适于浸渍的液态环氧树脂组合物 的制造方法及发电机 【技术领域】
本发明是关于适于浸渍的液态环氧树脂组合物的制造方法及发电机。
技术背景
以前，作为适于浸渍用的环氧树脂组合物，已知由脂环式环氧树脂、二羟基苯类及酸酐形成的产物(JP-A-昭57-174314)。在制作用于汽车等电机和发电机中定子和转子的漆包线时，在该漆包线间浸渍该公报中公开的环氧树脂组合物并固定漆包线时，该环氧树脂组合物可很好地浸渍在漆包线之间。然而，由于其硬化速度缓慢，所以存在作业效率显著低的缺点。进而，由于硬化树脂被覆膜对漆包线粘合性不充分，所以，在漆包线和被覆膜的界面处，也存在发生剥离和破裂的问题。
为了使环氧树脂组合物浸渍到漆包线间后进行硬化，以前的环氧树脂组合物以含有硬化剂和硬化促进剂的形态出售。因此，制造环氧树脂组合物后，经过一段时间就会硬化，所以存在难以保存管理的问题。
发明摘要
本发明的目的是克服上述问题，提供一种适于浸渍的液态环氧树脂组合物制造方法。进而，本发明的目的还提供一种使用了由该液态环氧树脂组合物被覆的漆包线的发电机。
根据本发明的第一点，提供的液态环氧树脂组合物制造方法，是将环上具有缩合环氧基的，常温下为液态的脂环式环氧树脂50～70重量份，以规定的转数进行搅拌，而且在规定的温度下进行加热，将平均分子量300～600的双酚A型环氧树脂30～50重量份，慢慢添加到搅拌的上述脂环式环氧树脂中(A剂)，将常温下为液态的酸酐在规定的温度下加热，并以规定的转数进行搅拌，将常温下为液态的咪唑化合物进行加热，并将该咪唑化合物添加到搅拌的上述酸酐内，并对上述酸酐和咪唑化合物的混合物(B剂)进行真空除泡，将90～110重量份含有脂环式环氧树脂和双酚A型环氧树脂的上述A剂和90～110重量份含有上述酸酐和咪唑化合物的B剂进行搅拌制造。上述A剂和上述B剂为等量。酸酐的量多于上述咪唑化合物的量。对于100重量份具有脂环式环氧树脂和双酚A型环氧树脂的上述A剂，咪唑化合物为2～4重量份。
上述方法，可在更短的时间内，更有效地制造质量均匀稳定的液态环氧树脂。另外，上述方法可分别制造A剂、B剂，在用作液态环氧树脂组合物前，立即将A剂和B剂进行混合。由于A剂、B剂分别保管，所以，A剂、B剂可在长时间内保持稳定的状态。
根据本发明的第2点，提供一种具有转子和定子的发电机，该转子和定子分别由漆包线卷绕，上述漆包线按以下顺序用液态环氧树脂组合物被覆。用液态环氧树脂组合物被覆漆包线的顺序是：将50～70重量份环上具有缩合环氧基的，常温下为液态的脂环式环氧树脂，以规定转数搅拌，而且在规定的温度下加热，将平均分子量为300～600的双酚A型环氧树脂30～50重量份，慢慢添加到上述搅拌的脂环式环氧树脂中，得到具有脂环式环氧树脂和双酚A型环氧树脂的A剂，将常温下为液态的酸酐在规定的温度下加热，以规定的转数搅拌，将常温下为液态的咪唑化合物加热，并将该咪唑化合物添加到搅拌的上述酸酐中。将具有上述酸酐和咪唑化合物的B剂进行真空除泡，将具有脂环式环氧树脂和双酚A型环氧树脂的上述A剂和具有上述酸酐和咪唑化合物的B剂进行等量搅拌，得到液状环氧树脂组合物，将定子和转子加热，并用上述液态状环氧树脂组合物浸渍卷绕在定子和转子上的漆包线，再将定子和转子进行冷却。
因此，在制造发电机前，将A剂和B剂进行混合搅拌。因此，能以长时间稳定的状态，使液态环氧树脂组合物浸渍在卷绕在定子和转子上的漆包线之间。而且，可以制造出液态环氧树脂组合物的浸渍量等质量稳定的发电机。
附图简要说明
图1示出了本发明实施方案的转子。
图2示出了本发明实施方案的定子。
最佳实施形态的详细说明
以下详细说明本发明的最佳实施方案。
(I)A剂的调制
首先，准备以下材料。
·30～50重量份平均分子量300～600的双酚A型环氧树脂
·50～70重量份脂环式环氧树脂
将粘度比双酚A型环氧树脂低的脂环式环氧树脂装入罐内，边搅拌装入罐内的脂环式环氧树脂，边加热到30℃，使粘度进一步降低。脂环式环氧树脂，环上具有缩合的环氧基，在常温下呈液态。
接着，一边以7～13rpm搅拌加热的脂环式环氧树脂，一边向该脂环式环氧树脂中，慢慢添加预热到80℃的双酚A型环氧树脂。
