説明

水中モータ用電線

【課題】長期信頼性の高い水中モータ用電線を提供する。
【解決手段】銅線2の外周にエナメル層3を形成し、該エナメル層3の外周に電気絶縁組成物からなる絶縁被覆層4を形成した水中モータ用電線1であって、絶縁被覆層4は、架橋ポリエチレンからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の分子量が100以下、又は分解残渣の沸点が100℃以下となる有機過酸化物を用いて架橋されたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水中モータ用電線に係り、特に、放射線環境下で用いられる水中モータ用電線に関するものである。
【背景技術】
【0002】
水中モータのコイル(巻線)等には、水中モータ用電線が使用される。水中モータ用電線は、その名称が示すように、水中にて使用することを目的とする電線であり、導体を覆う絶縁層を有する。
【0003】
水中に浸漬した巻線は、浸漬時間の経過に伴い絶縁層の分子間に、過分の水分を含有した状態となる。水分を含有した絶縁層と導体(金属;例えば銅)とが直接触れると、水中モータ運転時の電圧印加により導体表面から巻線の外周に向かって絶縁層に銅イオンが析出・拡散する。さらに、この銅イオンを起因として絶縁層中に水トリーが発生し、この水トリーが巻線の絶縁性の劣化・絶縁破壊の原因となる。
【0004】
したがって、従来、水中モータ用電線は、特許文献1又は2に示されるように導体の外周に銅イオンの析出・拡散を防止する被膜として導体遮蔽絶縁層(例えば、エナメル樹脂によるエナメル層)が設けられている。
【0005】
一方、特許文献3に示されるように、水中モータ用電線の絶縁層の材料としては、耐熱性を向上させるために、架橋ポリエチレンを適用することがある。
【0006】
架橋ポリエチレンは、ポリエチレンの分子間に橋架け(架橋)を行い、網状の分子構造としたもので、架橋の方法は種々あるが、化学架橋方式の場合はポリエチレン中に架橋剤として有機過酸化物(例えば化1のジクミルパーオキサイド)を添加し、熱処理によって化学反応を起こさせることによって架橋を行う。この結果、架橋後の絶縁層である架橋ポリエチレン中には、上記化学反応に伴う架橋剤残渣(例えば、化2のクミルアルコール、化3のアセトフェノン、化4のα−メチルスチレン)が存在する。
【0007】
【化1】

