CN110352463A - 绝缘电线、其制造方法、使用该绝缘电线的线圈的制造方法及线圈 - Google Patents

绝缘电线、其制造方法、使用该绝缘电线的线圈的制造方法及线圈 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种以绝缘被膜包覆横截面形状为矩形的扁平状导体线而成的绝缘电线。绝缘被膜由包覆扁平状导体线的表面的内层及包覆内层的表面的外层构成，在扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，包覆一侧短边的内层的厚度(t1)比包覆另一侧短边的内层的厚度(t2)大，内层的弹性模量比外层的弹性模量小或内层的屈服应力比外层的屈服应力小，或者内层的弹性模量及屈服应力均比外层的弹性模量及屈服应力小，其中，t2包含t2＝0。

Description

绝缘电线、其制造方法、使用该绝缘电线的线圈的制造方法及 线圈
技术领域
本发明涉及一种以两层结构的绝缘被膜加以包覆导体线而成的卷线加工用的绝缘电线及其制造方法。更详细而言，涉及一种在弯曲加工时弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性优异的绝缘电线及其制造方法。又更详细而言，涉及一种使用绝缘电线的线圈的制造方法以及线圈。
本申请主张基于2017年3月22日于日本申请的专利申请2017-055389号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
近年来，面向油电混合车或电动汽车，需要电抗器或马达的高性能化。伴随于此，电抗器或马达中所使用的线圈用的绝缘电线中，从横截面形状为圆形的圈线转变为横截面形状为矩形的扁平线，而进行线圈化时也从扁平弯曲加工转变为扁立弯曲加工。在该电抗器或马达的进一步高性能化中，要求减少扁立弯曲加工时的弯曲半径。在扁立弯曲加工中，若弯曲半径减少，则在弯曲的内侧，被膜容易从导体剥离，被膜扭曲而产生折皱。另外，在弯曲的外侧发生被膜的断裂，龟裂。这些缺陷会引起作为绝缘电线的最重要的绝缘性能的降低。为了抑制剥离、折皱的发生，在弯曲加工中，要求一种具有被膜不会从导体剥离的高密合性的扁平状的绝缘电线。
目前，提出有一种导体与绝缘被膜的密合性优异的绝缘电线及其制造方法(例如，参照专利文献1)。专利文献1所示的绝缘电线的制造方法是将含有涂膜形成用树脂及多硫化物聚合物的涂料，以固化后的厚度成为4μm以上的量涂布于导体表面之后，进行加热固化，由此在导体与绝缘被膜之间，以一个循环的涂布、加热固化而形成厚度为4μm以上的底涂层的方法。根据该制造方法，包含于底涂中的多硫化物聚合物的硫原子与导体(铜)形成结合而能够实现密合力强化，并且，包含于底涂层中的多硫化物聚合物由于具有橡胶弹性，可缓和施加于绝缘被膜的外来的压力，由此能够提高绝缘被膜的剥离强度。
另一方面，作为以两层结构的绝缘被膜包覆导体线而成的绝缘电线，提出有专利文献2的卷线或专利文献3的多层阴离子电沉积涂膜形成方法。关于专利文献2所示的卷线，形成于导线周围的绝缘被膜是由配置于导线侧的内被膜与配置于其周围的外被膜构成，外被膜与内被膜相比具有高耐热性，且内被膜与外被膜通过相互卡合的卡合部而密合。该卷线由于具备两层结构的绝缘被膜，这两层的绝缘被膜不会相互分离且具备高密合性，由此散热性优异，还不易产生外被膜的破裂。
另外，专利文献3所示的多层阴离子电沉积涂膜形成方法具有：第1工序，对基材电沉积涂覆包含微粒子金属氧化物的阴离子电沉积涂料(A)，从而形成未固化的阴离子电沉积涂膜(A)；第2工序，对形成有所述未固化的阴离子电沉积涂膜(A)的基材电沉积涂覆阴离子电沉积涂料(B)，从而形成未固化的阴离子电沉积涂膜(B)；第3工序，一并烘烤所述未固化的阴离子电沉积涂膜(A)及所述未固化的阴离子电沉积涂料(B)而使其固化，所述未固化的阴离子电沉积涂膜(A)的电阻值为25～190kΩ·cm2。根据该形成方法，将在第1涂层的阴离子电沉积涂膜(A)的未固化状态中的电阻值设计为比以往低的25～190kΩ·cm2，因此能够提高涂覆电压，以及无需加长通电时间而能够使第2涂层的阴离子电沉积涂膜厚膜化，且可得到优异的外观。
专利文献1：日本特开2011-192514号公报(A)(权利要求1，[0013]段)
专利文献2：日本特开2012-228338号公报(A)(权利要求1，[0014]段)
专利文献3：日本特开2013-117040号公报(A)(权利要求1，[0017]段)
但是，在专利文献1所示的绝缘电线的底涂层中所使用的树脂通常比其外层所包覆的树脂的耐热性及绝缘性更差。另外，将具有底涂层的绝缘电线作为线圈而使用时，与以相同膜厚且不具有底涂层的绝缘电线相比存在如下问题：进行扁立弯曲加工而弯曲的外侧的被膜变薄时，存在弯曲的外周的绝缘性或耐热性变差的倾向。为了解决该问题，考虑加厚由底涂层和其外层组成的被膜的总厚度，但出现了如下种种问题：若加厚被膜，则会在进行扁立弯曲加工时，弯曲内侧的被膜被压缩而产生折皱；为了加厚被膜而必须进行多次浸渍涂布，但干燥次数增加，干燥时间变长；因形成导体与被膜的界面的氧化物层而密合性则变差；及因被膜变厚，从而制造成本变高等。
