CN105793933A - 绝缘电线及线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使使绝缘皮膜在扁平导体上厚膜化，也具有优异的可挠性的绝缘电线及使用该绝缘电线的线圈。绝缘电线(1)具备扁平导体(10)以及设置于扁平导体(10)周围的绝缘皮膜(11)。其特征在于，绝缘皮膜(11)由在分子中含有酰亚胺结构的树脂形成，在50℃～400℃的范围测定时的由损失弹性模量与储存弹性模量之比表示的损失正切tanδ的峰值小于1.0。

Description

绝缘电线及线圈
技术领域
本发明涉及绝缘电线及使用该绝缘电线的线圈。
背景技术
一般而言，对作为马达、变压器等电气设备的线圈用来使用的绝缘电线，要求优异的绝缘性、耐热性、可挠性等机械特性。
近年来，正在对马达进行小型化和轻型化。在小的空间内组装高输出的马达时，为了使在其中使用的绝缘电线的导体截面积的比例高，逐渐地广泛使用截面形状为扁平形状的绝缘电线。
此外，用于实现高输出的高电压驱动化、以及用于提高动力性能的变频器驱动化正在迅速进行。通过对马达进行高电压驱动的同时进行变频器驱动，从而因高电压驱动与变频器浪涌的叠加而在马达的绝缘电线产生局部放电，导致击穿的风险升高。
因此，近年来，为了防止因局部放电的产生所导致的击穿，正在进行绝缘电线的局部放电起始电压(PDIV；PartialDischargeInceptionVoltage)的提高。
已知绝缘电线的PDIV例如通过绝缘皮膜的低介电常数化而升高。作为具有经过低介电常数化的绝缘皮膜的绝缘电线，在专利文献1中公开了如下绝缘电线，即，例如使用双酚A二邻苯二甲酸二酐(BPADA)和预定的芳香族二胺，将聚酰亚胺前体树脂的酰亚胺化后的酰亚胺基浓度设为15～20％，将由此得到的聚酰亚胺树脂清漆用于绝缘层的绝缘电线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-224697号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在提高绝缘电线的PDIV的另一方面，近年来，还在进行在制作马达时将插入各相间的相间绝缘纸省去的尝试。相间绝缘纸的插入非常耗费工夫，因而成为成本增加的原因，通过省去相间绝缘纸可以减少成本。因此，要求适合制作省去了相间绝缘纸的马达的绝缘电线。
作为这样的绝缘电线，可考虑对通过在导体上涂布绝缘涂料并进行烘烤而得到的绝缘皮膜进行厚膜化而成的绝缘电线，但对于该绝缘电线，在线圈成型加工时(例如绝缘电线的伸长、弯曲、扭曲、末端部的冲压加工时)对绝缘皮膜的负荷变大，因此在绝缘皮膜的加工部产生龟裂。特别是，导体为扁平形状时，难以形成均匀且厚度厚的绝缘皮膜，因此容易以厚度不均匀的部分为起点而产生龟裂。
予以说明的是，对专利文献1的绝缘电线，伴随低介电常数化、皮膜的柔软性的提高，耐热性的降低令人担忧，进而，可认为用绝缘涂料在扁平导体上形成绝缘皮膜时，绝缘皮膜的厚度容易变得不均匀。
因此，本发明的目的在于，提供一种即使使绝缘皮膜在扁平导体上厚膜化也具有优异的可挠性的绝缘电线及使用该绝缘电线的线圈。
用于解课题的方法
为了解决上述课题，本发明人等着眼于绝缘皮膜的损失弹性模量与储存弹性模量之比即损失正切tanδ，发现了通过使用具有tanδ的峰值(最大值)为一定以下的储存弹性模量的材料，从而即使使绝缘皮膜在扁平导体上厚膜化，绝缘皮膜也容易均匀地形成，以致发明了即使使绝缘皮膜厚膜化也具有优异的可挠性的绝缘电线。
本发明为了达到上述目的，提供下述绝缘电线及使用该绝缘电线的线圈。
[1]一种绝缘电线，是具备扁平导体以及设置于所述扁平导体周围的绝缘皮膜的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘皮膜由在分子中含有酰亚胺结构的树脂形成，在50℃～400℃的范围测定时的由损失弹性模量与储存弹性模量之比表示的损失正切tanδ的峰值小于1.0。
[2]如上述[1]所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘皮膜中，所述损失正切tanδ的峰值为0.8以下。
[3]如上述[1]或上述[2]所述的绝缘电线，其特征在于，所述树脂为聚酰亚胺树脂。
[4]如[1]～[3]中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述树脂中，酰亚胺浓度为28质量％以上37质量％以下。
[5]如上述[1]～[4]中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘皮膜如下形成：将以选自4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R)中的一种以上、以及选自均苯四甲酸酐(PMDA)和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)中的一种以上为原料而得到的聚酰胺酸涂料涂布于所述扁平导体的周围后，进行烘烤。
