JP2008523544A - 電気機器用巻線導体を製造するための方法およびこの方法により製造される巻線導体 - Google Patents

電気機器用巻線導体を製造するための方法およびこの方法により製造される巻線導体 Download PDF

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Abstract

本発明は、電気機器用の巻線導体（６ａ）を製造するための方法であって、機能性絶縁（２２）で予め絶縁されたエナメル線（２）に単数または多数の熱可塑性絶縁層（６０）が押出法によって被着され、前記熱可塑性絶縁層（６０）のそれぞれが、専ら耐熱熱可塑性樹脂からなる方法に関する。本発明はさらに、この方法により製造された巻線導体に関する。耐熱熱可塑性樹脂を絶縁層として使用することによって、断熱クラスＨ、Ｆ用の巻線導体を押出法で安価に製造することが可能である。

Description

本発明は、電気機器、特に電気機械および変圧器用の巻線導体を製造するための方法に関する。本発明はさらに、この方法によって製造される巻線導体に関する。
独国特許出願公開第３６１７８１８号明細書により公知の磁気コイル用巻線導体では、金属導体コアがポリウレタンＰＵ、ポリエステルイミドＰＥＩまたはＴＨＥＩＣ−ポリエステルイミドＴＨＥＩＣ−ＰＥＩを基とするエナメル絶縁（基礎絶縁）を備えている。このエナメル絶縁上にバックエナメル層が被着され、このバックエナメル層で巻線導体が巻線組立体内で融合される。
エナメル絶縁を備えたこのような導体コア（エナメル線）の製造は一般に、溶媒に溶かしたポリマーを例えば噴霧によってまたは浸漬法で裸金属線に被覆し、引き続き乾燥させることによって行われる。このような単層または多層エナメル線を製造するための好適な方法が例えば独国特許出願公開第１９５３８１８９号明細書に詳しく述べられている。これに対する選択案として独国特許出願公開第２７２８８８３号明細書により押出法でエナメル線を製造することが公知であり、そこでは溶解された熱可塑性素材がノズルによって裸金属線上に環状に被着され、引き続き金属線と一緒に円筒管内に通され、この管内で素材は圧力下に金属線に加圧される（加圧被覆）。しかし使用される熱可塑性素材は１５０℃より上の連続使用温度に適していない。
従来の変圧器の巻線用に一般に巻線導体として使用される銅線は単一のエナメル絶縁を備えている。このエナメル絶縁は機能性絶縁とも称され、僅かな耐電圧を有するにすぎない。それゆえに、一次巻線と二次巻線が重ねて巻回された変圧器を構成する場合、これらの巻線を付加絶縁薄膜によって相互に電気的に絶縁する必要がある。さらに、各変圧器形式の規格によって要求される沿面距離をもたらすために、側部絶縁層を取付けることが不可欠である。
製造技術上の理由から、また構造寸法を減らすために、最近では、絶縁層も絶縁薄膜も必要としない変圧器を構成する努力が強く試みられている。これに適した巻線導体は、従来のエナメル絶縁に比べて著しく改善された耐電圧を有しなければならない。
独国特許出願公開第４３３６３８５号明細書または米国特許第５６０６１５２号明細書により公知の巻線導体では、少なくとも３つの熱可塑性絶縁層がエナメル絶縁なしに押出法で線に被着されている。個々の絶縁層用に使用されるプラスチック配合物でもって、一方で個々の層相互の分離性が達成され、他方で、絶縁層がろう浴内で線から容易に剥がれるのでろう付性が改善される。分離性の利点として、最外絶縁層の破損時に亀裂生長は第２絶縁層の表面にまで起きるにすぎず、第２絶縁層およびさらに内側にあるすべての層は未破損のままである。しかしこれら公知の巻線導体は耐熱クラスＢ（１３０℃）までの利用にのみ適している。
これらの刊行物でさらに触れられている絶縁線の１実施形態では、ポリウレタンＰＵを塗布された線がフッ素ポリマーからなる３つの他の絶縁層で押出被覆されている。しかしこのような絶縁線は巻線導体として使用するには限定的にのみ適している。というのも、ポリウレタン層と最内熱可塑性絶縁層との間、熱可塑性絶縁層自体の間の付着が不十分であり、引張応力が加わると絶縁層が塗布線から剥がれることがあるからである。
欧州特許出願公開第０８２５６２３号明細書により公知の巻線導体では、多数の絶縁層が同様に押出によって線に被着され、この線は裸金属線または機能性絶縁を備えた線とすることができる。これら公知の巻線導体も耐熱クラスＢに至るまでの利用にのみ適している。
独国特許出願公開第１９７４８５２９号明細書に開示された巻線は耐熱熱可塑性樹脂からなる単数または複数の絶縁層を有し、より高い耐熱クラス用に適している。これらの耐熱熱可塑性樹脂は押出法で裸金属線に被着される。しかし実際には、裸金属線に対する熱可塑性絶縁層の付着が満足できるものでないことが判明した。
そこで本発明の課題は、電気機器用、特に変圧器用の、耐熱クラスＢよりも高い耐熱クラスでの利用にも適した巻線導体の製造方法を明示することである。さらに本発明の課題は、この方法により製造される巻線導体を明示することである。