另外，在专利文献2所示的卷线中，通过在内被膜与外被膜间设置卡合部而改善了密合性，但最容易产生内被膜的剥离的部位是作为导体的金属与作为绝缘物的树脂的不同种类材料的界面，而在该方法中，在进行扁立弯曲加工的扁平线中，无法充分地改善与内被膜的导线的密合性。
而且，在专利文献3所示的多层阴离子电沉积涂膜形成方法中，叙述了在通过电沉积而形成多层涂膜时，对第1涂层的涂膜赋予优异的耐密合性的方法，且叙述了为了实现良好的密合性而将固化剂的量设为适量，但对于改善进行扁立弯曲加工的扁平状导体线的第1涂层的涂膜的密合性而言并不充分，且无法适用于本来就不使用固化剂的系统。
发明内容
本发明的目的在于解决上述种种问题，而提供一种在弯曲加工时弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性优异的绝缘电线及其制造方法。本发明的另一目的在于提供一种使用该绝缘电线的线圈的制造方法及线圈。
本发明人着眼于如下情况，从而完成了本发明。将包覆扁平状导体线的绝缘被膜设为内层与外层的两层结构，在扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，将包覆一侧短边的内层的厚度设为比包覆另一侧短边的内层的厚度大，且将内层的弹性模量或屈服应力设为比外层的弹性模量或屈服应力小，则在对绝缘电线以内层较厚的一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立弯曲加工来进行卷线加工时，能够吸收弯曲内侧的导体线与内侧的界面上对于内层的负荷，可提高弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性。
本发明的第1方式为一种绝缘电线10，如图1所示，以绝缘被膜12包覆横截面形状为矩形的扁平状导体线11而成，其特征在于，绝缘被膜12由包覆扁平状导体线11的表面的内层12A及包覆该内层的表面的外层12B构成，在扁平状导体线11的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，包覆一侧短边11A的内层12A的厚度t1比包覆另一侧短边11B的内层12A的厚度t2(其中，t2包含t2＝0)大，内层12A的弹性模量比外层12B的弹性模量小或内层12A的屈服应力比外层12B的屈服应力小，或者内层12A的弹性模量及屈服应力均比外层12B的弹性模量及屈服应力小。
本发明的第2方式为基于第1方式的绝缘电线10，其中，包覆一侧短边11A的内层的厚度t1与经由内层来包覆一侧短边11A的外层的厚度t3之比(t1/t3)为1以下。
本发明的第3方式为基于第1或第2方式的绝缘电线10，其中，合计了内层12A与外层12B的绝缘被膜12的厚度为40～65μm。
本发明的第4方式为基于第1～第3方式中任一方式的绝缘电线10，其中，在扁平状导体线11的矩形的横截面中，长边11C与短边11A、11B的长度之比(长边/短边)为4～50，扁平状导体线11的换算为圆线的直径为3～5mm。另外，换算为圆线的直径是指与正圆以外的横截面形状的导体线的截面积具有相同截面积的正圆线的直径。
本发明的第5方式为基于第1～第4方式中任一方式的绝缘电线10，其中，扁平状导体线11为铜线，内层12A的材质为具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂，外层12B的材质为聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。
本发明第6方式为一种绝缘电线的制造方法，通过将电沉积液电沉积于横截面形状为矩形的扁平状导体线而形成所述绝缘被膜，从而制造绝缘电线，其特征在于，包含：第1工序，通过第1电沉积液而将所述扁平状导体线的表面以内层前体层进行包覆；第2工序，通过第2电沉积液而将所述扁平状导体线的所述内层前体层的表面以外层前体层进行包覆；以及第3工序，一并烘烤所述内层前体层与所述外层前体层而将所述扁平状导体线以内层与外层这两层进行包覆，以在所述扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，包覆一侧短边的内层前体层的厚度大于包覆另一侧短边的内层前体层的厚度的方式，进行所述第1工序，以包覆所述扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中的一侧短边的内层前体层的厚度大于包覆另一侧短边的内层前体层的厚度的方式，进行所述第1工序，以所述内层的弹性模量小于所述外层的弹性模量的方式，或以所述内层的屈服应力小于所述外层的屈服应力的方式，或者以所述内层的弹性模量和屈服应力均小于所述外层的弹性模量和屈服应力的方式，分别选定所述第1电沉积液的含有成分及所述第2电沉积液的含有成分。
