CN101874276B - 润滑性绝缘电线以及使用该润滑性绝缘电线的发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种润滑性绝缘电线，其是在由导体和包覆该导体的绝缘层所构成的绝缘电线上涂覆润滑剂而形成的润滑性绝缘电线，其特征在于，所述润滑剂由分子中具有酯基的、在常温下为液体的脂肪酸酯形成。该润滑性绝缘电线的表面光滑性以及与清漆之间的粘附性均优异。本发明提供一种发动机，其具有将该润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈。该发动机在绝缘性能的可靠性以及绝缘电线与清漆之间的粘附性方面优异。

Description

润滑性绝缘电线以及使用该润滑性绝缘电线的发动机
技术领域
本发明涉及润滑性绝缘电线以及使用该润滑性绝缘电线的发动机。更具体而言，例如本发明涉及润滑性绝缘电线以及具有将该润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈的发动机，它们可适用于在空调、冰箱等中所使用的压缩机用发动机、变压器等。
背景技术
绝缘电线由导体和包覆该导体的绝缘层构成，当该绝缘层受到损伤时，可能发生短路故障或接地故障。于是，(例如)在分布式绕组的发动机中，当将由绝缘电线卷绕而成的线圈插入到定子槽的芯内时，摩擦磨损会损伤绝缘电线的绝缘层，因此为了避免发生短路故障或接地故障，通过在绝缘电线上涂覆润滑剂，使得绝缘电线具有光滑性。以往有人提出了，作为用于使得绝缘电线具有光滑性的润滑剂，(例如)使用在常温下为液体有机润滑油的液体石蜡等(例如，参照专利文献1的第4栏第34～39行)。此外，还有人采用了通过使绝缘层中含有石蜡类、蜡等润滑性成分以提高绝缘电线的光滑性的方法(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特公平7-73008号公报
专利文献2：日本专利第3686576号公报
发明内容
本发明所要解决的问题
然而，如果提高绝缘电线的光滑性，则在对由该绝缘电线构成的线圈实施浸漆处理时，由于清漆对绝缘电线的湿润性低，因此绝缘电线和清漆之间的粘附力降低。另一方面，如果为了提高清漆对绝缘电线的湿润性而降低绝缘电线的光滑性的话，则将该线圈插入到定子槽的芯内时的动摩擦系数变大，插入压力变高，因此导致操作性降低，或者将该线圈插入到芯内时的摩擦磨损会损伤绝缘电线的绝缘层，从而可能导致绝缘不良。
鉴于上述传统技术进行了本发明，本发明的目的是提供一种表面光滑性以及与清漆之间的粘附性均优异的润滑性绝缘电线。此外，本发明的目的是提供这样一种发动机：在制造该发动机时，其不会受到将线圈插入到定子槽的芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层的损伤，由此可提高绝缘性能的可靠性，并且绝缘电线和清漆之间的粘附性优异。
解决问题所采用的手段
本发明涉及一种润滑性绝缘电线，其是在由导体和包覆该导体的绝缘层构成的绝缘电线上涂覆润滑剂而形成的润滑性绝缘电线，其特征在于，所述润滑剂含有分子中具有酯基的、在常温下为液体的脂肪酸酯。本发明的润滑性绝缘电线由于具有上述结构，其表面的光滑性优异，将线圈插入到定子槽的芯内时的动摩擦系数小，因此插入压力低从而提高了操作性，同时其不会受到将线圈插入到定子槽的芯内时的摩擦磨损而导致的损伤，并且该绝缘电线与清漆之间的粘附性优异。
在本发明的润滑性绝缘电线中，当上述脂肪酸酯是分子中具有3个酯基的脂肪酸三酯时，其表面的光滑性优异，并且将线圈插入到定子槽的芯内时的动摩擦系数变小，因此插入压力低从而提高了操作性，同时其不会受到将线圈插入到芯内时的摩擦磨损而导致的损伤，并且与清漆之间的粘附性优异。
在本发明的润滑性绝缘电线中，当上述脂肪酸三酯是由式(I)表示的脂肪酸三酯时，可以提高其表面的光滑性，同时与清漆之间的粘附性优异，所述式(I)为：
