電界集中抑制材料、電界集中抑制部材および電気機器
【課題】電界が印加された際の電界の集中を緩和し、部分放電、トリーイング等の発生を有効に抑制し、優れた絶縁特性を長期間維持することが可能な電界集中抑制材料を提供する。
【解決手段】樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、前記充填材は前記樹脂材料と比較して導電性を有するものであることを特徴とする。
【解決手段】樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、前記充填材は前記樹脂材料と比較して導電性を有するものであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界が印加された際の電界の集中を緩和することによって電気的絶縁の劣化が抑制された電界集中抑制材料およびそれを用いた電界集中抑制部材、電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器に使用される絶縁材料の劣化形態として電気的な劣化があり、その一部はトリーイングを伴う劣化パターンを示す。トリーイングとは、絶縁材料中に高電界が生じると電極端や絶縁材料中の不純物などを起点として放電を伴いながら絶縁材料を溶解あるいは炭化させる現象を言う。
【０００３】
従来より、トリーの進展を止めるためにフィルム材料を積層した構造やマイカやシリカ等を充填した絶縁材料が使用されている。例えば、絶縁コイルにおいて、小さなマイカフレークを有する層を含むテープ形状またはシート形状の絶縁材料につき、マイカフレーク層の空間に配置される樹脂層中に、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、炭化珪素等の５W/mK以上の熱伝導率を有し、その少なくとも９０重量％が粒径０．１〜１５μmである粒子を含有させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、棒状のコアおよびこのコアの外周に設けられる一次スプール、二次スプールからなる点火コイルにおいて、これら一次スプール、二次スプールの少なくともいずれか一方を樹脂基材にガラス繊維およびシリカを添加して形成し、絶縁材料であるスプールの絶縁破壊を抑制している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかしながら、フィルムを積層したような構造の絶縁材料では、製造法の制限が大きく、適用できる部材が限定されてしまう。また、マイカやシリカ等を充填した絶縁材料では、電気的劣化に対する寿命が十分でないなどの課題がある。
【特許文献１】特開昭６３−１１０９２９号公報
【特許文献２】特開２００２−３７４６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであって、電界が印加された際の電界の集中を緩和することによってトリーイングの発生を抑制し、長寿命化が可能な電界集中抑制材料およびそれを用いた電界集中抑制部材、電気機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電界集中抑制材料は、樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、充填材は樹脂材料と比較して導電性を有するものであることを特徴とする。また、本発明の電界集中抑制材料は、樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、充填材は印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電界集中抑制部材は、上述したような電界集中抑制材料を塗料状、フィルム状もしくはテープ状、または、型に入れ硬化させてなることを特徴とする。また、本発明の電気機器は上述したような電界集中抑制材料または電界集中抑制部材を用いてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電界集中抑制材料によれば、樹脂材料中にこれよりも導電性の高い充填材または印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材を含有させることで、電界が印加された際の電界の集中を緩和し、部分放電、トリーイング等の発生を抑制し、優れた絶縁特性を長期間維持することが可能となる。
【００１０】
また、このような電界集中抑制材料を用いて電界集中抑制部材、電気機器を作製することで、電界集中抑制部材、電気機器の製造が容易になると共に、それらの絶縁特性を維持し、長寿命化することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の電界集中抑制材料１の一例を示した概略図である。本発明の電界集中抑制材料１は、樹脂材料２と、この樹脂材料２に分散された充填材３とからなるものである。
【００１３】
樹脂材料２としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００１４】
充填材３は、上述した樹脂材料２と比較して導電性を有するものである。上述した樹脂材料２の抵抗率ρがおおよそ１０１９〜１０２４[μΩ・ｃｍ]であるため、導電性を有する充填材３はこれよりも抵抗率ρが低いものであればよい。導電性を有する充填材３は、例えば抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下であれば好ましく、１０[μΩ・ｃｍ]以下であればより好ましい。
【００１５】
このような充填材３としては、例えばカーボン（１０２[μΩ・ｃｍ]）、四三酸化鉄（１０６[μΩ・ｃｍ]）、酸化クロム（１０１３[μΩ・ｃｍ]）、酸化チタン（１０１８[μΩ・ｃｍ]）、金（２．３５[μΩ・ｃｍ]）、銀（１．５９[μΩ・ｃｍ]）、銅（１．６７３[μΩ・ｃｍ]）および鉄（９．７１[μΩ・ｃｍ]）が挙げられ、これは１種のみで用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１６】
上述した充填材３としては市販されているものを用いてもよく、このようなものとしては例えば酸化クロムとしてＣＲＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）、酸化チタンとしてＴＩＯ ０６ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）等が挙げられる。
【００１７】
本発明の電界集中抑制材料１では、充填材３の導電性を樹脂材料２の導電性よりも高いものとすることで、高電界が印加された場合であってもその集中を緩和し、部分的な放電、トリーイングの発生を抑制し、絶縁特性を長期間維持することが可能となる。
【００１８】
本発明においては充填材３として上述したような導電性を有するものと共に、あるいはこれに代えて、印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものを用いてもよい。印加電界に対して非線形抵抗特性を持つとは、一定の電界未満のときには導電性を示さず、一定の電界以上となったときに一定の導電性を示すものをいう。
【００１９】
電界集中抑制材料１にこのような非線形抵抗特性を有する充填材３を分散させることで、高い電界が印加された際にその部分の充填材３のみを導電性を有するものとすることができ、電界集中抑制材料１全体として高い絶縁特性を維持したまま、電界の集中を有効に緩和し、部分的な放電、トリーイングの発生を抑制し、絶縁特性を長期間維持することが可能となる。
【００２０】
