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JP7702374B2 - Resin manufacturing method and insulating structure manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、レジン製造方法及び絶縁構造製造方法に関する。 The present invention relates to a resin manufacturing method and an insulating structure manufacturing method.

電動機、発電機等の回転電機に用いられるコイルには、コイル内の導電体に流れる電流が外部に漏洩することを防止する絶縁構造が設けられる。 Coils used in rotating electrical machines such as electric motors and generators are provided with an insulating structure that prevents the current flowing through the conductor inside the coil from leaking to the outside.

上記のような絶縁構造として、導電体の外周部にマイカ等を含む絶縁テープを巻回し、絶縁テープ内の空間に金属酸化物等からなるフィラーを含むレジンを含浸させる構造が知られている。フィラーは、絶縁テープ内に生じた電気トリーの進展を抑制し、絶縁性能を向上させるように機能する。 As an example of the above-mentioned insulation structure, a structure is known in which an insulating tape containing mica or the like is wrapped around the outer circumference of a conductor, and the space inside the insulating tape is impregnated with a resin containing a filler made of metal oxide or the like. The filler functions to suppress the development of electrical trees that occur inside the insulating tape and improve the insulation performance.

米国特許出願公開第2013/0131218号明細書US Patent Application Publication No. 2013/0131218 特開2006-246599号公報JP 2006-246599 A

ところで、従来、回転電気の絶縁の電界強度は、およそ3kV/mm程度であり、これを増加することが出来れば、巻線の占積率を大きくでき、単機出力の向上を図ることができる。
また、上記のようなフィラーによる電気トリーの進展抑制効果は、フィラーの分散性に大きく依存する。すなわち、フィラーの分散性が低いと、絶縁構造内でフィラーが凝集し、電気トリーが進展しやすい領域(樹脂のみの領域)が増加するため、電気トリーの進展抑制効果が小さくなる。
Conventionally, the electric field strength of insulation for rotating electrical appliances is about 3 kV/mm. If this could be increased, the space factor of the windings could be increased, leading to an improvement in the output of the individual unit.
In addition, the effect of the filler in suppressing the propagation of electrical trees as described above depends greatly on the dispersibility of the filler. That is, if the dispersibility of the filler is low, the filler aggregates in the insulating structure, and the area where the electrical tree is likely to propagate (area containing only resin) increases, so that the effect of suppressing the propagation of electrical trees is reduced.

また、フィラーを含むレジンの粘度は、絶縁構造の生産性に大きく影響する。例えば、レジンの粘度が意図せずに増加すると、レジンを絶縁テープ等に含浸させる作業が困難となる。 In addition, the viscosity of the resin containing the filler has a significant effect on the productivity of the insulating structure. For example, if the viscosity of the resin increases unintentionally, it becomes difficult to impregnate the resin into insulating tape, etc.

上記のように、高性能な絶縁構造を効率的に製造するためには、フィラーの分散性及び粘度の安定性が高いレジンを製造することが重要となる。 As mentioned above, in order to efficiently manufacture high-performance insulating structures, it is important to produce resins with high filler dispersion and viscosity stability.

そこで、本発明は、電気トリーの進展抑制効果が高い高性能な絶縁構造を効率的に製造できるようにするレジン製造方法及び絶縁構造製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention aims to provide a resin manufacturing method and an insulating structure manufacturing method that enable the efficient manufacture of high-performance insulating structures that are highly effective in suppressing the progression of electrical trees.

本発明の一態様は、導電体の外周部に形成される絶縁構造に含浸されるレジンを製造するレジン製造方法であって、ナノフィラーの単体の表面の化学的修飾を行う化学的修飾化工程と、化学的修飾化工程後のナノフィラーに反応性希釈剤を混合する工程と、反応性希釈剤を混合後のナノフィラーにエポキシ樹脂及び重合促進剤を加えてせん断混合して混合物を生成するエポキシ樹脂混合工程と、エポキシ樹脂混合工程後の混合物に、酸無水物硬化剤を混合する硬化剤混合工程と、を含む。 One aspect of the present invention is a resin manufacturing method for producing a resin to be impregnated into an insulating structure formed on the outer periphery of a conductor, the method including a chemical modification step of chemically modifying the surface of a single nanofiller, a step of mixing a reactive diluent with the nanofiller after the chemical modification step, an epoxy resin mixing step of adding an epoxy resin and a polymerization accelerator to the nanofiller after the reactive diluent has been mixed therewith and shear mixing to generate a mixture, and a hardener mixing step of mixing an acid anhydride hardener with the mixture after the epoxy resin mixing step.

図1は、実施形態に係る回転電機の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a rotating electric machine according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る絶縁コイルの構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of an insulated coil according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る絶縁コイルの構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of an insulated coil according to an embodiment. 図4は、実施形態に係る主絶縁テープの構成を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view that illustrates a schematic configuration of a main insulating tape according to an embodiment. 図5は、実施形態に係る主絶縁部の内部構造を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view that illustrates a schematic internal structure of a main insulating portion according to the embodiment. 図6は、実施形態に係わる効果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the effects according to the embodiment. 図7は、実施形態に係るナノフィラーによる効果を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view that illustrates the effect of the nanofiller according to the embodiment. 図8は、実施形態に係る絶縁コイルの絶縁構造の製造方法における手順を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the steps of a method for manufacturing an insulation structure of an insulated coil according to the embodiment. 図9は、実施形態に係る絶縁構造の製造方法に使用される含浸装置の前半段階における状態を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the state of an impregnation apparatus used in a manufacturing method of an insulating structure according to an embodiment at a first half stage. 図10は、実施形態に係る絶縁構造の製造方法に使用される含浸装置の後半段階における状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the state of an impregnation apparatus used in a manufacturing method of an insulating structure according to an embodiment at a latter stage. 図11は、実施形態に係るレジンの製造方法における手順を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing the steps of a method for producing a resin according to an embodiment. 図12は、電気トリーの抑制試験の試験方法を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a test method for the electrical tree suppression test. 図13は、実施形態及び従来例の電気トリーの長さの計測結果を説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the measurement results of the length of the electrical tree in the embodiment and the conventional example.

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, components according to the embodiment and explanations of the components may be described in multiple ways. The components and their explanations are merely examples and are not limited by the expressions in this specification. The components may also be identified by names different from those in this specification. Furthermore, the components may also be explained by expressions different from those in this specification.

<回転電機の構成>
図1は、実施形態に係る回転電機1の構成を示す断面図である。
回転電機1は、回転子10及び固定子20を有する。回転電機1は、例えば、電動機、発電機等の構成要素となるものである。
<Configuration of Rotating Electric Machine>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a rotating electrical machine 1 according to an embodiment.
The rotating electric machine 1 has a rotor 10 and a stator 20. The rotating electric machine 1 is a component of, for example, an electric motor, a generator, or the like.

回転子10は、ロータシャフト11及び回転子鉄心12を有する。ロータシャフト11は、その両端付近が軸受5により回転可能に軸支されている。軸受5は、回転電機1の外郭を構成するフレーム6と一体に設けられた軸受ブラケット7に固定されている。回転子鉄心12は、ロータシャフト11の外周面に固定され、ロータシャフト11と共に回転する。 The rotor 10 has a rotor shaft 11 and a rotor core 12. The rotor shaft 11 is rotatably supported by bearings 5 near both ends. The bearings 5 are fixed to bearing brackets 7 that are integral with a frame 6 that constitutes the outer shell of the rotating electric machine 1. The rotor core 12 is fixed to the outer circumferential surface of the rotor shaft 11 and rotates together with the rotor shaft 11.

