CN1242866A - 多层绝缘导线及使用此导线的变压器 - Google Patents

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Abstract

披露一种多层绝缘导线,包括一导体和由两或多层构成的用于覆盖导体的可焊的挤压二绝缘层,其中至少一个绝缘层由一种包括100份重量的一种树脂(A)、10份或更多重量的一种树脂(B)和15至200份重量的一种无机填充剂(C)的混合物制成;树脂(A)属于选自由聚醚亚胺树脂和聚醚砜树脂组成的一族的至少一种,而树脂(B)属于由聚碳酸酯树脂、聚芳基化物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂组成的一族的至少一种。还披露一种采用多层绝缘导线的变压器。此多层绝缘导线具有优越的热阻抗、可焊性、高频特性和绕制线圈能力,并很好地适合于工业生产。其次,采用多层绝缘导线的变压器具有优越的电气特性和很高的可靠性,因为,当用在高频之下时,不降低电气特性并防止受热量生成的影响。

Description

多层绝缘导线及使用此 导线的变压器
本发明涉及一种多层绝缘导线，其各绝缘层由两或多个挤压-涂敷层构成。本发明还涉及一种变压器，其中采用所述多层绝缘导线。更为具体地说，本发明涉及一种多层绝缘导线，可用作装入比如电气/电子设备之中的变压器绕组和引线；所述导线具有优越的热阻抗、和高频特性，而且它具有如此优越的可焊性，以致当所述导线沉入焊料池中时，绝缘层可以在较短的一段时间内被除掉而允许焊料容易粘合于导体。本发明也涉及一种采用所述多层绝缘导线的变压器。
变压器的结构是由IEC(International Communication)标准文件950等规定的。亦即，这些标准提出，在一绕组的初级与次级绕组之间制成至少三个绝缘层，其中一覆盖绕组导体的漆包薄膜不被认可为绝缘层，或者，一绝缘层的厚度是0.4mm或更大。这些标准还提出，初级与次级绕组之间的蠕变距离，根据所加的电压变化，是5mm或更大；变压器可承受施加于初级与次级两方面之间的3000V电压达一分钟之久；以及类似事项。
按照这种标准，一种当前通行的变压器具有诸如示于图2横截面之中的结构。在此结构中，一漆包的初级绕组4围绕一管筒2缠绕在一铁芯1上，方式是，用于确保蠕变距离的各绝缘隔板3各别地配置在管筒周边表面的对置两侧。一种绝缘带条5在初级绕组4上缠绕至少三圈，用于确保蠕变距离的各绝缘隔板3配置在绝缘带条上，而后，一漆包的次级绕组6围绕绝缘带条予以缠绕。
近来，一种其结构包括既无各绝缘隔板3也无绝缘带条层5的变压器，如图所示，已经用来代替其结构示于图2横截面之中的变压器。示于图1的变压器具有的超过其结构示于图2的变压器的一项优点是，整体尺寸能够减少并省去用于绝缘带条的缠绕作业。
在制造示于图1的变压器时，考虑到前述的IEC标准，必需的是，至少三个绝缘层4b(6b)、4c(6c)和4d(6d)制成在所用的初级绕组4和次级绕组6的一或两个导体4a(6a)上的外部周边表面上。
作为这样的绕组，已知一种绕组，其中绝缘带条首先围绕导体缠绕以便在其上面形成一第一绝缘层，并进一步缠绕以接续地形成第二和第三绝缘层，以致形成彼此可分隔的三个绝缘层。其次，已知一种绕组，其中采用聚氨基甲酸乙酯的漆包导体陆续地用氟树脂予以挤压-涂敷，从而由三层结构组成的各挤压-涂敷层全部形成用作各绝缘层(JU-A-3-56112(“JU-A”指的是未经审查的、已发表的日本实用新型申请))。
不过，在上面提及的缠绕绝缘带条的情况下，由于缠绕带条是一项不可避免的作业，所以生产效率极低，而且电线的成本显著提高。
在上面提及的挤压氟树脂的情况下，由于绝缘层是由氟树脂制成的，所以其优点是，热阻抗和高频特性良好。另一方面，由于树脂的高成本和在一高剪切速度下受拉时外观恶化的特性，很难提高生产速度，并且象绝缘带条那样，电线的成本也高了。其次，在这种绝缘层的情况下，存在的问题是，由于绝缘层不利通过沉入焊料池而被除掉，所以接线柱上的绝缘层不得不采用不甚可靠的机械手段予以除掉，而后在此接线柱为有待连接的绝缘导线作了处理之后，导线必须焊接于或以非焊接方式连接于比如一个接线柱。
另一方面，一种多层绝缘导线已付诸实用，其中各绝缘层是由一种混合物制成的，混合物包含作为基料树脂的聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate)和一种离聚物(ionomer)，后者是通过把一种乙烯/甲基丙烯酸共聚物的各羧基的一部分转变为一些金属盐而制备的；以及其中各绝缘层之中的最上面覆盖层是由聚酰胺(尼龙，nylon)制成的。这种多层绝缘导线具有上好的电线成本(材料便宜和生产率高)、可焊性(绝缘导线与接线柱可能直接连接)和绕制线圈能力(意味着，在围绕一管筒缠绕绝缘导线时，绝缘层不会破裂而损害线圈的电气特性，此时，比如绝缘线的一些部分彼此摩擦或绝缘导线与导引喷管摩擦(US-A-5606 152，以及JP-A-6-223643(“JP-A”指的是未经审查的已经表的日本专利申请))。
其次，为了提高热阻抗，发明人提出过一种绝缘导线，其基底树脂由以上聚乙烯对苯二甲酸酯改为多环己烷二甲撑对苯二甲酸酯(PCT，polycyclohexanedimethylene terephthalate)。
不过，尽管这些多层绝缘导线在符合IEC 950-标准2.9.4.4条款的附件U(绝缘导线)和条款1.5.3的附件C(变压器)的测试方法中合乎热阻抗E级的要求，但并不合乎IEC标准热阻抗B级的要求。不能说，这样的多层绝缘挤压-涂敷绝缘导线令人满意地符合将变得越来越严格的未来变压器性能方面的改进需求。
首先，由于近年来电气/电子设备已经做得尺寸很小，热量生成对变压器的影响很易成为突出的问题，因此，即使在以上三层挤压涂敷式绝缘导线的情况下，也需要较高的热阻抗。其次，因在变压器电路之中的频率做成高频，因此需要在高频下改进电气特性。
