【００１２】
また、本願に開示される絶縁シートの製造方法は、絶縁紙及び絶縁フィルムのいずれか一方または両方を基材とし、未硬化または半硬化の状態の熱硬化性樹脂組成物からなる絶縁樹脂層が基材の片面または両面に形成された絶縁シートの製造方法であって、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が絶縁樹脂層の膜厚よりも小さく平均粒径が該膜厚の０．５倍よりも小さい無機充填剤と、希釈用有機溶剤とを攪拌混合して熱硬化性樹脂組成物のスラリーを作製する第１の工程と、スラリーを基材または離型紙または離型フィルムに塗布し乾燥させる第２の工程とを含み、第１の工程において、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部から７０質量部の範囲としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願に開示される絶縁シートによれば、絶縁樹脂層が常温での加圧で所定の厚みに圧縮され、硬化時の加熱により流動して部材間の細部に浸透するため、絶縁対象の部材同士の隙間を確実に埋め、両者を絶縁及び固着することができる。
【００１４】
本願に開示される回転電機によれば、硬化時の加熱により流動した絶縁樹脂層がスロットの内壁と固定子コイルの隙間の細部に浸透し、固定子鉄心と固定子コイルとを確実に絶縁及び固着するため、絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上が図られ、小型化及び高出力化が実現する。
【００１５】
本願に開示される絶縁シートの製造方法によれば、絶縁対象の部材同士の隙間を確実に埋め、両者を絶縁及び固着することが可能な絶縁シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１による絶縁シートの構成例を示す断面図である。
【図２】実施の形態１による複合絶縁シートの構成例を示す断面図である。
【図３】実施の形態３による絶縁樹脂層の貯蔵せん断弾性率の温度変化による挙動を説明する図である。
【図４】実施の形態３による絶縁樹脂層の損失弾性率の温度変化による挙動を説明する図である。
【図５】実施の形態３による絶縁樹脂層の複素粘度の温度変化による挙動を説明する図である。
【図６】実施の形態５による回転電機の固定子を説明する斜視図である。
【図７】実施の形態５による回転電機の固定子を説明する断面図である。
【図８】実施の形態５による回転電機における絶縁シートの使用例を説明する図である。
【図９】実施の形態５による回転電機における絶縁シートの使用例を説明する図である。
【図１０】実施の形態５による回転電機における絶縁シートの使用例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１による絶縁シートについて、図面に基づいて説明する。図１及び図２は、実施の形態１による絶縁シート及び複合絶縁シートの構成例をそれぞれ示している。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１８】
絶縁シート１は、絶縁紙または熱可塑性の絶縁フィルムのいずれかを基材２とし、基材２の片面または両面に、未硬化または半硬化の状態の熱硬化性樹脂組成物からなる絶縁樹脂層３が形成されている。なお、以下の説明で、絶縁紙と絶縁フィルムを特に区別しない場合は基材２と記す。図１（ａ）に示す例では、基材２の片面に絶縁樹脂層３が形成され、図１（ｂ）に示す例では、基材２の両面に絶縁樹脂層３が形成されている。
【００１９】
また、複合絶縁シート１０は、絶縁紙または熱可塑性の絶縁フィルムを基材２、２ａとし、複数の基材２、２ａが接着剤４を介して積層され、一端部または両端部の基材２に絶縁樹脂層３が形成されている。図２（ａ）に示す例では、一端部の基材２に絶縁樹脂層３が形成され、図２（ｂ）に示す例では、両端部の基材２に絶縁樹脂層３が形成されている。なお、接着剤４は、絶縁樹脂層３であってもよい。絶縁樹脂層３は柔軟性があり基材２との接着強度が大きいため、加熱圧着することで基材同士を接着することができる。また、基材２ａは、基材２と同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。
【００２０】
複合絶縁シート１０に含まれる複数の基材２、２ａは、絶縁紙及び絶縁フィルムのいずれであってもよく、絶縁紙と絶縁フィルムの両方を含んでいてもよい。また、複合絶縁シート１０に含まれる基材２、２ａの枚数は、特に限定されるものではない。ただし、枚数が多くなると複合絶縁シート１０の総厚が大きくなるため、３枚程度が好ましい。
【００２１】
絶縁紙の具体例としては、アラミド紙、クラフト紙、及びクレープ紙等が挙げられる。また、絶縁フィルムには、エンジニアリングプラスチックまたはスーパーエンジニアリングプラスチックが好適である。エンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレート等が挙げられる。スーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、及び液晶ポリマー等が挙げられる。
【００２２】
さらに、基材２は、絶縁紙及び絶縁フィルムのいずれか一方または両方が積層された複合基材であってもよい。すなわち、複合基材としては、絶縁紙と絶縁フィルムとを含む複合絶縁紙、複数種類の絶縁フィルムを含む複合絶縁フィルム等が挙げられる。複合基材は、アクリル系またはエポキシ系の汎用接着剤あるいは充填材を含む高熱伝導性接着剤で接着されていてもよい。高い耐熱性と絶縁性が要求される回転電機用の絶縁シートの場合、高耐熱性のアラミド紙、ポリエーテルサルフォン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びポリイミド等を含む複合基材が好適である。
【００２３】
実施の形態２．
実施の形態２では、絶縁シートの絶縁樹脂層を構成する熱硬化性樹脂組成物について説明する。熱硬化性樹脂組成物は、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が絶縁樹脂層の膜厚よりも小さく平均粒径が前記膜厚の０．５倍よりも小さい無機充填剤とを含み、必要に応じて硬化促進剤、熱可塑性樹脂、製膜性付与剤、粘着付与剤、及び接着付与剤等を含む。なお、以下の説明において、熱硬化性樹脂（Ａ）及び熱硬化性樹脂（Ｂ）を特に区別せず両方を指す場合、あるいはこれらの混合樹脂を指す場合は、単に「熱硬化性樹脂」と記す。また、常温とは約２５℃を示す。
【００２４】