方法に関して前記課題は本発明によれば請求項１の特徴を有する方法で解決される。この方法では、機能性絶縁で予め絶縁されたエナメル線に若干数の熱可塑性絶縁層、すなわち単数または複数の熱可塑性絶縁層がそれぞれ押出法によって被着され、前記熱可塑性絶縁層のそれぞれが、専ら耐熱熱可塑性樹脂からなる。換言するなら、エナメル線は耐熱熱可塑性樹脂からなる少なくとも１つの絶縁層によって取り囲まれる。本発明の意味における耐熱熱可塑性樹脂は熱可塑性処理に適したあらゆるプラスチックであり、熱可塑性処理可能なフッ素ポリマーの群を除き、１５０°より上の連続使用温度を有する。この群の耐熱熱可塑性樹脂に含まれるプラスチックは、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、シンジオタクチックポリスチレン（ｓ−ＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ｔ−ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、そしていくつかの特殊なポリアリレート（ＰＡＲ）、部分芳香族ポリアミド（ＰＰＡ）である。
本発明の意味で専ら耐熱熱可塑性樹脂からなるとは、場合によって処理技術上の理由から添加されるコポリマーが、それ自体としては耐熱熱可塑性樹脂ではないとしても、せいぜい、生じるポリマー混合物をいまなお耐熱熱可塑性樹脂の群に分類できる程度に存在することも、そのように理解される。さらに耐熱熱可塑性樹脂になお、処理用の通常の補助物質または材料特性を変更または改善するための添加剤、例えば可塑剤、充填剤または着色剤も添加することができる。
エナメル線は市販のエナメル線、すなわち相応する耐熱クラス用に単層または多層機能性絶縁を備えた金属線とすることができる。本発明は、単数もしくは複数の熱可塑性絶縁層が裸金属線に対してよりもエナメル線に対して著しく良好に付着するとの認識に依拠している。
耐熱クラスＦ用にエナメル線は特に銅エナメル線であり、そのエナメル層は変性ポリウレタンからなる単層塗膜で１度に相当する厚さを有し、機能性絶縁層の厚さは導体直径に依存して規格ＤＩＮ ＥＮ ６０ ３１７−０−１、ＤＩＮ ＥＮ ６０ ３１７−２０に規定されている。耐熱クラスＨ用にエナメル線として予定されるのは有利には銅エナメル線グレード１であり、変性ポリエステル−ＴＨＥＩＣとアミドイミド上塗りとからなる２層塗膜を有し、ＤＩＮ ＥＮ ６０ ３１７−０−１、ＤＩＮ ＥＮ ６０ ３１７−１３に規定されている。
エナメル線が単に１つの熱可塑性絶縁層を備えている巻線導体は、基礎絶縁を有する熱可塑性巻線導体と称される。２つの熱可塑性絶縁層の場合、付加絶縁を有する巻線導体と呼ばれ、３つ以上の熱可塑性絶縁層では、強化絶縁を有する巻線導体と呼ばれる。それぞれ耐熱熱可塑性樹脂からなる単数または複数の絶縁層をエナメル線に被着することによって、基礎絶縁、付加絶縁および強化絶縁を有する極端に薄くて無孔かつ高耐電圧な巻線導体を製造することができ、これらの巻線導体は耐熱クラスＦ、Ｈで利用するための諸要求を満足する。基礎絶縁を有する巻線導体は総絶縁（機能性絶縁またはエナメル絶縁＋熱可塑性絶縁層）の厚さが約４５μｍの場合既に耐電圧＞１０ｋＶを示す。強化絶縁を有する巻線導体では、総絶縁層厚（機能性絶縁＋３つの熱可塑性絶縁層）がいまなお１００μｍよりかなり下であり、耐電圧は１８ｋＶよりも大きい。
押出被覆は有利にはいわゆるチューブ延伸法で行われ、そこでは耐熱熱可塑性樹脂が、線を取り囲む環状ノズルからチューブ状に噴出し、環状ノズルから距離を置いてはじめて線の表面に触れる。環状ノズルを通して動く線は耐熱熱可塑性樹脂を受容し、この相対運動に基づいて樹脂に引張荷重を加え、被着された絶縁層の厚さは線の速度によって制御される。総絶縁は絶縁層の数にかかわりなく１工程で被着されるので、押出被覆時に可能な高い製造速度と薄い絶縁層のゆえに僅かな材料投入量とに基づいて巻線導体の安価な製造が可能である。
本発明に係る巻線導体でもって配電網接続用変圧器、制御変圧器および絶縁変圧器は耐熱クラスＦ、Ｈ用に小型かつ緻密な構造寸法で製造することができる。さらに、上で述べた従来の絶縁薄膜および側部絶縁層が省かれ、同時にそれと結び付いた製造簡素化によって、このような変圧器は一層安価に製造することができる。
耐熱熱可塑性樹脂からなる２つ以上の絶縁層が被着されるとき、絶縁層は単一の工程でタンデム法または／および共押出法で線に被着することができ、これは特別安価である。
個々の熱可塑性絶縁層のそれぞれの厚さは線直径に依存して１０乃至４０μｍである。好ましくは厚さは＜２５μｍ、特に１５乃至２５μｍである。このような層厚を有する巻線導体は十分な耐電圧において特別省スペースな巻線を可能とする。
