CN108370186B - 绝缘电线、线圈及车用电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种局部放电起始电压高且可挠性及耐ATF性优异的绝缘电线、由该绝缘电线形成的线圈及具有该线圈的车用电机。绝缘电线(10)包括：导体(1)，被覆在导体(1)的外周的且作为最内绝缘皮膜层的由酰亚胺基浓度为36％以下的聚酰亚胺形成的聚酰亚胺层(2)，被覆在聚酰亚胺层(2)的外周的且作为最外绝缘皮膜层的聚酰胺酰亚胺层(3)；聚酰胺酰亚胺层(3)的厚度为20μm以上40μm以下，相对于绝缘皮膜层的总膜厚的厚度比为50％以下。

Description

绝缘电线、线圈及车用电机

技术领域

本发明涉及绝缘电线、线圈及车用电机。

背景技术

在高电压下使用的电机等电气设备中所用的绝缘电线，要求提高局部放电(电晕放电)起始电压(参考专利文献1)。

另外，近年来，作为车用电机，与变速箱形成为一体化，因而使用满足ATF(Automatic Transmission Fluid，自动变速箱油)的结构。该用途中，除了对作为电机的构成要素的绝缘电线要求其可挠性等特性之外，由于构成为绝缘电线的绝缘层直接接触ATF，尤其要求其耐ATF性(参考专利文献2)。此处，所谓的耐ATF性是指，即使绝缘电线直接接触ATF也难以发生电绝缘性能的降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第5837397号公报

专利文献2:日本特开2015-133218号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，很难获得局部放电起始电压高且可挠性及耐ATF性优异的绝缘电线，因而需求满足这些特性的绝缘电线。

另外，由于开发出了各种新的ATF，即使对于某一特定的ATF具有耐ATF性的绝缘电线，也产生对于其他特定的ATF不具有耐ATF性的问题。

为此，本发明的目的在于提供一种局部放电起始电压高且可挠性及耐ATF性优异的绝缘电线、由该绝缘电线形成的线圈以及具有该线圈的车用电机。

解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明提供下述绝缘电线、线圈及车用电机。

[1]一种绝缘电线，其包括导体、聚酰亚胺层和聚酰胺酰亚胺层；所述聚酰亚胺层被覆在所述导体的外周以作为最内绝缘皮膜层，其由酰亚胺基浓度为36％以下的聚酰亚胺形成；所述聚酰胺酰亚胺层被覆在所述聚酰亚胺层的外周以作为最外绝缘皮膜层；所述聚酰胺酰亚胺层的厚度为20μm以上40μm以下，相对于绝缘皮膜层总膜厚的厚度比为50％以下。

[2]根据[1]项所述的绝缘电线，所述绝缘皮膜层由所述聚酰亚胺层与所述聚酰胺酰亚胺层的2层结构形成。

[3]根据[1]或[2]所述的绝缘电线，所述聚酰亚胺层的厚度为30μm以上85μm以下。

[4]根据[1]～[3]中任一项所述的绝缘电线，所述聚酰胺酰亚胺层由涂料的不挥发成分为31％时的粘度为7000～10000mPa·s的聚酰胺酰亚胺形成。

[5]根据[1]～[4]中任一项所述的绝缘电线，所述聚酰亚胺层由酰亚胺基浓度为28～34％的聚酰亚胺形成。

[6]根据[1]～[5]中任一项所述的绝缘电线，所述导体为扁平线。

[7]一种线圈，由[1]～[6]中任一项所述的绝缘电线形成。

[8]一种车用电机，包括上述[7]所述的线圈。

发明效果

根据本发明，能够提供一种局部放电起始电压高且可挠性及耐ATF性优异的绝缘电线、由该绝缘电线形成的线圈及具有该线圈的车用电机。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的绝缘电线的横截面图。

