CN108713231A - 绝缘电线、线圈和电气/电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种绝缘电线、由该绝缘电线构成的线圈以及电气/电子设备，该绝缘电线在截面为矩形的导体的外周具有绝缘层，在该绝缘层的外周具有粘接层，在该粘接层的外周具有绝缘纸，其中，上述粘接层的厚度为2μm～50μm，构成上述粘接层的树脂不具有熔点，并且250℃的拉伸弹性模量为0.9×107Pa～1.2×108Pa。

Description

绝缘电线、线圈和电气/电子设备
技术领域
本发明涉及绝缘电线、线圈和电气/电子设备。
背景技术
在变频器相关设备、例如高速转换元件、变频器电机、变压器等的电气/电子设备用线圈中，作为磁导线使用由所谓漆包线构成的绝缘电线(绝缘线)；或者具有包含由漆包树脂构成的层和由与漆包树脂不同种类的树脂构成的被覆层的多层被覆层的绝缘电线等。
为了在电气/电子设备用线圈中将绝缘电线(绕线)固定化、或提高绝缘性，正在开发各种技术。例如，专利文献1中公开了下述技术：将绝缘纸配置于形成在旋转电机的定子铁心的线圈容纳槽部，利用清漆将线圈固定在线圈容纳槽部，在使线圈与定子铁心间绝缘的同时进行固定。专利文献2中，作为用于防止汽车用驱动马达的定子铁心或转子铁心与导体线圈的接触的技术，公开了预浸料片。
另外，还研究了提高绝缘电线的弯曲部的绝缘性。例如，专利文献3中公开了下述技术：通过在分段线圈的斜边部和弯曲部的规定区域设置附加绝缘层，防止与相邻的线圈等之间的局部放电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-166731号公报
专利文献2：日本特开2010-126684号公报
专利文献3：日本特开2015-35866号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1中记载的技术中，由于绝缘电线的插入作业等，绝缘纸有时发生偏移。若向槽的上下方向(电机轴向)或槽外侧(电机半径方向内侧)偏移，则会引起与转子的干涉等不良情况。另外，专利文献2中记载的预浸料片由于形成于片基材的热固性粘接剂层由环氧系树脂组合物构成，因此在高温环境(例如200℃以上)下使用时，存在上述热固性粘接层发生软化、粘接性消失的问题。另外，绝缘电线对于插入槽的部分(直线部)与槽外侧的部分(弯曲部、焊接部)所要求的性能是不同的。为了在弯曲部得到高的局部放电起始电压，如专利文献3中记载的那样设置附加绝缘层的情况下，在绕线的弯曲加工后需要进行定位来形成，因此制造工序繁杂。
本发明的课题在于提供一种绝缘电线、使用了该绝缘电线的线圈、使用了该线圈的电气/电子设备，该绝缘电线隔着粘接层而具有绝缘纸，在将绝缘电线插入定子铁心的槽内时或弯曲加工时难以发生绝缘纸的偏移，而且弯曲部的局部放电起始电压(PDIV)高，进而耐热性也优异。
用于解决课题的手段
本发明人发现：下述绝缘电线在高温下(例如200℃)也能够使绝缘纸以牢固的粘着力粘着于绝缘层，在将绝缘电线插入定子铁心的槽内时或弯曲加工时难以发生绝缘纸的偏移；即使不另行设置附加绝缘层，弯曲部的PDIV也高，而且耐热性也优异。上述绝缘电线在截面为矩形的导体的外周设有绝缘层，在该绝缘层的外周设有特定厚度的粘接层，构成粘接层的树脂不具有熔点，并且250℃的拉伸弹性模量在特定范围内，在该粘接层的外周具有绝缘纸。基于这些技术思想进一步反复研究，由此完成了本发明。
即，本发明的上述课题通过下述手段解决。
[1]一种绝缘电线，该绝缘电线在截面为矩形的导体的外周具有绝缘层，在该绝缘层的外周具有粘接层，在该粘接层的外周具有绝缘纸，其中，
上述粘接层的厚度为2μm～50μm，构成上述粘接层的树脂不具有熔点，并且250℃的拉伸弹性模量为0.9×107Pa～1.2×108Pa。
[2]如[1]所述的绝缘电线，其中，上述粘接层含有选自由聚醚砜、聚苯砜和聚醚酰亚胺组成的组中的至少一种树脂作为构成上述粘接层的树脂。
[3]如[1]或[2]所述的绝缘电线，其在上述绝缘纸的外周具有粘接层。
[4]一种线圈，其由[1]～[3]中任一项所述的绝缘电线构成。
[5]一种电气/电子设备，其具有[4]所述的线圈。
本发明中，使用“～”所表示的数值范围是指包含在其前后所记载的数值作为下限值和上限值的范围。
发明的效果
本发明的绝缘电线使绝缘纸以牢固的粘着力粘着于绝缘层，在将绝缘电线插入定子铁心的槽内时不发生绝缘纸的偏移，即使不具有附加绝缘层，弯曲部的局部放电起始电压(PDIV)也高，弯曲加工性和耐热性优异。另外，使用了本发明的绝缘电线的线圈、使用了该线圈的电气/电子设备的绝缘性优异。