幾つの熱可塑性絶縁層を被着するのかにかかわりなく、エナメル線の機能性絶縁に対する熱可塑性絶縁層の良好な付着も、複数の熱可塑性絶縁層の場合に熱可塑性絶縁層相互の良好な付着も確保されていなければならない。良好な付着は、後の巻線製造時に個々の絶縁層が剥離しもしくは絶縁層間に折目および空洞が生じることのないための前提条件である。変圧器または電気機械が動作電圧下で作動するとき、このような空洞内で迅速にグロー放電過程および部分放電過程が現れることがあり、これらの放電過程は絶縁層を破壊し、初期故障をもたらす。機能性絶縁および第１熱可塑性絶縁層の良好な付着は、押出被覆時に線を相応に予熱するとき達成することができる。耐熱クラスＦ用の変性ポリウレタンを塗装したエナメル線の場合、この予熱温度は１５０℃乃至２５０℃、好ましくは１８０℃乃至２２０℃である。耐熱クラスＨ用エナメル線の場合、予熱温度は＞２００℃、好ましくは３００℃乃至３３０℃である。エナメル線が予熱されず、または不十分に予熱される場合、ＥＮ ６０８５１−３、ＥＮ ６０３１７−０−１によるラッピングテスト（弾性と付着）において剥離および折目形成が生じる。
耐熱熱可塑性樹脂および押出法（共押出および／またはタンデム押出）の選択によって、層の間の粘着付着が十分な場合、完全に分離可能な絶縁層系を構成することもでき、または選択的に個々の絶縁層からの限定的部分分離のみが可能な絶縁層系を構成することもできる。例えば、同じ耐熱熱可塑性樹脂からなる第１、第２熱可塑性絶縁層が共押出法でエナメル線に被着される場合、これら両方の絶縁層は後に冷却状態ではもはや相互に分離可能でない。互いに相溶性の２種類の熱可塑性樹脂が共押出法で被着される場合にも同じことが妥当する。同じ絶縁材料を使ってタンデム法で被覆が行われ、第１熱可塑性絶縁層が一定の冷却−処理温度より約５０乃至１００℃低い−を受け、第２熱可塑性絶縁層の被着前に固化する場合、これら両方の層は後の冷却状態のとき相互に分離可能であるが、しかし上で触れた所要の粘着付着は維持される。
すべての熱可塑性樹脂におけると同様に、耐熱熱可塑性樹脂においても無定形熱可塑性樹脂と半結晶性熱可塑性樹脂とを区別しなければならない。無定形耐熱熱可塑性樹脂の例はＰＥＳ、ＰＰＳＵ、ＰＥＩ、ＰＡＲである。これらはガラス転移温度Ｔｇ（軟化温度）が約２２０℃である。ＰＰＳ、ｓ−ＰＳ、ＰＡＥＫ、ＰＥＥＫ、ＬＣＰ、ＰＰＡは融点が＞２７０℃で半結晶質である。この区別は耐熱クラスＦまたはＨで利用するうえで重要である。というのも規格ＥＮ ６０３１７−２０が、高められた温度での熱衝撃試験を規定しているからである。クラスＦの場合これは、線直径に依存した直径の芯に巻回されて（やはり線直径に依存して）限定的な巻回張力を受けた試料を少なくとも１７５℃で３０分間貯蔵し、引き続き耐電圧を試験することである。その他は同じ条件においてクラスＨでは少なくとも２２０℃の貯蔵温度が規定されている。それゆえに、耐熱クラスＦで利用するにはすべての耐熱熱可塑性樹脂は単層でも多層でも任意の順序で絶縁層として被着することができる。というのも、無定形耐熱熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇは要求された１７５℃の熱衝撃温度よりかなり上であるからである。耐熱クラスＨでの利用の場合、無定形耐熱熱可塑性樹脂の軟化温度は規定された２２０℃の最低貯蔵温度に匹敵する。単に１つの熱可塑性絶縁層を有するエナメル線において巻回張力下のエナメル線が、軟化する熱可塑性絶縁層によって加圧され、後続の耐電圧試験に場合によって合格しなくなることを防止するために、この場合熱可塑性絶縁層は好ましくは、融点＞２７０℃の半結晶性耐熱熱可塑性樹脂からなる。熱可塑性絶縁の多層構造の場合、要求された２２０℃の最低温度を貯蔵温度が上まわらない限り、内側にある絶縁層用に無定形耐熱熱可塑性樹脂を利用することもできる。著しく高い貯蔵温度が要求される場合、多層構造の場合でも半結晶性耐熱熱可塑性樹脂のみを使用すべきであろう。
多くの用途のため電気機械の変圧器または巻線は含浸樹脂で含浸される。優れた費用対パフォーマンス比のゆえにしばしば不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ樹脂）またはポリエステルイミド樹脂（ＵＰＩ）がこのために使用される。これらの含浸樹脂は１成分として反応性希釈剤、例えば単量体スチレンまたはビニルトルエンを含有している。これらはひどく応力亀裂を引き起こす媒体として知られている。耐熱熱可塑性樹脂はすべて耐化学薬品性が全体的に高いにもかかわらず、半結晶性耐熱熱可塑性樹脂のみがこれらの反応性希釈剤に対して十分な化学的な耐性を示す。これは特にＰＰＳ、ＰＡＥＫ、ＰＥＥＫ、ＬＣＰ、ｓ−ＰＳ、ｔ−ＰＩ、ＰＰＡである。それゆえに、被着される熱可塑性絶縁層の数にかかわりなく、外側絶縁層が好ましくは前記半結晶性耐熱熱可塑性樹脂の１つからなると有利である。このような巻線導体は次にあらゆる含浸樹脂を流し込むのに適している。