熱硬化性樹脂には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂として公知のものが用いられる。特に、絶縁ワニスとして汎用に使用されているエポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはビニルエステル樹脂等の不飽和ポリエステル樹脂の少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００２５】
熱硬化性樹脂の具体例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ブロム化脂環式エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ブロム化クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネート、ヒダントイン型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、エポキシ（メタ）アクリレート樹脂（ビニルエステル系樹脂）、ウレタン（メタ）アクリレート樹脂、ポリエーテル（メタ）アクリレート樹脂、ポリエステル（メタ）アクリレート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２６】
熱硬化性樹脂（Ａ）は常温で固体であり、融点あるいはガラス転移点の軟化温度が１５０℃以下であり、さらに好ましくは１２５℃以下である。軟化温度が１５０℃よりも大きい場合、加熱時に熱硬化性樹脂（Ｂ）との重合反応が進みにくく、硬化処理工程における加熱温度を２００℃よりも高くする必要があり、絶縁対象の部材あるいは絶縁フィルムの劣化を誘発するため好ましくない。
【００２７】
また、熱硬化性樹脂（Ａ）は、液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）または希釈用有機溶剤（以下、希釈剤という）の少なくとも一方に溶解しなければならない。溶解しない場合、スラリー作製の際に樹脂成分が均等に溶解した状態が得られず、均質な絶縁樹脂層を形成することができない。
【００２８】
さらに、熱硬化性樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂の場合、絶縁対象の部材との接着力を高める観点からは、エポキシ当量が２００以上であり、軟化点が５０℃から１６０℃の範囲（以下、このような数値または割合の下限と上限を示す場合、「５０℃〜１６０℃」のように記す）にあるエポキシ樹脂がより好ましい。また、熱硬化性樹脂（Ａ）がビニルエステル樹脂等の不飽和ポリエステル樹脂の場合も、軟化点が５０℃〜１６０℃であるものが好ましい。これらは常温での他の原材料との予備混合時の作業性に優れ、且つ、加熱で容易に溶融するため、他の原材料との均一混合性が向上する。
【００２９】
熱硬化性樹脂（Ｂ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂の場合、絶縁対象の部材との接着力を高めるには、常温で液状のエポキシ樹脂が好適であり、熱硬化性樹脂（Ａ）の溶解力を高めるには、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂がより好ましく用いられる。また、熱硬化性樹脂（Ｂ）は、熱硬化性樹脂（Ａ）が不飽和ポリエステル樹脂の場合、熱硬化性樹脂（Ａ）の溶解力を高めるには、不飽和ポリエステル樹脂のオリゴマーまたはモノマーの低粘度の低分子量体が好適である。
【００３０】
このように、常温での状態が異なる熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）を用い、質量比の配合等を調整することにより、絶縁樹脂層の常温での表面粘着性（タック性）、機械強度（靭性）、粘着性、加熱時の流動性等を制御することができる。熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して、熱硬化性樹脂（Ａ）は２０質量部〜８０質量部であり、より好ましくは３０質量部〜７０質量部である。
【００３１】
質量比でいうと、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）は、２０／８０〜８０/２０の範囲であることが好ましい。質量比（Ａ／Ｂ）が２０／８０未満の場合、液状樹脂が多いため、乾燥後に安定した絶縁樹脂層が得られず、離型基材から剥離できない。質量比（Ａ／Ｂ）が８０／２０を超える場合、固形樹脂が多いため、絶縁樹脂層の靭性（材料の粘り強さ）が低くなる。このため、乾燥時または離型基材からの剥離時に割れ及び欠けが発生し易く、作業性が悪くなる。
【００３２】
靭性が高く安定した絶縁樹脂層を作製するには、質量比（Ａ／Ｂ）は３０／７０〜７０/３０の範囲であることが好ましい。また、絶縁対象の部材への貼り付けを容易にできる粘着性を確保するには、質量比（Ａ／Ｂ）は３０／７０〜５０/５０の範囲が好ましい。一方、絶縁樹脂層表面の粘着性が不要な場合（例えば粘着性が作業性を悪化させる場合）は、表面粘着性を低くするために、質量比（Ａ／Ｂ）は５０／５０〜７０/３０の範囲が好ましい。
【００３３】
また、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂を硬化させる硬化剤を含有することができる。硬化剤は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類にあわせて公知のものを適宜選択することができる。硬化剤には、アミン類、フェノール類、酸無水物類、イミダゾール類、ポリメルカプタン硬化剤、ポリアミド樹脂等が用いられる。
【００３４】
硬化剤の具体例としては、メチル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及び無水ハイミック酸等の脂環式酸無水物、ドデセニル無水コハク酸等の脂肪族酸無水物、無水フタル酸及び無水トリメリット酸等の芳香族酸無水物、ジシアンジアミド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ジアミン、アジピン酸ジヒドラジド等の有機ジヒドラジド、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素及び三臭化ホウ素等のハロゲン化ホウ素アミン錯体、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ジメチルベンジルアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン及びその誘導体、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール及び２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｐ−ヒドロキシスチレン樹脂等の多価フェノール化合物、有機過酸化物が挙げられる。