本发明的第7方式为基于第6方式的绝缘电线的制造方法，所述第1电沉积液将具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的聚酰亚胺溶液或聚酰胺酰亚胺溶液作为含有成分，所述第2电沉积液将聚酰亚胺溶液或聚酰胺酰亚胺溶液作为含有成分。
本发明的第8方式为一种制造线圈的方法，对第1～第5方式中任一方式的绝缘电线进行卷线加工而制造线圈，所述卷线加工以将所述内层较厚的所述一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立弯曲加工来进行。
本发明的第9方式为一种线圈，多次卷绕第1～第5方式中任一方式的绝缘电线而成，所述卷绕以将所述内层较厚的所述一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立状来进行。
在基于本发明的第1方式的发明中，将包覆扁平状导体线的绝缘被膜设为内层与外层的两层结构，并在扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，将包覆一侧短边的内层的厚度设为大于包覆另一侧短边的内层的厚度，且将内层的弹性模量或屈服应力设为小于外层的弹性模量或屈服应力，因此对绝缘电线以将内层较厚的一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立弯曲加工来进行卷线加工时，内层可吸收在弯曲内侧的导体线与内层的界面中向绝缘被膜的压缩应力，防止内层中产生剥离或折皱，而得到弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性优异的效果。另外，使用了弹性模量或屈服应力低的材料的厚度较小，因此加工时产生的损伤较少，加工后的绝缘特性或耐热性优异。
在基于本发明的第2方式的发明中，将包覆一侧短边的内层的厚度t1与经由内层来包覆一侧短边的外层的厚度t3之比(t1/t3)设为1以下，由此将内层的厚度设为外层的厚度以下，降低弹性模量或屈服应力小于外层的弹性模量或屈服应力的内层的占有率。由此维持绝缘被膜整体的硬度，防止弯曲加工时的外力引起的绝缘被膜的损伤。其结果，能够不使绝缘破坏电压及耐热性下降，而在弯曲加工时更提高弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性。
在基于本发明的第3方式的发明中，合计了内层与外层的绝缘被膜的厚度为40μm以上，因此绝缘破坏电压与耐热性优异。另外，绝缘被膜的厚度为65μm以下，因此在弯曲加工时，弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性进一步优异。
在基于本发明的第4方式的发明中，扁平状导体线的横截面形状为矩形，在所述横截面中，长边与短边的长度比(长边/短边之比)为4以上，因此将绝缘电线使用于高频率的交流电流，而因集肤效应仅在导体的表面流动有电流时，因长边/短边之比较大，由此能够扩大流动有电流的区域。另外，因长边/短边之比为50以下，因此弯曲加工较容易，且在弯曲加工时，弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性进一步优异。另外，导体线的换算为圆线的直径为3mm以上，因此能够作为面向强电流的绝缘电线而使用。另外，换算为圆线的直径为5mm以下，因此该绝缘电线在弯曲加工时，弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性进一步优异。另外，在强电流流动于绝缘电线的情况下，需要基于厚绝缘被膜的高绝缘性，但在绝缘被膜较厚的情况下，容易发生弯曲引起的折皱/剥离，因此本发明适用于这种情况。
在基于本发明的第5方式的发明中，导体线为铜线，因此导电性优异。另外，绝缘被膜的内层的材质为具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂，外层的材质为聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂，因此在弯曲加工时，弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性高，绝缘破坏电压与耐热性优异。
在基于本发明的第6方式的发明中，在第1及第2工序的两个电沉积工序中形成包覆扁平状导体线的内层前体层与外层前体层，在第3工序中一并烘烤内层前体层与外层前体层而形成内层与外层，因此内层与外层牢固密合的同时，这两层也包覆扁平状导体线。在第1工序中，在扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，将包覆一侧短边的内层的厚度设为大于包覆另一侧短边的内层的厚度，且以内层的弹性模量或屈服应力中的任一个或双方小于外层的弹性模量或屈服应力的方式，分别选定第1电沉积液的含有成分及第2电沉积液的含有成分，由此以将内层较厚的一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立弯曲加工来进行卷线加工时，内层吸收在弯曲内侧的导体线与内层的界面中的向绝缘被膜的压缩应力，防止内层中产生折皱，而得到弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性优异的效果。