固定子20は、固定子鉄心21及び絶縁コイル22を有する。固定子鉄心21は、回転子鉄心12の径方向外側に隙間をあけて配置されている。絶縁コイル22は、固定子鉄心21に組み込まれ回転電機1に必須となる磁界を生じさせる部材であり、その外周部には後述する絶縁構造が設けられている。絶縁コイル22は、固定子鉄心21内を貫通するように組み付けられる。 The stator 20 has a stator core 21 and an insulating coil 22. The stator core 21 is arranged radially outside the rotor core 12 with a gap between them. The insulating coil 22 is a member that is incorporated into the stator core 21 and generates a magnetic field that is essential for the rotating electric machine 1, and its outer periphery is provided with an insulating structure described below. The insulating coil 22 is assembled so as to penetrate through the stator core 21.

<絶縁コイルの構成>
図2は、実施形態に係る絶縁コイル22の構成を示す斜視図である。図3は、実施形態に係る絶縁コイル22の構成を示す断面図である。
<Configuration of insulated coil>
Fig. 2 is a perspective view showing the configuration of the insulated coil 22 according to the embodiment. Fig. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the insulated coil 22 according to the embodiment.

絶縁コイル22は、積層導体31(導電体)、ターン絶縁部33、及び主絶縁部35を有する。ターン絶縁部33及び主絶縁部35により、絶縁コイル22の絶縁構造が構成される。 The insulated coil 22 has a laminated conductor 31 (conductor), a turn insulation portion 33, and a main insulation portion 35. The turn insulation portion 33 and the main insulation portion 35 form the insulation structure of the insulated coil 22.

積層導体31は、複数の導線31Aが積層されて構成されている。本実施形態に係る積層導体31は、14本(積層数7、列数2)の導線31Aが束ねられて構成されている。なお、積層導体31の構成はこれに限定されるものではなく、使用状況に応じて適宜設計されるべきものである。積層導体31は、例えば、14本より多くの導線31Aから構成されてもよいし、1本の導線31Aのみを積層し構成されていてもよい。 The laminated conductor 31 is composed of multiple laminated conductors 31A. The laminated conductor 31 according to this embodiment is composed of 14 bundled conductors 31A (7 layers, 2 rows). The configuration of the laminated conductor 31 is not limited to this, and should be designed appropriately according to the usage situation. The laminated conductor 31 may be composed of more than 14 conductors 31A, for example, or may be composed of only one laminated conductor 31A.

各導線31Aの外面には、ターン絶縁部33が設けられている。その結果、積層導体31の外面は、ターン絶縁部33により覆われた状態となる。ターン絶縁部33の外側には、主絶縁部35が設けられている。主絶縁部35は、主絶縁テープ40(テープ状部材)が巻回されることにより構成されている。 A turn insulation portion 33 is provided on the outer surface of each conductor 31A. As a result, the outer surface of the laminated conductor 31 is covered with the turn insulation portion 33. A main insulation portion 35 is provided on the outside of the turn insulation portion 33. The main insulation portion 35 is formed by winding a main insulation tape 40 (tape-shaped member).

本実施形態に係る主絶縁テープ40は、ハーフラップ方式により螺旋状に巻回されている。主絶縁テープ40の幅をWとするとき、螺旋のピッチはW/2となる。すなわち、主絶縁テープ40は、前回のターンで巻かれた主絶縁テープ40と半分重なるように巻回されている。積層導体31の長手方向全体への巻回が一通り完了した後、更にその上に重ねるように主絶縁テープ40を巻回してもよい。これにより、主絶縁テープ40を多層状に形成できる。主絶縁テープ40の層数が増加するほど絶縁性能を向上させることができる。主絶縁テープ40の巻回数は求められる絶縁性能等に応じて適宜選択されればよい。 The main insulating tape 40 according to this embodiment is wound in a spiral shape using a half-wrap method. When the width of the main insulating tape 40 is W, the pitch of the spiral is W/2. That is, the main insulating tape 40 is wound so as to overlap half of the main insulating tape 40 wound in the previous turn. After the winding in the entire longitudinal direction of the laminated conductor 31 is completed, the main insulating tape 40 may be wound so as to overlap it further. This allows the main insulating tape 40 to be formed in a multi-layered structure. The more layers of the main insulating tape 40 are formed, the more the insulating performance can be improved. The number of turns of the main insulating tape 40 may be appropriately selected according to the required insulating performance, etc.

図4は、実施形態に係る主絶縁テープ40の構成を模式的に示す断面図である。 Figure 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the main insulating tape 40 according to the embodiment.

主絶縁テープ40は、主絶縁層41、繊維強化層42、及び重合体層43を有する。 The main insulating tape 40 has a main insulating layer 41, a fiber reinforced layer 42, and a polymer layer 43.

主絶縁層41は、非導電性の材料から構成され、主絶縁テープ40の絶縁機能を実現するための主要な部分である。繊維強化層42は、主絶縁層41を支持し、主絶縁テープ40全体としての強度を確保する機能を有する部分である。重合体層43は、接合用高分子を含み、繊維強化層42に浸透し、繊維強化層42と主絶縁層41とを接合させる機能を有する部分である。 The main insulating layer 41 is made of a non-conductive material and is the main part that realizes the insulating function of the main insulating tape 40. The fiber reinforced layer 42 is a part that supports the main insulating layer 41 and has the function of ensuring the strength of the main insulating tape 40 as a whole. The polymer layer 43 contains a bonding polymer and is a part that has the function of penetrating the fiber reinforced layer 42 and bonding the fiber reinforced layer 42 and the main insulating layer 41.

主絶縁層41は、例えば、マイカ、石綿、磁器粉末等の無機質を主成分として含む。繊維強化層42は、例えば、ガラス繊維、ポリエステル繊維等を主成分として含み、通常は網目状に編み込まれている。また、繊維強化層42は、繊維に限らず、不織布として構成される場合や、ポリエステル、ポリイミド等の高分子フィルムから構成される場合もある。重合体層43は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を主成分として含む。 The main insulating layer 41 contains, as a main component, an inorganic substance such as mica, asbestos, or porcelain powder. The fiber-reinforced layer 42 contains, as a main component, for example, glass fiber or polyester fiber, and is usually woven into a mesh shape. The fiber-reinforced layer 42 is not limited to fibers, and may be made of nonwoven fabric or a polymer film such as polyester or polyimide. The polymer layer 43 contains, as a main component, for example, unsaturated polyester resin, epoxy resin, or polyimide resin.

主絶縁層41の厚みは、例えば、100μm程度である。繊維強化層42の厚みは、主絶縁層41より薄く、例えば、30μm以下程度である場合が多い。なお、図4においては、主絶縁テープ40の構成要素として重合体層43が図示されているが、重合体層43は繊維強化層42に浸み込むため、重合体層43のみの厚みは殆ど存在しない。従って、主絶縁層41と繊維強化層42は、通常互いに殆ど接した状態となる。主絶縁テープ40は、通常は、主絶縁層41を絶縁対象である積層導体31に対面させ、繊維強化層42を外側にして巻回されるが、その逆の場合もある。 The thickness of the main insulating layer 41 is, for example, about 100 μm. The thickness of the fiber-reinforced layer 42 is thinner than the main insulating layer 41, and is often, for example, about 30 μm or less. In FIG. 4, the polymer layer 43 is illustrated as a component of the main insulating tape 40, but since the polymer layer 43 penetrates into the fiber-reinforced layer 42, the thickness of the polymer layer 43 alone is almost nonexistent. Therefore, the main insulating layer 41 and the fiber-reinforced layer 42 are usually almost in contact with each other. The main insulating tape 40 is usually wound with the main insulating layer 41 facing the laminated conductor 31 to be insulated and the fiber-reinforced layer 42 on the outside, but the opposite is also possible.