【００３５】
ハロゲン化ホウ素アミン錯体の代表的な具体例としては、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素ジエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素イソプロピルアミン錯体、三フッ化ホウ素クロロフェニルアミン錯体、三フッ化ホウ素−トリアリルアミン錯体、三フッ化ホウ素ベンジルアミン錯体、三フッ化ホウ素アニリン錯体、三塩化ホウ素モノエチルアミン錯体、三塩化ホウ素フェノール錯体、三塩化ホウ素ピペリジン錯体、三塩化ホウ素硫化ジメチル錯体、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−ジメチルドデシルアミン錯体、三塩化ホウ素Ｎ，Ｎ−ジエチルジオクチルアミン錯体等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
また、硬化剤の配合量は、使用する熱硬化性樹脂及び硬化剤の種類等に合わせて適宜調整すればよく、通常、熱硬化性樹脂１００質量部に対して０．１質量部以上２００質量部以下であることが好ましい。
【００３７】
さらに、硬化剤は、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、絶縁樹脂層の保存安定性、硬化性、及び硬化樹脂物性等の観点から、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤が好適である。潜在性硬化剤の具体例としては、三フッ化ホウ素−アミン錯体等のハロゲン化ホウ素アミン錯体、ジシアンジアミド、有機酸ヒドラジッド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。これらの潜在性硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。潜在性硬化剤の配合量は、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂に対する当量比が０．３〜２．０であり、硬化物特性の安定性の観点から、０．５〜１．５であることがより好ましい。
【００３８】
また、熱硬化性樹脂に不飽和ポリエステル樹脂を用いた場合、有機過酸化物は、重合反応を開始させる反応開始剤として用いられる。有機過酸化物としては、１０時間半減期温度が４０℃以上であれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。有機過酸化物の具体例としては、ケトンパーオキサイド系、パーオキシケタール系、ハイドロパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、ジアシルパーオキサイド系、パーオキシエステル系、パーオキシジカーボネート系の過酸化物等が挙げられる。これらの有機過酸化物は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３９】
活性温度が高い有機過酸化物を選択することにより、絶縁樹脂層の可使時間（すなわち絶縁シートの可使時間）を向上させることができる。コイルへの含浸処理に適した絶縁樹脂層の可使時間を確保する観点からは、有機過酸化物の１０時間半減期温度が８０℃以上であることが好ましい。また、絶縁樹脂層の硬化を効率良く進行させるため、有機過酸化物の１０時間半減期温度は、絶縁樹脂層を硬化させる際の硬化炉の設定温度以下であることが好ましい。
【００４０】
このような１０時間半減期温度を有する有機過酸化物の具体例としては、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン、２，２−ジ（４，４−ジ−（ブチルパーオキシ）シクロヘキシル）プロパン、ｎ−ブチル４，４−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）バレラート、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサン酸、ｔ−ブチルパーオキシラウリン酸、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキシルモノカーボネート、ジ（２−ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、メチルエチルケトンパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クミンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４１】
有機過酸化物の配合量は、特に限定されないが、熱硬化性樹脂であるポリエステル樹脂の合計１００質量部に対して通常０．１質量部〜１０質量部であり、より好ましくは０．５質量部〜５質量部である。有機過酸化物の配合量が０．１質量部未満であると、架橋密度が小さくなり、硬化が不十分になることがある。一方、有機過酸化物の配合量が１０質量部よりも多いと、絶縁樹脂層の可使時間が著しく短くなる傾向にある。
【００４２】
また、熱硬化性樹脂組成物には、必要に応じて硬化促進剤を含有させることができる。硬化促進剤は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。硬化促進剤の具体例としては、３級アミン類、イミダゾール類、アミンアダクト類等が挙げられる。絶縁樹脂層の保存安定性、硬化性、及び硬化樹脂物性等の観点から、６０℃以下では反応不活性な硬化促進剤がより好ましい。
【００４３】
硬化促進剤の配合量は、熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対し、通常０．０１質量部〜１０質量部であり、より好ましくは０．０２質量部〜５．０質量部である。硬化促進剤が０．０１質量部より小さいと硬化反応の促進効果が劣り、１０質量部より大きいと可使時間が短くなる傾向にある。
【００４４】
また、熱硬化性樹脂組成物には、膜厚均一性及び表面平滑性等の製膜性を向上させるため、必要に応じて製膜性付与剤を含有させることができる。製膜性付与剤には、重量平均分子量が１０，０００〜１００，０００の熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂は、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して１質量部〜４０質量部である。熱可塑性樹脂は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。熱可塑性樹脂の具体例としては、例えばフェノキシ樹脂、飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの製膜性付与剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
