專利名稱：電絕緣線圈,旋轉電機,及線圈制造方法
技術領域：
本發明涉及高壓耐熱電絕緣線圈，其絕緣層為在分子中至少有三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂，以及使用這種線圈的旋轉電機，也涉及制造該電絕緣線圈的方法。
近來，絕緣處理工藝的改進是顯著的。特別是，用無溶劑型熱固樹脂浸漬的方法制造應用于象電動汽車中及一般產業中直流電動機那樣苛刻條件下的高壓旋轉電機的領域中已經迅速得到發展。這種改進是因為用此法得到的樹脂(1)電氣上可靠性高，(2)散熱好，(3)高耐潮性。最近，鑒于電機(如旋轉電機)容量增大，尺寸和重量要減小，要求開發一種能使旋轉電機在H級(180℃)或更高等級條件下長期連續運行的絕緣系統。對浸漬旋轉電機線圈用的無溶劑型熱固樹脂組合物要求的性能是(1)粘度低(在浸漬時少于10泊)以使浸漬容易，(2)不產生揮發性物質，從而防止在樹脂組合物加熱及硬化過程中造成氣孔，(3)電氣和機械特性優良，(4)和絕緣基片相容性高，和(5)耐熱性高，即固化的樹脂的熱穩定性在短和長時間內是180℃或以上。
通常，由于樹脂的分子結構在降低其粘度和改進其耐熱性上是矛盾的，所以確定樹脂的分子結構是困難的。對于浸漬旋轉電機線圈用的無溶劑型熱固樹脂組合物，通常采用含有傳統雙官能環氧樹脂和酸酐的環氧樹脂組合物，如日本特開昭60-5210(1985)所述。然而，被浸漬以環氧樹脂組合物并將樹脂熱固化來制成的旋轉電機線圈不能被用在H級或更高等級條件下，因為在F級條件(溫度155℃或以上)下運行一段長時間后其機械和電絕緣性能開始喪失。
一般說，作為改進無溶劑型熱固樹脂組合物的耐熱性能的方法，導入異環，如順丁烯二酰亞胺，到分子結構中去的方法習慣上被廣泛使用。然而通過將異環導入樹脂的分子結構中去使粘度增高，沒有一種樹脂可以同時滿足低粘度和高耐熱性的要求。就這點而論，則企圖將環氧樹脂和順丁烯二酰亞胺組合起來，但是，產生其它問題，如降低了耐熱性，在儲存時出現脫溶，從樹脂組合物中產生刺激性氣味。
最近，在分子中具有至少三官能團的多官能環氧樹脂和酸酐的組合物，如日本特公昭57-13571(1982)，昭57-14763(1982)，昭62-1648(1987)和昭62-44767(1987)，以及日本特開昭61-252224(1986)，昭64-4615(1989)和平1-4615(1989)中所述。因為它們的相對低的價格，在硬化以前較低的粘度和硬化以后較高的耐熱性，一直很引起人們的興趣。日本特開昭59-12061(1984)公開了一種用四官能環氧樹脂預浸處理的云母片。云母片通常纏繞導體，并使樹脂硬化而形成絕緣層。
云母在制造運行于象電動車輛和通用產業中使用的直流電動機那樣苛刻條件下的高壓旋轉電機的高壓線圈時是不可缺少的，但云母本身在纏繞導體時缺乏足夠的機械強度。因此，云母必須用襯膜來加強，如玻璃布，kapton等，用粘合樹脂將該膜粘到云母上去。迄今為止，用作粘合樹脂的是對一般用途是雙官能環氧樹脂，酚醛清漆型環氧樹脂和聚硅氧烷樹脂，然而，一個電絕緣線圈是用由粘合樹脂增強的絕緣基片纏繞到導體上來得到，再將此纏繞的基片浸漬以熱固性樹脂組合物，特別是浸漬以多官能環氧樹脂組合物，并將樹脂硬化，它存在下列問題諸如由于絕緣層的剝離而降低了絕緣層的導熱性，和電絕緣線圈溫度急劇上升導致絕緣層擊穿。
本發明目的之一是提供一種高壓電絕緣線圈和一種連續運行在200℃或以上溫度條件下的旋轉電機。
從調查絕緣層剝離原因的結果，顯示出剝離是起因于粘合樹脂的粘合強度下降和在絕緣層中產生氣體。這就是為什么在硬化用來浸漬絕緣層的熱固性樹脂時，象一般用途用的雙官能環氧樹脂或酚醛清漆型環氧樹脂這些粘合樹脂的耐熱性不是令人滿意的。在絕緣基片包含用硅氧烷樹脂作為粘合樹脂的場合，發現因絕緣層的機械強度降低，產生低分子量的硅氧烷氣體。
本發明的另一目的是提供一種高壓電絕緣線圈以及一種可在200℃或以上高溫條件下連續運行的，并且在浸漬和將浸漬用熱固性樹脂組合物(特別是多官能環氧樹脂混合物)熱硬化過程中絕緣層的基片不會剝離的旋轉電機。
包括下列各項的一種絕緣線圈達到了本發明的上述目的多根導體疊成多層，導體互相之間用層絕緣電氣絕緣起來;
由粘合樹脂增強的，并繞上述疊成多層的導體纏繞的多層絕緣基片;及硬化了的浸漬用熱固性樹脂，該樹脂用于浸漬上述各絕緣基片層;
上述粘合樹脂是一種組合物，包有重量為100～50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂和最多為50份(重量)的雙官能環氧樹脂;和上述浸漬用樹脂是一種混合物，含有100～50份(重量)的雙官能環氧樹脂及至多50份(重量)的所述多官能環氧樹脂。
本發明使得有可能將酚樹脂，特別是酚醛清漆樹脂，加入到粘合樹脂中，作為硬化劑以及把酸酐加入浸漬用樹脂中作為硬化劑。可以把各種通常知道的添加物，諸如加速硬化劑，加到浸漬用熱固性樹脂中去。本發明也提出一種有粘合樹脂的絕緣片，特別是云母片，以及有云母片的旋轉電機。