在基于本发明的第7方式的发明中，第1电沉积液将具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的聚酰亚胺溶液或聚酰胺酰亚胺溶液作为含有成分，而第2电沉积液将聚酰亚胺溶液或聚酰胺酰亚胺溶液作为含有成分，因此在提高弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性同时，能够使绝缘电线具有高绝缘破坏电压与高耐热性。
在基于本发明的第8方式的发明中，以将内层较厚的所述一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立弯曲加工来对上述绝缘电线进行卷线加工而制造线圈时，不会出现绝缘电线的绝缘被膜从导体线剥离或折皱这样的绝缘不良的原因。
在基于本发明的第9方式的发明中，由上述绝缘电线构成的线圈中，弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性优异，因此不会产生因卷线加工而引起的被膜的剥离或折皱，会成为绝缘性优异的线圈。
附图说明
图1是本发明的实施方式的绝缘电线的横截面图。
图2是表示通过本发明的实施方式的电沉积涂覆装置在导体线的表面形成绝缘被膜的流程的示意图。
图3是表示在本实施方式的第1工序中的阴极结构的沿图2的X-X线剖切的剖视图。
图4是表示在本实施方式的第2工序中的阴极结构的沿图2的Y-Y线剖切的剖视图。
图5是与沿图2的X-X线剖切的剖视图相对应、且表示比较例1～3的阴极结构的剖视图。
具体实施方式
接着，根据附图说明用于实施本发明的方式。
[绝缘电线]
如图1所示，本实施方式的绝缘电线10为以绝缘被膜12包覆横截面形状为矩形的扁平状导体线11而构成的卷线加工用的绝缘电线。与横截面形状为圆形的导体线的情况相比，卷绕矩形的扁平状的绝缘电线而做成线圈时，能够加大线圈截面积中的导体线的截面积的占有率。该绝缘电线10的特征点在于，该绝缘被膜12由包覆扁平状导体线11的表面的内层12A和包覆该内层表面的外层12B构成，在扁平状导体线11的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，包覆一侧短边11A的内层12A的厚度t1大于包覆另一侧短边11B的内层12A的厚度t2(其中，t2包含t2＝0)，且内层12A的弹性模量小于外层12B的弹性模量或内层12A的屈服应力小于外层12B的屈服应力，或者内层12A的弹性模量和屈服应力均小于外层12B的弹性模量和屈服应力。另外，在图1中，为了容易理解，相较于扁平状导体线11的尺寸而将绝缘被膜12的内层12A与外层12B的各厚度进行了放大来表示。
以弹性模量、屈服应力小于外层的内层12A较厚地包覆扁平状导体线11的一侧短边11A，而以外层包覆该内层的表面，将该短边11A作为扁立弯曲加工的弯曲部内侧而使用时，即使施加弯曲产生的压缩应力集中作用于容易产生剥离或折皱的部位，也能够降低对导体线与绝缘被膜的界面的负担，而成为不会产生有绝缘被膜的剥离或折皱的绝缘电线。
在绝缘电线的弯曲加工时，在被膜的弹性域中，弹性模量较小的层在加工时产生于被膜内的应力较小，或在被膜的塑性域中，屈服应力较小的层在加工时产生于被膜内的应力较小，这表示其对于界面的负担较小，因此作为结果，不易产生被膜的剥离或折皱。根据绝缘被膜的材料，也存在在屈服之前便产生破裂的材料，因此在本发明中，除屈服应力之外，还规定弹性模量。通过规定屈服应力与弹性模量，可确切地表示弯曲引起的被膜的应力。在弯曲引起的变形的程度较大的情况下，且构成绝缘被膜的树脂的塑性变形成为主导时，使用屈服应力，则可明确地表现由弯曲引起的被膜的应力的影响。
本实施方式的绝缘被膜的厚度优选40～65μm，更优选40～50μm。若绝缘被膜的厚度小于40μm，则因膜厚较薄，因此有可能无法发挥在马达或电抗器中可耐使用的绝缘性能。另外，当超过65μm时，在卷线加工的弯曲加工时，弯曲内侧的绝缘被膜容易从导体线剥离，或产生有折皱，并且，在以电沉积进行包覆的情况下，由于挥发的溶剂等的量变多，而在烘烤工序中，被膜容易产生像气泡这样的缺陷。
另外，本实施方式的扁平状导体线11中，优选其矩形的横截面中，长边11C与短边11A、11B的长度之比(长边/短边)为4以上，换算为圆线的直径为3mm以上。这是因为将该绝缘电线做成线圈时，能够增加线圈截面积中的导体线的截面积的占有率。尤其，若长边/短边之比为4以上，则将绝缘电线使用于高频率的交流电流中，而因集肤效应仅在导体的表面流动有电流时，因长边/短边之比较大，由此能够扩大流动有电流的区域。相反，优选长边/短边之比为50以下，导体线的换算为圆线的直径为5mm以下。这是因为在弯曲加工时，弯曲加工变得容易的同时，弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性进一步优异。另外，若长边/短边之比超过50，则扁平状导体线的扁平程度变得过大，而导体线本身经弯曲加工而容易扭曲，或产生龟裂。
