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绝缘片材及其制造方法、以及旋转电机与流程

2022-06-01 08:03:34 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及绝缘片材及其制造方法、以及旋转电机。


背景技术:

2.包括电动机、发电机、压缩机等在内的旋转电机具备转子和定子,定子具有定子铁芯和定子线圈。针对旋转电机,正在进行小型化和高输出功率化。旋转电机在内部具备绝缘构件,随着旋转电机的小型化和高输出功率化,对于绝缘构件所用的绝缘材料,要求绝缘性、耐热性和散热性优异。在旋转电机的作为绝缘对象的构件之间、例如在定子铁芯与定子线圈的间隙处配置绝缘构件的情况下,如果在间隙内部分地残存空气层,则会成为绝缘性、散热性和抗振性降低的原因。以往,将定子线圈收纳在定子铁芯的槽内时,在槽内壁与定子线圈的间隙处插入绝缘纸,并且定子线圈用液态的绝缘清漆进行浸渍处理。
3.然而,随着定子线圈的高体积占有率化,槽内壁、定子线圈、绝缘纸各自的间隙、以及定子线圈内的间隙变得狭小。因此,产生绝缘清漆无法充分浸透定子线圈而部分固定的课题。此外,如果为了提高浸透性而使用低粘度清漆作为绝缘清漆,则滴加于线圈末端的清漆大都漏出至铁芯部的端面,因此产生定子线圈内部的附着量不足的课题。其结果是,定子线圈的固定性能降低的情况下,对旋转电机的长期绝缘可靠性造成不良影响。特别是在汽车用旋转电机的情况下,定子线圈的固定性能的降低会成为评估汽车舒适性的标准之一的噪音、振动、声振粗糙度(noise、vibration、harshness:以下称为nvh特性)变差的重要原因。
4.此外,随着高输出功率化,有固定线圈的发热温度升高的趋势,因此从旋转电机的耐久性的角度考虑,需要提高定子线圈的散热性能。然而,绝缘清漆未能充分附着于定子线圈、在定子线圈和定子铁芯之间包含空气层的情况下,产生无法将定子线圈的热量高效地散发至定子铁芯的课题。
5.为了解决这些由绝缘清漆引发的课题,公开了一种方法,该方法在不对定子线圈进行绝缘清漆浸渍处理的情况下,将定子线圈与定子铁芯绝缘地固定(例如参照专利文献1)。因为将在绝缘膜基材的两面层叠地设置有半固化状态的热固性树脂的绝缘片材配置于旋转电机的作为绝缘对象的构件之间,所以可以在绝缘膜基材和定子线圈之间以及绝缘膜基材和槽内壁之间填充使半固化状态的热固性树脂固化而得的绝缘固定树脂。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1:日本专利特开2009-33889号公报


技术实现要素:

9.发明所要解决的技术问题
10.上述专利文献1可以在不对定子线圈进行绝缘清漆浸渍处理的情况下,进行定子线圈的绝缘和固定。然而,虽然半固化状态的热固性树脂由环氧树脂等构成,绝缘膜基材由
聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺等树脂构成,但关于这些材料的详细的组成和物性没有任何记载,关于热固性树脂的柔软性和流动性的特性没有进行评价,因此存在着不清楚热固性树脂是否具有热固性树脂在加热时流动而浸透至构件间的细微部分的特性这一课题。
11.于是,本发明的目的是获得一种具有热固性树脂在加热时流动而浸透至作为绝缘对象的构件的间隙的细微部分的特性的绝缘片材及其制造方法。此外,目的是获得一种绝缘可靠性、散热性和抗振性提高的旋转电机。
12.解决技术问题所采用的技术方案
13.本发明所公开的绝缘片材包括具有空孔、空隙或网眼的片状的基材,和设置于基材的一个面或两个面上的由热固性树脂组合物构成的绝缘树脂层;基材由绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的任意一块单层片材或者选自绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的多块片材层叠而成的层叠片材形成;绝缘树脂层呈未固化或半固化的状态;热固性树脂组合物具有在25℃下为固体的第一热固性树脂、在25℃下为液态的第二热固性树脂、以及在60℃以下为反应惰性的潜固化剂;将第一热固性树脂和第二热固性树脂的总质量设为100质量份时,第一热固性树脂的质量份在10质量份~90质量份的范围内。
14.本发明所公开的旋转电机包括绝缘片材和定子,所述绝缘片材包括具有空孔、空隙或网眼的片状的基材,和设置于基材的一个面或两个面上的由热固性树脂组合物构成的绝缘树脂层,所述定子包括圆筒状的定子铁芯、以及隔着使绝缘树脂层固化而得的绝缘片材配置在形成于定子铁芯上的槽中的定子线圈;绝缘片材将定子铁芯和定子线圈之间绝缘,将定子铁芯和定子线圈固定。
15.本发明所公开的绝缘片材的制造方法是包括具有空孔、空隙或网眼的片状的基材,和设置于基材的一个面或两个面上的由热固性树脂组合物构成的绝缘树脂层的绝缘片材的制造方法,其中包括:将在25℃下为固体的第一热固性树脂、在25℃下为液态的第二热固性树脂、在60℃以下为反应惰性的潜固化剂、最大粒径比所述绝缘树脂层的厚度小且平均粒径比所述绝缘树脂层的厚度的0.5倍小的粒状的多种无机填充剂、稀释用有机溶剂搅拌混合,制成热固性树脂组合物的浆料的第一工序;以及在由绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的任意一块单层片材或者选自绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的多块片材层叠而成的层叠片材形成的基材的一个面或两个面上涂布第一工序中制成的浆料后,使浆料干燥至未固化或半固化的状态的第二工序;第一工序中的热固性树脂组合物中,将第一热固性树脂和第二热固性树脂的总质量设为100质量份时,第一热固性树脂的质量份在10质量份~90质量份的范围内。
16.发明效果
17.本发明所公开的绝缘片材中,具有空孔、空隙或网眼的片状的基材由绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的任意一块单层片材或者选自绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的多块片材层叠而成的层叠片材形成,绝缘树脂层呈未固化或半固化的状态,热固性树脂组合物具有在25℃下为固体的第一热固性树脂、在25℃下为液态的第二热固性树脂、以及在60℃以下为反应惰性的潜固化剂,将第一热固性树脂和第二热固性树脂的总质量设为100质量份时,第一热固性树脂的质量份在10质量份~90质量份的范围内,因此可获得具有热固性树脂在加热时流动而浸透至作为绝缘对象的构件的间隙的细微部分的特性的绝缘片
材。此外,热固性树脂浸透至构件的间隙的细微部分,因此可将构件之间绝缘,将构件固定。
18.本发明所公开的旋转电机包括本发明所公开的绝缘片材和定子,所述定子包括圆筒状的定子铁芯、以及隔着使绝缘树脂层固化而得的绝缘片材配置在形成于定子铁芯上的槽中的定子线圈,因此定子线圈和定子铁芯之间的空气层被排除,所以可提高旋转电机的绝缘可靠性、散热性和抗振性。
19.本发明所公开的绝缘片材的制造方法中,包括:将第一热固性树脂、第二热固性树脂、潜固化剂、粒状的多种无机填充剂、稀释剂搅拌混合,制成热固性树脂组合物的浆料的第一工序;以及在基材2的一个面或两个面上涂布第一工序中制成的浆料后,使浆料干燥至未固化或半固化的状态的第二工序;第一工序中的热固性树脂组合物中,将第一热固性树脂和第二热固性树脂的总质量设为100质量份时,第一热固性树脂的质量份在10质量份~90质量份的范围内;因此可制造具有热固性树脂在加热时流动而浸透至作为绝缘对象的构件的间隙的细微部分的特性的绝缘片材1。此外,热固性树脂浸透至构件的间隙的细微部分,因此可将构件之间绝缘,将构件固定。
附图说明
20.图1是表示实施方式1的绝缘片材的概要的剖视图。
21.图2是表示实施方式1的绝缘片材的概要的剖视图。
22.图3是表示实施方式1的另一绝缘片材的概要的剖视图。
23.图4是表示实施方式1的另一绝缘片材的概要的剖视图。
24.图5是对实施方式1的绝缘片材的绝缘树脂层的储能剪切模量相对于温度的变化进行说明的图。
25.图6是对实施方式1的绝缘片材的绝缘树脂层的损耗模量相对于温度的变化进行说明的图。
26.图7是对实施方式1的绝缘片材的绝缘树脂层的复数粘度相对于温度的变化进行说明的图。
27.图8是表示实施方式1的绝缘片材的制造工序的图。
28.图9是表示实施方式1的绝缘片材的另一制造工序的图。
29.图10是表示实施方式2的旋转电机的定子的概要的立体图。
30.图11是表示实施方式2的旋转电机的定子的概要的剖视图。
31.图12是表示实施方式2的旋转电机的定子的概要的主要部分剖视图。
32.图13是在图12的a-a截面位置切割出的定子的剖视图。
33.图14是将图12的b所示部分放大表示的剖视图。
34.图15是表示实施例的热固性树脂组合物的配方的表图。
35.图16是表示比较例的热固性树脂组合物的配方的表图。
36.图17是表示实施例的评价结果的表图。
37.图18是表示比较例的评价结果的表图。
具体实施方式
38.下面基于附图对本发明的实施方式的绝缘片材及其制造方法、以及旋转电机进行
说明。另外,各图中,对相同或相应的构件、部位标以相同的标号进行说明。
39.实施方式1.
