CN106062891B - 绝缘电线和使用其的线圈以及绝缘电线的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供可用于电源变压器用线圈、开关电源用线圈等的、可实现线圈小型化、占空系数提高的绝缘电线和使用其的线圈以及绝缘电线的制造方法。本发明通过绝缘电线(10)而解决上述课题，该绝缘电线(10)为用于密接并卷绕而制成线圈的绝缘电线(10)，其具有：由线材(1)的构成金属(1)和与该金属(1)形成络合物的化合物形成的化合物覆膜(2)所覆盖的化合物覆膜覆盖线材(3)；和覆盖在使化合物覆膜覆盖线材(3)多根绞合而成的绞线(4)的外周的绝缘层(5)。该化合物覆膜(2)优选为与构成金属形成络合物的咪唑化合物覆膜，化合物覆膜(2)和绝缘层(5)优选为由在焊接温度下分解的材料构成。另外，通过使用了该绝缘电线(10)而成的线圈(20)来解决上述课题。

Description

绝缘电线和使用其的线圈以及绝缘电线的制造方法

技术领域

本发明涉及绝缘电线和使用其的线圈以及绝缘电线的制造方法。更详细而言，本发明涉及可用于电源变压器用线圈、开关电源用线圈等的、可低成本实现线圈小型化、占空系数(space factor)提高的绝缘电线和使用其的线圈以及绝缘电线的制造方法。

背景技术

在扼流线圈(choke coil)、变压器、电感器等电子部件中，已使用使多根绝缘覆盖铜线绞合而成的利兹线(litz wire)、将该利兹线进一步进行绝缘覆盖的绝缘电线等。这些绝缘电线为了抑制在数十kHz～数百kHz的高频区域中的由集肤效应导致的交流电阻的上升，对绞合的线材逐根以漆包覆膜等进行了绝缘。

例如专利文献1中，提出了能够使高频区域中的电特性提高的利兹线。该技术是在使漆包线多根绞合而成的利兹线中，在绞合而成的漆包线外侧设置焊接性紫外线固化型树脂层。其结果，与以往相比，可使漆包覆膜厚度变薄、加工外径变小。另外，专利文献2中，提出了占空系数优异而且可减少部分放电、电磁振动劣化的新型利兹线。该技术是将在导体上具有漆包绝缘覆膜的漆包线7根绞合，并通过圆形模嘴，从而以不对漆包线赋予损伤的程度进行轧制来压缩外径，然后涂布自粘层并进行烧结而得到。

另外，作为利兹线的末端处理方法，一般进行焊接，但有根据漆包涂料种类使直接焊接成为可能的情况；通过化学药品、机械加工而去除线材的表面覆膜后进行焊接的情况。另外，在对利兹线进一步进行了绝缘覆盖的绝缘电线中，有时以剥离器(stripper)等去除绝缘覆膜，然后直接进行焊接或去除表面覆膜后进行焊接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-250926号公报

专利文献2：日本特开平6-119825号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中提出的技术是在利兹线的外侧以紫外线固化型树脂薄薄地进行绝缘覆盖。另外，专利文献2中提出的技术是使绞合的漆包线轧制而成的。它们均是使设置于各线材上的绝缘覆膜成为数μm左右的厚度。例如专利文献1中记载的导体直径0.3mmφ的2种聚氨基甲酸酯漆包线的覆膜厚度为10μm～18μm。假如，专利文献1中记载的导体直径0.3mmφ的聚氨基甲酸酯漆包线为3种时，覆膜厚度成为7～13μm左右。因此，在利兹线的外侧以如专利文献1所记载的紫外线固化型树脂薄薄地绝缘覆盖时，成品外径也变得对构成利兹线的线材的漆包覆膜厚度有较大影响。使用了这样的利兹线的线圈，导致占空系数低至仅漆包覆膜厚度左右。需要说明的是，此处所谓的“2种”、“3种”是指基于“JIS(日本工业标准)C3202”(对应的欧美标准为“IEC 60317”(欧洲)和“NEMA MW1000C”(美国))。

