CN117854805A - 绝缘电线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绝缘电线，能够抑制包含空孔的绝缘皮膜与导体的密合性降低。绝缘电线具备具有长条形状的导体以及包含空孔且覆盖所述导体的绝缘皮膜。通过以下的方法测定的开口面积比SR为20％以下。所述开口面积比SR的测定方法为：将所述绝缘皮膜从所述导体剥离，取得表示剥离后的所述绝缘皮膜中的所述导体侧的界面的SEM图像，算出作为上述SEM图像的至少一部分的观察区域的面积S1和处于上述观察区域内的上述空孔开口的部分的面积S2，通过以下的式(1)，算出所述开口面积比SR。式(1)：SR＝(S2/S1)×100。

Description

绝缘电线

技术领域

本公开涉及绝缘电线。

背景技术

漆包线等绝缘电线具备导体和绝缘皮膜。优选绝缘皮膜的PDIV(PartialDischarge Inception Voltage)高。PDIV是局部放电起始电压。作为提高绝缘皮膜的PDIV的方法，有在绝缘皮膜中设置空孔的方法。在专利文献1中公开了在绝缘皮膜中设置空孔的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2016/072425号公报

发明内容

发明所要解决的课题

通过在绝缘皮膜中设置空孔，有时会在绝缘皮膜的导体侧的界面产生许多空孔开口的部分。在该情况下，绝缘皮膜与导体的接触面积变小，因此绝缘皮膜与导体的密合性降低。在本公开的一个方面，优选提供能够抑制包含空孔的绝缘皮膜与导体的密合性降低的绝缘电线和绝缘电线的制造方法。

用于解决课题的方法

本公开的一个方面是一种绝缘电线，其具备具有长条形状的导体以及包含空孔且覆盖上述导体的绝缘皮膜。通过以下的方法测定的开口面积比SR为20％以下。

上述开口面积比SR的测定方法为：将上述绝缘皮膜从上述导体剥离，取得表示剥离后的上述绝缘皮膜中的上述导体侧的界面的SEM图像，算出作为上述SEM图像的至少一部分的观察区域的面积S1和处于上述观察区域内的上述空孔开口的部分的面积S2，通过以下的式(1)，算出上述开口面积比SR。

式(1) SR＝(S2/S1)×100

作为本公开的一个方面的绝缘电线能够抑制包含空孔的绝缘皮膜与导体的密合性降低。

附图说明

图1是表示绝缘电线的构成的截面图。

图2是表示剥离试验中使用的装置的构成的说明图。

图3是表示去除了绝缘皮膜的一部分时的试验体的形态的截面图。

图4是表示剥离后的绝缘皮膜中的导体侧的界面的SEM图像。

符号说明

1…绝缘电线，3…导体，5…绝缘皮膜，7…空孔，10T…试验体，100…试验装置，110A、110B…把持部，120…旋转机构。

具体实施方式

参照附图对本公开的例示性的实施方式进行说明。

1.绝缘电线1的构成

如图1所示，本公开的绝缘电线1具备导体3和绝缘皮膜5。导体3具有长条形状。与导体3的轴向正交的截面中的导体3的截面形状没有特别限定。导体3的截面形状例如为圆形或矩形。

导体3的材料例如是通常用作电线的材料的金属材料。作为金属材料，例如可举出铜、含铜的合金、铝、含铝的合金等。作为铜，例如可举出氧含量为30ppm以下的低氧铜、无氧铜等。导体3的直径优选为0.4mm以上且3.0mm以下。

需要说明的是，在导体3的截面形状为矩形的情况下，例如，沿着矩形的长轴的方向(即宽度方向)的大小优选为1.0mm以上且5.0mm以下，沿着矩形的短轴的方向(即厚度方向)的大小优选为0.5mm以上且3.0mm以下。

