CN109935392A - 绝缘电线用清漆、绝缘电线以及电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及绝缘电线用清漆、绝缘电线以及电机，所述清漆30℃时的粘度为100泊以上且所述清漆的树脂浓度为24 wt%以上，或者，所述清漆30℃时的粘度为80泊以上且所述清漆的树脂浓度为30 wt%以上。

Description

绝缘电线用清漆、绝缘电线以及电机

技术领域

本发明涉及电线领域，具体涉及绝缘电线用清漆、绝缘电线以及电机。

背景技术

为实现电机的小型化·高输出化，需要改善Cu进入槽(slot)内的比例(即占空系数、或称槽满率)。为了改善占空系数，电机中使用的绝缘电线(或称漆包线、绕组线)形状从圆线变更为平角线(或称扁线、矩形线)。

平角线与圆线相比难以实现周向上的膜厚均一性，角部附近的膜厚容易变厚而平坦部中央部附近的膜厚容易变薄(狗骨形状)。卷线(绕组线)用清漆的粘度和膜厚均一性相关，通过使清漆的粘度为100泊以上可以改善膜厚均一性，但是，在200泊以上就没有上升空间了，以往没有再进一步改善膜厚均一性的技术。

发明内容

发明要解决的问题

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可以进一步改善电线尤其是平角电线的膜厚均一性的绝缘电线用清漆、使用该绝缘电线用清漆得到的绝缘电线及其制备方法、使用该绝缘电线得到的线圈、以及具有该线圈的电机。

解决问题的技术手段

第一方面，本发明提供一种绝缘电线用清漆，所述清漆30℃时的粘度为100泊以上且所述清漆的树脂浓度为24wt％以上，或者，所述清漆30℃时的粘度为80泊以上且所述清漆的树脂浓度为30wt％以上。

通过使用这样的绝缘电线用清漆，可以进一步改善绝缘电线尤其是平角电线的膜厚均一性。

优选地，所述清漆30℃时的粘度为100泊～1000泊。

优选地，所述清漆的树脂浓度为24wt％～40wt％。

优选地，所述清漆在焙烧后形成的绝缘膜具有酰亚胺骨架。

第二方面，本发明提供一种绝缘电线，其具有导体和包覆于所述导体上的绝缘膜，所述绝缘膜使用上述任一绝缘电线用清漆得到。

优选地，所述绝缘电线为平角绝缘电线。

关于所述平角绝缘电线的长度方向上各间隔50cm的30个截面，对于各截面上的16个点的膜厚的平均值(16个点×30个面＝480个点的平均膜厚)，下述式表示的变异率为10％以下：

变异率(％)＝(4σ/平均膜厚)×100，式中，σ表示标准偏差。

第三方面，本发明提供上述任一绝缘电线的制备方法，包括以下步骤：

在导体表面涂布上述任一种绝缘电线用清漆；

将涂布后多余的清漆除去；以及

将所述清漆烧制在所述导体表面，得到绝缘电线。

优选地，使涂布有清漆的导体通过模具，从而将涂布后多余的清漆除去。

第四方面，本发明提供一种使用上述任一绝缘电线得到的线圈。

第五方面，本发明提供一种电机，其具有上述线圈。

发明效果

根据本发明，可以进一步改善平角绝缘电线的膜厚均一性。

附图说明

图1为根据本发明一实施方式的绝缘电线的横截面示意图。

图2为示出实施例和比较例中清漆粘度及固含量与膜厚均一度的关系的图表。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明人发现，不仅清漆的粘度而且清漆的树脂浓度(固含量)也与膜厚均一性相关。通过使清漆具有一定的树脂浓度和粘度，可以进一步改善电线尤其是平角电线的膜厚均一性。由此完成本发明。