熱可塑性樹脂の重量平均分子量が１０，０００よりも小さい場合は、製膜性の改善に至らず、１００，０００よりも大きい場合は、液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。製膜性付与剤の配合量は、硬化促進性及び硬化樹脂物性等の観点から、熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対し、通常１質量部〜４０質量部であり、より好ましくは５質量部〜３０質量部である。製膜性付与剤が１質量部よりも小さいと製膜性の改善効果が劣り、４０質量部よりも大きいと液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。
【００４６】
また、熱硬化性樹脂組成物には、絶縁樹脂層の表面粘着性を向上させるため、必要に応じて、粘着付与剤を含有させることができる。粘着付与剤は、重量平均分子量が１０，０００〜２００，０００であれば、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。粘着付与剤の具体例としては、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、天然ゴム、スチレン系エラストマー、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルホルマール系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂等が挙げられる。これらの粘着付与剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
粘着付与剤の重量平均分子量が１０，０００より小さい場合は粘着性の改善に至らず、２００，０００より大きい場合は、液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。粘着付与剤の配合量は、硬化促進性及び硬化樹脂物性の観点から、熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対し、通常１質量部〜２０質量部であり、より好ましくは２質量部〜１０質量部である。粘着付与剤が１質量部より小さいと表面粘着性の改善効果が劣り、２０質量部よりも大きいと液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）への溶解分散性が悪く、スラリーを調製できない。
【００４８】
また、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と無機充填材との界面、あるいは絶縁樹脂層と絶縁対象の部材との界面の接着力を向上させる観点から、接着付与剤を含有させることができる。接着付与剤は、特に限定されることはなく、熱硬化性樹脂または無機充填材の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。
【００４９】
接着付与剤の具体例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤が挙げられる。これらの接着付与剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。接着付与剤の配合量は、熱硬化性樹脂または接着付与剤の種類等に合わせて適宜設定すればよく、通常、熱硬化性樹脂１００質量部に対して０．０１質量部〜５質量部であることが好ましい。
【００５０】
また、熱硬化性樹脂組成物には、熱伝導率及び機械強度の向上、絶縁樹脂層の厚膜化等の観点から、充填剤を含有させることができる。充填剤は、特に限定されることはなく、目的に合わせて公知のものを適宜選択することができる。充填剤は、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等で表面処理されたものでもよいし、表面処理されていないものでもよい。
【００５１】
無機充填剤の具体例としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、窒化ケイ素、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ガラス、硫酸バリウム、マグネシア、酸化ベリリウム、雲母、酸化マグネシウム等が挙げられる。充填剤の形状は、破砕状または球状が好適であるが、亜球状、鱗片状、繊維状、ミルドファイバー、ウィスカー等であってもよい。これらの充填剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５２】
また、硬化後の絶縁樹脂層の耐クラック性及び耐衝撃性を向上させる目的で、熱可塑性樹脂、ゴム成分、各種オリゴマー等の樹脂系充填剤を添加してもよい。熱可塑性樹脂の具体例としては、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ＭＢＳ樹脂（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、アクリル樹脂等が挙げられ、シリコーンオイル、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等により変性することができる。また、各種プラスチック粉末、各種エンジニアリングプラスチック粉末等を添加してもよい。
【００５３】
充填材の配合量は、樹脂組成物を均一に混合できる量であれば良く、通常、熱硬化性樹脂１００質量部に対して８５質量部以下であり、より好ましくは５０質量部以下である。充填剤の量が８５重量部よりも大きいと樹脂と均一に混合できなくなり、特性の再現性が得られない傾向にある。また、無機充填剤の組成物全量に対する体積比が５０％以下であることが好ましい。
【００５４】
絶縁シートは、絶縁対象の部材間（例えばコイルと鉄心間）の隙間に挿入され相間絶縁として用いられる。このため、熱硬化性樹脂組成物の充填材の最大粒径は、隙間の寸法から絶縁シートの基材の厚みを差し引いた寸法より小さく、平均粒径は隙間の寸法の０．５倍より小さいことが好ましい。例えば、隙間の寸法から基材の厚みを差し引いた実測寸法が、公差を含めて１０μｍ〜１００μｍである場合、最大粒径が１０μｍ以下で平均粒径が５μｍ以下の充填材が選定される。
【００５５】
