CN117438138A - 绝缘电线和绝缘电线的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种绝缘电线和绝缘电线的制造方法,容易抑制外观不良的发生和绝缘性的降低。该绝缘电线设有:具有长条状的形状的导体(20)、以及设置于导体(20)的周围且使包含空孔的多个绝缘层(33)层叠而成的绝缘被膜(30),第一膜厚与第二膜厚之差即膜厚差的值为0.5μm以下,所述第一膜厚为作为绝缘被膜(30)的最厚部分的膜厚部(30MAX)中的多个绝缘层(33)各自的膜厚的平均值,所述第二膜厚为作为绝缘被膜(30)的最薄部分的膜薄部(30MIN)中的多个绝缘层(33)各自的膜厚的平均值。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘电线和绝缘电线的制造方法。
背景技术
例如,在伴随逆变器控制的电气设备中使用的绝缘电线(也记为漆包线)中,存在通过在绝缘被膜(也记为漆包被膜)内形成空孔而使漆包被膜的相对介电常数低介电常数化的技术(例如,参照专利文献1)。空孔中的相对介电常数(εr)为1.0。
具体而言,使用在包含树脂成分(即,由聚酰亚胺(也记为PI)、聚酰胺酰亚胺(也记为PAI)构成的树脂)的漆包涂料中混合有空孔形成剂的空孔形成用漆包涂料,对该空孔形成用漆包涂料进行烧成(烧结),从而在漆包被膜内形成了空孔。空孔形成剂是二乙二醇二丁醚等高沸点溶剂。空孔形成剂相对于涂料的树脂成分混合了70phr(per hundred resin,每百份树脂)以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6730930号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在具备具有空孔的漆包被膜的绝缘电线中,与具备不具有空孔的漆包被膜的绝缘电线相比,有时容易发生漆包被膜的外观不良的产生、绝缘性的降低。
本发明是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供一种容易抑制具有空孔的绝缘被膜的外观不良的产生和绝缘性的降低的绝缘电线以及绝缘电线的制造方法。
用于解决课题的方法
为了实现上述目的,本发明提供以下的方法。
本发明的第一方式所涉及的绝缘电线具备具有长条状的形状的导体以及设置于所述导体的周围且使包含空孔的多个绝缘层层叠而成的绝缘被膜;作为上述绝缘被膜的最厚部分的膜厚部中的上述多个绝缘层各自的膜厚的平均值即第一膜厚、与作为上述绝缘被膜的最薄部分的膜薄部中的上述多个绝缘层各自的膜厚的平均值即第二膜厚之差,即膜厚差的值为0.5μm以下。
根据本发明的第一方式的绝缘电线,通过使膜厚差的值为0.5μm以下,从而在具有空孔的绝缘层中不易产生厚度偏差。容易抑制因厚度偏差而发生的外观不良的产生及绝缘性的降低。
本发明的第二方式所涉及的绝缘电线的制造方法具有第一涂布工序、第一厚度调整工序以及第一绝缘层形成工序;在上述第一涂布工序中,将在溶剂中加入相对于合成前涂料中的树脂成分为预定重量份的空孔形成剂并搅拌混合而成的包含聚酰胺酸的涂料涂布于导体的周围;在上述第一厚度调整工序中,将涂布有上述涂料的上述导体插通于第一模具的第一贯通孔,使涂布于上述导体的周围的上述涂料的厚度成为预先确定的预定厚度;在上述第一绝缘层形成工序中,将成为上述预定厚度的上述涂料加热至预定温度而除去上述涂料中的上述溶剂,并且在上述空孔形成剂与上述聚酰胺酸发生了相分离的状态下使上述涂料中包含的上述聚酰胺酸发生酰亚胺化,同时使上述涂料中包含的上述空孔形成剂热分解或气化而形成绝缘层;在上述制造方法中,将上述树脂成分和空孔形成剂设为表观的不挥发成分,基于上述表观的不挥发成分来确定上述绝缘层的厚度。
根据本发明的第二方式的绝缘电线的制造方法,即使形成具有空孔的绝缘膜,也不易产生厚度偏差。容易抑制因厚度偏差而发生的外观不良的产生及绝缘性的降低。
发明效果
根据本发明的绝缘电线及绝缘电线的制造方法,起到容易抑制具有空孔的绝缘被膜的外观不良的产生及绝缘性降低的效果。
附图说明
图1是说明本实施方式的绝缘电线的构成的横截面视图。
图2是说明图1的绝缘被膜中的绝缘层的构成的示意图。
图3是说明图1的绝缘电线的制造方法的流程图。