本发明的上述和其它特征及优点可适当参照附图由下述记载内容进一步明确。
附图说明
图1是示出本发明的绝缘电线的优选方式的示意性截面图。
图2是示出本发明的绝缘电线的另一优选方式的示意性截面图。
图3是示出本发明的绝缘电线的又一优选方式的示意性截面图。
图4是示出本发明的绝缘电线的又一优选方式的示意性截面图。
图5是示出本发明的电气/电子设备中使用的定子的优选方式的示意性立体图。
图6是示出本发明的电气/电子设备中使用的定子的优选方式的示意性分解立体图。
具体实施方式
[绝缘电线]
本发明的绝缘电线在截面为矩形的导体的外周具有绝缘层，在该绝缘层的外周具有粘接层，进而在该粘接层的外周具有绝缘纸。本发明的绝缘电线可以在该绝缘纸的外周具有粘接层。以下，对构成本发明的绝缘电线的导体、各层的组成进行说明。
下面，参照附图对本发明的绝缘电线的优选实施方式进行说明，但除本发明中的规定的事项外，本发明并不限定于下述实施方式。另外，各附图所示的方式为用于容易地理解本发明的示意图，关于各构件的尺寸、厚度或相对大小关系，为了便于说明而有时会改变大小，并非直接显示实际的关系。另外，除本发明中规定的事项外，并不限定于这些附图所示的外形、形状。
在图1中示出截面图的本发明的优选的绝缘电线1具有导体11、形成于导体11的外周面的树脂被覆层14、和绝缘纸15。
导体11的截面形状为矩形(扁平形状)。本发明中，截面为矩形的导体包含截面为长方形的导体和截面为正方形的导体。
树脂被覆层14为两层结构，其由与导体11的外周面接触的最内侧的绝缘层12、和与绝缘层12的外周面接触的粘接层13构成。树脂被覆层14的总厚度优选设定为40μm～250μm。
本说明书中，树脂被覆层或构成树脂被覆层的各层的厚度为如下算出的值：将绝缘电线相对于其长度轴向垂直地切断，利用显微镜对所得到的截面进行观察，对于随机选择的16点测定从与测定对象的树脂层相邻的内侧的层(测定对象的层与导体接触的情况下，为导体)的外周至测定对象的层的外周的最短距离，计算出其平均值作为上述厚度。
在图2中示出截面图的本发明的优选的绝缘电线2除了在绝缘纸25的外周具有粘接层26以外，为与绝缘电线1相同的构成。
在图3中示出截面图的本发明的优选的绝缘电线3除了在绝缘层32与粘接层34之间具有绝缘层33以外，为与绝缘电线1相同的构成。
在图4中示出截面图的本发明的优选的绝缘电线4除了在绝缘纸46的外周具有粘接层47以外，为与绝缘电线3相同的构成。
下面，参照图1和2对本发明的绝缘电线中使用的导体、绝缘层、粘接层和绝缘纸进行说明。
<导体11、21>
作为本发明中使用的导体11、21，可以广泛使用在绝缘电线中所用的通常的导体，例如可以使用铜线、铝线等金属导体。优选含氧量为30ppm以下的低氧铜，进一步优选含氧量为20ppm以下的低氧铜或无氧铜的导体。若含氧量为30ppm以下，则在为了焊接导体而利用热使其熔融时，在焊接部分不会产生因所含氧引起的空隙，可以防止焊接部分的电阻变差，并且可以保持焊接部分的强度。
本发明中使用的导体11、21的截面形状为矩形(扁平形状)。与圆形的导体相比，扁平形状的导体在绕线时能够提高相对于定子铁心的槽的占空系数。
从抑制由角部的局部放电的方面考虑，扁平形状的导体优选如图1或2所示那样为在4角设置有倒角(曲率半径r)的形状。曲率半径r优选为0.6mm以下、更优选为0.2mm～0.4mm。
对导体的大小没有特别限定，在扁平导体的情况下，矩形的截面形状中宽度(长边)优选为1.0mm～5.0mm、更优选为1.4mm～4.0mm，厚度(短边)优选为0.4mm～3.0mm、更优选为0.5mm～2.5mm。宽度(长边)与厚度(短边)的长度的比例(厚度：宽度)优选为1：1～1：4。另一方面，在截面形状为圆形的导体的情况下，直径优选为0.3mm～3.0mm、更优选为0.4mm～2.7mm。需要说明的是，宽度(长边)与厚度(短边)的长度的比例(厚度：宽度)为1：1之时，长边是指一对相向的边，短边是指另一对相向的边。
<绝缘层12、22>
本发明的绝缘电线中，绝缘层12、22均优选为由热固性树脂构成的层(下文中称为热固性树脂层)。
本发明中，称为“由树脂(树脂Z)构成的层”的情况下，以包括仅由树脂Z形成的层、和由树脂Z与其它成分(例如，树脂Z以外的树脂或添加剂)形成的层这两种形态的含义使用。此处，只要无损目标效果，则由树脂Z构成的层中的上述“其它成分”的含量没有特别限定，通常大于0质量％且为10质量％以下(优选5质量％以下)。
