CN102208230A

CN102208230A - 绝缘电线

Info

Publication number: CN102208230A
Application number: CN2011100817697A
Authority: CN
Inventors: 山崎孝则; 渡边清; 安部淳一; 菊池英行; 日野大辅
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Magnet Wire Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2011-10-05
Also published as: JP2011210520A; US8809684B2; US20110240332A1; JP5454297B2

Abstract

本发明提供一种绝缘电线，其在确保导体和绝缘披覆的密合性与现有技术等同的同时具有与现有技术相比高的部分放电起始电压。本发明涉及的绝缘电线的特征在于，为在导体上形成了绝缘披覆的绝缘电线，所述绝缘披覆为将混合了由聚苯硫醚构成的树脂(A)和由聚酰胺构成的树脂(B)的树脂组合物直接挤出披覆到所述导体之上而成的层，所述树脂组合物的所述树脂(A)和所述树脂(B)在以重量份数比计“(B)/(A)＝5/95～30/70”的范围进行混合。

Description

绝缘电线

技术领域

本发明涉及在旋转电机和变压器等电气设备的线圈中使用的绝缘电线，尤其是涉及形成有绝缘披覆(包含挤出披覆层)的绝缘电线。

背景技术

对于在旋转电机和变压器等电气设备的线圈中使用的绝缘电线(覆盖有瓷漆的绝缘电线)而言，一般来说构造为在导体的外周形成单层或多层的绝缘披覆，其中将所述导体成形为与线圈的用途、形状相符合的截面形状(例如，圆形或矩形)。在形成该绝缘披覆的方法中有将使树脂溶解于有机溶剂而成的绝缘涂料涂布在导体并烘烤的方法，以及将预先调配的树脂组合物挤出披覆至导体上的方法。

近几年，由于对电气设备小型化的要求，一直向着在线圈卷线工序中，在高的张力下、将绝缘电线高密度地卷绕至小直径的芯体上的方向发展，要求绝缘披覆具有耐受严酷加工应力的机械特性(例如密合性或耐磨损性等)。此外，出于对电气设备的高效率化、高输出化的要求，变换器控制和高电压化也在发展。其结果是，存在线圈的运转温度比以前更为上升的倾向，也要求绝缘披覆具有高的耐热性。除了这些之外，由于对电气设备中的线圈施加变换器浪涌电压等更高的电压，产生的问题是存在由于产生部分放电而导致绝缘披覆劣化、损伤的情况。

为了防止由于部分放电导致的绝缘披覆的劣化、损伤，正在推进部分放电起始电压高的绝缘披覆的开发。作为提高绝缘披覆的部分放电起始电压的方案，可列举在绝缘披覆中使用相对介电常数低的树脂的方法或增厚绝缘披覆的厚度的方法。

例如，在专利文献1中公开了包含具有特定结构的氟系聚酰亚胺树脂的线圈的绝缘披覆材料。专利文献1所述的绝缘披覆材料的相对介电常数为2.3～2.8，与现有的绝缘涂料的相对介电常数(3～4左右)相比有意地降低，认为其结果是，抑制了绝缘披覆的发热量、抑制了由热导致的劣化。

在专利文献2中，公开了一种耐变换器浪涌电压的绝缘电线，该绝缘电线的特征在于，导体的外周具有至少一层瓷漆烘烤层以及其外侧的至少一层挤出披覆树脂层，该瓷漆烘烤层与该挤出披覆树脂层的厚度合计为60μm以上，所述瓷漆烘烤层的厚度为50μm以下，所述挤出披覆树脂层由25℃的拉伸模量为1000MPa以上、且250℃的拉伸模量为10MPa以上的树脂材料(除了聚醚醚酮)构成。对于专利文献2所述的绝缘电线而言，认为没有降低导体与绝缘披覆层的粘接强度，可提供具有高的部分放电起始电压(900Vp左右)的绝缘电线。

此外，在专利文献3中公开了一种多层绝缘电线，该多层绝缘电线的特征在于，其为具有导体和披覆所述导体的挤出绝缘层的两层以上的多层绝缘电线，所述绝缘层的最内层以外的至少一层由以聚苯硫醚树脂为连续层、以烯烃系共聚物成分为分散相的树脂混合物形成，所述由树脂混合物形成的绝缘层含有聚苯硫醚100质量份和烯烃系共聚物成分3～40质量份。对于专利文献3所述的绝缘电线，认为其耐热性和耐药品性优良。

专利文献1：日本特开2002-56720号公报

专利文献2：日本特许4177295号公报

专利文献3：日本再公表2005-106898号公报

发明内容

但是，在使用如专利文献1所述那种由氟系聚酰亚胺树脂构成的绝缘涂料形成绝缘披覆时，虽然可降低绝缘披覆的相对介电常数，但由于由氟系聚酰亚胺树脂形成的绝缘披覆对导体的密合性低，因此例如由于线圈卷线工序中的严酷的加工应力，可能导致产生绝缘披覆从导体上剥离的现象(披覆不牢)。披覆不牢在最差的情况下成为产生破坏绝缘的要因。