非線形抵抗特性を持つ充填材３は、例えば電界の強さが１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上となったときに、抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となるものであれば好ましく、１０[μΩ・ｃｍ]以下となるものであればさらに好ましい。
【００２１】
このような非線形抵抗特性を持つ充填材３としては、具体的には酸化亜鉛、炭化珪素および酸化錫等が挙げられる。酸化亜鉛は電界の強さが２×１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上で抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となり、炭化珪素は電界の強さが１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上で抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となり、酸化錫は電界の強さが１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上で抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となる。このような非線形抵抗特性を持つ充填材３は、１種のみで用いてもよいし、２以上を混合して用いてもよい。
【００２２】
上述した非線形抵抗特性を持つ充填材３としては市販されているものを用いてもよく、酸化亜鉛としてＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）、炭化珪素として＃３０００ ＳｉＣ（信濃電気製錬(株)製 商品名）、酸化錫としてＳＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）等が挙げられる。
【００２３】
導電性または非線形抵抗特性を有する充填材３は、平均粒径が０．００１μｍ〜１００μｍであれば好ましく、０．１μｍ〜１０μｍであればより好ましい。平均粒径が０．００１μｍ未満であると高電界が印加された際に電界の集中が十分に緩和されず、部分的な放電の発生を十分に抑制することが困難となるおそれがあり好ましくない。平均粒径が１００μｍを超えると、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性が十分でなくなり、またフィルム状への成形が困難となるおそれがあるため好ましくない。
【００２４】
電界集中抑制材料１における充填材３の含有量は、電界集中抑制材料１の全体体積に対して５体積％以上、３３体積％以下とすることが好ましい。充填材３の含有量が５体積％未満であると高電界が印加された際に電界の集中を十分に緩和することができず、部分的な放電の発生を抑制することが困難となるおそれがあるため好ましくない。３３体積％を超えると、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性が十分でなくなるおそれがあるため好ましくない。
【００２５】
本発明の電界集中抑制材料１においては、上述したような樹脂材料２および充填材３の他に、必要に応じて樹脂材料を硬化させるための硬化剤、硬化促進剤、粘度を調整するための溶剤等を適宜添加することが好ましい。
【００２６】
また、本発明の電界集中抑制材料１には、例えば図２に示すように、樹脂材料２および導電性あるいは非線形抵抗特性を有する充填材３の他に、無機充填材４を含有させてもよい。
【００２７】
このような無機充填材４を含有させることで、電界が印加された際の電界の集中をさらに緩和し、部分的な放電を抑制することができると共に、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性も向上させることができる。
【００２８】
無機充填材４は絶縁物であればよく、例えばマイカ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）が挙げられ、これらは１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２９】
無機充填材４はアスペクト比１：１０以上の鱗片状無機充填材が好適に用いられる。このようなアスペクト比を有する鱗片状無機充填材４を用いることで、電界集中抑制材料１の部分的な放電をさらに抑制し、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性も向上させることができる。
【００３０】
電界集中抑制材料１に無機充填材４を含有させる場合には、電界集中抑制材料１の全体体積に対して無機充填材４の含有量が６０体積％以上となるようにすれば好ましい。無機充填材４の含有量をこのようなものとすることで、電界集中抑制材料１の部分的な放電の抑制および電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性を十分なものとすることができる。
【００３１】
なお、電界集中抑制材料１に無機充填材４を含有させる場合、導電性あるいは非線形抵抗特性を持つ充填材３は、電界集中抑制材料１の全体体積から無機充填材４の体積を除いた体積に対して５体積％以上、３３体積％以下の含有量とすることが好ましい。
【００３２】
上述した本発明の電界集中抑制材料１は、例えば樹脂材料２中に導電性を有する充填材３および非線形抵抗特性を持つ充填材３のうち少なくとも一方を所定量添加して十分に混合することによって製造することができる。また、無機充填材４を含有させる場合には、樹脂材料２中に導電性を有する充填材３および非線形抵抗特性を持つ充填材３のうち少なくとも一方を所定量添加するとともに、無機充填材４を所定量添加して十分に混合することによって製造することができる。
【００３３】
このようにして得られた電界集中抑制材料１は、例えばそのままの状態でコイルに含浸、硬化させて用いることができる。また、本発明の電界集中抑制材料１は樹脂材料２中に導電性を有する充填材３および非線形抵抗特性を持つ充填材３のうち少なくとも一方を添加したものであるため、従来のフィルムを積層したような構造の絶縁材料に比べて適用できる用途、部材の制限が少なく、各種の用途、部材に適用することが可能である。
【００３４】
例えば電界集中抑制材料１に他の樹脂材料、溶剤等を添加して塗料状とし、絶縁させようとする物に塗布して絶縁性の塗膜を形成するようにして用いてもよい。また、電界集中抑制材料１は薄く延ばした後に硬化させてフィルム状部材としてもよいし、このようにフィルム状部材とした後に少なくとも一方の主面に粘着性材料を塗布してテープ状部材とし、絶縁させようとする物に巻回、貼着するようにして用いてもよい。これらフィルム状部材、テープ状部材は単独で用いてもよいし、複数枚を積層して用いてもよい。
【００３５】
さらに、電界集中抑制材料１はガラスクロス等に含浸、硬化させてシート状部材として用いてもよい。また、電界集中抑制材料１を型に注入し、硬化させて所定の形状を有する部材の作製に用いてもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の電界集中抑制材料、電界集中抑制部材、電気機器について、実施例を参照して具体的に説明する。
【００３７】
（実施例１）
樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、この樹脂材料に比較して導電性を有する充填材として、平均粒径１μｍの酸化クロム ＣＲＯ ０１ＰＢ（（株）高純度化学研究所製 商品名）を用意した。
