CN103310884A - 绝缘电线及使用该绝缘电线而形成的线圈 - Google Patents

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CN103310884A CN2012105934278A CN201210593427A CN103310884A CN 103310884 A CN103310884 A CN 103310884A CN 2012105934278 A CN2012105934278 A CN 2012105934278A CN 201210593427 A CN201210593427 A CN 201210593427A CN 103310884 A CN103310884 A CN 103310884A
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本田佑树
牛渡刚真
锅岛秀太
菊池英行
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Abstract

本发明的课题涉及绝缘电线及使用该绝缘电线而形成的线圈，提供可以提高绕线的占空系数并且抑制了弯曲加工时绝缘皮膜中的龟裂等损伤的发生的绝缘电线、以及使用该绝缘电线而形成的线圈。作为解决本发明的手段是在本发明的一个方案中，提供具备作为扁平导体的导体（10）和被覆导体（10）的外周的绝缘皮膜（11）的绝缘电线（1）。绝缘皮膜（11）包含断裂伸长率大于80%的包含聚酰亚胺的聚酰亚胺层。

Description

绝缘电线及使用该绝缘电线而形成的线圈
技术领域
本发明涉及绝缘电线以及使用该绝缘电线而形成的线圈，特别是，涉及在扁平形状的导体的周围形成有拉伸断裂伸长超过80%的绝缘皮膜的绝缘电线、以及使用该绝缘电线而形成的线圈。
背景技术
由于近年来的对地球环境保护的意识提高，因此期望电动机、变压器等为小型且高效率。例如，对于电动机，在非常小的空间中装入高输出的电动机的情况增多。
在非常小的空间装入高输出的电动机的情况下，为了提高绕线的占空系数(导体的截面积在绕线的截面积中所占的比例)，多数使用截面形状为扁平形状的绝缘电线(也称为扁平绝缘电线。)。而且，这样的高输出化的电动机中，例如，通过将扁平绝缘电线在长度方向上伸长进行沿边弯曲加工来形成线圈(例如，参照专利文献1)。使用扁平绝缘电线的情况，与使用截面形状为圆形状的绝缘电线(也称为圆线。)的情况相比，可以提高绕线的占空系数。
此外，对于实施这样的弯曲加工的绝缘电线，使用与其它通用绝缘电线相比耐摩耗性提高了的、具有由以通用聚酰胺酰亚胺树脂为基础树脂的绝缘涂料形成的绝缘皮膜的绝缘电线的情况多。例如，以该聚酰胺酰亚胺树脂为基础树脂的绝缘涂料中，可知通过在聚酰胺酰亚胺树脂的异氰酸酯成分中使用3,3’－二甲基联苯－4,4’－二异氰酸酯(以下，TODI)来使聚酰胺酰亚胺树脂的树脂骨架刚直化，从而提高绝缘皮膜的耐摩耗性，在加工时，可以防止绝缘皮膜发生龟裂等损伤(例如，参照专利文献2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4831125号公报
专利文献2：日本专利第2936895号公报
专利文献3：日本特开2007－270074号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献1所记载，在将扁平绝缘电线沿边(所谓，扁平导体的宽度方向)地弯曲加工而形成线圈的情况下，在扁平导体的外周侧形成的绝缘皮膜中，在延伸方向上力起作用，因此外周侧的绝缘皮膜的皮膜厚度容易变薄，此外，在扁平导体的内周侧形成的绝缘皮膜中，在压缩方向上力起作用，因此内周侧的绝缘皮膜的皮膜厚度容易变厚。这样，在对扁平绝缘电线进行弯曲加工的情况下，为了不使内周侧的绝缘皮膜的皮膜厚度变厚，使用介由夹具而进行加压等方法，因此与对圆线进行弯曲加工的情况相比，绕线的占空系数提高，另一方面，绝缘皮膜受到的加工压力变大，绝缘皮膜会发生龟裂等损伤。
此外，如专利文献2、3所记载的绝缘电线，在使用将聚酰胺酰亚胺树脂的树脂骨架刚直化而成的绝缘皮膜的情况下，绝缘皮膜的耐摩耗性提高，另一方面，柔软性变得不充分。如果绝缘皮膜的柔软性不充分，则在伸长后的沿边弯曲加工等通过苛刻的加工压力而使绝缘皮膜产生变形的弯曲加工时，绝缘皮膜不能追随，可能会发生龟裂等损伤。
因此，本发明的目的之一是提供可以提高绕线的占空系数并且抑制了弯曲加工时绝缘皮膜中的龟裂等损伤的发生的绝缘电线、以及使用该绝缘电线而形成的线圈。
用于解决课题的方法