另外，前述利兹线直接作为焊接时，有绝缘覆膜的焦渣、氧化物作为异物附着于末端而发生连接不良的问题。另外，与裸线材相比由于焊接条件为高温且长时间，因此会存在由软钎焊腐蚀导致的导体变细为起因而使线圈品质、成品率降低的问题。另外，对前述的利兹线在去除绝缘覆膜后进行焊接时，存在工序数增加、覆膜去除时断线等问题。另外，前述利兹线是对线材一根一根重复进行漆包涂布和高温干燥来实施了漆包覆膜的漆包线多根绞合而得到的，因此，制造工序多，结果与单线材的绝缘电线等相比成为大幅昂贵的制品。

本发明是为了解决上述课题而完成的。其目的在于，可廉价地提供可用于电源变压器用线圈、开关电源用线圈等的、可实现线圈的小型化、占空系数的提高、进而可更容易地进行焊接的绝缘电线和使用其的线圈、以及低成本的绝缘电线的制造方法。

用于解决问题的方案

(1)用于解决上述课题的本发明的绝缘电线的特征在于，为密接并卷绕而用于制成线圈的绝缘电线，其具有：由线材的构成金属和与前述金属形成络合物的化合物形成的化合物覆膜所覆盖的化合物覆膜覆盖线材；和覆盖在使该化合物覆膜覆盖线材多根绞合而成的绞线的外周的绝缘层。

根据本发明，由于具有由线材的构成金属和与该金属形成络合物的化合物形成的化合物覆膜所覆盖的化合物覆膜覆盖线材，因此，所覆盖的化合物覆膜厚度薄，从而可使绝缘电线的外径减小，所述绝缘电线是在将上述化合物覆膜所覆盖的化合物覆膜覆盖线材绞合而成的绞线的外周覆盖绝缘层而成的。结果，通过使用该绝缘电线，可实现线圈的小型化，并且可提高每单位体积的绝缘电线的占空系数。另外，化合物覆膜的形成可通过使化合物溶液与线材接触并干燥而进行，因此与以往的漆包覆膜相比，以简易的装置就能够形成，可短时间且极其有效地制作绞线。因此，可廉价地提供使用其的绝缘电线。

本发明的绝缘电线中，前述化合物覆膜优选为与前述构成金属形成络合物的咪唑化合物覆膜。

本发明的绝缘电线中，前述化合物覆膜优选由在焊接温度下分解的材料构成。

本发明的绝缘电线中，前述绝缘层优选为绝缘性涂布覆膜、绝缘性挤出树脂或绝缘性胶带。

(2)为了解决上述课题的本发明的线圈的特征在于，使用上述本发明的绝缘电线而形成。

根据本发明，由于使用具有以厚度薄的化合物覆膜所覆盖的化合物覆膜覆盖线材的绝缘电线，因此可减小绝缘电线的外径，可实现线圈的小型化，并且可提高每单位体积的绝缘电线的占空系数。

本发明的线圈中，可构成为电源变压器用。

(3)为了解决上述课题的本发明的绝缘电线的制造方法，其特征在于，其为密接并卷绕而用于制成线圈的绝缘电线的制造方法，

使与线材的构成金属形成络合物的化合物溶液与前述线材接触、干燥，用由前述金属和前述化合物形成的化合物覆膜形成化合物覆膜覆盖线材，

将前述化合物覆膜覆盖线材多根绞合而制作绞线，

在前述绞线的外周形成绝缘层。

发明的效果

根据本发明的绝缘电线及其制造方法，由于具有由与线材的构成金属形成络合物的化合物覆膜所覆盖的化合物覆膜覆盖线材，因此，可使覆盖的化合物覆膜厚度薄，可使绝缘电线的外径减小，所述绝缘电线是在以该化合物覆膜所覆盖的化合物覆膜覆盖线材进行了绞合的绞线的外周覆盖绝缘层而成的。另外，在末端处理时可容易进行焊接。另外，可廉价地提供绝缘电线。

根据本发明的线圈，由于使用上述绝缘电线构成线圈(电子部件)，因此可廉价地实现线圈的小型化，并且可提高每单位体积的绝缘电线的占空系数。

附图说明

图1为示出本发明的绝缘电线的一例的剖视结构图。

图2为图1的绝缘电线说明图。

图3为示出本发明的电子部件的例子的剖视结构图(A)、(B)。

具体实施方式

以下，关于本发明的绝缘电线和使用其的线圈以及绝缘电线的制造方法，边参照附图边进行说明。另外，本发明不限定于图示的实施方式。

[绝缘电线]