本发明中，热固性树脂层是指固化后的状态的树脂层，不是指固化前的树脂层。
本发明的绝缘电线中，绝缘层12、22优选为对热固性树脂的清漆进行烘烤涂布、使其发生固化反应而成的树脂层。
绝缘层12、22优选为所谓漆包(树脂)层。
作为绝缘层12、22中使用的热固性树脂，没有特别限定，例如可以举出聚酰亚胺(PI)、聚氨酯、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酯(PEst)、聚苯并咪唑、聚酯酰亚胺(PEsI)、三聚氰胺树脂、环氧树脂等。其中，优选为选自由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯和聚酯酰亚胺组成的组中的至少一种，更优选为选自由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯组成的组中的至少一种。
在绝缘层12、22中可以单独使用一种热固性树脂，也可以合用两种以上。
对可构成绝缘层12、22的聚酰亚胺没有特别限定，可以使用全芳香族聚酰亚胺和热固性芳香族聚酰亚胺等通常的聚酰亚胺。另外，可以使用通过下述方式所得到的聚酰亚胺：使用通过常规方法使芳香族四羧酸二酐与芳香族二胺化合物在极性溶剂中进行反应而得到的聚酰胺酸溶液，通过烘烤时的加热处理而使其酰亚胺化，由此得到聚酰亚胺。
与其它树脂相比，可构成绝缘层12、22的聚酰胺酰亚胺的导热系数低，绝缘击穿电压高，能够进行烘烤固化。对聚酰胺酰亚胺没有特别限定，可以举出通过下述方式所得到的聚酰胺酰亚胺：通过常规方法，在例如极性溶剂中使三羧酸酐与二异氰酸酯化合物直接反应而得到的聚酰胺酰亚胺；或者，在极性溶剂中先使三羧酸酐与二胺化合物进行反应而率先导入酰亚胺键，接着利用二异氰酸酯化合物进行酰胺化而得到的聚酰胺酰亚胺。
可构成绝缘层12、22的聚酯只要是在分子内具有酯键的聚合物且为热固性即可，优选为H级聚酯(HPE)。作为这样的H级聚酯，例如可以举出芳香族聚酯中的通过添加酚醛树脂等而使树脂改性而成的聚酯，是耐热级别为H级的聚酯。
另外，可构成绝缘层12、22的聚酯酰亚胺只要是在分子内具有酯键与酰亚胺键的聚合物且为热固性即可，没有特别限定。例如可以使用通过由三羧酸酐与胺化合物形成酰亚胺键，由醇与羧酸或其烷基酯形成酯键，然后使酰亚胺键的游离酸基或酸酐基加入至酯形成反应而得到的聚酯酰亚胺。这种聚酯酰亚胺例如也可以使用通过通常的方法使三羧酸酐、二羧酸化合物或其烷基酯、醇化合物及二胺化合物进行反应而得到的聚酯酰亚胺。
对绝缘层12、22的厚度没有特别限定，通常为20μm～120μm、更优选为40μm～100μm。
绝缘层12、22通过在导体11、21的表面通常进行烘烤涂布而形成。具体而言，优选将含有热固性树脂的清漆烘烤涂布到导体11、21的表面，从而形成。
作为绝缘层12、22中使用的热固性树脂，可以使用市售品。例如，作为聚酰亚胺，可以举出U IMIDE(商品名、Unitika公司制造)、U-VARNISH(商品名、宇部兴产公司制造)等。作为聚酰胺酰亚胺，可以举出HI406或HCI系列(均为商品名、日立化成公司制造)等。作为H级聚酯，可以举出Isonel 200(商品名、美国Schenectady International公司制造)、Neoheat8242K2(商品名、东特涂料公司制造)等。作为聚酯酰亚胺，可以举出Neoheat 8600A(商品名、东特涂料公司制造)等。绝缘层12、22也可以为在其层中存在气泡的形态。
<粘接层13、23>
粘接层13、23能够与接触粘接层13、23的绝缘纸粘着，结果能够将绝缘电线固定到该绝缘纸上。为了使该粘接层13、23与绝缘纸粘着，通常在使粘接层13、23与绝缘纸接触的状态下进行250℃以上的加热处理。用于粘着的加热处理温度优选为250℃～320℃、更优选为270℃～300℃。另外，用于粘着的加热处理时间优选为5分钟～20分钟、更优选为10分钟～15分钟。
粘接层13、23由具有特定物性的热塑性树脂构成。即，构成粘接层13、23的热塑性树脂不具有熔点。通过使构成粘接层的热塑性树脂不具有熔点，即使反复暴露于高温、或长时间暴露于高温下，粘接层也难以变硬，能够稳定、长时间持续地维持与对象物的牢固的粘着状态。本发明中，“不具有熔点”是指在示差扫描量热计(DSC)测定中未观测到结晶熔解峰或结晶峰。
另外，构成粘接层13、23的上述热塑性树脂在250℃的拉伸弹性模量为0.9×107Pa～1.2×108Pa、优选为0.9×107Pa～1.0×108Pa。通过具有该拉伸弹性模量，在更高温的苛刻环境下也能表现出牢固的粘着力。需要说明的是，本发明中，“250℃的拉伸弹性模量”可以利用后述实施例的项目中记载的方法进行测定。