巻線導体に関して課題は本発明によれば請求項１３の特徴を有する巻線導体で解決され、その諸利点は、請求項１３に従属する請求項による巻線導体の諸利点と同様に、それぞれ付属する方法請求項から意味に即して明らかとなる。
本発明をさらに説明するために図面および以下の実施例を参照する。
図１によれば、予め絶縁されたエナメル線２が所定の速度ｖで押出機４内に通され、チューブ延伸法で耐熱可塑性樹脂からなる熱可塑性絶縁層６０を被覆される。エナメル線２は押出被覆前に所定温度に予熱される。この予熱は有利には押出被覆の直前に押出機の内部で行われる。押出機４から、いわゆる基礎絶縁された巻線導体６ａは単に１つの熱可塑性絶縁層６０を有して進出する。エナメル線２は裸金属線２０からなり、この金属線はエナメルからなる単層または多層機能性絶縁２２が被覆されている。このエナメル線２に単一の熱可塑性絶縁層６０が被着される。
図２が具体的に示す押出法ではエナメル線２が、タンデム配置で作動する２つの押出機４によって２つの熱可塑性絶縁層を備えられる。付加絶縁を有する巻線導体６ｂが最終製品である。第１絶縁層６０に第２絶縁層６２が被着される。タンデム法を使用することによって、第１（内側）絶縁層６０の冷却度を介して第１絶縁層６０と第２（外側）絶縁層６２との間の分離性は調整することができる。しかし冷却は処理温度より概ね５０乃至１００℃低い温度にまでのみ行うべきであろう。互いに相溶性でない２つの熱可塑性樹脂が利用されるときにも分離性は容易となる。
図３による実施例においてエナメル線２は共押出法で２つの絶縁層６０、６２が被覆される。こうして生成される巻線導体６ｃでは、第１絶縁層６０と第２絶縁層６２はもはや互いに分離することができない。
図４に具体的に示す押出法においてエナメル線２はタンデム法で作動する３つの押出機４によって３つの絶縁層６０、６２、６４を備えられる。こうして得られる巻線導体６ｄは強化絶縁を有し、この巻線導体は第１、第２、第３熱可塑性絶縁層６０、６２、６４を有する。タンデム法によって第１（内側）絶縁層６０、第２（中央）絶縁層６２、第３（外側）絶縁層６４は相互に分離することができる。
図５は共押出法で作動する３つの押出機４の配列を示しており、これらの押出機でエナメル線２はやはり３つの絶縁層６０、６２、６４を備えられる。こうして製造される巻線導体６ｅの絶縁層６０、６２、６４は相互に分離することができない。
図６による実施例に示す変更態様では、エナメル線２がやはり３つの絶縁層６０、６２、６４を備えられ、両方の内側絶縁層６０、６２は共押出法で被着され、外側絶縁層６４は後段の押出機４によって被着される。こうして製造される三重に絶縁された巻線導体６ｆでは、第１、第２絶縁層６０、６２は互いに分離することができない。第２、第３絶縁層６２、６４の間に分離性が達成される。
図７に示す変更態様では、まず押出機４でエナメル線２に第１絶縁層６０が被着され、こうして被覆された線は共押出法で作動する２つの押出機４を有する押出機配列に供給される。こうして得られる三重に絶縁された巻線導体６ｇにおいて第１絶縁層６０と第２絶縁層６２との分離性が存在する一方、第２絶縁層６０と第３絶縁層６４は相互に分離することができない。
図示したすべての製造法においてエナメル線２の予熱は第１押出被覆の前に設けられている。図１乃至図７に基づいてそれぞれ解説した方法で製造された巻線導体の実施例が以下で詳しく述べられる。
１．断熱クラスＦ用の実施例
１．１ １つの絶縁層を有する巻線（図１）
（実施例１）
銅導体の直径 ０．８ｍｍ
銅エナメル線グレード１の直径
（変性ポリウレタンＰＵからなる単一層を有する機能性絶縁）：０．８４５ｍｍ
ＰＥＥＫを押出被覆
予熱温度： ２００℃
ＰＥＥＫの層厚： ０．０２２ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．８８９ｍｍ
耐電圧： ＞１０ｋＶ
変性ＰＵに対する熱可塑性絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
（実施例２）
実施例１による銅エナメル線
ＰＥＩを押出被覆
予熱温度： １９５℃
ＰＥＩの層厚： ０．０２３ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．８９１ｍｍ
耐電圧： ＞１１ｋＶ
変性ＰＵに対する熱可塑性絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適していない。別の含浸樹脂が利用可能。
１．２ ２つの絶縁層を有する巻線（図２、図３）
（実施例３）（図２）
実施例１による銅エナメル線
タンデム法でＰＥＳ（第１絶縁層）とＰＰＳ（第２絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２０５℃
内側ＰＥＳの層厚： ０．０２２ｍｍ