具体实施方式

〔绝缘电线〕

图1是根据本发明实施方式的绝缘电线的横断面图。

根据本发明实施方式的绝缘电线10包括：导体1，被覆在导体1的外周且作为最内绝缘皮膜层的由酰亚胺基浓度为36％以下的聚酰亚胺形成的聚酰亚胺层2，被覆在聚酰亚胺层2的外周且作为最外绝缘皮膜层的聚酰胺酰亚胺层3，聚酰胺酰亚胺层3的厚度为20μm以上40μm以下，相对于绝缘皮膜层的总膜厚的厚度比为50％以下。以下，进行详细说明。

(导体1)

作为导体1，只要是能够用于绝缘电线的材料即可使用，没有特殊限制，例如，可以列举铜线或铜合金线。可以在这些材料的表面实施镍等金属镀覆。另外，导体1可以使用圆线、扁平线、异形线等各种形状的电线，尤其优选如图1所示的扁平线。

(聚酰亚胺层2)

聚酰亚胺层2是被覆在导体1的外周的最内绝缘皮膜层，也就是说，是直接被覆在导体1之上的绝缘皮膜层。

聚酰亚胺层2是将由芳香族二胺成分与芳香族四羧酸二酐进行反应得到的聚酰亚胺前驱体进行酰亚胺化得到的、酰亚胺基浓度为36％以下的聚酰亚胺形成的。聚酰亚胺的酰亚胺基浓度优选为28～34％。需要说明的是，在如下说明中，a～b意味着a以上b以下。

作为酰亚胺基浓度为36％以下的聚酰亚胺的具体例，可以列举将含有1种以上的持有3个以上苯环的芳香族二胺的二胺成分与由四羧酸二酐形成的酸经脱水反应制得的聚酰亚胺前驱体进行酰亚胺化得到的物质。

作为持有3个以上苯环的芳香族二胺，可以列举2,2-双(4-氨基苯氧基苯基)丙烷(BAPP)、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB)、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜(BAPS)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R)、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-Q)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB)、9,9-双(4-氨基苯基)芴(FDA)等。这些材料可以单独使用也可以2种以上并用。需要说明的是，上述持有3个以上苯环的芳香族二胺可以与4,4’-二氨基二苯醚(ODA)并用。

尤其是，在酰亚胺基浓度为28％～34％的聚酰亚胺的情况下，优选使用1种以上的BAPP、BAPB、BAPP等持有4个苯环的芳香族二胺。

本实施方式中所使用的聚酰亚胺，优选重均分子量Mw为25000以上。

另一方面，作为四羧酸二酐，可以列举均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)、4,4’-邻苯二甲酸二酐(ODPA)等。这些材料可以单独使用，也可以2种以上并用。

聚酰亚胺层2的厚度优选为30～85μm，更优选为55～85μm，进一步优选为60～80μm。

(聚酰胺酰亚胺层3)

聚酰胺酰亚胺层3是被覆在聚酰亚胺层2的外周的最外绝缘皮膜层。

聚酰胺酰亚胺层3优选由涂料不挥发成分为31％时的粘度为7000～10000mPa·s的聚酰胺酰亚胺形成，更优选由该粘度为7000～9000mPa·s的聚酰胺酰亚胺形成。

上述聚酰胺酰亚胺由4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯组分与偏苯三酸酐(TMA)、对苯二甲酸(TPA)、间苯二甲酸(IPA)等酸成分形成。

聚酰胺酰亚胺层3的厚度为20μm以上40μm以下，相对于绝缘皮膜层的总膜厚的厚度比为50％以下。聚酰胺酰亚胺层的厚度优选为20～35μm，更优选为20～30μm。另外，聚酰胺酰亚胺层相对于绝缘皮膜层总膜厚的厚度比优选为15％以上45％以下，更优选为20％以上40％以下。

本实施方式中使用的聚酰胺酰亚胺，重均分子量Mw优选为50000以上。

绝缘电线10可以在上述聚酰亚胺层2与上述聚酰胺酰亚胺层3之间具有其他的绝缘层，但优选为具有由上述聚酰亚胺层2与上述聚酰胺酰亚胺层3的2层结构形成的绝缘皮膜层的绝缘电线(漆包线)。

