JP2005135836A

JP2005135836A - 絶縁電線用塗料及びそれを用いた絶縁電線

Info

Publication number: JP2005135836A
Application number: JP2003372673A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Yukimori; 雄三行森; Kaneo Sato; 金雄佐藤; Hideyuki Kikuchi; 英行菊池
Original assignee: Hitachi Magnet Wire Ltd
Current assignee: Hitachi Magnet Wire Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】十分な機械的特性を有する絶縁被膜を構成するための絶縁電線用塗料及びそれを用いた絶縁電線を提供するものである。
【解決手段】本発明に係る絶縁電線用塗料は、導体１１の外周に設けられる絶縁被膜１２を構成するための塗料であって、
塗料の主要部を構成するベース材の樹脂分１００重量部に対して、
上記導体と錯体を形成する化合物を０．００１〜１０．０重量部、
ガラス転移温度が１８０℃以上で、かつ、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子を０．００１〜１０．０重量部、
の割合で配合したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータのコア等に巻き付けられる絶縁電線に用いられる絶縁塗料及びそれを用いた絶縁電線に関するものである。

近年、電気機器では、小型、軽量化、高効率化などの要求が年々高まってきており、電気機器に搭載されるモータ等においても同様のことが要求されている。

これらの要求に応えるために、モータのコアに、より多くの絶縁電線を巻き付ける試みがなされている。しかし、絶縁電線の巻き付け数を多くすると、巻線工程において、絶縁電線に負荷されるストレス（応力）が大きくなり、絶縁被膜に損傷が生じるおそれがある。その結果、レアーショートなどの絶縁不良が生じるおそれがある。よって、電気機器に搭載されるモータに使用する絶縁電線においては、負荷応力が大きくなっても、絶縁被膜に損傷が生じないように、十分な機械強度（機械的特性［密着性、可撓性、耐摩耗性、耐熱衝撃性など］）が求められる。

絶縁被膜の機械的特性を向上させる方法として、絶縁電線用塗料にワックス成分を添加する方法、ワックスを絶縁電線表面に塗布し、自己潤滑性を付与する方法、及び絶縁電線用塗料に導体と絶縁被膜との密着性を向上させる成分を添加する方法（例えば、特許文献１，２参照）が一般的である。

特開平８−２１８００７号公報特開２００２−３８００８号公報

ところが、前述した特許文献１，２に記載された従来の機械的特性を向上させる方法を用いても、近年の巻線工程における負荷応力に対して、絶縁被膜の機械的特性は十分であるとは言えなかった。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、十分な機械的特性を有する絶縁被膜を構成するための絶縁電線用塗料及びそれを用いた絶縁電線を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明に係る絶縁電線用塗料は、導体の外周に設けられる絶縁被膜を構成するための絶縁電線用塗料において、
塗料の主要部を構成するベース材に対して、
上記導体と錯体を形成する化合物と、
ガラス転移温度が１８０℃以上で、かつ、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子とを、所定の割合、好ましくは同量又は略同量の割合で配合したものであり、
より具体的には、
塗料の主要部を構成するベース材の樹脂分１００重量部に対して、
上記導体と錯体を形成する化合物を０．００１〜１０．０重量部、
ガラス転移温度が１８０℃以上で、かつ、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子を０．００１〜１０．０重量部、
の割合で配合したものである。

一方、本発明に係る絶縁電線は、導体の外周に、前述した本発明に係る絶縁電線用塗料で構成される第１絶縁被膜を設けたものである。

また、外層に第１絶縁被膜を有する絶縁電線の外周に、汎用絶縁塗料で構成される第２絶縁被膜を設けてもよい。

また、外層に第１絶縁被膜を有する絶縁電線の外周に、自己潤滑絶縁塗料で構成される第３絶縁被膜を設けてもよい。

また、外層に第２絶縁被膜を有する絶縁電線の外周に、自己潤滑絶縁塗料で構成される第３絶縁被膜を設けてもよい。

以上のように配合した絶縁電線用塗料を用いて、導体の外周に第１絶縁被膜を設けることで、導体に対する密着性が高く、かつ、耐熱性が良好な絶縁被膜となる。

本発明によれば、機械的特性に優れた絶縁被膜を有する絶縁電線を得ることができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明の好適一実施の形態に係る絶縁電線の横断面図を図１に示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る絶縁電線（エナメル線）１０は、導体１１の外周に、絶縁電線用塗料（エナメル塗料）を塗布、焼き付けしてなる絶縁被膜（第１絶縁被膜）１２を設けたものである。