【００３８】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸化クロムとの合計体積に対して酸化クロムが２０体積％となるように、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸化クロムとを配合し、混練して電界集中抑制材料を得た。
【００３９】
図３、図４に示すように、１０μｍのギャップを開けたガラス平板５ａ、５ｂ間に電界集中抑制材料１を充填するとともに、針電極６および平面電極７をそれらの間隔が２ｍｍとなるように挟み込み、針−平面電極を形成した。この針−平面電極に交流電圧を印加し、２ｋＶ／ｓで上昇させて部分放電発生電圧を測定した。なお、部分放電発生電圧の測定は、電流パルス法を用いて行った。
【００４０】
また比較のために、酸化クロムを含有させずに、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のみを用いて同様の測定を行った。結果を図５に示す。
【００４１】
図５に示すように、酸化クロムを含有させたものは、酸化クロムを含有させなかったものに比較して、部分放電発生電圧が約２倍となることが認められた。一般に部分放電は針電極の先端部分から発生するものであるため、本発明のように樹脂材料中に導電性の充填材を含有させることで、針電極の先端部分の電界を緩和し、部分放電が発生する電圧を上昇させることが可能となる。
【００４２】
なお、本実施例では樹脂材料に比較して導電性を有する充填材として酸化クロムを用いた例を示したが、このような効果は酸化クロムに限られず、導電性を有するものであれば得られるものであり、例えばカーボン、四三酸化鉄、酸化チタン、金、銀、銅および鉄等の充填材を用いても同様の効果が得られる。
【００４３】
（実施例２）
樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材としての平均粒径１μｍの酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を用意した。
【００４４】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸化亜鉛との合計体積に対して酸化亜鉛が２０体積％となるように、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に酸化亜鉛を添加し、混練して電界集中抑制材料を得た。
【００４５】
図３、図４に示すように、１０μｍのギャップを開けたガラス平板５ａ、５ｂ間に電界集中抑制材料１を充填するとともに、針電極６および平面電極７をそれらの間隔が２ｍｍとなるように挟み込み、針−平面電極を形成した。この針−平面電極に交流電圧を印加し、絶縁破壊するまでの時間を測定した。なお、印加電圧は周波数５０Ｈｚ、２０ｋＶｒｍｓとした。
【００４６】
また比較のために、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のみのもの、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に平均粒径１μｍのアルミナ ＡＬＯ ０１ＰＢ（（株）高純度化学研究所製 商品名）を全体体積に対して２０体積％となるように含有させたものを作製し、同様の測定を行った。結果を図６に示す。
【００４７】
図６に示すように、アルミナを含有させたものに比べて、酸化亜鉛を含有させたものは、絶縁破壊するまでの時間が５割程度長くなることが認められた。絶縁破壊は針電極先端から電気トリーが成長し、電極間を短絡することによって起きる。本発明のように樹脂材料中に印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材を含有させることで、針電極の先端部分の電界を緩和し、トリーの進展を抑制することにより絶縁破壊までの時間を大幅に延長することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施例では印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材として酸化亜鉛を用いた例を示したが、このような効果は酸化亜鉛に限られず、印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものであれば得られるものであり、例えば炭化珪素や酸化錫等の充填材についても同様の効果が得られる。
【００４９】
（実施例３）
図７は、マイカ板８の作製例を示したものである。以下、マイカ板８の作製例について説明する。
【００５０】
まず、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材３として酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）、無機充填材４としてアスペクト比１：２０００、平均最大粒径２００μｍの鱗片状マイカを用意し、両者を溶媒中に均一に分散させた後、目の細かいクロスですき、マイカと酸化亜鉛とからなるマイカペーパー９を作製した。
【００５１】
このマイカペーパー９とガラスクロス１０とを張り合わせた後、エポキシ樹脂２を含浸させ、プレス処理することによりマイカ板８を得た。
【００５２】
無機充填材４として鱗片状のマイカを用いることで、バリア効果によるトリー成長抑制効果を得ることができる。さらに、非線形抵抗を持つ充填材３としての酸化亜鉛の効果により、マイカ間の電気トリーの成長も抑制することもできる。
【００５３】
なお、本実施例では無機充填材４としてマイカを用いたが、マイカに代えてシリカやアルミナなどを用いても同様の効果を得ることができる。また、マイカと共にあるいはそれに代えてナノ微粒子を用いても、トリー成長抑制効果が期待できる。
【００５４】
（実施例４）
本発明の電界集中抑制材料を塗料として用いた例について説明する。樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、硬化剤としての酸無水物硬化剤および印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材としての酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を、遊星型混練機で混練して電界集中抑制材料を得た。なお、酸化亜鉛は全体体積に対して６０体積％となるようにした。
【００５５】
さらに、トルエンとメチルエチルケトンとを重量比で７：３の割合で配合した溶剤を用意し、上述した電界集中抑制材料と溶剤とを重量比で８：２となるように配合し、フラスコ内で１時間混練し塗料を得た。
【００５６】
図８に示すように、導体層１１の両面に形成された絶縁層１２、１３上にこの塗料を塗布し、約１８０℃にて５時間硬化させて塗膜１４、１５を形成し、さらに電極１６を設けた。この導体層１１と電極１６との間に５０Ｈｚ交流電圧をかけ、放電の発生を観測した。また、比較のため塗膜を形成しない以外は同様の構成を有するものを作製し、測定を行った。
【００５７】
その結果、本塗料を塗布しなかったものは約４０ｋＶｒｍｓで電極から放電が発生したのに対して、本塗料を塗布したものは７５ｋＶｒｍｓで放電が発生し、本塗料を用いることにより放電の発生電圧を大幅に向上できることが認められた。
【００５８】
（実施例５）
本発明の電界集中抑制材料をフィルム状の部材とした例について説明する。樹脂材料として高密度ポリエチレンを用意し、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材として酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を用意した。酸化亜鉛は吸着水分を取り除くため１００℃で１時間加熱処理した。