40.图1是表示实施方式1的绝缘片材1的概要的剖视图,图2是表示不同于图1的绝缘片材1的概要的剖视图,图3是表示实施方式1的另一绝缘片材1、即复合绝缘片材10的概要的剖视图,图4是表示不同于图3的复合绝缘片材10的概要的剖视图,图5是对绝缘片材1的绝缘树脂层3的储能剪切模量相对于温度的变化进行说明的图,图6是对绝缘片材1的绝缘树脂层3的损耗模量相对于温度的变化进行说明的图,图7是对绝缘片材1的绝缘树脂层3的复数粘度相对于温度的变化进行说明的图,图8是表示实施方式1的绝缘片材1的制造工序的图,图9是表示绝缘片材1的另一制造工序的图。绝缘片材1是配置于作为绝缘对象的构件之间、将各构件之间绝缘、将各构件固定的片材。
41.《绝缘片材1》
42.绝缘片材1包括具有空孔、空隙或网眼的片状的基材2,和设置于基材2的一个面或两个面上的由热固性树脂组合物构成的绝缘树脂层3。图1所示的绝缘片材1的例子中,在基材2的一个面上形成有绝缘树脂层3,图2所示的绝缘片材1的例子中,在基材2的两个面上形成有绝缘树脂层3。基材2由绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的任意一种单层片材形成。绝缘树脂层3呈未固化或半固化的状态。从基材2所具有的空孔、空隙或网眼形成贯穿基材2的两个面的贯通孔4。在贯通孔4的内部填充有构成绝缘树脂层3的热固性树脂组合物作为孔内绝缘树脂3a。在制备绝缘片材1时,即使贯通孔4的内部并未完全充满孔内绝缘树脂3a也没有问题。在绝缘树脂层3的固化处理工序中,绝缘树脂层3流动,因此贯通孔4的内部充满孔内绝缘树脂3a。另外,下面的说明中,在不特意区分绝缘纸、绝缘膜等基材2的材质的情况下,记作基材2。
43.对另一绝缘片材1、即复合绝缘片材10进行说明。复合绝缘片材10包括具有空孔、空隙或网眼的片状的基材2,和设置于基材2的一个面或两个面上的由热固性树脂组合物构成的绝缘树脂层3。图3所示的复合绝缘片材10的例子中,在基材2的一个面上形成有绝缘树脂层3,图4所示的复合绝缘片材10的例子中,在基材2的两个面上形成有绝缘树脂层3。基材2由选自绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的多块片材2a隔着粘接剂5层叠而成的层叠片材构成。从基材2所具有的空孔、空隙或网眼形成贯穿基材2的两个面的贯通孔4。在复合绝缘片材10中,通过在片材2a层叠后在基材2上做出贯通孔4,在粘接剂5部分也形成贯通孔4。在贯通孔4的内部填充有构成绝缘树脂层3的热固性树脂组合物作为孔内绝缘树脂3a。在制备绝缘片材1时,即使贯通孔4的内部并未完全充满孔内绝缘树脂3a也没有问题。在绝缘树脂层3的固化工序中,绝缘树脂层3流动,因此贯通孔4的内部充满孔内绝缘树脂3a。另外,粘接剂5也可以是绝缘树脂层3。绝缘树脂层3具有柔软性,与片材2a的粘接强度大,因此可通过加热压接将片材2a彼此粘接。
44.构成基材2的多块片材2a可以是相同材料,也可以是不同材质。图3和图4所示的复合绝缘片材10中,由3块片材2a构成基材2,但片材2a的块数不限于此。但是,如果片材2a的块数增多,则复合绝缘片材10的厚度增大,因此片材2a的块数优选为3块左右。
45.《基材2》
46.作为构成基材2的绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布的材质,以具有绝缘性的树脂纤维或二氧化硅纤维等作为原料。构成绝缘树脂层3的热固性树脂组合物具有粒状的多种
无机填充剂的情况下,空孔、空隙和网眼的与基材2的表面平行的方向上的尺寸比多种无机填充剂的最小粒径大。热固性树脂组合物中,通过所掺入的无机填充剂的种类或无机填充剂的掺入量,可提高热固性树脂组合物的导热系数。使用不具有贯通孔4的绝缘膜或绝缘纸作为基材2的情况下,热阻低的绝缘膜或绝缘纸阻碍从定子线圈向定子铁芯的散热。通过使用空孔、空隙和网眼的尺寸比无机填充剂的最小粒径大的具有空孔的绝缘膜或绝缘纸、具有空隙的无纺布或具有网眼的网格布作为基材2,可将热固性树脂组合物充满空孔、空隙、网眼的内部。因此,热固性树脂组合物的导热性在基材2中也能有效地发挥作用,可抑制由基材2导致的散热阻碍。
47.另外,在需要提高绝缘片材1的导热系数以及不需要形成厚的绝缘树脂层3的情况下,也可以不在热固性树脂组合物中掺入无机填充剂。即使在热固性树脂组合物不具有无机填充剂的情况下,为了使绝缘片材1的基材2有效地反映出热固性树脂组合物的散热性,需要在绝缘片材1中使用有空孔、空隙或网眼的绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布的基材2。此时,为了在贯通孔4中填充热固性树脂组合物,空孔、空隙和网眼的与基材2的表面平行的方向上的尺寸优选为1μm以上。
48.使用绝缘纸或绝缘膜作为基材2的情况下,因为绝缘纸和绝缘膜不具有空孔,所以在绝缘纸和绝缘膜上设置贯通孔4,在绝缘纸和绝缘膜上形成空孔。空孔的形状没有限制,但热固性树脂组合物具有粒状的多种无机填充剂的情况下,空孔的与基材2的表面平行的方向上的尺寸比多种无机填充剂的最小粒径大,空孔的空孔率优选在20%~95%的范围内。从基材2的散热性和基材2的强度的角度考虑,为了在贯通孔4中填充热固性树脂组合物,空孔的与基材2的表面平行的方向上的尺寸在1μm以上,并且是比无机填充剂的平均粒径更大的尺寸,空孔的空孔率更优选在30%~90%的范围内。此外,分布于基材2中的空孔的形状、尺寸可以相同也可以不同。空孔在基材2中的面内分布可以是均一的,也可以是不均一的或者局部配置。
49.使用无纺布作为基材2的情况下,无纺布可以是通用无纺布、微纤维无纺布或纳米纤维无纺布中的任一种。热固性树脂组合物具有粒状的多种无机填充剂的情况下,无纺布所具有的空隙的与基材2的表面平行的方向上的尺寸比多种无机填充剂的最小粒径大,空隙的空隙率优选在20%~95%的范围内。从基材2的散热性和基材2的强度的角度考虑,为了在由空隙形成的贯通孔4中填充热固性树脂组合物,空隙的与基材2的表面平行的方向上的尺寸在1μm以上,并且是比无机填充剂的平均粒径更大的尺寸,空隙的空隙率更优选在30%~90%的范围内。此外,分布于基材2中的空隙的形状、尺寸可以相同也可以不同。空隙在基材2中的面内分布可以是均一的,也可以是不均一的或者局部配置。
50.使用网格布作为基材2、热固性树脂组合物具有粒状的多种无机填充剂的情况下,网格布所具有的网眼的与基材2的表面平行的方向上的尺寸比多种无机填充剂的最小粒径大,网眼的网眼率优选在20%~95%的范围内。从基材2的散热性和基材2的强度的角度考虑,为了在由网眼形成的贯通孔4中填充热固性树脂组合物,网眼的与基材2的表面平行的方向上的尺寸在1μm以上,并且是比无机填充剂的平均粒径更大的尺寸,网眼的网眼率更优选在30%~90%的范围内。此外,分布于基材2中的网眼的形状、尺寸可以相同也可以不同。网眼在基材2中的面内分布可以是均一的,也可以是不均一的或者局部配置。
51.形成基材2的绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布的材质是具备绝缘性的原材料,只
要与柔软性等目标特性的赋予相对应地适当选择公知的材质即可,也可以将多种材质组合使用。基材2的材质例如是由工程塑料或超级工程塑料构成的绝缘树脂材料、由二氧化硅或氧化铝或玻璃构成的无机类绝缘材料、或者包含纤维状的所述绝缘树脂材料或纤维状的所述无机类绝缘材料的材料。如果是绝缘树脂材料,则具有柔软性,因此能够有利地进行成形,如果是无机类绝缘材料,则导热系数高,因此可提高从发热的定子线圈向定子铁芯的散热。作为具体例,可例举芳族聚酰胺纸、牛皮纸、绉纹纸、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、四氟乙烯
·
乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、尼龙6,6、维纶、乙烯乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚烯烃、人造纤维、特氟龙(注册商标)或聚偏氟乙烯等氟树脂、液晶聚合物、纤维素、维纶、玻璃、二氧化硅和氧化铝。
52.基材2也可以如图3或图4所示由层叠片材构成。基材2是层叠片材的情况下,基材2例如是将绝缘纸和绝缘膜中的任一者或两者层叠而形成的。通过层叠可自由地选择基材2的厚度。此外,通过将绝缘纸和绝缘膜组合层叠,可形成充分发挥各自特长的基材2。由多张绝缘纸形成基材2的情况下,基材2是复合绝缘纸。由多张绝缘膜形成基材2的情况下,基材2是复合绝缘膜。此外,基材2是层叠片材的情况下,基材2例如具备隔着绝缘树脂层3或粘接剂层叠的多块片材。通过隔着绝缘树脂层3或粘接剂,可提高基材2的强度。此外,在粘接剂中掺入无机填料的情况下,可提高粘接剂的导热系数,因此可提高基材2的散热效果。多块片材隔着粘接剂粘接的情况下,所用的粘接剂例如是丙烯酸类或环氧类的通用粘接剂、或者包含填充材料的高导热性粘接剂。要求高耐热性和绝缘性的旋转电机用的绝缘片材1的情况下,优选由高耐热性的芳族聚酰胺纸、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺等层叠而成的基材2。由绝缘纸和绝缘膜构成的不具有贯通孔4的基材2的情况下,设置贯通孔4,在绝缘纸和绝缘膜上形成空孔。
53.《绝缘树脂层3》
54.构成绝缘树脂层3的热固性树脂组合物具有在25℃下为固体的作为第一热固性树脂的热固性树脂(a)、在25℃下为液态的作为第二热固性树脂的热固性树脂(b)、以及在60℃以下为反应惰性的潜固化剂。热固性树脂组合物还可以具有粒状的多种无机填充剂。多种无机填充剂的最大粒径比绝缘树脂层3的厚度小,平均粒径比绝缘树脂层3的厚度的0.5倍小。无机填充剂的最大粒径在绝缘树脂层3的厚度以上的情况下,或者无机填充剂的平均粒径在绝缘树脂层3的厚度的0.5倍以上的情况下,当在基材2上涂布形成绝缘树脂层3的浆料时,绝缘片材1无法获得表面平坦性。此外,绝缘树脂层3的压缩因高弹性的无机填充材料而停止,因此绝缘树脂层3无法高效地被压缩,在配置绝缘片材1的间隙的细微部分有时无法充分地填充绝缘树脂层3,并且当将定子铁芯成形为圆筒状时有时无法将绝缘片材1压缩固定在定子上。此外,热固性树脂组合物根据需要包含固化促进剂、成膜性赋予剂、粘着赋予剂和粘接赋予剂等。另外,以下说明中,在指代热固性树脂(a)和热固性树脂(b)两者而不作特别区分的情况下,或者指代它们的混合树脂的情况下,简记作“热固性树脂”。此外,常温是约25℃。