R1-C(CH2OOC-R2)3(I)
(式中，R1表示碳数为1～4的烷基，R2表示碳数为8～12的烷基)。
在本发明的润滑性绝缘电线中，当在由上述式(I)表示的脂肪酸三酯中，R1为乙基、R2为碳数为9～11的烷基时，其表面光滑性以及与清漆之间的粘附性优异。
在本发明的润滑性绝缘电线中，当其绝缘层的最外层含有选自由聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯和聚氨酯构成的组中的至少一种树脂时，与清漆之间的粘附性优异。
在本发明的润滑性绝缘电线中，当其绝缘层的最外层是自熔性层时，自熔性层的粘附力优异，同时具有优异的表面光滑性。
本发明的发动机由于具有将上述润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈，因此，在制造该发动机时，其不会受到将线圈插入到定子槽的芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层的损伤，由此不仅绝缘性能的可靠性优异，而且绝缘电线与清漆之间的粘附性优异。
发明效果
本发明的润滑性绝缘电线在表面的光滑性以及与清漆之间的粘附性方面均优异。此外，在制造本发明的发动机时，其不会受到将线圈插入到定子槽的芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层的损伤，由此不仅绝缘性能的可靠性优异，而且绝缘电线与清漆之间的粘附性优异。
本发明的最佳实施方案
本发明的润滑性绝缘电线是在由导体和包覆该导体的绝缘层构成的绝缘电线上涂覆润滑剂而形成的。本发明的特征在于，上述润滑剂含有分子中具有酯基的、在常温下为液体的脂肪酸酯(以下，简称为“脂肪酸酯”)。本发明的润滑性绝缘电线中，涂覆有含上述脂肪酸酯的润滑剂，因此其表面光滑性优异，而且与清漆之间的粘附性优异。
另外，在本说明书中，含有脂肪酸酯的润滑剂是指，虽然含有脂肪酸酯作为必需成分，但是在不妨碍本发明目的的范围内也可以含有其他润滑剂。
从提高表面光滑性以及绝缘电线与清漆之间的粘附性的观点考虑，在上述脂肪酸酯中，优选分子中具有3个酯基的脂肪酸三酯，更优选由式(I)表示的脂肪酸三酯，式(I)为：
R1-C(CH2OOC-R2)3(I)
(式中，R1表示碳数为1～4的烷基，R2表示碳数为8～12的烷基)。
在式(I)中，R1表示碳数为1～4的烷基。作为碳数为1～4的烷基的具体例子，可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。从提高润滑性绝缘电线的表面光滑性以及润滑性绝缘电线与清漆之间的粘附性的观点考虑，在这些基团中，优选甲基和乙基，更优选乙基。
在式(I)中，R2表示碳数为8～12的烷基。从提高润滑性绝缘电线的表面光滑性以及润滑性绝缘电线与清漆之间的粘附性的观点考虑，其中优选碳数为9～11的烷基，更优选壬基。
另外，必要时，在不妨碍本发明目的的范围内，上述含有脂肪酸酯的润滑剂中可以包含(例如)液体石蜡、锭子油、维萝斯、冷冻机油、机油等其他润滑剂，还可以含有表面活性剂、凝聚抑制剂、消泡剂、匀涂剂、防沉降剂、润湿剂、分散剂等。
本发明中所使用的绝缘电线可以是圆形线和矩形线中的任意一种。此外，绝缘电线中所使用的导体的种类及其直径、绝缘层的种类等只要与通常用于绝缘电线中的导体的种类及其直径、绝缘层的种类等相同即可。