基于本發明的新發現，提出了一種可用于各種旋轉電機，但只用一種漆的絕緣線圈制造方法，不過對上述各種電機的線圈的耐熱要求不同。該方法明顯地簡化了生產廠中浸漬工作的管理。因此，可獲得制造絕緣線圈方面經濟上的好處。本發明使用雙官能環氧樹脂至多50份(重量)和100～50份(重量)的多官能環氧樹脂作為粘合樹脂。多官能環氧樹脂可單獨用作粘合樹脂。具有要求的耐熱和粘稠度性能的絕緣層可以用按80-55份(重量)的多官能環氧樹脂和20～45份(重量)的雙官能環氧樹脂的混合物作粘合樹脂。另一方面，作浸漬用樹脂，使用最多為50份(重量)多官能環氧樹脂和100～50份(重量)雙官能環氧樹脂的混合物。盡管雙官能環氧樹脂可以單獨使用，但按50～45份(重量)的多官能環氧樹脂和80-55份(重量)雙官能環氧樹脂的混合物產生的浸漬結果具有較低的粘度，使浸漬工作容易并且其硬化體具有所要求的耐熱性能，電性能和機械性能。


圖1是應用本發明的電絕緣線圈部分剖視圖。
圖2表示應用本發明的電絕緣線圈介電損失角正切(tanδ)對溫度關系的特性曲線。
圖3表示應用本發明的電絕緣線圈耐熱壽命特性曲線。
圖4表示應用本發明的電絕緣線圈其熱壽命對溫度關系的曲線。
纏繞導體的絕緣片包含有在分子中有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂作為粘合樹脂，用一種熱固性樹脂組合物，特別是用多官能環氧樹脂組合物或者熱固性聚酰亞胺樹脂或它們的混合物，來浸漬絕緣基片并加熱，使樹脂硬化而使高壓電絕緣線圈不會在絕緣層之間引起剝離，這是因為粘合樹脂沒有衰變，也不降低粘合強度，這樣的線圈是可以在200℃或以上的高溫條件下連續運行的。再者，在多官能環氧樹脂被用作浸漬熱固性樹脂的場合所獲得的絕緣層，包含了比單獨由多官能環氧樹脂組合物做成的硬化體多得多的多官能環氧樹脂成分，這是因為在粘合樹脂中多官能環氧樹脂分子中有至少3個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團和多官能環氧樹脂組合物結合，這表明增加耐熱性。在本發明實施例中使用的絕緣基片的專門例子是云母片，聚酰亞胺片。云母的專門例子是未經焙燒的軟云母，焙燒過的軟云母，未經焙燒的硬云母，焙燒過的硬云母，復合云母，及叔酰胺(alamide)混合云母。作增強云母用的絕緣物質是不用挑剔的，只要該物質可以增強云母即可。這種物質的專門例子是玻璃纖維，叔酰胺，叔酰胺混合紙，聚酰胺-亞胺，聚酯，聚酰亞胺醚，聚醚酮，聚醚砜，聚苯撐膜，聚仲班酸，及聚酰亞胺薄膜。這些物質中，玻璃纖維和聚酰亞胺薄膜從耐熱觀點看是最可取的。由云母和增強物質用在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂，或用多官能環氧樹脂和雙官能環氧樹脂的混合物，或者用進而包含硬化劑的組合物作粘合樹脂粘合起來做成云母帶，可以片狀、帶狀及其他選定的形狀來使用。所有這些均稱之為“絕緣基片”或“云母片”，如果不專門引證，就是按此說明。
在本發明中，術語“分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團”的意思是指任何化合物，只要該化合物在分子中有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團，并無別的專門限制。這種化合物的專門例子是雙酚A的酚醛清漆型環氧樹脂，雙酚AD的酚醛清漆型環氧樹脂，及有下例任何一個分子式的多官能環氧樹脂
(其中，R是亞烷基團，或芳烷基團)例如，
1，1，3-三〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕丁烷，
1，1，2，2-四〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕乙烷，
三〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕甲烷，
1，1，3，3-四(P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕丙烷，
1，3，3-三〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕丙烷，
其中，以耐熱觀點，三〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕甲烷和1，1，3-三〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕丁烷是優選的。還有，將一般用途的雙官能環氧樹脂加到在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂中去用作粘合樹脂是最可取的，這是為了如果需要使制造工作容易些，給絕緣基片以柔軟性等。雙官能環氧樹脂的專門例子是，例如，雙酚A的二環氧甘油醚，雙酚F的二環氧甘油醚，雙酚AD的二環氧甘油醚，加雙酚A的氫的二環氧甘油醚，2，2-(4-羥基苯基)十九烷的二環氧甘油醚，4，4-雙(2，3-環氧丙基)二苯醚，3，4-環氧環己基甲基(3，4-環氧)環己烷羧化物，4-(1，2-環氧丙基)-1，2-環氧環己烷，2-(3，4-環氧)-環己基-5，5-螺旋(3，4-環氧)-環己烷-m-二氧雜環己烷，3，4-環氧-6-甲基-環己基甲基-4-環氧-6-甲基環己烷羧化物，同時，只要他們是雙官能環氧樹脂而是沒有限制的。其中以耐熱觀點論，雙酚A的二環氧甘油醚和雙酚AD的二環氧甘油醚是最可取的。在多官能環氧樹脂和雙官能環氧樹脂的混合比無特別的限制，最好，至多50份(重量)的雙官能環氧樹脂可以和100份(重量)的多官能環氧樹脂混合。更可取的是，每100份(重量)的多官能環氧樹脂混合20-45份(重量)的雙官能環氧樹脂使可能得到柔軟的而又不降低耐熱性的絕緣片。絕緣基片因加入更多的多官能環氧樹脂而趨于變硬。相反，因加入更多雙官能環氧樹脂而趨于較差的耐熱性。在絕緣基片太硬的情況，它可以用溶劑在進行制造之前加以軟化。