<主絶縁部の内部構造>
図5は、実施形態に係る主絶縁部35の内部構造を模式的に示す断面図である。
図5において、積層導体31(導線31A)の長手方向に沿った断面が示されている。図5は、主絶縁テープ40の巻回が2回なされ、主絶縁部35に第1回目の巻回によるテーピング層Aと第2回目の巻回によるテーピング層Bとが含まれる場合を示している。
<Internal structure of main insulation>
FIG. 5 is a cross-sectional view that shows a schematic internal structure of the main insulating portion 35 according to the embodiment.
5 shows a cross section along the longitudinal direction of the laminated conductor 31 (conductor 31A). Fig. 5 shows a case where the main insulating tape 40 is wound twice, and the main insulating part 35 includes a taping layer A formed by the first winding and a taping layer B formed by the second winding.

主絶縁部35は、主絶縁層41及び含浸部50を有する。テーピング層A及びテーピング層Bのそれぞれにおいて、長手方向に互いに隣接する主絶縁層41同士は、幅の半分ずつ互いに重なり合っている。これは上記ハーフラップ方式の巻き方によるものである。 The main insulating section 35 has a main insulating layer 41 and an impregnated section 50. In each of the taping layers A and B, the main insulating layers 41 adjacent to each other in the longitudinal direction overlap each other by half their width. This is due to the winding method of the half-wrap method described above.

含浸部50は、主絶縁層41と繊維強化層42とを接合させる重合体層43又はその周囲に、ナノフィラー55を含むレジンが浸透して形成された部分である。図5においては、繊維強化層42又はその周囲に浸み込んで形成された重合体層43を強調するために、主絶縁層41の厚さが薄く表現され、繊維強化層42を示す線が省略されている。図5に示すように、主絶縁層41の周囲は、ナノフィラー55が分散された含浸部50(重合体層43)で覆われた状態となる。また、ナノフィラー55を含むレジンは、主絶縁層41の内部にも浸透しているが、図5ではその表現が省略されている。 The impregnated portion 50 is a portion formed by the penetration of a resin containing nanofiller 55 into or around the polymer layer 43 that joins the main insulating layer 41 and the fiber-reinforced layer 42. In FIG. 5, the thickness of the main insulating layer 41 is shown thin and the lines representing the fiber-reinforced layer 42 are omitted in order to emphasize the polymer layer 43 that has been formed by penetration into or around the fiber-reinforced layer 42. As shown in FIG. 5, the periphery of the main insulating layer 41 is covered with the impregnated portion 50 (polymer layer 43) in which the nanofiller 55 is dispersed. The resin containing nanofiller 55 also penetrates into the inside of the main insulating layer 41, but this is not shown in FIG. 5.

図6は、実施形態に係わる効果を示す図である。
ナノフィラー55は、非導電性のナノサイズの粒子であり、例えば金属酸化物を含む
粒子である。ナノフィラー55を構成する具体的な物質例については後述する。このナノフィラー55はレジン中で凝集せずに均一に分散し、なおかつ粒子間距離が約100nm以下となるように粒子径と充填率を選択することが重要である。特に粒子間距離が重要であり、粒子径と粒子充填率に基づいて粒子間距離を設定することが望まれる。この根拠として、図6に示す通り、レジン中に分散したナノフィラー間の距離が約100nm以下(50nm以下が好ましい)であり、ある程度の充填率(2wt%以上が好ましい)であると、エポキシ樹脂中を進展する電気トリーの進展が比較的抑制されることが幾つかの試験等により実験的に確かめられている。図6に示す電気トリーの進展が抑制されるとは、進展した電気トリー形状がブッシュ状に成長する状態を指し、電気トリーの進展が抑制されない場合には数本の電気トリーが接地電極方向に枝状(ブランチ状)に成長する状態を指す。
FIG. 6 is a diagram showing the effects according to the embodiment.
The nanofiller 55 is a non-conductive nano-sized particle, for example, a particle containing a metal oxide. Specific examples of materials constituting the nanofiller 55 will be described later. It is important to select the particle size and filling rate so that the nanofiller 55 is uniformly dispersed in the resin without agglomeration and the interparticle distance is about 100 nm or less. The interparticle distance is particularly important, and it is desirable to set the interparticle distance based on the particle size and particle filling rate. As the basis for this, as shown in FIG. 6, when the distance between the nanofillers dispersed in the resin is about 100 nm or less (preferably 50 nm or less) and the filling rate is to a certain extent (preferably 2 wt% or more), it has been experimentally confirmed by several tests that the progress of the electrical tree progressing in the epoxy resin is relatively suppressed. The suppression of the progress of the electrical tree shown in FIG. 6 refers to a state in which the progressed electrical tree shape grows in a bush shape, and when the progress of the electrical tree is not suppressed, it refers to a state in which several electrical trees grow in a branch-like shape toward the ground electrode.

図7は、実施形態に係るナノフィラー55による効果を模式的に示す断面図である。 Figure 7 is a cross-sectional view that shows the effect of the nanofiller 55 according to the embodiment.

図7において、含浸部50に電気トリーTが発生している状態が示されている。電気トリーTは、積層導体31と固定子20とに加わる電圧により生じる電気的な劣化現象である。電気トリーTが進展して主絶縁部35の表層部にまで達すると、絶縁破壊が起き、回転電機1はその運転を停止することになる。 Figure 7 shows the state in which an electrical tree T has occurred in the impregnated portion 50. The electrical tree T is an electrical degradation phenomenon caused by a voltage applied to the laminated conductor 31 and the stator 20. When the electrical tree T progresses and reaches the surface layer of the main insulation portion 35, insulation breakdown occurs, and the rotating electric machine 1 stops operating.

含浸部50内に分散しているナノフィラー55は、電気トリーTの直線的な進展を抑制し、電気トリーTの進展速度を低下させる進展抑制効果を有する。これにより、主絶縁部35の絶縁性能を向上させることができる。このような進展抑制効果は、ナノフィラー55の含有量だけでなく、分散性に強く依存して変化する。進展抑制効果は、含浸部50内におけるナノフィラー55の分散性(分散の均一性)が高い程大きくなる。従って、進展抑制効果(絶縁性能)を向上させるためには、ナノフィラー55の分散性が高いレジンを使用することが重要となる。 The nano-fillers 55 dispersed within the impregnated portion 50 have a propagation suppression effect of suppressing the linear propagation of the electrical tree T and slowing down the propagation speed of the electrical tree T. This can improve the insulation performance of the main insulation portion 35. Such a propagation suppression effect strongly depends on not only the content of the nano-fillers 55 but also on their dispersibility. The propagation suppression effect increases as the dispersibility (uniformity of dispersion) of the nano-fillers 55 within the impregnated portion 50 increases. Therefore, in order to improve the propagation suppression effect (insulation performance), it is important to use a resin with high dispersibility of the nano-fillers 55.

<絶縁構造の製造方法>
図8は、実施形態に係る絶縁コイル22の絶縁構造の製造方法における手順を示すフローチャートである。図9は、実施形態に係る絶縁構造の製造方法に使用される含浸装置60の前半段階における状態を示す図である。
<Method of manufacturing the insulating structure>
Fig. 8 is a flowchart showing the steps of the method for manufacturing the insulating structure of the insulated coil 22 according to the embodiment. Fig. 9 is a diagram showing the state of an impregnation device 60 used in the method for manufacturing the insulating structure according to the embodiment in the first half of the process.