【００５９】
高密度ポリエチレンと酸化亜鉛とを、全体体積に対して酸化亜鉛が１０体積％となるように配合し、１４０℃で１５分間混練し、３０℃に冷却した後、３ｍｍ角に裁断した。このような１４０℃での混練、冷却、裁断を３度行った後、これを１５０℃で１０分間ホットプレスし、フィルム状の電界集中抑制部材を作製した。
【００６０】
このようにして作製したフィルム状電界集中抑制部材は、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材を含有するため、トリーが進展する際のトリー先端部分の電界を緩和し、トリーの進展を有効に抑制することができる。
【００６１】
（実施例６）
本発明の電界集中抑制材料をガラスクロスに含浸させたシート状部材の例について説明する。樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材としての酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を、溶剤であるメチルエチルケトンに添加し、攪拌器で３０分間混合して電界集中抑制材料を作製した。なお、酸化亜鉛は全体体積に対して１０体積％となるように配合した。
【００６２】
図９に示すように、この電界集中抑制材料をガラスクロス１７に含浸させ、１５０℃でプレス硬化することによって、シート状部材を得た。
【００６３】
このようなシート状部材は印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材を含むためトリーの成長が抑制でき、またガラスクロスに含浸させているため機械的強度も確保することができる。また、このようなシート状部材は複数枚積層してプレス硬化して、積層板とすることも可能である。
【００６４】
（実施例７）
図１０は、本発明の電界集中抑制材料を用いた樹脂板１８の作製例を示したものである。樹脂板１８は、例えば次のようにして作製される。
【００６５】
樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材としての酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を、全体体積に対して酸化亜鉛が１０体積％となるように配合して攪拌器で３０分間混合して電界集中抑制材料を作製する。
【００６６】
図１０に示すように、上型１９と下型２０との間に電界集中抑制材料を流し込み、１５０℃で加熱硬化することにより樹脂板１８を作製する。このようにして作製された樹脂板１８は、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材を含むため、優れたトリー成長抑制機能を示す。
【００６７】
（実施例８）
図１１は、電気機器の一例としてのモールドコイル２１の作製例を示した断面図である。このようなモールドコイル２１は、例えば以下のようして作製することができる。
【００６８】
まず、実施例７と同様にして一方の面に凹凸部を有する樹脂板１８を作製する。樹脂板１８の一方の面に凹凸部を形成するには、例えば図１０に示されるように、一方の金型である下型２０に凹凸部を設けて成形を行えばよい。
【００６９】
樹脂板１８を角筒２２の外側に貼り付けた後、樹脂板１８の凹部に沿って銅線２３を巻きつけ、これらを金型に入れエポキシ樹脂２４を流し込み硬化させる。
【００７０】
このようなモールドコイル２１によれば、銅線２３から発生したトリーの成長を有効に抑制することにより、寿命の長いモールドコイルとすることができる。
【００７１】
（実施例９）
図１２は、電気機器の一例としての固定子コイル２５の作製例を示したものである。固定子コイル２５は、実施例３と同様にして作製したマイカ板と実施例５と同様にして作製したシート状部材とを張り合わせた積層部材２６を、積み重ねた角型導体２７の周囲に配することによって作製することができる。
【００７２】
このようにして製造した固定子コイル２５においては、積層部材２６が優れたトリー成長抑制機能を示し、積層部材２６の厚さを薄くすることもできるため、寿命が長くかつ小型な固定子コイル２５とすることが可能となる。
【００７３】
なお、本実施例ではマイカ板とシート状部材とを組み合わせた例を示したが、このようなものに限られず上述したようなフィルム状部材、テープ状部材、マイカ板、シート状部材等を適宜選択して組み合わせて使用することができ、また従来のマイカペーパー等と組み合わせて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の電界集中抑制材料を示した断面図
【図２】本発明の他の電界集中抑制材料を示した断面図
【図３】本発明の電界集中抑制材料の特性評価に用いた装置を示した平面図
【図４】本発明の電界集中抑制材料の特性評価に用いた装置を示した断面図
【図５】トリー発生電圧を示した図
【図６】絶縁破壊までの時間を示した図
【図７】マイカ板の作製例を示した断面図
【図８】塗膜の特性評価に用いた装置を示した断面図
【図９】シート状部材の作製例を示した断面図
【図１０】樹脂板の作製過程を示した断面図
【図１１】モールドコイルの作製例を示した断面図
【図１２】固定子コイルの作製例を示した断面図
【符号の説明】
【００７５】
１…電界集中抑制材料、２…樹脂材料、３…樹脂材料に対して導電性を有する充填材または印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材、４…無機充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界が印加された際の電界の集中を緩和することによって電気的絶縁の劣化が抑制された電界集中抑制材料およびそれを用いた電界集中抑制部材、電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器に使用される絶縁材料の劣化形態として電気的な劣化があり、その一部はトリーイングを伴う劣化パターンを示す。トリーイングとは、絶縁材料中に高電界が生じると電極端や絶縁材料中の不純物などを起点として放電を伴いながら絶縁材料を溶解あるいは炭化させる現象を言う。
【０００３】
従来より、トリーの進展を止めるためにフィルム材料を積層した構造やマイカやシリカ等を充填した絶縁材料が使用されている。例えば、絶縁コイルにおいて、小さなマイカフレークを有する層を含むテープ形状またはシート形状の絶縁材料につき、マイカフレーク層の空間に配置される樹脂層中に、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、炭化珪素等の５W/mK以上の熱伝導率を有し、その少なくとも９０重量％が粒径０．１〜１５μmである粒子を含有させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、棒状のコアおよびこのコアの外周に設けられる一次スプール、二次スプールからなる点火コイルにおいて、これら一次スプール、二次スプールの少なくともいずれか一方を樹脂基材にガラス繊維およびシリカを添加して形成し、絶縁材料であるスプールの絶縁破壊を抑制している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかしながら、フィルムを積層したような構造の絶縁材料では、製造法の制限が大きく、適用できる部材が限定されてしまう。また、マイカやシリカ等を充填した絶縁材料では、電気的劣化に対する寿命が十分でないなどの課題がある。
【特許文献１】特開昭６３−１１０９２９号公報