虽没有特别限定，长边/短边之比更优选5～45的范围。
另外，本实施方式的扁平状导体线11中，优选将包覆一侧短边11A的内层的厚度t1与经由内层来包覆一侧短边11A的外层的厚度t3之比(t1/t3)为1以下。这是为了将内层的厚度设为外层的厚度以下，降低弹性模量或屈服应力比外层的弹性模量或屈服应力小的内层的占有率。由此，不使绝缘被膜的绝缘破坏电压及耐热性下降，便可更提高在弯曲加工时弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性。更优选t1/t3为0.14～1，进一步更优选0.15～0.35。
而且，作为本实施方式的绝缘电线的导体线的材质可举出：铜、铜合金、铝、铝合金、不锈钢等。其中，铜线可得到更高的导电性，因此优选。另外，绝缘被膜的外层的材质可举出：聚酰亚胺(以下，称为PI)树脂、聚酰胺酰亚胺(以下，称为PAI)树脂、聚酯酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、环氧-丙烯酸树脂、聚酯树脂，聚氨酯树脂、氟树脂等。其中，从高绝缘破坏电压及耐热性的观点考虑，优选聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。另外，绝缘被膜的内层的材质可以举出具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的、上述PI树脂、PAI树脂、聚酯酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、环氧-丙烯酸树脂、聚酯树脂等。其中，优选树脂的弹性模量或屈服率比较小的具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的PI树脂、PAI树脂。
[绝缘电线的制造方法]
本实施方式的绝缘电线通过在导体线上以浸渍法或电沉积法形成绝缘被膜而制造。在以浸渍法形成绝缘被膜的情况下，在每次的被膜涂布工序中可涂布的被膜厚度为1～10μm，为了得到用于作为面向油电混合车或电动汽车的马达或抗电器而必要的绝缘破坏电压，需要多次进行涂布工序与烘烤工序。该情况下，因必需进行多次烘烤工序，所以内层的被膜的干燥比外层更为进展，因此为了在被膜整体上均匀地将干燥程度均匀化，需要设法每次变更涂布工序的涂布剂，或设法每次变更烘烤工序的温度或时间等。尤其是会得到若干次烘烤工序的与导体接触的第1层干燥的程度变高，被膜劣化，由此在线圈加工时成为绝缘不良的原因，因此第1层的干燥需要设法在低温下进行等。
在以浸渍法来形成本实施方式的绝缘被膜的内层的情况下，使扁平状导体线的长边呈垂直方向，使扁平状导体线沿水平方向通过储存在绝缘涂料槽的绝缘涂料液中而形成内层前体层。接着，将通过了绝缘涂料液的内层前体层，通过湿润状态的重力而集中于一侧短边侧的同时，进行烘烤处理而形成内层。接着，使扁平状导体线整体沿水平方向通过储存在另外的绝缘涂料槽的绝缘涂料液中，形成厚度均匀的外层前体层。之后，将外层前体层，通过进行烘烤处理而形成外层，由此形成由内层与外层这两层构成的绝缘被膜。
另一方面，以电沉积法来形成绝缘被膜的情况下，可简便地将本实施方式的内层及外层形成于扁平状导体线表面，因此在本发明中是优选的。电沉积法的情况，首先，将作为绝缘电沉积涂料的电沉积液分为内层用与外层用而各别调制。将内层用的电沉积液称为第1电沉积液，将外层用的电沉积液称为第2电沉积液。第1电沉积液与第2电沉积液均含有聚合物、有机溶剂及水。具体而言，为聚合物分散于水的水分散型的电沉积液，或聚合物分散于水与有机溶剂的混合液的混合分散型的电沉积液。作为第1电沉积液的聚合物可举出上述作为内层的材质而例示的树脂。另外，作为第2电沉积液的聚合物可举出上述作为外层的材质而例示的树脂。而且，第1电沉积液与第2电沉积液的有机溶剂均可使用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯(γBL)、苯甲醚、四甲基脲、环丁砜等。其中，优选NMP。
在本实施方式中，第1电沉积液通过如下方式进行调制：在作为聚合物而将具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的PI树脂或PAI树脂溶解于NMP与DMI的溶液中，添加中和剂并进行搅拌，中和PI或PAI之后，添加作为PI或PAI的不良溶剂的水并进行混合/搅拌，使PI或PAI析出。另外，第2电沉积液通过如下方式进行调制：在作为聚合物而将PI树脂或PAI树脂溶解于NMP与DMI的溶液中，添加中和剂并进行搅拌，中和PI或PAI之后，添加作为PI或PAI的不良溶剂的水并进行混合/搅拌，使PI或PAI析出。第1电沉积液与第2电沉积液中均优选聚合物的浓度相对于100质量％的水与有机溶剂的混合溶剂为1～10质量％，有机溶剂为1～70质量％。