图4是说明第一厚度调整工序中的涂装涂料的调整的示意图。
图5是说明确定第一模具直径的想法的示意图。
图6是说明第二厚度调整工序中的涂装涂料调整的示意图。
图7是说明绝缘电线的评价的表。
图8是说明评价中使用的三层涂层的绝缘电线的构成的横截面视图。
图9是说明评价中使用的双层涂层的绝缘电线的构成的横截面视图。
图10是说明图1的绝缘被膜中的膜厚差的横截面视图。
符号说明
10…绝缘电线,20…导体,30…绝缘被膜,33…绝缘层,35…空孔,30MAX…膜厚部,30MIN…膜薄部,S12…第一涂布工序,S13…第一厚度调整工序,S14…第一绝缘层形成工序,S15…第二涂布工序,S16…第二厚度调整工序,S17…第二绝缘层形成工序。
具体实施方式
(完成本发明的本发明人的见解)
在将未混合空孔形成剂的漆包涂料涂装于导体的情况下,通过在导体的周围涂装漆包涂料,并对涂装后的漆包涂料进行烧成,从而在导体的周围形成所希望的厚度的绝缘层。将进行该涂装和烧成而形成由1层构成的绝缘层的工序设为1道次,反复进行几道次~几十道次,从而在导体的周围形成由多个绝缘层构成的绝缘被膜。这里所说的漆包涂料是在烧成而形成的漆包被膜中不形成空孔的涂料。
漆包涂料涂装于导体或形成有绝缘层的导体(以下,记作导体等),涂装有漆包涂料的导体等会通过设置于涂装模具(也记作模具)的孔,该涂装模具用于将所涂布的漆包涂料调整为所期望的厚度。涂装于导体等的漆包涂料中超过所期望的厚度的部分被模具去除。在通过了模具的导体等中残留所期望的厚度的漆包涂料。
设置于模具的孔的直径(也记为模具直径)确定为使得各道次中的绝缘层的厚度成为大致相同的厚度。具体而言,基于漆包涂料所包含的树脂等不挥发成分的比例来确定模具直径。
但是,在漆包涂料中包含空孔形成剂的空孔形成用漆包涂料的情况下,若与漆包涂料的情况同样地基于树脂等不挥发成分的比例来确定模具直径,则产生了以下说明的不良情况。
在使用空孔形成用漆包涂料的情况下,通过在烧成时空孔形成剂热分解、气化而在绝缘层内形成空孔。在使用空孔形成用漆包涂料来形成绝缘层的情况下,与使用不形成空孔的漆包涂料来形成绝缘层的情况相比,绝缘层厚膜化。若绝缘层厚膜化,则到位于最外层的绝缘层为止的外径与为了形成下一个绝缘层而使用的模具的模具直径之差、即间隔会变得比设计值窄。
即,接下来涂装的空孔形成用漆包涂料的涂装厚度会比设计值薄。因此,发现,在使用空孔形成用漆包涂料形成的绝缘被膜中,沿着绝缘被膜的厚度方向会产生邻接的绝缘层彼此的厚度不相同(并非作为设计值所希望的厚度)这样的不良情况。
另外发现,通过绝缘层的厚膜化,到位于最外层的绝缘层为止的外径与为了形成下一个绝缘层而使用的模具的模具直径之差即间隔会变得比设计值窄,从而即使在同一道次内也会产生绝缘层的厚度产生大小(也记为“产生厚度偏差”)这样的不良情况。
认为该不良情况是由于如下原因而产生的:在烧成炉内对涂装后的空孔形成用漆包涂料进行烧成时,从空孔形成用漆包涂料的周围进行加热,因此该涂料的外周部分比其内周部分先被烧成而固化,存在未挥发的溶剂残留于该涂料的内周部分的倾向。残留的溶剂通过烧成而被加热,从而引起体积膨胀,在绝缘被膜的内部形成空隙。
在空孔形成用漆包涂料中,烧成时施加的热能也被用于利用空孔形成剂的空孔形成。换言之,在空孔形成用漆包涂料中,烧成时用于溶剂挥发的热能容易不足。因此,在使用空孔形成用漆包涂料形成的绝缘层中,与使用不形成空孔的漆包涂料形成的绝缘层相比,容易在绝缘层内形成空隙。
而且发现,若在绝缘层内形成空隙,则在导体的周围形成了由多个绝缘层构成的绝缘被膜时,漆包线容易产生外观不良。另外还发现,由于在形成于绝缘层内的空隙内会发生放电,因此漆包线的绝缘性会降低。
本发明是基于上述见解而完成的。
参照图1~图10对本发明的一个实施方式的绝缘电线10和绝缘电线10的制造方法进行说明。在本实施方式中,对绝缘电线10是漆包线,具体而言是马达的绕组所使用的漆包线的例子进行说明。更具体而言,采用混合动力汽车(HEV:Hybrid Electric Vehicle)、电动汽车(EV:Electric Vehicle)、插电式混合动力汽车(PHEV:Plug-in Hybrid ElectricVehicle)等电动汽车的驱动马达的绕组所使用的漆包线的例子进行说明。