本发明的绝缘电线10可用于电源变压器用线圈、开关电源用线圈等，可以低成本实现线圈的小型化、占空系数的提高。而且，该绝缘电线10为用于密接并卷绕而制成线圈的绝缘电线，如图1及图2所示，具有：由线材1的构成金属和与该构成金属形成络合物的化合物形成的化合物覆膜2所覆盖的化合物覆膜覆盖线材3；和覆盖在使该化合物覆膜覆盖线材3多根绞合而成的绞线4的外周的绝缘层5。

该绝缘电线10中，化合物覆膜2的厚度在其性质上变薄，可使所得绝缘电线10的外径减小。其结果，通过使用该绝缘电线10，可以低成本实现线圈的小型化，并且可提高每单位体积的绝缘电线10的占空系数。

以下，关于各构成进行说明。本说明中，绝缘层5可为单层或多层，有时总称为“绝缘层5”。

(线材)

线材1为构成绞线4的导体。优选为可焊接的导电性的导体。作为线材1的材质，可以为铜或铜合金、铝或铝合金、包覆铜的铝等复合材料、对它们镀敷了其他金属的镀敷材料。

可以为线材本身可焊接，在导体本身为不可焊接的情况下，也可以通过镀敷等制成为可焊接。作为由镀敷等而设置的可焊接的金属，可列举出锡、焊料、镍、金、银、铜、钯、或它们的1种或2种以上的合金。

线材1的直径并未特别限定，但可设为例如0.03mm以上且0.5mm以下的程度。这样的线材1可对任意粗细的母材进行热加工、冷加工等而得到。

(化合物覆膜)

化合物覆膜2为与构成线材1的金属形成络合物的化合物的覆膜，且设置于线材1的外周。这样的化合物只要是具有与线材1的构成金属形成络合物的性质的化合物即可。尽管该化合物覆膜2的厚度如后述那样薄，其电阻值也不会高至以往的漆包覆膜，在数十kHz～数百kHz的高频区域中的交流电阻的上升可获得与以往的实施了漆包覆膜的线材大致同等的结果。

作为化合物，可列举出咪唑、胺有机酸盐等。其中，优选可列举出下述化学式1所示的咪唑。该咪唑可由市售品获得。咪唑通过与构成线材1的例如铜反应，形成下述化学式2、3所示的铜咪唑络合物。化合物覆膜2为由这样的铜咪唑络合物形成的咪唑覆膜。

化合物覆膜2是化合物与构成线材1的例如铜反应而得到的层，厚度优选为0.01μm以上且0.5μm以下。由于以该范围内的厚度设置化合物覆膜2，因此，可防止线材1的氧化，可制成焊料湿润性优异的制品。进而，对减小最终的绝缘电线10的直径可做出贡献。另外，化合物覆膜2由于没有厚至以往的漆包覆膜，因此，焊接时的焦渣非常微量，存在不易发生因焊接连接部的焦渣引起的问题的优点。需要说明的是，在以往中，虽然漆包覆膜为氨基甲酸酯等耐热温度低的物质可直接焊接，但此时发生焊接渣滓、作为焊接异物而附着，有可能发生连接不良。另外，关于聚酰亚胺等耐热温度高的物质，在进行焊接前有必要通过化学药品、机械加工去除漆包覆膜之后进行焊接，导致加工工序数大幅增加。

另外，化合物覆膜2由于具有这样薄的厚度，因此可使绝缘电线10的外径减小，所述绝缘电线10是以薄的化合物覆膜2所覆盖的化合物覆膜覆盖线材3进行了绞合的绞线4的外周覆盖后述的绝缘层5而成的。

化合物覆膜2优选为由在焊接温度下分解的材料构成。此时的焊接温度是指在200℃～450℃范围内的任意温度。上述咪唑、胺有机盐均在焊接温度下分解，因此，在最终的末端处理时可进行焊接的末端处理。

化合物覆膜2的形成可通过使化合物溶液与线材1接触并干燥而进行。作为接触方法，可使线材1浸渍在化合物溶液中，也对线材1涂布或吹附化合物溶液等。干燥是为了去除构成化合物溶液的溶剂(例如水或有机溶剂等)而进行的。这样的化合物覆膜2的形成工序不需要如以往的焙烧工序，从而可减少工序数。另外，可以在实施了前述的接触方法后进行干燥等，从而形成化合物覆膜2。另外，也可边进行涂布等接触方法边立即设置绞合工序。该情况下，由于可连续地进行化合物覆膜2的形成与绞线加工，因此，与以往的漆包覆膜相比，以简易的装置就能够形成，可短时间且极其有效地制作绞线4。因此，可廉价地提供使用了绞线的绝缘电线10。