さらに、熱硬化性樹脂組成物には、充填剤等の固体粉末の樹脂中での沈降を抑制する沈降防止剤または分散剤、ボイド発生を防止する消泡剤、絶縁樹脂層同士のブロッキングを防止するポリマービーズ等のアンチブロッキング剤または滑り性向上剤、塗料定着剤、酸化防止剤、難燃化剤、着色剤、増粘剤、減粘剤、界面活性剤等を配合することもできる。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態３では、絶縁樹脂層及び絶縁シートの特性について説明する。絶縁樹脂層は、表面平滑性及び柔軟性が高い方が好ましい。絶縁対象の部材との貼り付け性が良好であって、硬化後の絶縁樹脂層と絶縁対象の部材との間に空気層が発生しないためには、絶縁樹脂層の膜厚の面内分布を平均値の±３０％以内とする。
【００５７】
また、絶縁樹脂層は、２５℃で１８０度に折り曲げても割れが発生しない柔軟性を有する。過度な加熱により乾燥が進むと、希釈剤の揮発に加えて樹脂の硬化反応が進行し、柔軟性が消失することがある。この場合、部材の表面形状に沿う柔軟性がないため、部材同士の隙間に配置した際にクラックが発生することがある。あるいは、加熱硬化後も部材に接着及び固着しないことがある。
【００５８】
また、絶縁樹脂層は、膜厚が大きすぎると内部応力が高くなり、１８０度折り曲げ時に割れが発生する可能性がある。絶縁樹脂層の膜厚は１μｍ〜５００μｍが好適であり、絶縁対象の部材同士の隙間を完全に埋めるためには５μｍ〜３００μｍがより好ましい。膜厚が１μｍ未満の場合、ピンホールのない絶縁樹脂層を形成することが難しく、膜厚が５００μｍを超える場合、１８０度折り曲げ試験において割れが発生する可能性が大きい。
【００５９】
また、絶縁樹脂層の膜厚は、絶縁対象の部材同士の隙間の寸法から基材の厚みを差し引いた寸法の１．１倍以上であり、通常１．１倍〜２．０倍、より好ましくは１．３倍〜１．７倍に設定される。具体的には、隙間の寸法から基材の厚みを差し引いた寸法が１００μｍの場合、絶縁樹脂層の膜厚は１１０μｍ〜２００μｍが好適であり、１３０μｍ〜１７０μｍがより好ましい。膜厚が１１０μｍ未満の場合、加熱された絶縁樹脂層が隙間の細部に十分に充填されず、２００μｍを超える場合、回転電機の固定子の成形時にスロット間に隙間が生じ円環状に成形できなくなる等、組立性が悪化することがある。
【００６０】
絶縁シートは、２５℃で２５ＭＰａの圧力で膜厚（総厚）が１０％以上圧縮され、部材同士の隙間の寸法公差を考慮すると、２０％以上圧縮されることがより好ましい。絶縁樹脂層は不揮発分が９７質量部（％）以上であるため、完全硬化すると３％〜１０％の体積収縮がある。また、絶縁シートの基材は、種類によっては２５ＭＰａの圧力でほとんど圧縮されないため、絶縁樹脂層の膜厚は、隙間の寸法から基材の厚みを差し引いた寸法よりも１０％以上大きくする必要がある。２５℃で２５ＭＰａの圧力で絶縁シートの膜厚が１０％未満しか圧縮されない場合、絶縁シートを配置した時には隙間が埋まっていても、硬化収縮により微小な隙間が生じる場合がある。
【００６１】
また、絶縁シートは、部材に予め貼り付けて使用する場合は、２５℃で表面粘着性（タック性）があるものが好ましい。一方、部材に予め貼り付けると作業性が悪くなる場合は、前述の配合比及び乾燥条件等で、柔軟性と膜厚圧縮性を保持した状態で表面粘着性をなくすことができる。表面粘着性がない指標として、４０℃で絶縁対象の部材に２ＭＰａの圧力で押しつけても粘着しないこととする。この条件で粘着した場合、作業環境温度（２５〜３５℃）によっては表面粘着性が強くなり、作業性が悪くなる可能性がある。
【００６２】
絶縁シートの絶縁樹脂層は、２５℃で圧縮される柔軟性を有すると共に、加熱時に流動し、部材間の細部（例えばコイル及び鉄心の凹凸形状等）に浸透しなければならない。このような特性を得るには、絶縁樹脂層の乾燥状態が重要である。柔軟性に関しては、１８０℃で折り曲げても割れが発生しないことで簡易的に判断できる。これらの柔軟性と流動性の特性をより定量的に判定する手法として、粘弾性測定による弾性率評価がある。
【００６３】
図３は、絶縁樹脂層を単体として採取した粘弾性測定の具体例として、絶縁樹脂層の貯蔵せん断弾性率（Ｇ′）の温度変化による挙動を示している。２５℃での貯蔵せん断弾性率（図３中、Ａで示す）が１．０×１０３Ｐａ〜５．０×１０４Ｐａであり、温度上昇とともに低下し、その最低値（図３中、Ｂで示す）が８０℃〜１５０℃にあって１０Ｐａ〜２．０×１０３Ｐａである。上記の値を満たさない絶縁樹脂層は、所要の加圧時の圧縮率が得られず、部材間の細部への浸透性が得られない。
【００６４】
また、貯蔵せん断弾性率の最低値が８０℃未満にある場合は、常温放置で反応が進行し、柔軟性が低下しやすい。一方、最低値が１５０℃以上にある場合は、完全硬化するために必要な加熱温度が高くなり、基材を劣化させる恐れがある。絶縁樹脂層の形状の維持、及び加熱温度での流動性を発現させる観点から、２５℃での貯蔵せん断弾性率が３．０×１０３Ｐａ〜３．０×１０４Ｐａであり、且つ、８０℃〜１５０℃での貯蔵せん断弾性率の最低値が１．０×１０２Ｐａ〜５．０×１０２Ｐａであり、２５℃での値の１０分の１以下であることがより好ましい。さらに、１８０℃以上での貯蔵せん断弾性率は、硬化による影響で、１．０×１０５Ｐａ以上で飽和する（図３中、Ｃで示す）。
【００６５】
また、図４は、絶縁樹脂層の損失弾性率（Ｇ″）の温度変化による挙動を示している。２５℃での損失弾性率（図４中、Ａで示す）が１．０×１０３Ｐａ〜５．０×１０４Ｐａであり、温度上昇とともに低下し、その最低値（図４中、Ｂで示す）が８０℃〜１５０℃にあって１０Ｐａ〜２．０×１０３Ｐａである。さらに、損失正接（ｔａｎδ）の極大値が８０℃〜１５０℃にあって１．０〜３．５である。損失弾性率及び損失正接が上記の値を満たさない絶縁樹脂層は、所要の加圧時の圧縮率が得られず、部材間の細部への浸透性が得られない。
【００６６】
また、損失弾性率の最低値あるいは損失正接の極大値が８０℃未満にある場合は、常温放置で反応が進行し、柔軟性が低下しやすい。一方、それらが１５０℃以上にある場合は、完全硬化するために必要な加熱温度が高くなり、基材を劣化させる恐れがある。絶縁樹脂層の維持、及び加熱温度での流動性を発現させる観点から、２５℃での損失弾性率が３．０×１０３Ｐａ〜３．０×１０４Ｐａであり、且つ、８０℃〜１５０℃での損失弾性率の最低値が１．０×１０２Ｐａ〜１．０×１０３Ｐａであり、２５℃の値の５分の１以下であることがより好ましい。１８０℃以上での損失弾性率は、硬化による影響で、５．０×１０３Ｐａ以上で飽和し（図４中、Ｃで示す）、損失正接は０．２以下で飽和する。
【００６７】
また、絶縁樹脂層の柔軟性と流動性の特性は、複素粘度でも評価できる。図５は、絶縁樹脂層の動的粘弾性測定で得られた複素粘度の温度変化による挙動を示している。２５℃での複素粘度（図５中、Ａで示す）が６．０×１０２Ｐａ・ｓ〜１．０×１０４Ｐａ・ｓであり、温度上昇とともに低下し、その最低値（図５中、Ｂで示す）が８０℃〜１５０℃にあって５．０×１０２Ｐａ・ｓ以下である。
【００６８】