图1是说明本实施方式的绝缘电线10的构成的横截面视图。如图1所示,在绝缘电线10中设置有导体20和包含空孔35的绝缘被膜30。
导体20是呈长条状延伸并且具有圆形的截面形状的构件。在本实施方式中,采用导体20为直径约0.8mm的圆铜线的例子进行说明。需说明的是,导体20的截面形状可以是圆形,也可以是矩形,并不限定于具体的形状。
导体20使用通常用作电线的金属材料来形成。作为用于形成导体20的金属材料,可例示铜、含铜的合金、铝和含铝的合金。在本实施方式中,采用导体20使用氧含量为30ppm以下的低氧铜或无氧铜来形成的例子进行说明。
绝缘被膜30是覆盖导体20的周围的构件。绝缘被膜30使用具有绝缘性和热固化性的材料(即,绝缘性材料)形成。作为具有绝缘性和热固化性的材料,可以例示聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺。
在本实施方式中,采用绝缘被膜30由全芳香族聚酰亚胺(以下,也简称为聚酰亚胺)形成的例子进行说明。需要说明的是,形成绝缘被膜30的具体方法在后面叙述。
绝缘被膜30通过层叠多个绝缘层33而构成。在本实施方式中,绝缘被膜30由12层绝缘层33构成,绝缘被膜30的膜厚为约40μm。
需要说明的是,绝缘被膜30的膜厚可以比40μm厚,也可以比40μm薄。例如,绝缘被膜30的膜厚可以是10μm以上且200μm以下的范围的值。另外,构成绝缘被膜30的绝缘层33的层数可以多于12层,也可以少于12层。
如图2所示,多个绝缘层33是成为最下层的绝缘层33以与导体20的外周面邻接的状态层叠并覆盖导体20的周围的层。绝缘层33包含多个空孔35。通过使绝缘层33包含多个空孔35,容易降低绝缘被膜30的相对介电常数。
空孔35是内部包含气体的空间。气体也包括空气、由后述的热分解性聚合物、高沸点溶剂构成的空孔形成剂热分解、气化而产生的气体等。需要说明的是,空孔35的内部所包含的气体大部分被认为是空气。
接着,参照图3对上述绝缘电线10的制造方法进行说明。具体而言,对绝缘电线10中的绝缘被膜30的制造方法进行说明。图3是说明绝缘电线10的制造方法的流程图。
首先,进行用于调制形成绝缘电线10的绝缘被膜30的涂料的涂料调制工序(S11)。具体而言,首先,进行在溶剂中搅拌合成聚酰胺酸的工序。在搅拌合成前的涂料(也记为合成前涂料)中,在溶剂中包含由二胺和四羧酸二酐构成的作为树脂成分的聚酰亚胺单体。接着,进行如下工序:以相对于该合成前涂料的树脂成分为预定重量份的比例加入由热分解性聚合物构成的空孔形成剂后,将合成前涂料中的聚酰亚胺单体在溶剂中搅拌混合,得到包含聚酰胺酸的涂料(=空孔形成用漆包涂料)。空孔形成剂是通过在烧成时在涂料内进行热分解、气化等而在绝缘被膜30内形成空孔的物质。
在本发明的涂料中,空孔形成剂被视为与树脂成分同样的不挥发成分,树脂成分和空孔形成剂设为表观的不挥发成分。在涂料的调制中,确定涂料中所含的溶剂、树脂成分和空孔形成剂各自的含有比例,以使得形成于导体20的周围的绝缘层33的厚度可基于由树脂成分和空孔形成剂构成的表观的不挥发成分来确定。
相对于搅拌合成前的涂料中的树脂成分,添加例如10重量份(phr:per hundredresin,每百份树脂)以上且60重量份以下(相当于预定重量份)的由热分解性聚合物构成的空孔形成剂。在本实施方式中,加入40重量份的空孔形成剂。空孔形成剂也可以不是热分解性聚合物,而是高沸点溶剂。
聚酰胺酸是作为构成绝缘被膜30的绝缘性材料的聚酰亚胺的前体。作为聚酰胺酸,可以使用公知的绝缘电线的制造中使用的种类的聚酰胺酸,并不特定具体的种类。
本实施方式中,采用聚酰胺酸为将二胺与四羧酸二酐聚合而得的物质的例子进行说明。
作为二胺,可以使用1,4-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-Q)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB)、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BODA)、4,4’-二氨基二苯基醚(ODA)等。需要说明的是,本实施方式的绝缘电线10中,形成了由全芳香族聚酰亚胺(其使用4,4’-二氨基二苯基醚和4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯作为二胺)形成的绝缘被膜30。