硬化劑，硬化催化劑，硬化促進劑可以被加入絕緣物質的粘合樹脂中，其目的在改進熱固性樹脂組合物的耐熱性。硬化劑在對多官能環氧樹脂是傳統的硬化劑范圍內并無任何限制。從貯存壽命觀點看，酚樹脂作硬化劑是優選的。對于酚樹脂，就它在分子中包含至少二個酚的羥基團這個范圍而論沒有特別的限制。酚樹脂的專門例子是雙酚A的酚鹽清漆，雙酚F的酚醛清漆，雙酚AD的酚醛清漆，對聚乙烯基苯酚，可溶酚醛樹脂類型，酚，并且他們或單獨使用或用他們的混合物。
硬化催化劑和硬化促進劑就其對加速多官能環氧樹脂和硬化劑的反應是有效的這范圍來說是沒有任何限制的。硬化催化劑和促進劑的專門例子是叔胺，如三甲胺，三乙胺，四甲基丁烷二胺，三亞乙基二胺;胺如二甲氨基乙醇，二甲氨基戊醇，三(二甲氨基甲基)苯酚，N-甲基嗎啉;和，季銨鹽如十六烷基三甲基溴化銨，十六烷基三甲基氯化銨，十六烷基三甲基碘化銨，十二烷基三甲基溴化銨，十二烷基三甲基碘化銨，芐基二甲基十四烷溴化銨，芳香基十二烷三甲基溴化銨，芐基二甲基十八烷溴化銨，十八烷三甲基氯化銨，芐基二甲基十四烷乙酰化銨;咪唑如2-甲基咪唑，2-乙基咪唑，2-十一烷咪唑，2-十七烷咪唑，2-甲基-4-乙基咪唑，1-丁基咪唑，1-丙基-2-甲基咪唑，1-芐基-2-甲基咪唑，1-氰乙基-2-苯基咪唑，1-氰乙基-2-苯基咪唑，1-氰乙基-2-苯基咪唑，1-氰乙基-2-苯基咪唑，1-氰乙基-2-十一烷咪唑，1-連氮-2-甲基咪唑，1-氨基-2-十一烷咪唑，帶辛酸鋅的胺的金屬鹽，鈷，氨基四苯硼酸鹽如1，8-重氮雙環-(5，4，0)十一碳烯-7，N-甲基哌嗪，四甲基丁基胍，三乙基銨四苯基硼酸鹽，2-乙基-4-甲基四苯硼酸鹽，1，8-重氮雙環(5，4，0)-十一碳烯-7-四苯硼酸鹽，和三苯膦，三苯膦四苯硼酸鹽，乙酰乙酸鋁，三酰乙酰乙酸鋁，醇化鋁，酰化鋁，醇化鈉。硬化催化劑通常按0.01-5%(重量)被加入粘合樹脂中。
雖然在絕緣物質中粘合樹脂的份量沒有專門的限制，該份量最好是3-40%(重量)，更可取的是基于無水絕緣基片總重量為5-30%(重量)。耐熱性因粘合樹脂的份量增加而降低因為片材被浸漬以較少的熱固樹脂量。相反，減少粘合樹脂份量降低了粘合強度而引起絕緣基片的剝離，這使得難于將絕緣基片纏繞導體。
包括100-50份(重量)的雙官能環氧樹脂和50份(重量)的具有至少三個官能團的環氧樹脂的本發明熱固性樹脂組合物具有低的粘度，操作容易，有滲入線圈的能力，在硬化后有H級或更高等級的耐熱性。雖然對多官能環氧樹脂和雙官能環氧樹脂的混合比沒有特別的限制，最好是，至多按50份(重量)，更可取的是按45-20份(重量)的雙官能環氧樹脂可以混合以100份(重量)的多官能環氧樹脂。多官能環氧樹脂份量的增長趨于增加在硬化以前組合物的粘度并使硬化的樹脂發脆。相反，雙官能環氧樹脂份量的增加降低組合物的粘度，但降低硬化的樹脂的耐熱性。
由從(a)二(4-羥苯基)甲烷，(b)二(4-羥苯基)乙烷，(c)二(4-羥苯基)丙烷，(d)三(4-羥苯基)烷烴，(e)四烷烴中選出至少二個多元酚和表氯醇混合反應中得到的多官能環氧樹脂是有效的，因為組合物有低粘度和易于控制的性能以及硬化后的樹脂顯示出高耐熱性。三(4-羥苯基)烷烴的專門例子是三(4-羥苯基)甲烷，三(4-羥苯基)乙烷，三(4-羥苯基)丙烷，三(4-羥苯基)丁烷，三(4-羥苯基)己烷，三(4-羥苯基)庚烷，三(4-羥苯基)辛烷，三(4-羥苯基)壬烷。三(4-羥苯基)烷烴的衍生物如三(4-羥苯基)甲烷也是有效的。四(4-羥苯基)烷烴的專門例子是四(4-羥苯基)甲烷，四(4-羥苯基)乙烷，四(4-羥苯基)丁烷，四(4-羥苯基)己烷，四(4-羥苯基)庚烷，四(4-羥苯基)辛烷，四(4-羥苯基)壬烷。四(4-羥苯基)烷烴的衍生物如四(4-羥基二甲基苯基)甲烷也是有效的。在本發明中使用的兩類多羥基酚中至少選擇三(4-羥苯基)烷烴或四(4-羥苯基)烷烴中的一個是可取的。
在本發明中應用的酸酐沒有特別的限制，只要它被認定是酸酐。酸酐的專門例子有甲基六氫化鄰苯二甲酸酐，六氫化鄰苯二甲酸酐，甲基四氫化鄰苯二甲酸酐，四氫化鄰苯二甲酸酐，nadic酸酐，甲基nadic酸酐，十二烷琥珀酸酐，琥珀酸酐，十八烷玻璃酸酐，馬來酸酐，二苯甲酮四羧酸酐，他們可單獨或混合使用。其中，包括nadic酸酐，甲基nadic酸酐的物質從耐熱觀點說是最可取的。