【0008】
【化2】

【0009】
【化3】

【0010】
【化4】

【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開昭61−114410号公報
【特許文献2】特開平5−325653号公報
【特許文献3】特開平4−87222号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
前述のように、架橋ポリエチレン等からなる絶縁層と導体が直接触れる状態では、水中に浸漬されると、絶縁層中に銅イオンが析出・拡散し、それに伴い水トリーが発生、成長し、短時間絶縁破壊の原因となる。この対策として導体と絶縁層との間にエナメル層が設けられている。
【0013】
しかし、絶縁被覆層のポリエチレンを化学架橋方式で架橋し、導体遮蔽絶縁層にエナメルを適用した水中モータ用電線では、長時間の使用によって、架橋剤分解残渣の浸透によりエナメルが膨潤し、エナメル層にクレージングが生じ、水中モータ用電線の耐水トリー性に影響を与えるおそれがある。
【0014】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、長期信頼性の高い水中モータ用電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の分子量が100以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線である。
【0016】
請求項2の発明は、導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の沸点が100℃以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線である。
【0017】
請求項3の発明は、電気絶縁組成物は、ラジカル重合ポリエチレン又はイオン重合ポリエチレン、或いはこれらを混合したポリエチレンを有機過酸化物を用いて架橋した架橋ポリマからなる請求項1又は2に記載の水中モータ用電線である。
【0018】
請求項4の発明は、有機過酸化物は、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、又は、ジ−t−ブチルパーオキサイドからなる請求項1〜3のいずれかに記載の水中モータ用電線である。
【0019】
請求項5の発明は、上記電気絶縁組成物が、芳香環を有する酸化防止剤を含む請求項1〜4のいずれかに記載の水中モータ用電線である。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、架橋処理後の分解残渣の分子量が100以下、又は分解残渣の沸点が100℃以下となる有機過酸化物を用いて架橋することで、エナメル線に被覆後の電気絶縁組成物中に分解残渣が残らなくなり長期使用による、エナメル層のクラックの発生を防止でき、さらに耐放射線劣化特性の良い水中モータ用電線が得られるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の水中モータ用電線の断面図である。
【図2】同じく本発明の水中モータ用電線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0023】
先ず、図1に示すように本発明の水中モータ用電線1は、導体としての銅線2の外周に、エポキシ樹脂を主体とする塗料を繰り返し塗布して焼き付けてエナメル層3を形成し、そのエナメル層3の外周に、絶縁被覆層4を形成し、さらに絶縁被覆層4の外周に保護層5を形成したものからなる。
【0024】
また、図2に示すように、水中モータ用電線1としては、銅線2の外周にエナメル層3を形成し、そのエナメル層3の外周に絶縁被覆層4を形成したものでもよい。
【0025】
本発明においては、絶縁被覆層4としての電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋された架橋ポリマからなり、その架橋処理により発生する分解残渣の分子量が100以下となる有機過酸化物を用いて架橋するものである。
【0026】
また、架橋ポリマの架橋処理により発生する分解残渣の沸点が100℃以下となる有機過酸化物を用いて架橋するものである。
【0027】
架橋処理後に発生する分解残渣の分子量が100以下となる有機過酸化物としては、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンやジ−t−ブチルパーオキサイドが挙げられる。
【0028】
有機過酸化物を用いた架橋処理により発生する分解残渣の分子量が100以下であることにより、ケーブルや電線製造時の架橋処理時に上記分解残渣が揮発しやすくなるので、結果として、絶縁体中における分解残渣の量を低減することができる。
【0029】
また、分解残渣の沸点が100℃以下であることにより、架橋処理時の加熱により分解残渣が揮発するので、上記と同様に、結果として絶縁体中における分解残渣の量を低減することができる。
【0030】
なお、本発明においては、上記いずれかの条件を満たしていれば絶縁体中に残存する分解残渣による問題を解消することができるが、より好ましくは上記2つの条件を有するのが良い。
【0031】
さらに、電気絶縁組成物には、芳香環を有する酸化防止剤を含むようにしても良い。
【0032】
これは、上記絶縁被覆層4の耐熱老化性を向上させることはもちろんであるが、芳香環を有する酸化防止剤を添加することにより、γ線を始めとする放射線のエネルギーを芳香環のπ電子共役系により吸収し、絶縁被覆層4の耐放射線劣化特性を向上させることができるためである。
【0033】
エナメル層2のエナメルとしては、エポキシエナメル、ポリイミド系エナメル、ポリアミドイミド系エナメル、及びポリエステルイミド系エナメルなどを用いることができる。
【0034】
また、ポリマとしてのポリエチレンとしては、イオン重合法で重合されたポリエチレン、またはイオン重合ポリエチレンとラジカル重合ポリエチレンとを混合したポリエチレンを主体とするものなどを用いることができる。
【0035】
芳香環を有する酸化防止剤としては、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、ビス[2−メチル−4−[3−n−アルキル(C12またはC14)チオプロピオニルオキシ]−5−t−ブチルフェニル]スルフィド、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)から選ばれる1種類または2種類以上を用いることができる。
【0036】
上記酸化防止剤の添加量は、0.1〜0.5重量部とするのが良い。
【0037】
0.1重量部より少ないと所望の効果が得られず、また0.5重量部より大きいとブルーム現象(酸化防止剤がポリエチレンの表面に析出する)が生じるおそれがある。
【実施例】
【0038】
以下、本発明の実施例及び比較例を説明する。
【0039】
外径4.5mmの銅線2の外周に、化5の構造を有するエポキシ樹脂を主体とする塗料を繰り返し塗布し、焼き付けて厚さ0.06mmのエナメル層3を形成した。
【0040】
【化5】