绝缘皮膜5覆盖导体3。绝缘皮膜5位于导体3的外周侧。绝缘皮膜5的材料例如是具有绝缘性及热固性的材料。作为绝缘皮膜5的材料，例如可举出树脂等。作为树脂，例如可举出聚酰亚胺等。作为聚酰亚胺，例如可列举出全芳香族聚酰亚胺等。另外，作为绝缘皮膜5的材料，例如可以举出使主链的至少一部分由硅氧烷键(-Si-O-Si-)构成的作为有机硅系单体的二胺或者酸二酐聚合而成的材料等。

绝缘皮膜5的膜厚例如为10μm以上且200μm以下。绝缘皮膜5例如具有层叠了多个绝缘层的结构。层叠的绝缘层的数量例如为3以上且60以下。

如图1所示，绝缘皮膜5具备空孔7。绝缘皮膜5例如具备多个空孔7。例如，多个空孔7在绝缘皮膜5中分散存在。

空孔7是内部含有气体的空间。作为气体，例如可举出空气、后述的热分解性聚合物被分解而产生的气体等。空孔7的直径优选为2μm以下。在空孔7的形状为球形的情况下，空孔7的直径是指球形的直径。在空孔7的形状为旋转椭圆体的情况下，空孔7的直径是指沿着旋转椭圆体的长轴的直径。需要说明的是，旋转椭圆体是指使椭圆以其长轴为中心旋转而成的立体。在空孔7的形状为其他立体形状的情况下，空孔7的直径是指在任意方向上测定的空孔7的长度中的最大值。

空孔7的直径是指独立的一个空孔7的直径。在形成绝缘皮膜5的过程中多个空孔7相连而产生的空间的直径、在形成绝缘皮膜5之后多个空孔7相连而产生的空间的直径不是空孔7的直径。

将空孔7的体积相对于绝缘皮膜5的总体积的比率作为空孔率。空孔率的单位为体积％。空孔率是通过下述式(A)算出的值。

式(A)空孔率(体积％)＝((ρ1-ρ2)/ρ1)×100

ρ1是指由与作为空孔率的测定对象的绝缘皮膜5相同的材料构成但不具备空孔的绝缘皮膜的比重。ρ2是作为空孔率的测定对象的绝缘皮膜5的比重。

求出ρ1的方法如下所述。准备与作为测定对象的绝缘电线1基本同样但绝缘皮膜不具备空孔的绝缘电线。从该绝缘电线切出长度1m的部分，作为测定试样。将绝缘电线浸渍在乙醇中，算出绝缘电线的重量W1a和绝缘电线的比重ρ1a。接着，从绝缘电线去除绝缘皮膜，得到导体。接着，将导体浸渍在乙醇中，算出导体的重量W1b和导体的比重ρ1b。接着，从W1a减去W1b，从而算出绝缘皮膜的重量W1c。接着，通过下述的式(B)，算出绝缘皮膜的比重ρ1。

式(B)ρ1＝W1c/(W1a/ρ1a-W1b/ρ1b)

求出ρ2的方法如下所述。从作为测定对象的绝缘电线1切出长度1m的部分，作为测定试样。将绝缘电线1浸渍于乙醇，算出绝缘电线1的重量W2a和绝缘电线1的比重ρ2a。接着，从绝缘电线1去除绝缘皮膜5，得到导体3。接着，将导体3浸渍在乙醇中，算出导体3的重量W2b和导体3的比重ρ2b。接着，从W2a减去W2b，从而算出绝缘皮膜5的重量W2c。接着，通过下述的式(C)，算出绝缘皮膜5的比重ρ2。

式(C)ρ2＝W2c/(W2a/ρ2a-W2b/ρ2b)

空孔率优选为1体积％以上且30体积％以下，更优选为4体积％以上且20体积％以下。在空孔率为1体积％以上的情况下，绝缘皮膜5的相对介电常数更低。在空孔率为4体积％以上的情况下，绝缘皮膜5的相对介电常数特别低。在空孔率为30体积％以下的情况下，能够抑制绝缘皮膜5的强度降低，因此在进行线圈成形加工时，绝缘皮膜5不易产生压溃、龟裂等。在空孔率为20体积％以下的情况下，其效果更加显著。