为了解决这些问题，本发明的一项目的是，提供一种多层绝缘导线，具有优越的热阻抗、可焊性、高频特性和绕制线圈能力；另外，有利地适合于工业生产。
其次，本发明的另一项目的是，提供一种变压器，电气特性优良而可靠性高，此时，在用于高频时，电气特性并不降低，以及热量生成的影响得以防止；而且此时，缠绕着这样一种具有优越热阻抗、可焊性、高频特性和绕制线圈能力。
本发明的其他和进一步的各项目的、特点和优点将从以下结合附图所作的说明中体现得更加完整。
本发明的以上各项目的通过以下多层绝缘导线和以下使用所述导线的变压器予以实现。
亦即，按照本发明提供了：
(1)一种多层绝缘导线，包括一导体和由两或多层构成的用于覆盖导体的可焊的挤压-绝缘层，其中至少一层绝缘层由一种包括100份重量的一种树脂(A)、10份或更多重量的一种树脂(B)和15至200份重量的一种无机填充剂(C)的混合物制成；树脂(A)属于选自由聚醚酰亚胺树脂和聚醚砜树脂组成的一族的至少一种，而树脂(B)属于由聚碳酸酯树脂、多芳基化合物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂组成的一族的至少一种。
(2)按照以上(1)所述的多层绝缘导线，其中所述包括树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物，包括100份重量的树脂(A)、10至70份重量的树脂(B)和20至140份重量的无机填充剂(C)。
(3)按照以上(1)或(2)所述的多层绝缘导线，其中不同于由包含树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物制成的绝缘层，绝缘层由一种包含100份重量树脂(A)和10或更多份重量树脂(B)的树脂混合物制成。
(4)按照以上(1)或(2)所述的多层绝缘导线，其中不同于由包含树脂(A)和(B)以及无机填充物(C)的混合物制成的绝缘层，各绝缘层由一种包含100份重量树脂(A)和20至70份重量树脂(B)的树脂混合物制成。
(5)按照以上(1)、(2)、(3)或(4)所述的多层绝缘导线，其中由包含树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物制成的绝缘层，至少形成为最外层。
(6)按照以上(1)至(5)之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚醚砜树脂。
(7)按照以上(1)至(5)之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚碳酸酯树脂和/或一种聚芳基化合树脂。
(8)按照以上(1)至(5)之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚醚砜树脂，而树脂(B)是一种聚碳酸酯树脂和/或一种聚芳基化物树脂。
(9)按照以上(1)至(8)之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚醚砜树脂，具有由以下结构式表示的重复单元：
Figure A9880152400071
其中n是一正整数。
(10)按照以上(1)至(9)之一所述的多层绝缘导线，其中无机填充剂(C)包括选自氧化钛和氧化硅之中的至少一种。
(11)按照以上(1)至(10)之一所述的多层绝缘导线，其中无机填充剂(C)具有的平均颗粒直径为5μm或更小。
(12)一种多层绝缘导线，包括以上(1)至(11)各项之一所述的多层绝缘导线，其表面涂敷一种石蜡和/或黄蜡。
(13)一种变压器，其中采用以上(1)至(11)各项之一所述的多层绝缘导线。
在此，本发明中的最外层指的是各挤压-涂敷层中位于离开导体最远处的一层。
图1是一横截面视图，表明一变压器实例，此变压器的结构中采用三层绝缘导线作为绕组。
图2是一横截面视图，表明一变压器实例，此变压器具有通常的结构。
图3是一示意简图，表明一种测定静摩擦系数的方法。
用在本发明之中的所述树脂(A)是一种热阻很大的树脂，而作为这种树脂，可以从已知实用的各种聚醚砜树脂中选定一些聚醚砜树脂(polyethersulfone resins)。
所用的一些聚醚砜最好是由以下结构式(1)所代表的那些，结构式(1)是：
其中R1表示一单键或-R2-O-，这里R2，可以具有一取代基(比如一烷基族，alkyl group)，表示一苯撑族(phenylene group)、一联苯烯族(biphenylylene group)，而n是一大得足以得出聚合物的正整数。
生产此种树脂的方法本身是公知的，而作为一项实例，可以提及一种制作方法，其中一种二氯联苯砜、双酚S和碳酸钾在一种高沸腾溶剂中发生反应。作为市场上有售的一些树脂，可以提及比如Victres PES、Sumikaexcel PES(商品名，Sumitomo Chemical Co.Ltd.制造)，以及RadelA、Radel R(商品名，Amoco制造)。
其次，树脂的分子量越大，就更加可取和电线功能方面的挠性就更加提高。不过，如果树脂的分子量过大，则难以把树脂挤压成薄膜。在本发明中，聚醚砜树脂具有正比于分子量的减小的粘度(一种聚醚砜树脂的二甲基甲酰胺溶液<100ml的二甲苯甲酰胺中1g聚醚砜(PES)>在25℃下于恒温箱中的粘度，采用Ubbelohde粘度计测定)，最好是0.31或更高，而特别可取的是在0.41至0.48的范围之内。更为具体地说，在不结合使用任何无机填充剂时，聚醚砜树脂最好是具有0.31或更高的比浓粘度，而更为可取的是0.36至0.48。另一方面，在结合使用无机填充剂时，聚醚砜树脂最好是具有0.36或更高的比浓粘度，而更为可取的是0.41至0.48。
特别是，在有待使用的无机填充剂数量大时，从最终绝缘导线的挠性的角度来看，最好是使用一种大比浓粘度的聚醚砜。
其次，作为树脂(A)，可以使用聚醚酰亚胺树脂(polyetherimideresin)。聚醚酰亚胺，以及生产聚醚酰亚胺的方法，都是公知的，比如，聚醚酰亚胺可以如下方式合成：2，2’-双[3-(3，4-二羧基苯氧)-苯基]丙烷二酸酐和作为溶液的邻-二氯苯之中的4，4’二氨基二苯基甲烷。