聚酰亚胺层2可以在导体1上涂布绝缘涂料，经烘干后形成。另外，聚酰胺酰亚胺层3可以在聚酰亚胺层2上涂布绝缘涂料，经烘干后形成。反复进行涂布和烘干，直至达到所期望的厚度。

绝缘涂料含有有机溶剂与溶解在有机溶剂中的上述聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺。绝缘涂料的制备，例如可以通过公知的二段式合成法或使用高温溶液重合法、异氰酸酯法的一段合成法来进行。

作为有机溶剂，没有特殊的限制，例如可以列举N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、甲酚、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基咪唑(DMI)、环己酮、甲基环己酮。这些溶剂可以单独使用，也可以多种溶剂并用，也可以稀释后使用。

〔线圈〕

根据本发明实施方式的线圈由根据本发明实施方式的上述绝缘电线形成。

作为根据本发明实施方式的线圈的用途，可以列举适用于车用电机，但也可以用于其他的电机、发电机等。

〔车用电机〕

根据本发明实施方式的车用电机包括根据本发明实施方式的上述线圈。

作为车用电机，作为优选可以列举线圈与ATF(Automatic Transmission Fluid，自动变速箱油)直接接触结构的变速箱一体型车用电机。尤其是，作为ATF可以使用含有合成润滑油的ATF，即使在此情况下也能够发挥耐ATF性。例如，可以列举含有合成润滑油10～20wt％的ATF。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行更详细说明，但本发明不限于此。

制备具有如表1(实施例1～5、比较例1～5)所示构成的绝缘皮膜层的图1结构(但是，比较例2、4仅有聚酰亚胺层)的绝缘电线(漆包线)。作为导体，使用由纯铜形成的扁平线。

作为构成聚酰亚胺层(下层)的聚酰亚胺，使用含有酰亚胺基浓度为32％的聚酰亚胺(作为二胺成分，含有BAPB：ODA＝20：80的比例(质量比)的BAPB与ODA，作为酸成分，含有PMDA：BPDA＝70：30比例(质量比)的PMDA与BPDA)。作为各绝缘皮膜涂料的有机溶剂，使用DMAc。

作为构成聚酰胺酰亚胺层(上层)的聚酰胺酰亚胺，使用涂料的不挥发成分为31％时的粘度为8000mPa·s的聚酰胺酰亚胺。作为各绝缘皮膜涂料的有机溶剂，使用NMP。

对于所制备的各绝缘电线(漆包线)，进行下述耐ATF性试验、局部放电起始电压的测定、以及可挠性试验。结果示于表1。

〔耐ATF性试验〕

在加热至150℃的含水量0.5wt％的ATF1300g中，浸渍绝缘电线(漆包线)300mm，在经过504小时、1008小时、1752小时后进行耐电压试验(1.5kV-3分钟)，以耐电压为1.5kV以下的试样记作不合格。试样数各取10个，表1中的数字为10个试样中的不合格数。在经过1752小时时不合格数为0个的情况下记作◎(合格)，1～2个情况下记作〇(合格)，3个以上记作×(不合格)。需要说明的是，作为ATF，使用含有合成润滑油10～20wt％的物质。

〔局部放电起始电压的测定〕

通过依据JIS C3003的试验方法，制备绝缘电线(漆包线)背靠背的试样。接着，将试样从端部至10mm位置处剥离绝缘皮膜以形成端部处理部。接下来，将端部处理部连接电极，在温度23℃、湿度50％的气氛下施加50Hz的电压。此后，以10～30V/s的比例升电压，求出在绝缘电线上1秒钟内发生50次的100pC放电时的电压值。如此反复进行3次，以3次的电压值的平均值作为局部放电起始电压。