55.首先,对热固性树脂进行说明。热固性树脂可使用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、有机硅树脂等公知的热固性树脂。热固性树脂特别优选具有作为绝缘清漆广泛使用的环氧树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂等不饱和
聚酯树脂中的至少一种。它们是常规使用的材料,因此可以容易地使用,可提高绝缘片材1的生产性。
56.作为热固性树脂的具体例,可例举双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚ad型环氧树脂、溴化双酚a型环氧树脂、溴化双酚f型环氧树脂、溴化双酚ad型环氧树脂、脂环族环氧树脂、溴化脂环族环氧树脂、线型酚醛型环氧树脂、甲酚线型酚醛型环氧树脂、溴化线型酚醛型环氧树脂、溴化甲酚线型酚醛型环氧树脂、氢化双酚a型环氧树脂、异氰酸三缩水甘油酯、乙内酰脲型环氧树脂、杂环环氧树脂、含联苯骨架的芳烷基型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、酚醛清漆树脂、甲阶酚醛树脂、环氧(甲基)丙烯酸酯树脂(乙烯基酯类树脂)、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯树脂、聚醚(甲基)丙烯酸酯树脂、聚酯(甲基)丙烯酸酯树脂等。这些树脂也可以单独用作热固性树脂。此外,也可以将两种以上混合用作热固性树脂。
57.热固性树脂(a)在常温下为固体,熔点或玻璃化温度的软化温度在150℃以下。更优选的软化温度在125℃以下。软化温度高于150℃的情况下,在加热时与热固性树脂(b)的聚合反应难以进行,需要将固化处理工序中的加热温度升高至高于200℃。因此,会诱发绝缘对象的构件或绝缘膜的劣化,因此不优选。
58.此外,热固性树脂(a)必须溶解于液态的热固性树脂(b)或稀释用有机溶剂(以下称为稀释剂)中的至少一方。不溶解的情况下,在下述的浆料制备工序中无法获得树脂成分均等地溶解的状态,因此无法形成均质的绝缘树脂层3。
59.另外,热固性树脂(a)是环氧树脂的情况下,从提高与绝缘对象的构件的粘接力的角度考虑,更优选环氧当量在200以上、软化点在50℃~160℃的范围(以下,示出这样的数值或比例的下限和上限的情况下,记作“50℃~160℃”)内的环氧树脂。此外,热固性树脂(a)为乙烯基酯树脂等不饱和聚酯树脂的情况下,也优选软化点为50℃~160℃的不饱和聚酯树脂。这些树脂在常温下与其它原材料预混合时的操作性优良,并且在加热下容易熔融,因此与其它原材料混合时的均一性提高。
60.热固性树脂(a)为环氧树脂的情况下,为了提高与绝缘对象的构件的粘接力,热固性树脂(b)合适的是在常温下为液态的环氧树脂,为了提高热固性树脂(a)的溶解力,更优选使用双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂。此外,热固性树脂(a)为不饱和聚酯树脂的情况下,为了提高热固性树脂(a)的溶解力,热固性树脂(b)合适的是不饱和聚酯树脂的低聚物或单体的低粘度低分子量体。
61.如此,通过使用常温下的状态不同的热固性树脂(a)和热固性树脂(b)并调整质量比的配比等,可以控制绝缘树脂层在常温下的表面粘着性(粘性)、机械强度(韧性)、粘着性、加热时的流动性等。将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,热固性树脂(a)的质量份在10质量份~90质量份的范围内,更优选15质量份~85质量份。
62.如果从质量比的角度考虑热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的比例,则热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的质量比(a/b)优选在10/90~90/10的范围内。质量比(a/b)低于10/90的情况下,因为液态树脂多,所以干燥后无法得到稳定的绝缘树脂层3,无法从脱模基材剥离。质量比(a/b)高于90/10的情况下,因为固态树脂多,所以绝缘树脂层3的韧性(材料的粘合强度)降低。因此,在干燥时或从脱模基材剥离时绝缘树脂层3容易发生开裂和缺损,绝缘片材1的操作性变差。
63.为了制造韧性高且稳定的绝缘树脂层3,质量比(a/b)优选在15/85~85/15的范围
内。此外,为了确保能够使在绝缘对象的构件上的粘贴变得容易的粘着性和加热时的流动性,质量比(a/b)优选在15/85~50/50的范围内。另一方面,不需要绝缘树脂层3表面的粘着性的情况下(例如粘着性使绝缘片材1的操作性变差的情况下),为了降低表面粘着性,质量比(a/b)优选在50/50~85/15的范围内。此时,因为常温下为固体的热固性树脂(a)多,所以加热时的流动性降低。需要在确保加热时的流动性的同时降低表面粘着性的情况下,只要以常温下为液态的热固性树脂(b)的比例提高的配方,或是提高干燥温度,或是延长干燥时间,形成略微进行了固化反应的半固化状态的绝缘树脂层3即可。
64.接着,对热固性树脂组合物所具有的潜固化剂等固化剂进行说明。热固性树脂组合物除了热固性树脂(a)和热固性树脂(b)之外,还含有使热固性树脂固化的固化剂。固化剂无特别限定,可以与热固性树脂的种类相匹配地适当选择公知的固化剂。固化剂可采用胺类、酚类、酸酐类、咪唑类、聚硫醇固化剂、聚酰胺树脂等。
65.作为固化剂的具体例,可例举甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐和降冰片烯二酸酐等脂环族酸酐、十二碳烯琥珀酸酐等脂肪族酸酐、邻苯二甲酸酐和偏苯三酸酐等芳香族酸酐、双氰胺、4,4
’‑
二氨基二苯砜等芳香族二胺、己二酸二酰肼等有机二酰肼、三氟化硼、三氯化硼和三溴化硼等卤化硼胺络合物、三(二甲氨基甲基)苯酚、二甲基苄胺、1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯及其衍生物、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑和2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑等咪唑类、双酚a、双酚f、双酚s、线型酚醛树脂、甲酚线型酚醛树脂、对羟基苯乙烯树脂等多元酚化合物、有机过氧化物。
66.上述固化剂中,作为卤化硼胺络合物的代表性的具体例,可例举三氟化硼单乙胺络合物、三氟化硼二乙胺络合物、三氟化硼异丙胺络合物、三氟化硼氯苯胺络合物、三氟化硼-三烯丙胺络合物、三氟化硼苄胺络合物、三氟化硼苯胺络合物、三氯化硼单乙胺络合物、三氯化硼苯酚络合物、三氯化硼哌啶络合物、三氯化硼甲硫醚络合物、三氯化硼n,n-二甲基辛胺络合物、三氯化硼n,n-二甲基十二烷胺络合物、三氯化硼n,n-二乙基二辛胺络合物等。这些固化剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
67.固化剂的掺入量只要与所使用的热固性树脂和固化剂的种类等相匹配地适当调整即可。通常,将热固性树脂的质量设为100质量份时,固化剂的质量份优选在0.1质量份以上且在200质量份以下。
68.使用环氧树脂作为热固性树脂的情况下,从绝缘树脂层3的保存稳定性、固化性和固化树脂物性等的角度考虑,固化剂合适的是在60℃以下为反应惰性的潜固化剂。作为潜固化剂的具体例,可例举三氟化硼-胺络合物等卤化硼胺络合物、双氰胺、有机酸酰肼、4,4
’‑
二氨基二苯砜等芳香族二胺等。通过将具有这些潜固化剂的绝缘片材1在低于反应活性引发温度的温度下加热,流动的绝缘树脂层3进入定子线圈与定子铁芯的间隙,可有效地提高作为绝缘对象的构件的固定性和散热性。这些潜固化剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。作为潜固化剂的掺入量,相对于作为热固性树脂的环氧树脂的当量比为0.3~2.0,从固化物特性的稳定性的角度考虑,更优选为0.5~1.5。
69.此外,使用不饱和聚酯树脂作为热固性树脂的情况下,作为固化剂的具体例举出的有机过氧化物用作引发聚合反应的反应引发剂。作为有机过氧化物,只要10小时半衰期温度在40℃以上就没有特别限定,可使用本领域公知的有机过氧化物。作为有机过氧化物的具体例,可例举酮过氧化物类、过氧缩酮类、氢过氧化物类、二烷基过氧化物系、二酰基过
氧化物类、过氧化酯类、过氧化二碳酸酯类的过氧化物等。这些有机过氧化物可单独使用也可2种以上混合使用。
70.通过选择活性温度高的有机过氧化物,可提高绝缘树脂层3的可使用时间(即绝缘片材1的可使用时间)。从确保适合于对定子线圈的浸渍处理的绝缘树脂层3的可使用时间的角度考虑,有机过氧化物的10小时半衰期温度优选在80℃以上。此外,为了高效地进行绝缘树脂层3的固化,有机过氧化物的10小时半衰期温度优选在使绝缘树脂层3固化时的固化炉的设定温度以下。