【特許文献２】特開２００２−３７４６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであって、電界が印加された際の電界の集中を緩和することによってトリーイングの発生を抑制し、長寿命化が可能な電界集中抑制材料およびそれを用いた電界集中抑制部材、電気機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電界集中抑制材料は、樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、充填材は樹脂材料と比較して導電性を有するものであることを特徴とする。また、本発明の電界集中抑制材料は、樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、充填材は印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電界集中抑制部材は、上述したような電界集中抑制材料を塗料状、フィルム状もしくはテープ状、または、型に入れ硬化させてなることを特徴とする。また、本発明の電気機器は上述したような電界集中抑制材料または電界集中抑制部材を用いてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電界集中抑制材料によれば、樹脂材料中にこれよりも導電性の高い充填材または印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材を含有させることで、電界が印加された際の電界の集中を緩和し、部分放電、トリーイング等の発生を抑制し、優れた絶縁特性を長期間維持することが可能となる。
【００１０】
また、このような電界集中抑制材料を用いて電界集中抑制部材、電気機器を作製することで、電界集中抑制部材、電気機器の製造が容易になると共に、それらの絶縁特性を維持し、長寿命化することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の電界集中抑制材料１の一例を示した概略図である。本発明の電界集中抑制材料１は、樹脂材料２と、この樹脂材料２に分散された充填材３とからなるものである。
【００１３】
樹脂材料２としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００１４】
充填材３は、上述した樹脂材料２と比較して導電性を有するものである。上述した樹脂材料２の抵抗率ρがおおよそ１０１９〜１０２４[μΩ・ｃｍ]であるため、導電性を有する充填材３はこれよりも抵抗率ρが低いものであればよい。導電性を有する充填材３は、例えば抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下であれば好ましく、１０[μΩ・ｃｍ]以下であればより好ましい。
【００１５】
このような充填材３としては、例えばカーボン（１０２[μΩ・ｃｍ]）、四三酸化鉄（１０６[μΩ・ｃｍ]）、酸化クロム（１０１３[μΩ・ｃｍ]）、酸化チタン（１０１８[μΩ・ｃｍ]）、金（２．３５[μΩ・ｃｍ]）、銀（１．５９[μΩ・ｃｍ]）、銅（１．６７３[μΩ・ｃｍ]）および鉄（９．７１[μΩ・ｃｍ]）が挙げられ、これは１種のみで用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１６】
上述した充填材３としては市販されているものを用いてもよく、このようなものとしては例えば酸化クロムとしてＣＲＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）、酸化チタンとしてＴＩＯ ０６ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）等が挙げられる。
【００１７】
本発明の電界集中抑制材料１では、充填材３の導電性を樹脂材料２の導電性よりも高いものとすることで、高電界が印加された場合であってもその集中を緩和し、部分的な放電、トリーイングの発生を抑制し、絶縁特性を長期間維持することが可能となる。
【００１８】
本発明においては充填材３として上述したような導電性を有するものと共に、あるいはこれに代えて、印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものを用いてもよい。印加電界に対して非線形抵抗特性を持つとは、一定の電界未満のときには導電性を示さず、一定の電界以上となったときに一定の導電性を示すものをいう。
【００１９】
電界集中抑制材料１にこのような非線形抵抗特性を有する充填材３を分散させることで、高い電界が印加された際にその部分の充填材３のみを導電性を有するものとすることができ、電界集中抑制材料１全体として高い絶縁特性を維持したまま、電界の集中を有効に緩和し、部分的な放電、トリーイングの発生を抑制し、絶縁特性を長期間維持することが可能となる。
【００２０】
非線形抵抗特性を持つ充填材３は、例えば電界の強さが１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上となったときに、抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となるものであれば好ましく、１０[μΩ・ｃｍ]以下となるものであればさらに好ましい。
【００２１】
このような非線形抵抗特性を持つ充填材３としては、具体的には酸化亜鉛、炭化珪素および酸化錫等が挙げられる。酸化亜鉛は電界の強さが２×１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上で抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となり、炭化珪素は電界の強さが１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上で抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となり、酸化錫は電界の強さが１０３[ｋＶ・ｍ−１]以上で抵抗率ρが１００[μΩ・ｃｍ]以下となる。このような非線形抵抗特性を持つ充填材３は、１種のみで用いてもよいし、２以上を混合して用いてもよい。
【００２２】
上述した非線形抵抗特性を持つ充填材３としては市販されているものを用いてもよく、酸化亜鉛としてＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）、炭化珪素として＃３０００ ＳｉＣ（信濃電気製錬(株)製 商品名）、酸化錫としてＳＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）等が挙げられる。
【００２３】
導電性または非線形抵抗特性を有する充填材３は、平均粒径が０．００１μｍ〜１００μｍであれば好ましく、０．１μｍ〜１０μｍであればより好ましい。平均粒径が０．００１μｍ未満であると高電界が印加された際に電界の集中が十分に緩和されず、部分的な放電の発生を十分に抑制することが困難となるおそれがあり好ましくない。平均粒径が１００μｍを超えると、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性が十分でなくなり、またフィルム状への成形が困難となるおそれがあるため好ましくない。
【００２４】
電界集中抑制材料１における充填材３の含有量は、電界集中抑制材料１の全体体積に対して５体積％以上、３３体積％以下とすることが好ましい。充填材３の含有量が５体積％未満であると高電界が印加された際に電界の集中を十分に緩和することができず、部分的な放電の発生を抑制することが困難となるおそれがあるため好ましくない。３３体積％を超えると、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性が十分でなくなるおそれがあるため好ましくない。