以下，根据图2，说明使用第1电沉积液及第2电沉积液制造绝缘电线的方法。图2所示的电沉积涂覆装置20具有储存第1电沉积液21的第1电沉积槽22、储存第2电沉积液24的第2电沉积槽26及烘烤炉27。第1电沉积液21与第2电沉积液24均优选维持为5～60℃的温度。
如图3所示，第1电沉积槽22以俯视观察时为圆形，在第1电沉积槽22的一角(在纸面视中为下部)，阴极棒22a以位于第1电沉积液21中的方式沿垂直方向悬挂，而扁平状导体线11能够在第1电沉积槽22的中央通过第1电沉积液21中。配置于第1电沉积液21中的阴极棒22a被接地(参照图2)。如图3所示，以围绕所通过的扁平状导体线11的长边11C与另一侧短边11B的方式，形成为与阴极棒22a具有大致相同长度的俯视截面为逆U字状的绝缘罩22b以位于第1电沉积液21中的方式悬挂。换言之，该绝缘罩22b以如下方式形成：如图3所示，除了扁平状导体线11的一侧短边11A之外，围绕整个扁平状导体线11，随着朝向扁平状导体线11的另一侧短边11B，与扁平状导体线11的长边11C的间隔逐渐扩大。该一侧短边11A与阴极棒22a相对置。作为绝缘罩22b的材质优选氟树脂，例如聚四氟乙烯树脂。
另外，如图4所示，第2电沉积槽26以俯视观察时为圆形，在相当于第2电沉积槽26的内侧的半圆周(在纸面视中为上部半圆周)的部分，半圆筒状的阴极板26a以位于第2电沉积液中的方式沿垂直方向悬挂，而扁平状导体线11在第2电沉积槽26的中央通过第2电沉积液24中。配置于第2电沉积液24中的阴极板26a被接地(参照图2)。
预先，将卷绕为圆筒状的横截面形状为圆形的导体线28，经由直流电源29的阳极30而电连接。然后，将该横截面形状为圆形的导体线28沿图2的实线箭头方向提拉而进行以下的各工序。
首先，作为预备工序，通过一对轧制滚31、31将横截面形状为圆形的导体线28轧制成扁平，形成横截面形状为矩形的扁平状导体线11。接着，作为第1工序，使扁平状导体线11通过储存在第1电沉积槽22的第1电沉积液21中。
在第1电沉积槽22中，在扁平状导体线11通过第1电沉积液21中时，通过直流电源29而在扁平状导体线11与阴极棒22a之间施加直流电压。此时的直流电源29的直流电压优选设为1～500V，而直流电流的通电时间优选设为0.01～60秒。由此，在第1电沉积液21中，带负电荷的具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的PI或PAI粒子(未图示)电沉积于扁平状导体线11的表面，而形成内层用绝缘层(未图示)。如图3所示，扁平状导体线11则通过绝缘罩22b，除了一侧短边11A之外均被包覆，因此具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的PI或PAI粒子多析出于一侧短边11A，而越朝向另一侧短边11B则越少析出。通过了第1电沉积液21的扁平状导体线表面的内层用绝缘层，如图2的局部放大图所示，成为内层前体层12a。
接着，以内层前体层12a包覆表面的扁平状导体线11进入第2工序，在此通过第2电沉积槽26。在第2电沉积槽26中，扁平状导体线11通过第2电沉积液24中时，通过直流电源29在扁平状导体线11与阴极板26a之间施加直流电压。此时的直流电源29的直流电压优选设为1～500V，而直流电流的通电时间优选设为0.01～150秒。由此，在第2电沉积液24中，带负电荷的PI粒子或PAI粒子(未图示)电沉积于包覆扁平状导体线11的内层前体层12a的表面，形成外层用绝缘层(未图示)。如图4所示，半圆筒状的阴极板26a围绕于以内层前体层12a包覆的扁平状导体线11，因此在第2电沉积液24中，会以均匀的厚度在内层前体层12a的所有面形成外层前体层(未图示)。
接着，在第3工序中，通过了第2电沉积液24的形成了内层前体层12a与外层前体层的扁平状导体线11会以烘烤炉27施行烘烤处理。其结果，如图2的局部放大图所示，在扁平状导体线11的表面形成内层12A与外层12B，而制造图1所示的绝缘电线10。
另外，作为烘烤炉27可例示出：近红外线加热炉、热风加热炉、感应加热炉、远红外线加热炉、使用管理了温度的空气或氮气等非活性气体的炉。这些炉可以单独使用，也可以同时使用。为了提高烘烤速度，优选同时进行热风加热与红外线加热。在热风加热的情况下，将炉的温度调至200～500℃之后，使用流速快的气体即可，以使炉内的平均流速成为1～10m/分钟左右的方式放入气体即可。从与炉的温度相同理由，气体的温度优选200～500℃左右。另外，烘烤处理的时间优选为1～10分钟之间的范围。若加热温度不足200℃，则无法进行必要的烘烤，若超过500℃，则在烘烤初期，因溶剂等的急剧的挥发而在被膜产生像气泡这样的缺陷。并且，因高温而树脂会发生热分解。另外，烘烤处理的温度为烘烤炉内的中央部的温度。
烘烤处理是决定后述对绝缘电线进行弯曲加工时的弯曲内侧的绝缘被膜与导体线的密合性及高温时的绝缘被膜的耐软化性的重要的处理。若过度地进行烘烤，则因树脂劣化、界面的氧化等，在对绝缘电线进行弯曲加工时的弯曲内侧，绝缘被膜从导体线剥离、发生折皱或在弯曲外侧绝缘被膜发生破裂。另外，若烘烤不充分，则在绝缘被膜中，有机溶剂过剩地存在，因此软化温度会下降。