聚醚酰亚胺树脂最好是由结构式(2)代表的那些，结构式(2)是：
Figure A9880152400091
其中R4和R5各自代表一苯撑族、一二苯撑族，
Figure A9880152400092
其中R6代表一烷撑族(alkylene group)，最好是具有1至7个碳原子(诸如最好是甲撑、乙烯和丙烯(特别可取的是异丙叉))，或者一萘族，每一R4和R5可以具有一取代基，诸如一烷基族(比如甲基和乙基)；以及m是一大得足以得出聚合物的正整数。
作为市场上有售的树脂，比如可以提及ULTEM(商品名，由GE plasticsLtd.制造)。
在本发明中，通过混合热阻树脂(A)与树脂(B)，树脂复合物就获得可焊性。
上面提及的聚碳酸盐树脂、多芳基化合物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂，用作树脂(B)，都是没有具体限制的。作为聚碳酸盐树脂，可以采用由一已知的利用比如二醇(dihydric alcohol)、碳酰氯作为原料的方法制成的那些。作为市场上有售的树脂，可以提及Lexan(商品名，由GE PlasticsLtd.制造)、Panlite(商品名，由Teijin Chemicals Ltd.制造)和Upiron(商品名，由Mitsubishi Gas Chemical Co.Inc.制造)。作为用于本发明之中的聚碳酸酯树脂，可以采用诸如那些由结构式(3)表示的已知各种聚碳酸酯树脂，结构式(3)是：
Figure A9880152400101
其中R7代表苯撑族(phenylene group)、二苯撑族，
其中R8代表烷撑族(alkylene group)，最好是具有1至7个碳原子(诸如最好是甲撑、乙烯或丙烯(特别可取的是异丙叉))，或者一萘族，各自可以具有一取代基，诸如一烷基族(比如甲基和乙基)；以及s是一大得足以得出聚合物的正整数。
其次，多芳基化合物树脂(polyarylate resin)一般是用界面聚合方法生产的，其中，比如溶解在一种多水碱溶液之中的双酚(bisphenol)A，以及一种溶解在一有机溶剂之中的氯代对苯二甲酸(terephthalic)/氯代间苯二甲酸(isophfhalic)混合物，诸如一种卤化烃，都在正常(室内)温度下反应以合成树脂。作为市场上有售的树脂，可以提及比如U-polymer(商品名，由Unitika Ltd.制造)。
其次，作为聚酯树脂，可以使用由一已知的采用乙二醇、二价芳香羧酸等作为原料的方法所生产的那些。作为市场上有售的树脂，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)系列树脂，诸如Byropet(商品名，由Toyobo Co.，Ltd.制造)、Bellpet(商品名，由Kanebo，Ltd.制造)和Teijin PET(商品名，由Teijin Ltd.制造)；聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)系列树脂，诸如TeijinPEN(商品名，由Teijin Ltd.制造)；以及多环己烷二甲撑对苯二甲酸酯(PCT)系列树脂，诸如EKTAR(商品名，由Toray Industries，Inc.制造)。
其次，作为聚酰胺树脂，可以使用由一已知的采用二胺化合物、二羧基酸等作为原料而生产的那些。作为市场上有售的树脂，可以提及比如尼龙6，6、诸如Amilan(商品名，由Toray Industries，Inc.制造)、Zytel(商品名，由E.I.du Pont De Nemours & Co.，Inc.制造)、Maranyl(商品名，由Unitika Ltd.制造)；尼龙46，诸如UnitikaNylon46(商品名，由UnitikaLtd.制造)；以及尼龙6，T，诸如ARLEN(商品名，由Mitsui PetrochemicalIndustries，Ltd.制造)。
其次，在本发明中，至于树脂(B)，比如聚碳酸盐树脂、多芳基化合物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂，它有待与具有热阻的树脂(A)相混合，部分这种树脂(B)指望会分解出来以产生在此树脂与热阻性树脂(A)相混合(揉混)时，或在焊接绝缘导线时，显示焊剂作用的各种成分(比如羧基酸、胺、乙醇和醛)。
在本发明中，有待混合于100份重量树脂(A)的树脂(B)的数量是10份重量或更多一些。当混合于100份重量树脂(A)的树脂(B)少于10份重量时，热阻增大而无法获得可焊性。有待混合的树脂(B)数量的上限要考虑所需热阻水平而予以确定，它最好是100份重量或更少一些。在应当达到特别高的热阻水平而又保持高可焊性时，有待混合的树脂(B)数量最好是70份重量或更少一些，这两种性质都在其中特别得到良好平衡的一个最好的范围是，对于100份重量的树脂(A)，有待混合的树脂(B)数量是20至50份重量。
在本发明中，特别值得注意的是，聚醚亚胺树脂和聚醚砜树脂，都是热阻树脂，根本不显示任何可焊性，而聚碳酸酯树脂和多芳基化合物树脂的可焊性不是在一种实用的水平上，只是当树脂(A)和(B)二者掺混之后，可焊性才能提高到实用水平上。尽管在分别单独使用时聚酯树脂和聚酰胺树脂显示出良好的可焊性，令人惊异的是，即使在以低比率混合时也可显示出实用的可焊性。
另一方面，为了进一步提高树脂(A)与树脂(B)的混合物的高频特性和溶剂阻抗，在本发明中，在树脂(A)与树脂(B)的混合物中还包括无机填充剂(C)。