先ず、積層導体31に主絶縁テープ40を巻回し(図2参照)、レジン含浸前の絶縁コイル22を形成する(S101)。その後、レジン含浸前の絶縁コイル22を固定子鉄心21内に挿入して組み付け、固定子ユニット90(図9参照)を形成する(S102)。その後、含浸装置60内に固定子ユニット90を設置し(S103)、含浸装置60内を真空引きする(S104)。 First, the main insulating tape 40 is wound around the laminated conductor 31 (see FIG. 2) to form the insulating coil 22 before resin impregnation (S101). Then, the insulating coil 22 before resin impregnation is inserted into the stator core 21 and assembled to form the stator unit 90 (see FIG. 9) (S102). Then, the stator unit 90 is placed in the impregnation device 60 (S103), and the inside of the impregnation device 60 is evacuated (S104).

図9に示すように、含浸装置60は、気密容器61、排気配管62、排気弁62A、供給配管63、供給弁63A、及び処理槽64を有する。ステップS103において、気密容器61内に載置された処理槽64内に固定子ユニット90が設置される。その後、ステップS104において、気密容器61内が真空引きされる。真空引きを行う際には、供給弁63Aを閉じ、排気配管62に接続された吸引装置により気密容器61内の空気を吸引する。この結果、絶縁コイル22の内部は、ターン絶縁部33及びその周囲に巻回された主絶縁テープ40内の空間も、全て真空状態となる。 As shown in FIG. 9, the impregnation device 60 has an airtight container 61, an exhaust pipe 62, an exhaust valve 62A, a supply pipe 63, a supply valve 63A, and a treatment tank 64. In step S103, the stator unit 90 is placed in the treatment tank 64 placed in the airtight container 61. Then, in step S104, the airtight container 61 is evacuated. When evacuating, the supply valve 63A is closed, and the air in the airtight container 61 is sucked in by a suction device connected to the exhaust pipe 62. As a result, the inside of the insulating coil 22, the turn insulating portion 33, and the space in the main insulating tape 40 wound around it are all in a vacuum state.

上記のように真空引きを行った後、図9に示すように、処理槽64内の固定子ユニット90をレジン47で浸漬する(S105)。このとき、排気弁62Aを閉じ、供給配管63から処理槽64内にレジン47を供給する。レジン47は、固定子ユニット90全体が浸漬されるように供給される。 After the vacuum is drawn as described above, the stator unit 90 in the treatment tank 64 is immersed in the resin 47 (S105), as shown in FIG. 9. At this time, the exhaust valve 62A is closed, and the resin 47 is supplied from the supply pipe 63 into the treatment tank 64. The resin 47 is supplied so that the entire stator unit 90 is immersed.

上記のようにレジン47で固定子ユニット90を浸漬した後、含浸装置60(気密容器61)内を加圧する(S106)。 After the stator unit 90 is immersed in the resin 47 as described above, the inside of the impregnation device 60 (airtight container 61) is pressurized (S106).

図10は、実施形態に係る絶縁構造の製造方法に使用される含浸装置60の後半段階における状態を示す図である。
加圧は、図10に示すように、供給弁63Aを開き、供給配管63から気密容器61内に加圧ガス65を供給することにより行われる。加圧ガス65は、レジン47と反応しない物質であることが好ましく、例えば、窒素ガス、乾燥空気等の不活性ガスであることが好ましい。
FIG. 10 is a diagram showing the state of an impregnation apparatus 60 used in a manufacturing method of an insulating structure according to an embodiment at a later stage.
10, the pressurization is performed by opening a supply valve 63A and supplying pressurized gas 65 into the airtight container 61 from a supply pipe 63. The pressurized gas 65 is preferably a substance that does not react with the resin 47, and is preferably an inert gas such as nitrogen gas or dry air.

このように気密容器61内を加圧することにより、ナノフィラー55を含むレジン47が絶縁コイル22のターン絶縁部33及び主絶縁テープ40内に含浸される。 By pressurizing the airtight container 61 in this manner, the resin 47 containing the nanofiller 55 is impregnated into the turn insulation portion 33 of the insulated coil 22 and the main insulating tape 40.

その後、含浸装置60から固定子ユニット90を取り出し(S107)、主絶縁テープ40を含む絶縁コイル22の内部に含浸されたレジン47を固化させる(S108)。
レジン47を固化させる方法は、利用するエポキシ樹脂の性質に応じて決定されるが、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂を利用する場合には、固定子ユニット90を所定温度の乾燥炉内に所定時間収容する方法等が行われ、最終的に固定子20となる(図1参照)。
Thereafter, the stator unit 90 is removed from the impregnation device 60 (S107), and the resin 47 impregnated inside the insulating coil 22 including the main insulating tape 40 is solidified (S108).
The method for solidifying the resin 47 is determined according to the properties of the epoxy resin used. For example, when a thermosetting epoxy resin is used, the stator unit 90 is placed in a drying oven at a predetermined temperature for a predetermined time, and the stator 20 is finally formed (see FIG. 1).

その後、固定子20は、外郭を構成するフレーム6に取り付けられる。なお、回転電機1の仕様によっては、フレーム6に予め取り付けられた固定子鉄心21内に絶縁コイル22を組み付ける場合もある。この場合、フレーム6と固定子鉄心21と絶縁コイル22とが組み付けられたものを固定子ユニット90として扱う。 The stator 20 is then attached to the frame 6 that forms the outer shell. Depending on the specifications of the rotating electric machine 1, the insulated coil 22 may be assembled inside the stator core 21 that is pre-attached to the frame 6. In this case, the assembly of the frame 6, the stator core 21, and the insulated coil 22 is treated as the stator unit 90.

<レジンの製造方法>
以下に、主絶縁テープ40内に含浸させるレジン47の製造方法について説明する。上述したように、ナノフィラー55による電気トリーTの進展抑制効果(主絶縁部35の絶縁性能)を向上させるためには、主絶縁テープ40内にナノフィラー55が高い分散性(均一性)で分散された含浸部50を形成することが必要となる。そして、そのような含浸部50を形成するためには、ナノフィラー55の分散性が高いレジン47を製造して使用することが重要となる。
<Resin manufacturing method>
The following describes a method for manufacturing the resin 47 to be impregnated into the main insulating tape 40. As described above, in order to improve the effect of the nano-filler 55 in suppressing the progress of the electrical tree T (insulation performance of the main insulating portion 35), it is necessary to form an impregnated portion 50 in which the nano-filler 55 is dispersed with high dispersibility (uniformity) in the main insulating tape 40. In order to form such an impregnated portion 50, it is important to manufacture and use a resin 47 in which the nano-filler 55 is highly dispersible.

本実施形態に係るレジン47は、エポキシ樹脂、ナノフィラー55、反応性希釈剤、重合促進剤(硬化促進剤)及び酸無水物系硬化剤(硬化剤)を混合させて生成される組成物である。 The resin 47 in this embodiment is a composition produced by mixing an epoxy resin, a nanofiller 55, a reactive diluent, a polymerization accelerator (curing accelerator), and an acid anhydride-based curing agent (curing agent).

エポキシ樹脂は、炭素原子2個と酸素原子1個からなる三員環を1分子中に2個以上含み硬化し得る化合物を含む。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等を主成分として含む。エポキシ樹脂は、これらの化合物を単独で含んでもよいし、2種以上含んでもよい。特に、エポキシ樹脂は、反応性希釈剤との化学親和性の観点から、脂環式エポキシ樹脂を含むことが好ましい。 Epoxy resins include compounds that contain two or more three-membered rings consisting of two carbon atoms and one oxygen atom in one molecule and can be cured. Epoxy resins include, for example, bisphenol A type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, novolac type epoxy resins, and phenol novolac type epoxy resins as main components. Epoxy resins may contain these compounds alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable that the epoxy resin contains an alicyclic epoxy resin from the viewpoint of chemical affinity with the reactive diluent.