[6]如上述[1]～[5]中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘皮膜的皮膜厚度为50μm以上。
[7]一种线圈，其特征在于，使用上述[1]～[6]中任一项所述的绝缘电线而形成。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种即使使绝缘皮膜在扁平导体上厚膜化也具有优异的可挠性的绝缘电线及使用该绝缘电线的线圈。
附图说明
图1为表示本发明实施方式所涉及的绝缘电线的一个例子的横截面图。
图2为表示本发明实施方式所涉及的线圈的一个例子的立体图。
具体实施方式
1.绝缘电线
图1为表示本发明实施方式所涉及的绝缘电线的一个例子的横截面图。
本发明实施方式所涉及的绝缘电线1是具备扁平导体10以及设置于扁平导体10周围的绝缘皮膜11的绝缘电线，绝缘皮膜11由在分子中含有酰亚胺结构的树脂形成，在50℃～400℃范围测定时的由损失弹性模量与储存弹性模量之比表示的损失正切tanδ的峰值(最大值)小于1.0。
1.1扁平导体
扁平导体10由铜等导电材料形成。作为铜，主要使用无氧铜、低氧铜等。此外，扁平导体10可以具有多层结构，例如，可以是在铜线表面施加有镍等金属镀层的结构。扁平导体10的截面形状为四边形状。予以说明的是，在此所述的四边形状还包含四边形的角部具有弧度的四边形状。
1.2绝缘皮膜
绝缘皮膜11由在分子中含有酰亚胺结构的树脂形成。作为在分子中含有酰亚胺结构的树脂，可举出聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酰亚胺树脂，从耐热性、机械特性的观点出发，优选为聚酰亚胺树脂。特别是，酰亚胺浓度优选为28质量％以上。若小于28质量％，则耐热性容易降低。对酰亚胺浓度的上限没有限定，但优选为37质量％以下。予以说明的是，关于酰亚胺浓度，可以通过构成在分子中含有酰亚胺结构的树脂的成分(例如，在聚酰亚胺树脂的情况下为后述二胺成分和酸成分)的原料以及其配合量来进行调节。
关于绝缘皮膜11，在50℃～400℃的范围测定时的由损失弹性模量(G")与储存弹性模量(G')之比(G"/G')表示的损失正切tanδ的峰值(tanδ的最大值)小于1.0。损失正切tanδ的峰值优选为0.8以下，更优选为0.7以下。对损失正切tanδ的峰值的下限没有限定，优选为0.05以上。
若绝缘皮膜11的在50℃～400℃的范围测定时的损失正切tanδ的峰值小于1.0，则容易在扁平导体上以均匀的厚度形成将绝缘涂料涂布、烘烤而得到的绝缘皮膜。也就是说，可认为如果为1.0以上则绝缘皮膜的厚度难以均匀地形成，在该状态下进行加工时，容易在绝缘皮膜中以绝缘皮膜厚度不均匀的部分为起点而产生龟裂。
储存弹性模量被认为是硬度的指标，而损失弹性模量被认为是软度的指标。由储存弹性模量与损失弹性模量之比表示的损失正切tanδ的峰值越大，则粘性变大，可认为会影响绝缘皮膜的涂装性(付きまわり)。予以说明的是，可认为有当使酰亚胺浓度变小时损失正切tanδ变大的倾向。虽然其详细的机理尚不明确，但可推测若酰亚胺浓度变小则粘性变大，因此有损失正切tanδ变大的倾向。
对损失正切tanδ，可通过原料的配合来进行调节。例如，在聚酰胺酸的情况下，通过导入刚硬的成分、网状结构等，能够使tanδ小，通过导入弯曲结构，能够使它大。
关于绝缘皮膜11，例如，将在溶剂中溶解聚酰亚胺树脂前体而成的涂料(聚酰胺酸涂料)涂布于扁平导体10的外周，通过烘烤而形成。该聚酰亚胺树脂前体包含使二胺成分与酸成分在100℃以下的温度反应而得的物质。
作为二胺成分，可举出1,4-二氨基苯(PPD)、1,3-二氨基苯(MPD)、4,4’-二氨基二苯基甲烷(DAM)、4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、3,3’-二甲基-4,4'-二氨基联苯、2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯(m-TB)、2,2’-双(三氟甲基)4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯甲酮、4,4’-双(4-氨基苯基)硫醚、4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-Q)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R)、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)、2,2-双(4-氨基苯氧基苯基)丙烷(BAPP)、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜(BAPS)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP)等。