对于如专利文献2所述那种具有挤出披覆树脂层的现有的绝缘电线而言，虽然认为通过增厚挤出披覆树脂层的厚度，可提高部分放电起始电压，但是为了确保挤出披覆树脂层的密合性，需要使瓷漆烘烤层介于导体和挤出披覆树脂层之间。此外，在专利文献2中，作为其优选的方式，进一步使粘接层介于瓷漆烘烤层和挤出披覆树脂层之间，来强化瓷漆烘烤层和挤出披覆树脂层之间的粘接力。

但是，由于对于瓷漆烘烤层和挤出披覆树脂层而言，树脂组合物的性质和形成方法有着很大的不同，因此对于专利文献2的绝缘电线而言，有着制造工序容易变得烦杂、制造成本易于增大的问题。此外，在使粘接层进一步介于这些层间时，存在制造成本进一步增大的问题。

因此，本发明的目的在于，解决上述问题，提供一种绝缘电线，其在确保导体与绝缘披覆的密合性与现有技术等同的同时(不降低导体和绝缘披覆的密合性)，具有比现有技术高的部分放电起始电压。

为了实现上述目的，本发明提供一种绝缘电线，其特征在于，其为在导体上形成有绝缘披覆的绝缘电线，所述绝缘披覆为将混合了由聚苯硫醚构成的树脂(A)和由聚酰胺构成的树脂(B)的树脂组合物直接挤出披覆到所述导体之上而成的层(挤出披覆层)，所述树脂组合物的所述树脂(A)和所述树脂(B)在以重量份数比计“(B)/(A)＝5/95～30/70”的范围进行混合。这里“5/95～30/70”意思是“5/95以上、30/70以下”。

本发明为了实现上述目的，可在上述的本发明涉及的绝缘电线中，施加以下的改良和变形。

(1)所述挤出披覆层在挤出披覆后，在250℃以上的温度进行加热处理。

(2)所述树脂(B)为由熔点280℃以上的聚酰胺构成的树脂。

(3)所述树脂(B)含有选自尼龙46、尼龙6T、尼龙6I、尼龙9T以及尼龙M-5T中的至少一种的树脂。

根据本发明，可提供一种绝缘电线，其在确保导体和绝缘披覆的密合性与现有技术等同的同时(不降低导体和绝缘披覆的密合性)，具有比现有技术高的部分放电起始电压。

附图说明

图1为表示本发明涉及的绝缘电线的实施方式的一个例子的剖视模式图。

符号说明

1：绝缘电线；2：导体；3：绝缘披覆。

具体实施方式

本发明人等为了提高绝缘电线的耐部分放电的特性，对绝缘披覆的树脂组合物和结构进行深入研究，结果发现：使用以规定的重量份数比混合了由聚苯硫醚构成的树脂(A)和由聚酰胺构成的树脂(B)的树脂组合物，在直接在导体上形成挤出披覆层是有效的。本发明基于这些认识而完成。

以下，对发明涉及的实施方式进行说明。但是本发明并不限定为此处提出的实施方式，在不改变主旨的范围内，能够进行适宜的组合和改良。

图1为表示本发明涉及的绝缘电线的实施方式的一个例子的剖视模式图。如图1所示，本发明涉及的绝缘电线1在导体2之上直接形成有单层绝缘披覆3。绝缘披覆3为对混合了由聚苯硫醚构成的树脂(A)和由聚酰胺构成的树脂(B)的树脂组合物进行挤出披覆而成的层(挤出披覆层)，所述树脂组合物的所述树脂(A)和所述树脂(B)在以重量份数比计“(B)/(A)＝5/95～30/70”的范围进行混合。通过构成为这种结构，可不降低导体2和绝缘披覆3的密合性，并实现比现有技术高的部分放电起始电压(例如，1500Vp以上的高的部分放电起始电压)。特别是，如果树脂(A)和树脂(B)以重量份数比计“(B)/(A)＝5/95～10/90”，在不降低密合性的同时易于实现达到比以往更高的部分放电起始电压的效果。

由聚苯硫醚构成的树脂(A)虽然具有高的耐热性和高的机械特性，但仅依靠其，有时与导体的密合性不够。因此，为了提高与导体的密合性，研究了与由聚酰胺构成的树脂(B)混合后的树脂组合物。如果混合树脂(A)和树脂(B)的比率(重量份数比)为“(B)/(A)＜5/95”，则树脂(B)过少，不能充分得到提高与导体密合性的效果。另一方面，如果该重量份数比为“(B)/(A)＞30/70”，则树脂(B)过多，聚酰胺分子结构中具有的极性基团的影响相对增大，成为降低部分放电起始电压的要因。