作为四羧酸二酐,可以使用3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐(DSDA)、4,4’-氧双邻苯二甲酸二酐(ODPA)、4,4’-(2,2-六氟异丙叉)双邻苯二甲酸酐(6FDA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)等。需要说明的是,在本实施方式的绝缘电线10中,形成由全芳香族聚酰亚胺(其使用均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐作为四羧酸二酐)形成的绝缘被膜30。
需要说明的是,构成上述使聚酰胺酸发生酰亚胺化而成的绝缘被膜30的聚酰亚胺也可以是高分子的末端部分被封端的聚酰亚胺。作为用于封端的材料,可以使用含有酸酐的化合物或含有氨基的化合物。
作为用于封端的含有酸酐的化合物,可以使用邻苯二甲酸酐、4-甲基邻苯二甲酸酐、3-甲基邻苯二甲酸酐、1,2-萘二甲酸酐马来酸酐、2,3-萘二甲酸酐、各种氟化邻苯二甲酸酐、各种溴化邻苯二甲酸酐、各种氯化邻苯二甲酸酐、2,3-蒽二甲酸酐、4-乙炔基邻苯二甲酸酐、4-苯基乙炔基邻苯二甲酸酐等。
作为用于封端的含有氨基的化合物,可以使用含有1个氨基的化合物。
作为溶剂,可以使用NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMAc(二甲基乙酰胺)等。本实施方式中,采用DMAc作为溶剂使用的例子进行说明。
作为用于空孔形成剂的热分解性聚合物,例如可以使用聚丙二醇等。在本实施方式中,采用将分子量为400的二醇型聚丙二醇(也记为PPG400)用作热分解性聚合物的例子进行说明。
作为用于空孔形成剂的高沸点溶剂,可以使用沸点为260℃以上的溶剂。例如,可以使用油醇、1-十四烷醇、1-十二烷醇等。在使用1-十四烷醇、1-十二烷醇作为用于空孔形成剂的高沸点溶剂的情况下,容易增大形成于绝缘被膜30(或绝缘层33)的空孔35的大小,因此与热分解性聚合物的情况相比,能够减少空孔形成剂相对于涂料的含量,并且容易提高绝缘被膜30(或绝缘层33)中的空孔率。
接着,进行将在涂料调制工序S11中调制的涂料涂布于导体20的周围的第一涂布工序(S12)。具体而言,进行涂布形成与导体20的外周面邻接的绝缘层33的涂料的作业。涂布涂料而得到的涂装涂料以与导体20的外周面邻接的状态形成。
当以与导体20的外周面邻接的状态形成涂装涂料时,进行调整涂装涂料的厚度的第一厚度调整工序(S13)。在第一厚度调整工序S13中,使用第一模具51将形成于导体20的周围的涂装涂料调整为预定厚度。
图4是说明第一厚度调整工序S13中的涂装涂料的厚度调整的示意图。在第一涂布工序S12中,形成于导体20周围的涂装涂料的厚度比第一厚度调整工序S13后的预定厚度厚。换言之,通过第一模具51之前的涂装涂料的厚度比通过之后的厚度厚。
在第一模具51形成有供在周围形成有涂装涂料的导体20插通的第一贯通孔51H。第一贯通孔51H的内表面具有直径从导体20插通的方向上的入口朝着出口变小的圆锥形状。
在导体20的周围形成由涂料构成的涂装涂料之后,将该导体20插通于第一模具5的第一贯通孔51H。由第一贯通孔51H除去涂装涂料的外周部分的一部分,与第一贯通孔51H的直径对应的厚度的涂装涂料残留在导体20的周围。
将第一贯通孔51H中的导体20的出口侧的端部的直径记为第一模具直径51D。另外,将导体20的直径记为第一线径21D。
第一模具直径51D的大小基于第一厚度调整工序S13后的预定厚度和第一线径21D来确定。
图5是说明确定第一模具直径51D的大小的想法的示意图。作为第一模具直径51D与第一线径21D之差的1/2的第一模具间隙51G的值是通过第一模具51后的涂装涂料的厚度(=预定厚度),根据该厚度的涂装涂料所含的溶剂、树脂成分以及空孔形成剂各自的体积之和来确定。而且,调整这些体积的比例,以使得烧成后形成的绝缘层33的膜厚33T由作为表观的不挥发成分的树脂成分和空孔形成剂各自的体积之和来确定。