作为可以用在本发明之中的无机填充剂，可以提及氧化钛、氧化硅、矾土、氧化锆、硫酸钡、碳酸钙、陶土、滑石以及类似物。上列之中，氧化钛和氧化硅是特别可取的，因为它们在树脂中的弥散性很好，它们的颗粒几乎不会集结，以及它们在一绝缘层中几乎不会造成空间，结果，所造成的绝缘导线外观良好，而且几乎不发生电气性能的反常现象。最好是，无机填充剂具有的平均颗粒直径是5μm或更小，而更为可取的是3μm或更小。无机填充剂平均颗粒直径的下限并不特别予以限制，而它最好是0.01μm或更大，以及更为可取的是0.1μm或更大。如果颗粒直径过大，电线的外观往往恶化，因为会出现诸为包含空洞和表面光滑度降低等各种问题。另一方面，如果无机填充剂的平均颗粒直径过小，则毛体积比重变小，而在某些情况下混合(揉混kneading)不会很好地进行。其次，一种高吸水性的无机填充剂往往会降低电气性能，而因此一种低吸水性的填充剂是较为可取的。在此，“低吸水性”指的是，在室温(25℃)和60％这一相对湿度下，吸水率是0.5％或更小。
进而，当混合(揉混)树脂、无机填充剂及其混合物和覆盖电线时，从保持最终电线性能方面的挠性的角度来看，最好是把树脂、无机填充剂及其混合物干燥到分别具有0.1％或更小的吸水率和最好是0.05％或更小的吸水率。
市场上有售的可以用在本发明之中的无机填充剂包括比如作为氧化钛的FR-88(商品名；由FURUKAWA Co.LTD.制造；平均颗粒直径：0.19μm)、FR-41(商品名；由FURUKAWA Co.，LTD.；平均颗粒直径：0.21μm)和RLX-A(商品名；由FURUKAWA C0.LTD.制造；平均颗粒直径：3至4μm)；作为氧化硅的UF-007(商品名；由Tatsumori，LTD.；平均颗粒直径：5μm)和5X(商品名；由Tatsumori，LTD.制造；平均颗粒直径：1.5μm)；作为氧化铝的RA-30(商品名；由Iwatani International Corporation制造；平均颗粒直径：0.1μm)；以及作为碳酸钙的Vigot-15(商品名；由SHIRAISHI KOGYOKAISHA，LTD.制造；平均颗粒直径：0.15μm)和Softon(商品名；由BIHOKUFUNKA KOGYO CO.LTD.制造；平均颗粒直径：3μm)。
无机填充剂(C)在以上混合物对100份重量的以上树脂(A)的比例是15到200份重量。如果比例小于15份重量，所需的高热阻和高频特性就不能获得，另外热冲击阻抗变坏、达到导体的裂纹无法防止发生，以及此外，溶剂阻抗不良。另一方面，如果比例超过200份重量，无机填充剂的弥散稳定性和电线功能的挠性就显著降低，结果，电气特性(击穿电压和耐受电压)也随之恶化。本发明中的热冲击阻抗指的是抵抗由绕线脉冲电压(模拟绕制线圈)所造成的热冲击。从热阻、高频特性、热冲击阻抗、溶剂阻抗和其他所需的电气特性之间平衡的角度来看，无机填充剂(C)的比例，对于100份重量的以上树脂(A)，最好是20至140份重量，而更为可取的是25至100份重量。
以上包括树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物，或者有待用于另一绝缘层之中的(A)和(B)树脂混合物，可以依靠熔解和采用一普通混合机，诸如一双螺旋挤压机，一揉混机和一共混机，从事混合而予以制备。已经发现，有待混合的各树脂的混合温度对直接可焊性具有影响，而混合机被设定的混合温度越高，得到的直接可焊性就越好。特别可取的是，混合温度被设定在320℃或更高。
可以向以上混合物或树脂混合物添加另一种耐热热塑树脂，其数量是应当不会损害按照本发明有待达到的作用和效果。
可以向以上混合物或树脂混合物添加一些添加剂、处理助剂和着色剂，每一种通常使用的数量是，不会损害按照本发明有待达到的作用和效果。
本发明的绝缘导线的各绝缘层由两或多层组成，而最好是三层。各挤压成的绝缘层中的至少一层是由包含以上树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物制成的。由以上混合物制成的绝缘层的位置并不具体地予以限制，而该层可以是最外层或不是最外层的一层。最好是，从溶剂阻抗的角度来看，由以上混合物制成的一层至少设置为最外层。其次，当一绝缘导线由于任何原因而被施以高于一部分放电起始电压的某一电压时，由电晕造成的表面破裂可能始自各电线彼此接触部分附近，这种破裂在高压和高频下较为密集地出现，使导线损坏易于继续进行，从而导致电气特性的恶化。因此，为了防止这种现象，最好是，由以上树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物制成的一层至少设置为本发明的绝缘导线之中的最外层(以及任由选择地另一绝缘层)。在此情况下，以进一步改进比如热阻抗和高频特性的角度来看，所有各层可以由以上混合物制成，但在某些情况下，电气特性(击穿电压和耐受电压)被降低一点。因此，所有各层之中的一层或几层(特别可取的是一或两层)由以上树脂制成，或者无机填充剂在一外层中比在一内层中要多。在此情况下，如果只是最外层由以上混合物制成，则热阻抗、高频V-t特性、溶剂阻抗和热冲击阻抗都可以被大大提高，但是其中比较靠外一层中无机填充剂的比例予以增大的那一情况是更为可取的，因为各层之间的粘合力提高了。
作为具有的可焊性可以用来形成一不同于由以上树脂混合物制成的绝缘层的绝缘层的热塑树脂，除了以上树脂(A)和(B)的树脂混合物，其主要组分是一聚酰胺的树脂，以及其主要组分是一聚酯的树脂，均可采用；可以采用的聚酰胺树脂的具体实例包括耐纶12、耐纶6、耐纶6，6和耐纶4，6。最好是，可以采用包含树脂(A)和树脂(B)的树脂混合物，而它们的混合比例与所述用于另作包含无机填充剂(C)的混合物的混合比例是一样的。
特别是，为了使热阻和可焊性的均衡，最好是使用耐纶6，6或耐纶4，6，并且当它们被加以某种无机填充剂时，考虑到所得绝缘导线的绕制线圈能力和高频特性，它们可以用来形成最外层。
其次，作为聚酯树脂，可以使用由芳香二羧基酸和脂肪二元醇制成的那些，诸如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、多环己烷二甲撑对苯二甲酸酯(PCT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，polyethylene naphthalates)。