作为树脂(B)优选使用由熔点为280℃以上的聚酰胺构成的树脂。此外，作为熔点为280℃以上的聚酰胺，可以列举作为脂肪族聚酰胺的尼龙46、作为芳香族聚酰胺的尼龙6T(六亚甲基二胺和对苯二甲酸的共缩聚物)或尼龙6I(六亚甲基二胺和间苯二甲酸的共缩聚物)、尼龙9T(壬二胺和对苯二甲酸的共缩聚物)、尼龙M-5T(甲基戊二胺和对苯二甲酸的共缩聚物)、尼龙6T/66(尼龙6T和尼龙66的共聚物)、尼龙6T/6I(尼龙6T和尼龙6I的共聚物)、尼龙6T/6I/66(尼龙6T、尼龙6I和尼龙66的共聚物)、尼龙6T/M-5T(尼龙6T和尼龙M-5T的共聚物)、尼龙6T/6(尼龙6T和尼龙6的共聚物)等。作为树脂(B)可单独使用上述聚酰胺，也可组合多种而使用。需要说明的是，作为树脂B，特别优选使用尼龙9T等熔点为300℃以上的聚酰胺。

此外，也可为以上述聚酰胺作为主成分、进一步混合了尼龙6(ε-己内酰胺的缩聚物)或尼龙66(六亚甲基二胺和己二酸的共缩聚物)等的树脂(B)。此时，例如，优选以如下范围的量混合尼龙6或尼龙66等：即使用差示扫描量热计(DSC)，在升温速度10℃/min的条件下对该树脂(B)进行热分析时，不使熔点的主峰降低的范围的量。

在将树脂组合物挤出披覆到导体2上之后(线圈成形前)，优选以250℃以上的温度实施加热处理。由此，进一步提高导体2和绝缘披覆3的密合性。通过提高密合性，在即便小直径(例如，自身直径)地弯曲绝缘电线1也能防止产生褶皱的同时，也可提高耐磨损性。对于加热时间没有特别的限定，优选保持数十秒钟至数分钟。此外，对于加热方法也没有特别的限定，可使用电炉、燃烧器、热风加热装置、感应加热装置等。对于加热温度而言，如果设为比树脂组合物的玻璃化温度(Tg)高100℃以上的、作为树脂组合物的熔融开始温度的250℃以上，则可得到显著的效果。此外，加热温度不足250℃时，不过是得不到由加热处理导致的更进一步的效果。另外，如果为了降低绝缘披覆树脂与导体之间的温度差，而将绝缘披覆之前的导体加热到250℃以上，那么有可能容易在导体表面形成氧化膜等，反而降低导体与绝缘披覆之间的密合性。

绝缘披覆3的厚度没有特别的限定，但优选为80～180μm。此外，为了不降低绝缘披覆3的部分放电起始电压和密合性并且提高可挠性，可将聚烯烃系树脂或者聚烯烃系树脂用马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的树脂组合物作为副材料混合至上述树脂组合物。作为聚烯烃系树脂，可以举出例如聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物等乙烯共聚物、等规聚丙烯(isotactic polypropylene)、间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)、聚甲基戊烯等树脂。此外，聚烯烃系树脂或者聚烯烃系树脂用马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的树脂组合物(C)的混合比例(重量份比)，相对于树脂(A)优选为“(C)/(A)＝20/80～70/30”的范围，更优选为“(C)/(A)＝55/45～70/30”的范围。此外，根据需要，也可向上述树脂组合物中添加抗氧化剂、防铜老化剂、润滑剂、着色剂等，也可在绝缘披覆3的外周通过其他途径形成润滑层。

对于导体2的材料没有特别的限定，可使用在瓷漆披覆绝缘电线中常用的材料(例如，无氧铜、低氧铜等)。而且，虽然在图1中显示了作为导体2具有圆形截面的例子，但是不限定于此，也可为具有矩形截面的导体。

实施例

以下，基于实施例对本发明进一步进行详细说明，但本发明不限定于这些。此外，构成实施例1～11的绝缘披覆的树脂组合物的组成示于后述表1，构成比较例1～3的绝缘披覆的树脂组合物的组成示于后述表2。

实施例1～11以及比较例1～3的制作

作为导体使用外径1.25mm的铜线，在该铜线的外层使用挤出机挤出披覆表1、表2所示的树脂组合物，制作如图1所示形状的绝缘电线。挤出披覆时的温度为约300℃，绝缘披覆的厚度设为150μm。对于实施例3～11及比较例2～3，在挤出披覆树脂组合物后，穿过加热温度(设定温度)为200～300℃的电炉而实施热处理。