例如,在通过第一模具51后的涂装涂料具有预定厚度的情况下,在作为下一工序的第一绝缘层形成工序中,在对预定厚度的涂装涂料进行烧成并加热时,该涂装涂料所含的溶剂挥发而除去溶剂,基于将该涂装涂料所含的作为表观的不挥发成分的树脂成分和空孔形成剂各自的体积合计而得到的体积量,形成膜厚33T(例如,约3μm)的绝缘层33。
这样,涂装涂料的预定厚度(=第一模具间隙51G的值)由溶剂、树脂成分和空孔形成剂各自的体积之和来确定,绝缘层33的膜厚33T由作为表观的不挥发成分的树脂成分和空孔形成剂各自的体积之和来确定。
接下来,如图3所示,进行第一绝缘层形成工序,即,在烧成炉中对形成于导体20的周围的涂装涂料进行加热,从而形成绝缘层33(S14)。具体而言,将在周围形成有涂装涂料的导体20放入至保持在300℃至500℃的范围的烧成炉内。
在烧成炉内,通过高温将溶剂从涂装涂料中除去。然后,在热分解性聚合物与聚酰胺酸发生了相分离的状态下进行涂装涂料中所含的聚酰胺酸的酰亚胺化反应,形成绝缘层33。在聚酰胺酸的酰亚胺化反应的同时,作为空孔形成剂的热分解性聚合物被热分解,在绝缘层33中形成空孔35。
接着,进行将在涂料调制工序S11中调制出的涂料涂布于在导体20的周围形成的绝缘层33的周围的第二涂布工序(S15)。具体而言,进行将新的涂料涂布于在导体20的周围形成的绝缘层33的外周面的作业。通过该作业,在导体20的周围形成的绝缘层33的外周面形成涂装涂料。
若在绝缘层33的外周面形成涂装涂料,则进行调整涂装涂料的厚度的第二厚度调整工序(S16)。在第二厚度调整工序S16中,使用第二模具52将在绝缘层33的周围形成的涂装涂料的厚度调整为预定厚度。
图6是说明第二厚度调整工序S16中的涂装涂料调整的示意图。在第二厚度调整工序S16中,形成于绝缘层33的周围的涂装涂料的厚度比第二厚度调整工序S16后的预定厚度厚。换言之,通过第二模具52之前的涂装涂料的厚度比通过第二模具52之后的厚度厚。
在第二模具52形成有供在周围形成有涂装涂料的导体20和绝缘层33插通的第二贯通孔52H。第二贯通孔52H的内表面具有直径从导体20和绝缘层33插通的方向上的入口朝着出口变小的圆锥形状。
在导体20和绝缘层33的周围形成了由涂料构成的涂装涂料之后,将该导体20和绝缘层33插通于第二模具52的第二贯通孔52H。由第二贯通孔52H除去涂装涂料的外周部分的一部分,与第二贯通孔52H的直径对应的厚度的涂装涂料残留在导体20和绝缘层33的周围。
将第二贯通孔52H中的导体20和绝缘层33的出口侧的端部的直径记为第二模具直径52D。另外,将到形成于导体20的周围的绝缘层33为止的直径记为第二线径22D。
与第一模具直径51D同样地,第二模具直径52D的大小基于第二厚度调整工序S16后的预定厚度和第二线径22D来确定。
作为第二模具直径52D与第二线径22D之差的1/2的第二模具间隙52G的值是通过第二模具52后的涂装涂料的厚度(=预定厚度),根据该厚度的涂装涂料所含的溶剂、树脂成分以及空孔形成剂各自的体积之和来确定。而且,调整这些体积的比例,以使得烧成后形成的绝缘层33的膜厚33T由作为表观的不挥发成分的树脂成分和空孔形成剂各自的体积之和来确定。
例如,在通过第二模具52后的涂装涂料具有预定厚度的情况下,在作为下一工序的第二绝缘层形成工序S17中,在对预定厚度的涂装涂料进行烧成并加热时,该涂装涂料所含的溶剂挥发而除去溶剂,基于将该涂装涂料所含的作为表观的不挥发成分的树脂成分和空孔形成剂各自的体积合计而得到的体积量,形成膜厚33T(例如,约3μm)的绝缘层33。
这样,涂装涂料的预定厚度(=第二模具间隙52G的值)由溶剂、树脂成分和空孔形成剂各自的体积之和来确定,绝缘层33的膜厚33T由作为表观的不挥发成分的树脂成分和空孔形成剂各自的体积之和来确定。
接着,如图3所示,进行第二绝缘层形成工序(S17),即,利用烧成炉对形成于导体20和绝缘层33的周围的涂装涂料进行加热,形成绝缘层33。第二绝缘层形成工序S17中的详细情况与第一绝缘层形成工序S14同样,因此省略其说明。
在绝缘层33没有形成12层的情况下(S18的“否”的情况下),再次返回到上述第二涂布工序S15,反复进行形成绝缘层33的工序。根据反复进行第二涂布工序S15至第二绝缘层形成工序S17的次数,在导体20的周围形成的绝缘层33的层数增加。在第二厚度调整工序S16中,使用具有与形成于导体20的周围的绝缘层33的层数相应的模具直径的模具。也将使用第一模具51、第二模具52等的顺序记为模具排列。