其次，当树脂(A)和(B)的树脂混合物或另外包含无机填充剂(C)通过挤压涂敷法施加于一导体时，可焊性会大为提高，如果导体起初不予加热(予热)。当导体起初予以加热，温度最好是设定于140℃或以下。
亦即，由于不加热导体而造成的导体与混合物涂敷层之间粘合力的减弱，连同在焊接期间混合物涂敷层在导线长度方向上10至30％的巨大热皱缩，会提高可焊性。
本发明的多层绝缘导线可以在以上两或多个挤压-涂敷绝缘层的上面配置一具有特定功能的覆盖层，作为电线的最外层，对于本发明的绝缘导线，如果需要，可以使用一种石蜡、一种黄蜡(比如脂肪族和黄蜡)或者类似物，作为表面处理剂。用于漆包绕组的致冷机油润滑性不良并在绕制线圈作业中可能造成刮屑，但是这一问题可以通过以通常方式施用一种石蜡或一种黄蜡而予以解决。
作为用于本发明之中的导体，可以使用一种金属裸线(实心金属丝)、一种具有漆包薄膜或涂敷在金属裸线上的绝缘薄层的绝缘线、一种由相互卷绕的金属裸线组成的多芯捻成线(一束金属丝)，或者一种由各自具有涂敷的一漆包薄膜或一绝缘薄膜的各相互卷绕的绝缘金属丝组成的多芯捻成线。多芯捻成线的相互卷绕金属丝的数量可以根据所需的高频用途任意地予以选择。另外，当一种多芯导线的金属丝数量很大时，比如在一19或37股导线中，多芯导线(原线)可以状为一捻成线或一非捻成线。在非捻成线中，比如，多股导体各自可以是一裸线或一绝缘线以形成原线，可以只是被集合(收集)在一起而在大致平行的方向上使之成束，或者成束的导体可以以一很大的节距予以相互卷绕。在每一这种情况下，其横截面最好是一圆形或大致圆形的。不过，应当要求，作为绝缘薄层的材料，使用一种本身可焊性良好的树脂，诸如变性酯化亚胺聚氨基甲酸乙酯树脂、变性脲聚氨基甲酸乙酯树脂和聚酯亚胺树脂，以及具体地可以使用比如WO4905(商品名，由Hifachi Chemical Co.，Ltd.制造)、TSF-200和TPU-7000(商品名，由Totoku Toryo Co.制造)，以及FS-304(商品名，由Dainichi Seika Co.制造)。其次，施用焊料于导体或用锡镀敷导体，乃是一种提高可焊性的手段。
在本发明的一项优先实施例中，耐热多层绝缘导线是由三层构成的。最好是，各挤压-涂敷的绝缘层的总厚度被控制在60至180μm的范围之内。这是由于，如果各绝缘层的总厚度过小，在某些情况下，所得耐热多层绝缘导线的电气特性大为降低，而导致导线不合实用。另一方面，如果各绝缘层的总厚度过大，在某些情况下，可焊性又显著恶化。更为可取的是，各挤压-涂敷的绝缘层的总厚度处在70至150μm的范围之内。最好是，以上三层每层的厚度被控制在20至60μm的范围之内。
在本发明的多层绝缘导线中，各绝缘层具有至少一层由包含树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的树脂混合物构成，而余下的(各)绝缘层可以是由树脂(A)和(B)的树脂混合物构成的一层，或者是其主要组分是另一种可焊的热塑性树脂的一层，以致热阻抗、可焊性和高频特性都可予以满足。
与此相关，首先，热阻抗和可焊性两种特性可以取得的原因并不清楚地了解，但预期如下。即重要的是，树脂混合物是由选自热阻抗较高的聚醚亚胺树脂和聚醚砜树脂之中的至少一种树脂，以及选自热阻抗较低的聚碳酸酯树脂、多芳香化合物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂之中的至少一种树脂，共同构成的。当它们混合之后，部分热阻抗较低的树脂被热力分解，分子量降低，从而降低了所得混合物的熔融粘度并产生了一些显示焊剂作用的组分。这一点据信可能导致显示出可焊性，同时又在挤压-涂敷的情况下保持高热阻抗。此外，混合物中的无机填充剂几乎不会影响可焊性作用。
其次，当包含树脂(A)和(B)的所述混合物制成为第一涂敷层(最内层)时，已经发现，由于热皱缩巨大粘合力下降而未从事导体的初始加热，因此，可焊性水平可以更加提高。
其次，还认为，由无机填充剂(C)造成的高频特性方面的突出改进应当归因于：对于因出自电线表面的电晕而引起的破裂存在抗力，这种抗力已经由于使用耐热树脂而产生的协合效应而显著增大。
本发明的变压器，其中采用本发明的多层绝缘导线，不仅满足IEC 950各项标准，还可适用于重载设计，由于没有某种绝缘带条的绕组，以致变压器可以做成尺寸较小而热阻抗和高频特性可以很高。
本发明的多层绝缘导线可以用作任何类型变压器的绕组，包括示于图1的那些。在这样一种变压器中，一般一初级绕组和一次级绕组以一成层的方式缠绕在一个芯子上，但是本发明的多层绝缘导线可以适用于一种其中一初级绕组和一次级绕组交替缠绕的变压器(JP-A-5-152-139)。其次，在本发明的变压器中，以上多层绝缘导线可以用于初级绕组和次级绕组二者，而且如果具有三层挤压制成的绝缘层的绝缘导线用于初级和次级绕组之中的一个，另一个可以是漆包线。附带地说，在其中具有两层挤压制成的绝缘层的绝缘导线只是用于两绕组之一和一种漆包线用于另一的情况下，则要求一层一种绝缘带条夹置在两绕组之间而一绝缘屏蔽需要用以确保一蠕变距离。
本发明的多层绝缘导线具有这样一些优越的作用和效应，以致其热阻抗高到足以满足B级热阻抗，它具有很高的溶剂阻抗，由于热冲击而造成的裂纹不会形成，而且还有，在高频下的电气特性是良好的。其次，本发明的绝缘导线可以最好地和适当地用作变压器之中的引线和绕组，而在接线柱处理之后，可以进行直接焊接，因为绝缘导线具有优良的可焊性和绕制线圈能力。本发明的变压器，其中采用以上多层绝缘导线，可以满足对于日益做成较小尺寸的电气/电子设备的要求，因为这种变压器电气特性优良而在电路使用高频时电气特性不会降低，而且这种变压器较少受热量生成的影响。
实例
本发明现在将参照以下各实例较为详细地予以说明，但本发明并不局限于这些实例。
实例1至10，以及对比实例1和2，以及参照实例1和2