在本实施方案中，边加热、搅拌粘度较低的脂环式环氧树脂，边向该脂环式环氧树脂中添加较高粘度的双酚A型环氧树脂。据此，能在短时间内，将双酚A型环氧树脂和脂环式环氧树脂混合均匀。所以，提高了生产效率。
在本实施方案中，只要满足平均分子量300～600的条件，任何双酚A型环氧树脂都可使用。
作为环上具有缩合环氧基的，常温下为液态的脂环式环氧树脂，列举如下。
(1)3，4-环氧环己基甲基-(3，4-环氧)环己烷羧化物
(2)乙烯环己烯二氧化物
(3)双(3，4-环氧环己基甲基)己二酸酯
(4)二环脂族的二酯二环氧化物
当然，本实施方案中使用的脂环式环氧树脂并不仅限于这些实例。
在上述A剂中，当双酚A型环氧树脂的比率小于上述范围时，所得到的液状环氧树脂组合物的耐破裂性恶化。另一方面，当双酚A型环氧树脂的比率大于上述范围时，所得到的液态环氧树脂组合物的浸渍性恶化。根据情况，耐热性也会恶化。因此，两种环氧树脂的混合比率必须在上述范围内。
(II)B剂的调制
首先准备以下材料。
·常温下液态酸酐
·常温下液态咪唑化合物
将酸酐装入罐内，边搅拌边加热到80～120℃，使粘度降低。然后，边以3～7rpm搅拌加热的酸酐，边往其中慢慢添加预热到80～120℃的咪唑化合物。此时，添加的咪唑化合物要比搅拌的酸酐量少。然后，对整个酸酐和咪唑化合物的混合物进行真空除泡。在上述搅拌时，最好用大叶片搅拌。
本实施方案中，以慢速(3～7rpm)搅拌，混合后进行真空除泡。因此，将酸酐和咪唑化合物装入容器时，可预防从混合物中释放出二氧化碳气，导致容器膨胀。
上述常温下为液态的酸酐，起到硬化剂的作用。作为本实施方案中使用的酸酐，例如，可以举出甲基四氢酞酸酐、甲基六氢酞酸酐、甲基纳西克酸酐等。当然，本实施方案中使用的酸酐并不仅限于这些。
常温下为液态的咪唑化合物，起到硬化促进剂的作用。作为本实施方案中使用的咪唑化合物，可以采用2-乙基-4-甲基咪唑和1-苄基-2-甲基咪唑等。当然，本实施方案中可使用的咪唑化合物并不限于这些。
(III)A剂和B剂的混合(调制液状环氧树脂组合物)
将液状环氧树脂组合物浸渍在漆包线之间，在以漆包线固定时，可将等量(90～110重量份)的A剂和B剂搅拌混合，得到适于浸渍的液态环氧树脂组合物。通过A剂和B剂等量混合，很容易形成A剂和B剂的均匀混合液。然而，当不等量时，液中一种药剂易于局部存在。结果是，由于硬化时间等不同，导致质量不均匀。
在本实施方案中，咪唑化合物的使用比率，对于上述A剂100重量份为2～4重量份。超过此范围时，会损害液态环氧树脂组合物的浸渍性和硬化剂，因此与漆包线的粘合性恶化，而且有效时间也缩短，另一方面，当小于此范围时，硬化性显著恶化。酸酐的配合量，在本实施方案中未作特别限制。然而，一般情况下，对于A剂1当量环氧基，酸酐为0.5～1.5当量，最好为0.8～1.2当量。
(IV)发电机用漆包线
使用(III)中得到的液态环氧树脂组合物，按以下顺序制造发电机使用的转子和定子。首先，在转子绕线管1上卷绕数层漆包线，形成转子(参照图1)。将该转子加热到120～160℃，从上方滴加浸渍液态环氧树脂组合物。在120～160℃下硬化，通过冷却，环氧树脂组合物被覆在其表面上，得到转子。按同样的顺序，也可得到在定子芯2上卷绕数层漆包线的定子(参照图2)。
(V)定子的结构
其次，对本实施方案涉及的定子结构加以说明。如图2所示，定子是由具有多个切槽3的圆筒状定子芯2及通过切槽3卷绕在定子芯2上的漆包线4构成。漆包线4多次通过各切槽3、卷绕在定子2上。上述漆包线4通过液态环氧树脂被覆。借此，漆包线4彼此固着，可以抑制漆包线4的振动。
(VI)转子的结构
对本实施方案涉及的转子结构加以说明。如图1所示，转子由转子绕线管1、冷却风扇5、旋转轴6、磁极7、漆包线8构成。旋转轴6突出在转子绕线管1的上下方向。磁极7从转子绕线管1突出在外径方向，上方向及下方向交叉延伸。冷却风扇5安装在旋转轴6上，配置在磁极7的上下。冷却风扇5具有突出在上方向或下方向的几块叶片，在旋转时，可以使其周围冷却。转子绕线管1、冷却风扇5、磁极7可以与旋转轴6一起旋转。因此，在未图示的本实施方案的定子及转子构成的发电机壳体内配置的转子旋转时，冷却风扇5使壳体内冷却，可以防止发电机的温度上升。漆包线8在转子绕线管1上多次卷绕，如上所述，用液态环氧树脂组合物被覆其表面。借此，漆包线8彼此固着。可以抑制转子的振动。