本実施の形態に係る絶縁電線１０の絶縁被膜１２を構成する絶縁電線用塗料は、
塗料の主要部を構成するベース材の樹脂分１００重量部に対して、
導体１１と錯体を形成する化合物を０．００１〜１０．０重量部、好ましくは０．０１〜５．０重量部、特に好ましくは０．１〜３．０重量部、
ガラス転移温度（以下、Ｔｇと表す）が１８０℃以上で、かつ、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子を０．００１〜１０．０重量部、好ましくは０．０１〜５．０重量部、特に好ましくは０．１〜３．０重量部、
の割合で配合したものである。

塗料の主要部を構成するベース材としては、ポリエステル系塗料、ポリウレタン系塗料、ポリエステルイミド系塗料、ポリアミドイミド系塗料、ポリイミド系塗料などの公知の汎用絶縁塗料が挙げられる。特に、上記の化合物及び熱可塑性耐熱高分子の添加効果が大きいトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート変性ポリエステルイミドが好ましい。

導体１１と錯体を形成する化合物としては、
(1) ポリカルボジイミド樹脂類、
(2) メラミン樹脂類、
(3) シアノ化合物類、
(4) メルカプタン類、例えば、トリメチロールプロパントリス（3-メルカプトプロピオネート）、チオグリコール（メルカプト酢酸）など、
(5) （1）〜(4)以外の硫黄化合物、
などが挙げられる。この中でも、導体１１との密着性向上の効果が大きい(4)，(5)の化合物が好ましい。

この化合物の配合割合を０．００１〜１０．０重量部としたのは、配合割合が０．００１重量部未満だと、導体１１に対する絶縁被膜１２の密着性向上効果が不十分となるためである。また、その配合割合が１０．０重量部を超えると、耐熱性が極端に低下するためである。

また、Ｔｇが１８０℃以上で、かつ、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子としては、
(A) ポリサルホン、
(B) ポリエーテルサルホン、
(C) ポリエーテルイミド、
などが挙げられる。

この熱可塑性耐熱高分子の配合割合を０．００１〜１０．０重量部としたのは、配合割合が０．００１重量部未満だと、導体１１に対する絶縁被膜１２の密着性向上効果が不十分となるためである。また、その配合割合が１０．０重量部を超えると、ベース材の樹脂本来の特性を低下させるおそれがあるためである。

熱可塑性耐熱高分子のＴｇを１８０℃以上としたのは、耐熱性を低下させないためである。また、熱可塑性耐熱高分子を非結晶性としたのは、ベース材に配合した際の溶解性を良好とするためである。

絶縁被膜１２の膜厚については、特に限定するものではなく、絶縁電線１０のサイズ、つまり導体１１のサイズに応じて適宜決定されるものであり、慣用の絶縁電線の絶縁被膜と同程度とされる。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る絶縁電線用塗料は、塗料の主要部を構成するベース材に、導体１１と錯体を形成する化合物を所定の割合で配合しているため、導体１１と絶縁被膜１２とが強固に結合され、導体１１と絶縁被膜１２との密着性が良好となる。

また、塗料の主要部を構成するベース材に、Ｔｇが１８０℃以上の熱可塑性耐熱高分子を所定の割合で配合しているため、２００℃を超える高温雰囲気下に晒されたとしても、良好な耐熱性を保持することができる。