【００２５】
本発明の電界集中抑制材料１においては、上述したような樹脂材料２および充填材３の他に、必要に応じて樹脂材料を硬化させるための硬化剤、硬化促進剤、粘度を調整するための溶剤等を適宜添加することが好ましい。
【００２６】
また、本発明の電界集中抑制材料１には、例えば図２に示すように、樹脂材料２および導電性あるいは非線形抵抗特性を有する充填材３の他に、無機充填材４を含有させてもよい。
【００２７】
このような無機充填材４を含有させることで、電界が印加された際の電界の集中をさらに緩和し、部分的な放電を抑制することができると共に、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性も向上させることができる。
【００２８】
無機充填材４は絶縁物であればよく、例えばマイカ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）が挙げられ、これらは１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２９】
無機充填材４はアスペクト比１：１０以上の鱗片状無機充填材が好適に用いられる。このようなアスペクト比を有する鱗片状無機充填材４を用いることで、電界集中抑制材料１の部分的な放電をさらに抑制し、電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性も向上させることができる。
【００３０】
電界集中抑制材料１に無機充填材４を含有させる場合には、電界集中抑制材料１の全体体積に対して無機充填材４の含有量が６０体積％以上となるようにすれば好ましい。無機充填材４の含有量をこのようなものとすることで、電界集中抑制材料１の部分的な放電の抑制および電界集中抑制材料１全体として見た場合の絶縁特性を十分なものとすることができる。
【００３１】
なお、電界集中抑制材料１に無機充填材４を含有させる場合、導電性あるいは非線形抵抗特性を持つ充填材３は、電界集中抑制材料１の全体体積から無機充填材４の体積を除いた体積に対して５体積％以上、３３体積％以下の含有量とすることが好ましい。
【００３２】
上述した本発明の電界集中抑制材料１は、例えば樹脂材料２中に導電性を有する充填材３および非線形抵抗特性を持つ充填材３のうち少なくとも一方を所定量添加して十分に混合することによって製造することができる。また、無機充填材４を含有させる場合には、樹脂材料２中に導電性を有する充填材３および非線形抵抗特性を持つ充填材３のうち少なくとも一方を所定量添加するとともに、無機充填材４を所定量添加して十分に混合することによって製造することができる。
【００３３】
このようにして得られた電界集中抑制材料１は、例えばそのままの状態でコイルに含浸、硬化させて用いることができる。また、本発明の電界集中抑制材料１は樹脂材料２中に導電性を有する充填材３および非線形抵抗特性を持つ充填材３のうち少なくとも一方を添加したものであるため、従来のフィルムを積層したような構造の絶縁材料に比べて適用できる用途、部材の制限が少なく、各種の用途、部材に適用することが可能である。
【００３４】
例えば電界集中抑制材料１に他の樹脂材料、溶剤等を添加して塗料状とし、絶縁させようとする物に塗布して絶縁性の塗膜を形成するようにして用いてもよい。また、電界集中抑制材料１は薄く延ばした後に硬化させてフィルム状部材としてもよいし、このようにフィルム状部材とした後に少なくとも一方の主面に粘着性材料を塗布してテープ状部材とし、絶縁させようとする物に巻回、貼着するようにして用いてもよい。これらフィルム状部材、テープ状部材は単独で用いてもよいし、複数枚を積層して用いてもよい。
【００３５】
さらに、電界集中抑制材料１はガラスクロス等に含浸、硬化させてシート状部材として用いてもよい。また、電界集中抑制材料１を型に注入し、硬化させて所定の形状を有する部材の作製に用いてもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の電界集中抑制材料、電界集中抑制部材、電気機器について、実施例を参照して具体的に説明する。
【００３７】
（実施例１）
樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、この樹脂材料に比較して導電性を有する充填材として、平均粒径１μｍの酸化クロム ＣＲＯ ０１ＰＢ（（株）高純度化学研究所製 商品名）を用意した。
【００３８】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸化クロムとの合計体積に対して酸化クロムが２０体積％となるように、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸化クロムとを配合し、混練して電界集中抑制材料を得た。
【００３９】
図３、図４に示すように、１０μｍのギャップを開けたガラス平板５ａ、５ｂ間に電界集中抑制材料１を充填するとともに、針電極６および平面電極７をそれらの間隔が２ｍｍとなるように挟み込み、針−平面電極を形成した。この針−平面電極に交流電圧を印加し、２ｋＶ／ｓで上昇させて部分放電発生電圧を測定した。なお、部分放電発生電圧の測定は、電流パルス法を用いて行った。
【００４０】
また比較のために、酸化クロムを含有させずに、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のみを用いて同様の測定を行った。結果を図５に示す。
【００４１】
図５に示すように、酸化クロムを含有させたものは、酸化クロムを含有させなかったものに比較して、部分放電発生電圧が約２倍となることが認められた。一般に部分放電は針電極の先端部分から発生するものであるため、本発明のように樹脂材料中に導電性の充填材を含有させることで、針電極の先端部分の電界を緩和し、部分放電が発生する電圧を上昇させることが可能となる。
【００４２】
なお、本実施例では樹脂材料に比較して導電性を有する充填材として酸化クロムを用いた例を示したが、このような効果は酸化クロムに限られず、導電性を有するものであれば得られるものであり、例えばカーボン、四三酸化鉄、酸化チタン、金、銀、銅および鉄等の充填材を用いても同様の効果が得られる。
【００４３】
（実施例２）
樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材としての平均粒径１μｍの酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を用意した。
【００４４】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸化亜鉛との合計体積に対して酸化亜鉛が２０体積％となるように、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に酸化亜鉛を添加し、混練して電界集中抑制材料を得た。
【００４５】
図３、図４に示すように、１０μｍのギャップを開けたガラス平板５ａ、５ｂ間に電界集中抑制材料１を充填するとともに、針電極６および平面電極７をそれらの間隔が２ｍｍとなるように挟み込み、針−平面電極を形成した。この針−平面電極に交流電圧を印加し、絶縁破壊するまでの時間を測定した。なお、印加電圧は周波数５０Ｈｚ、２０ｋＶｒｍｓとした。
【００４６】