构成粘接层13、23的热塑性树脂只要具有上述物性就没有特别限制，例如，可以使用选自聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PESU)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚砜(PSU)中的至少一种树脂。另外，也优选使用这些树脂的共混树脂。
其中，构成粘接层13、23的热塑性树脂优选含有选自聚醚砜、聚苯砜和聚醚酰亚胺中的至少一种热塑性树脂。该情况下，在构成粘接层13、23的热塑性树脂中，聚醚砜、聚苯砜和聚醚酰亚胺的含量合计优选为50质量％以上、更优选为70质量％以上、进一步优选为80质量％以上、特别优选为90质量％以上。构成粘接层13、23的热塑性树脂进一步优选由选自聚醚砜、聚苯砜和聚醚酰亚胺中的至少一种热塑性树脂构成。
对粘接层13、23的厚度没有特别限定，从兼顾充分的粘着力和线圈的高密度化(占空系数)的方面考虑，为2μm～50μm、优选为5μm～20μm。
<绝缘纸15、25>
对于绝缘纸15、25，要求与下述绝缘纸发挥同等的作用，该绝缘纸在例如在构成混合动力车的驱动用电机的定子线圈周围卷绕由圆线或扁平线构成的绕线而形成线圈的工序中使用。因此，要求清漆的浸渗性优异，并且耐热性优异。例如，绝缘纸由膜、和配设在该膜的两面的无纺布构成。例如，通过选择耐热性优异的芳族聚酰胺纤维作为上述无纺布，可得到耐热性高的绝缘纸。关于绝缘纸15、25，例如使在导体上形成有绝缘层和粘接层的绝缘电线通过时，在外周卷绕两次以上特定宽度的绝缘纸，由此作为绝缘纸的层形成。绝缘纸的层的厚度为10μm～600μm、优选为20μm～300μm左右。
构成本发明的绝缘电线的绝缘纸15、25可以由一层上述绝缘纸构成。另外，也可以将上述绝缘纸如上所述卷绕两次以上而形成两层以上的形态。
<粘接层26>
粘接层26可以与粘接层23相同也可以不同，优选不同。
粘接层26能够与接触粘接层26的对象物粘着，其结果，能够将绝缘电线更可靠地固定于该对象物。为了使该粘接层26和对象物粘着，通常在使粘接层26与对象物接触的状态下进行250℃以上的加热处理。用于粘着的加热处理温度优选为250℃～320℃、更优选为270℃～300℃。另外，用于粘着的加热处理时间优选为5分钟～20分钟、更优选为10分钟～15分钟。
对构成粘接层26的热塑性树脂没有特别限制。作为构成粘接层26的树脂，也包括与粘接层24中列举的树脂重复的物质，例如，可以使用选自聚酯弹性体、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺弹性体、聚苯砜(PPSU)、聚苯醚(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚砜(PSU)中的至少一种树脂。另外，还优选使用这些树脂的共混树脂。构成粘接层26的热塑性树脂优选250℃的拉伸弹性模量为0.9×107Pa～1.2×108Pa、更优选为0.9×107Pa～1.1×108Pa。
该情况下，在构成粘接层26的热塑性树脂中，聚酯弹性体、聚醚酰亚胺、聚酰胺弹性体、聚苯砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚砜的含量优选合计为50质量％以上，更优选为70质量％以上、进一步优选为80质量％以上、特别优选为90质量％以上。
对粘接层26的厚度没有特别限定，从兼顾充分的粘着力和线圈的高密度化(占空系数)的方面考虑，优选为1μm～100μm、更优选为2μm～50μm。
本发明中，具有图1所示的构成的绝缘电线可以在绝缘层12与粘接层13之间具有由热塑性树脂构成的绝缘层，而具有图3所示的构成。另外，具有图2所示的构成的绝缘电线可以在绝缘层22与粘接层23之间具有由热塑性树脂构成的绝缘层，而具有图4所示的构成。对这些绝缘层(图3的绝缘层33、图4的绝缘层43)的厚度没有特别限定，优选为60μm～250μm、更优选为50μm～200μm。
需要说明的是，图3和4中的导体31、41与上述导体11、21含义相同。另外，绝缘层32、42与上述绝缘层12、22含义相同。粘接层34、44与上述粘接层13、23含义相同。绝缘纸36、46与上述绝缘纸15、25含义相同。粘接层47与上述粘接层26含义相同。
