高導熱性絕緣部件及其製造方法、電磁線圈及電磁設備的製作方法

2023-06-05 15:29:36

專利名稱：高導熱性絕緣部件及其製造方法、電磁線圈及電磁設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於發電機、電動機、變壓器這樣的電磁設備的電磁線圈的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件及其製造方法，還涉及採用高導熱性絕緣部件製造的電磁線圈及電磁設備。
背景技術：
為了使電磁設備高效率化、小型化、低成本化，需要提高電磁線圈的冷卻性能。作為提高電磁線圈的冷卻性能的方法之一，是使在電磁線圈的周邊使用的電絕緣性的帶狀或薄片狀部件具有高導熱性。
以往的電絕緣材料的導熱率在3～37W/mK的範圍。在日本特開平11-71498號公報中，公開了以提高電絕緣材料的導熱率為目的，為了增加充填材的量，改變基體樹脂的成分的技術。但是，該現有文獻的電絕緣材料導熱率不足，此外，可使用的樹脂只限制在特殊的成分。
在日本特開2002-93257號公報中，公開了具有含無機粉末的內襯材料的高導熱性的雲母基體材料薄片，作為用於電磁線圈的電絕緣材料。但是，該現有文獻的電絕緣材料，由於用於內襯材料的、顯示高導熱性的材料不具有足夠的導熱性，因此作為電磁線圈的絕緣層，導熱率不足。
在日本特開平11-323162號公報中，公開了為提高絕緣層的導熱率，通過在絕緣層中採用結晶性環氧樹脂，提高樹脂的導熱率的技術。但是，該現有文獻的結晶性環氧樹脂，由於在室溫下呈固體狀態，所以其處理困難。
在日本特開平10-174333號公報中，公開了為提高絕緣層的導熱率，在繞線導體上交替卷繞導熱薄片的電磁線圈。但是，如果採用該現有文獻的電磁線圈，由於熱流被雲母層隔熱，所以難於得到高的導熱率。
如此，採用以往的電絕緣材料，存在不能得到足夠的導熱率，其製造費工、費時、增加成本等問題。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種能夠不受樹脂成分限制的、導熱率高且容易製造的、通用性強的高導熱性絕緣部件及其製造方法，此外，還提供一種採用如此的高導熱性絕緣部件的電磁線圈及電磁設備。
本發明的高導熱性絕緣部件，含有樹脂基體材料；第1粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有1W/mK以上、300W/mK以下的導熱率；以及第2粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
通過將本發明的高導熱性絕緣部件與以往的雲母帶組合，用於繞線導體(Cu線圈)，能夠提供兼備優良的散熱特性(冷卻能)和卷圓形的電磁線圈。當然，也可以單獨使用本發明的高導熱性絕緣部件。
本發明的高導熱性絕緣部件，是具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，所述內襯材料層含有樹脂基體材料；第1粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有1W/mK以上、300W/mK以下的導熱率；以及第2粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
本發明的高導熱性絕緣部件，是具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，所述雲母層含有雲母紙(micapaper)，由雲母鱗片(mica scales)構成；以及第2粒子，分散在所述雲母紙中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
將第1粒子的導熱率λ的下限值設定在1W/mK的理由是，因為如果採用低於此值的導熱率λ，不能得到所要求的散熱特性。將第1粒子的導熱率λ的上限值設定在300W/mK以下的理由是，因為如果充填具有大於此值的導熱率λ的金屬粉或碳納米管，導電率σ過大，有損部件的絕緣性。
將第2粒子的導熱率λ的下限值設定在0.5W/mK的理由是，因為如果採用低於此值的導熱率λ，不能得到所要求的散熱特性。將第2粒子的導熱率λ的上限值設定在300W/mK以下的理由是，與所述第1粒子的理由相同。但是，如果滿足將第2粒子的體積含有率設在33.3vol％以下的條件(參照圖30)，作為第2粒子，能夠限定地充填如金、銅、鐵這樣的金屬或碳。如果滿足此條件，因為不會有損害部件絕緣性的顧慮。
在本發明中，第2粒子的粒徑，優選比第1粒子的粒徑小，更優選小於等於第1粒子的粒徑的0.15倍。其理由是，如果第2粒子與第1粒子的粒徑比接近0.15，如圖7所示，導熱率λ降低。
第1粒子的粒徑，優選設定在0.05μm以上、100μm以下(50nm～105nm)的範圍。如果第1粒子的粒徑小於0.05μm，因為難於在層中均勻分散粒子，有電絕緣破壞強度降低的顧慮。相反，如果第1粒子的粒徑大於100μm，因為損失帶部件或薄片部件的平坦性，同時厚度容易不均勻。
此外，第2粒子的粒徑，優選小於等於雲母鱗片的直徑的至少0.15倍。其理由也是，如果雲母鱗片與第2粒子的粒徑比接近0.15，導熱率λ降低。
第1粒子由從氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等中選擇的1種或2種以上構成。因為，這些材料的粒子，在通常的狀態下具有1W/mK以上、300W/mK以下的導熱率λ。
第2粒子由從氮化硼、碳、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、金、銅、鐵、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等中選擇的1種或2種以上構成。特別是，第2粒子最優選由碳或氧化鋁中的任何一種構成。碳黑這樣的碳粒子非常適合提高本發明部件的導熱率λ。此外，氧化鋁粒子，即使在提高本發明部件的導熱率λ，同時不損害部件的絕緣性的方面，也是很適合的。
內襯材料層上的第2粒子的含量，優選設定在0.5vol％以上。因為如果增加第2粒子的含量，可提高導熱率λ。特別是因為，如果含有1vol％以上的第2粒子，如圖3及圖9所示，能夠飛躍地提高導熱率λ。
第2粒子的含量，相對於該第2粒子和樹脂的總和，優選設定在33.3vol％以下，更優選設定在23vol％以下。因為如果過剩含有第2粒子，導電率σ過大。特別是，如果採用超過33.3vol％的第2粒子的含量，如圖30所示，導電率σ過大，降低部件的絕緣性。