这样，由于预先将转子加热到120～160℃，所以，可提高液态环氧树脂组合物浸渍性。而且，缩短了液态环氧树脂组合物的硬化时间，提高了生产效率。
实施例
下面对本发明的实施例加以说明。
实施例1～4
按表1所示比例，使用エピコ一ト828(双酚A型环氧树脂、分子量380、ジセパンエポキシ社制)、セロキサイド 2021(3，4-环氧环己基甲基(3，4-环氧)环己烷羧化物、ダイセル化学工业社制)、HN2200R(甲基四氢酞酸酐、日立化成工业社制)、2E4Mz(2-乙基-4-甲基咪唑，四国化成工业社制)。以和实施方案相同的顺序调合A剂、B剂，进行混合，得到液态环氧树脂组合物。接着，对该组合物，按下法其浸渍性、硬化性、漆包线和硬化树脂的界面剥离、有无破裂、耐热性和有效时间，并进行性能评价，结果示于表1。
比较例1～8
在比较例1～4中，使用实施方案中介绍的范围以外的比率的双酚A型环氧树脂(エピコ一ト828)和脂环式环氧树脂(セロキサイド 2021)，调制A剂。比较例5中，硬化促进剂的配合量为本发明范围以外的比率。比较例8中，作为硬化促进剂，使用DMP-30(2，4，6-三(二甲基氨基甲基)酚)。比较例7中，作为硬化促进剂，使用三氟化硼单甲基胺(BF3-MA)。比较例的结果也示于表1。
性能评价
(1)浸渍性
在发电机用的转子芯上，卷绕约10层线径2mm的漆包线，形成转子。将该转子加热到160℃，从其上滴加、浸渍液态环氧树脂组合物，在160℃下硬化后，冷却，在相对于卷绕线方向的横向上切割转子。随后，观察硬化树脂向漆包线间的浸渍状况。将浸渍性区分如下，“○”评价为浸渍性良好。
在整个漆包线层面上浸渍了硬化树脂的：○
漆包线只有3～9层浸渍了硬化树脂的：△
漆包线只有1或2层浸渍了硬化树脂的：×
(2)硬化性
根据JIS C-2104，在150℃热板温度下测定凝胶化时间。凝胶化时间区分如下，“○”评价为硬化性良好。
70～120秒：○
超过120秒：△
低于70秒：×
(3)漆包线和硬化树脂的界面剥离、有无裂纹
和上述(1)浸渍测定方法一样，向漆包线浸渍液态环氧树脂组合物，硬化后得到转子。对转子在空气中进行155℃/30分钟～-40℃/30发钟的热循环，进行10次。室温下，用放大镜观察漆包线和硬化树脂的界面，判断有无剥离、裂纹。
(4)耐热性
将160℃下硬化的树脂样品置于热分析装置(理学电机社制、TMA测定装置)中，从室温继续升温到220℃，同时，求出各温度下的线膨胀率，将线膨胀率变化的温度取为玻璃化转变温度。该玻璃化转变温度区分如下，“○”评价为耐热性良好。
155℃以上：○
155℃以下：×
(5)有效时间
在22℃下，将A剂和B剂混合后，其粘度达到2倍混合后的粘度时，所需要的时间作为可使用有效时间。可使用有效时间在6小时以上，有效时间评价为“良好”。
表1 实例 No 实施例 比较例 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 エピコ一ト 828 30 40 45 50 60 20 70 45 45 45 45 45 セロキサイド 2021 70 60 55 50 40 80 30 55 55 55 55 55 HN-2200R 100 99 97 94 90 105 88 97 97 97 97 - 2E4MZ 3 3 3 3 3 3 3 1 5 - - 3 DMP-30 - - - - - - - - - 3 - - BF-MA - - - - - - - - - - 3 - 浸渍性 ○ ○ ○ ○ △ ○ △ ○ × ○ ○ × 硬化性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ ○ △ △ △ 漆包线的硬化 树脂的界面上 有无剥离裂纹 无 无 无 无 无 有 无 无 有 无 - 有 耐热性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ○ ○ ○ - ○ 有效时间 良 良 良 良 良 不良 良 良 不良 不良 - 良