对构成绝缘层33、43的热塑性树脂没有特别限制。作为构成绝缘层33、43的热塑性树脂，例如可以举出聚醚醚酮(PEEK)、热塑性聚酰亚胺(TPI)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，优选使用选自聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的至少一种树脂。
[绝缘电线的制造方法]
本发明的绝缘电线通过在导体的外周面形成至少包含绝缘层和粘接层的树脂被覆层，并用绝缘纸被覆该树脂被覆层的外周面来制造。
更详细而言，在导体11的外周面依次或同时形成绝缘层12和粘接层13，由此可以制造。各层的形成可以为从接近导体外周面一侧依次形成的方式，也可以将一部分或全部层同时形成。另外，在形成各层时也可以采用下述方法：制备包含树脂的清漆，使用该清漆形成层后进行干燥。对绝缘纸15的形成方法没有特别限定，在绝缘层12和粘接层13的形成后，一边通线一边利用纸卷绕用设备以通线方向为轴、以螺旋状缠绕多层绝缘纸，由此可以作为绝缘纸15的层而形成。另外，图2所示的构成的绝缘电线例如可以通过下述方法进一步形成粘接层26而制造，该方法为：在具有图1所示的层构成的绝缘电线的绝缘纸15的外周上，制备包含构成粘接层26的热塑性树脂的清漆，利用该清漆形成层后，进行干燥。
需要说明的是，图3所示的构成的绝缘电线可以如下制造：在具有图1所示的构成的绝缘电线的制造中，与绝缘层12同样地，在绝缘层32的外周面上进一步形成绝缘层33，由此来制造。另外，图4所示的构成的绝缘电线可以如下制造：对于图3所示的构成的绝缘电线，与上述粘接层26同样地，在绝缘纸46的外周面上进一步形成粘接层47，由此来制造。
另外，还优选依次烘烤涂布构成树脂被覆层和被覆绝缘纸的粘接层的各树脂层。在烘烤形成树脂层的情况下，制备包含构成目标树脂层的树脂的清漆，涂布该清漆并烘烤，由此可以形成。涂布清漆的方法可以没有特别限定地应用现有的方法。例如可以举出：使用与导体的截面形状为相似形状的清漆涂布用模具的方法；在导体的截面形状为矩形的情况下，使用形成为井字状的被称为“通用模具(universal dies)”的模具的方法。另外，也可以喷雾涂布清漆。
清漆涂布后的烘烤可以利用常规方法进行，例如可以在烘烤炉中进行烘烤。此时的具体的烘烤条件取决于所使用的炉的形状等，而不能一概地决定，若为约8m的自然对流式的立式炉，例如可以举出在炉内温度400℃～650℃下使通过时间为10秒～90秒的条件。
上述清漆可以在不影响各层的特性的范围内含有各种添加剂。作为各种添加剂，没有特别限定，例如可以举出气泡化成核剂、抗氧化剂、抗静电剂、紫外线抑制剂、光稳定剂、荧光增白剂、颜料、染料、增容剂、润滑剂、增强剂、阻燃剂、交联剂、交联助剂、增塑剂、增稠剂、减粘剂或弹性体等。
为了使热塑性树脂或热固性树脂清漆化，清漆优选含有有机溶剂等。作为该有机溶剂，例如可以举出：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等酰胺系溶剂；N,N-二甲基乙烯脲、N,N-二甲基丙烯脲、四甲基脲等脲系溶剂；γ-丁内酯、γ-己内酯等内酯系溶剂；碳酸亚丙酯等碳酸酯系溶剂；甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮系溶剂；乙酸乙酯、乙酸正丁酯、丁基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯等酯系溶剂；二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚等甘醇二甲醚系溶剂；甲苯、二甲苯、环己烷等烃系溶剂；甲酚、苯酚、卤化苯酚等酚系溶剂；环丁砜等砜系溶剂；二甲基亚砜(DMSO)等。
有机溶剂等可以单独仅使用一种，也可以合用两种以上。
[线圈和电气/电子设备]
本发明的绝缘电线可以作为线圈用于各种电气/电子设备等需要电气特性(耐电压性)、耐热性的领域中。例如，本发明的绝缘电线被用于电机或变压器等中，可以构成高性能的电气/电子设备。特别适合用作HV(混合动力汽车)、EV(电动汽车)的驱动马达用的绕线。这样，根据本发明，可以提供将本发明的绝缘电线作为线圈使用的电气/电子设备、特别是混合动力车(HV)和电动汽车(EV)的驱动马达。
本发明的线圈只要具有适合于各种电气/电子设备的形态即可，可以举出：对本发明的绝缘电线进行线圈加工而形成的线圈；对本发明的绝缘电线进行弯曲加工后将特定部分电连接而成的线圈；等等。