[线圈的制造方法]
将以内层12A与外层12B这两层构成的绝缘被膜12包覆扁平状导体线11而构成的绝缘电线10，通过未图示的线圈成型装置而进行卷线加工来制造为线圈。在本实施方式中，将横截面形状呈矩形的导体线的一侧短边侧(边缘面)作为内径面，将另一侧短边侧(边缘面)作为外径面，通过弯曲绝缘电线的扁立弯曲加工的卷线加工而制造为线圈。另外，也可以通过弯曲导体线的横截面形状呈矩形的长边侧(平坦面)的扁平弯曲加工的卷线加工，而将绝缘电线制造成线圈。
实施例
接着，对本发明的实施例连同比较例一起进行详细说明。
＜实施例1＞
通过图2所示的电沉积涂覆装置，而对作为导体线的厚度1.5mm、宽度6.5mm的扁平状的铜线包覆绝缘被膜。作为第1电沉积液，准备了含有具有2质量％的氨基甲酸酯骨架的聚酰胺酰亚胺(PAI)的水分散型绝缘电沉积涂料，并储存于第1电沉积槽。另外，作为第2电沉积液，准备了含有2质量％的PAI的水分散型绝缘电沉积涂料，并储存于第2电沉积槽。如图3所示，在第1电沉积槽中配置了阴极棒，如图4所示，在第2电沉积槽中配置了半圆筒状的阴极板。如图3及图4所示，使扁平状铜线能够通过第1电沉积槽及第2电沉积槽的中心。另外，烘烤处理通过了第2电沉积槽的扁平状铜线的烘烤炉为长度2.5m的电炉(远红外线加热炉)，而热电偶设置于炉壁，能够将炉内设定成所期望的温度，在铜线的前进方向，设置有多个电加热器，能够以仅烘烤所期望的长度的方式单独地设定温度，以能够仅烘烤长度1.2m的范围的方式设定了加热器的输出。
通过如此构成的电沉积涂覆装置，在上述扁平状铜线以如下的条件包覆绝缘被膜而制造了绝缘电线。即，如表1所示，将直流电压设定为100V，将第1电沉积液及第2电沉积液的各温度调节为约20℃，以第1电沉积槽的电沉积时间设为10秒、第2电沉积槽的电沉积时间设为130秒的方式进行调节。这些电沉积时间是通过调节储存于第1电沉积槽及第2电沉积槽的第1电沉积液及第2电沉积液的各液量而进行的。另外，烘烤炉设定为300℃，在炉内进行了5分钟干燥/加热处理。
＜实施例2～6，比较例1～3＞
如表1所示变更第1及第2电沉积液的主成分、扁平状导体线的长边/短边、扁平状导体线的换算为圆线的直径、绝缘电线的制造条件，除此之外以与实施例1相同的方式，制造了实施例2～6、比较例1～3的绝缘电线。在实施例4中，作为第1电沉积液而使用含有具有硅氧烷骨架的PI的水分散型绝缘电沉积涂料而制造了绝缘电线。另外，在比较例1～3中，未使扁线导体线通过第1电沉积液，而仅通过了第2电沉积液而制造了绝缘电线。此时的电沉积槽为如图5所示，俯视观察时为圆形，在电沉积槽36的内侧的整个内周部分，配置了圆筒状的阴极板36a。在电沉积槽36的中央，使扁平状导体线11通过电沉积液34中。
[表1]
＜比较实验与评价＞
对于在实施例1～6及比较例1～3所得到的绝缘电线，通过以下的方法，调查了绝缘被膜的内层的弹性模量与外层的弹性模量、绝缘被膜的内层的一侧短边A与另一侧短边B的各厚度(t1、t2)、外层的一侧短边A的厚度(t3)及绝缘被膜的整体膜厚、以及绝缘被膜的密合性。将其结果示于表2。
(1)绝缘被膜的内层的弹性模量与外层的弹性模量
将所得到的绝缘电线切出1cm左右，将其埋入环氧树脂，通过研磨树脂与绝缘电线而制作了露出绝缘被膜的截面的样品。使用超微小压入硬度试验机(ELIONIX株式会社制ENT-1100a)，通过Berkovich压头，以荷重100mgf的条件，取得荷重-变位曲线，之后使用泽&田中(澤と田中)的修正法，测量了绝缘被膜的内层的压入弹性模量与外层的压入弹性模量。测量内层时，对于前面得到的露出截面的样品，在短边A侧测量了距导体2μm左右的被膜侧，而测量外层时，则在距被膜外周5μm的位置测量了压入弹性模量。
(2)绝缘被膜的厚度(t1、t2、t3)
绝缘被膜的内层的一侧短边A与另一侧短边B的各厚度(t1、t2)是事前进行预测而确定的。具体而言，以表1的条件，仅使用第1电沉积槽而进行电沉积，进行烘烤而制作了绝缘电线。将制作的绝缘电线切出1cm左右，将其埋入环氧树脂，通过研磨树脂与绝缘电线而制作了露出绝缘被膜的截面的样品。用光学显微镜拍摄该样品的截面，分别测量了短边A的被膜的内层的厚度(t1)与短边B的被膜的内层的厚度(t2)。另外，绝缘被膜的外层的一侧短边A的厚度(t3)是通过以下的方法进行测量的。即，将所得到的绝缘电线切出1cm左右，将其埋入环氧树脂，通过研磨树脂与绝缘电线而制作了露出绝缘被膜的截面的样品。用光学显微镜拍摄该样品的截面，测量短边A侧的被膜的合计了内层与外层的厚度，从其厚度减去先前求得的内层的短边A的被膜部的厚度(t1)而进行了测量。
另外，制作露出截面的样品之后，在组成为内层与外层构成的元素不同的情况下，也可以利用SEM进行ESD分析，由此测量内层与外层的被膜厚度。另外，也可以通过微小压入深度试验，对于露出截面的样品，沿膜厚方向详细地测量弹性模量，由此同时测量弹性模量与膜厚。