在绝缘层33形成有12层的情况下(S18的“是”的情况下),结束在导体20的周围形成由12层绝缘层33构成的绝缘被膜30的工序。
接着,参照图7对本实施方式的绝缘电线10的评价进行说明。评价中,绝缘被膜30使用具有图1所示的被膜结构(也记为单层或单层涂层)、图8所示的被膜结构(也记为三层或三层涂层)、以及图9所示的被膜结构(也记为双层或双层涂层)的绝缘电线10。
需要说明的是,在构成绝缘被膜的多个绝缘层由相同的绝缘性材料形成的情况下,定义为由该多个绝缘层构成的1个绝缘被膜。另外,在由相同的绝缘性材料构成的多个绝缘层中,使用空孔形成剂的有无、空孔形成剂的种类或空孔形成剂的含量不同的涂料而形成的绝缘层彼此被定义为不同的绝缘层。另外,在绝缘被膜由使用多个不同的涂料而形成的多个不同的绝缘层构成的情况下,针对使用相同涂料而形成的每个绝缘层,视为1个单元,针对每个该单元,例如,从导体侧到绝缘被膜的外表面侧,设为内层和外层(=双层)或者内层、中间层和外层(=三层)等。
此时,即使在内层和外层由相同的绝缘层形成的情况下,在它们之间存在由不同的绝缘层形成的不同单元的情况下,也将内层和外层视为不同的单元。
本评价中使用的实施例1和实施例2是具有图1所示的结构的绝缘电线10。实施例3和实施例4是具有图8所示的结构的绝缘电线10。实施例5是具有图9所示的结构的绝缘电线10。
图8所示的绝缘电线10的绝缘被膜30具有内层30AT、中间层30BT和外层30CT。内层30AT由2层绝缘层33构成,中间层30BT由8层绝缘层33构成,外层30CT由2层绝缘层33构成。
内层30AT和外层30CT的绝缘层33使用与形成图1所示的绝缘电线10的绝缘被膜30的涂料相同的涂料来形成。中间层30BT的绝缘层33使用仅在添加了25重量份的空孔形成剂这一点上不同的涂料来形成(构成中间层30BT的绝缘层33使用作为沸点为260℃以上的高沸点溶剂的1-十四烷醇作为空孔形成剂,由使用了与形成绝缘电线10的绝缘被膜30的涂料相同的树脂成分、溶剂作为树脂成分、溶剂的涂料来形成)。
图9所示的绝缘电线10的绝缘被膜30具有内层30AD和外层30CD。内层30AD由2层绝缘层构成,外层30CD由9层绝缘层33构成。
外层30CD的绝缘层33使用仅空孔形成剂的含量与形成图8所示的绝缘电线10的中间层30BT的绝缘层33的涂料不同的涂料来形成。内层30AD的绝缘层使用仅在未添加形成外层30CD的绝缘层33的涂料和空孔形成剂这一点上不同的涂料来形成。
对相对于上述实施例1至实施例5的比较对象的比较例1至比较例5进行说明。比较例1至比较例5与实施例1至实施例5相比,制造时使用的模具不同。其他的绝缘被膜中的被膜结构、形成被膜结构的涂料的成分相同。
在比较例1至比较例5的制造中使用的模具中,在确定模具间隙的值时,不使用涂料中所含的作为表观的不挥发成分的树脂成分和空孔形成剂的体积比例,而使用涂料中所含的作为不挥发成分的树脂成分的体积比例。即,不含空孔形成剂这一点与实施例1至实施例5中使用的模具不同。将比较例1至比较例5的制造中使用的多个模具的使用顺序也记为现有技术的模具排列。
返回图7,对空孔率(%)进行说明。空孔率(%)使用下式算出。
空孔率(%)={(ρ1-ρ2)/ρ1}×100
在此,ρ1是没有空孔35的绝缘被膜30的比重,ρ2是具有空孔35的绝缘被膜30的比重。
绝缘被膜30的比重(ρPI)通过下式算出。
ρPI=WPI/{(W绝缘电线/ρ绝缘电线)-(W导体/ρ导体)}
测定绝缘电线的重量(W绝缘电线)和比重(ρ绝缘电线)后,用300℃的氢氧化钠除去绝缘被膜,测定得到的导体的重量(W导体)和比重(ρ导体)。
算出的空孔率(%)如下所述,比较例1为20.8%,比较例2为24.8%,比较例3为25.6%,比较例4为27.8%,比较例5为35.7%。实施例1为27.1%,实施例2为26.8%,实施例3为24.8%,实施例4为28.6%,实施例5为43.7%。
测定的相对介电常数(εr)如下所述。比较例1为2.47,比较例2为2.72,比较例3为2.36,比较例4为2.31,比较例5为2.09。实施例1为2.38,实施例2为3.24,实施例3为2.23,实施例4为2.17,实施例5为1.80。