绝缘皮膜5例如也可以包含中空微粒。中空微粒是具有空孔的粒子。例如，绝缘皮膜5所具备的空孔7的至少一部分或全部可以由中空微粒构成。

将通过以下的方法测定的值作为开口面积比SR。使用刀具，在绝缘皮膜5与导体3的界面形成切口，将绝缘皮膜5从导体3剥离。取得表示剥离后的绝缘皮膜5中的导体3侧的界面的SEM图像。将SEM图像的例子示于图4。需要说明的是，图4所示的SEM图像是在后述的实施例1中取得的SEM图像。在取得SEM图像时，作为电子显微镜，使用基恩士VE系列。电子显微镜的加速电压为15kV。SEM图像的倍率为5000倍。

算出作为SEM图像的至少一部分的观察区域的面积S1和处于观察区域内的空孔7开口的部分的面积S2。根据以下的式(1)，算出开口面积比SR。开口面积比SR的单位为％。

式(1) SR＝(S2/S1)×100

面积S1为420μm²。计算面积S2的方法如下。首先，将SEM图像的各像素的亮度进行2值化。即，在任意的像素中亮度超过阈值的情况下，将该像素设为白色的像素。另外，在任意的像素中亮度小于阈值的情况下，将该像素设为黑色的像素。阈值以能够适当地识别空孔的方式适当调整。即，调整阈值，使得空孔开口的部分成为黑色的像素，其他部分成为白色的像素。另外，对于通过2值化无法识别的空孔，进行该空孔的镶边并设为空孔。

在2值化后的SEM图像中，计算黑色像素所占的部分的面积。将黑色像素所占的部分的面积设为S2。需要说明的是，空孔7开口的部分与其他部分相比亮度低，因此在2值化后的SEM图像中，黑色像素所占的部分是空孔7开口的部分。

在本公开的绝缘电线1中，开口面积比SR为20％以下。通过使开口面积比SR为20％以下，导体3与绝缘皮膜5的接触面积大，导体3与绝缘皮膜5的密合性高。开口面积比SR优选为15％以下，更优选为1％以下。在开口面积比SR为15％以下的情况下，导体3与绝缘皮膜5的密合性更高。在开口面积比SR为1％以下的情况下，导体3与绝缘皮膜5的密合性特别高。

开口面积比SR优选为0.01％以上，更优选为0.02％以上。在开口面积比SR为0.01％以上的情况下，绝缘皮膜5的相对介电常数更低。在开口面积比SR为0.02％以上的情况下，绝缘皮膜5的相对介电常数特别低。

作为绝缘电线1，例如可举出漆包线等。漆包线例如用于马达的绕组。作为马达，例如可举出电动汽车的驱动马达等。作为电动汽车，例如可举出混合动力汽车(HEV：HybridElectric Vehicle)、电动汽车(EV：Electric Vehicle)、插电式混合动力汽车(PHEV：Plug-in Hybrid Electric Vehicle)等。

2.绝缘电线1的制造方法

本公开的绝缘电线1例如可以通过以下的方法制造。

(2-1)涂料的制备

制备用于形成绝缘皮膜5的涂料。涂料包含作为绝缘皮膜5(但是，空孔7除外)的材料的第一成分、作为用于形成空孔7的成分的第二成分及溶剂。即，绝缘电线1中的空孔7来源于后述的第二成分。

作为第一成分，例如可列举出热固性树脂等。作为热固性树脂，例如可列举出聚酰亚胺等。作为聚酰亚胺，例如可列举出由二胺和四羧酸二酐构成的全芳香族聚酰亚胺等。

全芳香族聚酰亚胺包含4,4'-二氨基二苯基醚(ODA)作为必需的二胺。全芳香族聚酰亚胺也可以包含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)联苯等作为ODA以外的二胺。

另外，全芳香族聚酰亚胺包含均苯四甲酸二酐(PMDA)作为必需的四羧酸二酐。全芳香族聚酰亚胺中，作为PMDA以外的四羧酸二酐，可以包含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)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)等。