除了单独使用它们中的一种以外，还可以并用两种以上。从特性的观点出发，优选使用选自4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R)中的一种以上。此外，不限于上述物质，只要是能够使所得到的聚酰亚胺树脂的在50℃～400℃范围测定时的损失正切tanδ的峰值小于1.0的二胺成分，就可以使用。
对使用两种以上时的配合比例没有特别限定，例如在并用ODA和BAPB时，优选将配合比例(ODA/BAPB)设为40/60～95/5。从特性、成本的观点出发，更优选设为50/50～90/10。
作为酸成分，可例示均苯四甲酸酐(PMDA)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐(DSDA)、4,4’-氧代二邻苯二甲酸二酐(ODPA)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)、4,4’-(2,2-六氟异丙烯基)二邻苯二甲酸二酐(6FDA)、2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷酸二酐(BPADA)等。此外，根据需要，可使用1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、或将上述例示的四羧酸酐氢化而成的脂环式四羧酸二酐类等。除了单独使用它们中的一种以外，还可以并用两种以上。从特性的观点出发，优选为选自均苯四甲酸酐(PMDA)以及3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)中的一种以上。此外，不限于上述物质，只要是能够使所得到的聚酰亚胺树脂的在50℃～400℃范围测定时的损失正切tanδ的峰值小于1.0的酸成分，就可以使用。
对使用两种以上时的配合比例没有特别限定，但例如并用PMDA和BPDA时，将配合比例(PMDA/BPDA)设为40/60～90/10。从特性、成本的观点出发，更优选设为50/50～80/20。
绝缘电线1可以如下制造：用以往方法将上述绝缘涂料(聚酰胺酸涂料)涂布于扁平导体10，并在例如350～600℃左右烘烤，将该操作反复进行，形成所希望的皮膜厚度的绝缘皮膜11。予以说明的是，绝缘电线1的制造方法不限于此，只要是能够在导体上形成所希望的皮膜厚度的绝缘皮膜11的方法即可。
关于绝缘皮膜11，优选其皮膜厚度(最薄皮膜厚：在绝缘皮膜11的周向上皮膜厚度最薄的部位)为50μm以上。若小于50μm，则因绝缘皮膜的厚膜化而产生的PDIV提高的效果变小。对皮膜厚度的上限没有限定，优选为150μm以下，更优选为130μm以下。
此外，通过将密合性高的皮膜(密合层)设置在绝缘皮膜11的下侧，从而能够提高扁平导体10与绝缘皮膜11的密合性。关于密合层，以不损害绝缘电线的特性的程度薄薄地设置这样的程度即可。例如，密合层的皮膜厚度为1～10μm。通过设置该密合层，能够提高绝缘皮膜11和扁平导体10的密合性，或提高与绝缘皮膜11和与该绝缘皮膜11一起构成绝缘电线1的其他绝缘皮膜的密合性。
此外，还可以形成用于对绝缘皮膜11周围赋予润滑性的绝缘皮膜、用于赋予耐伤性的绝缘皮膜等。这些绝缘皮膜优选通过将绝缘涂料涂布、烘烤来形成。
2.线圈
图2为表示本发明实施方式所涉及的线圈的一个例子的立体图。
线圈2的特征在于，使用上述本发明实施方式所涉及的绝缘电线1而形成。
线圈2为构成例如马达、发电机等电气设备的线圈，通过对绝缘电线1施加扁立(edgewise)弯曲加工来形成。例如，制成安装于电气设备的定子芯的线圈时，与定子芯的形状相应地，将绝缘电线1以梯形形状卷绕而形成。
实施例
以下，基于实施例进一步详细说明本发明，但本发明不限于这些。
实施例1
在具备有搅拌机、回流冷却管、氮气流入管以及温度计的烧瓶内，将4,4’-二氨基二苯醚(ODA)溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)后，配合均苯四甲酸酐(PMDA)以使其成为等摩尔，在室温下搅拌12小时，得到聚酰胺酸涂料。为了涂布作业性，对该聚酰胺酸涂料进行稀释调节。
实施例2
在具备有搅拌机、回流冷却管、氮气流入管以及温度计的烧瓶内，将4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)后，配合均苯四甲酸酐(PMDA)以使其与ODA和BAPP的合计量成为等摩尔，在室温下搅拌12小时，得到聚酰胺酸涂料。为了涂布作业性，对该聚酰胺酸涂料进行稀释调节。