接着,对绝缘电线10的膜厚差的评价进行说明。图10是说明绝缘被膜30的膜厚差的横截面视图。在绝缘被膜30形成作为最厚部分的膜厚部30MAX和作为最薄部分的膜薄部30MIN。膜厚部30MAX和膜薄部30MIN通过以下说明的方法来确定。
在此说明的方法中,使用株式会社KEYENCE制的数字显微镜VHX-6000、大型自由角度观察系统VHX-S660、摆头式变焦镜头VH-ZST,将观察光设定为“混合”模式来进行观察。
首先,测定绝缘被膜30中作为所希望位置的第一位置的厚度。接着,测定相对于绝缘电线10的中心从第一位置起相位相差10°的第二位置的厚度。进而,测定相位与第二位置相差10°的第三位置的厚度。对绝缘被膜30的整周进行该厚度的测定。
换言之,测定绝缘被膜30的从第一位置到第三十六位置的厚度。将第一位置至第三十六位置中厚度最厚的位置确定为膜厚部30MAX,将最薄的位置确定为膜薄部30MIN。膜厚部30MAX与膜薄部30MIN的配置关系可以如图3所示为相差180°的配置关系,也可以为180°以外的配置关系。
另外,关于测定绝缘被膜30的厚度的多个位置,邻接的位置的相位可以相差10°,也可以相差小于10°的相位,还可以相差大于10°的相位。
接着,测定膜厚部30MAX中的所有绝缘层33各自的膜厚。算出作为所测定的全部膜厚的平均值的第一膜厚。同样地,测定膜薄部30MIN中的所有绝缘层33各自的膜厚。算出作为所测定的全部膜厚的平均值的第二膜厚。然后,算出第一膜厚与第二膜厚之差即膜厚差。膜厚差的值越小,表示膜厚部30MAX的厚度与膜薄部30MIN的厚度的差异越小(也记为厚度偏差小)。
测定的膜厚差(μm)如下所述,比较例1为0.7(μm),比较例2为0.8(μm),比较例3为0.8(μm),比较例4为0.9(μm),比较例5为1.0(μm)。实施例1为0.4(μm),实施例2为0.5(μm),实施例3为0.2(μm),实施例4为0.4(μm),实施例5为0.1(μm)。实施例1至实施例5的膜厚差为0.5μm以下。
接着,对绝缘电线10的厚度偏差率的评价进行说明。
厚度偏差率是通过日本汽车技术会标准的JASO D 625中确定的方法求出的值。具体而言,是通过(b/a)×100求出的值(%)。在此,a是膜厚部30MAX的厚度,b是膜薄部30MIN的厚度。厚度偏差率(%)的值越大,表示膜厚部30MAX的厚度与膜薄部30MIN的厚度的差异越小(也记为厚度偏差小)。
测定的厚度偏差率(%)如下所述,比较例1为70.8(%),比较例2为74.8(%),比较例3为81.6(%),比较例4为84.3(%),比较例5为85.3(%)。实施例1为88.2(%),实施例2为86.8(%),实施例3为87.3(%),实施例4为85.4(%),实施例5为96.7(%)。实施例1至实施例5的厚度偏差率为85(%)以上。
接着,对绝缘电线10的绝缘性的评价进行说明。绝缘电线10的绝缘性基于绝缘被膜30的绝缘破坏电压除以绝缘被膜30的膜厚而得到的值即绝缘破坏强度进行评价。将绝缘破坏强度为167V/μm以上的情况评价为良好(○),将小于167V/μm的情况评价为不良(×)。
评价的结果如下所述。比较例1为良好(○),比较例2为不良(×),比较例3为不良(×),比较例4为不良(×),比较例5为不良(×)。实施例1为良好(○),实施例2为良好(○),实施例3为良好(○),实施例4为良好(○),实施例5为良好(○)。
接着,对绝缘电线10的外观评价进行说明。绝缘电线10的外观通过从绝缘被膜30的外周面突出100μm以上的凸部在长度200m的范围内存在几个来评价。将凸部为3处以下的情况评价为良好(○),将超过3处的情况评价为不良(×)。
评价的结果如下所述。比较例1为不良(×),比较例2为不良(×),比较例3为良好(○),比较例4为不良(×),比较例5为良好(○)。实施例1为良好(○),实施例2为良好(○),实施例3为良好(○),实施例4为良好(○),实施例5为良好(○)。
接着,对本实施方式的绝缘电线10的评价进行总结如下。
实施例1至实施例5的膜厚差为0.5μm以下。厚度偏差率为85(%)以上。实施例1至实施例5全部评价为绝缘性和外观均良好(○)。