(1)根据本发明的一形态，为了达成上述目的，提供具备扁平导体和被覆上述扁平导体的外周的绝缘皮膜的绝缘电线。上述绝缘皮膜包含断裂伸长率大于80%的包含聚酰亚胺的聚酰亚胺层。
(2)在上述绝缘电线中，上述绝缘皮膜可以包含2层以上绝缘层，具有设置于上述导体的外周的包含密合性改进剂的第1绝缘层、和设置于上述第1绝缘层的外周的上述聚酰亚胺层。
(3)在上述绝缘电线中，上述聚酰亚胺层可以以聚酰亚胺作为主成分，所述聚酰亚胺以包含均苯四甲酸酐或2,2－双［4－(3,4二羧酸苯氧基)苯基］丙酸二酐的四羧酸二酐的酸成分(A)、与包含2,2-双［4-(4-氨基苯氧基)苯基］丙烷、1,3－双(4－氨基苯氧基)苯、4,4－双(4－氨基苯氧基)联苯、双{4－(4－氨基苯氧基)苯基}砜、4,4’－二氨基二苯基醚中的任一种的二胺成分(B)构成。
(4)在上述绝缘电线中，上述第1绝缘层可以为以聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯酰亚胺中的任一种树脂作为主成分的层。
(5)此外，根据本发明的其它形态，提供将上述(1)～(4)的任一项所述的绝缘电线弯曲加工而形成的线圈。
发明的效果
根据本发明，可以提供可以提高绕线的占空系数并且抑制了弯曲加工时绝缘皮膜中的龟裂等损伤的发生的绝缘电线、以及使用该绝缘电线而形成的线圈。
附图说明
图1是实施方式所涉及的绝缘电线的截面图。
图2是实施方式所涉及的线圈的立体图。
具体实施方式
(本发明的要点)
本发明者等对于通过沿边弯曲加工等施加使扁平导体上形成的绝缘皮膜产生变形程度的加工压力的弯曲加工来加工成线圈的扁平绝缘电线，对绝缘皮膜中的龟裂等损伤的发生条件进行了研究。于是发现，将该扁平绝缘皮膜对长度方向进行40%伸长后，在扁平导体的宽度方向上将扁平绝缘皮膜180°弯曲时绝缘皮膜不发生龟裂等损伤的情况下，即使实施施加使扁平导体上形成的绝缘皮膜产生变形程度的加工压力的弯曲加工，也不会使绝缘皮膜发生龟裂等损伤。此外发现，如果绝缘皮膜的拉伸断裂伸长特性不充分，则将扁平绝缘皮膜进行40%伸长后，在扁平导体的宽度方向上使扁平绝缘电线180°弯曲时，会使绝缘皮膜发生龟裂等损伤。其结果是，采用具备扁平导体和被覆扁平导体的外周的绝缘皮膜，绝缘皮膜包含断裂伸长率大于80%的包含聚酰亚胺的聚酰亚胺层的绝缘电线作为加工成线圈的扁平绝缘电线。
［实施方式］
(绝缘电线)
图1是本实施方式所涉及的绝缘电线1的截面图。绝缘电线1是具有导体10和设置于导体10的周围的绝缘皮膜11的扁平绝缘电线。图1中的w、t分别表示绝缘电线1的宽度、厚度。
在绝缘电线1中，即使对绝缘电线1实施施加绝缘皮膜11的形状变形程度的加工压力的弯曲加工的情况下，也不会使绝缘皮膜11发生龟裂等损伤。例如，即使在导体10的宽度w的方向上使绝缘电线1进行180°弯曲的情况下，也不会使绝缘皮膜11发生龟裂等损伤。
导体10是由铜等导电材料制成的扁平导体线。作为铜，主要使用无氧铜、低氧铜等。此外，导体10可以具有多层结构，例如，可以是对铜线的表面实施镍等金属镀敷的结构。导体10的截面形状为四边形状。另外，这里所谓四边形状，也包括四边形的角部具有圆形的四边形状。
绝缘皮膜11是断裂伸长率大于80%的聚酰亚胺层。
聚酰亚胺层是通过将由聚酰亚胺树脂前体溶解在溶剂中而成的树脂涂料涂布在导体10的外周，进行烧接而形成的。构成该聚酰亚胺层的树脂涂料所含有的聚酰亚胺树脂前体是使包含四羧酸二酐的酸成分(A)与二胺成分(B)反应而成的物质构成。
作为酸成分(A)，可举出例如，均苯四甲酸酐(PMDA)、2,2－双［4－(3,4－二羧酸苯氧基)苯基］丙酸二酐、3,3’,4,4’－联苯四羧酸二酐等四羧酸二酐。
此外，作为二胺成分(B)，优选为例如含有酚性羟基的芳香族二胺，可举出例如2,2－双［4－(4－氨基苯氧基)苯基］丙烷、1,3－双(4－氨基苯氧基)苯、4,4－双(4－氨基苯氧基)联苯、双｛4－(4－氨基苯氧基)苯基｝砜中的任一种的二胺(a)。
这些芳香族二胺在分子结构中具有3个以上芳香环，通过使用这样的在分子结构中具有3个以上芳香环的芳香族二胺，可以降低构成聚酰亚胺层的聚酰亚胺中的酰亚胺浓度(例如，直到15%以上且小于36%)。通过降低聚酰亚胺中的酰亚胺浓度，可以提高绝缘层(聚酰亚胺层)的局部放电开始电压。
构成聚酰亚胺层的聚酰亚胺，除了由上述的作为二胺成分(B)的芳香族二胺构成的二胺(a)以外，还可以包含由4,4’－二氨基二苯基醚(ODA)构成的二胺(b)。构成聚酰亚胺层的聚酰亚胺通过包含二胺(b)，耐热性、高温下的弹性模量等提高。此时，二胺(a)和由4,4’-二氨基二苯基醚构成的二胺(b)优选以摩尔比计以“(a)/(b)＝90/10～10/90”的比例配合。