【0041】
このエナメル層3の外周に、表1に示される本発明の実施例1〜10における配合組成物と、従来の絶縁被覆層材料を含めた比較例1、2の配合組成物を厚さ1.5mmで押出被覆した。
【0042】
実施例1〜10及び比較例1、2においては、絶縁被覆層材料は、押出と連続的な水蒸気による加熱架橋を施し、絶縁被覆層4を形成することにより、水中モータ用電線1を完成させた。
【0043】
表1の下段に示した評価結果は、各電線の特性を試験した結果をまとめたものである。
【0044】
評価方法
(1)作製した実施例1〜10及び比較例1〜2の電気試験としてボウタイトリー特性を評価した。
【0045】
ボウタイトリー特性評価は、作製した巻き線を曲げ半径R=約30mmに曲げた状態に成型し、90℃の温水に浸漬、導体と水との間に50Hzで3kV交流電流を500日間印加して行なった。500日後、ケーブル断面を薄くスライスしてメチレンブルー水溶液で煮沸染色し、光学顕微鏡を用いてボウタイトリー長さと200μm以上のボウタイトリーの発生数を計数した。
【0046】
△は発生数が1.0×103(個/m3)以下で良、×は発生数が1.0×103(個/m3)以上で不良、○は発生数が1.0×102(個/m3)以下でさらに良いことを意味する。
【0047】
(2)作製した実施例1〜10及び比較例1〜2の耐放射線劣化特性の評価として、作製したサンプルにγ線を照射線量1.0MGy照射した後、上記(1)と同様の試験、評価を行なった。
【0048】
【表1】

【0049】
実施例1〜10は、分解残渣を構成する成分の沸点が58〜83℃と100℃以下、分子量も56〜74と100以下であった。一方、比較例1、2は、分解残渣を構成する成分において沸点が161〜220℃、分子量が118〜136であるものが含まれていた。
【0050】
よって、表1に示したように、分解残渣の沸点が100℃以下で分子量が100以下の有機過酸化物を用いた実施例1〜10は、比較例1、2に比べて、ボウタイトリー特性も良好な結果となっている。
【0051】
これは、試験後のエナメル層表面を詳細に観察した結果、比較例1〜2は、長期使用を想定した場合、エナメル層にクレージングやクラックの発生が見られたのに対し、実施例1〜10には見られなかった。これらが、水トリーの成長に影響していると推察される。
【0052】
また、芳香環を有する酸化防止剤を添加した実施例1〜8は、γ線照射後のボウタイトリーの数が少なく、良好な特性を示している。
【0053】
以上により、水中モータ用電線に本発明の絶縁被覆層を用いることにより、長期使用によるエナメル層のクラックの発生を防止でき、さらに耐放射線劣化特性の良い水中モータ用電線を得られることが証明された。
【符号の説明】
【0054】
1 水中モータ用電線
2 銅線
3 エナメル層
4 絶縁被覆層(電気絶縁組成物)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の分子量が100以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線。
【請求項2】
導体の外周にエナメル層を形成し、該エナメル層の外周に電気絶縁組成物層を形成してなる水中モータ用電線において、架橋ポリマからなる電気絶縁組成物が、有機過酸化物を用いて架橋されてなり、かつその架橋処理後の分解残渣の沸点が100℃以下となる有機過酸化物を用いることを特徴とする水中モータ用電線。
【請求項3】
電気絶縁組成物は、ラジカル重合ポリエチレン又はイオン重合ポリエチレン、或いはこれらを混合したポリエチレンを有機過酸化物を用いて架橋した架橋ポリマからなる請求項1又は2に記載の水中モータ用電線。
【請求項4】
有機過酸化物は、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、又は、ジ−t−ブチルパーオキサイドからなる請求項1〜3のいずれかに記載の水中モータ用電線。
【請求項5】
上記電気絶縁組成物が、芳香環を有する酸化防止剤を含む請求項1〜4のいずれかに記載の水中モータ用電線。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−250964(P2010−250964A)
【公開日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−96154(P2009−96154)
【出願日】平成21年4月10日(2009.4.10)
【出願人】(505374783)独立行政法人 日本原子力研究開発機構 (727)
【出願人】(000005120)日立電線株式会社 (3,358)
【Fターム(参考)】