作为导体，配置了直径0.4mm的退火铜丝制成的裸线(实心金属丝)(实例1至8和10，对比实例1和2，以及参照实例1至2)，以及捻成线，各自由7条相互卷绕的线芯(绝缘金属丝)组成，线芯则各自由以绝缘清漆WD-4305(商品名，由Hitachi Chemical Co.Ltd.制造)涂敷一种直径0.15mm的退火铜丝而制成，以致清漆层的涂敷厚度会是8μm(实例9)。导体分别依次地用挤压涂敷法予以涂敷，各树脂层具有用于挤压涂敷的配方(各组分以若干份重量表明)和示于表1、2和3中的厚度，而得出的涂敷过的导体分别予以表面处理，借以制备多层绝缘导体。
针对如此制备的多层绝缘导线，按照以下各种测试方法测定和评定各种特性：
(1)溶剂阻抗
按照JISC3003-1984 14.1(2)的评定法，在绝缘导线浸入一溶剂30分钟之后，评定出涂层有或没有鼓胀现象并测定薄膜的笔痕厚度。
(2)可焊性
在绝缘导线一端处的大约40mm的一段在-450℃的温度下沉入熔化的焊料之中，测定用于焊料粘合于30mm长沉入部分所需的时间(秒数)。所需的时间越短，可焊性就越是优良。所表明的数值是平均值n＝3。
(3)介电击穿电压
介电击穿电压按照JIS C 3003-1984 11.(2)的两次扭曲法予以测定。
(4)热阻抗
热阻抗用以下测试方法评定，符合IEC标准的950标准条款2.9.4.4的附件U(绝缘线)和一条款1.5.3的附件C(变压器)。
10圈多层绝缘导线在一118Mpa(12kg/mm2)的载荷下围绕一直径为6mm的心轴缠绕。它们在225℃(E级，215℃)下加热一小时，而后在175℃(E级，165℃)下加热另外72小时，再后，它们在25℃和湿度95％的大气中保持48小时。紧接着，向其施加一3000V的电压达一分钟。在没有电气短路时，认为通过了B级。(判断是在n＝5下作出的。如果即使当n＝1时是NG，则认为未通过测试。)
(5)耐热冲击性
热冲击阻抗按照IEC851-6试验9予以评定。在完成缠绕于恒等直径(ID)之后，在225℃下置放在一恒温器中30分钟，而后观查涂层中裂纹是否形成。当涂层中没有裂纹时，判为良好。
(6)高频V-t特性
按照JISC3003-1984 11.(2)的两次扭转法制成一试件，并测出在一3.8KV的施用电压下出前短路前的寿命(分钟)、一100KHz的频率和一10us的脉冲持续时间。
(7)静摩擦系数(绕制线圈能力)
测定是使用图3所示的一种装置完成的。在图3中，7表示多层绝缘导线、8表示一加载板、9表示一带轮和10表示一载荷。设质量是W(g)的加载板8开始移动时载荷10的质量是F(g)，则静摩擦系数从F/W中得出。
所获得的数值越小，表面的滑移性越好而绕制线圈能力也越强。
(8)吸水性
吸水性是用一种Karl Fischer式水分测定仪测定的。加热温度是200℃。顺便提一下，用在实例1至10、对比实例1和2，以及参照实例1和2之中的各种材料都经过干燥以具有0.05％或更低的吸水性。
这些结果都示于表1、2和3。表1
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
第一层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.48) 100(0.41) 100 100(0.41) 100(0.41)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 65 18 45 80 45
树脂总量(重量份) 165 118 145 180 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10 150
第一层膜厚(μm) 33 33 33 33 33
第二层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.48) 100(0.41) 100 100(0.41) 100(0.41)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 65 18 45 80 45
树脂总量(重量份) 165 118 145 180 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10 150 50 16
第二层膜厚(μm) 33 33 33 33 33
第三层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.48) 100(0.41) 100 100(0.48) 100(0.41)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 65 18 45 80 45
树脂总量(重量份) 165 118 145 180 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10碳酸钙*11氧化硅3*12 150 50 16 80 60
第三层膜厚(μm) 33 33 33 33 33
表面处理 冷冻机油 冷冻机油 冷冻机油 冷冻机油 固体石蜡
总膜厚(μm) 100 100 100 100 100
耐溶剂性可焊性(450℃)介电击穿电压(kV) 5H3.515.5 4H4.520.1 3H4.520.4 4H317.5 4H3.519.6
耐热性B类E类 合格-- 合格-- 合格-- 合格-- 合格--
耐热冲击性(1D)高频特性(3.8kV)静摩擦系数 良好67.40.18 良好39.70.15 良好24.50.15 良好23.10.16 良好21.40.1
注：*1  聚醚酰亚胺，ULTEM1000(商品名，由GE Plastics Ltd.制造)
*2  聚醚砜树脂，Sumikaexcel PES(商品名，由Sumitomo Chemical CO.，Ltd.制造)；括号中表示减小的粘度
*3  多芳基化合物树脂，U-polymer U-100(商品名，由Unitika Ltd.制造)