また、塗料の主要部を構成するベース材に、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子を所定の割合で配合しているため、熱可塑性耐熱高分子をベース材に配合した際に、容易に溶解させることができる。その結果、ベース材に熱可塑性耐熱高分子を容易に均一分散させることができる。

一方、以上に述べた本実施の形態に係る絶縁電線用塗料で構成される絶縁被膜１２を、導体１１の外周に設けることで、絶縁電線に必要とされる電気絶縁特性、耐熱性を維持しつつ、導体との密着性に優れ、かつ、耐摩耗性に優れた絶縁電線１０を得ることができる。すなわち、機械的特性に優れた絶縁被膜１２を有する絶縁電線１０を得ることができる。よって、この絶縁電線１０をモータのコアに巻き付ける巻線工程においては、絶縁電線１０に負荷される応力が大きくても、絶縁被膜１２が損傷を受けるおそれはない。

その結果、本実施の形態に係る絶縁電線１０を用いることで、モータに対する小型、軽量化、高効率化などの要求に対応することが可能となり、工業上、非常に有用となる。

次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明の他の好適一実施の形態に係る絶縁電線の横断面図を図２に示す。尚、図１と同様の部材については同様の符号を付しており、これらの部材については新たな説明を省略する。

図２に示すように、本実施の形態に係る絶縁電線（エナメル線）２０は、導体１１の外周に、絶縁被膜（第１絶縁被膜）１２、及び汎用絶縁塗料を塗布、焼き付けしてなる絶縁被膜（第２絶縁被膜）２３を設けたものである。

絶縁被膜２３の膜厚については、絶縁電線２０のサイズに応じて適宜決定されるものであり、特に限定するものではない。

本実施の形態に係る絶縁電線２０においても、図１に示した前実施の形態に係る絶縁電線１０と同様の作用効果を得ることができる。また、絶縁被膜２３を構成する汎用絶縁塗料の種類を適宜選択することで、絶縁電線２０に所望の機械的特性を付与することができる。

尚、本実施の形態においては、第２絶縁被膜２３を汎用絶縁塗料で構成した場合について説明を行ったが、これに限定するものではなく、自己潤滑絶縁塗料を塗布、焼き付けしてなる絶縁被膜２３であってもよい。これによって、最外層の絶縁被膜２３同士の擦れ、又は絶縁被膜２３とモータコア等との擦れによる損傷を抑制することができる。

本発明の更に他の好適一実施の形態に係る絶縁電線の横断面図を図３に示す。尚、図１，図２と同様の部材については同様の符号を付しており、これらの部材については新たな説明を省略する。

図３に示すように、本実施の形態に係る絶縁電線（エナメル線）３０は、導体１１の外周に、絶縁被膜（第１絶縁被膜）１２、絶縁被膜（第２絶縁被膜）２３、及び自己潤滑絶縁塗料を塗布、焼き付けしてなる絶縁被膜（第３絶縁被膜）３４を設けたものである。

絶縁被膜３４の膜厚については、絶縁電線３０のサイズに応じて適宜決定されるものであり、特に限定するものではなく、例えば、５μｍ未満とされる。

本実施の形態に係る絶縁電線３０においても、図２に示した前実施の形態に係る絶縁電線２０と同様の作用効果を得ることができる。また、最外層に自己潤滑性を有する絶縁被膜３４を設けることで、絶縁被膜３４同士の又は絶縁被膜３４とモータコア等との、擦れによる損傷を抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。

次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
外径がφ０．８ｍｍの軟銅線の外周に、
ポリエステルイミド樹脂塗料（EH-402［大日精化工業株式会社製］）の樹脂分１００重量部に対し、
トリメチロールプロパントリス（3-メルカプトプロピオネート）を１．０重量部、
Ｔｇが１９０℃で、非結晶性のポリサルホンを１．０重量部、
の割合で配合してなる絶縁電線用塗料を塗布、焼き付けし、膜厚が２０μｍの第１絶縁被膜を設ける。

その第１絶縁被膜の外周に、ポリアミドイミド樹脂塗料（HI-406［日立化成工業株式会社製］）を塗布、焼き付けし、膜厚が７μｍの第２絶縁被膜を設け、絶縁電線を作製した。