(绞线)

绞线4是将以化合物覆膜2所覆盖的化合物覆膜覆盖线材3多根绞合而成的。作为绞合，可列举出束绞、同心复绞等，也可对绞线实施压缩加工而进一步减小外径。关于扭绞间距可任意设定，并未特别限定。另外，化合物覆膜覆盖线材3的根数并未特别限定，可根据所要求的制品规格、线圈规格任意设定。

(绝缘层)

绝缘层5被覆盖在绞线4的外周，优选为例如绝缘性涂布覆膜、绝缘性挤出树脂、绝缘性胶带。该绝缘层5也可由在焊接温度下分解的材料构成。该情况下，可通过焊接进行末端处理。

作为绝缘层5的构成材料，可列举出构成绝缘电线的各种树脂。例如作为能够形成可焊接的绝缘层的树脂，可列举出聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂、聚酯酰亚胺树脂等热固性树脂。它们之中，优选为聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂。另外，虽然为不可焊接性的材料，但可列举出聚苯硫醚(PPS)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、氟树脂共聚物(全氟烷氧基氟树脂：PFA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等。

绝缘层5为绝缘性涂布覆膜、绝缘性挤出树脂、绝缘性胶带时，可为单层也可为多层。将绝缘层5制成多层形式时，可设置2层以上的前述相同或不同的热固性树脂层，也可在热固性树脂层上层叠热塑性树脂层。另外，热塑性树脂层可组合胶带卷绕和挤出而进行层叠。

作为绝缘层5的形成方法，以热固性树脂材料形成绝缘层5时的组合物除了热固性树脂材料以外还含有交联剂、溶剂。另外，根据需要含有各种添加剂。这些交联剂、溶剂和添加剂并未特别限定。绝缘层5可以通过涂布形成用组合物而形成、或者胶带卷绕而形成、或者挤出成形而形成。

绝缘层5的厚度无论是单层还是多层，均没有特别限定，通常优选为20μm以上。绝缘层5的厚度不足20μm时，过薄而无法确保充分的绝缘性。

[电子部件]

如图3的(A)所示，本发明的电子部件20为使用上述本发明的绝缘电线10而形成的线圈。该电子部件20由于使用外径小的绝缘电线10，因此可实现线圈的小型化，并且可提高每单位体积的绝缘电线的占空系数。

图3为线圈(电子部件20)的剖面图。图3的(A)为本发明的绝缘电线10与线轴21密接缠绕成匝时的剖面图。图3的(B)为外径大的以往的绝缘电线22缠绕至线轴21时的剖面图。如图3的(A)、(B)所示，在相同尺寸的线轴上以相同圈数缠绕绝缘电线时，缠绕本发明的绝缘电线10时的缠绕厚度a与缠绕以往的绝缘电线22时的缠绕厚度b相比变小。

实施例

以下，利用实施例更详细地说明本发明。需要说明的是，本发明不限定于此。

[实施例1]

准备21根直径0.1mm的铜线作为线材1。将21根线材1以50m/分钟的速度浸渍于咪唑水溶液中0.3秒，接着在130℃下干燥，形成设置有厚度0.1μm的化合物覆膜2的化合物覆膜覆盖线材3。将21根化合物覆膜覆盖线材3直接以间距18mm加捻，制作直径约0.53mm的绞线4。需要说明的是，作为咪唑水溶液使用含有咪唑5质量％、乙酸10质量％、其他添加剂0.5质量％左右的水溶液。

接着，在绞线4上，使PET带缠绕3层而形成厚度85μm的绝缘层5。如此制作直径约0.70mm的绝缘电线10。

[实施例2]

实施例1中，将21根线材1以10m/分钟的速度浸渍于咪唑水溶液中1.5秒，接着在130℃下干燥，形成设置有厚度0.5μm的化合物覆膜2的化合物覆膜覆盖线材3。除此之外，与实施例1同样地制作绞线4和绝缘电线10。

[比较例1]