本发明一实施方式的清漆是涂布于导体表面形成绝缘层的绝缘漆。该清漆中含有树脂和溶剂。

清漆中树脂浓度(固含量)可为24wt％以上。如果清漆中树脂浓度低于24wt％，则该清漆在平角线上形成的绝缘膜的膜厚均一性较差。优选实施方式中，清漆中树脂浓度为24wt％～40wt％。当清漆中树脂浓度为40wt％以上时，清漆粘度的保存稳定性变差，或因吸湿而在使用时树脂成分会析出。更优选实施方式中，清漆中树脂浓度为26wt％～36wt％。

清漆的粘度可为100泊(Poise)以上。但是，当清漆中树脂浓度较高，例如为约30wt％时，清漆的粘度也可以适当降低，例如在80泊(Poise)以上即可实现所需的膜厚均一性。一实施方式中，清漆的粘度为80～600泊，更优选为100～400泊，进一步优选为150～400泊，更进一步优选为150～300泊。一般粘度越高，膜厚均一性越好。但是，超过1000泊时，涂布于电线时的作业性变差，无法高效地制造电线。本文中，如无特别说明，粘度均指30℃时的粘度。

清漆中的树脂可以是聚酰亚胺前驱体。聚酰亚胺前驱体包括衍生自二胺和酸单体并能够转化成聚酰亚胺的任何聚酰亚胺前体材料，例如聚酰胺酸等。

上述二胺优选为芳族二胺，例如可举出苯二胺(PPD)、4,4'-二氨基二苯醚(ODA)、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基联苯、双(4-氨基苯基)硫醚、3,3'-二氨基二苯砜、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)]苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、9,9-双(4-氨基苯基)芴、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺等。这些二胺可以单独使用一种，也可以两种或者两种以上混合使用。

上述酸优选为二酸酐，更优选为芳族二酸酐，例如可举出均苯四甲酸二酸酐(PMDA)、联苯四羧酸二酐(BPDA)、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酐、4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐、4,4'-(4,4'-异亚丙基二苯氧基)双邻苯二甲酸酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、双(1,3-二氧代-1,3-二氢异苯并呋喃)5-羧酸)-1,4-亚苯基酯等。这些二酸酐可以单独使用一种，也可以两种或者两种以上混合使用。

清漆中的树脂也可以是聚酰胺酰亚胺前驱体。聚酰胺酰亚胺前驱体包括衍生自异氰酸酯和酸单体并能够转化成聚酰胺酰亚胺的任何聚酰胺酰亚胺前体材料。

上述异氰酸酯优选为二异氰酸酯，例如可举出二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯醚二异氰酸酯(EDI)、萘二异氰酸酯(NDI)、苯二异氰酸酯(PDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、二苯砜二异氰酸酯(SDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)、二甲氧基苯胺二异氰酸酯(DADI)等芳香族二异氰酸酯类或具有联苯结构的异氰酸酯、以及其异构体，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(H-MDI)、氢化XDI等脂肪族二异氰酸酯或三苯甲烷三异氰酸酯等多官能异氰酸酯或聚合异氰酸酯、或TDI等多聚体等。这些异氰酸酯可以单独使用一种，也可以两种或者两种以上混合使用。

上述酸例如可举出偏苯三酸酐(TMA)、均苯四酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、联苯四羧酸二酐(S-BPDA)、二苯砜四羧酸二酐(DSDA)、氧双邻苯二甲酸二酐(ODPA)等芳香族四羧酸二酐及其异构体类或丁烷四羧酸二酐或5-(2,5-二氧四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐等脂环式四羧酸二酐类、或者苯均三酸或三(2-羧基乙基)异氰脲酸酯(CIC酸)等三羧酸及其异构体类等。这些酸可以单独使用一种，也可以两种或者两种以上混合使用。

作为调节清漆粘度的方法，例如可以是错开各原料的当量比，或者加入低级醇等进行反应，或者调节合成温度、时间等，从而控制树脂的分子量，以此调节清漆的粘度。例如，聚酰亚胺清漆的粘度可通过错开作为原料的酸和二胺的当量比，或者在反应时加入低级醇由此控制分子量来调节粘度。聚酰胺酰亚胺清漆的分子量可通过控制合成温度、时间来控制分子量由此调整粘度。例如，合成粘度为100泊以上的聚酰亚胺清漆时，酸与二胺的摩尔比可为1：(0.95～1.05)，反应温度可为0～100℃，反应时间可为1～50小时。合成粘度为100泊以上的聚酰胺酰亚胺清漆时，酸与异氰酸酯的摩尔比可为1：(1.0～1.5)，反应温度可为80～180℃，反应时间可为1～20小时。