ナノフィラー55は、非導電性の金属酸化物等を含む。ナノフィラー55は、例えば、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化マグネシウム、三酸化ビスマス、二酸化セリウム、一酸化コバルト、酸化銅、三酸化鉄、酸化ホルミウム、酸化インジウム、酸化マンガン、酸化錫、酸化イットリウム、酸化亜鉛等を主成分として含む。ナノフィラー55は、これらの化合物を単独で含んでもよいし、2種以上含んでもよい。 Nanofiller 55 includes non-conductive metal oxides and the like. Nanofiller 55 includes, for example, alumina, silica, titanium oxide, magnesium oxide, bismuth trioxide, cerium dioxide, cobalt monoxide, copper oxide, iron trioxide, holmium oxide, indium oxide, manganese oxide, tin oxide, yttrium oxide, zinc oxide, and the like as main components. Nanofiller 55 may include these compounds alone or in combination of two or more kinds.

反応性希釈剤は、エポキシ樹脂と反応することでエポキシ樹脂の粘度を低下させるものである。反応性希釈剤は、分子骨格に反応基を持つことで、熱硬化性樹脂組成物の硬化物における骨格の一部となることができる化合物を含む。反応性希釈剤は、例えば、ブチルグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、アルキレンモノグリシジルエーテル、アルキルフェノールモノグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、アルキレンジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,12-ドデカンジオールジグリシジルエーテル、o-クレジルグリシジルエーテル、1,2-エポキシテトラデカン等を主成分として含む。反応性希釈剤は、これらの化合物を単独で含んでもよいし、2種以上含んでもよい。特に、反応性希釈剤は、エポキシ樹脂に脂環式エポキシ樹脂が含まれる場合には、ブチルグリシジルエーテルを含むことが好ましい。 The reactive diluent reacts with the epoxy resin to reduce the viscosity of the epoxy resin. The reactive diluent includes a compound that has a reactive group in the molecular skeleton and can become a part of the skeleton in the cured product of the thermosetting resin composition. The reactive diluent includes, for example, butyl glycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, alkylene monoglycidyl ether, alkylphenol monoglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, alkylene diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, 1,12-dodecanediol diglycidyl ether, o-cresyl glycidyl ether, 1,2-epoxytetradecane, etc. as the main component. The reactive diluent may include these compounds alone or in combination of two or more. In particular, when the epoxy resin includes an alicyclic epoxy resin, it is preferable that the reactive diluent includes butyl glycidyl ether.

重合促進剤は、例えば、エポキシ化合物と酸無水物系硬化剤との架橋反応を加速できる化合物を含む。硬化促進剤は、例えば、第三級アミン類、リン化合物、金属キレート化合物、アンモニウムイオン化合物、イミダゾール化合物等を主成分として含む。硬化促進剤は、これらの化合物を単独で含んでもよいし、2種以上含んでもよい。 The polymerization accelerator includes, for example, a compound that can accelerate the crosslinking reaction between an epoxy compound and an acid anhydride curing agent. The curing accelerator includes, for example, tertiary amines, phosphorus compounds, metal chelate compounds, ammonium ion compounds, imidazole compounds, etc. as main components. The curing accelerator may include these compounds alone or in combination of two or more kinds.

酸無水物系硬化剤は、例えば、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサハイドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、4-メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水メチルハイミック酸等を主成分として含む。酸無水物系硬化剤は、これらの化合物を単独で含んでもよいし、2種以上含んでもよい。 Acid anhydride curing agents include, for example, 4-methylhexahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, 4-methyltetrahydrophthalic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, nadic anhydride, methylnadic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, methylhimic anhydride, etc. as main components. Acid anhydride curing agents may contain these compounds alone or in combination of two or more kinds.

レジン47は、例えば、エポキシ樹脂、ナノフィラー55、反応性希釈剤、重合促進剤及び酸無水物系硬化剤を下記割合で含む。wt%は質量基準の濃度の百分率である。
エポキシ樹脂 :30wt%~60wt% …(1)
酸無水物系硬化剤:30wt%~60wt% …(2)
反応性希釈剤 :5wt%~30wt% …(3)
重合促進剤 :(1)のエポキシ樹脂の質量に対し、0.1~2.0wt%
ナノフィラー :(1)~(3)の混合物全体に対し2wt%~30wt%
The resin 47 contains, for example, an epoxy resin, a nanofiller 55, a reactive diluent, a polymerization accelerator, and an acid anhydride-based hardener in the following proportions, where wt % is the percentage of concentration based on mass.
Epoxy resin: 30 wt% to 60 wt% ... (1)
Acid anhydride curing agent: 30 wt% to 60 wt% (2)
Reactive diluent: 5 wt% to 30 wt% ... (3)
Polymerization accelerator: 0.1 to 2.0 wt% based on the mass of the epoxy resin (1)
Nanofiller: 2 wt% to 30 wt% of the total mixture of (1) to (3)

図11は、実施形態のレジンの製造方法における手順を示すフローチャートである。例えば、先ず、ナノフィラー55を30wt%及び溶剤としての反応性希釈剤を70wt%の割合で混合する(S201)。
次に、ナノフィラー表面の化学的修飾を行う(化学的修飾化工程:S202)。例えば、工程S201で製造した混合物にナノフィラー表面の疎水化剤を加え疎水化反応を行う。例えば、ナノフィラー55表面の-OH(水酸基)を除去して、ナノフィラー55表面の疎水化処理等を行う。例えば疎水化剤としてはヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤が一例として挙げられる。
この場合において、化学的修飾化を促進し、安定化するために、混合後、しばらく撹拌を継続したり、混合、撹拌した後しばらく静置したりするようにしてもよい。
さらに反応促進のため、温度を上昇させるようにしてもよい。
11 is a flow chart showing the procedure of the method for producing the resin according to the embodiment. For example, first, 30 wt % of the nanofiller 55 and 70 wt % of the reactive diluent as a solvent are mixed together (S201).
Next, the nanofiller surface is chemically modified (chemical modification step: S202). For example, a hydrophobizing agent for the nanofiller surface is added to the mixture produced in step S201 to carry out a hydrophobizing reaction. For example, --OH (hydroxyl group) on the surface of the nanofiller 55 is removed to carry out a hydrophobizing treatment or the like for the surface of the nanofiller 55. For example, a silane coupling agent such as hexamethyldisilazane can be cited as an example of the hydrophobizing agent.
In this case, in order to promote and stabilize the chemical modification, stirring may be continued for a while after mixing, or the mixture may be allowed to stand for a while after mixing and stirring.
To further accelerate the reaction, the temperature may be increased.

