絶縁システム/EIS（UL1446、IEC60085）

絶縁システムとは

モーター・トランス・リレイやソレノイドなどの電気機器は、磁場や電磁誘導を発生させるマグネットワイヤや、製品または部品として組み上げるためのボビン・テープ・フィルム・リードワイヤ・チューブ・ワニスなど、様々なコンポーネント材料で構成されています。このようなコンポーネントの集合体を「絶縁システム (Electrical Insulation System : EIS)」と呼んでいます。

これらが高温にさらされると高分子材料から発生した分解ガスや揮発成分がマグネットワイヤを含めたコンポーネントを劣化させ、最終的に電気的な絶縁性能を失い製品としての機能を全うできなることがあります。このような複数材料の高温下での相互作用の確認のために、個別の材料ではなくコンポーネントの集合体である絶縁システムGPM（モータレット）として評価することが重要となります。

絶縁システムは、電気絶縁を担うEIM (Electrical Insulation Material) と製品内の機械的保持など電気絶縁以外の用途として組み込まれるNIM (Non-electrical Insulation Material) によって成り立っています。

絶縁システムの規格としてはUL1446が知名度がありますが、IEC60085も使用されることがあります。UL1446では試験方法や判定基準について記載しているのに対し、IEC60085は絶縁システムの概念、定義、温度クラス等が記載されているのみで、EISに使用される材料の詳細については個別の規格で記述されています。

シールドチューブ試験

絶縁システム(EIS)の認定には長期間の試験と高額な費用が必要になりますが、すでに評価が完了している絶縁システム（リファレンスシステム）を利用して独自のシステムを作り上げることができれば、試験を最小限にすることができます。 使用することのできるリファレンスシステムはGPM（モータレット）試験を実施した材料メーカーなどが保有し、ULホームページ上で公開されています。

リファレンスシステムの保有者から使用許諾を得れば、リファレンスシステムにNIMを追加して短期間で実施可能なシールドチューブ試験の実施で独自の絶縁システムを立ち上げることができます。

シールドチューブ試験は、マグネットワイヤ2本を撚ったツイストペアとGPM試験で用いたEIMを加えて密封したリファレンスチューブとこれらに自社で使用するNIMを加えて密封したサブスティチュートチューブの2本のチューブを使用します。これらのチューブを希望の温度クラスより25℃高い温度で336時間エージングを行ったのちにツイストペアの絶縁破壊試験を実施して合否確認を行います。合格すれば、リファレンスシステムに試験に使用したNIMを追加することができます。

近年サプライチェーンの多様化に伴い、コンポーネント材料の海外生産や原料の海外調達などの関係から、コンポーネント材料の生産中止など入手困難な状況や、為替の影響による価格高騰などが発生しています。その対策として、代替となるNIMを用いたシールドチューブ試験を実施するケースが多くなっています。ケミトックスでは長年培ったシールドチューブ試験のノウハウにより、DAP試験により貴社の絶縁システムを強化し拡充することが可能です。

GPM（モータレット）試験

リファレンスシステムを使用せずに全く新たな絶縁システムを構築する場合、製品に必要なマグネットワイヤと、ボビン・テープ基材を含むフィルム、三層線などの電気絶縁を担うメジャーコンポーネントを1つの試験体として組み込みます。この試験体をGPM：General Purpose Modelと言います。GPMは従来はモータレットと呼ばれており、こちらの方がなじみ深いかもしれません。厚さの薄いフィルム材料やテープ基材などは、GPMのコイルに沿わせ、厚い板材料は馬蹄形状にしてGPMに組み込みます。馬蹄形状の成形については、弊社子会社である㈱京浜ケミトックスで実施できます。

GPMは所定の熱エージング後、振動・冷却・加湿などの規定の負荷をかけてから耐電圧試験を行ってEIMの劣化状態を調べます。UL746BやIEC60216にあるように最低温度で5000時間以上のエージングを行い、絶縁システムの温度インデックス (TI：Thermal Index) を求めます。

UL1446 絶縁システム　スーパー解説

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