在本發明中所用的酸酐硬化環氧樹脂被用作熱固性樹脂以用于浸漬，和用作粘合樹脂的多官能環氧樹脂組合物不包含任何硬化劑的場合中，所得到的絕緣層包含了許多P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團成分，并且在酸酐和環氧基之間的當量平衡變得可以改變的，結果，趨向于發生片材耐熱性降低。因此大量的酸酐不得不加入硬化環氧樹脂的酸酐中去以最終調整絕緣層中的酸酐和環氧基之間當量平衡處于0.9-1.1范圍內。
大量加入酸酐促使降低熱固性樹脂組合物的粘度，這對改進生產工作的容易性方面有利。再有，在這種情況下，有高粘度的大量P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團可被導入熱固性樹脂組合物，片材的耐熱性就可有利地被改進。
當多官能環氧樹脂組合物的粘合樹脂包含硬化劑，所獲得的絕緣層含有許多P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團成分，絕緣層的耐熱性改進得比熱固性樹脂組合物本身的硬化體還要好。
用于本發明的浸漬用熱固性樹脂組合物硬化過程中如果必須，硬化催化劑可以加入熱固性樹脂組合物或絕緣基片中。
對硬化催化劑，只要它加速在多官能環氧樹脂和硬化劑之間的反應，並沒有限制。催化劑的專門例子有叔胺如三甲基胺，三乙基胺，四甲基丁烷二胺，三乙基乙烯二胺;胺如二甲基-胺基乙醇，二甲基胺基戊醇，三(二甲基氨甲基)酚，N-甲基嗎啉;和季銨鹽如十六烷三甲基溴化銨，十二烷三甲基溴化銨，十二烷三甲基氯化銨，苯甲基十四烷氯化銨，苯甲基二甲基十四烷溴化銨，烯丙基十二烷三甲基溴化銨，苯甲基二甲基十八烷溴化銨，十八烷三甲基氯化銨，苯甲基二甲基十四烷乙酰化銨;咪唑如2-甲基咪唑，2-乙基咪唑，2-十一烷咪唑，2-十七烷咪唑，2-甲基-4-乙基咪唑，1-丁基咪唑，1-丙基-2-甲基咪唑，1-苯甲基-2-甲基咪唑，1-氰乙基-2-苯基咪唑，1-氰乙基-2-甲基咪唑，1-氰乙基-2-十一烷咪唑，1-連氮-2-甲基咪唑，1-連氮-2-十一烷咪唑，帶辛酸鋅和鈷的胺的金屬鹽，1，8-二氮-雙環-(5，4，4)-十一碳烯-7，N-甲基哌嗪，四甲基丁基-胍;氨基四苯基硼酸鹽如三乙基胺四苯基硼酸鹽，2-乙基-4-甲基四苯基硼酸鹽，1，8-二氮-雙環-(5，4，0)-十一碳烯-7-四苯基硼酸鹽，三苯基膦，三苯基膦四苯基硼酸鹽，醇化鋁，酰化鋁，醇化鈉。上面說的硬化催化劑通常按0.01～5%(重量)加入熱固性樹脂組合物。硬化催化劑可以直接加入熱固性樹脂組合物或在浸漬前加入絕緣基片中。
進一步，如有需要，單環氧樹脂如環己烷乙烯基一氧化物，辛烯氧化物，丁基縮水甘油基二乙醚，苯乙烯氧化物，苯基縮水甘油基二乙醚，縮水甘油基異丁烯酸鹽，烯丙基縮水甘油基二乙醚可以作為稀釋劑加入。然而，稀釋劑的加入，盡管它對降低粘度有利，也應限制到較小數量因為它造成耐熱性的降低。
作為填充劑，除了二氧化硅粉，石英粉和礬土粉，水合氧化鋁，水合鎂，碳酸鈣，硅酸鋯，硅酸鈣，滑石，陶土，云母和玻璃纖維粉可應用。
本發明可以用來制造各種旋轉電機的絕緣線圈。例如，電機是直流電動機，感應電動機，交流發電機，同步電動機等，本發明可用來制造他們的定子線圈，電樞線圈，磁極線圈等。
通常，旋轉電機制造廠生產數種旋轉電機，它們要求的耐熱等級不同。例如，C級電機，是最高耐熱等級，要運行在200℃或以上的溫度條件下，H級為180℃或以上，F級為150℃或以上。
在本發明之前，一個絕緣線圈的粘合樹脂，絕緣基片和浸漬用樹脂的最佳配合是考慮了其耐熱等級來選用的。因此，需要保存有多種涂料，多個貯料容器，并按他們的特性來操作。而按本發明，甚至當絕緣層浸漬用料用在C級，具備所要求的耐熱性的絕緣線圈可以由選擇粘合樹脂，絕緣基片和粘合樹脂的硬化條件來得到。因此，現在可以只用一種浸漬用料，簡化了用料的管理并降低生產費用。
本發明將用下列實施例來詳細說明，但并不限于下列實施例。在下列敘述中所用的環氧樹脂，硬化劑和硬化催化劑的縮寫形式是(1)YL-931(YukaShellEpoxyLtd.制造，商業名稱)1，2，2-四〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕乙烷。環氧當量192。
(2)YL-932(YukaShellEpoxyLtd.制造，商業名稱)1，1，3-三〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕甲烷。環氧當量162。
(3)YL-933(YukaShellEpoxyLtd.制造，商業名稱)1，1，3-三〔P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕丁烷。環氧當量196。
(4)DER-7342(DowChemicalCo.制造，商業名稱)三(P-(2，3-環氧丙氧基)苯基〕甲烷。環氧當量162。
(5)157S65(YukaShellEpoxyLtd.制造，商業名稱稱)雙酚A的酚醛清漆型環氧樹脂。環氧當量198。
(6)DER-332(DowChemicalCo.制造，商業名稱)雙酚A的二環氧甘油醚。環氧當量175。
(7)CEL-2021(DaicelLtd.制造，商業名稱)3，4-環氧環己甲基(3，4-環氧)環己烷羧酸鹽。環氧當量138。