（実施例２）
実施例１のトリメチロールプロパントリス（3-メルカプトプロピオネート）の代わりに、チオグリコール（メルカプト酢酸）を用いる以外は実施例１と同様にして、絶縁電線を作製した。

（比較例１）
外径がφ０．８ｍｍの軟銅線の外周に、ポリエステルイミド樹脂塗料（EH-402［大日精化工業株式会社製］）のみで構成される絶縁電線用塗料を塗布、焼き付けし、膜厚が２０μｍの第１絶縁被膜を設ける。

その後は、実施例１と同様にして、絶縁電線を作製した。

実施例１，２及び比較例１の各絶縁電線に対して、それぞれ以下の試験を行った。

＜密着性試験＞
直線状の各サンプル（各絶縁電線）を、同軸上に配置され、かつ、２５０ｍｍ離間して設けられた２つのクランプに固定する。その後、サンプル周面の対向する位置を、長さ方向に平行に、かつ、導体に達するまでの深さで所定の長さで削り取る。その後、一方のクランプを回転させ、削り取り部間に位置する絶縁被膜が浮き上がった時点の回転数を測定した。

＜可撓性試験＞
各サンプルを、表面が滑らかで、導体径の１〜１０倍の丸棒（巻き付け棒）に巻き付ける。この巻き付けは、線材と線材との接触部が１０箇所となるように巻き付けるのを１コイル（１層）として、５コイル（５層）に巻き付ける。この巻き付け時に、絶縁被膜に亀裂発生が見られない最小巻き付け倍径（ｄ）を調査した。また、各サンプルを２００℃×６ｈ保持した後、熱劣化後の最小巻き付け倍径（ｄ）を調査した。

＜耐摩耗性試験＞
JIS-C-3003に準じて一方向式の耐摩耗性試験行い、耐摩耗圧力（Ｎ）を測定した。

実施例１，２及び比較例１の各絶縁電線の、各試験結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１，２の各絶縁電線は、比較例１の絶縁電線と比較して、密着性及び耐摩耗性が大きく向上することが確認できた。また、実施例１，２の各絶縁電線は、熱劣化前後において、可撓性がほぼ同等であることから、耐熱性も良好であることが確認できた。

本発明の好適一実施の形態に係る絶縁電線の横断面図である。本発明の他の好適一実施の形態に係る絶縁電線の横断面図である。本発明の更に他の好適一実施の形態に係る絶縁電線の横断面図である。

符号の説明

１１導体
１２絶縁被膜

Claims

導体の外周に設けられる絶縁被膜を構成するための絶縁電線用塗料において、
塗料の主要部を構成するベース材に対して、
上記導体と錯体を形成する化合物と、
ガラス転移温度が１８０℃以上で、かつ、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子とを、所定の割合で配合したことを特徴とする絶縁電線用塗料。
導体の外周に設けられる絶縁被膜を構成するための絶縁電線用塗料において、
塗料の主要部を構成するベース材の樹脂分１００重量部に対して、
上記導体と錯体を形成する化合物を０．００１〜１０．０重量部、
ガラス転移温度が１８０℃以上で、かつ、非結晶性の熱可塑性耐熱高分子を０．００１〜１０．０重量部、
の割合で配合したことを特徴とする絶縁電線用塗料。
導体の外周に、請求項１又は２記載の絶縁電線用塗料で構成される第１絶縁被膜を設けたことを特徴とする絶縁電線。
請求項３記載の絶縁電線の外周に、汎用絶縁塗料で構成される第２絶縁被膜を設けたことを特徴とする絶縁電線。
請求項３記載の絶縁電線の外周に、自己潤滑絶縁塗料で構成される第３絶縁被膜を設けたことを特徴とする絶縁電線。
請求項４記載の絶縁電線の外周に、自己潤滑絶縁塗料で構成される第３絶縁被膜を設けたことを特徴とする絶縁電線。