この化学的修飾化工程は、ナノフィラー55の粒子表面の反応性を抑制(ポットライフの改善)することで、後に混合するエポキシ樹脂とナノフィラー55との間の反応性を抑制することで、レジン内部での電気トリーの成長を抑制するために行われる。この化学的修飾工程は、例えば粒子表面修飾工程であり、ナノフィラー55の粒子表面とレジンとの反応性を抑制することで、ナノフィラー近傍のレジンに加わる応力を緩和してレジン内部での電気トリーの成長を抑制するために行われる。ナノフィラー近傍のレジンの応力を緩和することで、将来的なマイクロクラックの発生を抑制して、その結果、不平等電界の発生が抑制され、電気トリーの成長も抑制される。この一例として、ナノフィラー表面に存在する-OH基を除去する疎水化処理や、表面での反応性の低いメチル基、エチル基等で修飾する方法などが挙げられる。例えば、この場合において、疎水化度としては、24%以下とされるが、ナノフィラー55の分散性の観点からは、8~15%が望ましい。 This chemical modification process is performed to suppress the reactivity of the nanofiller 55 particle surface (improving the pot life) and to suppress the reactivity between the epoxy resin to be mixed later and the nanofiller 55, thereby suppressing the growth of electrical trees inside the resin. This chemical modification process is, for example, a particle surface modification process, and is performed to suppress the growth of electrical trees inside the resin by reducing the stress applied to the resin near the nanofiller by reducing the reactivity between the nanofiller 55 particle surface and the resin. By reducing the stress of the resin near the nanofiller, the future occurrence of microcracks is suppressed, and as a result, the occurrence of an uneven electric field is suppressed and the growth of electrical trees is also suppressed. Examples of this include a hydrophobic treatment that removes -OH groups present on the nanofiller surface, and a method of modifying the surface with methyl groups, ethyl groups, etc., which have low reactivity. For example, in this case, the degree of hydrophobicity is set to 24% or less, but from the viewpoint of the dispersibility of the nanofiller 55, 8 to 15% is preferable.

次に、ステップS203のせん断混合工程として、レジン及び重合促進剤を加え、例えば、レジン、反応性希釈剤及び重合促進剤が合わせて90wt%となり、ナノフィラー55が10wt%となるようにし、せん断混合し、粘度10P(ポアズ:dPa・s)未満の混合物とする。
せん断混合工程は、混合物にせん断応力を発生させることが可能な適宜な装置を使用して行われるが、例えば、3本ロールミル混合機、プラネタリーミキサー(遊星式撹拌機)、ラボプラストミル(登録商標)混合機、ミラクルKCK(登録商標)混合機等を使用して行われる。上記説明では、せん断混合を行う場合について説明したが、ナノフィラー55をレジン中に均一に分散できるのであればこれに限られるものではない。
Next, in the shear mixing process of step S203, resin and polymerization accelerator are added so that, for example, the resin, reactive diluent and polymerization accelerator together amount to 90 wt % and the nanofiller 55 amount to 10 wt %, and then shear mixing is performed to obtain a mixture with a viscosity of less than 10 P (poise: dPa·s).
The shear mixing step is performed using an appropriate device capable of generating shear stress in the mixture, for example, a three-roll mill mixer, a planetary mixer, a Labo Plastomill (registered trademark) mixer, a Miracle KCK (registered trademark) mixer, etc. In the above explanation, the case where shear mixing is performed is described, but it is not limited to this as long as the nano filler 55 can be uniformly dispersed in the resin.

次に、せん断混合工程(S203)により生成された混合物に対し、ナノフィラー55の分散性の評価を行う(分散性評価工程:S204)。
ナノフィラー55の分散性を評価する方法として、例えば、レーザーポインターを混合物に向けて照射する方法がある。
Next, the mixture produced by the shear mixing step (S203) is subjected to an evaluation of the dispersibility of the nanofiller 55 (dispersibility evaluation step: S204).
As a method for evaluating the dispersibility of the nanofiller 55, for example, there is a method for irradiating the mixture with a laser pointer.

この場合において、混合物中のナノフィラー55はレーザーポインターの光を散乱させるため(チンダル現象)、レーザーポインターを混合物に向けて照射すると、光の軌跡が混合物中に現れる場合がある。例えば、635nm~690nmの波長を有する赤色の光を照射光として混合物に照射した場合、ナノフィラー55の分散性が低く、かつ、ナノフィラー55の集合体の粒径が当該波長より大きい場合には、混合物中に照射光の軌跡が明瞭に現れる。 In this case, the nanofillers 55 in the mixture scatter the light of the laser pointer (Tyndall phenomenon), so when the laser pointer is directed at the mixture, a light trail may appear in the mixture. For example, when red light having a wavelength of 635 nm to 690 nm is irradiated onto the mixture, if the nanofillers 55 are poorly dispersible and the particle size of the nanofiller 55 aggregates is larger than the wavelength, the trail of the irradiated light will appear clearly in the mixture.

これに対し、ナノフィラー55の分散性が高く、ナノフィラー55の集合体の粒径が当該波長より小さい場合には、光の軌跡は、光度が低く、ほとんど視認できない。
従って、混合物中に現れる照射光の軌跡の光度が低いほど、混合物中におけるナノフィラー55の分散性が高いと評価できる。
In contrast, when the nanofiller 55 has high dispersibility and the particle size of the aggregate of the nanofiller 55 is smaller than the wavelength, the light trail has low luminous intensity and is barely visible.
Therefore, it can be evaluated that the lower the luminous intensity of the trajectory of the irradiated light appearing in the mixture, the higher the dispersibility of the nanofiller 55 in the mixture.

本実施形態におけるステップS201~ステップS203の工程を経て生成された混合物に対して赤色の光を照射した場合における混合物中の光の軌跡は、ほとんど視認することができず、その光度は極めて低くなっており、ナノフィラー55の分散性が非常に高くなる。レーザーポインターを利用する場合は、硬化剤混合工程に移行する混合物の領域を網目状又は賽の目状に区切り、区切られた全ての領域に対しレーザ光を照射する様にして、区切られた単位ごとに混合物中に現れる光の軌跡の光度が閾値以下である場合に混合物が所定の分散性基準を満たしているか判断するようにしてもよい。光度は光度計等で測定することが出来る。分散性評価工程で分散性が低く所定の基準を満たしていないと判定された場合(S204;分散性低)は、分散性が低く所定の基準を満たしていないと判定された混合物を破棄処理し(S207)、ステップS201に戻る。
このようにすることにより分散性に偏在がある混合物が次工程に進むことが防止できる。尚、上流工程の品質がよく、必要がない場合は、ステップS204やステップS207を省略してもよい。尚、混合物の分散性が区切られた領域の単位で評価でき、区切られた特定領域のみを次工程に進むことができる製造装置の場合は、分散性の良い領域であると判断された領域のみを次工程であるステップS205に進むようにしてもよい。
In the present embodiment, when red light is irradiated onto the mixture produced through steps S201 to S203, the light trail in the mixture is barely visible, and the luminosity is extremely low, resulting in a very high dispersibility of the nanofiller 55. When using a laser pointer, the area of the mixture moving to the hardener mixing step may be divided into a mesh or dice shape, and laser light may be irradiated onto all divided areas, so that it may be determined whether the mixture meets a predetermined dispersibility standard if the luminosity of the light trail appearing in the mixture for each divided unit is equal to or less than a threshold value. The luminosity may be measured with a photometer or the like. If it is determined in the dispersibility evaluation step that the dispersibility is low and does not meet the predetermined standard (S204; low dispersibility), the mixture determined to be low in dispersibility and not meeting the predetermined standard is discarded (S207), and the process returns to step S201.
In this way, it is possible to prevent a mixture with uneven dispersibility from proceeding to the next step. If the quality of the upstream steps is good and unnecessary, steps S204 and S207 may be omitted. In the case of a manufacturing device in which the dispersibility of the mixture can be evaluated in units of separated regions and only the separated specific regions can proceed to the next step, only the regions determined to have good dispersibility may be allowed to proceed to the next step, step S205.

なお、レーザーポインターを用いる方法は、簡易且つ便利であるが、混合物中のナノフィラー55のブラウン運動等からその粒径を測定する各種粒度測定装置を用いるようにすることも可能である。 Although the method using a laser pointer is simple and convenient, it is also possible to use various particle size measuring devices that measure the particle size of the nanofiller 55 in the mixture based on the Brownian motion, etc.