可以將內襯材料層設在雲母層的兩面，也可以將雲母層設在內襯材料層的兩面(參照圖15)。
內襯材料層的寬度可以大於雲母層，雲母層的寬度也可以大於內襯材料層(參照圖18)。
高導熱性絕緣部件的總厚度，在是帶的情況下，設定在0.2～0.6mm，在是薄片的情況下，設定在0.2～0.8mm。雲母層和內襯材料層的厚度比率，優選設定在6∶4～4∶6的範圍，更優選設定在11∶9～9∶11的範圍。
本發明的高導熱性絕緣部件的製造方法，製造具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，包括以下步驟(a)按規定比例混合具有1W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第1粒子、具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第2粒子和樹脂溶液；(b)將所述混合物浸漬在浸漬體中；(c)加熱浸漬在所述浸漬體中的所述混合物進行固化，從而得到內襯材料層；(d)在雲母紙(mica paper)上貼合粘接所述內襯材料層；(e)通過用輥壓(rollerpress)從上下面施加壓力，將貼合粘接的所述內襯材料層及雲母紙成型為帶狀或薄片狀。
上述的浸漬體也可以是玻璃纖維布(glass cloth)或樹脂薄膜中的任何一種。在採用玻璃纖維布製作內襯材料層的情況下，按照圖1所示的工序B1(工序S1～S3)進行。在採用樹脂薄膜製作內襯材料層的情況下，按照圖13所示的工序B2(工序S11～S12)進行。在輥壓中，優選採用熱輥壓法。輥壓一般設定為只1次的單壓，但也可以是重複2～3次輥壓的多段輥壓。
本發明的高導熱性絕緣部件的製造方法，製造具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，包括以下步驟(i)按規定比例混合攪拌具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第2粒子、雲母鱗片(mica scales)和溶劑；(ii)用規定的過濾器過濾所述混合攪拌物，進行乾燥，由此得到雲母紙(mica paper)；(iii)在內襯材料層上貼合粘接所述雲母紙；(iv)通過用輥壓(roller press)從上下面施加壓力，將貼合粘接的所述雲母紙及內襯材料層成型為帶狀或薄片狀。
作為所述的溶劑，能夠採用水或各種醇類，特別優選採用水。在採用水製作雲母紙的情況下，按照圖9所示的工序S21～S23進行。由於雲母鱗片的長寬比大，因此容易凝集固定，即使在溶劑揮發後，也能夠繼續維持其形狀，量好地保持高導熱性粒子。另外，如果添加少量的粘合劑樹脂，更加提高形狀維持性及粒子保持性。
本發明的電磁線圈，是通過採用上述的帶狀高導熱性絕緣部件，絕緣覆蓋繞線導體而形成。
本發明的電磁設備，具有上述的電磁線圈。
在本說明書中，所謂「帶」，是指重疊卷裝在需要絕緣覆蓋的部位上的細長的帶狀部件。
在本說明書中，所謂「薄片」，是指不僅重疊卷裝在需要絕緣覆蓋的部位上，而且還覆蓋在該部位上的具有規定寬度的部件。絕緣薄片，例如用於絕緣覆蓋電磁線圈之間的釺焊連接部。
在本說明書中，所謂「雲母」，指的是除從自然界產出的天然雲母外，也包括工業化製造的人工雲母。關於雲母，有燒結雲母和未燒結雲母兩種，但在本發明中，優選採用燒結雲母。這是因為，燒結雲母，通過用規定溫度燒結，其形狀更加呈鱗薄片狀，從而能提高電絕緣性。
在本說明書中，所謂「雲母紙(mica paper)」，指的是與溶劑(水或醇類)混合攪拌雲母鱗片(mica scales)，按抄紙的要領過濾該混合液，經過乾燥得到的薄膜或箔。通過將如此的雲母紙裁斷成規定尺寸，得到雲母帶或雲母薄片。
在本說明書中，所謂「碳」，指的是通過π結合形成的各層之間具有通過分子間力結合的結構的碳系材料，是包括碳黑、接觸碳黑、槽法碳黑、滾碳黑、圓盤碳黑、熱碳黑、氣體碳黑、爐碳黑、油爐碳黑、萘碳黑、蒽碳黑、乙炔碳黑、動物碳黑、植物碳黑、超導電碳黑(Ketjen Black)、石墨的總稱。
在本說明書中，所謂「人造金剛石」，指的是除從自然界產出的天然雲母外，工業化製造的人造金剛石，是指通過sp3結合相互結合碳原子而形成結晶化組織的金剛石。
在本說明書中，所謂「金剛石狀碳」，指的是與上述定義的碳比較接近的碳系材料，主要部分由碳構成，在其一部分中含有上述定義的金剛石組織。
在本說明書中，所謂「碳狀金剛石」，指的是與上述定義的金剛石比較接近的碳系材料，上述定義的碳和金剛石組織混合存在。
在本說明書中，所謂「粘合劑樹脂」，指的是用於使高導熱性粒子保持固定在內襯材料層或雲母層上的填充材料。採用本發明的部件，不特定樹脂的成分，但一般採用環氧樹脂、聚丙烯樹脂、矽樹脂(含矽橡膠)中的任何一種。


圖1是表示本發明的實施方式的高導熱性絕緣部件的製造方法的工序圖。
圖2是表示本發明的第1實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖3是表示含有氮化硼的絕緣帶的導熱率與碳黑添加效果之間關係的特性曲線圖。
圖4是表示碳黑對絕緣帶導熱率的影響效果的特性曲線圖。
圖5是電磁線圈的概略剖面圖。
圖6是表示第1粒子及第2粒子的放大圖。
圖7是表示粒徑比log(d2/d1)和導熱率λ之間關係的特性曲線圖。
圖8是表示氧化鋁充填量和環氧樹脂的導熱率之間關係的特性曲線圖。
圖9是表示其它實施方式的製造方法的工序圖。
圖10是表示內襯材料(浸漬樹脂的玻璃纖維布)的剖面模式圖。
圖11是表示其它內襯材料(浸漬樹脂的玻璃纖維布)的剖面模式圖。
圖12是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖13是表示其它實施方式的製造方法的工序圖。
圖14是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖15是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖16是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖17是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖18是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖19是概念表示高導熱性絕緣部件的主絕緣層的導熱特性的等效電路圖。