对于实施例1～3、比较例1及3，评价相对于绝缘皮膜层仅为聚酰亚胺层(100μm)时(比较例2)的局部放电起始电压(PDIV)的PDIV降低率；对于实施例4，评价相对于绝缘皮膜层仅为聚酰亚胺层(60μm)时(比较例4)的PDIV的PDIV降低率；对于实施例5，评价相对于绝缘皮膜层仅为聚酰亚胺层(80μm)时(比较例、表中未记载)的PDIV的PDIV降低率；对于比较例5，评价相对于绝缘皮膜层仅为聚酰亚胺层(70μm)时(比较例，表中未记载)的PDIV的PDIV降低率。以PDIV降低率为5％以内的情况记作◎(合格)，超过5％且为7％以内的情况记作〇(合格)，超过7％的情况记作×(不合格)。需要说明的是，比较例2、4，由于为PDIV降低率的评价基准，记作“-”(未评价)。

〔可挠性试验〕

将预先以特定的比例(20％或30％)伸长的绝缘电线(漆包线)弯曲180度时，求出绝缘皮膜未发生裂纹的最小的弯曲直径(导体的直径)。“裂纹”通过肉眼判断。最小的弯曲直径(直径)在伸长20％时为3mm以下，在伸长30％时为4mm以下的情况下记作◎(合格)，在伸长20％时超过3mm且为5mm以下，在伸长30％时超过4mm且为8mm以下的情况下记作〇(合格)，在伸长20％时超过5mm，在伸长30％时超过8mm的情况下记作×(不合格)，以此进行评价。

〔综合评价〕

耐ATF性试验、局部放电起始电压的测定以及可挠性试验的无论哪一个评价为◎或〇的，记作〇(合格)，任一个的评价为×的记作×(不合格)。

[表1]

由表1可知，当聚酰胺酰亚胺层(上层)为20μm以上40μm以下，关于耐ATF性可以获得所期望的性能。

另外，聚酰胺酰亚胺层的比率越低则PDIV降低率越低(PDIV越高)，在聚酰胺酰亚胺层为20μm以上40μm以下情况下，当聚酰胺酰亚胺层比为50％以下，PDIV降低率为7％以内。

另外，在聚酰胺酰亚胺层为20μm以上40μm以下的情况下，当聚酰胺酰亚胺层比为50％以下，可挠性评价合格。

需要说明的是，本发明不限于上述实施方式及实施例，可以进行各种变形并实施。

附图标记说明

10：绝缘电线(漆包线)，1：导体、2：聚酰亚胺层，3：聚酰胺酰亚胺层。

Claims (6)

1.一种绝缘电线，包括：

导体，

聚酰亚胺层，所述聚酰亚胺层被覆在所述导体的外周以作为最内绝缘皮膜层，由酰亚胺基浓度为36％以下的聚酰亚胺形成，

聚酰胺酰亚胺层，所述聚酰胺酰亚胺层被覆在所述聚酰亚胺层的外周以作为最外绝缘皮膜层；

所述聚酰胺酰亚胺层的厚度为20μm以上40μm以下，相对于绝缘皮膜层总膜厚的厚度比为20％以上50％以下，

所述绝缘皮膜层由所述聚酰亚胺层与所述聚酰胺酰亚胺层的2层结构形成，

所述聚酰亚胺层的厚度为40μm以上85μm以下，

所述聚酰亚胺层是将由芳香族二胺成分与芳香族四羧酸二酐进行反应得到的聚酰亚胺前驱体进行酰亚胺化得到的，所述芳香族二胺成分含有4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、9,9-双(4-氨基苯基)芴中的一种或两种以上，所述芳香族四羧酸二酐含有3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、4,4’-邻苯二甲酸二酐中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的绝缘电线，所述聚酰胺酰亚胺层由涂料的不挥发成分为31％时的粘度为7000～10000mPa·s的聚酰胺酰亚胺形成。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，所述聚酰亚胺层由酰亚胺基浓度为28～34％的聚酰亚胺形成。

4.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，所述导体为扁平线。

5.一种线圈，由权利要求1至4中任一项所述的绝缘电线形成。

6.一种车用电机，具有权利要求5所述的线圈。

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