また比較のために、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のみのもの、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に平均粒径１μｍのアルミナ ＡＬＯ ０１ＰＢ（（株）高純度化学研究所製 商品名）を全体体積に対して２０体積％となるように含有させたものを作製し、同様の測定を行った。結果を図６に示す。
【００４７】
図６に示すように、アルミナを含有させたものに比べて、酸化亜鉛を含有させたものは、絶縁破壊するまでの時間が５割程度長くなることが認められた。絶縁破壊は針電極先端から電気トリーが成長し、電極間を短絡することによって起きる。本発明のように樹脂材料中に印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材を含有させることで、針電極の先端部分の電界を緩和し、トリーの進展を抑制することにより絶縁破壊までの時間を大幅に延長することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施例では印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材として酸化亜鉛を用いた例を示したが、このような効果は酸化亜鉛に限られず、印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものであれば得られるものであり、例えば炭化珪素や酸化錫等の充填材についても同様の効果が得られる。
【００４９】
（実施例３）
図７は、マイカ板８の作製例を示したものである。以下、マイカ板８の作製例について説明する。
【００５０】
まず、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材３として酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）、無機充填材４としてアスペクト比１：２０００、平均最大粒径２００μｍの鱗片状マイカを用意し、両者を溶媒中に均一に分散させた後、目の細かいクロスですき、マイカと酸化亜鉛とからなるマイカペーパー９を作製した。
【００５１】
このマイカペーパー９とガラスクロス１０とを張り合わせた後、エポキシ樹脂２を含浸させ、プレス処理することによりマイカ板８を得た。
【００５２】
無機充填材４として鱗片状のマイカを用いることで、バリア効果によるトリー成長抑制効果を得ることができる。さらに、非線形抵抗を持つ充填材３としての酸化亜鉛の効果により、マイカ間の電気トリーの成長も抑制することもできる。
【００５３】
なお、本実施例では無機充填材４としてマイカを用いたが、マイカに代えてシリカやアルミナなどを用いても同様の効果を得ることができる。また、マイカと共にあるいはそれに代えてナノ微粒子を用いても、トリー成長抑制効果が期待できる。
【００５４】
（実施例４）
本発明の電界集中抑制材料を塗料として用いた例について説明する。樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、硬化剤としての酸無水物硬化剤および印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材としての酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を、遊星型混練機で混練して電界集中抑制材料を得た。なお、酸化亜鉛は全体体積に対して６０体積％となるようにした。
【００５５】
さらに、トルエンとメチルエチルケトンとを重量比で７：３の割合で配合した溶剤を用意し、上述した電界集中抑制材料と溶剤とを重量比で８：２となるように配合し、フラスコ内で１時間混練し塗料を得た。
【００５６】
図８に示すように、導体層１１の両面に形成された絶縁層１２、１３上にこの塗料を塗布し、約１８０℃にて５時間硬化させて塗膜１４、１５を形成し、さらに電極１６を設けた。この導体層１１と電極１６との間に５０Ｈｚ交流電圧をかけ、放電の発生を観測した。また、比較のため塗膜を形成しない以外は同様の構成を有するものを作製し、測定を行った。
【００５７】
その結果、本塗料を塗布しなかったものは約４０ｋＶｒｍｓで電極から放電が発生したのに対して、本塗料を塗布したものは７５ｋＶｒｍｓで放電が発生し、本塗料を用いることにより放電の発生電圧を大幅に向上できることが認められた。
【００５８】
（実施例５）
本発明の電界集中抑制材料をフィルム状の部材とした例について説明する。樹脂材料として高密度ポリエチレンを用意し、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材として酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を用意した。酸化亜鉛は吸着水分を取り除くため１００℃で１時間加熱処理した。
【００５９】
高密度ポリエチレンと酸化亜鉛とを、全体体積に対して酸化亜鉛が１０体積％となるように配合し、１４０℃で１５分間混練し、３０℃に冷却した後、３ｍｍ角に裁断した。このような１４０℃での混練、冷却、裁断を３度行った後、これを１５０℃で１０分間ホットプレスし、フィルム状の電界集中抑制部材を作製した。
【００６０】
このようにして作製したフィルム状電界集中抑制部材は、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材を含有するため、トリーが進展する際のトリー先端部分の電界を緩和し、トリーの進展を有効に抑制することができる。
【００６１】
（実施例６）
本発明の電界集中抑制材料をガラスクロスに含浸させたシート状部材の例について説明する。樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材としての酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を、溶剤であるメチルエチルケトンに添加し、攪拌器で３０分間混合して電界集中抑制材料を作製した。なお、酸化亜鉛は全体体積に対して１０体積％となるように配合した。
【００６２】
図９に示すように、この電界集中抑制材料をガラスクロス１７に含浸させ、１５０℃でプレス硬化することによって、シート状部材を得た。
【００６３】
このようなシート状部材は印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材を含むためトリーの成長が抑制でき、またガラスクロスに含浸させているため機械的強度も確保することができる。また、このようなシート状部材は複数枚積層してプレス硬化して、積層板とすることも可能である。
【００６４】
（実施例７）
図１０は、本発明の電界集中抑制材料を用いた樹脂板１８の作製例を示したものである。樹脂板１８は、例えば次のようにして作製される。
【００６５】
樹脂材料としてのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ＥＰ８２８（油化シェル製 商品名）、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材としての酸化亜鉛 ＺＮＯ ０１ＰＢ（(株)高純度化学研究所製 商品名）を、全体体積に対して酸化亜鉛が１０体積％となるように配合して攪拌器で３０分間混合して電界集中抑制材料を作製する。
【００６６】
図１０に示すように、上型１９と下型２０との間に電界集中抑制材料を流し込み、１５０℃で加熱硬化することにより樹脂板１８を作製する。このようにして作製された樹脂板１８は、印加電界に対して非線形抵抗を持つ充填材を含むため、優れたトリー成長抑制機能を示す。
【００６７】
（実施例８）