作为对本发明的绝缘电线进行线圈加工而形成的线圈，没有特别限定，可以举出将长的绝缘电线卷绕成螺旋状而成的线圈。在这样的线圈中，对绝缘电线的绕线数等没有特别限定。通常，在卷绕绝缘电线时使用铁心等。
作为对本发明的绝缘电线进行弯曲加工后将特定部分电连接而成的线圈，可以举出在旋转电机等的定子中所用的线圈。这样线圈例如可以举出如下制作的线圈53：如图6所示，将具有图1～图4中的任一者所示的构成的本发明的绝缘电线切断成特定的长度并以U字形状等进行弯曲加工，制作出多个电线段54，将各电线段54的U字形状等的两个开放端部(末端)54a相互不同地连接，制作出线圈53(参照图5)。在使用具有图2或4所示的构成的绝缘电线的情况下，通过将线圈53加热到例如250℃以上的温度，能够使绝缘纸的外周上的粘接层与槽52粘着，线圈被固定化。
作为使用本发明的线圈而成的本发明的电气/电子设备，没有特别限定。作为这样的电气/电子设备的一个优选方式，例如可以举出具备图5所示的定子50的旋转电机(特别是HV和EV的驱动马达)。该旋转电机除了具备定子50以外，可以为与现有的旋转电机同样的构成。
定子50除了电线段54由本发明的绝缘电线形成以外，可以为与现有的定子同样的构成。即，定子50具有定子铁心51和线圈53，其中，例如如图5所示由具有图1～图4中的任一者所示的构成的本发明的绝缘电线构成的电线段54被组装到定子铁心51的槽52中，开放端部54a被电连接，由此形成线圈53。在使用具有图2或4所示的构成的绝缘电线的情况下，该线圈53成为了绝缘纸的外周上的粘接层与槽52被粘着而固定化的状态。此处，电线段54可以以一根的形式组装到槽52中，但优选如图6所示以两根一组的形式组装。该定子50中，线圈53被收纳于定子铁心51的槽52中，该线圈53是将如上所述进行了弯曲加工的电线段54的两个末端即开放端部54a相互不同地连接而成的。此时，可以在连接电线段54的开放端部54a后收纳于槽52中，另外，也可以在将绝缘段54收纳于槽52中后，对电线段54的开放端部54a进行折弯加工并连接。
本发明的绝缘电线由于使用了截面形状为矩形的导体，因此，例如能够提高导体的截面积相对于定子铁心的槽截面积的比例(占空系数)，能够提高电气/电子设备的特性。
下面，基于实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例
[实施例、比较例]
<制造例1>
制造具有图4所示的结构的实施例7的绝缘电线。
-导体41-
作为导体41，使用截面扁平(长边3.2mm×短边2.4mm，四角的倒角的曲率半径r＝0.3mm)的扁平导体(含氧量15ppm的铜)。
-绝缘层42-
使用与导体41的截面形状为相似形状的模具，将聚酰胺酰亚胺(PAI)清漆(商品名：HI406、日立化成公司制造)涂布到导体41的表面，以通过时间为15秒的速度在炉内温度设定为550℃的炉长8m的烘烤炉内通过。重复21次该涂布、烘烤，形成厚度60μm的由PAI构成的固化后的绝缘层42(下表1中的绝缘层(A))。
-绝缘层43-
挤出机的螺杆使用了30mm全程螺杆，L/D＝20、压缩比为3。材料使用聚醚醚酮(PEEK)(Solvay Specialty Polymers公司制造、商品名：KetaSpire KT-820、相对介电常数3.1)，挤出温度条件如下设定。
(挤出温度条件)
C1：300℃
C2：380℃
C3：380℃
H：390℃
D：400℃
C1、C2、C3表示挤出机内的机筒温度，分别表示从树脂投入侧起依次为C1、C2、C3的3个区域的温度。H表示头部的温度，D表示模具部的温度。使用挤出模进行了PEEK的挤出被覆后，间隔10秒的时间进行水冷，由此在绝缘层42的外侧形成厚度60μm的绝缘层43(下表1中的绝缘层(B))。
-粘接层44-
使聚醚酰亚胺(PEI)树脂(商品名：ULTEM1000、SABIC公司制造)溶解于NMP中，进行清漆化，使用与导体41的截面形状为相似形状的模具，涂布到绝缘层43的表面，以通过时间为15秒的速度在炉内温度设定为550℃的炉长8m的烘烤炉内通过。重复3次该涂布、烘烤，形成厚度10μm的由PEI构成的粘接层44(下表1中的粘接层(A))。
-绝缘纸46-
一边使上述制作的绝缘电线通过，一边利用纸卷绕用设备将在聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜的两面被覆有芳族聚酰胺纤维的无纺布的绝缘纸(杜邦公司制造、商品名：NOMEX、厚度0.3mm)以通线方向为轴、以螺旋状缠绕两层以上，由此在粘接层44的表面形成绝缘纸46(由绝缘纸构成的层)。
-粘接层47-