此外，绝缘皮膜11可以具有由2层以上绝缘膜构成的多层结构。该情况下，多层结构中的1层为断裂伸长率大于80%的聚酰亚胺层。
例如，绝缘皮膜11由在导体10的周围形成的第1绝缘层和在其外周形成的包含上述聚酰亚胺的聚酰亚胺层(第2绝缘层)构成。第1绝缘层通过将由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺等具有酰亚胺基的树脂溶解在溶剂中而成的树脂涂料涂布在导体的外周，进行烧接来得到。对于第1绝缘层，为了使其与导体10的密合性提高，可以在树脂涂料中包含烷基化六羟甲基三聚氰胺树脂等三聚氰胺系化合物、巯基系所代表的含硫元素的化合物等添加剂。此外，除此以外，可以包含表现高密合性的材料。
此外，绝缘电线1在绝缘皮膜11的外周可以具有由含有具润滑性的滑性材的树脂形成的滑性绝缘层。作为这样的滑性材，可举出在聚酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等漆涂料中含有滑性成分的滑性涂料。滑性成分是指选自聚烯烃蜡、脂肪酸酰胺或脂肪酸酯中的1种、或将它们2种以上混合而成的成分。特别是，优选聚烯烃蜡或脂肪酸酰胺的1种、或将它们混合而成的成分，不限定于此。此外，也能够使用在漆涂料的化学结构中导入了具有滑性的脂肪族成分的滑性漆涂料。这些滑性绝缘层优选通过将绝缘涂料进行涂布、烧接来形成。
(线圈)
图2是本实施方式所涉及的线圈2的立体图。线圈2是构成例如电动机、发电机等电气设备的线圈，通过对绝缘电线1实施沿边弯曲加工来形成。
线圈2是安装于例如电气设备的定子铁芯的线圈，与定子铁芯的形状对应地，将绝缘电线1卷绕成梯形形状来形成。
另外，图2所示的线圈为将绝缘电线1沿边(扁平导体的宽度方向)地实施弯曲加工的形态，但也可以为在扁平导体的厚度方向上实施弯曲加工而形成的线圈。
(实施方式的效果)
根据本实施方式，由于绝缘电线1是扁平绝缘电线，因此线圈2的绕线占空系数高。此外，由于绝缘电线1的绝缘皮膜11包含断裂伸长率大于80%的聚酰亚胺层，因此可抑制弯曲加工时绝缘皮膜11中的龟裂等损伤的发生。
因此，通过对绝缘电线1实施沿边弯曲加工，可以形成品质好的线圈2。
实施例
(树脂涂料的合成)
首先，在以下所示的条件下分别合成树脂涂料A、1～7。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%、4,4’－二氨基二苯基醚(ODA)50摩尔％，以固体成分浓度成为18重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时后，添加烷基化六羟甲基三聚氰胺树脂，得到树脂涂料A。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%和2,2－双［4－(4－氨基苯氧基)苯基］丙烷(BAPP)50摩尔%，以固体成分浓度成为18重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时，得到树脂涂料1。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%和1,3－双(4－氨基苯氧基)苯(TPE－R)50摩尔％，以固体成分浓度成为14重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时，得到树脂涂料2。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%和2,2－双［4－(4－氨基苯氧基)苯基］丙烷(BAPP)25摩尔%、4,4’－二氨基二苯基醚(ODA)25摩尔％，以固体成分浓度成为15重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时，得到树脂涂料3。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%和4,4－双(4－氨基苯氧基)联苯(BAPB)50摩尔％，以固体成分浓度成为18重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时，得到树脂涂料4。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%和双{4－(4－氨基苯氧基)苯基}砜(BAPS)50摩尔%，以固体成分浓度成为15重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时，得到树脂涂料5。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%和2,2－双［4－(4－氨基苯氧基)苯基］丙烷(BAPP)45摩尔%、4,4’－二氨基二苯基醚(ODA)5摩尔％，以固体成分浓度成为15重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时，得到树脂涂料6。