71.作为具有这样的10小时半衰期温度的有机过氧化物的具体例,可例举1,1-二(叔丁基过氧基)环己烷、1,1-二(叔己基过氧基)环己烷、1,1-二(叔己基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔丁基过氧基)-2-甲基环己烷、2,2-二(4,4-二(叔丁基过氧基)环己基)丙烷、4,4-二(叔丁基过氧基)戊酸正丁酯、2,2-二(叔丁基过氧基)丁烷、叔己基过氧基异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧基马来酸、叔丁基过氧基-3,5,5-三甲基己酸、叔丁基过氧基月桂酸、叔丁基过氧基异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧基苯甲酸酯、叔丁基过氧基乙酸酯、叔己基过氧基苯甲酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧基)己烷、叔丁基过氧基2-乙基己基单碳酸酯、二(2-叔丁基过氧基异丙基)苯、二枯基过氧化物、二叔己基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、二叔己基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己-3-炔、对烷氢过氧化物、叔丁基过氧基烯丙基单碳酸酯、甲乙酮过氧化物、1,1,3,3-四甲基丁基氢过氧化物、叔丁基氢过氧化物、枯茗氢过氧化物、二异丙苯氢过氧化物等。这些可单独使用也可2种以上混合使用。
72.有机过氧化物的掺入量无特别限定,将作为热固性树脂的聚酯树脂的质量总和设为100质量份时,通常为0.1质量份~10质量份。更优选为0.5质量份~5质量份。如果有机过氧化物的掺入量少于0.1质量份,则交联密度减小,固化可能会不充分。另一方面,如果有机过氧化物的掺入量多于10质量份,则有绝缘树脂层3的可使用时间显著缩短的倾向。
73.接着,对热固性树脂组合物可以具有的粒状的多种无机填充剂进行说明。从提高导热系数和机械强度、增加绝缘树脂层3的膜厚等的角度考虑,热固性树脂组合物可以含有无机填充剂。多种无机填充剂的最大粒径比绝缘树脂层3的厚度小、平均粒径比绝缘树脂层3的厚度的0.5倍小,因此无机填充剂不会从绝缘树脂层3突出,无机填充剂可容易地分散设置于绝缘树脂层3的内部。无机填充剂无特别限定,可以与目的相匹配地适当选择公知的无机填充剂。无机填充剂可以经过硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂等的表面处理,也可以未经表面处理。
74.作为无机填充剂的具体例,可例举结晶二氧化硅、熔融二氧化硅、氧化铝、滑石、粘土、碳酸钙、硅酸钙、二氧化钛、氮化硅、氢氧化铝、氮化铝、氮化硼、玻璃、硫酸钡、氧化镁、氧化铍、云母、氧化镁等。填充剂的形状合适的是碎片状或球状,但也可以是次球状、鳞片状、纤维状、磨碎纤维、须等。这些填充剂可单独使用也可2种以上混合使用。
75.此外,为了提高固化后的绝缘树脂层3的耐裂性和耐冲击性,也可以在绝缘树脂层3中添加热塑性树脂、橡胶成分、各种低聚物等树脂类填充剂。作为热塑性树脂的具体例,可例举缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩乙醛树脂、聚酰胺树脂、芳香族聚酯树脂、苯氧基树脂、mbs树脂(甲基丙烯酸甲酯
·
丁二烯
·
苯乙烯共聚物)、abs树脂(丙烯腈
·
丁二烯
·
苯乙烯共聚物)、丙烯酸树脂等,可以用硅油、有机硅树脂、有机硅橡胶、氟橡胶等改性。此外,也可以添
加各种塑料粉末、各种工程塑料粉末等。
76.上述填充材料的掺入量只要是能将热固性树脂组合物均匀地混合的量即可,通常相对于热固性树脂组合物的总量在70体积%以下,如果考虑到混合的操作性,则更优选在65体积%以下。如果填充材料的掺入量大于70体积%,则有无法与树脂组合物均匀地混合,得不到绝缘树脂3的特性的重现性的倾向。此外,将绝缘片材1弯折使用的情况下,因为需要提高柔软性,所以更优选在50体积%以下。另外,在需要提高绝缘片材1的导热系数以及不需要形成厚的绝缘树脂层3的情况下,也可以不在热固性树脂组合物中掺入填充材料。即使在不掺入填充材料的情况下,为了使绝缘片材1的基材2有效地反映出热固性树脂组合物的散热性,需要在绝缘片材1中使用有空孔、空隙或网眼的绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布的基材2。
77.绝缘片材1插入形成于绝缘对象的构件间(例如定子线圈和定子铁芯之间)的间隙部分,用作相间绝缘。因此,热固性树脂组合物所具有的无机填充材料的最大粒径优选比间隙的尺寸减去绝缘片材1的基材2的厚度而得的尺寸小,平均粒径优选比该尺寸的0.5倍小。例如,间隙的尺寸减去基材2的厚度而得的实测尺寸包括公差在内为10μm~100μm的情况下,选择最大粒径在10μm以下、平均粒径在5μm以下的无机填充材料。无机填充剂的最大粒径在间隙的尺寸减去绝缘片材1的基材2的厚度而得的尺寸以上的情况下,或者无机填充剂的平均粒径在该尺寸的0.5倍以上的情况下,绝缘片材1无法得到表面平坦性,在其间隙插入绝缘片材1的过程中的操作性降低。此外,绝缘树脂层3的压缩因高弹性的无机填充材料而停止,因此绝缘树脂层3无法高效地被压缩,在配置绝缘片材1的间隙的细微部分有时无法充分地填充绝缘树脂层3,并且当将定子铁芯成形为圆筒状时有时无法将绝缘片材1压缩固定在定子上。
78.接着,对热固性树脂组合物根据需要可以具有的固化促进剂、成膜性赋予剂、粘着赋予剂和粘接赋予剂等进行说明。
79.为了促进固化反应,热固性树脂组合物可以具有固化促进剂。固化促进剂无特别限定,可以与热固性树脂的种类相匹配地适当选择公知的固化促进剂。作为固化促进剂的具体例,可例举叔胺类、咪唑类、胺加合物类等。从绝缘树脂层的保存稳定性、固化性和固化树脂物性等的角度考虑,更优选在60℃以下为反应惰性的固化促进剂。作为固化促进剂的掺入量,将热固性树脂的总质量设为100质量份时,固化促进剂的质量份通常为0.01质量份~10质量份,更优选为0.02质量份~5.0质量份。固化促进剂如果少于0.01质量份,则固化反应的促进效果差,如果多于10质量份,则有可使用时间缩短的倾向。
80.为了提高厚度的均匀性和表面平滑性等成膜性,热固性树脂组合物可以具有成膜性赋予剂。成膜性赋予剂例如可使用热塑性树脂。热固性树脂组合物具有重均分子量在10,000~100,000范围内的热塑性树脂,将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,热塑性树脂在1质量份~100质量份的范围内。为了不损害热固性树脂的固化特性,更优选在5质量份~80质量份的范围内。通过热固性树脂组合物具有如此规定的热塑性树脂,可有效地提高热固性树脂组合物的厚度的均匀性和表面平滑性等成膜性。热塑性树脂无特别限定,可以与热固性树脂的种类相匹配地适当选择公知的热塑性树脂。作为热塑性树脂的具体例,可例举例如苯氧基树脂、饱和聚酯树脂等。这些成膜性赋予剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
81.热塑性树脂的重均分子量小于10,000的情况下,无法实现成膜性的改善。热塑性树脂的重均分子量大于100,000的情况下,在液态的热固性树脂(b)中的溶解分散性差,无法制备浆料。从固化促进性和固化树脂物性等的角度考虑,将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,成膜性赋予剂的掺入量通常为1质量份~40质量份,更优选为5质量份~30质量份。成膜性赋予剂如果少于1质量份,则成膜性的改善效果差,如果多于40质量份,则在液态的热固性树脂(b)中的溶解分散性差,无法制备浆料。
82.为了提高绝缘树脂层3的表面粘着性,热固性树脂组合物可以具有粘着赋予剂。粘着赋予剂只要重均分子量为10,000~200,000即可,无特别限定,可以与热固性树脂的种类相匹配地适当选择公知的粘着赋予剂。作为粘着赋予剂的具体例,可例举萜类树脂、松香类树脂、天然橡胶、苯乙烯类弹性体、聚乙烯醇缩乙醛类树脂、聚乙烯醇缩甲醛类树脂、聚乙烯醇缩丁醛类树脂等。这些粘着赋予剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
83.粘着赋予剂的重均分子量小于10,000的情况下,无法实现粘着性的改善。粘着性赋予剂的重均分子量大于200,000的情况下,在液态的热固性树脂(b)中的溶解分散性差,无法制备浆料。从固化促进性和固化树脂物性等的角度考虑,将热固性树脂的总质量设为100质量份时,粘着赋予剂的掺入量通常为1质量份~20质量份,更优选为2质量份~10质量份。粘着赋予剂如果少于1质量份,则表面粘着性的改善效果差,如果多于20质量份,则在液态的热固性树脂(b)中的溶解分散性差,无法制备浆料。
84.为了提高热固性树脂与无机填充材料的界面或者绝缘树脂层3与绝缘对象的构件的界面的粘接力,热固性树脂组合物可以具有粘接赋予剂。粘接赋予剂无特别限定,可以与热固性树脂或无机填充材料的种类相匹配地适当选择公知的粘接赋予剂。作为粘接赋予剂的具体例,可例举γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、n-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、n-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂。这些粘接赋予剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。粘接赋予剂的掺入量与所使用的热固性树脂或粘接赋予剂的种类等相匹配地适当设定即可,将热固性树脂的总质量设为100质量份时,通常优选为0.01质量份~5质量份。
85.另外,热固性树脂组合物也可以具有抑制无机填充剂等固体粉末在热固性树脂中的沉降的防沉降剂或分散剂、防止产生空孔的消泡剂、防止绝缘树脂层3之间粘连的聚合物珠粒等防粘连剂或滑动性提高剂、涂料固定剂、抗氧化剂、阻燃剂、着色剂、增稠剂、降稠剂、表面活性剂等。
86.《绝缘树脂层3的特性》
87.对绝缘树脂层3的特性进行说明。绝缘树脂层3优选表面平滑性和柔软性高。出于与绝缘对象的构件的粘贴性良好、固化后的绝缘树脂层3与绝缘对象的构件之间不产生空气层的目的,将绝缘树脂层3的厚度的面内分布设为绝缘树脂层3的厚度的平均值的
±
30%以内。
88.绝缘树脂层3具有即使在25℃下弯折180度也不发生开裂的柔软性。如果通过过度的加热进行绝缘树脂层3的干燥,则除了稀释剂的挥发外,也进行热固性树脂的固化反应,绝缘树脂层3的柔软性可能会消失。绝缘树脂层3的柔软性消失的情况下,绝缘树脂层3不具有顺着构件的表面形状的柔软性,因此将绝缘片材1配置于构件之间的间隙时,绝缘树脂层3可能会发生开裂。或者,在绝缘树脂层3加热固化后,绝缘树脂层3也可能无法粘接并固定