作为适用于绝缘层的树脂，可以列举(例如)聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、环氧树脂、苯氧树脂等。从提高本发明的润滑性绝缘电线的耐热性、耐化学品性、耐油性等的观点考虑，在这些树脂中，优选聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺和聚酰亚胺。从提高本发明润滑性绝缘电线的绝缘层与清漆之间的粘附性的观点考虑，用于绝缘层的最外层的树脂优选为选自由聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯和聚氨酯构成的组中的至少一种。为了提高绝缘电线的光滑性，用于绝缘层的最外层的树脂中可以含有石蜡类、蜡等润滑性成分。通过将这种润滑性树脂层和润滑剂并用，可以进一步提高绝缘电线的光滑性。
在本发明中，通过使用分子中具有酯基的、在常温下为液体的脂肪酸酯作为润滑剂，即使添加到润滑性树脂层中的润滑性成分的量降低了，也可以保持光滑性，结果，可以获得能够同时具备与清漆之间的粘附力和光滑性的绝缘电线。
此外，绝缘层的最外层可以是自熔性层。如果在线圈的卷绕加工之后加热具有自熔性层的绝缘电线，则自熔性层发生软化从而使熔融覆膜之间发生熔融，由此可以将绝缘电线相互粘附在一起。通过在这种绝缘电线中使用分子中具有酯基的、在常温下为液体的脂肪酸酯，可以在维持自熔性层的粘附力的同时提高表面的光滑性。作为适用于自熔性层的树脂，可以列举(例如)热固化性聚酰胺、环氧树脂、苯氧树脂、不饱和聚酯等热固化性树脂或者热塑性树脂。
在制造绝缘电线时，形成绝缘层的树脂通常以树脂漆的形态被使用。可以通过(例如)在导体的表面上涂覆树脂漆，并使用热风循环烘箱等进行烘烤，来制造绝缘电线。
作为在绝缘电线的表面上涂覆含有脂肪酸酯的润滑剂的方法，例如可以列举下述方法等，但是本发明并不局限于这些方法，所述方法包括：使辊的一部分浸渍在盛有含脂肪酸酯的润滑剂的槽中，一边旋转该辊，一边使绝缘电线与未浸渍在含脂肪酸酯的润滑剂中的该辊的上面接触并移动；使绝缘电线通过含有脂肪酸酯的润滑剂内部之后，用毛毡除去剩余的含有脂肪酸酯的润滑剂；使绝缘电线通过浸渍有含脂肪酸酯的润滑剂的毛毡上部。
对于在将含有脂肪酸酯的润滑剂附着在绝缘电线上时含有该脂肪酸酯的润滑剂的温度没有特别的限定，通常为常温至40℃左右即可。此外，对于绝缘电线上的含有脂肪酸酯的润滑剂的附着量没有特别的限定，通常可选用使得含有脂肪酸酯的润滑剂被均匀地附着在绝缘电线的表面上的量。
这样，通过将含有脂肪酸酯的润滑剂涂覆在绝缘电线的表面上，可以获得本发明的润滑性绝缘电线。
在本发明的润滑性绝缘电线中，由于在润滑剂中使用了脂肪酸酯，所以其表面的光滑性优异。因此，例如，在将本发明的润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈插入到分布式绕组发动机的定子槽的芯内时，线圈与芯之间的动摩擦系数小，因此可以用低的插入压力将线圈顺利地插入到芯内，由此具有这样的优点：在提高了插入的操作性的同时，使其不会受到将线圈插入到芯内时的摩擦磨损而导致的损伤。
此外，本发明的润滑性绝缘电线(例如)与用于分布式绕组发动机等的清漆之间的粘附性优异。因此，在将本发明的润滑性绝缘电线的线圈插入到分布式绕组发动机的定子槽的芯内之后，可适用于已进行过浸漆处理的分布式绕组发动机中。
作为制造分布式绕组发动机时进行浸渍处理时所使用的清漆，可以列举(例如)聚苯乙烯类树脂、环氧树脂、苯氧树脂等，但是本发明并不仅局限于这些示例性的树脂。此外，对于浸漆处理方法没有特别的限定，可以采用通常所使用的方法。
本发明的发动机具有将上述润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈。因此，在制造本发明的发动机时，其不会受到将线圈插入到定子槽的芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层损伤，由此可提高绝缘性能的可靠性，并且绝缘电线与清漆之间的粘附性优异，因此可适用于(例如)空调、冰箱等中所使用的压缩机用发动机等。
实施例
以下基于实施例对本发明进一步详细说明，但是本发明并不仅局限于下述实施例。
制备例1