另外，作为第一成分，例如可列举出使主链的至少一部分由硅氧烷键(-Si-O-Si-)构成的作为有机硅系单体的二胺或酸二酐聚合而成的材料等。

作为第二成分，例如可列举出空孔形成剂、核壳型微粒、中空微粒等。作为空孔形成剂，例如可列举出由微粒或液体构成的热分解性聚合物、高沸点溶剂等。

作为由微粒构成的热分解性聚合物，例如可列举出交联丙烯酸系微粒、交联聚苯乙烯系微粒等。作为由液体构成的热分解性聚合物，例如可列举出在两个末端具有羟基的二醇型的聚丙二醇(PPG)等。

作为二醇型的聚丙二醇，例如可列举出分子量为400的二醇型的聚丙二醇(PPG400)等。若使用由液体构成的热分解性聚合物作为空孔形成剂，则与使用由微粒构成的热分解性聚合物作为空孔形成剂的情况相比，第二成分与溶剂的相容性变好，因此容易使开口面积比SR为0％。在使用由液体构成的热分解性聚合物的情况下，热分解性聚合物经由溶剂而与涂料相容。另一方面，在使用由微粒构成的热分解性聚合物作为热分解性聚合物的情况下，热分解性聚合物不会与涂料相容，微粒状的热分解性聚合物会分散于涂料中。对于与涂料的相容性优异的液体的热分解性聚合物而言，通过加热涂料而使溶剂挥发，从而能够取得热分解性聚合物与聚酰胺酸发生了相分离的状态。认为：通过经过这样的过程来形成绝缘皮膜5，能够形成在与导体3的界面中不包含空孔7(即，开口面积比SR为0％)的绝缘皮膜5。

特别是，在使用二醇型的聚丙二醇作为空孔形成剂时，可以使开口面积比SR为0％。另外，作为高沸点溶剂，例如可以使用沸点为260℃以上的高沸点溶剂。作为沸点为260℃以上的高沸点溶剂，例如可列举油醇、1-十四烷醇、1-十二烷醇等。在这些高沸点溶剂中，在使用1-十四烷醇、1-十二烷醇作为空孔形成剂的情况下，除了能够使开口面积比SR为20％以下以外，还容易增大形成于绝缘皮膜5的空孔7的直径，因此能够减少空孔形成剂相对于涂料的含量，并且提高绝缘皮膜5中的空孔率。

核壳型微粒具备核微粒和壳。壳覆盖核微粒。核微粒例如由微粒状的热分解性聚合物构成。

将涂料中所含的第一成分的质量设为100质量份时，涂料中所含的第二成分的质量优选为10质量份以上且60质量份以下。需要说明的是，涂料与绝缘皮膜5的材料对应。

作为涂料中所含的溶剂，例如可列举出N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)等。

(2-2)涂膜的形成

在导体3的周围涂布涂料，形成涂膜。例如，可以使用模具，通过以下的方法调整涂膜的厚度。模具具有贯通孔。首先，在导体3的周围形成比期望的厚度厚的涂膜。接着，使导体3穿过贯通孔。此时，涂膜中的外周部分的一部分被模具除去。其结果是，涂膜的厚度得以调整。

(2-3)加热

将形成有涂膜的导体3放入炉内。炉内的温度例如在300～500℃的范围内。在炉内，除去涂膜中所含的溶剂。另外，在炉内，由于第二成分而产生空孔7。在第二成分为空孔形成剂的情况下，由于空孔形成剂气化而产生空孔7。在第二成分为热分解性聚合物的情况下，热分解性聚合物热分解、气化，从而产生空孔7。在第二成分为核壳型微粒的情况下，核微粒热分解、气化，从而产生空孔7。在第二成分为中空微粒的情况下，中空微粒所具备的空孔成为空孔7。

(2-4)工序的重复

通过进行1次上述(2-1)～(2-3)的工序，形成1层绝缘层。接着，通过将上述(2-2)～(2-3)的工序重复N次，形成层叠有(N+1)层的绝缘层的绝缘皮膜5。N为2以上且59以下的自然数。