圖20是表示其它高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖21是概念表示其它高導熱性絕緣部件的主絕緣層的導熱特性的等效電路圖。
圖22是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖23是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖24是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖25是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖26是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖27是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖28是表示本發明的效果的柱坐標圖。
圖29是表示含有氮化硼的絕緣帶的導熱率與碳黑添加效果之間關係的特性曲線圖。
圖30是表示研究碳粒子含量分別對導熱率λ和導電率σ的影響的結果的特性曲線圖。
圖31是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
圖32是表示其它實施方式的製造方法的工序圖。
圖33是表示其它實施方式的高導熱性絕緣部件的剖面模式圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發明的種種優選實施方式。
(第1實施方式)下面，參照圖1～圖8說明本實施方式的第1實施方式。
首先，參照圖1，說明本實施方式的雲母帶的製作。
在雲母鱗片2.826g中配入3000cc的水，然後攪拌(工序K1)。在這種情況下，作為粘合劑，也可以添加少量的環氧樹脂。
按照抄紙的要領，使上述的攪拌混合物通過例如0.5mm×0.5mm方格網，製作坯片(工序K2)。在規定溫度下加熱該坯片，使其乾燥，由此得到雲母紙1(工序K3)。
在本實施方式的內襯材料製作工藝B1中，首先，按質量比，以24.7∶74.2∶1.1的比例，配料粘合劑樹脂、氮化硼粒子、碳黑粒子，並進行混合(工序S1)。在本實施例中，碳黑採用日本旭カ一ボン(碳黑)株式會社製造的アサヒサ－マル(商品名)。碳黑的平均粒徑為90μm。碳黑粒子的形狀為球狀。此外，在本實施例中，氮化硼採用日本水島合金鐵株式會社製造的HP-1CAW(商品型號)，其粒徑分布在14μm～18μm，其平均粒徑採用16μm。氮化硼的結晶結構為六方晶，形狀為鱗薄片狀(scale)。另外，作為氮化硼也可以採用日本水島合金鐵株式會社製造的HP-6(商品型號)。
將上述的混合物塗敷在厚0.33mm的玻璃纖維布上(工序S2)。混合物的每單位面積的塗敷量設定在400g/m2。在120℃的溫度下加熱塗敷物，使其固化，由此得到內襯材料2(工序S3)。
用粘合劑使所述雲母紙1和內襯材料2貼合(工序S4)。在雲母紙1或內襯材料2的任何一方上塗敷粘合劑，使兩者層疊，然後進行熱輥壓。粘合劑採用環氧樹脂。在熱輥壓中，加熱到150℃溫度，使粘合劑、雲母紙1及內襯材料2固化，由此得到雲母薄片(工序S5)。由於連續進行所述工序S4和S5的處理，因此雲母薄片能夠形成寬而長的形狀。將如此的雲母薄片裁斷成寬35mm，由此得到圖2所示的雲母帶10(工序S6)。如此的雲母帶10，在樹脂4中同時分散了在內襯材料層2中具有1W/mK以上的導熱率的氮化硼粒子(第1粒子)及具有0.5W/mK以上的導熱率的碳黑粒子(第2粒子)。
在以下的說明中，在帶部件(或薄片部件)的導熱率λ的評價測定中，採用雷射閃光法。在本實施例中，作為導熱率測量儀器，採用日本真空理工株式會社製造的TC-3000-NC。具體是，通過在厚1mm的試樣的一面照射脈衝雷射來測量相反面(背面)的溫度上升，由此評價導熱率λ。
此外，對於粒子的粒徑測量，採用雷射分析式粒度分布測量儀。在本實施例中，作為粒徑測量儀，採用日本的株式會社セイシン製造的LMS-24。測定的粒徑為平均粒徑。
圖3是表示導熱率與碳黑充填量之間關係的特性曲線圖，橫軸為碳黑的體積比率(vol％)，縱軸為在環氧樹脂中分散碳黑時的導熱率λ(W/mK)。碳黑採用導熱率1W/mK、平均粒徑90nm的粒子。氮化硼採用導熱率60W/mK、平均粒徑16μm的粒子。圖中的特性曲線A是分別標圖表示按體積百分比0％、0.5％、1％、2％、5％變化碳黑填充量時的結果、並連結各標圖而形成的。
從特性曲線A看出，通過在環氧樹脂中添加微量碳黑，可得到具有高導熱率的導熱薄片。將該導熱薄片2和作為內襯材料抄雲母薄片製造的雲母紙1貼合，通過分割形成雲母薄片。在這種情況下，利用雙酚A型的環氧樹脂粘合劑來粘接雲母層1和導熱薄片2(內襯材料)。
如此製造的雲母薄片(雲母帶)，由於內襯材料層的導熱率高，所以同只含氮化硼的雲母帶(以往品)相比，能夠得到高的導熱率。
表1示出以雲母層1和導熱薄片2的厚度比率1∶1製造的雲母帶的導熱率指數及組成。此處，所謂「導熱率指數」，指的是以比較例1作為基準值1而計算出的無單位的相對值。
表1

比較例1、2並列記載了作為內襯材料採用聚乙烯對苯二甲酯的帶和只採用氮化硼的帶的情況。
充填氮化硼的帶(比較例1)同未充填的帶(比較例2)相比，表現出1.8倍的導熱率λ，但在另外添加碳黑的帶(實施例1)中，表現出1.93倍之高的導熱率λ。
圖4是表示以圖3的碳黑充填率作為參數、求出雲母帶導熱率與碳黑充填量之間關係的特性曲線圖，橫軸為碳黑的體積比率(vol％)，縱軸為碳黑的導熱率指數。此處，所謂「導熱率指數」，指的是以在表2示出的比較例2作為基準值1而計算出的無單位的相對值。
從特性曲線B看出，通過添加碳黑，提高了雲母帶的導熱率。特別是，在碳黑的充填量在1vol％以上時，按導熱率指數提高了2.5％左右。因此，雲母帶的導熱率λ，與內襯材料的導熱率λ成比例地提高。
如此，通過在氮化硼和樹脂的複合體中再添加碳黑，能夠得到高導熱率的薄片，通過將該薄片用作內襯材料，能夠製造具有高導熱率的雲母帶。
下面，參照圖5說明線圈的製造方法。
在具有矩形截面的繞線導體5(棒線圈)的外周上，按規定厚度卷繞雲母帶10，另外在其上面卷繞分型帶(未圖示)。分別向卷繞體的四面推壓半圓柱狀的橡膠製的擋板夾具(未圖示)。此時，在擋板夾具和卷繞體之間分別插入厚2mm的鐵板(未圖示)。另外，在擋板夾具的外周，以重疊2/3的方式卷裝了3層熱縮套管(未圖示)。熱縮套管的直徑大約50mm。將該卷繞體浸漬在環氧樹脂液中，在真空氣氛下浸漬環氧樹脂。在樹脂浸漬後，將卷繞體裝入加熱爐，以在150℃下保持24小時的加熱條件，固化環氧樹脂。卸下熱縮套管、擋板夾具、鐵板、分型帶，得到電磁線圈。