在具备搅拌机、回流冷却管、氮气流入管和温度计的烧瓶中配合均苯四甲酸酐(PMDA)50摩尔%和2,2－双［4－(4－氨基苯氧基)苯基］丙烷(BAPP)5摩尔%、4,4’－二氨基二苯基醚(ODA)45摩尔％，以固体成分浓度成为15重量%的方式配合N－甲基－2－吡咯烷酮后，在室温反应12小时，得到树脂涂料7。
(断裂伸长率的测定)
接下来，使用树脂涂料A、1～7制作膜，使用该膜，按照JISK7127制作哑铃状的试验片。而且，使用拉伸试验机测定哑铃试验片的断裂伸长率。
测定的结果是，使用树脂涂料A、1～7而制作的哑铃试验片的断裂伸长率(%)分别为80、145、95、125、100、105、120、90。
(玻璃化转变温度的测定)
接下来，使用200μm间隙的涂布器，在玻璃板上分别涂布树脂涂料A、1～7，在80℃烘烤20分钟而形成绝缘膜。接下来，将绝缘膜从玻璃板剥离，将端部用Kapton胶带固定于铁制框。接下来，将绝缘膜在200℃烘烤20分钟，再在250℃烘烤20分钟后，切断成5mm×20mm的尺寸。接下来，使用动态粘弹性测定装置(IT计测制御(株)制DVA－200)，以10℃/分钟从室温升温至350℃，测定10Hz振动时绝缘膜的储存弹性模量，将储存弹性模量降低的拐点的温度作为玻璃化转变温度。
测定的结果是，使用树脂涂料A、1～7而制作的绝缘膜的玻璃化转变温度(℃)分别为360、307、360、317、317、316、308、340。
(绝缘电线的制作)
接下来，在以下的实施例1～8和比较例1所示的条件下制作绝缘电线，对各个绝缘电线进行弯曲试验。这里，作为绝缘电线的绝缘皮膜，形成由在导体的周围形成的厚度0.002mm的第1绝缘层和其外周上的厚度0.038mm的第2绝缘层构成的2层结构的绝缘皮膜。
〔实施例1〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料1，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料1，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例1的绝缘电线。在实施例1中，由于第2绝缘层由树脂涂料1形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为145、307。
〔实施例2〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料1，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例2的绝缘电线。实施例2中，由于第2绝缘层由树脂涂料1形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为145、307。
〔实施例3〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料2，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例3的绝缘电线。实施例3中，由于第2绝缘层由树脂涂料2形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为95、360。
〔实施例4〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料3，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例4的绝缘电线。实施例4中，由于第2绝缘层由树脂涂料3形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为125、317。
〔实施例5〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料4，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例5的绝缘电线。实施例5中，由于第2绝缘层由树脂涂料4形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为100、317。