需要说明的是，涂料中所含的第二成分的量越多，空孔率越大。

3.绝缘电线1所起到的效果

(3-1)绝缘皮膜5包含空孔7。因此，绝缘皮膜5的相对介电常数低。另外，开口面积比SR为20％以下。因此，导体3与绝缘皮膜5的密合性高。

(3-2)开口面积比SR例如为0.01％以上。在开口面积比SR为0.01％以上的情况下，导体3与绝缘皮膜5的密合性高，且相对介电常数也变低。

(3-3)空孔率例如为4体积％以上。在空孔率为4体积％以上的情况下，导体3与绝缘皮膜5的密合性高，并且能够进一步降低相对介电常数。

(3-4)空孔7例如是绝缘皮膜5中所含的中空微粒的空孔。在该情况下，绝缘皮膜5的相对介电常数更低。

(3-5)绝缘电线1的制造方法例如包括如下工序：在涂料中配合热分解性聚合物或核壳型微粒，使热分解性聚合物或核壳型微粒中所含的核微粒热分解，从而形成空孔7。在该情况下，能够进一步减小开口面积比SR。

4.实施例

(4-1)绝缘电线1的制造

利用上述“2.绝缘电线1的制造方法”一项中描述的方法，制造实施例1～4和比较例1的绝缘电线1。用于形成绝缘皮膜5的涂料的组成如表1所示。表1中的涂料成分的配合量的单位为质量份。表1中的“树脂”对应于第一成分。表1中的“聚酰亚胺”具体而言是指全芳香族聚酰亚胺。构成全芳香族聚酰亚胺的单体是包含PMDA和ODA的单体。表1中的“热分解性聚合物”是指交联丙烯酸系微粒。表1中的“高沸点溶剂”具体为油醇。需要说明的是，在实施例1～2及比较例1、实施例3～4中，通过调整形成构成绝缘皮膜5的绝缘层时的速度来变更空孔率、开口面积比SR。

[表1]

实施例1～4和比较例1在以下方面共通。导体3的材料为韧铜。导体3的直径为约0.8mm。绝缘皮膜5的膜厚为约35μm。在导体3的周围涂布涂料后，在350℃～500℃的温度下进行加热，由此形成绝缘层。然后，将其重复多次，从而使多个绝缘层层叠，形成包含空孔7的绝缘皮膜5。

(4-2)开口面积比SR及空孔率的测定

对实施例1～4和比较例1分别测定开口面积比SR和空孔率。将为了算出实施例1的开口面积比SR而使用的SEM照片示于图4。图4所示的SEM照片表示剥离后的绝缘皮膜5中的导体3侧的界面。

实施例1～4的开口面积比SR小于比较例1的开口面积比SR。在实施例1～2中形成绝缘层时的速度比在比较例1中形成绝缘层时的速度慢。另外，在实施例3中形成绝缘层时的速度比在实施例4中形成绝缘层时的速度慢。由此推测，在实施例1～2中，与比较例1相比，绝缘层与导体3的界面处的升温速度变快(即，涂料固化的速度变快)，因此至少绝缘层中的导体3侧的界面处的空孔7的形成得到抑制，开口面积比SR变小。

(4-3)剥离试验

对实施例1～4和比较例1分别进行剥离试验。剥离试验的方法如下所述。

在与轴向正交的截面切断绝缘电线1，从而取得试验体10T。试验体10T在轴向上的长度为25cm。准备图2所示的试验装置100。试验装置100具备把持部110A、110B。把持部110A、110B隔着空间而对置。把持部110A与把持部110B的距离为25cm。用把持部110A把持试验体10T的一个端部。用把持部110B把持试验体10T的另一个端部。

把持部110A安装于旋转机构120。旋转机构120能够使把持部110A旋转。把持部110A的旋转是以试验体10T的中心轴为旋转中心的旋转。把持部110B以不旋转的方式被固定。