*4  聚碳酸酯树脂，Lexan SP-1210(商品名，由GE Plastics Ltd.制造)
*5  聚酯(聚环己烷二亚甲基对苯二甲酸，polycyclohexanedimethyleneterephthalate)树脂，EKTAR DA(商品名，由Toray Industries，Inc.制造)
*6  聚酰胺树脂(尼龙6，T)，ARLEN AE-4200(商品名，由MitsuiPetrochemical Industries，Ltd.制造)
*7  FR-88(商品名，由FURUKAWA CO.，Ltd.制造)；平均颗粒直径为0.19μm
*8  RLX-A(商品名，由FURUKAWA CO.，Ltd.制造)；平均颗粒直径为3-4μm
*9  UF-007(商品名，由TATSUMORI LTD.制造)；平均颗粒直径为5μm
*10 5X(商品名，由TATSUMORI LTD.制造)；平均颗粒直径为1.5μm
*11 Vigot-15(商品名，由SHIRAISHI KOGYO KAISHA LTD.制造)；平均颗粒直径为0.15μm
*12 A-1(商品名，由TATSUMORI LTD.制造)；平均颗粒直径为10μm表2
实例6 实例7 实例8 实例9 实例10
第一层 树脂(A)(重量份) PRI*1PES*2 100(0.31) 100(0.31) 100(0.31) 100(0.31) 100(0.31)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 45 45 45 45 45
树脂总量(重量份) 145 145 145 145 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10
第一层膜厚(μm) 33 33 33 33 33
第二层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.31) 100(0.31) 100(0.31) 100(0.31) 100(0.31)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 45 45 45 45 45
树脂总量(重量份) 165 118 145 180 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10
第二层膜厚(μm) 33 33 33 33 33
第三层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.41) 100(0.41) 100(0.41) 100(0.41) 100(0.41)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 45 45 45 45 45
树脂总量(重量份) 145 145 145 145 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10碳酸钙*11氧化硅3*12 60 60 60 60 40
第三层膜厚(μm) 33 33 33 33 33
表面处理 冷冻机油 冷冻机油 冷冻机油 冷冻机油 固体石蜡
总膜厚(μm) 100 100 100 100 100
耐溶剂性可焊性(450℃)介电击穿电压(kV) 4H3.520.1 4H420 4H419.8 4H425.1 4H426.0
耐热性B类E类 合格-- 合格-- 合格-- 合格-- 合格--
耐热冲击性(1D)高频特性(3.8kV)静摩擦系数 良好21.10.1 良好20.30.0 良好14.80.1 良好26.40.09 良好19.50.09
注：同表1。表3
比较例1 比较例2 参考例1 参考例2
第一层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.31) 100(0.31) 100(0.41) 100(0.41)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 45 45 150 45
树脂总量(重量份) 145 145 250 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10
第一层膜厚(μm) 33 33 33 33
第二层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.31) 100(0.31) 100(0.41) 100(0.41)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 45 45 150 45
树脂总量(重量份) 145 145 250 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10
第二层膜厚(μm) 33 33 33 33
第三层 树脂(A)(重量份) PEI*1PES*2 100(0.31) 100(0.48) 100(0.41) 100(0.41)
树脂(B)(重量份) PAR*3PC*4PCT*5PA*6 45 45 150 45
树脂总量(重量份) 145 145 250 145
无机添加剂(C)(重量份) 氧化钛1*7氧化钛2*8氧化硅1*9氧化硅2*10碳酸钙*11氧化硅3*12 220 60 60
第三层膜厚(μm) 33 33 33 33
表面处理 冷冻机油 冷冻机油 冷冻机油 冷冻机油
总膜厚(μm) 100 100 100 100
耐溶剂性可焊性(450℃)介电击穿电压(kV) 稍膨胀421 5H413.6 4H3.514.9 3H410.3
耐热性B类E类 合格-- 不合格合格 不合格不合格 不合格不合格
耐热冲击性(1D)高频特性(3.8kV)静摩擦系数 不良10.80.16 不良12.40.15 不良9.60.17 不良9.70.