于构件。
89.绝缘树脂层3的厚度如果过大,则内部应力高,在180度弯折时可能会发生开裂。绝缘树脂层3的厚度优选为1μm~500μm,为了完全填补绝缘对象的构件之间的间隙,厚度更优选为5μm~300μm。厚度小于1μm的情况下,难以形成无针孔的绝缘树脂层3。厚度大于500μm的情况下,在180度弯折试验中发生开裂的可能性大。
90.绝缘树脂层3的厚度形成为落在配置绝缘片材1的间隙的间隔与基材2的厚度之差的1.1倍~2.0倍的范围内。更优选形成为落在1.3倍~1.7倍的范围内。通过在如此规定的范围内形成绝缘树脂层3的厚度,可在配置绝缘片材1的间隙的细微部分充分地填充绝缘树脂层3。此外,将绝缘片材1配置于旋转电机的情况下,可抑制旋转电机的组装性的劣化。具体而言,间隙的尺寸减去基材2的厚度而得的尺寸为100μm的情况下,绝缘树脂层3的厚度优选为110μm~200μm,更优选为130μm~170μm。厚度小于110μm的情况下,经加热的绝缘树脂层3无法充分地填充至间隙的细微部分。厚度大于200μm的情况下,在旋转电机的定子的成形时在槽间产生间隙,因此无法将定子成形为圆筒状等,定子的组装性可能劣化。
91.设置于绝缘片材1的绝缘树脂层3在25℃、25mpa的压力下厚度(总厚)被压缩10%以上,如果考虑到配置绝缘片材1的构件之间的间隙的尺寸公差,则更优选厚度被压缩20%以上。将热固性树脂组合物的总质量设为100质量份时,绝缘树脂层3的不挥发成分在97质量份以上。绝缘树脂层3的不挥发成分在97质量份以上,因此如果完全固化,则有3%~10%的体积收缩。此外,绝缘片材1的基材2根据种类在25mpa的压力下几乎不被压缩,因此绝缘树脂层3的厚度必须要比间隙的尺寸减去基材2的厚度而得的尺寸大10%以上。在25℃、25mpa的压力下绝缘片材1的厚度只能压缩不到10%的情况下,即使在配置绝缘片材1时填补了间隙,有时也会因绝缘树脂层3的固化收缩而产生微小的间隙。
92.将绝缘片材1预先粘贴于构件来使用的情况下,优选在25℃下有表面粘着性(粘性)的绝缘树脂层3。另一方面,如果将绝缘片材1预先粘贴于构件则操作性变差的情况下,可通过上述热固性树脂的质量比和干燥条件等来使其在保持着柔软性和压缩性的状态下丧失绝缘树脂层3的表面粘着性。作为没有表面粘着性的指标,定为在40℃下以2mpa的压力按压在绝缘对象的构件上也不粘着。在该条件下粘着的情况下,在操作环境温度(25~35℃)的作用下,表面粘着性增强,绝缘片材1的操作性可能会变差。
93.绝缘树脂层3必须具有在25℃下能够被压缩的柔软性,并且必须在加热时流动而浸透至构件间的细微部分(例如定子线圈和定子铁芯的突出形状和凹部形状等)。要得到这样的特性,重要的是绝缘树脂层3的干燥状态。关于柔软性,可通过即使180度弯折也不发生开裂来简单地判断。作为更加定量地判定这些柔软性和流动性的特性的方法,有基于粘弹性测定的弹性模量评价。
94.图5是由单体的绝缘树脂层3得到的粘弹性测定的具体例,所示为储能剪切模量(g

)相对于温度的变化。25℃下的储能剪切模量(图5中以a表示)在1.0
×
103pa~5.0
×
104pa的范围内。储能剪切模量随着温度的升高而降低,最低值(图3中以b表示)在80℃~150℃的范围内在10pa~2.0
×
103pa的范围内。通过将储能剪切模量设定在如此规定的范围内,绝缘树脂层3可获得预先定好的压缩率,可使绝缘树脂层3浸透至构件间的细微部分。不满足上述值的绝缘树脂层3在加压时得不到预先定好的压缩率,得不到向构件间的细微部分的浸透性。
95.储能剪切模量的最低值位于低于80℃的范围内的情况下,在常温放置下绝缘树脂层3就会进行反应,绝缘树脂层3的柔软性容易降低。另一方面,最低值位于150℃以上的范围内的情况下,完全固化所需的加热温度高,因此可能会使基材2劣化。从维持绝缘树脂层3的形状并且在加热温度下使绝缘树脂层3表现出流动性的角度考虑,更优选的是25℃下的储能剪切模量在3.0
×
103pa~3.0
×
104pa的范围内,并且80℃~150℃范围内的储能剪切模量的最低值在1.0
×
102pa~5.0
×
102pa的范围内,为25℃下的储能剪切模量的值的十分之一以下。另外,180℃以上的储能剪切模量由于固化带来的影响而在1.0
×
105pa以上饱和(图3中以c表示)。
96.图6是由单体的绝缘树脂层3得到的粘弹性测定的具体例,所示为损耗模量(g

)相对于温度的变化。25℃下的损耗模量(图6中以a表示)在1.0
×
103pa~5.0
×
104pa的范围内。损耗模量随着温度的升高而降低,最低值(图6中以b表示)在80℃~150℃的范围内在10pa~2.0
×
103pa的范围内。另外,损耗角正切值(tanδ)的极大值在80℃~150℃下在1.0~3.5的范围内。损耗模量和损耗角正切值不满足上述值的绝缘树脂层3在加压时得不到预先定好的压缩率,得不到向构件间的细微部分的浸透性。
97.损耗模量的最低值或损耗角正切值的极大值位于低于80℃的范围内的情况下,在常温放置下绝缘树脂层3就会进行反应,绝缘树脂层3的柔软性容易降低。另一方面,损耗模量的最低值或损耗角正切值的极大值位于150℃以上的范围内的情况下,完全固化所需的加热温度高,因此可能会使基材2劣化。从维持绝缘树脂层3的形状并且在加热温度下使绝缘树脂层3表现出流动性的角度考虑,更优选的是25℃下的损耗模量在3.0
×
103pa~3.0
×
104pa的范围内,并且80℃~150℃范围内的损耗模量的最低值在1.0
×
102pa~1.0
×
103pa的范围内,为25℃下的值的五分之一以下。180℃以上的损耗模量由于固化带来的影响而在5.0
×
103pa以上饱和(图6中以c表示),损耗角正切值在0.2以下饱和。
98.绝缘树脂层3的柔软性和流动性的特性也可以用复数粘度来评价。图7是由单体的绝缘树脂层3得到的动态粘弹性测定的具体例,所示为复数粘度相对于温度的变化。25℃下的复数粘度(图7中以a表示)在6.0
×
102pa
·
s~1.0
×
104pa
·
s的范围内。复数粘度随着温度的升高而降低,最低值(图7中以b表示)在80℃~150℃的范围内在5.0
×
102pa
·
s以下。通过将复数粘度设定在如此规定的范围内,绝缘树脂层3可获得预先定好的压缩率,可使绝缘树脂层3浸透至构件间的细微部分。复数粘度不满足上述值的绝缘树脂层3在加压时得不到预先定好的压缩率,得不到向构件间的细微部分的浸透性。
99.另外,从维持绝缘树脂层3的形状并且在加热温度下使绝缘树脂层3表现出流动性的角度考虑,更优选的是25℃下的复数粘度在1.0
×
103pa
·
s~5.0
×
103pa
·
s的范围内,并且80℃~150℃范围内的复数粘度的最低值在1pa
·
s~5.0
×
102pa
·
s的范围内,为25℃下的值的十分之一以下。180℃以上的复数粘度由于固化带来的影响而在1.0
×
104pa
·
s以上饱和(图7中以c表示)。
100.《绝缘片材1的特性》
101.对绝缘片材1的特性进行说明。绝缘片材1配置在形成于绝缘对象的构件间(例如定子线圈和定子铁芯之间)的间隙部分之后,在固化处理工序中被加热而固化。固化处理工序中的加热温度和加热时间根据固化剂和固化促进剂的种类而不同,设定为不会使绝缘对象的构件劣化的加热温度和加热时间。具体而言,加热温度优选为100℃~200℃,更优选为
130℃~190℃。加热时间优选为1分钟~6小时,更优选为3分钟~2小时。
102.加热温度低于100℃或加热时间少于1分钟的情况下,绝缘树脂层3的固化不充分,无法与构件粘接并固定。在100℃~170℃的较低温度下,即使超过6小时也很少会使构件劣化,而在170℃以上超过6小时的情况下,或者在200℃以上的高温加热下,有时会使构件劣化。另外,绝缘片材1几乎不含溶剂,因此也可以通过感应加热或通电加热等来固化,采用感应加热或通电加热的情况下,可实现固化处理工序的简化。
103.为了将绝缘对象的构件一体化以提高抗振性,绝缘片材1固化后与构件的粘接力优选在10n/m以上。为了抑制抗振性的特性偏差,绝缘片材1固化后与构件的粘接力更优选在20n/m以上。因此,将绝缘片材1用于旋转电机的情况下,用绝缘树脂层3固定的定子铁芯与定子线圈的粘接力在20n/m以上。粘接力小于10n/m的情况下,得不到足够的抗振性,设置有绝缘片材1的机器的长期可靠性降低。
104.若采用包括具有上述特性的绝缘树脂层3的绝缘片材1,则绝缘树脂层3可通过常温下的加压被高效地压缩到规定厚度,并且绝缘树脂层3通过固化时的加热而流动,浸透至构件间的细微部分,因此空气层被排除,能实实在在地填补绝缘对象的构件之间的间隙,将两者绝缘,将两者固定。
105.《绝缘片材1的制造方法》
106.利用图8对绝缘片材1的制造方法进行说明。包括具有空孔、空隙或网眼的片状的基材2,和设置于基材2的一个面或两个面上的由热固性树脂组合物构成的绝缘树脂层3的绝缘片材1通过如下工序制造:制备热固性树脂组合物的浆料的第一工序(s11);以及在基材2上涂布第一工序中制成的浆料后,使浆料干燥至未固化或半固化的状态的第二工序(s12)。
107.第一工序是将在25℃下为固体的热固性树脂(a)、在25℃下为液态的热固性树脂(b)、在60℃以下为反应惰性的潜固化剂、最大粒径比绝缘树脂层3的厚度小且平均粒径比绝缘树脂层3的厚度的0.5倍小的粒状的多种无机填充剂、稀释剂搅拌混合,制成热固性树脂组合物的浆料的工序。浆料是将固体树脂和液态树脂在常温下溶解于稀释剂(有机溶剂)来制备的。因此,浆料的制备温度为常温,如果考虑到气温,则在10~40℃的范围内。第一工序中的热固性树脂组合物中,将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,热固性树脂(a)的质量份在10质量份~90质量份的范围内。搅拌混合用搅拌机进行。在热固性树脂组合物中加入稀释剂以达到预先定好的混合物粘度后进行搅拌混合,直到填充剂均匀地分散而不发生沉降为止。