(8)E-807(YukaShellEpoxyLtd.制造，商業名稱)雙酚F的二環氧甘油醚。環氧當量170。
(9)MHAC-P(HitachiKaseiLtd.制造，商業名稱)甲基nadic(methylnadic)酸酐，酸酐當量187。
(10)HN-5500(HitachiKaseiLtd.制造，商業名稱)甲基六氫化鄰苯二甲酸酐。酸酐當量168。
(11)HN-2200(HitachiKaseiLtd.制造，商業名稱)甲基四氫化鄰苯二甲酸酐。酸酐當量166。
(12)BTPP-K(HokkoKagakuLtd.制造，商業名稱)三苯基丁基膦四苯硼酸鹽。
(13)PX-48T(NihonKagaknKogyoLtd.制造，商業名稱)
(14)2E4MZ(SikokuKaseiLtd.制造，商業名稱)2-乙基-4-甲基咪唑。
(15)2E4MZ-K(HokkoKagakuLtd.制造，商業名稱)2-乙基-4-甲基咪唑四苯硼酸鹽。
(16)TPP(HokkoKagakuLtd.制造，商業名稱)三苯膦。
(17)TPP-K(HokkoKagakuLtd.制造，商業名稱)三苯膦四苯硼酸鹽。
(18)IOZ(HitachiKaseiLtd.制造，商業名稱)2-乙基-4-甲基咪唑和辛酸鋅的鹽。
(19)CllZ-AZINE(ShikokuKaseiLtd.制造，商業名稱)
1-吖嗪-2-十一烷咪唑。
(20)TEA-K(HokkoKagakuLtd.制造，商業名稱)三乙胺四苯硼酸鹽。
(21)2E4MZ-CN(ShikokuKaseiLtd.制造，商業名稱)1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑。
(22)PN苯酚酚醛清漆。羥基當量85。
(23)PSF(GuneiKagakuLtd.制造，商業名稱)苯酚酚醛清漆。羥基當量106。
(24)樹脂M(MaruzenSikuyuLtd.制造，商業名稱)聚P-乙烯基苯酚。羥基當量120。
(25)VH4150(DainihonInkLtd.制造，商業名稱)雙酚A的酚醛清漆。羥基當量118。
(26)CN(MitzubishiYukaLtd.制造)甲苯酚酚醛清漆。羥基當量120。
(27)RN(HitachiKaseiLtd.制造)酚醛樹脂A型苯酚。羥基當量107。
(28)BMI4，4′-二苯甲烷雙順丁烯二酰亞胺。
(29)DAPPI(MitsuiToatsuLtd.制造，商業名稱)2，2′-雙〔4-(4-順丁烯二酰亞胺苯氧基)苯基〕丙烷。
(30)DABF(OsakaSodaLtd制造)
二烯丙基雙酚F。
(31)TAIC(NihonKaseiLtd.制造)三烯丙基異氰酸鹽(Triallylisocyanulate)。
例1(1)絕緣基片的制造。
一種用YL-933制備的粘合樹脂溶液作為多官能環氧樹脂，包括至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團和用作溶劑的甲基乙基酮，從而把溶液中全部不易揮發物質的濃度調整到百分之五十。未經堆燒的軟云母片和玻璃布用粘合樹脂溶液使之結合在一起，且溶劑被揮發掉。制得三種用玻璃纖維(絕緣基片)增強強度的云母帶，各包括百分之5、20和30(重量)的不易揮發粘合樹脂(以絕緣基片的總重量為基礎)。通過切割這些絕緣基片，獲得25mm寬的帶。
(2)熱固性樹脂組合物的制造。
一個反應容器配備一個溫度計，一個攪拌器，一個滴定漏斗和一個用于冷凝由反應產生的水的裝置，該容器裝入105克的三(4-羥苯基)甲烷，105克的雙(4-羥苯基)丙烷和925克的3-氯-1，2-環氧丙烷(表氯烷)，並在2小時內滴入175克8%(重量)的氫氧化鈉水溶液，並同時加熱和攪拌。在反應過程中水和3-氯-1，2-環氧丙烷從反應物中蒸餾出來。而只有3-氯-1，2-環氧丙烷被送回反應容器，並使在反應混合物中水的濃度保持在百分之五(重量)或更低。
在進行完添加氫氧化鈉水溶液之后，通過對反應物進行15分鐘的連續加熱，水完全脫離出來，則未反應的3-氯-1，2-環氧丙烷被蒸餾出來。
通過加入大約55克的甲苯，使反應產品被溶解，以使之容易地從鹽中析面未加工的產品，並通過過濾從鹽中析出未加工的產品，在通過在2mmHg的真空下加熱至170℃，使甲苯完全被蒸餾出來之后，獲得了具有環氧當量171的淺黃色環氧樹脂。通過將100份(重量)環氧樹脂，104.1份(重量)的酸酐硬化劑MHABC-P和1.021份(重量)的硬化催化劑2E4MZ-CN混合而獲得熱固性樹脂組合物。
(3)電絕緣線圈的制造在絕緣基片纏繞到一捆絕緣導體上之后，通過真空和加壓之方法用熱固性樹脂組合物浸漬該捆導體，然后把所處理的這捆導體在100℃中加熱10小時，在150℃中加熱3小時，在230℃中加熱10小時，使該樹脂硬化。在獲得的電絕緣線圈的層中沒有觀察到剝離。耐濕試驗和耐熱試驗用下列方法完成。
在試驗中所用的電絕緣線圈的一部分在圖1中用透視法表示出來。通過熱固性樹脂組合物的浸漬和硬化使由絕緣基片2所纏繞的一捆導體1被鑄成一體。