在安装有温度计、冷凝管、氯化钙填充管、搅拌器和通氮气管的1L容量的烧瓶内，一边由通氮气管以每分钟流出150mL的速度通氮气，一边加入176.9g偏苯三酸酐、1.95g偏苯三酸和233.2g亚甲基二异氰酸酯(三井武田ケミカル(株)制造，商品名：コスモネ一トPH)。
接着，向该烧瓶内，加入536g N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂，一边用搅拌器搅拌一边在80℃下加热3小时，然后在约4小时内使系统内的温度升温至120℃，并在该温度下加热3小时。其后，停止加热，向烧瓶内加入134g二甲苯以稀释内部的容液，然后冷却，从而得到不挥发物含量为35重量％的聚酰胺酰亚胺树脂漆(以下称为“通用PAI”)。
制备例2
相对于100重量份的制备例1中所获得的通用PAI的固形物量，聚乙烯蜡的量为1.5重量份，以这样的比例来混合通用PAI和聚乙烯蜡，从而得到聚酰胺酰亚胺树脂漆(以下称为高润滑PAI(1))。
制备例3
相对于100重量份的制备例1中所获得的通用PAI的固形物量，聚乙烯蜡的量为1.0重量份，以这样的比例来混合通用PAI和聚乙烯蜡，从而得到聚酰胺酰亚胺树脂漆(以下称为高润滑PAI(2))。
制造例1(绝缘电线A的制造)
使用烘箱温度为500℃的热风循环烘箱，在直径为1.0mm的铜线上，涂覆混合PAI(1)(其是通过将高润滑PAI(1)和通用PAI以70∶30的重量比混合而形成的)，重复涂覆几次，并进行烘烤，从而制得绝缘层的厚度为约30μm的绝缘电线(按照JIS C 4003标准，其属于H级绝缘)。以下将所制造的该绝缘电线称为绝缘电线A。
制造例2(绝缘电线B的制造)
采用与制造例1相同的方法制造了绝缘电线，与制造例1不同之处在于：使用混合PAI(2)(其是通过将高润滑PAI(1)和通用PAI以50∶50的重量比混合而形成的)来代替混合PAI(1)。以下将所制造的该绝缘电线称为绝缘电线B。
制造例3(绝缘电线C的制造)
采用与制造例1相同的方法制造了绝缘电线，与制造例1不同之处在于：使用高润滑PAI(2)来代替混合PAI(1)。以下将所制造的该绝缘电线称为绝缘电线C。
制造例4(绝缘电线D的制造)
采用与制造例1相同的方法制造了绝缘电线，与制造例1不同之处在于：使用高润滑PAI(1)来代替混合PAI(1)。以下将所制造的该绝缘电线称为绝缘电线D。
实施例1
使具有毛毡表面的辊的下部浸渍在盛有脂肪酸三酯[其是式(I)中的R1为乙基、R2为壬基的化合物]的槽(液温：25℃)内，一边旋转该辊，一边使绝缘电线与未浸渍在含有脂肪酸三酯中的辊的上表面接触并移动，由此将脂肪酸三酯均匀地涂覆在制造例1～4中所获得的绝缘电线A～D的各表面上，从而制造润滑性绝缘电线。
比较例1
采用与实施例1相同的方法制造了润滑性绝缘电线，与实施例1不同之处在于：使用液体石蜡(日本サン石油(株)制造，商品名：スニソ4GS)来代替脂肪酸三酯。
下面，根据以下的方法，检查实施例1和比较例1中所获得的润滑性绝缘电线的物理性质。
(1)静摩擦系数和动摩擦系数(自动图表法)
将静摩擦系数和动摩擦系数作为润滑性绝缘电线的光滑性的指标。将4根润滑性绝缘电线分别伸长1％，使各润滑性绝缘电线相互之间以直角交叉成井字形，将质量为200g的锤子放在其中央部分上，用拉伸试验机的自动图表测定拉力强度3次，并算出其平均值，将其作为动摩擦系数。此外，关于静摩擦系数，对测定动摩擦系数时的起始摩擦系数进行测定，将其作为静摩擦系数。润滑性绝缘电线的静摩擦系数和动摩擦系数的测定结果示于表1中。
另外，各表中的A～D分别依次表示润滑性绝缘电线A～D。
[表1]
Figure GPA00001141183300081
由表1所示结果可知，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例1中所获得的任意一种润滑性绝缘电线均具有非常小的静摩擦系数和动摩擦系数，因此其表面的光滑性优异。