将形成有绝缘纸46的绝缘电线切断成规定长度，以一组5根的方式设置于喷雾涂布装置。使聚酯弹性体树脂(商品名：公司制造)溶解于NMP中进行清漆化，将所得到的物质以90mm/s的速度进行一个来回的涂布，之后在200℃干燥15分钟，由此形成厚度10μm的由聚酯弹性体构成的粘接层47(下表1中的粘接层(B))。
<制造例2～17>
如下表1所示那样变更形成各层的树脂的种类和各层厚，除此以外，与上述制造例1(实施例7的绝缘电线)同样地得到下表所示的实施例1～6、8～12、比较例1～5的绝缘电线。
需要说明的是，下表1中，“-”是指未设置层或绝缘纸等。
<测定、评价>
-构成粘接层的树脂在250℃的拉伸弹性模量-
关于表1中记载的粘接层(A)和(B)中使用的热塑性树脂，准备厚度1.6mm的哑铃形片(ASTM D 638)，利用动态粘弹性测定装置DMA8000(商品名、PerkinElmer公司制造)测定拉伸弹性模量。通过拉伸模式，以1Hz、10℃/分钟的升温速度从50℃升温至270℃，同时测定拉伸弹性模量，取得250℃的拉伸弹性模量。
-高温气氛中(200℃)的粘着力(高温粘着力)-
使用上述制造例中的具有形成绝缘纸前的层构成的两根电线(各实施例、比较例中分别为两根)，进行粘着力的测定。在具有形成绝缘纸前的层构成的两根电线之间夹入切断成长条状的绝缘纸，按照重合的长度为200mm的方式，使形成截面中的长边的面彼此隔着绝缘纸重合并密合，在280℃进行10分钟的加热处理，使密合面整体粘着。将该电线设置于带恒温槽的拉伸试验机(岛津制作所公司制造、商品名：自动绘图仪AGS-J、恒温槽温度：200℃)中，以50mm/min的拉伸速度、将重合的电线的两端向相互相反的方向进行拉伸。将使两根电线的粘着状态断裂所需要的强度作为粘着力，根据下述基准进行评价。本试验中，关于评价，“B”以上时为合格水平，“A”为特别优异的水平。
粘着力为2.0MPa以上：A
粘着力为0.5MPa以上且小于2.0MPa：B
粘着力小于0.5MPa：C
-电学特性(局部放电起始电压(PDIV))试验-
在所制造的各绝缘电线的局部放电起始电压的测定中使用了局部放电试验机“商品名：KPD2050”(商品名、菊水电子工业公司制造)。
使各绝缘电线按照两根绝缘电线的平坦面彼此在长度150mm没有间隙的方式密合，制作出试验试样。在该试验试样的两根导体间连接电极，在温度25℃下一边施加50Hz的交流电压一边连续地升压，将产生10pC的局部放电的时刻的电压作为峰值电压(Vp)而读取。此处，“平坦面”是指，在扁平形状的绝缘电线的截面形状中，长边(图1～4中沿着左右方向的边)在轴线方向上连续形成的面。因此，上述试验试样例如形成了在图2所示的绝缘电线2的上方或下方重叠了不同的绝缘电线2的状态。
将峰值电压为1000(Vp)以上的情况作为“A”，为700(Vp)以上且小于1000(Vp)的情况作为“B”，小于700(Vp)的情况作为“C”。本试验中，评价为“B”以上时为合格水平，“A”为特别优异的水平。
-弯曲加工性试验(密合性试验)-
通过下述弯曲加工性试验对绝缘电线中的粘接层(A)与绝缘纸(由绝缘纸构成的层)的密合性进行评价。
由所制造的各绝缘电线切割出长度为300mm的试验片。在该试验片的边缘面的绝缘纸上，使用专用夹具，从该绝缘纸的外周侧在长度方向和垂直方向这两个方向分别形成深度约5μm、长度2μm的划痕(切口)(此时，绝缘纸与粘接层(A)密合，未剥离)。此处，在绝缘电线具有粘接层(B)的方式中，从粘接层(B)的外周侧向绝缘纸切入切口，在绝缘纸形成划痕。另外，“边缘面”是指在扁平形状的绝缘电线的截面形状中短边(厚度、图1～4中沿着上下方向的边)在轴线方向连续形成的面。因此，上述划痕例如设置在图4所示的绝缘电线4的左右侧面中的任一个侧面。
以该划痕为顶点，以直径1.0mm的铁芯为轴，将试验片弯曲180°(U字状)，将该状态维持5分钟。目视观察在试验片的顶点附近产生的粘接层(A)与绝缘纸的剥离的进行。
本试验中，形成于绝缘纸或由粘接层(B)形成于绝缘纸的所有划痕均未扩张、绝缘纸未从粘接层(A)剥离的情况下作为“合格”；形成于绝缘纸或由粘接层(B)形成于绝缘纸的划痕中的至少1条扩张、绝缘纸整体从粘接层(A)剥离的情况下作为“不合格”。下表中，将合格记为“A”，不合格记为“C”。
将上述结果归纳示于下表1。下表中记载的树脂的详细情况如下所述。
PAI：聚酰胺酰亚胺(商品名：HI406、日立化成公司制造、清漆)
PI：聚酰亚胺(商品名：U IMIDE、Unitika公司制造、清漆)
PEst：聚酯(商品名：Neoheat 8242、东特涂料公司制造、清漆)