与此相对,比较例1至比较例5的膜厚差超过了0.5μm。除了比较例5以外的比较例1至比较例4的厚度偏差率小于85(%)。没有绝缘性和外观均评价为良好(○)的比较例。
根据上述构成的绝缘电线10和绝缘电线10的制造方法,通过使膜厚差的值为0.5μm以下,从而在具有空孔35的绝缘层33中不易产生厚度偏差。另外,通过将厚度偏差率的值设为85(%)以上,从而在具有空孔35的绝缘层33中不易产生厚度偏差。
例如,不易因厚度偏差而产生绝缘层33的厚度变大的部分。厚度变大的部分是容易形成空隙的部分,若不易产生厚度变大的部分,则不易形成空隙。另外,绝缘破坏强度的值容易满足167V/μm以上。容易将从绝缘被膜30的外周面突出100μm以上的凸部在长度200m的范围内抑制在3处以下。
通过将凸部的数量设为3处以下,与例如设为1处以下、2处以下的情况相比,外观被评价为不良(×)的绝缘电线10的比例容易降低。换言之,容易抑制生产绝缘电线10时的成品率降低。另外,与设为4处、5处的情况相比,容易抑制评价为良好(○)的绝缘电线10的外观恶化。
通过设为考虑了由空孔35的形成引起的绝缘层33的厚度增大的模具排列,能够在所有层中适当地维持模具与绝缘层33的间隔(模具间隙),抑制绝缘层33的厚度偏差。通过抑制厚度偏差,能够阻止由膜厚部30MAX等引起的空隙形成,能够防止由空隙引起的外观不良、绝缘性降低。即,能够实现外观和绝缘性优异的绝缘被膜30的涂装。
因此,能够制成具有介电常数低且外观、绝缘性良好的绝缘被膜30的绝缘电线10。
Claims (7)
1.一种绝缘电线,其具备:具有长条状的形状的导体、以及设置于所述导体的周围且使包含空孔的多个绝缘层层叠而成的绝缘被膜,
第一膜厚与第二膜厚之差即膜厚差的值为0.5μm以下,所述第一膜厚为作为所述绝缘被膜的最厚部分的膜厚部中的所述多个绝缘层各自的膜厚的平均值,所述第二膜厚为作为所述绝缘被膜的最薄部分的膜薄部中的所述多个绝缘层各自的膜厚的平均值。
2.根据权利要求1所述的绝缘电线,其中,在将所述膜厚部的厚度设为a、将所述膜薄部的厚度设为b的情况下,通过(b/a)×100求出的厚度偏差率的值为85以上。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线,其中,绝缘破坏电压除以所述绝缘被膜的厚度而得到的绝缘破坏强度的值满足167V/μm以上。
4.根据权利要求1或2所述的绝缘电线,其中,从所述绝缘被膜的外周面突出100μm以上的凸部在长度200m的范围内为3处以下。
5.一种绝缘电线的制造方法,具有:
第一涂布工序,将在溶剂中加入相对于合成前涂料中的树脂成分为预定重量份的空孔形成剂并搅拌混合而成的包含聚酰胺酸的涂料涂布于导体的周围;
第一厚度调整工序,将涂布有所述涂料的所述导体插通于第一模具的第一贯通孔,使涂布于所述导体的周围的所述涂料的厚度成为预先确定的预定厚度;以及
第一绝缘层形成工序,将成为所述预定厚度的所述涂料加热至预定温度而除去所述涂料中的所述溶剂,并且在所述空孔形成剂与所述聚酰胺酸发生了相分离的状态下使所述涂料中包含的所述聚酰胺酸发生酰亚胺化,同时使所述涂料中包含的所述空孔形成剂热分解或气化而形成绝缘层,
在所述制造方法中,将所述树脂成分及空孔形成剂设为表观的不挥发成分,基于所述表观的不挥发成分来确定所述绝缘层的厚度。
6.根据权利要求5所述的绝缘电线的制造方法,其中,在所述第一厚度调整工序中,基于相对于所述涂料的体积的、所述涂料中包含的所述树脂成分的体积和所述空孔形成剂的体积之和,确定所述预定厚度。
7.根据权利要求5或6所述的绝缘电线的制造方法,其中,进一步具有:
第二涂布工序,在具有所述绝缘层的所述导体的周围涂布所述涂料;
第二厚度调整工序,将涂布有所述涂料的具有所述绝缘层的所述导体插通于具有比所述第一贯通孔大的第二贯通孔的第二模具,使涂布于具有所述绝缘层的所述导体的周围的所述涂料的厚度成为预先确定的所述预定厚度;以及
第二绝缘层形成工序,将成为所述预定厚度的所述涂料加热至预定温度而除去所述涂料中的所述溶剂,并且在所述空孔形成剂与所述聚酰胺酸发生了相分离的状态下使所述涂料中包含的所述聚酰胺酸发生酰亚胺化,同时使所述涂料中包含的所述空孔形成剂热分解或气化而进一步形成所述绝缘层。
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