(a)耐熱試驗進行10次試驗，每次都在相對濕度95%下由在270℃中加熱加濕24小時和在40℃中加熱加濕24小時構成，並在每次試驗中測試介電損失角正切(tanδ)值和絕緣電阻。其結果由表1表示。
(b)短時耐熱試驗從電絕緣線圈上切下尺寸為50mm×50mm的絕緣層試片被用于在270℃中加熱10天的試驗。在散熱后測該試片重量。其結果示于表1中。
(c)耐濕試驗從電絕緣線圈上沿絕緣帶的纏繞方向切下一絕緣層試片，該試片尺寸為10mm寬，60mm長。通過夾住試樣上相隔40mm的兩點，並在試樣浸入40℃的水中24小時之前和之后在其中間部分加重量，來測量25℃時試樣的抗彎強度。
例2-6除了使用堆燒云母，包括堆疊云母的芳香族聚酰胺雜化物、未堆燒的硬云母或未焙燒的合成云母來代替未堆燒的軟云母之外，用與例1相同的方法制造絕緣基片和電絕緣線圈。而且用與例1相同的方法進行耐熱試驗，短時耐熱試驗和耐濕試驗。
例7-25除了使用以下各項之一來代替包括至少三個P-(2，3環氧丙氧基)苯基團作為粘合樹脂的YL-933之外，用與例1相同的方法制造絕緣基片和電絕緣線圈。它們是TL-932;YL-931;PER-7342;157S65;由三(4-羥基苯基)甲烷、雙(4-羥基苯基)丙烷和3-氯-1，2-環氧丙烷產生的反應產品的環氧樹脂;YL-933和DER-332的混合物(以五種不同的重量的混合比率5，2，1，0.7，0.5);YL-933各加入按重量5，2，1，0.5，0.1，0.01的2E4MZ-K;YL-933加入按重量0.1%的TPP-K;YL-933加入按重量0.1%的IOZ;YL-933加入按重量0.1%的PX-48T;和YL-933加入按重量0.1%的COOZ-AZINE。
並且用與例1相同的方法進行耐熱試驗，短時耐熱試驗和耐濕試驗。
例26-30除了使用聚酰亞胺薄膜、聚酰亞胺醚薄膜，聚醚醚酮薄膜，聚仲班酸薄膜，alamid混合紙代替玻璃布外，用與例1相同的方法進行耐熱試驗、短時耐熱試驗和耐濕試驗。
對比例1-5除了使用DER-332、E-807、DEN-438、CBEL-2021和硅酮樹脂中的一個代替YL-933作粘合樹脂外，使用與例1相同的方法制造絕緣基片和電絕緣線圈。並且用與例1相同的方法進行耐熱試驗，短時耐熱試驗和耐濕試驗。
例31-49除了使用表7-10所述的熱固性樹脂組合物之外，用與例1相同的方法制造絕緣基片和電絕緣線圈。用與例1相同的方法進行耐熱試驗，短時耐熱試驗和耐濕試驗。
例50除了把按重量5%的CllZ-AZINE加入粘合樹脂和在熱固性樹脂組合物中不使用硬化催化劑外，用與例1相同的方法制備絕緣基片和電絕緣線圈。並且用與例1相同的方法進行耐熱試驗，短時耐熱試驗和耐濕試驗。
例51除了通過將其浸入CllZ-AZINE的甲醇溶液中以用按重量百分之一的CllZ-AZINE來浸漬絕緣基片並風干而不將硬化催化劑加入熱固性樹脂組合物外，用與例1相同的方法制備絕緣基片和電絕緣線圈。用與例1相同的方法進行耐熱試驗、短時耐熱試驗和耐濕試驗。
例52-60除了將酚樹脂和表11-12所述的硬化催化劑加入粘合樹脂作為硬化劑外，用與例1相同的方法制造絕緣基片和電絕緣線圈。用與例1相同的方法進行耐熱試驗，短時耐熱試驗和耐濕試驗。
例61-63除了將酚樹脂和表13所述的硬化催化劑加入粘合樹脂之外，用與例1相同的方法制造絕緣基片和電絕緣線圈。用與例1相同的方法進行耐熱試驗、短時耐熱試驗和耐濕試驗。
對比例6-7除了用DEN-438代替YL-933作為粘合樹脂之外，用與例61和63相同的方法制造絕緣基片和電絕緣線圈。用與例61和63相同的方法進行耐熱試驗，短時耐熱試驗和耐濕試驗。
表1-14示出例1-63和對比例1-7中所述的試驗條件和結果。
例64通過變化粘合樹脂硬化條件而只用一種漆來制造F級、H級和C級的絕緣線圈。
在例1中獲得的電絕緣線圈的介電損失角正切(tanδ)的溫度相關性在圖2中用溫度(℃，橫坐標)對tanδ(%，縱坐標)的圖形來表示。在圖2中，線A是開始時試樣的絕緣特性曲線，線B是在250℃中加熱1000小時后試樣的絕緣特性曲線。還有，在圖3中，由本發明得到的電絕緣線圈的耐熱壽命用溫度(℃，橫坐標)對耐熱壽命(小時，縱坐標)的圖形表示。如圖3所示，由本發明所得的電絕緣線圈在耐熱壽命試驗(通過按美國標準IEEENo275為基礎的motorlet試驗測試)中有好的耐熱性，並發現可用于200℃及以上的溫度。
例65-68除了將粘合樹脂和硬化條件變成表15所述之外，通過與例52相同的方法用一種浸漬漆制造電絕緣線圈。圖4表示通過以美國標準IEEENo275為基礎的motorlet試驗來測試所得線圈的耐熱壽命的溫度相關性。在圖4中，線A、B、C、D分別表示例64、65、66和67的試驗結果。圖4表示出通過選擇具有比F級更高等級的粘合樹脂、絕緣基片和硬化條件，使具有三個耐熱等級(如F級、H級、C級)之一的電絕緣線圈能只用一種浸漬漆來制備。就是即使只用一種浸漬漆，具有較低耐熱等級的線圈能通過選擇便宜的粘合樹脂，便宜的絕緣基片和經濟的硬化條件來制備，另一方面，具有較高耐熱等級的線圈可以通過選擇較高等級的粘合樹脂和高品質的絕緣基片以及高溫和長期的硬化條件來制備。
通過本發明，各種耐熱等級的電絕緣線圈可以只用一種浸漬設備。因而，沒有必要為了與各種預期得到的耐熱等級相對應而準備多種浸漬漆，並且有可能在制造廠中簡化浸漬漆的管理並大大降低生產成本。