如此製造的電磁線圈，由於雲母帶10具有高的導熱率，結果形成具有高導熱率的絕緣層6。如此的電磁線圈，由於冷卻性能優良，能夠增大流過繞線導體5的電流，所以效率高。此外，在效率相同的情況下，由於能夠減小繞線導體5的截面積，所以能夠使電磁線圈小型化。結果，降低電磁線圈的製造成本。
因此，在300MW級的發電機中，通過採用具有所述絕緣層6的電磁線圈，主絕緣的導熱率從以往的0.22W/mK升到1W/mK左右。能夠將電磁線圈的溫度上升從70K降到40K。由此，能夠提高在電磁線圈中流動的電流密度，能夠減少銅的使用量。由此，可提高在電磁線圈中流動的電流密度，能夠將銅的使用量減少大約3成左右。
在本實施方式中，能夠簡單且容易地得到導熱率高的帶部件，此外，通過在繞線導體上卷繞、絕緣覆蓋該帶部件，能夠使高導熱化的電磁線圈及電磁設備小型化，能夠廉價製造。
在上述中，作為形成高導熱性的內襯材料的材料，使用氮化硼粒子和碳黑粒子。實現高導熱性的理由，認為是能夠通過利用碳黑置換樹脂層來實現。即，能夠通過具有高導熱性的主填充材料和填埋其間隙的碳粒子，得到高的導熱率。
在這種情況下，在實現高導熱性時需要多填充具有高導熱性的主填充材料(第1粒子)，因此對於第2粒子、例如碳黑粒子來說，重要的是進入緊密填充了主填充材料(第1粒子)的間隙。
為此，如圖6所示，為使第2填充材料(第2粒子)8進入緊密填充的主要的高導熱性填充材料(第1粒子)7中，通過限制第2填充材料8的粒徑d2，能夠實現具有高導熱率的高導熱性。
圖7是表示導熱率λ相對於第2粒子與第1粒子的粒徑比變化的特性曲線圖，橫軸為第2粒子與第1粒子的粒徑比(d2/21)的對數，縱軸為導熱率λ。由此圖可以看出，在第2粒子和第1粒子的粒徑比小於0.1倍附近的範圍內，導熱率升高。
圖8是標圖表示研究兩者關係的結果的特性圖，橫軸為環氧樹脂中的氧化鋁粒子的體積含量(vol％)，縱軸為導熱率λ。此處，代替平均粒徑90nm的碳黑粒子，而是在環氧樹脂中填充平均粒徑70nm的氧化鋁粒子。由此圖可以看出，隨著氧化鋁粒子的充填量增大，導熱率λ升高。特別是在添加了3vol％氧化鋁粒子的材料中，得到超過7W/mK的導熱率λ。由此判明，通過將此材料用作內襯材料，能夠得到高的導熱率。另外，與碳黑粒子相比，由於氧化鋁粒子的電阻高，因此形成絕緣性能優良的帶。
氧化鋁是平均粒徑為70nm的球狀粒子。在本實施例中，氧化鋁粒子，採用日本シ－アイ化成株式會社製造的NanoTekAl 2O3-HT(商品型號)。
在本實施例中，作為第1粒子使用氮化硼，但作為其替代材料，也可以採用氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、人造金剛石、金剛石狀碳、碳化矽。利用這些代用材料，也能夠得到與本實施例相同的效果。
此外，在本實施例中，作為第2粒子，使用了碳黑及氧化鋁，但作為其替代材料，也可以採用氮化硼、碳、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、人造金剛石、金剛石狀碳、碳化矽、金、銅、鐵、層狀矽酸鹽粘土礦物、雲母。利用這些代用材料，也能夠得到與本實施例相同的效果。
(第2實施方式)下面，參照圖9～圖11說明第2實施方式。
在本實施方式的部件中，在雲母層填充高導熱性粒子。內襯材料採用玻璃纖維布25。將雲母鱗片2.83g及氧化鋁粒子0.125g配入3000cc的水，然後攪拌(工序S21)。在本實施例中，氧化鋁粒子採用日本シ－アイ化成株式會社製造的NanoTekAl 2O3-HT(商品型號)。氧化鋁粒子的平均粒徑為70μm。氧化鋁粒子的形狀為球狀。雲母鱗片採用燒結雲母。雲母鱗片的平均粒徑為15μm。
按照抄紙的要領，使上述的攪拌混合物通過例如0.5mm×0.5mm方格網，製作坯片(工序S22)。在120℃下加熱該坯片，使其乾燥，由此得到雲母紙(工序S23)。
採用粘合劑在玻璃纖維布25上貼合該雲母紙(工序S24)。粘合劑採用環氧樹脂系。在熱輥壓中，加熱到150℃的溫度，使粘合劑、雲母紙1及內襯材料2固化，由此得到雲母薄片(工序S25)。由於連續進行上述的工序S24和S25的處理，因此雲母薄片能夠形成寬而長的形狀。將如此的雲母薄片裁斷成寬35mm，由此得到圖10所示的雲母帶11A(工序S26)。
圖10是把利用上述實施方式得到的高導熱性粒子的任何一種分散配置在玻璃纖維布中的雲母帶11A的剖面圖。在玻璃纖維布25中浸漬樹脂，製作薄膜或帶部件的時候，通過使其含有高導熱性的粒子26，能夠製作高導熱性的帶(薄膜)。另外，通過將如此製作的帶作為雲母帶的材料而使用，能形成導熱性高的雲母帶。
圖11是表示疊層多個上述實施方式的帶而形成的帶11B的剖面圖。通過在疊層部件的樹脂部分使用高導熱性的材料，能夠製作具有高導熱率的疊層部件。
(第3實施方式)下面，參照圖12說明第3實施方式。在本實施方式的雲母帶10A中，在雲母層9中填充分散了具有0.5W/mK以上的導熱率的第1粒子。在本實施方式中，按通常的方法製造雲母層11，內襯材料採用具有高導熱率的導熱薄片9。在這種情況下，與內襯材料層9相比，由於雲母層11的導熱率小，因此雲母層11起熱阻擋層的作用。
此處，在形成雲母紙時，進行平均粒徑70nm的氧化鋁粒子與雲母紙的混合。具體是，在蒸餾水中攪拌雲母紙和氧化鋁粒子，塗敷在具有0.05μm的網目的玻璃纖維布上，經過乾燥處理，形成雲母薄片。雲母薄片自身具有0.6W/mK左右的導熱率，但如果在只由雲母紙成型的雲母層11中浸漬樹脂，則導熱率λ為0.22W/mK。
另外，填充了氧化鋁粒子的雲母層的導熱率為0.35W/mK，可推測其原因是，由於浸漬樹脂夾在雲母層之間，導熱所需的聲子發生散亂，聲子的平均自由程縮短。
與上述實施方式同樣，通過採用本實施方式的帶來成型電磁線圈，能夠形成導熱性高的主絕緣層。
在如此的雲母帶10A中，通過在雲母層9中填充分散第2粒子3，能夠簡單且容易地得到導熱率高的帶部件。此外，通過在繞線導體5上卷繞、絕緣覆蓋雲母帶10A，能夠使高導熱化的電磁線圈及電磁設備小型化，能夠廉價製造。
(第4實施方式)下面，參照圖13說明內襯材料採用薄膜(玻璃纖維布的代用材料)的第4實施方式。在本實施方式中，除內襯材料製作工藝B2外，實質上與上述第1實施方式相同。因此，在本實施方式中，省略雲母紙製作工序K1～K3及雲母帶製作工序S4～S6的說明。