接着，如图3所示，去除试验体10T所具备的绝缘皮膜5的一部分。在从轴向观察试验体10T时，去除绝缘皮膜5的范围处于隔着导体3而对置的2个部位。另外，去除绝缘皮膜5的范围在试验体10T的轴向上从试验体10T的一个端部到达相反的端部。在去除了绝缘皮膜5的部分，露出导体3。

接着，开始把持部110A的旋转。继续把持部110A的旋转，直到试样10T的绝缘皮膜5从导体3剥离为止。将从开始旋转时起到试样10T的绝缘皮膜5从导体3剥离时为止的把持部110A的累积旋转数设为剥离时旋转数。剥离时旋转数越多，导体3与绝缘皮膜5的密合性越高。剥离时旋转数的测定结果如表1所示。实施例1～4中的剥离时旋转数多于比较例1中的剥离时旋转数。实施例1～4中的剥离时旋转数多的理由推测是由于开口面积比SR小，导体3与绝缘皮膜5的密合性高。

5.其他实施方式

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形来实施。

(5-1)也可以使多个构成要素分担上述各实施方式中的一个构成要素所具有的功能，或者使一个构成要素发挥多个构成要素所具有的功能。另外，也可以省略上述各实施方式的构成的一部分。另外，也可以将上述各实施方式的构成的至少一部分相对于其他的上述实施方式的构成进行附加、置换等。

(5-2)除了上述绝缘电线1以外，还能够以将该绝缘电线1作为构成要素的马达、绝缘皮膜5的制造方法等各种方式实现本公开。

6.本说明书公开的技术事项

[项目1]一种绝缘电线，其具备具有长条形状的导体以及包含空孔且覆盖所述导体的绝缘皮膜，通过以下的方法测定的开口面积比SR为20％以下。

所述开口面积比SR的测定方法为：将所述绝缘皮膜从所述导体剥离。取得表示剥离后的所述绝缘皮膜中的所述导体侧的界面的SEM图像。算出作为上述SEM图像的至少一部分的观察区域的面积S1和处于上述观察区域内的上述空孔开口的部分的面积S2。通过以下的式(1)，算出所述开口面积比SR。

式(1) SR＝(S2/S1)×100

[项目2]根据项目1所述的绝缘电线，所述开口面积比SR为0.01％以上。

[项目3]根据项目1或2所述的绝缘电线，所述绝缘皮膜的空孔率为4体积％以上。

[项目4]根据项目1～3中任一项所述的绝缘电线，所述空孔来源于由液体构成的热分解性聚合物或高沸点溶剂。

[项目5]根据项目4所述的绝缘电线，所述由液体构成的热分解性聚合物为二醇型的聚丙二醇。

[项目6]根据项目4所述的绝缘电线，所述高沸点溶剂为油醇、1-十四醇或1-十二醇。

Claims (6)

1.一种绝缘电线，其具备具有长条形状的导体以及包含空孔且覆盖所述导体的绝缘皮膜；

所述绝缘电线的通过以下的方法测定的开口面积比SR为20％以下；

所述开口面积比SR的测定方法为：将所述绝缘皮膜从所述导体剥离，取得表示剥离后的所述绝缘皮膜中的所述导体侧的界面的SEM图像，算出作为所述SEM图像的至少一部分的观察区域的面积S1和处于所述观察区域内的所述空孔开口的部分的面积S2，通过以下的式(1)，算出所述开口面积比SR；

式(1) SR＝(S2/S1)×100。

2.根据权利要求1所述的绝缘电线，其中，所述开口面积比SR为0.01％以上。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘电线，其中，所述绝缘皮膜的空孔率为4体积％以上。

4.根据权利要求1所述的绝缘电线，其中，所述空孔来源于由液体构成的热分解性聚合物或高沸点溶剂。

5.根据权利要求4所述的绝缘电线，其中，所述由液体构成的热分解性聚合物为二醇型的聚丙二醇。

6.根据权利要求4所述的绝缘电线，其中，所述高沸点溶剂为油醇、1-十四醇或1-十二醇。