權利要求
1.一種電絕緣線圈包括多個導體疊放形成多層，通過層絕緣使各導體間相互電氣絕緣，具有多層的用粘合樹脂增強強度的並纏繞上述疊放的多層導體的絕緣基片，和一種硬化的浸漬用熱固性樹脂用于浸漬上述多層絕緣基片，其特征在于上述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的克分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂和至多按重量50份的雙官能環氧樹脂，和上述用于浸漬的樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的雙官能環氧樹脂至多按重量50份的上述多官能環氧樹脂。
2.一種電絕緣線圈，包括多個導體疊放形成多層，通過層絕緣使各導體間互相電氣絕緣，具有多層的由粘合樹脂增強強度的並纏繞上述疊放的多層導體的絕緣基片，和一種硬化的浸漬用的熱固性樹脂，用于浸漬上述多層的絕緣基片，其特征在于上述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂，至多按重量50份的雙官能環氧樹脂和一種酚樹脂硬化劑，和上述浸漬用的樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的雙官能環氧樹脂和至多按重量50份的多官能環氧樹脂和一種酸酐作為硬化劑。
3.一種電絕緣線圈，包括多個導體疊放構成多層，通過層絕緣使各導體間相互相電氣絕緣，具有多層的用粘合樹脂增強強度的並纏繞上述疊放的多層導體的絕緣基片，和一種硬化的浸漬用的熱固性樹脂，用于浸漬上述多層的絕緣基片，其特征在于上述粘合樹脂實質上是一種在分子中具有至少三個P-(2，3環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂，和上述浸漬用的樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的雙官能環氧樹脂和按重量至多50份的多官能環氧樹脂及一種酸酐，該酸酐有足夠的量于硬化上述用于浸漬的樹脂和上述多官能環氧樹脂的粘合樹脂。
4.一種電絕緣線圈，包括多個導體疊放構成多層，通過層絕緣使各導體間相互電氣絕緣，具有多層的用粘合樹脂增強強度的並纏繞上述疊放的多層導體的絕緣基片，和一種硬化的浸漬用的熱固性樹脂，用于浸漬上述多層的絕緣基片，其特征在于上述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂和按重量至多50份的雙官能環氧樹脂，和上述用于浸漬的樹脂是一種組合物，包括多官能環氧樹脂、一種熱固性順丁烯二酰亞胺樹脂和一種酸酐。
5.一種電絕緣線圈，包括多個導體疊放構成多層，通過層絕緣使各導體間相互電氣絕緣，具有多層的用粘合樹脂增強強度的並纏繞上述疊放的多層導體的絕緣基片，和一種用于浸漬的熱固性樹脂，用于浸漬上述多層的絕緣基片，其特征在于上述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能樹脂和按重量至多50份的雙官能環氧樹脂，和上述用于浸漬的樹脂是一種包括熱固性順丁烯二酰亞胺樹脂的組合物。
6.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的電絕緣線圈，其中，所述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量80-55份的所述多官能環氧樹脂和按重量20-45份的所述雙官能環氧樹脂，和上述用于浸漬的樹脂是一種組合物，包括80-55份的雙官能環氧樹脂和按重量20-45份的所述多官能環氧樹脂。
7.一種制造電絕緣線圈的方法，其特征在于包括下列步驟構成疊放的多層導體，用層絕緣使導體相互電氣絕緣，把由粘合樹脂增強強度的絕緣基片纏繞上述疊放的多層導體以形成多層絕緣基片，用一種熱固性樹脂浸漬上述多層的絕緣基片，和硬化上述熱固性樹脂，上述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂和雙官能環氧樹脂，和被用于浸漬上述多層絕緣基片的上述熱固性樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的雙官能環氧樹脂和按重量至多50份的上述多官能環氧樹脂。
8.根據權利要求7所述的制造電絕緣線圈的方法，其中所述的粘合樹脂由包括了酚樹脂硬化劑的所述多官能環氧樹脂構成，和所述被用于浸漬上述多層絕緣基片的熱固性樹脂包括一種酸酐作為硬化劑。
9.根據權利要求7所述的制造電絕緣線圈的方法，其中所述被用于浸漬上述多層絕緣基片的熱固性樹脂包括一種用于硬化的促進劑。
10.一種用于制造電絕緣線圈的絕緣基片，其特征在于上述絕緣基片用一種組合物來增強強度，該組合物包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂和按重量至多50份的雙官能環氧樹脂作為粘合樹脂。