外側ＰＰＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０４５ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９３５ｍｍ
耐電圧： ＞１４ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
（実施例４）（図３）
実施例１と同じ銅エナメル線
共押出法でＰＥＳ（第１絶縁層）とＰＰＳ（第２絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２０５℃
内側ＰＥＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
外側ＰＰＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０４６ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９３７ｍｍ
耐電圧： ＞１４ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が不可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
（実施例５）（図２）
実施例１と同じ銅エナメル線
タンデム法でＰＥＩ（第１絶縁層）とＰＥＩ（第２絶縁層）を押出被覆
予熱温度： １９５℃
内側ＰＥＩの層厚： ０．０２１ｍｍ
外側ＰＥＩの層厚： ０．０２３ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０４４ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９３３ｍｍ
耐電圧： ＞１５ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適していない。別の含浸樹脂が利用可能。
（実施例６）（図３）
実施例１と同じ銅エナメル線
共押出法でＰＥＩ（第１絶縁層）とＰＥＩ（第２絶縁層）を押出被覆
予熱温度： １９５℃
内側ＰＥＩの層厚： ０．０２０ｍｍ
外側ＰＥＩの層厚： ０．０２５ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０４５ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９３５ｍｍ
耐電圧： ＞１５ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が不可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適していない。別の含浸樹脂が利用可能。
１．３ ３つの絶縁層を有する巻線（図４、図５、図６、図７）
（実施例７）（図４）
実施例１と同じ銅エナメル線
タンデム法でＰＳＵ（第１絶縁層）、ＰＰＳＵ（第２絶縁層）、ＰＥＥＫ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２１０℃
内側ＰＳＵの層厚： ０．０２２ｍｍ
中央ＰＰＳＵの層厚： ０．０２４ｍｍ
外側ＰＥＥＫの層厚： ０．０２２ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０６８ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９８１ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
（実施例８）（図５）
実施例１と同じ銅エナメル線
共押出法でＰＳＵ（第１絶縁層）、ＰＰＳＵ（第２絶縁層）、ＰＥＥＫ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２１０℃
内側ＰＳＵの層厚： ０．０２２ｍｍ
中央ＰＰＳＵの層厚： ０．０２４ｍｍ
外側ＰＥＥＫの層厚： ０．０２４ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０７０ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９８５ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が不可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
（実施例９）（図４）
実施例１と同じ銅エナメル線
タンデム法でＰＥＳ（第１絶縁層）、ＰＥＳ（第２絶縁層）、ＰＥＳ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２００℃
内側ＰＥＳの層厚： ０．０２２ｍｍ
中央ＰＥＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