因此，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例1中所获得的润滑性绝缘电线具有这样的优点：将该润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈插入到发动机的定子槽的芯内时的插入压力小，因此提高了制造发动机时的操作性，同时，其不会受到将线圈插入到芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层损伤。
(2)插入线圈时的负荷
制作了将实施例1和比较例1中所获得的各润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈，对将其插入到具有规定形状的发动机的定子槽的芯内时所需要的负荷进行测定，测定3次，并算出其平均值。另外，将插入线圈时的占空系数控制为72％。其结果示于表2中。
[表2]
由表2所示的结果可知，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例1中所获得的任意一种润滑性绝缘电线的插入线圈时的负荷均非常小。其中，润滑性绝缘电线C使用了高润滑PAI(2)作为清漆，因此插入线圈时的负荷大幅度降低。
因此，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例1中所获得的润滑性绝缘电线具有这样的优点：将线圈插入到定子槽的芯内时的插入压力降低了，因此提高了操作性，同时，其不会受到将线圈插入到芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层损伤。
(3)与清漆的粘附力
分别将30根在实施例1和比较例1中所获得的各润滑性绝缘电线(长度：8cm)扎成一捆而制得试样。将所获得的试样浸渍在下述溶液中5分钟，所述溶液为：向室温的苯酚树脂类清漆(ALTANA公司制造，产品编号：PED923-50，固形物浓度：50重量％)中，加入二甲苯和丁基溶纤剂醋酸酯的混合溶剂(二甲苯/丁基溶纤剂醋酸酯(重量比)：3/1)，并使固形物的浓度为12.5重量％。然后，取出并在160℃的气氛中加热2小时，由此对该试样进行热处理，并冷却至室温。
然后，将该试样水平地放置在拉伸试验机上，测定弯曲时的最大负荷，并算出其平均值。其结果示于表3中。
[表3]
Figure GPA00001141183300101
由表3所示的结果可知，与以往的使用液体石蜡(其与清漆的粘附力强)的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例1中所获得的任意一种润滑性绝缘电线均具有不逊色的与清漆的粘附力。
因此，将由润滑性绝缘电线构成的线圈插入到芯内后，可在绝缘电线上形成粘附力强的清漆层，由此可以提高发动机的可靠性。
实施例2～4
采用与实施例1相同的方法制得润滑性绝缘电线，不同之处在于：代替实施例1中所使用的脂肪酸三酯的是，使用由或C17H33COOC18H35所表示的脂肪酸酯A(竹本油脂(株)制造，商品名：パィォニンE-1717)(在实施例2中使用)、由下式1表示的脂肪酸酯B(失水山梨醇三油酸酯，分子量：958，竹本油脂(株)制造，商品名：パィォニンD-935-T)(在实施例3中使用)、或者由式：R3COOCH2-CH(OOCR3)-CH2(OOCR3)(式中，R3表示C6H13CH(OH)CH2CH＝CHC7H14-基)表示的脂肪酸酯C(在实施例4中使用)，并且使用在制造例2中所获得的绝缘电线B作为绝缘电线，其中所述式1为：
[式1]
Figure GPA00001141183300111
(式中，R1、R2、R3和R4中的三个基团表示C17H33C(O)-基，另一个表示氢原子)。