〔实施例6〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料5，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例6的绝缘电线。实施例6中，由于第2绝缘层由树脂涂料5形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为105、316。
〔实施例7〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料6，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例7的绝缘电线。实施例7中，由于第2绝缘层由树脂涂料6形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为120、308。
〔实施例8〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而形成第1绝缘层后，再涂布树脂涂料7，烧接而形成第2绝缘层，得到实施例8的绝缘电线。实施例8中，由于第2绝缘层由树脂涂料7形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为90、340。
〔比较例1〕
在扁平铜导体上涂布树脂涂料A，烧接而得到比较例1的绝缘电线。比较例1中，由于第2绝缘层由树脂涂料A形成，因此第2绝缘层的断裂伸长率(%)和玻璃化转变温度(℃)分别为80、360。
(弯曲试验)
接下来，从所得的绝缘电线采取长度10cm的试验片，使该试验片以拉伸试验机伸长直到伸长40%(14cm)。接下来，将伸长了的试验片的中央部与具有与导体的宽度相同大小的外径的圆棒的外周以正交的方式进行接触，保持在一平面内同时使与圆棒接触的试验片的中央部沿边地弯曲180°。此时，目视观察弯曲成180°的试验片的绝缘皮膜是否产生可见导体的龟裂，将不产生龟裂的情况设为合格，将产生龟裂的情况设为不合格。
试验的结果是，实施例1～8的绝缘电线是合格的，比较例1的绝缘电线是不合格的。
将通过上述的测定和试验而得到的实施例1～8和比较例1所涉及的绝缘电线的特性示于表1中。
[表1]
如表1所示，第2绝缘层的断裂伸长率(%)为90以上的实施例1～8的绝缘电线在弯曲试验中合格，第2绝缘层的断裂伸长率(%)为80的比较例1的绝缘电线不合格。因此，在对绝缘电线实施绝缘皮膜产生变形的弯曲加工的情况下，为了抑制绝缘皮膜的损伤，第2绝缘层的断裂伸长率(%)需要大于80，第2绝缘层的断裂伸长率(%)可以说优选为90以上。
以上，说明了本发明的实施方式和实施例，但是本发明不限定于上述实施方式和实施例，在不偏离发明的主旨的范围内能够进行各种变形实施。
此外，上述所记载的实施方式和实施例不限定权利要求书所涉及的发明。此外，应当注意，实施方式和实施例中说明的特征的全部组合不限定于是用于解决发明的课题的手段所必须的。
符号的说明
1绝缘电线
2线圈
10导体
11绝缘皮膜。

Claims (5)

1.一种绝缘电线，其具备扁平导体和被覆所述扁平导体的外周的绝缘皮膜，
所述绝缘皮膜包含断裂伸长率大于80%的包含聚酰亚胺的聚酰亚胺层。
2.根据权利要求1所述的绝缘电线，所述绝缘皮膜由2层以上绝缘层构成，具有设置于所述导体的外周的包含密合性改进剂的第1绝缘层、和设置于所述第1绝缘层的外周的所述聚酰亚胺层。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，所述聚酰亚胺层以下述聚酰亚胺作为主成分，所述聚酰亚胺以包含均苯四甲酸酐或2,2－双［4－(3,4－二羧酸苯氧基)苯基］丙酸二酐的四羧酸二酐的酸成分(A)、与包含2,2－双［4－(4－氨基苯氧基)苯基］丙烷、1,3－双(4－氨基苯氧基)苯、4,4－双(4－氨基苯氧基)联苯、双{4－(4－氨基苯氧基)苯基}砜、4,4’－二氨基二苯基醚中的任一种的二胺成分(B)构成。
4.根据权利要求2所述的绝缘电线，所述第1绝缘层是以聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯酰亚胺中的任一种树脂作为主成分的层。
5.一种线圈，是将权利要求1～4的任一项所述的绝缘电线弯曲加工而形成的。
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