在本實施方式的內襯材料製作工藝B2中，混合粘合劑樹脂0.13g、氮化硼粒子2.83g和氧化鋁粒子0.125g(工序S11)。利用熱輥壓機，在150℃的溫度下熱壓固化混合物，由此得到內襯材料(工序S12)。
(第5實施方式)下面，參照圖14說明第5實施方式。本實施方式的部件10B，是組合上述第1實施方式的內襯材料層2和上述第3實施方式的雲母層9而成的。通過如此的組合，雲母帶部件10B的導熱率λ更加提高，散熱特性優良。本實施方式的雲母帶部件10B的導熱率，估計達到0.66W/mK左右。
(第6實施方式)下面，參照圖15說明第6實施方式。在本實施方式的部件10C中，在雲母層1的兩面貼合填充有第1粒子和第2粒子的高導熱性的內襯材料層2。
如果採用本實施方式，通過在內襯材料層2中在兩面都採用導熱率高的材料，能夠提高雲母帶10C自身的導熱率。通過在繞線導體5上卷繞該雲母帶10C，能夠得到散熱特性優良的電磁線圈。
(第7實施方式)下面，參照圖16說明第7實施方式。在本實施方式中，表示利用由低導熱層(雲母層)13和其一面的高導熱層(高導熱性的內襯材料層)12構成的雲母帶10、將帶間的錯開寬度按帶寬度W的一半(1/2)錯開而卷繞在繞線導體5的表面上時的主絕緣層的截面。該主絕緣層，形成在高導熱層12和高導熱層12之間一定夾設低導熱層13的配置。在採用該構成10D的絕緣層6中，由於低導熱層13的導熱率低，所以難得到高的導熱率。
(第8實施方式)下面，參照圖17說明第8實施方式。
在本實施方式中，表示利用由低導熱層13和在其兩面形成高導熱層12構成的雲母帶10C、將帶間的錯開寬度按帶寬度W的一半(1/2)錯開而卷繞在繞線導體5的表面上時的主絕緣層的截面。在該構成10E中，作為高導熱體的內襯材料一邊相互連續地連接，一邊在主絕緣層中形成導熱通路。所以，通過在低導熱層13的兩面形成高導熱層12，能夠得到高的導熱率。
通過採用如此製造的雲母紙和第1實施方式中示出的內襯材料，得到具有高導熱率的雲母帶。
通過如此地在低導熱層(雲母層)的兩面具有導熱率在1W/mK以上的第1粒子，能夠得到導熱性高、並且製造容易的高導熱化的電磁線圈及電磁設備。
在上述中，以雲母層作為低導熱層，形成用高導熱層夾持導熱率相對低的層的構成，但在以雲母層作為高導熱層的情況下，通過用高導熱層的雲母層夾持內襯材料層，也可以得到高的導熱率。即，通過在內襯材料層的兩面，形成包含導熱率在0.5W/mK以上的第2粒子的雲母層，能夠得到導熱性高、並且製造容易的高導熱化的電磁線圈及電磁設備。
(第9實施方式)下面，參照圖18說明第9實施方式。
在本實施方式的雲母帶10F中，高導熱性的內襯材料層2的寬度大於雲母層1。即，內襯材料層2的寬度W2大於雲母層1的寬度W1。
在以下的說明中，在計算主絕緣層的導熱率時，可考慮如圖19及圖21所示的等效電路。
在形成主絕緣層的情況下，組合具有高導熱率的層和導熱率相對低的層，形成主絕緣層。存在低的導熱率的理由是，主絕緣層本來是為了得到電絕緣性而形成的，使用了本發明中所用的填充材料的高導熱性材料，由於存在絕緣破壞特性降低的顧慮，所以，在有的設備中需要同時形成具有導熱性、但還具有高的絕緣破壞特性的層。
如圖3所示，通過在內襯材料中採用高導熱體，能夠實現具有高導熱率的構成。如此構成的等效電路如圖19所示，低導熱層的導熱率14和高導熱層的導熱率15形成系列，雲母層起熱阻擋層的作用，所以在形成線圈形狀時，很難用雲母層導熱。
因此，如圖18所示，使高導熱性的內襯材料層2的寬度大於雲母層1的寬度，就能夠得到高導熱率。
圖20表示高導熱層12比低導熱層13寬時的主絕緣層的剖面。由於高導熱層12連通線圈主絕緣層，所以認為能夠得到高的導熱率。如此構成的等效電路如圖21所示，通過擴寬部的導熱率16分流低導熱層的雲母層的導熱率14，能夠得到高的導熱率。
表2中，將雲母層的導熱率設定為0.22W/mK、將內襯材料層的導熱率設定為4W/mK，示出相對於雲母層的寬度將內襯材料層的寬度擴寬10％時的導熱率指數的差異。將高導熱性的內襯材料層2的寬度較寬的帶作為實施例2的試樣，將雲母層1和內襯材料層2為相同寬度的帶作為比較例3的試樣。此處，所謂「導熱率指數」，指的是以比較例3作為基準值1時的無單位的相對值。
表2

從該表2可知的那樣，確認了實施例2的試樣表現出比比較例3的試樣大的導熱率指數。
通過採用本實施方式的雲母帶，能夠得到導熱性高、並且製造容易的高導熱化的電磁線圈及電磁設備。
(第10實施方式)下面，參照圖22～圖25說明第10實施方式。
在本實施方式的構成10H中，作為電磁線圈，採用2片在上述實施方式中上述的雲母帶(圖中例示了帶10)的任一種，反轉其上下面，並且將帶間的錯開寬度按帶寬度W的一半(W/2)錯開，交替卷繞。
在構成10H中，如果在導體上卷繞貼合低導熱層13和高導熱層12的雲母部件而形成主絕緣層，由於一定將具有低導熱率的層夾持在高導熱層之間，因此具有低導熱率的層遮斷導熱。
因此，如圖23所示的構成10I那樣，採用2片貼合低導熱層13和高導熱層12的帶，反轉其上下面，並且將帶間的錯開寬度按帶寬度W的一半(W/2)錯開，交替卷繞。由於圖22中的高導熱層的連結是通過主絕緣層形成的，因此能夠得到高導熱率。
例如，將具有第1實施方式中上述的4W/mK導熱率的高導熱材料用作內襯材料。作為低導熱層，如果採用雲母，得到0.22W/mK的導熱率。如果採用2片貼合有這些材料的帶，按相同朝向卷裝在導體上形成主絕緣層，則剖面如圖23所示，與此時的導熱率相比，如果採用2片帶並使其上下面朝向相反、並且將帶間的錯開寬度按帶寬度W的一半(W/2)錯開地交替卷繞，則如圖22所示，此時的導熱率為1.2倍。
認為其原因是，高導熱層通過主絕緣層連續地形成導熱通路。
在如此的構成10I中，通過採用2片上述實施方式上述的任何一種帶，反轉其上下面，並且將帶間的錯開寬度按帶寬度W的一半(W/2)錯開，交替卷繞，能夠得到導熱性高、並且製造容易的高導熱化的電磁線圈及電磁設備。
在該方法中，重要的一點是如何在主絕緣層內連續地形成導熱通路。
在上述方法中，採用2片貼合低導熱層13和高導熱層12的帶，反轉其上下面，並且將帶間的錯開寬度按帶寬度W的一半(W/2)錯開而交替卷繞，但如圖23所示，無論是使低導熱層之間互相相向地貼合2片帶來作為1條帶並將該帶卷繞在導體上，還是以形成圖24所示的主絕緣層剖面的方式卷繞，都能夠實現。
例如，作為高導熱層12採用在環氧樹脂中填充氮化硼並塗敷在玻璃纖維布上的帶，通過卷繞在雲母層的兩面粘貼本帶而構成的帶，能夠形成規定的主絕緣層。