外側ＰＥＳの層厚： ０．０２５ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０７０ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９８５ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適していない。別の含浸樹脂が利用可能。
（実施例１０）（図５）
実施例１と同じ銅エナメル線
共押出法でＰＥＳ（第１絶縁層）、ＰＥＳ（第２絶縁層）、ＰＥＳ（第３絶縁層）を押出被覆（図４ｂ参照）
予熱温度： ２００℃
内側ＰＥＳの層厚： ０．０２２ｍｍ
中央ＰＥＳの層厚： ０．０２４ｍｍ
外側ＰＥＳの層厚： ０．０２０ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０６６ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９７７ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が不可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適していない。別の含浸樹脂が利用可能。
（実施例１１）（図６）
実施例１と同じ銅エナメル線
複合タンデム・共押出被覆。共押出法でＰＳＵ（第１絶縁層）とＰＰＳＵ（第２絶縁層）、タンデム法でＰＥＥＫ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２１０℃
内側ＰＳＵの層厚： ０．０２２ｍｍ
中央ＰＰＳＵの層厚： ０．０２２ｍｍ
外側ＰＥＥＫの層厚： ０．０２３ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０６７ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９７９ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層ＰＳＵ（内側）とＰＰＳＵ（中央）の分離が不可能。ＰＰＳＵ（中央）とＰＥＥＫ（外側）の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
（実施例１２）（図７）
実施例１と同じ銅エナメル線
複合タンデム・共押出被覆。タンデム法でＰＳＵ（第１絶縁層）、共押出法でＰＰＳＵ（第２絶縁層）とＰＥＥＫ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２１０℃
内側ＰＳＵの層厚： ０．０２１ｍｍ
中央ＰＰＳＵの層厚： ０．０２１ｍｍ
外側ＰＥＥＫの層厚： ０．０２２ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０６４ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９７３ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層ＰＰＳＵ（中央）とＰＥＥＫ（外側）の分離が不可能。ＰＳＵ（内側）とＰＰＳＵ（中央）との分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
（実施例１３）（図６）
実施例１と同じ銅エナメル線
複合タンデム・共押出被覆。共押出法でＰＰＳ（第１絶縁層）とＰＰＳ（第２絶縁層）、タンデム法でＰＰＳ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２０５℃
内側ＰＰＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
中央ＰＰＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
外側ＰＰＳの層厚： ０．０２２ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０６８ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９８１ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層ＰＰＳ（内側）とＰＰＳ（中央）の分離が不可能。ＰＰＳ（中央）とＰＰＳ（外側）の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。
２．断熱クラスＨ用の実施例
２．１ 単一の絶縁層を有する巻線（図１）
（実施例１４）
銅導体の直径 ０．８ｍｍ
銅エナメル線グレード１の直径
（ポリエステル−ＴＨＥＩＣとアミドイミドの２層機能性絶縁）： ０．８４５ｍｍ