清漆优选在形成绝缘膜(例如通过干燥·焙烧工序形成绝缘膜)后具有酰亚胺骨架，由此可以同时实现卷线绝缘膜所需求的耐热性和可挠性。作为这样的清漆，例如可举出聚酰亚胺前驱体(聚酰胺酸)树脂绝缘清漆、聚酯酰亚胺树脂绝缘清漆、聚酰胺酰亚胺树脂绝缘清漆等。

清漆中的溶剂没有特别限定，一般可为有机溶剂，例如可选自N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲苯中的至少一种。

图1示出本发明一实施方式的绝缘电线的横截面示意图。如图1所示，绝缘电线10具有导体1和包覆于所述导体上的绝缘膜2。

作为导体1，可使用由导电性高的金属形成的金属线，例如，由低氧铜、无氧铜形成的铜线、铝线等。由于平角线与圆线相比难以实现周向上的膜厚均一性，因此，本发明的清漆尤其适合用于具有大致矩形剖面的平角线。即，导体1优选为平角线(如图1所示)。但是，导体1不限于平角线，例如也可使用具有圆形剖面的圆线等。

绝缘膜2使用上述清漆而得到。一实施方式中，将上述清漆涂布于导体1表面，经过焙烧得到绝缘膜2。优选实施方式中，在涂布清漆后，将涂布后多余的清漆除去。作为除去方法，例如可以是使涂布有清漆的导体通过模具(die)。另外，在涂布后，可以进行干燥，然后再焙烧。

本实施方式中，通过使用树脂浓度高的上述清漆，容易维持通过模具后的涂布的清漆的形状，可以防止干燥、固化过程中树脂流动而导致绝缘膜均一性降低。此外，通过使粘度在上述范围内，可以进一步提升形状维持效果，从而使得绝缘膜2具有优异的膜厚均一性。例如，膜厚均一性可达到如下程度：在导体1为平角线的情况下，对于绝缘电线10的长度方向上间隔50cm的30个截面的各截面上的16个点的膜厚的平均值(16点×30面＝480点的平均膜厚)，下述式表示的变异率为10％以下。

变异率(％)＝(4σ/平均膜厚)×100，式中，σ表示上述各膜厚的标准偏差。

本发明实施方式的绝缘电线可以卷绕成线圈。例如可以卷绕在芯(例如由磁性材料构成的芯)的外侧从而形成线圈。

本发明实施方式的电机具有上述线圈。该电机可以是车用电机等。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例和比较例

在长为2mm、宽为4mm的铜扁线上涂布清漆，涂布后，使涂布有清漆的铜扁线通过模具，从而将涂布后多余的清漆除去，然后在加热炉入口温度为350℃、加热炉出口温度为550℃的条件下焙烧，得到绝缘电线。

各实施例和比较例的清漆种类、溶剂、固含量和粘度如表1所示。表1中，PI表示聚酰亚胺，AI表示聚酰胺酰亚胺。

清漆制造方法

聚酰亚胺(实施例1)

在从氮气吹入管向烧瓶内流通每分钟100mL的氮气的条件下，在已脱水的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)760.0g(0.6309mol)中于30℃溶解4,4'-二氨基二苯醚(ODA)126.0g(0.6291mol)，完全溶解后，保持在不超过40℃，并缓慢添加均苯四甲酸二酸酐(PMDA)137.6g，于40℃加热20小时直至达到目的粘度。在达到目的粘度时冷却，得到规定的树脂浓度为24wt％粘度为100Poise的聚酰胺前驱体溶液。

其它比较例、实施例也同样地，通过改变原料投料量来调节至规定的树脂浓度，通过改变合成时间来控制分子量从而调节清漆粘度。

聚酰胺酰亚胺(实施例16)