然后，采用与实施例1相同的方法，检查所获得的润滑性绝缘电线的物理性质。其结果示于表4中。此外，比较例1中的使用绝缘电线B时的物理性质的测定结果也示于表4中。
[表4]
由表4所示的结果可知，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例2～4中所获得的任意一种润滑性绝缘电线均具有非常小的静摩擦系数和动摩擦系数，因此其表面的光滑性优异。由此，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例2～4中所获得的润滑性绝缘电线具有这样的优点：将该润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈插入到发动机的定子槽的芯内时的插入压力降低，因此提高了制造发动机时的操作性，同时，其不会受到将线圈插入到芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层损伤。
此外，还可知，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例2～4中所获得的任意一种润滑性绝缘电线的线圈插入时的负荷均较小。由此，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例2～4中所获得的润滑性绝缘电线具有这样的优点：将线圈插入到定子槽的芯内时的插入压力降低了，因此提高了操作性，同时，其不会受到将线圈插入到芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层损伤。
另外，还可知，与以往的使用液体石蜡的润滑性绝缘电线(比较例1)相比，实施例2～4中所获得的任意一种润滑性绝缘电线均具有强的与清漆的粘附力。由此可知，将由润滑性绝缘电线构成的线圈插入到芯内后，可在绝缘电线上形成粘附力强的清漆层，从而可以提高发动机的可靠性。
由以上结果可知，本发明的润滑性绝缘电线具有优异的表面光滑性和优异的与清漆之间的粘附性。
因此，本发明的发动机由于具有上述润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈，在制造发动机时，其不会受到将线圈插入到定子槽的芯内时的摩擦磨损而导致的绝缘电线的绝缘层损伤，由此可提高绝缘性能的可靠性，还使绝缘电线与清漆之间的粘附性优异。
在所有方面上都应该认为，以上所公开的实施方案均为示例性的方案而并不是限制性的方案。本发明的范围并不是由上述的含义示出，而是由权利要求书的范围示出，并且意图包含与权利要求书的范围相同的含义、以及在该范围内的所有变化。

Claims (6)

1.一种润滑性绝缘电线，其是在由导体和包覆该导体的绝缘层所构成的绝缘电线上涂覆润滑剂而形成的润滑性绝缘电线，其特征在于，所述润滑剂含有分子中具有酯基的、在常温下为液体的脂肪酸酯，其中所述脂肪酸酯是分子中具有3个酯基的脂肪酸三酯。
2.权利要求1所述的润滑性绝缘电线，其中所述脂肪酸三酯是由式(I)表示的脂肪酸三酯，式(I)为：
R1-C(CH2OOC-R2)3    (I)
式中，R1表示碳数为1～4的烷基，R2表示碳数为8～12的烷基。
3.权利要求2所述的润滑性绝缘电线，其中，在由式(I)表示的脂肪酸三酯中，R1为乙基，R2为碳数为9～11的烷基。
4.权利要求1所述的润滑性绝缘电线，其中所述绝缘层的最外层含有选自由聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯和聚氨酯构成的组中的至少一种树脂。
5.权利要求1所述的润滑性绝缘电线，其中所述绝缘层的最外层是自熔性层。
6.一种发动机，其具有将权利要求1～5中任意一项所述的润滑性绝缘电线卷绕而成的线圈。
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