これらの値を満たさない絶縁樹脂層は、所要の加圧時の圧縮率が得られず、部材間の細部への浸透性が得られない。さらに、絶縁樹脂層の形状の維持、及び加熱温度での流動性を発現させる観点から、２５℃での複素粘度が１．０×１０３Ｐａ・ｓ〜５．０×１０３Ｐａ・ｓであり、且つ、８０℃〜１５０℃での複素粘度の最低値が１Ｐａ・ｓ〜５．０×１０２Ｐａ・ｓであり、２５℃での値の１０分の１以下であることがより好ましい。１８０℃以上での複素粘度は、硬化による影響で、１．０×１０４Ｐａ・ｓ以上で飽和する（図５中、Ｃで示す）。
【００６９】
絶縁シートは、絶縁対象の部材（例えばコイル、鉄心等）の隙間に配置された後、硬化処理工程で加熱硬化される。硬化処理工程における加熱温度は、硬化剤及び硬化促進剤の種類によって異なるが、絶縁対象の部材を劣化させない加熱温度と時間に設定される。具体的には、加熱温度は１００℃〜２００℃が好ましく、１３０℃〜１９０℃がより好ましい。加熱時間は１分〜６時間が好ましく、３分〜２時間がより好ましい。
【００７０】
加熱温度が１００℃未満、または加熱時間が１分未満の場合、硬化が不十分となり、部材との接着及び固着ができない。１００℃〜１７０℃の比較的低温では６時間を超えても部材を劣化させることは少ないが、１７０℃以上で６時間を超える場合、または２００℃以上の高温加熱では、部材を劣化させる場合がある。なお、絶縁シートは溶剤をほとんど含まないため、誘導加熱または通電加熱等で硬化することもでき、硬化処理工程の簡略化が図られる。
【００７１】
また、絶縁シートは、絶縁対象の部材を一体化し耐振性を向上させるために、硬化後の部材との接着力は１０Ｎ／ｍ以上が好ましく、耐振性の特性ばらつきを抑制するためには、２０Ｎ／ｍ以上がより好ましい。接着力が１０Ｎ／ｍ未満では、十分な耐振性が得られず、機器の長期的な信頼性が低下する。
【００７２】
上記特性を有する絶縁シートによれば、絶縁樹脂層が常温での加圧で所定の厚みに効率よく圧縮されるとともに、硬化時の加熱により流動して部材間の細部に浸透するため、絶縁対象の部材同士の隙間を確実に埋め、両者を絶縁及び固着することができる。
【００７３】
実施の形態４．
実施の形態４では、絶縁シートの製造方法について説明する。絶縁シートの製造工程は、熱硬化性樹脂組成物のスラリーを作製する第１の工程と、第１の工程で作製したスラリーを基材等に塗布し乾燥させる第２の工程とを含む。第１の工程では、熱硬化性樹脂組成物に希釈剤を加えて所定の混合物粘度とし、充填剤が沈降せず均一に分散するまで撹拌機で撹拌混合しスラリーを作製する。
【００７４】
すなわち、スラリーは、少なくとも、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が絶縁樹脂層の膜厚よりも小さく平均粒径が絶縁樹脂層の膜厚の０．５倍よりも小さい無機充填剤と、希釈剤とを含み、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）の合計１００質量部に対して熱硬化性樹脂（Ａ）を３０質量部〜７０質量部含むように配合される。
【００７５】
熱硬化性樹脂を溶解させる希釈剤は、塗膜後には揮発または蒸発してほぼ完全に消滅する。希釈剤は、特に限定されることはなく、使用する熱硬化性樹脂及び無機充填剤等の種類に合わせて公知のものを適宜選択することができる。希釈剤の具体例としては、トルエン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。溶剤の配合量は、混練が可能な混合物粘度となれば特に限定されることはなく、通常、熱硬化性樹脂と無機充填剤との合計１００質量部に対して２０質量部〜２００質量部である。
【００７６】
第２の工程では、このスラリーをシート塗工機にて、絶縁シートの基材または離型紙または離型フィルムに所定の膜厚となるように塗布し、乾燥炉にて８０℃〜１６０℃の温度条件で希釈剤を揮発させて絶縁樹脂層を形成する。第２の工程においてスラリーを離型紙または離型フィルムに塗布して乾燥させた場合、第２の工程で乾燥させた熱硬化性樹脂組成物を基材の片面または両面に加温圧着させて貼り付ける第３の工程を行う。第３の工程には、ラミネータ加工装置等、当該技術分野において公知の装置を用いることができる。
【００７７】
さらに別の製造方法として、第１の工程で作製したスラリーに基材である絶縁フィルムまたは絶縁紙を含浸し、引き上げながら、乾燥炉にて８０℃〜１６０℃の温度条件で希釈剤を揮発させて絶縁樹脂層を形成してもよい。その場合、絶縁樹脂層の膜厚はスラリーの粘度によって調整される。
【００７８】
乾燥後の不揮発分は、絶縁樹脂層の全質量１００重量部に対して９７質量部以上であり、より好ましくは９９質量部以上である。９７質量部未満であれば、残留した希釈剤により離型紙等からの離型が困難になる。絶縁樹脂層は、希釈剤のみを揮発させた未硬化状態（Ａステージ状態）であってもよいし、希釈剤の揮発後に硬化反応を進めるための加熱をさらに行い、半硬化状態（Ｂステージ状態）としてもよい。作製された絶縁シートは、絶縁樹脂層同士が接触した状態では接着（ブロッキング）してしまうため、絶縁樹脂層の表面を離型フィルムまたは離型紙で覆い、使用時に離型する。
【００７９】
実施の形態５．
実施の形態５では、絶縁シートの回転電機への使用例について、図６から図１０を用いて説明する。図６及び図７は、実施の形態５による回転電機の固定子を説明する斜視図及び断面図、図８から図１０は、実施の形態５による回転電機における絶縁シートの使用例を説明する図であり、図９は、図８中、Ａ−Ａで示す部分の断面図、図１０は、図８中、Ｂで示す部分の拡大図である。
【００８０】
電動機、発電機、圧縮機等の回転電機は、固定子コイル１１と円環状の固定子鉄心１２を含む固定子２０を備えている。固定子鉄心１２のティース部１３の間には、所定数のスロット１４が周方向に設けられ、スロット１４内に固定子コイル１１が収納される。絶縁樹脂層３をなす熱硬化性樹脂組成物が硬化された状態の絶縁シート１が、スロット１４の内壁と固定子コイル１１との間に配置され、固定子鉄心１２と固定子コイル１１とを絶縁及び固着している。
【００８１】
絶縁シート１を固定子コイル１１または固定子鉄心１２に予め貼り付ける場合、絶縁樹脂層３は２５℃で表面粘着性を有するものが選択される。また、絶縁シート１を予め貼り付けると固定子コイル１１を挿入する際の作業性が悪くなる場合は、２５℃で表面粘着性のない絶縁シート１が選択される。
【００８２】
図８に示す例では、基材２の両面に絶縁樹脂層３が形成された絶縁シート１を用いているが、基材２の片面に絶縁樹脂層３が形成されたものであってもよい。絶縁樹脂層３が片面のみの場合、または絶縁樹脂層３に表面粘着性がない場合には、両面テープ等を用いて絶縁シート１を固定子鉄心１２に貼り付けてもよい。
【００８３】