分散性評価工程で分散性が高い所定の基準を満たしていると判定された場合(S204;分散性高)は、次の硬化剤混合工程S205に進む。硬化剤混合工程S205においては、せん断混合工程(S203)により生成された混合物に対して酸無水物硬化剤を添加して混合し、撹拌する。 If it is determined in the dispersibility evaluation process that the dispersibility meets the specified high standard (S204; high dispersibility), the process proceeds to the next hardener mixing process S205. In the hardener mixing process S205, an acid anhydride hardener is added to the mixture produced in the shear mixing process (S203), and the mixture is mixed and stirred.

ここで、酸無水物硬化剤は、使用したエポキシ樹脂と化学当量的に同程度混合される。この硬化剤混合工程は、組成物が所定の粘度(例えば、含浸用のレジン47として実用上適切な粘度)となるように行われる。また、硬化剤混合工程における撹拌は、高速撹拌が可能な適宜な装置を使用して行うことができる。例えば、ディスパー混合機、同心二軸混合機、プラネタリーミキサー、ビーズミル混合機等を使用して行われる。 Here, the acid anhydride hardener is mixed in the same amount as the epoxy resin used, in a chemically equivalent amount. This hardener mixing step is carried out so that the composition has a predetermined viscosity (for example, a viscosity that is practically appropriate for the resin 47 used for impregnation). Furthermore, the mixing in the hardener mixing step can be carried out using an appropriate device capable of high-speed mixing. For example, a disperser mixer, a concentric twin-shaft mixer, a planetary mixer, a bead mill mixer, etc. can be used.

その後、硬化剤混合工程(S205)により生成された混合物を収集する(S206)。収集された混合物は、上述したように含浸用のレジン47として使用される。 Then, the mixture produced by the hardener mixing step (S205) is collected (S206). The collected mixture is used as the resin 47 for impregnation as described above.

上記製造方法により、ナノフィラー55の表面を化学的修飾化することにより、ナノフィラー55が高い分散性で分散され、応力が緩和されたレジン47を製造できる。
この結果、ナノフィラー55による電気トリーTの進展抑制効果(絶縁性能)を向上させることができる。また、ナノフィラー55の高い分散性により、レジン47の粘度を長期間にわたって安定化でき、レジン47の可使寿命を向上させることができる。
By using the above-described manufacturing method, the surface of the nano-filler 55 is chemically modified, so that the nano-filler 55 is dispersed with high dispersibility, and a resin 47 in which stress is relaxed can be manufactured.
As a result, it is possible to improve the effect (insulation performance) of suppressing the progress of the electrical tree T by the nano-filler 55. In addition, due to the high dispersibility of the nano-filler 55, it is possible to stabilize the viscosity of the resin 47 for a long period of time, and it is possible to improve the usable life of the resin 47.

尚、上記図11の手順では反応性希釈剤とナノフィラーの混合後に、ナノフィラーの表面の化学的修飾化を実施しているが、ナノフィラー単体に化学的修飾化を実施し、その後、反応性希釈剤を混合する工程としてもよい。例えばナノフィラー単体の化学的修飾化としては高エネルギーのイオン注入(アルゴンガス等のプラズマ照射等)でもよいし、フッ素プラズマ処理やフッ素化合物に処理、あるいはシランカップリング処理でもよい。 In the procedure of FIG. 11, the surface of the nanofiller is chemically modified after mixing the reactive diluent with the nanofiller. However, the nanofiller alone may be chemically modified and then mixed with the reactive diluent. For example, the nanofiller alone may be chemically modified by high-energy ion implantation (plasma irradiation with argon gas, etc.), or may be treated with fluorine plasma, treated with a fluorine compound, or treated with silane coupling.

<電気トリー抑制効果の評価>
以下に、上述した実施形態及び従来例のそれぞれの製造方法により製造されたレジンが含浸された絶縁構造の電気トリー抑制効果についての比較の一例を示す。
<Evaluation of Electrical Tree Suppression Effect>
An example of comparison of the electrical tree suppression effect of the resin-impregnated insulating structure manufactured by the manufacturing method of each of the above-mentioned embodiment and the conventional example will be shown below.

図12は、電気トリーの抑制試験の試験方法を示す図である。
先ず、針状の電極111が埋め込まれた状態で実施形態に係るレジン47を硬化させ、電極111と対抗する部位を設置電極とする試験片101を準備した。
FIG. 12 is a diagram showing a test method for the electrical tree suppression test.
First, the resin 47 according to the embodiment was cured with the needle-shaped electrode 111 embedded therein, and a test piece 101 was prepared in which the portion facing the electrode 111 served as a ground electrode.

試験片101は、シリコーンオイル102で浸漬されている。 The test piece 101 is immersed in silicone oil 102.

電圧発生器112から各電極111に高電圧(15kVp、18kVp、21kVp)を印加し、試験片101において、電気トリー(Electrical Treeing)の長さをマイクロスコープで計測した。次に同様な構造の試験片を従来の製造方法によるレジン47で構成した試験片101で電圧を印加し、電気トリー長の比較をした。 A high voltage (15 kVp, 18 kVp, 21 kVp) was applied from the voltage generator 112 to each electrode 111, and the length of the electrical treeing in the test piece 101 was measured with a microscope. Next, a voltage was applied to a test piece 101 of a similar structure made of resin 47 using a conventional manufacturing method, and the electrical treeing lengths were compared.

図13は、実施形態及び従来例の電気トリーの長さの計測結果を説明する図である。
図13に示すように、実施形態に係るレジン47が含浸された試験片101においては、印加電圧=15kVpにおいては、電気トリーの長さ=0.5mmであった。
FIG. 13 is a diagram for explaining the measurement results of the length of the electrical tree in the embodiment and the conventional example.
As shown in FIG. 13, in the test piece 101 impregnated with the resin 47 according to the embodiment, the length of the electrical tree was 0.5 mm when the applied voltage was 15 kVp.

印加電圧=18kVpにおいては、電気トリーの長さ=0.3mmであり、印加電圧=21kVpにおいては、電気トリーの長さ=0.4mmであった。
従来例に係るレジン47が含浸された試験片101においては、印加電圧=15kVpにおいては、電気トリーの長さ=3.2mmであった。
At an applied voltage of 18 kVp, the length of the electrical tree was 0.3 mm, and at an applied voltage of 21 kVp, the length of the electrical tree was 0.4 mm.
In the test piece 101 impregnated with the resin 47 according to the conventional example, the length of the electrical tree was 3.2 mm when the applied voltage was 15 kVp.

印加電圧=18kVpにおいては、電気トリーの長さ=4.2mmであり、印加電圧=21kVpにおいては、接地電極付近まで電気トリーが伸びて飽和した。
以上の説明のように、本実施形態によれば、従来例と比較して電気トリーの進展の抑制効果が得られることが明らかであった。
At an applied voltage of 18 kVp, the length of the electrical tree was 4.2 mm, and at an applied voltage of 21 kVp, the electrical tree extended to the vicinity of the ground electrode and was saturated.
As described above, it is clear that the present embodiment has a greater effect of suppressing the progress of electrical trees than the conventional example.

以上のように、本実施形態によれば、ナノフィラー55の分散性及び粘度の安定性が高いレジン47を製造することが可能となる。これにより、電気トリーの進展抑制効果をより確実に得られる高性能な絶縁構造を効率的に製造することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to manufacture a resin 47 having high dispersibility of the nanofiller 55 and high viscosity stability. This makes it possible to efficiently manufacture a high-performance insulation structure that can more reliably suppress the progression of electrical trees.