図１１は、電気機器の一例としてのモールドコイル２１の作製例を示した断面図である。このようなモールドコイル２１は、例えば以下のようして作製することができる。
【００６８】
まず、実施例７と同様にして一方の面に凹凸部を有する樹脂板１８を作製する。樹脂板１８の一方の面に凹凸部を形成するには、例えば図１０に示されるように、一方の金型である下型２０に凹凸部を設けて成形を行えばよい。
【００６９】
樹脂板１８を角筒２２の外側に貼り付けた後、樹脂板１８の凹部に沿って銅線２３を巻きつけ、これらを金型に入れエポキシ樹脂２４を流し込み硬化させる。
【００７０】
このようなモールドコイル２１によれば、銅線２３から発生したトリーの成長を有効に抑制することにより、寿命の長いモールドコイルとすることができる。
【００７１】
（実施例９）
図１２は、電気機器の一例としての固定子コイル２５の作製例を示したものである。固定子コイル２５は、実施例３と同様にして作製したマイカ板と実施例５と同様にして作製したシート状部材とを張り合わせた積層部材２６を、積み重ねた角型導体２７の周囲に配することによって作製することができる。
【００７２】
このようにして製造した固定子コイル２５においては、積層部材２６が優れたトリー成長抑制機能を示し、積層部材２６の厚さを薄くすることもできるため、寿命が長くかつ小型な固定子コイル２５とすることが可能となる。
【００７３】
なお、本実施例ではマイカ板とシート状部材とを組み合わせた例を示したが、このようなものに限られず上述したようなフィルム状部材、テープ状部材、マイカ板、シート状部材等を適宜選択して組み合わせて使用することができ、また従来のマイカペーパー等と組み合わせて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の電界集中抑制材料を示した断面図
【図２】本発明の他の電界集中抑制材料を示した断面図
【図３】本発明の電界集中抑制材料の特性評価に用いた装置を示した平面図
【図４】本発明の電界集中抑制材料の特性評価に用いた装置を示した断面図
【図５】トリー発生電圧を示した図
【図６】絶縁破壊までの時間を示した図
【図７】マイカ板の作製例を示した断面図
【図８】塗膜の特性評価に用いた装置を示した断面図
【図９】シート状部材の作製例を示した断面図
【図１０】樹脂板の作製過程を示した断面図
【図１１】モールドコイルの作製例を示した断面図
【図１２】固定子コイルの作製例を示した断面図
【符号の説明】
【００７５】
１…電界集中抑制材料、２…樹脂材料、３…樹脂材料に対して導電性を有する充填材または印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材、４…無機充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、前記充填材は前記樹脂材料と比較して導電性を有するものであることを特徴とする電界集中抑制材料。
【請求項２】
前記導電性を有する充填材は、カーボン、四三酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン、金、銀、銅および鉄から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１記載の電界集中抑制材料。
【請求項３】
樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、前記充填材は印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものであることを特徴とする電界集中抑制材料。
【請求項４】
前記印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材は、酸化亜鉛、炭化珪素および酸化錫から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項３記載の電界集中抑制材料。
【請求項５】
アスペクト比１：１０以上の鱗片状無機充填材を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の電界集中抑制材料。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の電界集中抑制材料を塗料状にしてなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の前記電界集中抑制材料をフィルム状またはテープ状にしてなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の前記電界集中抑制材料をガラスクロスに含浸してなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の前記電界集中抑制材料を型に入れ、硬化してなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項記載の電界集中抑制材料または電界集中抑制部材を用いてなることを特徴とする電気機器。
【請求項１】
樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、前記充填材は前記樹脂材料と比較して導電性を有するものであることを特徴とする電界集中抑制材料。
【請求項２】
前記導電性を有する充填材は、カーボン、四三酸化鉄、酸化クロム、酸化チタン、金、銀、銅および鉄から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１記載の電界集中抑制材料。
【請求項３】
樹脂材料中に充填材を分散させた複合材料であって、前記充填材は印加電界に対して非線形抵抗特性を有するものであることを特徴とする電界集中抑制材料。
【請求項４】
前記印加電界に対して非線形抵抗特性を有する充填材は、酸化亜鉛、炭化珪素および酸化錫から選ばれる少なくとも１種からなることを特徴とする請求項３記載の電界集中抑制材料。
【請求項５】
アスペクト比１：１０以上の鱗片状無機充填材を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の電界集中抑制材料。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の電界集中抑制材料を塗料状にしてなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の前記電界集中抑制材料をフィルム状またはテープ状にしてなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の前記電界集中抑制材料をガラスクロスに含浸してなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の前記電界集中抑制材料を型に入れ、硬化してなることを特徴とする電界集中抑制部材。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項記載の電界集中抑制材料または電界集中抑制部材を用いてなることを特徴とする電気機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１３４５８７（Ｐ２００６−１３４５８７Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１８８７５（Ｐ２００４−３１８８７５）
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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