PEEK：聚醚醚酮(商品名：KetaSpire KT-820、Solvay Specialty Polymers公司制造)
PPS：聚苯硫醚(商品名：DICPPS FX-2100、DIC公司制造、使树脂熔融后，进行挤出被覆而形成层)
PES：聚醚砜(商品名：Sumikaexcel 4800G、住友化学公司制造、使用时利用NMP清漆化)
PEI：聚醚酰亚胺(商品名：ULTEM 1000、SABIC公司制造、使用时利用NMP清漆化)
PPSU：聚苯砜(商品名：Radel R5800、Solvay Specialty Polymers公司制造、使用时利用NMP清漆化)
PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯(商品名：TR8550、帝人公司制造、使树脂熔融后，进行挤出被覆而形成层)
环氧树脂：双酚A型环氧树脂(商品名：1004、三菱化学公司制造、使用时利用MEK清漆化)
聚酯弹性体：商品名：Pelprene、E450B、东洋纺公司制造、使用时利用NMP清漆化
聚酰胺弹性体：商品名：Pebax、2533SP01、Arkema Japan公司制造、使用时利用NMP清漆化
PSU：聚砜(商品名：Udel P3703、Solvay Specialty Polymers公司制造、使用时利用NMP清漆化)
PEI+PAI：将PEI 80质量份和PAI 20质量份混合而成
【表1】
【表2】
表1续表
<表的注释>
绝缘层(A)：形成于导体的外周面上的绝缘层
绝缘层(B)：形成于绝缘层(A)的外周面上的绝缘层
粘接层(A)：形成于绝缘层(A)或绝缘层(B)的外周面上的粘接层
粘接层(B)：形成于绝缘纸的外周面上的粘接层
厚度：单位为μm
弹性模量：250℃的拉伸弹性模量
由表1可知，对于满足本发明的规定的实施例1～12的绝缘电线来说，在200℃下绝缘纸以牢固的粘着力粘着于绝缘层，即使不具有附加绝缘层，弯曲部的局部放电起始电压(PDIV)也高，弯曲加工性和耐热性也优异。需要说明的是，由于弯曲加工性优异，因而可知在将绝缘电线插入定子铁心的槽内时不会发生绝缘纸的偏移。
此外，实施例7～12的绝缘电线在绝缘纸的外周上具有粘接层，因而在将绝缘电线插入定子铁心的槽内后，可以省略将构成粘接层(B)的树脂的清漆投入槽中、将绝缘电线和槽固定的工序。
比较例1的绝缘电线不具有粘接层(A)和绝缘纸。该比较例1的绝缘电线在200℃的粘着力不合格。需要说明的是，由于不具有绝缘纸，因而未进行弯曲加工试验。比较例2和3的绝缘电线不具有粘接层(A)。比较例2和3的绝缘电线在200℃的粘着力和弯曲加工性不合格。对于比较例4的绝缘电线来说，构成粘接层(A)的树脂在250℃的拉伸弹性模量为本发明的规定范围外。比较例4的绝缘电线在200℃的粘着力不合格。对于比较例5的绝缘电线来说，构成粘接层(A)的树脂具有熔点。比较例5的绝缘电线的弯曲加工性不合格。
结合其实施方式对本发明进行了说明，但本申请人认为，只要没有特别指定，则本发明在说明的任何细节均不被限定，应当在不违反所附权利要求书所示的发明精神和范围的情况下进行宽泛的解释。
本申请要求基于2016年3月3日在日本提交专利申请的日本特愿2016-040748的优先权，将其内容以参考的形式作为本说明书记载内容的一部分引入本申请。
符号说明
1、2、3、4 绝缘电线
11、21、31、41 导体
12、22、32、42 绝缘层
33、43 绝缘层
13、23、34、44 粘接层
14、24、35、45 树脂被覆层
15、25、36、46 绝缘纸
26、47 粘接层
50 定子
51 定子铁心
52 槽
53 线圈
54 电线段
54a 开放端部

Claims (5)

1.一种绝缘电线，该绝缘电线在截面为矩形的导体的外周具有绝缘层，在该绝缘层的外周具有粘接层，在该粘接层的外周具有绝缘纸，其中，
所述粘接层的厚度为2μm～50μm，构成所述粘接层的树脂不具有熔点，并且250℃的拉伸弹性模量为0.9×107Pa～1.2×108Pa。
2.如权利要求1所述的绝缘电线，其中，所述粘接层含有选自由聚醚砜、聚苯砜和聚醚酰亚胺组成的组中的至少一种树脂作为构成所述粘接层的树脂。
3.如权利要求1或2所述的绝缘电线，其在所述绝缘纸的外周具有粘接层。
4.一种线圈，其由权利要求1～3中任一项所述的绝缘电线构成。
5.一种电气/电子设备，其具有权利要求4所述的线圈。
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