(3)绝缘被膜的整体膜厚
用测微计(MITUTOYO公司制)夹入绝缘电线的长边侧，测量了绝缘电线整体的厚度之后，减去扁平状导体线的厚度，将其一半的值作为了绝缘被膜的膜厚。
(4)绝缘被膜的密合性
切出10cm绝缘电线，将其使用于将马达或电抗器进行线圈化时的装置，将绝缘电线附于具有自身直径的圆棒，通过扁立弯曲加工，以弯曲的半径成为绝缘电线的自身直径的方式进行了90度弯曲。将弯曲的绝缘电线用光学显微镜放大20倍，检查了绝缘被膜的弯曲内侧的折皱、剥离的有无(密合性)。
[表2]
从表2可明确得知，在比较例1～3中，未将绝缘被膜设为内层与外层的两层结构，因此而在密合性试验中，在弯曲加工内侧的绝缘被膜可观察到剥离与折皱。相对于此，在实施例1～6中，包覆一侧短边A的内层的厚度比包覆另一侧短边的内层的厚度大，且内层的弹性模量比外层的弹性模量小，因此在密合性试验中，在绝缘电线的弯曲加工内侧的绝缘被膜未观察到剥离与折皱。
产业上的可利用性
本发明的绝缘电线能够利用于面向油电混合车或电动汽车的电抗器或马达所使用的线圈。
符号说明
10-绝缘电线，11-扁平状导体线，11A-导体线的一侧短边，11B-导体线的另一侧短边，11C-导体线的长边，12-绝缘被膜，12A-绝缘被膜的内层，12B-绝缘被膜的外层，20-电沉积涂覆装置，21-第1电沉积液，22-第1电沉积槽，22a-阴极棒，22b-绝缘罩，24-第2电沉积液，26-第2电沉积槽，26a-阴极板，27-烘烤炉。

Claims (9)

1.一种绝缘电线，其以绝缘被膜包覆横截面形状为矩形的扁平状导体线而成，其特征在于，
所述绝缘被膜由包覆所述扁平状导体线的表面的内层及包覆所述内层的表面的外层构成，在所述扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，包覆一侧短边的内层的厚度t1比包覆另一侧短边的内层的厚度t2大，所述内层的弹性模量比所述外层的弹性模量小或所述内层的屈服应力比所述外层的屈服应力小，或者所述内层的弹性模量及屈服应力均比所述外层的弹性模量及屈服应力小，
其中，所述t2包含t2＝0。
2.根据权利要求1所述的绝缘电线，其中，
包覆所述一侧短边的所述内层的厚度t1与经由所述内层来包覆所述一侧短边的所述外层的厚度t3之比、即t1/t3为1以下。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，其中，
合计了所述内层与所述外层的绝缘被膜的厚度为40～65μm。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的绝缘电线，其中，
所述扁平状导体线的矩形的横截面中，长边与短边的长度之比、即长边/短边为4～50，所述扁平状导体线的换算为圆线的直径为3～5mm。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的绝缘电线，其中，
所述扁平状导体线为铜线，所述内层的材质为具有氨基甲酸酯骨架或硅氧烷骨架的聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂，所述外层的材质为聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。
6.一种绝缘电线的制造方法，其通过将电沉积液电沉积于横截面形状为矩形的扁平状导体线而形成所述绝缘被膜，从而制造绝缘电线，其特征在于，包含：
第1工序，通过第1电沉积液而将所述扁平状导体线的表面以内层前体层进行包覆；
第2工序，通过第2电沉积液而将所述扁平状导体线的所述内层前体层的表面以外层前体层进行包覆；以及
第3工序，一并烘烤所述内层前体层与所述外层前体层而将所述扁平状导体线以内层与外层这两层进行包覆，
以在所述扁平状导体线的矩形的横截面中彼此相对且具有相同长度的两个短边中，包覆一侧短边的内层前体层的厚度大于包覆另一侧短边的内层前体层的厚度的方式，进行所述第1工序，
以所述内层的弹性模量小于所述外层的弹性模量的方式、或以所述内层的屈服应力小于所述外层的屈服应力的方式、或者以所述内层的弹性模量和屈服应力均小于所述外层的弹性模量和屈服应力的方式，分别选定所述第1电沉积液的含有成分及所述第2电沉积液的含有成分。
7.根据权利要求6所述的绝缘电线的制造方法，其中，
所述第1电沉积液将聚氨酯溶液作为含有成分，所述第2电沉积液将聚酰胺酰亚胺溶液或聚酰亚胺溶液作为含有成分。
8.一种制造线圈的方法，对权利要求1～5中任一项所述的绝缘电线进行卷线加工而制造线圈，所述卷线加工以将所述内层较厚的所述一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立弯曲加工来进行。
9.一种线圈，多次卷绕权利要求1～5中任一项所述的绝缘电线而成，所述卷绕以将所述内层较厚的所述一侧短边作为内侧进行弯曲的扁立状来进行。
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