对于如上所述地制成的绝缘电线(实施例1～11及比较例1～3)，进行如下的测定及试验。

(1)部分放电起始电压测定

部分放电起始电压的测定以如下的顺序进行。将绝缘电线以500mm的长度切出两根，一边施加39N(4kgf)的张力、一边使其捻合，准备在中央部120mm的范围内具有6次捻合部的双扭线试样。将试样端部的10mm的绝缘披覆用ABISOFIX装置剥离。之后，为了干燥绝缘披覆，在120℃的恒温槽中保持30分钟，在干燥器中放置18小时直至为室温。部分放电起始电压使用部分放电自动试验系统(总研电气株式会社制，DAC-6024)进行测定。对于测定条件而言，设为25℃下相对湿度50％的氛围，在以10～30V/s上升50Hz的电压的同时使双扭线试样带电。以在双扭线试样中50pC的放电发生50次的电压为部分放电起始电压(Vp)。

(2)密合性评价

密合性通过实施依照JIS C3003的急剧拉伸试验而进行评价。对于急剧拉伸试验的结果，将从断裂点起绝缘披覆的不牢(剥离)长度为2mm以下的试验结果设为“◎：意思是优秀”，2～20mm的试验结果设为“○：意思是合格”，比20mm长的试验结果设为“×：意思是不合格”。

(3)耐热性评价

耐热性试验以如下的顺序进行。以500mm的长度切出2根所制成的绝缘电线，一边施加39N(4kgf)的张力、一边使其捻合，准备在中央部120mm的范围内具有6次捻合部的双扭线试样。接着，在老化试验机(东洋精机株式会社制，GearOven STD60P)中，在150℃下保持2000小时，使其加热老化。之后，将双扭线卷绕至直径4mm的圆棒(卷绕棒)上，使用50倍的光学显微镜，研究绝缘披覆上有无裂纹。不发生裂纹等(例如，裂纹、龟裂、褶皱)的试验结果设为“◎：意思是优秀”，不产生裂纹的试验结果设为“○：意思是合格”，产生裂纹的试验结果设为“×：意思是不合格”。

实施例1～11的树脂组合物的组成及测定评价结果示于表1，比较例1～3的树脂组合物的组成及测定评价结果示于表2。

表1实施例1～11的树脂组合物的组成及试验评价结果

表2比较例1～3的树脂组合物的组成及试验评价结果

如表1所示，对于本发明涉及的实施例1～11的绝缘电线而言，确认了即便是与现有技术同等的绝缘披覆厚度(约150μm)，也具有1800Vp以上的高的部分放电起始电压。而且，关于密合性、耐热性评价，也确认了实施例1～11的绝缘电线具有必要的充分的特性。尤其是，对于在挤出披覆树脂组合物后，在250℃以上的温度实施了热处理的实施例4～11而言，与未实施该热处理的实施例1～3相比，可知密合性更为提高。此外，对于使用由熔点280℃以上的聚酰胺构成的树脂作为树脂(B)的实施例1～10而言，可知除了高的部分放电起始电压和密合性以外，具有良好的耐热性。

与这些相对，如表2所示，对于比较例1和比较例2而言，由于仅为由聚苯硫醚构成的绝缘披覆且密合性不充分，因此耐热性评价也不合格，部分放电起始电压与实施例相比也显示为低的值。此外，对于比较例3而言，树脂(B)的配合比超过本发明的规定，部分放电起始电压明显降低。

从上述情况证实了，本发明涉及的实施例1～11的绝缘电线在确保导体与绝缘部分的密合性与现有技术等同的同时(不降低导体与绝缘披覆的密合性)，具有与现有技术相比高的部分放电放电起始电压。此外，本发明涉及的绝缘电线具有绝缘披覆以单层构成的极简单的结构，还具有可降低成本的效果。

Claims

1.一种绝缘电线，其为在导体上形成了绝缘披覆的绝缘电线，其特征在于，

所述绝缘披覆为将混合了由聚苯硫醚构成的树脂(A)和由聚酰胺构成的树脂(B)的树脂组合物直接挤出披覆到所述导体之上而成的层，即挤出披覆层，

所述树脂组合物的所述树脂(A)和所述树脂(B)在以重量份数比计(B)/(A)＝5/95～30/70的范围进行混合。

2.如权利要求1所述的绝缘电线，其特征在于，所述挤出披覆层在挤出披覆之后，在250℃以上的温度进行加热处理。

3.如权利要求1或2所述的绝缘电线，其特征在于，所述树脂(B)为由熔点在280℃以上的聚酰胺构成的树脂。

4.如权利要求1～3中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述树脂(B)含有选自尼龙46、尼龙6T、尼龙6I、尼龙9T以及尼龙M-5T中的至少一种的树脂。