108.稀释剂将热固性树脂溶解。稀释剂在基材2上涂布浆料后挥发或蒸发,几乎完全消失。稀释剂无特别限定,可以与所使用的热固性树脂和无机填充剂等的种类相匹配地适当选择公知的稀释剂。作为稀释剂的具体例,可例举甲苯、甲乙酮等。这些稀释剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。稀释剂的掺入量只要达到能够混炼的混合物粘度就没有特别限定,将热固性树脂和无机填充剂的总质量设为100质量份时,通常在20质量份~200质量份的范围内。
109.第二工序是在由绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的任意一块单层片材或者选自绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的多块片材层叠而成的层叠片材形成的基材2的一个面或两个面上涂布第一工序中制成的浆料后,使浆料干燥至未固化或半固化的状态的工
序。浆料用片材涂布机以预先定好的厚度涂布于基材2。干燥用干燥炉在80℃~160℃的温度条件下进行。通过干燥使稀释剂挥发,形成绝缘树脂层3。
110.第二工序中的基材2上的浆料的涂布不限于使用片材涂布机的涂布。也可以将基材2浸渍于第一工序中制成的浆料中,一边将基材2提起,一边用干燥炉在80℃~160℃的温度条件下使稀释剂挥发,形成绝缘树脂层3。此时,绝缘树脂层3的厚度通过浆料的粘度来调整。此外,为具有大的贯通孔4的基材2的情况下,有时无法在孔部形成绝缘树脂层3,因此优选通过使用片材涂布机的绝缘片材1的制造方法来制备绝缘片材1。
111.将热固性树脂组合物的总质量设为100质量份时,绝缘树脂层3的干燥后的不挥发成分在97质量份以上,更优选在99质量份以上。不挥发成分少于97质量份的情况下,由于残留的稀释剂的缘故,难以如下所述从脱模纸等上将绝缘树脂层3脱模。通过将不挥发成分设定在如此规定的范围内,可将绝缘树脂层3从脱模纸等上脱模。绝缘树脂层3可以是只有稀释剂挥发掉的未固化状态,也可以在稀释剂挥发后进一步进行用于推进固化反应的加热而成为半固化状态。制成的绝缘片材1中,因为在绝缘树脂层3彼此接触的状态下会发生粘接(粘连),所以将绝缘树脂层3的表面用脱模膜或脱模纸覆盖,在使用时脱模。
112.利用图9对绝缘片材1的另一制造方法进行说明。包括具有空孔、空隙或网眼的片状的基材2,和设置于基材2的一个面或两个面上的由热固性树脂组合物构成的绝缘树脂层3的绝缘片材1通过如下工序制造:制备热固性树脂组合物的浆料的第一工序(s111);在脱模纸或脱模膜上涂布第一工序中制成的浆料后,使浆料干燥至未固化或半固化的状态的第二工序(s112);以及在基材2上压接并粘贴第二工序中经过干燥的浆料的第三工序(s113)。第一工序(s111)与图8所示的第一工序(s11)相同,因此省略说明。
113.第二工序中,将浆料用片材涂布机以预先定好的厚度涂布于脱模纸或脱模膜上。浆料的干燥用干燥炉在80℃~160℃的温度条件下进行。通过干燥使稀释剂挥发,形成绝缘树脂层3。
114.第三工序是在由绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的任意一块单层片材或者选自绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的多块片材层叠而成的层叠片材形成的基材2的一个面或两个面上压接并粘贴第二工序中经过干燥的浆料的工序。压接在加温下进行。第三工序中可以使用复合机加工装置等本技术领域公知的装置。
115.通过该绝缘片材1的制造方法,可制造具有热固性树脂在加热时流动而浸透至作为绝缘对象的构件的间隙的细微部分的特性的绝缘片材1。此外,通过图9所示的绝缘片材1的制造方法,可通过将预先涂布在脱模纸或脱模膜上的绝缘树脂层3压接并转印在基材2上来制备绝缘片材1,因此当欲在基材2的两个面上形成具有不同特性的绝缘树脂层3的情况下,或者当欲以良好的精度形成不同厚度的绝缘树脂层3的情况下,可容易地制造这些绝缘片材1。
116.如上所述,实施方式1的绝缘片材中,基材2由绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的任意一块单层片材或者选自绝缘纸、绝缘膜、无纺布和网格布中的多块片材层叠而成的层叠片材形成,绝缘树脂层3呈未固化或半固化的状态,热固性树脂组合物具有在25℃下为固体的热固性树脂(a)、在25℃下为液态的热固性树脂(b)、以及在60℃以下为反应惰性的潜固化剂,将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,热固性树脂(a)的质量份在10质量份~90质量份的范围内,因此可获得具有热固性树脂在加热时流动而浸
透至作为绝缘对象的构件的间隙的细微部分的特性的绝缘片材1。此外,热固性树脂浸透至构件的间隙的细微部分,因此可将构件之间绝缘,将构件固定。
117.热固性树脂组合物具有粒状的多种无机填充剂,多种无机填充剂的最大粒径比绝缘树脂层3的厚度小、平均粒径比绝缘树脂层3的厚度的0.5倍小的情况下,无机填充剂不会从绝缘树脂层3突出,无机填充剂可容易地分散设置于绝缘树脂层3的内部。此外,绝缘片材1可容易地插入形成于绝缘对象的构件间(例如定子线圈和定子铁芯之间)的间隙部分。空孔、空隙和网眼的与基材2的表面平行的方向上的尺寸比多种无机填充剂的最小粒径大,空孔的空孔率、空隙的空隙率和网眼的网眼率在20%~95%范围内的情况下,可容易地在由空孔、空隙和网眼形成的贯通孔4中填充热固性树脂组合物,因此基材2可具有散热性。此外,基材2可确保强度。
118.基材2的材质是由工程塑料或超级工程塑料构成的绝缘树脂材料、由二氧化硅或氧化铝或玻璃构成的无机类绝缘材料、或者包含纤维状的绝缘树脂材料或纤维状的无机类绝缘材料的材料的情况下,如果是绝缘树脂材料则具有柔软性,因此可有利地进行成形,如果是无机类绝缘材料则导热系数高,因此可提高从发热的定子线圈向定子铁芯的散热。基材2是层叠片材、基材2是将绝缘纸和绝缘膜中的任一者或两者层叠而形成的情况下,可通过层叠来自由选择基材2的厚度。此外,通过将绝缘纸和绝缘膜组合层叠,可形成充分发挥各自特长的基材2。
119.基材2是层叠片材、基材2具备隔着绝缘树脂层3或粘接剂层叠的多块片材的情况下,可提高基材2的强度。此外,在粘接剂中掺入无机填料的情况下,可提高粘接剂的导热系数,因此可提高基材2的散热效果。热固性树脂(a)和热固性树脂(b)具有环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂中的至少一种的情况下,因为这些是作为绝缘清漆通用的材料,所以可容易地使用,可提高绝缘片材1的生产性。
120.热固性树脂(a)是在50℃~160℃的范围内具有软化点的环氧树脂的情况下,在常温下与其它原材料预混合时的操作性优良,并且在加热下容易熔融,因此可提高与其它原材料混合时的均一性。潜固化剂是三氟化硼-胺络合物、双氰胺、有机酸酰肼中的任一种的情况下,通过将具有这些潜固化剂的绝缘片材1在低于反应活性引发温度的温度下加热,流动的绝缘树脂层3进入定子线圈与定子铁芯的间隙,可有效地提高作为绝缘对象的构件的固定性和散热性。
121.热固性树脂组合物具有重均分子量在10,000~100,000范围内的热塑性树脂,将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,热塑性树脂在1质量份~100质量份的范围内的情况下,可有效地提高热固性树脂组合物的厚度的均匀性。将热固性树脂组合物的总质量设为100重量份时,绝缘树脂层3的不挥发成分在97质量份以上的情况下,可容易地将绝缘树脂层3从脱模纸等上脱模。
122.绝缘树脂层3在25℃下的储能剪切模量在1.0
×
103pa~5.0
×
104pa的范围内、储能剪切模量的最低值在80℃~150℃的范围内在10pa~2.0
×
103pa的范围内的情况下,绝缘树脂层3可获得预先定好的压缩率,可使绝缘树脂层3浸透至构件间的细微部分。绝缘树脂层在25℃下的复数粘度在6.0
×
102pa
·
s~1.0
×
104pa
·
s的范围内、复数粘度的最低值在80℃~150℃的范围内在5.0
×
102pa
·
s以下的情况下,绝缘树脂层3可获得预先定好的压缩率,可使绝缘树脂层3浸透至构件间的细微部分。绝缘树脂层3的厚度形成为落在配置绝
缘片材1的间隙的间隔与基材2的厚度之差的1.1倍~2.0倍的范围内的情况下,可在配置绝缘片材1的间隙的细微部分充分地填充绝缘树脂层3。此外,将绝缘片材1配置于旋转电机的情况下,可抑制旋转电机的组装性的劣化。此外,热固性树脂浸透至构件的间隙的细微部分,因此可将构件之间绝缘,将构件固定。
123.实施方式1的绝缘片材1的制造方法中,包括:将热固性树脂(a)、热固性树脂(b)、潜固化剂、粒状的多种无机填充剂、稀释剂搅拌混合,制成热固性树脂组合物的浆料的第一工序;以及在基材2的一个面或两个面上涂布第一工序中制成的浆料后,使浆料干燥至未固化或半固化的状态的第二工序;第一工序中的热固性树脂组合物中,将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,热固性树脂(a)的质量份在10质量份~90质量份的范围内;因此可制造具有热固性树脂在加热时流动而浸透至作为绝缘对象的构件的间隙的细微部分的特性的绝缘片材1。
124.实施方式1的另一种绝缘片材1的制造方法中,包括:将热固性树脂(a)、热固性树脂(b)、潜固化剂、粒状的多种无机填充剂、稀释剂搅拌混合,制成热固性树脂组合物的浆料的第一工序;在脱模纸或脱模膜上涂布第一工序中制成的浆料后,使浆料干燥至未固化或半固化的状态的第二工序;以及在基材2的一个面或两个面上压接并粘贴第二工序中经过干燥的浆料的第三工序;第一工序中的热固性树脂组合物中,将热固性树脂(a)和热固性树脂(b)的总质量设为100质量份时,热固性树脂(a)的质量份在10质量份~90质量份的范围内;因此,可通过将预先涂布在脱模纸或脱模膜上的绝缘树脂层3压接并转印在基材2上来制备绝缘片材1,因此当欲在基材2的两个面上形成具有不同特性的绝缘树脂层3的情况下,或者当欲以良好的精度形成不同厚度的绝缘树脂层3的情况下,可容易地制造这些绝缘片材1。
125.实施方式2.