在从氮气吹入管向烧瓶内流通每分钟100mL的氮气的条件下，投入作为酸成分的偏苯三酸酐144.09g、作为异氰酸酯成分的二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯188.63g，还加入作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)530.71g，用搅拌器搅拌并从常温经5小时升至130℃后，于130℃加热3小时，以使酸成分和异氰酸酯成分反应，在合成途中取出少量树脂溶液测定粘度并调整粘度，达到规定粘度时，进一步加入227.45g的NMP，冷却，得到最终树脂浓度为24wt％粘度为100Poise的聚酰胺酰亚胺树脂溶液。

其它比较例、实施例也同样地，通过改变原料投料量来调节至规定的树脂浓度，通过改变合成时间来控制分子量从而调节清漆粘度。

清漆粘度测定方法：用B型粘度计测定30℃时的粘度。

表1中的平均膜厚是指绝缘电线的长度方向上间隔50cm的30个截面的各截面上的16个点的膜厚的平均值(16点×30面＝480点的平均膜厚)。膜厚偏差(4σ)通过如下方法计算得到：将各数据的值与平均值的差的平方之和除以数据的总数n，将所得的值开方，将开方所得的值乘以4得到4σ。计算式如下所示：

式中，S表示标准偏差，n为数据总数(例如10个)，x_i为各数据的值(例如70点)，为数据的平均(例如平均60点)。

膜厚均一度用变异率表示，变异率(％)＝(4σ/平均膜厚)×100。关于膜厚均一度判定，当膜厚均一度(变异率)小于10％时为合格，膜厚均一性非常良好(在表1中表示为“OK”)，当膜厚均一度为10％以上时为膜厚均一性不充分(在表1中表示为“NG”)。

表1

。

实施例和比较例中清漆粘度及固含量与膜厚均一度的关系如图2所示。从表1和图2可以看出，实施例中，清漆粘度为100泊以上且树脂浓度为24wt％以上，或者粘度为80泊以上且树脂浓度为30wt％以上(参见实施例9)，所得的绝缘电线的膜厚均一度(变异率)均小于10％，而比较例中，清漆粘度小于100泊和/或树脂浓度小于24wt％，所得的绝缘电线的膜厚均一度均大于10％。

Claims (10)

1.一种绝缘电线用清漆，其特征在于，所述清漆30℃时的粘度为100泊以上且所述清漆的树脂浓度为24 wt%以上，或者，所述清漆30℃时的粘度为80泊以上且所述清漆的树脂浓度为30 wt%以上。

2.根据权利要求1所述的绝缘电线用清漆，其特征在于，所述清漆30℃时的粘度为100泊～1000泊，优选为150泊～400泊。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线用清漆，其特征在于，所述清漆的树脂浓度为24wt%～40 wt%，优选为26 wt%～36 wt%。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘电线用清漆，其特征在于，所述清漆在焙烧后形成的绝缘膜具有酰亚胺骨架。

5.一种绝缘电线，其特征在于，具有导体和包覆于所述导体上的绝缘膜，所述绝缘膜使用权利要求1至4中任一项所述的绝缘电线用清漆得到。

6.根据权利要求5所述的绝缘电线，其特征在于，所述绝缘电线为平角绝缘电线。

7.根据权利要求5或6所述的绝缘电线，其特征在于，下式表示的变异率为10%以下：

变异率（%）＝（4σ／平均膜厚）×100，式中，平均膜厚表示所述绝缘电线的长度方向上各间隔50cm的30个截面上的16个点处的各绝缘膜厚的平均值，σ表示标准偏差。

8.一种权利要求5至7中任一项所述的绝缘电线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在导体表面涂布权利要求1至4中任一项所述的绝缘电线用清漆；

将涂布后多余的清漆除去；以及

使所述清漆在所述导体表面焙烧，得到绝缘电线。

9.一种使用权利要求5至7中任一项所述的绝缘电线得到的线圈。

10.一种电机，具有权利要求9所述的线圈。