制作以往的漆包利兹线。准备21根直径0.1mm的铜线作为线材1。将21根线材1分别以以往方法重复5次的漆包涂布和360℃下的加热干燥，进行漆包焙烧，形成设置有厚度3μm的漆包层的化合物覆膜覆盖线材3，且分别卷取到线轴上。然后，从21个线轴抽出化合物覆膜覆盖线材3，以间距18mm加捻，制作直径约0.56mm利兹线。需要说明的是，漆包涂布材料使用以溶剂稀释了聚氨基甲酸酯树脂涂料(商品名：TPU F2-NC，东特涂料株式会社制)。

接着，在利兹线上，使PET带缠绕3层而形成厚度85μm的绝缘层5。如此制作直径约0.73mm的外径大的以往的绝缘电线22。

[高频区域中的交流电阻的评价]

使用实施例1、2和比较例1制作的绝缘电线，以Agilent Technologies公司制的HP4284A Precision LCR计评价高频区域中的交流电阻。在该评价时，将绝缘电线缠绕到外径87mm的线轴上5圈制成线圈形状来进行测定。将结果示于表1中。由表1的结果确认，实施例1、2的绝缘电线10得到与比较例1同等的结果，可作为在高频区域中的交流电阻的上升被抑制的绝缘电线使用。

[表1]

表1

[焊接评价]

使用实施例1、实施例2和比较例1制作的绞线4以及利兹线进行焊接评价。焊接为使绞线4以及利兹线的一侧的距离端部10mm的长度与温度设定为300℃、350℃、370℃、400℃、430℃的熔融焊料(焊料种类：千住金属工业株式会社制，商品名：M31，组成：Sn-3.5Ag-0.75Cu)接触直至附着焊料为止的时间，测定该时间。接触通过在熔融焊料槽中使其升降的移动浸渍法进行。将其结果示于表2中。由表2的结果，实施例1、实施例2的绞线4与比较例1的利兹线相比，能够以更短的时间进行焊接。另外，实施例1、实施例2的绞线4由于没有漆包层，因此存在仅发生微量焦渣的优点，在接下来的连接工序中不引起问题。

[表2]

表2

焊接温度	实施例1	实施例2	比较例1
				300℃	15秒	15秒	没有附着焊料
350℃	5秒	5秒	10秒
				370℃	2秒	2秒	5秒
400℃	1秒	1秒	3秒
				430℃	1秒以下	1秒以下	1秒以下

[细径化]

实施例1、实施例2的绝缘电线10的直径为约0.70mm。比较例1的绝缘电线22直径约0.73mm。实施例1、实施例2的绝缘电线10与在高频区域中的交流电阻同程度的比较例1的绝缘电线22相比，可实现4％的细径化。

附图标记说明

1：线材

2：化合物覆膜

3：化合物覆膜覆盖线材

4：绞线

5：绝缘层

10：绝缘电线

20：电子部件(线圈)

21：线轴

22：外径大的以往的绝缘电线

Claims (8)

1.一种绝缘电线，其特征在于，其为用于密接并卷绕而制成线圈的绝缘电线，其具有：

由线材的构成金属和与所述金属形成络合物的化合物形成的化合物覆膜所覆盖的化合物覆膜覆盖线材；和覆盖在使该化合物覆膜覆盖线材多根绞合而成的绞线的外周的绝缘层。

2.根据权利要求1所述的绝缘电线，其中，所述化合物覆膜为与所述构成金属形成络合物的咪唑化合物覆膜。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，其中，所述化合物覆膜由在焊接温度下分解的材料构成。

4.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，其中，所述绝缘层由绝缘性涂布覆膜、绝缘性挤出树脂或绝缘性胶带、以及它们的组合来形成。

5.根据权利要求3所述的绝缘电线，其中，所述绝缘层由绝缘性涂布覆膜、绝缘性挤出树脂或绝缘性胶带、以及它们的组合来形成。

6.一种线圈，其特征在于，使用权利要求1～5中任一项所述的绝缘电线而形成。

7.根据权利要求6所述的线圈，其为电源变压器用。

8.一种绝缘电线的制造方法，其特征在于，其为用于密接并卷绕而制成线圈的绝缘电线的制造方法，

使与线材的构成金属形成络合物的化合物溶液与所述线材接触、干燥，用由所述金属和所述化合物形成的化合物覆膜形成化合物覆膜覆盖线材，

将所述化合物覆膜覆盖线材多根绞合而制作绞线，

在所述绞线的外周形成绝缘层。