回転電機の製造工程においては、固定子鉄心１２と固定子コイル１１の隙間に絶縁シート１を挿入または貼り付けにより配置し、固定子鉄心１２を円環状に成形することにより絶縁シート１を圧縮固定する。絶縁樹脂層３の膜厚は、固定子鉄心１２（スロット１４の内壁）と固定子コイル１１の隙間の寸法から基材２の厚みを差し引いた寸法の１．１倍〜２．０倍に設定されており、固定子鉄心１２を円環状に成形する時の圧力で減少する。このため、図９に示すように、スロット１４の内部における絶縁シート１の厚みは、スロット１４の外部における絶縁シート１の厚みよりも小さくなる。
【００８４】
絶縁樹脂層３は、硬化処理時の加熱によって固定子鉄心１２と固定子コイル１１の隙間、及び固定子コイル１１の隙間の細部に浸透するため、空気層を排除し隙間を確実に埋めることができる。また、図１０に示すように、絶縁シート１を折り曲げた箇所は絶縁樹脂層３の厚みが増すため、固定子鉄心１２と固定子コイル１１の角部１１ａとの隙間寸法にばらつきがあっても容易に隙間を埋めることができる。なお、図１０は、硬化処理前の絶縁シート１を示しており、硬化処理後には固定子鉄心１２と固定子コイル１１の角部１１ａの隙間は熱硬化性樹脂組成物で埋められる。硬化された絶縁樹脂層３は、固定子鉄心１２及び固定子コイル１１との接着力が２０Ｎ／ｍ以上である。
【００８５】
これらのことから、絶縁シート１を使用した回転電機は、固定子コイル１１の絶縁性能が高く、絶縁劣化が生じ難い。また、固定子コイル１１の巻線からの発熱を固定子鉄心１２に効率的に排熱することができる。また、固定子コイル１１の固着が確実に行えるため、機械的強度が維持され、ＮＶＨ特性の改善が図られる。また、絶縁シート１は溶剤をほとんど含有していないため、汎用の加熱炉だけでなく誘導加熱及び通電加熱で硬化することができる。さらに、硬化処理工程中のエネルギーロスが少ないことから、硬化時間が短く、回転電機の製造工程の簡略化が図られる。従って、絶縁シート１を使用した回転電機は、絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上が図られ、小型化及び高出力化が実現する。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例及び比較例により本願の詳細を説明するが、本願はこれらに限定されるものではない。実施例及び比較例では、下記の材料を表１及び表２に記載の配合にて混合し、熱硬化性樹脂組成物を調整した。これらの熱硬化性樹脂組成物に希釈剤を加えたスラリーを調合して基材に塗工し、希釈剤を揮発乾燥して絶縁樹脂層を作製した。
【００８７】
＜固形の熱硬化性樹脂（Ａ）＞
（１−１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量９５０、軟化点９５℃）
（１−２）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量２０００、軟化点１２８℃）
（１−３）ビスフェノールＡ型ビニルエステル樹脂（重合平均分子量２５００、軟化点９５℃）
【００８８】
＜液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）＞
（２−１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０）
（２−２）ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７０）
（２−３）ネオペンチルグリコールジアクリレート（２５℃での粘度６ｍＰａ・ｓ）
【００８９】
＜硬化剤＞
（３−１）ジシアンジアミド（反応開始温度１６０℃）
（３−２）キシリレンジアミン（常温で反応活性）
（３−３）ｔ−ブチルクミルパーオキサイド（１０時間半減期温度１１９．５℃）
（３−４）ジイソブチルパーオキサイド（１０時間半減期温度３２．７℃）
【００９０】
＜硬化促進剤＞
（４−１）１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール（反応開始温度１２５℃）
（４−２）１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（反応開始温度１００℃）
＜熱可塑性樹脂＞
（５−１）フェノキシ樹脂（重合平均分子量１５万）
（５−２）ポリエステル樹脂（重合平均分子量７万）
【００９１】
＜無機充填剤＞
（６−１）溶融シリカ（最大粒径１０μｍ、平均粒径３μｍ）
（６−２）結晶シリカ（最大粒径１５０μｍ、平均粒径１００μｍ）
（６−３）アルミナ（最大粒径１８μｍ、平均粒径５μｍ）
（６−４）炭酸カルシウム（最大粒径１２μｍ、平均粒径５μｍ）
【００９２】
＜基材＞
（７−１）アラミド紙（厚み０．１８ｍｍ）
（７−２）ポリエチレンテレフタレート（厚み０．１ｍｍ）
（７−３）複合絶縁紙：アラミド紙／ポリイミド／アラミド紙（厚み０．１５ｍｍ）
（７−４）複合絶縁フィルム：ポリフェニレンサルファイド／ポリエチレンテレフタレート／ポリフェニレンサルファイド（厚み０．１７ｍｍ。層間接着剤あり）
【００９３】
【表１】
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【００９４】
【表２】
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【００９５】
実施例１−４による絶縁シートは、上記実施の形態１及び２に記載された原材料とその配合に従って作製されている。一方、比較例１−４による絶縁シートは、原材料の配合あるいは基材への塗布条件等が適正でなく、本願の絶縁シートには適合していない。実施例１−４及び比較例１−４による絶縁シート及び絶縁樹脂層（硬化処理前）に対し、表面平滑性、柔軟性、圧縮率、粘着性、クレージング、ゲル化時間、貯蔵せん断弾性率、損失弾性率、損失正接、及び複素粘度について評価した。また、硬化処理後の絶縁樹脂層について、接着強度と絶縁耐圧を評価した。
【００９６】
表面平滑性は、絶縁樹脂層の膜厚の面内分布が平均値の±３０％以内であるか否かで判断した（〇：±３０％以内、×：±３０％超）。また、絶縁シートの可使時間を確認するため、作製直後と、４０℃にて３０日保管後の柔軟性と圧縮率の測定を行った。柔軟性は、２５℃において１８０度折り曲げて、割れまたは欠けの発生の有無で判定した（〇：発生無し、×：発生有り）。圧縮率は、圧延鋼板上に絶縁シートを配置し、２５℃で２５ＭＰａの圧力を加えた時の膜厚の減少から算出した。
【００９７】
粘着性は、圧延鋼板上に絶縁シートを配置し、４０℃で２ＭＰａの圧力で押しつけて粘着するか否かを、作製直後と、４０℃にて３０日保管後に評価した。なお、粘着性については、絶縁シートの用途によって有る方が好ましい場合と無い方が好ましい場合があるため、どちらがよいとは言えない。ただし、作製直後と３０日経過後とで粘着性が変化することは好ましくないため、その点を評価した。