ＰＥＥＫを押出被覆
予熱温度： ３２０℃
ＰＥＥＫの層厚： ０．０２５ｍｍ
機能絶縁を有する巻線の直径： ０．８９５ｍｍ
耐電圧： ＞１０ｋＶ
機能性絶縁に対する熱可塑性絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。熱衝撃試験において貯蔵温度＞２２０℃に適している。
２．２ ２つの絶縁層を有する巻線（図２、図３）
（実施例１５）（図２）
実施例１４と同じ銅エナメル線
タンデム法でＰＥＳ（第１絶縁層）とＰＰＳ（第２絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２９０℃
内側ＰＥＳの層厚： ０．０２０ｍｍ
外側ＰＰＳの層厚： ０．０２５ｍｍ
熱可塑性絶縁の総層厚： ０．０４５ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９３５ｍｍ
耐電圧： ＞１４ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。熱衝撃試験において２２０℃の貯蔵温度に適している。
（実施例１６）（図３）
実施例１４と同じ銅エナメル線
共押出法でＰＥＳ（第１絶縁層）とＰＰＳ（第２絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２９０℃
内側ＰＥＳの層厚： ０．０２０ｍｍ
外側ＰＰＳの層厚： ０．０２０ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０４０ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９２５ｍｍ
耐電圧： ＞１４ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が不可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。熱衝撃試験において２２０℃の貯蔵温度に適している。
（実施例１７）（図２）
実施例１４と同じ銅エナメル線
タンデム法でｔ−ＰＩ（第１絶縁層）とｔ−ＰＩ（第２絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ３３０℃
内側ｔ−ＰＩの層厚： ０．０２４ｍｍ
外側ｔ−ＰＩの層厚： ０．０２５ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０４９ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９４３ｍｍ
耐電圧： ＞１４ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝０．９ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。熱衝撃試験において貯蔵温度＞２２０℃に適している。
２．３ ３つの絶縁層を有する巻線（図４、図６）
（実施例１８）（図４）
実施例１４と同じ銅エナメル線
タンデム法でＰＥＳ（第１絶縁層）、ＰＰＳＵ（第２絶縁層）、ＰＥＥＫ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２１０℃
内側ＰＥＳの層厚： ０．０２２ｍｍ
中央ＰＰＳＵの層厚： ０．０２４ｍｍ
外側ＰＥＥＫの層厚： ０．０２２ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０６８ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９８１ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層の分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。熱衝撃試験において２２０℃の貯蔵温度に適している。
（実施例１９）（図６）
実施例１４と同じ銅エナメル線
複合タンデム・共押出被覆。共押出法でＰＰＳ（第１絶縁層）とＰＰＳ（第２絶縁層）、タンデム法でＰＰＳ（第３絶縁層）を押出被覆
予熱温度： ２８５℃
内側ＰＰＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
中央ＰＰＳの層厚： ０．０２３ｍｍ
外側ＰＰＳの層厚： ０．０２２ｍｍ
熱可塑性絶縁層の総層厚： ０．０６８ｍｍ
絶縁層を有する巻線の直径： ０．９８１ｍｍ
耐電圧： ＞１８ｋＶ
絶縁層の付着：φ＝１．０ｍｍの芯に巻回時に裂け目なし、折目形成なし。熱可塑性絶縁層ＰＰＳ（内側）とＰＰＳ（中央）との分離が不可能。ＰＰＳ（中央）とＰＰＳ（外側）との分離が可能。機能性絶縁の分離が可能。ＵＰ樹脂を追加的に流し込むのに適している。別の含浸樹脂も利用可能。熱衝撃試験において貯蔵温度＞２２０℃に適している。