11.一種用于制造電絕緣線圈的絕緣基片，其特征在于所述絕緣基片包括云母片和絕緣增強片，用一種組合物使這些片結合起來，該組合物包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂，按重量至多50份的雙官能環氧樹脂和一種酚樹脂硬化劑。
12.一種旋轉電機，具有一個定子，定子線圈布置在上述定子的槽內，布置在轉子槽中的轉子線圈與上述定子線圈磁性地相關連，和一個轉子可旋轉地支承在一個與定子同軸的位置上，其特征在于每個轉子線圈包括通過層絕緣來使之相互絕緣的疊放導體，一個用粘合樹脂加強強度的並纏繞上述疊放的多層導體的絕緣基片，和一種用于浸漬的硬化的熱固性樹脂，用其浸漬上述絕緣基片，上述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂和雙官能環氧樹脂，和上述用于浸漬的樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的雙官能環氧樹脂和按重量至多50份的上述多官能環氧樹脂。
13.一種旋轉電機，具有一個定子，布置在上述定子槽中的定子線圈，布置在轉子槽中與定子線圈磁性相關聯的轉子線圈，可旋轉地支承在與上述定子同軸的位置上的一個轉子，其特征在于每個轉子線圈包括通過層絕緣使之相互絕緣的疊置導體，用粘合樹脂增強強度的並纏繞上述疊置的多層導體的絕緣基片，和一種用于浸漬的硬化的熱固性樹脂，用其浸漬上述絕緣基片，上述粘合樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的在分子中具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂，雙官能環氧樹脂和酚樹脂硬化劑，和上述用于浸漬的樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的雙官能環氧樹脂，按重量至多50份的多官能環氧樹脂，和一種酸酐的硬化劑。
14.一種旋轉電機，具有一個定子，布置在上述定子槽中的定子線圈，布置在轉子槽中與定子線圈磁性相關聯的轉子線圈，和可旋轉地支承在與定子同軸的位置上的一個轉子，其特征在于每個轉子線圈包括通過層絕緣使之相互絕緣的疊置的導體，用粘合樹脂增強強度的並纏繞上述疊置的多層導體的絕緣基片，一種用于浸漬的硬化的熱固性樹脂，用其浸漬上述絕緣基片，上述粘合樹脂在分子中實質上包括了P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團，上述用于浸漬的熱固性樹脂是一種組合物，包括按重量100-50份的雙官能環氧樹脂，按重量至多50份上述多官能環氧樹脂，和一種酸酐的硬化劑，以及上述酸酐的量足以使上述粘合樹脂和上述用于浸漬的熱固性樹脂硬化。
15.一種制造電絕緣線圈的方法，該線圈具有以F級至C級的耐熱等級，其特征在于包括下列步驟構成疊置的多層導體，將成粘合樹脂增強強度的絕緣基片纏繞上述疊置的多層導體以形成絕緣層，用一種熱固性環氧型樹脂浸漬上述絕緣層，硬化上述熱固性環氧型樹脂，粘合樹脂和絕緣基片二者都具有一個耐熱等級至少選擇為F級以便獲得上述電絕緣線圈的設計耐熱等級，選擇上述粘合樹脂的硬化條件以便獲得上述電絕緣線圈的設計耐熱等級，和實質上只用一種其耐熱等級至少為F級的漆，它可以對上述電絕緣線圈的耐熱等級不相干地選擇。
16.一種制造具有從F級至C級耐熱等級的電絕緣線圈的方法，其特征在于包括下列步驟構成疊置的多層導體，各用層絕緣來絕緣，將用粘合樹脂增強強度的絕緣基片纏繞上述疊置的多層導體以形成絕緣層，用一種熱固性樹脂浸漬上述絕緣基片，硬化該熱固性樹脂，粘合樹脂具有至少為F級的耐熱等級和絕緣基片具有至少為F級的耐熱等級供選擇，以便獲得上述電絕緣線圈的設計耐熱等級，選擇上述粘合樹脂的硬化條件以獲得上述電絕緣線圈的設計耐熱等級，實質上只用一種其耐熱等級至少為F級的漆，它對上述電絕緣線圈的耐熱等級可不相干地選擇。
17.一種制造具有從F級至C級耐熱等級的電絕緣線圈的方法，其特征在于包括下列步驟構成疊置的多層導體，將用粘合樹脂增強強度的絕緣基片纏繞上述疊置的多層導體以形成絕緣層，硬化上述熱固性樹脂，環氧型粘合樹脂具有至少為F級的耐熱等級和絕緣基片具有至少為F級的耐熱等級供選擇，以獲得上述電絕緣線圈的設計耐熱等級，選擇上述環氧型粘合樹脂的硬化條件，以獲得上述電絕緣線圈的設計耐熱等級，實質上只用一種其耐熱等級至少為F級的漆，它對上述電絕緣線圈的耐熱等級可不相干地選擇。
18.根據權利要求16或17所述的電絕緣線圈制造方法，其中，選擇粘合樹脂以使絕緣層的耐熱能力至少等于用于浸漬它的樹脂的耐熱能力。
全文摘要
用一種組合物制造電絕緣線圈，該組合物包括作為用于增強絕緣基片強度的粘合樹脂和作為浸漬樹脂的具有至少三個P-(2，3-環氧丙氧基)苯基團的多官能環氧樹脂和雙官能環氧樹脂，該電絕緣線圈的絕緣層沒有剝離并且能夠被連續地用于200℃或更高的溫度中。
文檔編號H01B7/29GK1064171SQ90107109
公開日1992年9月2日 申請日期1990年8月18日 優先權日1989年8月18日
發明者小山徹, 營野周, 本莊浩, 金城德幸, 狩野育志, 丸山正一 申請人:株式會社日立制作所