另外，作為高導熱層12，也可以不同於雲母帶而另外形成。即，如圖25所示，作為雲母帶使用上述實施方式的帶13，將其與具有1W/mK以上的導熱率的高導熱帶16交替地卷繞，形成主絕緣層。
如此形成的主絕緣層的剖面如圖25所示。在此種情況下，作為具有1W/mK以上的導熱率的導熱帶，採用在加入了60vol％碳化硼的異丙烯系合成橡膠中加入4vol％氧化鋁的帶。
此外，比較了使用導熱薄片的試樣和不使用時的試樣的導熱率，發現前者大致是後者的1.25倍。
(第11實施方式)下面，參照圖26說明第11實施方式。
在本實施方式的構成10L中，對於上述實施方式上述的電磁線圈，卷繞雲母帶時的帶間的錯開寬度小於W/2。
圖16是錯開W/2卷繞時的主絕緣層的剖面，高導熱層連續到第2層，形成導熱通路。
另外，圖26是按帶寬W的四分之一(W/4)錯開卷繞的主絕緣層(重疊3W/4卷繞)的剖面，但高導熱層連續到第4層，形成導熱通路。如果在主絕緣層的厚度方向形成長的連續通路，由於形成浸漬樹脂等導熱性低的部位，所以只能夠得到此程度的高導熱率。
表3中對比示出卷繞雲母帶時的帶間的錯開寬度為W/2的線圈試樣(實施例3)和錯開寬度為W/4的線圈試樣(實施例4)的導熱率。該表中的導熱率指數，是以實施例3的試樣的導熱率為基準值1而計算出的無單位的相對值。
表3

從表中看出，實施例4(W/4的錯開寬度)的導熱率與實施例3(W/2)的導熱率相比，達到1.1倍。因此，能夠更加提高電磁線圈的冷卻性能，能夠更加使電磁設備小型化。
另外，作為電磁設備，有旋轉機、發電機、變壓器。在美國專利4760296號公報中，圖示了作為旋轉機的電動機。此外，在該文獻中，還圖示了變壓器。此外，在美國專利6452294B1號公報中，圖示了作為旋轉機的發電機。
(第12實施方式)下面，參照圖27和圖28說明第12實施方式。
在本實施方式的部件21中，複合了包含第1粒子22與樹脂21的複合材料和第2粒子23。第1粒子22是至少具有1W/mK以上的導熱率λ的材料。第2粒子23是具有與第1粒子22不同的種類或不同的粒徑的材料。
作為第1粒子22採用氮化硼。作為第2粒子23採用碳黑。作為樹脂21採用環氧樹脂21。
為評價如此的部件21的導熱率λ，對按以下製作的2個試樣，利用雷射閃光法測定導熱率λ。第1試樣，不含碳黑23，只由氮化硼22和環氧樹脂1構成。氮化硼粒子22，其單獨的導熱率示出60W/mK左右的值，平均粒徑為16μm，當在環氧樹脂21中以體積百分比70％分散氮化硼22後，例如利用熱壓機將其加壓固化到1.5mm厚。另外，在本實施例中，為了加壓固化試樣，只採用1次的熱壓，但也可以採用2次或3次等多次的多級熱壓。
測定了如此得到的不含碳黑的第1試樣的導熱率λ，結果如圖28所示，為3.22W/mK。
與此相比，第2試樣由碳黑23、氮化硼22和環氧樹脂21構成。按體積比率，相對於平均粒徑16μm的氮化硼60vol％，用攪拌器攪拌2分鐘將碳黑(日本旭カ一ボン(碳黑)株式會社製造的旭サ－マル(商品名))5vol％作為填充材料分散到環氧樹脂21中。
測定了如此得到的含有碳黑的第2試樣的導熱率λ，結果如圖28所示，為6.2W/mK。
認為其原因是，碳黑23的粒子是為了進入到填充有氮化硼22的材料的環氧樹脂部分中來補充氮化硼22之間的導熱性而存在的。
由以上上述得知，與只由氮化硼構成的試樣相比較，通過僅添加微量的碳黑23就能夠使導熱率提高到大致2倍。
此外，在本實施方式中，將環氧樹脂22用作提高結合性的表面處理劑、例如粘合劑樹脂(耦合劑)使用，但也不局限於此，由於在例如矽係數脂等任何樹脂中也能夠使用，所以能夠提供不依賴樹脂成分而通用性高的、具有高導熱率的高導熱性部件。
此外，在本實施方式中，作為第1粒子22採用了氮化硼粒子，但作為其替代物，也可以採用從氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等的任意物質中選擇的1W/mK以上的陶瓷。
此外，作為第2粒子23採用了碳黑粒子，但也不只局限於此，也可以採用粒徑不同的例如平均粒徑3μm的氮化硼粒子。另外，作為第2粒子23，也可以採用從氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、金、銅、鐵、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等中選擇的1種或2種以上。
(第13實施方式)下面，參照圖27說明第13實施方式。
本實施方式的部件，其第2粒子23具有至少0.5W/mK以上的導熱率。在上述實施方式的部件21中能夠大幅度提高導熱率λ的主要因素，認為是由於能夠用第2粒子23填埋在填充第1粒子22的狀態下產生的間隙。如果根據該推論，作為第2粒子23優選採用導熱率λ比樹脂21高的材料。
例如，氮化鋁(AlN)的導熱率λ為100W/mK。因此，通過在由氮化硼和樹脂構成的複合材料中再添加作為第2粒子23的氮化鋁粒子，能夠更加提高部件21的導熱率λ。
(第14實施方式)下面，參照圖27和圖29說明第14實施方式。
本實施方式的部件，作為第1粒子22採用氮化硼，作為粘合劑樹脂21採用環氧樹脂。另外，作為第2粒子23使用碳黑(日本旭カ一ボン株式會社製造的旭サ－マル(商品名))，並且碳黑的含量達到0.5vol％以上。
通過如此構成，發現能夠進一步提高導熱率λ。圖29表示研究本實施方式的部件的導熱率λ的結果，橫軸為相對去除氮化硼的體積的碳黑體積含量(vol％)，縱軸為導熱率λ(W/mK)。圖中的特性曲線E表示導熱率λ的變化。
從圖29看出，在1vol％以上的區域，同不含碳黑粒子的試樣相比，確認到有2倍以上的顯著的導熱率上升。此處，該導熱率λ的上升不依賴於粘合劑的種類，是通過複合填充氮化硼和碳黑粒子而實現的。
(第15實施方式)下面，參照圖30和圖31說明第15實施方式。
在本實施方式的部件20A中，碳黑粒子24的含量相對於樹脂21和碳黑粒子24的總和在33.3vol％以下。
對於如此的部件20A，由於碳黑粒子24的導電性高，在用作電絕緣材料的情況下，導電率σ的提高影響產品的性能，所以是不期望的。
圖30表示上述關係的研究結果的特性曲線圖，橫軸為相對於樹脂和碳粒子的體積總和的碳粒子的體積含量(vol％)，左側的縱軸為導熱率λ(W/mK)，右側的縱軸為導電率σ(S/m)。圖中的特性曲線F表示導熱率λ的變化，特性曲線G表示導電率σ的變化。另外，導電率σ的單位是單位長度(m)的西門子值(S＝Ω-1)。
從該圖看出，如果添加33.3vol％以上，則形成電阻率低且穩定的區域。認為其原因是，碳粒子在試樣中形成無限個群(クラスタ一)，引起所謂滲濾現象之故。關於此現象，本發明人是通過以前進行的研究弄清的。