【００９８】
また、エナメル線の皮膜への影響を調査するため、クレージング現象の発生有無を確認した。ポリエステルイミド／ポリアミドイミドを皮膜とするエナメル線（φ１．０ｍｍ）を５％に伸長した後にＵ字形状に曲げた試験片を作製し、常温で皮膜表面に絶縁シートを貼り付けて５分後に剥離した。絶縁樹脂層に表面粘着性がなく貼り付かない場合は、クリップで固定して接触させた。剥離後、光学顕微鏡観察とピンホール試験を実施し、クレージング現象の有無を評価した。
【００９９】
ピンホール試験は、ＪＩＳＣ３００３に準拠し、食塩水中に規定の長さ（約５ｍ）の試験片を浸漬し、液を正極、試験片を負極として１２Ｖで１分間直流電圧を加えたときに発生するピンホール数を調べた。さらに、貼り付け後に１５０℃×１ｈｒの条件で硬化させた試験片についても、皮膜表面の亀裂またはピンホールの発生有無を光学顕微鏡で観察した。それらの結果、亀裂またはピンホールの発生がなく、絶縁破壊電圧の低下がない場合はクレージングなしと判定し、亀裂またはピンホールの発生が確認され、絶縁破壊電圧の低下がある場合はクレージングありと判定した（○：クレージングなし、×：クレージングあり）。
【０１００】
ゲル化時間は、絶縁樹脂層を採取し、熱板法にて１５０℃下でのゲル化時間を測定した。軟化点は、ＪＩＳＣ２１６１「電気絶縁用粉体塗料試験方法」に準拠し測定した。貯蔵せん断弾性率、損失弾性率、損失正接、及び複素粘度は、１００μｍ〜３００μｍの膜厚の絶縁樹脂層を用い、パラレルプレート冶具にて常温から昇温速度５℃／分で昇温させた時の動的粘弾性評価にて測定した。
【０１０１】
接着強度は、接着試験片を作製し、引張試験機にて評価した。接着試験片は、絶縁シートをアセトン脱脂の処理表面を施した電磁鋼板に圧着し、１５０℃で１時間硬化させて作製した。引張試験は、２５℃において剥離角度１８０度、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で行い、以下の判定基準で評価した（○：接着強度１０Ｎ/ｍ以上、×：接着強度１０Ｎ/ｍ未満）。
【０１０２】
絶縁耐圧は、絶縁樹脂層を鋼板片側に貼り付けて、１５０℃で１時間硬化させた試験片を、絶縁破壊試験器を用いて油中で０．５ｋＶ／秒での一定昇圧にて電圧印加することにより絶縁破壊電圧を測定し、以下の判定基準で評価した（○：絶縁破壊電圧８ｋＶ以上、×：絶縁破壊電圧８ｋＶ未満）。
実施例１−４及び比較例１−４による絶縁シート及び絶縁樹脂層の評価結果を、表３及び表４にそれぞれ示す。
【０１０３】
【表３】
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【０１０４】
【表４】
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【０１０５】
実施例１−４による絶縁シートはいずれも柔軟性及び粘弾性特性に優れており、１０％以上の圧縮率を有していることから、回転電機の固定子鉄心とコイルの隙間に配置された時に、固定子鉄心を円環状に成形する時の圧力によって膜厚が減少し、且つ、加熱時に流動し隙間の細部に浸透することができる。また、４０℃にて３０日保管後において柔軟性と圧縮率に変化がないことから、常温では反応進行が遅く可使時間が長い。また、いずれも高い接着強度と絶縁耐圧が得られた。
【０１０６】
これに対し、比較例１−４は、原材料の配合あるいは基材への塗布条件等が適正でないため、所要の絶縁シートの特性が得られない。比較例１は、実施例１の配合において、常温で反応活性である硬化剤を含み、比較例３は、実施例３の配合において、１０時間半減期温度３２．７℃の硬化剤を含む。比較例１及び比較例３の絶縁シートは、常温静置状態で反応が進行し経時的に絶縁樹脂層の物性が変化するため、可使時間に問題がある。３０日経過後には柔軟性と粘着性が失われ、圧縮率が激減する。低温で硬化するため加熱硬化時の流動性が低く、微小な隙間への浸透性が得られず、部材との接着力が劣る。また、折り曲げにより絶縁樹脂層の割れ及び剥離が発生し、施工性が悪化する。
【０１０７】
また、比較例２は、実施例２の配合において、最大粒径１５０μｍ、平均粒径１００μｍの無機充填剤を用いている。比較例２は、膜厚１００μｍの基材の両面に膜厚５０μｍの絶縁樹脂層が形成された総厚２００μｍの絶縁シートであるが、無機充填剤の平均粒径が絶縁樹脂層の膜厚よりも大きいため表面の凹凸が大きくなり表面平滑性が低い。このため、比較例２の絶縁シートは、固定子鉄心とコイルの隙間（２２０μｍ）に挿入することができない。また、固定子鉄心及びコイルとの密着性が劣り所要の接着強度が得られない。
【０１０８】
比較例４では、実施例２と同じ熱硬化性樹脂組成物と基材を用いているが、熱硬化性樹脂組成物を基材に塗布した後の乾燥を過度に実施しており、絶縁樹脂層が完全硬化状態に近く柔軟性がない。このため、絶縁シートの圧縮率が非常に低く、折り曲げにより絶縁樹脂層の割れ及び剥離が発生し、施工性が悪化する。以上のように、実施例１−４においては、全ての評価項目が良好であったが、比較例１−４では、いずれかの評価項目において劣るものが認められた。
【０１０９】
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本願は、絶縁シート及びその製造方法、並びに回転電機として利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  絶縁シート、２、２ａ  基材、３  絶縁樹脂層、４  接着剤、１０  複合絶縁シート、１１  固定子コイル、１１ａ  角部、１２  固定子鉄心、１３  ティース部、１４  スロット、２０  固定子
【要約】
【課題】絶縁対象の部材同士の隙間を充填し両者を絶縁及び固着することが可能な絶縁シートを提供し、回転電機の絶縁信頼性、排熱性、及び耐振性の向上を図る。
【解決手段】絶縁シート１は、絶縁紙及び熱可塑性の絶縁フィルムのいずれか一方または両方を基材２とし、未硬化または半硬化の状態の熱硬化性樹脂組成物からなる絶縁樹脂層３が基材２の片面または両面に形成されている。熱硬化性樹脂組成物は、２５℃で固体の熱硬化性樹脂（Ａ）と、２５℃で液状の熱硬化性樹脂（Ｂ）と、６０℃以下で反応不活性な潜在性硬化剤と、最大粒径が絶縁樹脂層の膜厚よりも小さく平均粒径が前記膜厚の０．５倍よりも小さい無機充填剤とを含む。絶縁シート１の絶縁樹脂層３は、常温での加圧で所定の厚みに効率よく圧縮されるとともに、硬化処理時の加熱によって固定子鉄心１２と固定子コイル１１の隙間に浸透するため、両者を絶縁及び固着することができる。
【選択図】図８【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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