实施例3
在具备有搅拌机、回流冷却管、氮气流入管以及温度计的烧瓶内，将4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)后，配合均苯四甲酸酐(PMDA)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)以使其合计量与ODA和BAPB的合计量成为等摩尔，在室温下搅拌12小时，得到聚酰胺酸涂料。为了涂布作业性，对该聚酰胺酸涂料进行稀释调节。
实施例4
在具备有搅拌机、回流冷却管、氮气流入管以及温度计的烧瓶内，将4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R)溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)后，配合均苯四甲酸酐(PMDA)以使其与ODA和TPE-R的合计量成为等摩尔，在室温下搅拌12小时，得到聚酰胺酸涂料。为了涂布作业性，对该聚酰胺酸涂料进行稀释调节。
比较例1
在具备有搅拌机、回流冷却管、氮气流入管以及温度计的烧瓶内，将2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)后，配合双酚A二邻苯二甲酸二酐以使其成为等摩尔，在室温下搅拌12小时，得到聚酰胺酸涂料。为了涂布作业性，对该聚酰胺酸涂料进行稀释调节。
实施例1～4以及比较例1的绝缘电线的制造
将经过稀释调节的聚酰胺酸涂料各自通过普通的方法涂布在扁平导体上，以350～600℃左右烘烤，将该操作反复进行，得到皮膜厚50μm的绝缘电线。
粘弹性测定
从如上制作的绝缘电线切出绝缘皮膜的一部分，利用动态粘弹性装置DVA-200(IT(アイティー)计测制御(株)制)进行粘弹性测定。在测定温度50℃至400℃、升温速度10℃/min、1Hz的条件下进行。根据动态粘弹性的测定结果，求出损失弹性模量和储存弹性模量，进而求出由损失弹性模量与储存弹性模量之比表示的损失正切tanδ的峰值。
可挠性评价
按照如下操作，进行可挠性的评价。
使如上制造的绝缘电线伸长30％后，进行2倍径(扁平导体宽度的2倍，当宽度为2mm时为φ4mm)的扁立弯曲试验，利用显微镜，根据龟裂的有无来判断是否合格。将无龟裂的情况设为合格(〇)，有龟裂的情况设为不合格(×)。表1中示出评价结果。
表1
实施例1～4的损失正切tanδ的最大值为0.08～0.60，小于1.0。比较例1的损失正切tanδ为1.7。可挠性评价结果如表1中所示，对于损失正切tanδ的峰值小于1.0的实施例1～4而言，可知其可挠性优异。
予以说明的是，本发明不限于上述实施方式和实施例，能够以各种变形来实施。
符号说明
1：绝缘电线、2：线圈、10：扁平导体、11：绝缘被膜。

Claims (7)

1.一种绝缘电线，是具备扁平导体以及设置于所述扁平导体周围的绝缘皮膜的绝缘电线，其特征在于，
所述绝缘皮膜由在分子中含有酰亚胺结构的树脂形成，在50℃～400℃的范围测定时的由损失弹性模量与储存弹性模量之比表示的损失正切tanδ的峰值小于1.0。
2.如权利要求1所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘皮膜中，所述损失正切tanδ的峰值为0.8以下。
3.如权利要求1或2所述的绝缘电线，其特征在于，所述树脂为聚酰亚胺树脂。
4.如权利要求1～3中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述树脂中，酰亚胺浓度为28质量％以上37质量％以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘皮膜如下形成：
将以选自4,4’-二氨基二苯醚(ODA)、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R)中的一种以上、以及选自均苯四甲酸酐(PMDA)和3,3’，4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)中的一种以上为原料而得到的聚酰胺酸涂料涂布于所述扁平导体的周围后，进行烘烤。
6.如权利要求1～5中任一项所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘皮膜的皮膜厚度为50μm以上。
7.一种线圈，其特征在于，使用权利要求1～6中任一项所述的绝缘电线而形成。
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