形成無限個群這一現象，即，碳黑在試樣中通過而連接起來，如圖31所示，由於以不夾持樹脂層的方式連接試樣內部，因此，形成對於絕緣性能來說非常不希望的狀態。此現象與粘合劑樹脂的種類無關，由物理的分散狀態決定。
為此，在本實施方式中，調整試樣使碳黑粒子的含量相對於環氧樹脂21和碳黑粒子的總和在33.3vol％以下，形成與環氧樹脂21的成分無關地通用性強、具有高的導熱率、併兼備絕緣性能的高導熱性部件。
(第16實施方式)下面，參照圖31說明第16實施方式。
在本實施方式的部件中，作為第2粒子24的氮化鋁粒子(粒徑為1微米以下～納米)比作為第1粒子22的氮化硼粒子(粒徑1微米～100微米)小。
氮化鋁的純度為3N、分子量為41.0。在實施例中，氮化鋁採用日本高純度化學株式會社製造的ALI04PB(商品型號)。此外，作為氮化鋁，也可以採用日本的株式會社タキオン製造的商品。
在這種情況下，可以推測氮化鋁粒子24埋入氮化硼所形成的環氧樹脂21聚積處，由此發現高的導熱率λ。但是，如果氮化鋁粒子24的粒徑大於氮化硼22，則對氮化硼粒子22所形成的導熱率λ有影響的導熱通路被切斷，因此導致導熱率λ的降低。
因此，在本實施方式中，通過使氮化鋁粒子24的粒徑小於氮化硼粒子22的粒徑，不管環氧樹脂的成分如何，都能形成通用性強、具有高導熱率的高導熱性部件。
(第17實施方式)下面，採用圖32的流程圖說明第17實施方式。
在原料投入工序S31中，在往成型機(未圖示)中投入氮化硼粒子22和碳黑粒子23的時候，同時投入後述的耦合劑(粘合劑樹脂)。
在攪拌·乾燥工序S32中，攪拌並乾燥在原料投入工序S31中得到的原材料。
在混合工序S33中，在攪拌·乾燥的狀態下，向原材料內注入二液混合型的環氧樹脂主劑，進行與原材料等的混合。
在混合工序S34中，向在混合工序S33中混合的混合狀態的環氧樹脂主劑中，再混合環氧樹脂副劑即固化劑。
其後，在熱壓固化工序S35中，進行熱壓固化。最後，在得到製品的工序S36，取出在熱壓固化工序S35中得到的製品。
作為具體的實施例，例如，按體積比率對平均粒徑16μm的氮化硼粒子用攪拌器攪拌2分鐘碳黑粒子(日本旭カ一ボン株式會社製造的旭サ－マル(商品名))，在其中分3次投入在乙醇中溶解有1％矽烷耦合劑A189(日本ユニカ－公司製造)的溶液3g，繼續攪拌。然後，自然乾燥24小時，製作實施了耦合處理的填充材料。將該填充材料分散在環氧樹脂中進行配料，使氮化硼和碳黑加在一起的體積比率達到總量的65vol％，利用熱壓進行加壓固化，，由此製作出1.5mm厚的板材。
測定了如此得到的板部件的導熱率λ，結果為6.8W/mK。該結果與不使用耦合劑的以往的情況相比，導熱率λ提高0.5W/mK左右。認為其原因是，通過樹脂增強了填充材料間的結合力，促進了聲子的傳遞。如此，通過在投入原料時同時投入處理耦合劑，能形成具有高導熱率的高導熱性部件。
另外，作為耦合劑，，不只是矽烷耦合劑，即使是鋯系或鈦系，也具有同樣的效果，這是不言而喻的。在本實施例中，考慮通過環氧樹脂進行耦合處理，但用羧基或羥基修飾填充材料表面，通過使它們相互反應，直接提高結合力，也具有很好的效果。
(第18實施方式)下面，參照圖33說明第18實施方式。
在本實施方式中，採用上述實施方式的部件形成帶狀或薄膜狀。本實施方式的部件，是通過填充材料的物理分散狀態發現高導熱性的部件，是通用性非常高的部件。
例如混合聚乙烯27的顆粒、氮化硼粒子22和碳黑粒子23，將其配置在2塊推壓板28的之間，通過利用熱壓機(未圖示)對其加熱加壓，形成具有高導熱率的帶或薄膜。
此處，薄膜中使用的材料不局限於聚乙烯，也可以使用各種熱塑性樹脂、熱固化性樹脂、彈性材料等中的任何一種。
作為彈性材料，如果使用例如異戊二烯系彈性材料，其與熱塑性樹脂或熱固化性樹脂相比，由於彈性率高，所以能夠得到可撓性優良的薄膜製品等。
在這種情況下，作為第1粒子，可以採用從氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等中選擇的1種或2種以上的粒子。此外，作為第2粒子，可以採用從氮化硼、碳、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、金、銅、鐵、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等中選擇的1種或2種以上的粒子。
(第19實施方式)下面，說明第19實施方式。用上述實施方式中的任何一種絕緣部件，覆蓋用於模鑄式變壓器(cast resin transformer)的繞線導體5。關於模鑄式變壓器的結構，例如在美國專利4760296號公報中有記載。
在模鑄式變壓器中，其注模樹脂採用在環氧樹脂系熱固化性樹脂中混合40vol％氮化硼、1vol％碳黑的材料。結果，能夠使絕緣層的導熱率λ提高1.5倍左右。由此，能夠提高電磁線圈的冷卻效率，能夠使流過線圈的電流密度提高2成左右。此外，能夠縮小線圈的尺寸。結果，能夠製造小型化的鑄塑樹脂變壓器。
如果採用本發明，能夠提供一種導熱率λ高、散熱性優良的高導熱性絕緣部件。此外，如果採用本發明，能夠提供一種通用性強、且製造容易的高導熱性絕緣部件的製造方法。此外，如果採用本發明，能夠提供一種散熱特性優良的小型的電磁線圈及電磁設備。
權利要求
1.一種高導熱性絕緣部件，其特徵在於，含有樹脂基體材料；第1粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有1W/mK以上且300W/mK以下的導熱率；以及第2粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
2.一種高導熱性絕緣部件，是具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，其特徵在於，所述內襯材料層含有樹脂基體材料；第1粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有1W/mK以上且300W/mK以下的導熱率；以及第2粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
3.一種高導熱性絕緣部件，是具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，其特徵在於，所述雲母層含有雲母紙(mica paper)，由雲母鱗片(mica scales)構成；以及第2粒子，分散在所述雲母紙中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