126.对实施方式2的旋转电机100进行说明。图10是表示实施方式2的旋转电机100的定子20的概要的立体图,图11是表示旋转电机100的定子20的概要的剖视图,图12是放大表示旋转电机100的定子20的一个槽14的主要部分剖视图,图13是在图12的a-a截面位置切割出的定子20的剖视图,图14是将图12的b所示部分放大表示的剖视图。这些图中省略了旋转电机100所具备的转子。实施方式2的旋转电机100是具有实施方式1中所述的绝缘片材1的旋转电机100。
127.包括电动机、发电机、压缩机等在内的旋转电机100具备绝缘片材1和定子20,绝缘片材1是绝缘树脂层3已经固化的实施方式1中所述的绝缘片材1,定子20包括圆筒状的定子铁芯12、以及隔着使绝缘树脂层3固化而得的绝缘片材1配置在形成于定子铁芯12上的槽14中的定子线圈11。槽14如图11所示,以预先定好的数量沿周向形成于齿部13之间。绝缘片材1如图12所示,将定子铁芯12和定子线圈11之间绝缘,将定子铁芯12和定子线圈11固定。使用绝缘片材1的旋转电机100因为定子线圈11和定子铁芯12之间的空气层被排除,所以定子线圈11的绝缘性能高,不易发生旋转电机100的绝缘劣化。此外,可将来自定子线圈11的绕组的发热经由绝缘片材1高效地散热至定子铁芯12。
128.将绝缘片材1预先粘贴于定子线圈11或定子铁芯12的情况下,绝缘树脂层3选择在25℃下具有表面粘着性的绝缘树脂层。此外,若预先粘贴绝缘片材1则插入定子线圈11时的操作性变差的情况下,选择在25℃下没有表面粘着性的绝缘片材1。
129.图12所示的例中,使用了在基材2的两面形成有绝缘树脂层3的绝缘片材1,但也可以使用在基材2的一面形成有绝缘树脂层3的绝缘片材1。绝缘树脂层3只有一面的情况下,或者绝缘树脂层3没有表面粘着性的情况下,也可以使用双面胶粘带等将绝缘片材1粘贴于定子线圈11或定子铁芯12。
130.对旋转电机100的制造工序进行说明。首先,在成为定子铁芯12与定子线圈11之间的间隙的部位插入或粘贴绝缘片材1,藉此将绝缘片材1配置于定子20。接着,通过将定子铁芯12成形为圆筒状,将绝缘片材1压缩固定于定子20。最后,进行基于加热的固化处理,使绝缘片材1的绝缘树脂层3固化。绝缘片材1因为几乎不含溶剂,所以不仅是通用的加热炉,还可以通过感应加热和通电加热来固化。还有,因为固化处理工序中的能量损失少,所以绝缘树脂层3的固化时间短,因此可简化旋转电机100的制造工序。
131.绝缘树脂层3的厚度形成为落在配置绝缘片材1的定子铁芯12(槽14的内壁)和定子线圈11的间隙的间隔与基材2的厚度之差的1.1倍~2.0倍的范围内。因此,在将定子铁芯12成形为圆筒状时的压力的作用下,绝缘树脂层3的厚度减少。如图13所示,槽14内部的绝缘片材1的厚度比槽14外部的绝缘片材1的厚度小。
132.绝缘树脂层3可通过固化处理时的加热浸透至定子铁芯12与定子线圈11的间隙以及定子线圈11的间隙的细微部分,因此能排除空气层,实实在在地填补这些间隙。图14是表示对绝缘片材1进行固化处理前的定子20的概要的主要部分剖视图。如图14所示,在绝缘片材1的弯折部位,绝缘树脂层3的厚度增加,因此即使定子铁芯12与定子线圈11的角部11a的间隙尺寸有偏差,也能容易地填补间隙。另外,即使在角部11a残留有间隙,在固化处理后,角部11a的间隙也能够被热固性树脂组合物填补。用绝缘树脂层3固定的定子铁芯与定子线圈11的粘接力在20n/m以上。因为粘接力在20n/m以上,所以能可靠地进行定子线圈11的固定,因此可维持定子20的机械强度,可改善旋转电机100的nvh特性。
133.如上所述,实施方式2的旋转电机100包括实施方式1中所述的绝缘片材1和定子20,定子20包括圆筒状的定子铁芯12、以及隔着使绝缘树脂层3固化而得的绝缘片材1配置在形成于定子铁芯12上的槽14中的定子线圈11,因此定子线圈11和定子铁芯12之间的空气层被排除,所以可提高旋转电机100的绝缘可靠性、散热性和抗振性。此外,因为旋转电机100的绝缘可靠性、散热性和抗振性提高,所以可实现旋转电机100的小型化和高输出功率化。此外,用绝缘树脂层3固定的定子铁芯12与定子线圈11的粘接力在20n/m以上的情况下,能可靠地进行定子线圈11的固定,因此可维持定子20的机械强度。
134.实施例
135.以下通过实施例和比较例对本发明的详情进行说明,但本发明不限定于此。实施例和比较例中,将以下所示的材料按照图15和图16中记载的配方混合,调制成热固性树脂组合物。图15是表示实施例的热固性树脂组合物的配方的表图,图16是表示比较例的热固性树脂组合物的配方的表图。在这些热固性树脂组合物中加入稀释剂而调配成浆料,涂布于基材2,使稀释剂挥发干燥,制成未固化或半固化的状态的绝缘树脂层3。
136.《固态的热固性树脂(a)》
137.(1-1)双酚a型环氧树脂(环氧当量2000,软化点128℃)
138.(1-2)双酚a型乙烯基酯树脂(聚合平均分子量2500,软化点95℃)
139.《液态的热固性树脂(b)》
140.(2-1)双酚a型环氧树脂(环氧当量190)
141.(2-2)新戊二醇二丙烯酸酯(25℃下的粘度6mpa
·
s)
142.《固化剂》
143.(3-1)双氰胺(反应引发温度160℃)
144.(3-2)苯二甲胺(常温下有反应活性)
145.(3-3)叔丁基枯基过氧化物(10小时半衰期温度119.5℃)
146.《固化促进剂》
147.(4-1)1-氰基乙基-2-苯基咪唑(反应引发温度125℃)
148.(4-2)1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳-7-烯(反应引发温度100℃)
149.(4-3)辛酸锌
150.《热塑性树脂》
151.(5-1)苯氧基树脂(聚合平均分子量20万)
152.(5-2)聚酯树脂(聚合平均分子量8万)
153.《无机填充剂》
154.(6-1)熔融二氧化硅(最大粒径10μm,最小粒径1μm,平均粒径3μm)
155.(6-2)结晶二氧化硅(最大粒径30μm,最小粒径5μm,平均粒径15μm)
156.(6-3)氧化铝(最大粒径6μm,最小粒径2μm,平均粒径3.5μm)
157.(6-4)碳酸钙(最大粒径15μm,最小粒径3μm,平均粒径6μm)
158.(6-5)碳酸钙(最大粒径100μm,最小粒径10μm,平均粒径50μm)
159.《基材》
160.(7-1)复合绝缘纸:芳族聚酰胺纸/聚酰亚胺/芳族聚酰胺纸(厚度0.15mm,空孔尺寸φ20μm,空隙率50%)
161.(7-2)复合绝缘膜:聚苯硫醚/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚苯硫醚(厚度0.17mm,有层间粘接剂,空孔尺寸50μm

,空孔率65%)
162.(7-3)纳米纤维无纺布:聚醚醚酮(厚度:0.075mm,空隙尺寸3~20μm,空隙率70%)
163.(7-4)网格布:氧化铝(厚度:0.15mm,网眼尺寸100μm,网眼率65%)
164.(7-5)芳族聚酰胺纸(厚度0.18mm)
165.(7-6)绝缘膜:聚对苯二甲酸乙二醇酯(厚度0.1mm,空孔尺寸φ0.8μm,空隙率70%)
166.(7-7)无纺布:聚酯(厚度:0.12mm,空隙尺寸0.5~2μm,空隙率15%)
167.(7-8)网格布:聚醚醚酮(厚度:0.07mm,网眼尺寸1μm,网眼率1.5%)
168.《实施例和比较例的评价项目》
169.用实施方式1中记载的原料,按照实施方式1中设定的配方制备图15的实施例所示的5种绝缘片材1。另一方面,图16的比较例所示的4种绝缘片材1中,原料的配方、基材2的选定、基材2上的绝缘树脂层3的涂布条件等不符合本发明,未能制成本发明所示的绝缘片材1。针对图15和图16所示的绝缘片材1和绝缘树脂层3(固化处理前),对表面平滑性、柔软性、绝缘树脂层3的压缩率、导热系数、粘着性、裂纹、不挥发成分、凝胶化时间、储能剪切模量以及复数粘度进行评价。此外,针对固化处理后的绝缘树脂层3,对粘接强度和绝缘耐压进行评价。实施例和比较例的评价结果分别示于图17和图18。
170.对评价的各项内容进行说明。表面平滑性通过绝缘树脂层3的厚度的面内分布是否在平均值的
±
30%以内来判断(〇:
±
30%以内,
×
:超过
±
30%)。柔软性和压缩率的测定进行2次,分别在绝缘片材1刚制备后以及在40℃下保存30天后进行,以确认绝缘片材1的可使用时间。柔软性通过在25℃下将绝缘片材1弯折180度时有无发生开裂或缺损来判定(〇:没有发生,
×
:有发生)。绝缘树脂层3的压缩率是将绝缘片材1配置在轧制钢板上,根据在25℃下施加25mpa的压力时的绝缘树脂层3的厚度的减少来算出。压缩率的评价通过压缩率是否在10%以上来判断(〇:10%以上,
×
:小于10%)。
171.绝缘片材1的导热系数是算出(绝缘片材1的导热系数)/(绝缘树脂层3的导热系数)的值来评价的,以掌握绝缘树脂层3的导热系数是否反映在绝缘片材1的导热系数上。通过使用具有由空孔、空隙或网眼形成的贯通孔4的基材2,因为在贯通孔4中填充有热固性树脂组合物,所以无论基材2是何材质,都能使绝缘片材1反映出绝缘树脂层3的散热效果。由绝缘树脂层3和基材2构成的绝缘片材1整体的导热系数以相对于单体的绝缘树脂层3的导热系数的比例记载。比例越接近1,就能判断为绝缘树脂层3的导热系数越能反映在绝缘片材1的导热系数上。通过比例,可掌握由基材2引起的散热阻碍的影响。