本発明に係る巻線導体を製造するための押出機配列とこの押出機配列で製造された巻線導体をそれぞれ略原理図で示す。 本発明に係る巻線導体を製造するための押出機配列とこの押出機配列で製造された巻線導体をそれぞれ略原理図で示す。 本発明に係る巻線導体を製造するための押出機配列とこの押出機配列で製造された巻線導体をそれぞれ略原理図で示す。 本発明に係る巻線導体を製造するための押出機配列とこの押出機配列で製造された巻線導体をそれぞれ略原理図で示す。 本発明に係る巻線導体を製造するための押出機配列とこの押出機配列で製造された巻線導体をそれぞれ略原理図で示す。 本発明に係る巻線導体を製造するための押出機配列とこの押出機配列で製造された巻線導体をそれぞれ略原理図で示す。 本発明に係る巻線導体を製造するための押出機配列とこの押出機配列で製造された巻線導体をそれぞれ略原理図で示す。
符号の説明
２ エナメル線
４ 押出機
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ 巻線導体
２０ 金属線
２２ 機能性絶縁
６０、６２、６４ 絶縁層

Claims (19)

  1. 電気機器、特に変圧器および電気機械用の巻線導体（６ａ乃至６ｇ）を製造するための方法であって、機能性絶縁（２２）で予め絶縁されたエナメル線（２）に１つの熱可塑性絶縁層（６０）または多数の熱可塑性絶縁層（６０、６２、６４）がそれぞれ押出法によって被着され、前記熱可塑性絶縁層が、もしくは前記複数の熱可塑性絶縁層（６０、６２、６４）のそれぞれが、専ら耐熱熱可塑性樹脂からなる方法。
  2. 前記絶縁層（６０）もしくは前記複数の絶縁層（６０、６２、６４）がチューブ延伸法で被着される請求項１記載の方法。
  3. 耐熱熱可塑性樹脂の被着前にエナメル線（２）が予熱温度に加熱され、この予熱温度が、機能性絶縁（２２）の耐熱性を考慮して耐熱熱可塑性樹脂の処理温度に極力近い請求項１または２記載の方法。
  4. 少なくとも２つの絶縁層（６０、６２、６４）が共押出法で被着される請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
  5. 少なくとも２つの絶縁層（６０、６２、６４）がタンデム法で被着される請求項１乃至３のいずれか１つに記載の方法。
  6. 少なくとも外側絶縁層（６０、６２、６４）が結晶性または半結晶性耐熱熱可塑性樹脂である請求項４または５記載の方法。
  7. 予熱温度が１５０℃より上である先行請求項のいずれか１つに記載の方法。
  8. 機能性絶縁（２２）が変性ポリウレタンからなり、予熱温度が２５０℃を上まわらない請求項７記載の方法。
  9. 機能性絶縁（２２）が２層であり、ポリエステル−ＴＨＥＩＣと第２アミドイミド層とからなり、半結晶性耐熱熱可塑性樹脂からなる単一の絶縁層またはそれぞれ専ら半結晶性耐熱熱可塑性樹脂からなる複数の絶縁層（６０、６２、６４）が第２層に被着され、予熱温度が２８０℃よりも高い請求項７記載の方法。
  10. 予熱温度が３３０℃を上まわらない請求項９記載の方法。
  11. 絶縁層（６０、６２、６４）の厚さが２５μｍ未満である先行請求項のいずれか１つに記載の方法。
  12. 絶縁層（６０、６２、６４）の厚さが１５μｍ乃至２５μｍの間である請求項１１記載の方法。
  13. 電気機器用巻線導体（６ａ乃至６ｇ）であって、機能性絶縁（２２）で予め絶縁されたエナメル線（２）を有し、このエナメル線が１つの熱可塑性絶縁層または多数の熱可塑性絶縁層（６０、６２、６４）で取り囲まれており、前記熱可塑性絶縁層もしくは前記複数の熱可塑性絶縁層（６０、６２、６４）のそれぞれが専ら耐熱熱可塑性樹脂からなる巻線導体。
  14. 線（２）が少なくとも２つの絶縁層によって取り囲まれている請求項１３記載の巻線導体。
  15. 少なくとも外側絶縁層（６０、６２、６４）が半結晶性耐熱熱可塑性樹脂である請求項１３または１４記載の巻線導体。
  16. 機能性絶縁（２２）が２層であり、ポリエステル−ＴＨＥＩＣとアミドイミドとからなり、半結晶性耐熱熱可塑性樹脂からなる単一の絶縁層またはそれぞれ専ら半結晶性耐熱熱可塑性樹脂からなる複数の絶縁層（６０、６２、６４）によって前記機能性絶縁が取り囲まれている請求項１３乃至１５のいずれか１つに記載の巻線導体。
  17. 機能性絶縁（２２）が変性ポリウレタンからなり、この絶縁が無定形耐熱熱可塑性樹脂からなる絶縁層（６０、６２、６４）によって取り囲まれている請求項１３乃至１５のいずれか１つに記載の巻線導体。
  18. 絶縁層（６０、６２、６４）の厚さが２５μｍ未満である請求項１３乃至１７のいずれか１つに記載の巻線導体。
  19. 絶縁層（６０、６２、６４）の厚さが２０μｍ乃至２５μｍの間である請求項１８記載の巻線導体。
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