4.如權利要求1所述的絕緣部件，其特徵在於，所述第2粒子的粒徑比所述第1粒子的粒徑小。
5.如權利要求1所述的絕緣部件，其特徵在於，所述第2粒子的粒徑小於等於所述第1粒子的粒徑的0.15倍。
6.如權利要求3所述的絕緣部件，其特徵在於，所述第2粒子的粒徑小於等於所述雲母鱗片的直徑的至少0.15倍。
7.如權利要求1所述的絕緣部件，其特徵在於，所述第1粒子由從氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等中選擇的1種或2種以上構成。
8.如權利要求1所述的絕緣部件，其特徵在於，所述第2粒子由碳或氧化鋁中的任何一種構成。
9.如權利要求3所述的絕緣部件，其特徵在於，所述第2粒子由從氮化硼、碳、氮化鋁、氧化鋁、氧化鎂、氮化矽、氧化鉻、氫化鋁、人造金剛石、金剛石狀碳、碳狀金剛石、碳化矽、金、銅、鐵、層狀矽酸鹽粘土礦物及雲母等中選擇的1種或2種以上構成。
10.如權利要求3所述的絕緣部件，其特徵在於，所述第2粒子由碳或氧化鋁中的任何一種構成。
11.如權利要求1所述的絕緣部件，其特徵在於，所述內襯材料層中的所述第2粒子的含量大於等於0.5vol％。
12.如權利要求1所述的絕緣部件，其特徵在於，相對於該第2粒子和所述樹脂的總和，所述第2粒子的含量在33.3vol％以下。
13.如權利要求2所述的絕緣部件，其特徵在於，所述內襯材料層設在所述雲母層的兩面。
14.如權利要求3所述的絕緣部件，其特徵在於，所述雲母層設在所述內襯材料層的兩面。
15.如權利要求2所述的絕緣部件，其特徵在於，所述雲母層含有雲母紙(mica paper)，由雲母鱗片(mica scales)構成；以及第2粒子，分散在所述雲母紙中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
16.如權利要求3所述的絕緣部件，其特徵在於，所述內襯材料層含有樹脂基體材料；第1粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有1W/mK以上且300W/mK以下的導熱率；以及第2粒子，分散在所述樹脂基體材料中，具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率。
17.如權利要求2所述的絕緣部件，所述內襯材料層的寬度比所述雲母層的寬度大。
18.如權利要求3所述的絕緣部件，所述雲母層的寬度比所述內襯材料層的寬度大。
19.一種高導熱性絕緣部件的製造方法，製造具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，其特徵在於，包括以下步驟(a)按規定比例混合具有1W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第1粒子、具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第2粒子和樹脂溶液；(b)將所述混合物浸漬在浸漬體中；(c)加熱浸漬在所述浸漬體中的所述混合物進行固化，從而得到內襯材料層；(d)在雲母紙(mica paper)上貼合粘接所述內襯材料層；(e)通過用輥壓(roller press)從上下面施加壓力，將貼合粘接的所述內襯材料層及雲母紙成型為帶狀或薄片狀。
20.如權利要求19所述的方法，所述浸漬體是玻璃纖維布(glass cloth)或樹脂薄膜(resin film)。
21.一種高導熱性絕緣部件的製造方法，製造具有雲母層及內襯材料層的帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件，其特徵在於，(i)按規定比例混合攪拌具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第2粒子、雲母鱗片(mica scales)和溶劑；(ii)用規定的過濾器過濾所述混合攪拌物，進行乾燥，由此得到雲母紙(mica paper)；(iii)在內襯材料層上貼合粘接所述雲母紙；(iv)通過用輥壓(roller press)從上下面施加壓力，將貼合粘接的所述雲母紙及內襯材料層成型為帶狀或薄片狀。
22.一種電磁線圈，利用權利要求2所述的絕緣部件來絕緣覆蓋繞線導體。
23.一種電磁線圈，利用權利要求3所述的絕緣部件來絕緣覆蓋繞線導體。
24.一種電磁線圈，其特徵在於，利用2片權利要求2所述的絕緣部件，使其上下面的朝向相反、且將絕緣部件間的錯開寬度按規定寬度錯開地，交替卷繞在繞線導體上。
25.一種電磁線圈，其特徵在於，利用2片權利要求3所述的絕緣部件，使其上下面的朝向相反、且將帶間的錯開寬度按規定寬度錯開地，交替卷繞在繞線導體上。
26.如權利要求24所述的電磁線圈，其特徵在於，卷繞絕緣部件雲母帶時的帶間的錯開寬度，比帶寬度W的1/2小。
27.如權利要求25所述的電磁線圈，其特徵在於，卷繞雲母帶時的帶間的錯開寬度比帶寬度W的1/2小。
28.一種電磁線圈，其特徵在於，利用2片權利要求2所述的絕緣部件，使其上下面貼合，卷繞在繞線導體上。
29.一種電磁線圈，其特徵在於，利用2片權利要求3所述的絕緣部件，使其上下面貼合，卷繞在繞線導體上。
30.一種電磁設備，其特徵在於，具有權利要求22所述的電磁線圈。
31.一種電磁設備，其特徵在於，具有權利要求23所述的電磁線圈。
全文摘要
本發明涉及帶狀或薄片狀的高導熱性絕緣部件、其製造方法、使用該高導熱性絕緣部件的電磁線圈、以及具有該電磁線圈的發電機等電磁設備。為了使電磁設備實現高效化、小型化、低成本化，需要提高電磁線圈的冷卻性能，因此，雖然研討了將用於電磁線圈中的帶狀或薄片狀的絕緣部件做成高導熱部件，但在以前的絕緣部件中存在不能獲得足夠的導熱率、或只能使用特殊的樹脂成分等問題。在本發明中，作為帶狀或薄片狀的絕緣部件，使用在樹脂基體材料中分散具有1 W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第1粒子和具有0.5W/mK以上且300W/mK以下的導熱率的第2粒子的材料，從而解決了上述問題。
文檔編號H01F27/32GK1666303SQ03815770
公開日2005年9月7日 申請日期2003年7月4日 優先權日2002年7月4日
發明者岡本徹志, 土屋寬芳, 澤史雄, 巖田憲之, 小山充彥, 鈴木幸男, 鈴木明彥, 大高徹, 石井重仁, 長野進 申請人:株式會社東芝