注：同表1。
实例1至10的所有绝缘导线通过了热阻抗B级测试，它们具有3H或更高的硬度，在溶剂阻抗测试中没有涂层的鼓胀，而且它们的可焊性和热冲击阻抗良好，高频特性优越。
在实例1中，由于所有的三层都由包含本发明中规定的无机填充剂(C)的混合物制成，所以，包括热阻抗、特别是高频特性的各种特性都是良好的，尽管注意到介电击穿电压有少许下降。
在实例2和3中，包含无机填充剂(C)的混合物用在包含最外层的两层之中，各种特性良好而且很好地得到均衡。对比实例1，在实例2中，所加树脂(B)的比例较低并注意到可焊性有少许下降。在实例3中，作为树脂(A)，使用一种聚醚亚胺，而与其中使用一种聚醚砜的实例1相比，可焊性稍为不良。
在实例4中，包含无机填充剂(C)的混合物只用于最外层，而各特性都是良好的并很好地得到均衡。每层中树脂(B)的比值很高，而可焊性特别优越。
在实例5至7以及10之中，包含无机填充剂(C)的混合物只用于最外层，各特性都是良好的，且高频特性也是优越的。由于石蜡黄蜡用作表面处理剂，静摩擦系数低而绕制线圈能力高。
类似于实例5至7以及10，在实例8中，各特性良好，但由于使用了吸水性高的填充剂，注意到填充剂与树脂之间的相容性降低了，而电气特性稍有降低。
在实例9中，由于漆包绞合线用作导体，尤其是电气特性(击穿电压)和高频特性是优越的。
另一方面，在对比实例1中，由于所有三层都是由一种只由一种聚醚砜树脂和一种聚碳酸酯树脂制成的树脂混合物制成的，热阻抗的评定导致通过B级水平，但在溶剂阻抗的测试中显示出涂层的少许鼓胀，而且涂层因热冲击而开裂。对比于实例1至10，高频特性显著较低。
在对比实例2中，由于无机填充剂(C)的数量是220份重量而过大，在通常状态下挠性的下降较大，所以其后果是，热阻抗、击穿电击和热冲击阻抗都是不良的，而高频特性也低。
在参照实例1中，由于每一层中树脂(B)的比例过高，所以热阻抗低，并且致使在E级测试中也不能通过。
在参照实例2中，由于无机填充剂的平均颗粒直径过大，所以所得绝缘导线的外观欠佳，而且各项特性一般较低。
本发明的多层绝缘导线优先地适合用于高频设备之中，诸如计算机、家用电器零部件和通讯设备，因为它的热阻抗高得足以满足B级热阻抗，它具有很高的溶剂阻抗，热冲击裂纹不会形成，以及高频下的电气特性也很良好。其次，本发明的绝缘导线优先地适合于变压器的引线和绕组，而当接线柱处理之后，可以直接从事焊接，因为绝缘导线的可焊性和绕制线圈能力是优越的。
其次，其中采用了多层绝缘导线的本发明的变压器优先地适合于日益制成尺寸较小的电气/电子设备，因为变压器电气特性优越，当在电路中使用高频时电气特性不会降低，而且此变压器较少受到热量生成的影响。
在涉及现有各实施例的本发明已经予以说明之后，我们指望的是，本发明不受此说明的任何细节限制，除非另外作出规定，但却被认为大致处在确定于所附各项权利要求之中的其精神和范畴之内。

Claims (13)

1.一种多层绝缘导线，包括一导体和由两或多层构成的用于覆盖导体的可焊的挤压-绝缘层，其中至少一层绝缘层由一种包括100份重量的一种树脂(A)、10份或更多重量的一种树脂(B)和15至200份重量的一种无机填充剂(C)的混合物制成；树脂(A)属于选自由聚醚酰亚胺树脂和聚醚砜树脂组成的一族的至少一种，而树脂(B)属于由聚碳酸酯树脂、多芳基化合物树脂、聚酯树脂和聚酰胺树脂组成的一族的至少一种。
2.按照权利要求1所述的多层绝缘导线，其中所述包括树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物，包括100份重量的树脂(A)、10至70份重量的树脂(B)和20至140份重量的无机填充剂(C)。
3.按照权利要求1或2所述的多层绝缘导线，其中不同于由包含树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物制成的绝缘层，绝缘层由一种包含100份重量树脂(A)和10或更多份重量树脂(B)的树脂混合物制成。
4.按照权利要求1或2所述的多层绝缘导线，其中不同于由包含树脂(A)和(B)以及无机填充物(C)的混合物制成的绝缘层，各绝缘层由一种包含100份重量树脂(A)和20至70份重量树脂(B)的树脂混合物制成。
5.按照权利要求1、2、3或4所述的多层绝缘导线，其中由包含树脂(A)和(B)以及无机填充剂(C)的混合物制成的绝缘层，至少形成为最外层。
6.按照权利要求1至5之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚醚砜树脂。
7.按照权利要求1至5之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚碳酸酯树脂和/或一种聚芳基化合树脂。
8.按照权利要求1至5之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚醚砜树脂，而树脂(B)是一种聚碳酸酯树脂和/或一种聚芳基化物树脂。
9.按照权利要求1至8之一所述的多层绝缘导线，其中树脂(A)是一种聚醚砜树脂，具有由以下结构式表示的重复单元：
Figure A9880152400021
其中n是一正整数。
10.按照权利要求1至9之一所述的多层绝缘导线，其中无机填充剂(C)包括选自氧化钛和氧化硅之中的至少一种。
11.按照权利要求1至10之一所述的多层绝缘导线，其中无机填充剂(C)具有的平均颗粒直径为5μm或更小。
12.一种多层绝缘导线，包括权利要求1至11各项之一所述的多层绝缘导线，其表面涂敷一种石蜡和/或黄蜡。
13.一种变压器，其中采用权利要求1至11各项之一所述的多层绝缘导线。
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