上述の本発明の実施形態は、発明の範囲を限定するものではなく、発明の範囲に含まれる一例に過ぎない。本発明のある実施形態は、上述の実施形態に対して、例えば、具体的な用途、構造、形状、作用、及び効果の少なくとも一部について、発明の要旨を逸脱しない範囲において変更、省略、及び追加がされたものであっても良い。 The above-described embodiment of the present invention does not limit the scope of the invention, but is merely an example within the scope of the invention. An embodiment of the present invention may be one in which, for example, at least a portion of the specific uses, structures, shapes, actions, and effects of the above-described embodiment are modified, omitted, or added without departing from the gist of the invention.

1…回転電機、5…軸受、6…フレーム、7…軸受ブラケット、10…回転子、11…ロータシャフト、12…回転子鉄心、20…固定子、21…固定子鉄心、22…絶縁コイル、31…積層導体(導電体)、31A…導線、33…ターン絶縁部、35…主絶縁部、40…主絶縁テープ(テープ状部材)、41…主絶縁層、42…繊維強化層、43…重合体層、47…レジン、50…含浸部、55…ナノフィラー、60…含浸装置、61…容器、62…排気配管、62A…排気弁、63…供給配管、63A…供給弁、64…処理槽、65…加圧ガス、90…固定子ユニット、101…試験片、102…シリコーンオイル、111…電極、112…電圧発生器、113…接地電極、T…電気トリー。 1...rotating electric machine, 5...bearing, 6...frame, 7...bearing bracket, 10...rotor, 11...rotor shaft, 12...rotor core, 20...stator, 21...stator core, 22...insulating coil, 31...laminated conductor (conductor), 31A...conductor, 33...turn insulation section, 35...main insulation section, 40...main insulation tape (tape-shaped member), 41...main insulation layer, 42...fiber-reinforced layer, 43...polymer layer, 47...resin, 50...impregnated section, 55...nanofiller, 60...impregnation device, 61...container, 62...exhaust pipe, 62A...exhaust valve, 63...supply pipe, 63A...supply valve, 64...treatment tank, 65...pressurized gas, 90...stator unit, 101...test piece, 102...silicone oil, 111...electrode, 112...voltage generator, 113...ground electrode, T...electrical tree.

Claims (6)

導電体の外周部に形成される絶縁構造に含浸されるレジンを製造する方法であって、
ナノフィラーの単体の表面の化学的修飾を行う化学的修飾化工程と、
前記化学的修飾化工程後の前記ナノフィラーに反応性希釈剤を混合する工程と、
前記反応性希釈剤を混合後の前記ナノフィラーにエポキシ樹脂及び重合促進剤を加えてせん断混合して混合物を生成するエポキシ樹脂混合工程と、
前記エポキシ樹脂混合工程後の混合物に、酸無水物硬化剤を混合する硬化剤混合工程と、
を含むレジン製造方法。
A method for manufacturing a resin to be impregnated into an insulating structure formed on an outer periphery of a conductor, comprising the steps of:
A chemical modification step of chemically modifying the surface of the nanofiller alone ;
mixing the nanofiller after the chemical modification step with a reactive diluent;
an epoxy resin mixing step of adding an epoxy resin and a polymerization accelerator to the nanofiller after mixing the reactive diluent and shear-mixing the mixture to form an epoxy resin mixture;
a curing agent mixing step of mixing an acid anhydride curing agent into the mixture obtained after the epoxy resin mixing step;
A method for producing a resin comprising the steps of:
前記化学的修飾化工程は、高エネルギーのイオン注入、フッ素プラズマ処理、フッ素化合物処理、あるいはシランカップリング処理のいずれかである、
請求項1に記載のレジン製造方法。
The chemical modification step is any one of high-energy ion implantation, fluorine plasma treatment, fluorine compound treatment, and silane coupling treatment.
The method for producing a resin according to claim 1.
前記化学的修飾化工程は、前記ナノフィラーの表面の疎水化であり、
前記疎水化は、前記ナノフィラー表面の水酸基の除去である、
請求項2に記載のレジン製造方法。
The chemical modification step is to hydrophobize the surface of the nanofiller,
The hydrophobization is the removal of hydroxyl groups on the surface of the nanofiller.
The method for producing a resin according to claim 2.
前記エポキシ樹脂は、脂環式エポキシ樹脂を含む、
請求項1に記載のレジン製造方法。
The epoxy resin includes an alicyclic epoxy resin.
The method for producing a resin according to claim 1.
記反応性希釈剤としてのブチルグリシジルエーテルを含む、
請求項1に記載のレジン製造方法。
Including butyl glycidyl ether as the reactive diluent;
The method for producing a resin according to claim 1 .
導電体の外周部に形成される絶縁構造を製造する方法であって、
ナノフィラーを含むレジンを製造するレジン製造工程と、
前記導電体の外周部に巻回された非導電性のテープ状部材に前記レジンを含浸させる工程と、
を含み、
前記レジン製造工程は、
ナノフィラーの単体の表面の化学的修飾を行う化学的修飾化工程と、
前記化学的修飾化工程後の前記ナノフィラーに反応性希釈剤を混合する工程と、
前記反応性希釈剤を混合後の前記ナノフィラーにエポキシ樹脂及び重合促進剤を加えてせん断混合して混合物を生成するエポキシ樹脂混合工程と、
前記エポキシ樹脂混合工程後の混合物に、酸無水物硬化剤を混合する硬化剤混合工程と、
を含む、
絶縁構造製造方法。
1. A method for manufacturing an insulating structure formed on the periphery of a conductor, comprising the steps of:
A resin manufacturing process for manufacturing a resin containing nanofillers;
impregnating a non-conductive tape-like member wound around an outer periphery of the conductor with the resin;
Including,
The resin manufacturing process includes:
A chemical modification step of chemically modifying the surface of the nanofiller alone ;
mixing the nanofiller after the chemical modification step with a reactive diluent;
an epoxy resin mixing step of adding an epoxy resin and a polymerization accelerator to the nanofiller after mixing the reactive diluent and shear-mixing the mixture to form an epoxy resin mixture;
a curing agent mixing step of mixing an acid anhydride curing agent into the mixture obtained after the epoxy resin mixing step;
Including,
Insulation structure manufacturing method.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011116645A (en) 2003-04-11 2011-06-16 Showa Denko Kk Calcium titanate and method for producing the same
US20150361245A1 (en) 2013-02-04 2015-12-17 Siemens Aktiengesellschaft Impregnating resin for an electrical insulation body, electrical insulation body, and method for producing the electrical insulation body
JP2017022265A (en) 2015-07-10 2017-01-26 日清紡ケミカル株式会社 Metal circuit board and method for manufacturing the same
WO2022024181A1 (en) 2020-07-27 2022-02-03 三菱電機株式会社 Thermosetting resin composition, stator coil and rotary electric machine
WO2022044420A1 (en) 2020-08-28 2022-03-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 Method for producing resin, and method for producing insulating structure
JP2022041198A (en) 2020-08-31 2022-03-11 東芝三菱電機産業システム株式会社 Resin manufacturing method and insulation structure manufacturing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011116645A (en) 2003-04-11 2011-06-16 Showa Denko Kk Calcium titanate and method for producing the same
US20150361245A1 (en) 2013-02-04 2015-12-17 Siemens Aktiengesellschaft Impregnating resin for an electrical insulation body, electrical insulation body, and method for producing the electrical insulation body
JP2017022265A (en) 2015-07-10 2017-01-26 日清紡ケミカル株式会社 Metal circuit board and method for manufacturing the same
WO2022024181A1 (en) 2020-07-27 2022-02-03 三菱電機株式会社 Thermosetting resin composition, stator coil and rotary electric machine
WO2022044420A1 (en) 2020-08-28 2022-03-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 Method for producing resin, and method for producing insulating structure
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