172.粘着性是将绝缘片材1配置在轧制钢板,评价在40℃下以2mpa的压力按压时是否粘着上,评价进行2次,分别在刚制备后以及在40℃下保存30天后进行。另外,关于粘着性,根据绝缘片材1的用途,既有优选有粘着性的情况,也有优选没有粘着性的情况,因此不能一概而论地说哪个更好。但是,因为不希望在刚制备后和经过30天后粘着性发生变化,所以评价有无粘着性的变化。
173.裂纹是为了考察对漆包线的皮膜的影响而进行有无发生裂纹(日文:
クレージング
)现象的确认。将以聚酯酰亚胺/聚酰胺酰亚胺作为皮膜的漆包线(φ1.0mm)拉伸5%后,制成弯折成u字形状的试验片,在常温下在皮膜表面粘贴绝缘片材1,5分钟后将其剥离。绝缘树脂层3没有表面粘着性、无法粘贴于漆包线的情况下,用夹子将绝缘片材1固定,使漆包线与绝缘片材1接触。剥离后,实施光学显微镜观察和针孔试验,评价裂纹现象的有无。针孔试验是以jisc3003为基准,将规定长度(约5m)的试验片浸渍在盐水中,以液体为正极,以试验片为负极,以12v施加1分钟的直流电压,考察此时产生的针孔数。另外,针对粘贴后在150℃
×
1hr的条件下固化的试验片,也用光学显微镜观察皮膜表面有无产生龟裂或针孔。其结果是,未产生龟裂或针孔、绝缘击穿电压没有降低的情况判定为无裂纹,确认到龟裂或针孔的产生、绝缘击穿电压有所降低的情况判定为有裂纹(〇:无裂纹,
×
:有裂纹)。
174.不挥发成分是计算绝缘树脂层3固化前后的重量变化,通过固化后的重量相对于固化前的重量是否在97%以上来判断(

:97%以上,
×
:小于97%)。凝胶化时间是采集绝缘树脂层3,通过热板法测定150℃下的凝胶化时间。储能剪切模量和复数粘度是使用厚100μm~300μm的绝缘树脂层3,用平行板夹具通过从常温以5℃/分钟的升温速度升温时的动态粘弹性评价来测定。对于储能剪切模量,通过25℃下是否在1.0
×
103pa~5.0
×
104pa的范围内、其最低值是否在80℃~150℃的范围内在10pa~2.0
×
103pa的范围内来判断(〇:范围内,
×
:范围外)。对于复数粘度,通过25℃下是否在6.0
×
102pa
·
s~1.0
×
104pa
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s的范围内、其最低值是否在80℃~150℃的范围内在5.0
×
102pa
·
s以下来判断(〇:范围内,
×
:范围外)。
175.粘接强度是制造粘接试验片,用拉伸试验机进行评价。粘接试验片是将绝缘片材1
压接在实施了丙酮脱脂表面处理的电磁钢板上,在150℃下固化1小时而制成的。拉伸试验在25℃下以剥离角度180度、拉伸速度10mm/min的条件进行,以粘接强度10n/m的判定标准进行评价(

:粘接强度10n/m以上,
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:粘接强度小于10n/m)。
176.绝缘耐压是将绝缘树脂层3粘贴于钢板的一侧,在150℃下固化1小时,对于所得试验片,用绝缘击穿试验机在油中以0.5kv/秒的恒定升压施加电压,藉此测定绝缘击穿电压,以绝缘击穿电压8kv的判定标准进行评价(〇:绝缘击穿电压8kv以上,
×
:绝缘击穿电压小于8kv)。
177.《实施例和比较例的评价结果》
178.首先,利用图17对实施例的评价结果进行说明。图17的实施例所示的5种绝缘片材1的柔软性和粘弹性特性(储能剪切模量、复数粘度)均优异,具有10%以上的压缩率。因此,在旋转电机100的定子铁芯12与定子线圈11的间隙配置绝缘片材1时,在将定子铁芯12成形为圆筒状时的压力的作用下,绝缘树脂层3的厚度减少,并且绝缘树脂层3在加热时流动而浸透至间隙的细微部分。此外,在40℃下保存30天后,柔软性和压缩率没有变化,因而在常温下反应进行得慢,绝缘片材1的可使用时间长。此外,均获得了高粘接强度和绝缘耐压。
179.此外,绝缘片材1的导热系数确保在绝缘树脂层3的导热系数的0.85倍以上,可知通过使用具有贯通孔4的基材2,绝缘片材1不易受到基材2的热阻的影响。另外,对于实施例4,通过使用具有比绝缘树脂层3更高的导热系数的氧化铝网格布作为基材2,作为绝缘片材1确保了更高的导热性。实施例5是采用实施例1的配方、不包含无机填充材料的绝缘片材1。实施例5的树脂成分为100%,因此与实施例1相比,在柔软性和粘着性方面更加优异。另一方面,绝缘树脂层3的导热系数低,与基材2相同程度,因此单体的绝缘片材1的导热系数值比实施例1低。
180.接着,利用图18对比较例的评价结果进行说明。比较例的4种绝缘片材1的原料的配方、基材2的选定、基材2上的绝缘树脂层3的涂布条件等不符合本发明,因此未能获得所希望的绝缘片材1的特性。比较例1是实施例1的配方,使用不具有由空孔、空隙或网眼形成的贯通孔4的基材2。比较例2~4中,使用具有比热固性树脂组合物所含有的无机填充材料的粒径更小的贯通孔4的基材2。
181.比较例1的绝缘树脂层3的原料与实施例1组成相同,因此比较例1的绝缘树脂层3的特性与实施例1相同。因此,除导热系数外,比较例1的绝缘片材1的特性也与实施例1相同。比较例1中,绝缘片材1的导热系数比绝缘树脂层3的导热系数低得多。通过使用不具有贯通孔4的基材2,基材2成为热阻,绝缘树脂层3的导热系数无法反映在绝缘片材1上。
182.比较例2的绝缘树脂层3的原料与实施例2组成相同。然而,因为过度实施了将热固性树脂组合物涂布于基材2后的干燥,所以绝缘树脂层3接近于完全固化状态,因此不具有柔软性。因此,绝缘片材1的压缩率非常低,因弯折而在绝缘树脂层3上发生开裂和剥离,绝缘片材1的施工性变差。使用具备空孔的绝缘膜作为基材2,其中,形成贯通孔4的空孔的尺寸为φ0.8μm,比绝缘树脂层3所具有的无机填充材料的粒径(最大粒径30μm,最小粒径5μm,平均粒径15μm)小。因此,热固性树脂组合物无法浸透至贯通孔4,基材2中残存有空气层,绝缘片材1的导热系数显著降低。
183.比较例3是实施例3的配方,仅固化剂有所不同。比较例3中包含在常温下具有反应活性的固化剂。比较例3的绝缘片材1在常温静置状态下进行绝缘树脂层3的反应,绝缘树脂
层3的物性随时间而变化,因此可使用时间存在问题。经过30天后,丧失了柔软性和粘着性,压缩率减小。因为在常温下固化,所以加热固化时的流动性低,得不到浸透至微小间隙的浸透性,与构件的粘接力差。此外,因弯折而在绝缘树脂层3上发生开裂和剥离,绝缘片材1的施工性变差。使用具备空隙的无纺布作为基材2,其中,形成贯通孔4的空隙的尺寸为φ0.5~2μm,比绝缘树脂层3的填充材料的粒径(最大粒径6μm,最小粒径2μm,平均粒径3.5μm)小。因此,热固性树脂组合物无法浸透至贯通孔4,基材2中残存有空气层,绝缘片材1的导热系数显著降低。
184.比较例4是实施例4的配方,无机填充剂的种类和量有所不同。比较例4中,过量地填充有73体积%的最大粒径100μm、最小粒径10μm、平均粒径50μm的无机填充剂。比较例4是在厚度为70μm的基材2的两面形成有厚度为75μm的绝缘树脂层3的总厚220μm的绝缘片材1。因为无机填充剂的最大粒径比绝缘树脂层3的厚度大,所以在绝缘树脂层3的表面形成无机填充剂突出的部位,因此表面平滑性低。另外,因为过度掺入了无机填充材料,所以没有柔软性,绝缘树脂层3无法被压缩。此外,储能剪切模量和复数粘度也未落入所希望的范围。因此,比较例4的绝缘片材1无法插入定子铁芯12与定子线圈11的间隙(240μm)。此外,因为绝缘树脂层3的树脂成分比例少,所以定子铁芯12和定子线圈11与绝缘片材1的密合性差,无法获得所希望的粘接强度。使用具备网眼的网格布作为基材2,其中,形成贯通孔4的网眼的尺寸为1μm,比绝缘树脂层3的无机填充材料的粒径(最大粒径100μm,最小粒径10μm,平均粒径50μm)小。因此,热固性树脂组合物无法浸透至贯通孔4,基材2中残存有空气层,绝缘片材1的导热系数显著降低。
185.如上所述,实施例在所有的评价项目上均为良好。然而,比较例在某些评价项目上表现不佳。通过用实施方式1中记载的原料按照实施方式1中设定的配方制备绝缘片材1,可获得具有热固性树脂在加热时流动而浸透至作为绝缘对象的构件的间隙的细微部分的特性的绝缘片材1。
186.本技术记载了各种各样的示例性实施方式和实施例,但一个或多个实施方式中记载的各种特征、形态和功能不只是适用于特定的实施方式,可以单独地或以各种各样的组合应用于实施方式。
187.因此,未例举的无数的变形例也被认为落在本发明说明书所公开的技术的范围内。例如,包括使至少一个构成要件发生变形的情况、追加至少一个构成要件的情况、或者省略至少一个构成要件的情况,还包括将至少一个构成要件提取出来与其它实施方式的构成要件组合的情况。
188.符号说明
189.1绝缘片材、2基材、2a片材、3绝缘树脂层、3a孔内绝缘树脂、4贯通孔、5粘接剂、10复合绝缘片材、11定子线圈、11a角部、12定子铁芯、13齿部、14槽、20定子、100旋转电机。
再多了解一些

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