JP2011103252A

JP2011103252A - 水中モータ用電線

Info

Publication number: JP2011103252A
Application number: JP2009258260A
Authority: JP
Inventors: Shuhei Yasuda; 周平安田; Takanori Yamazaki; 孝則山崎; Hisao Furuichi; 久雄古市
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】絶縁被覆層と保護層との密着性（水封止性）を維持し水トリーの発生を防止しつつ、保護層の剥ぎ取り性を改善し、コイル形成時の作業性を向上させた水中モータ用電線を提供する。
【解決手段】導体２の外周に導体遮蔽層３が形成され、導体遮蔽層３の外周に絶縁被覆層４が形成され、絶縁被覆層４の外周に保護層５が押出被覆されてなる水中モータ用電線１において、保護層５は、ポリウレタンエラストマーを主体とする材料からなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中で使用される水中モータのコイルなどに用いられる水中モータ用電線に関するものである。

水中モータのコイル（巻線）などには、導体の外周に絶縁被覆層が形成された水中モータ用電線が用いられる。水中モータ用電線は、その名称が示すように、水中にて使用することを目的とする電線である。

従来、水中モータ用電線は、導体の外周に銅イオンの析出・拡散を防止する導体遮蔽層を形成し、その導体遮蔽層の外周に絶縁被覆層、さらにその絶縁被覆層の外周に絶縁被覆層の外傷を防止する保護層（ジャケット）を形成して構成される。保護層は、耐摩耗性、押出特性などからポリアミド樹脂からなるものが多い（例えば、特許文献１参照）。

この保護層と絶縁被覆層との界面に間隙が存在し、その間隙に水が浸透すると、水トリーが発生しやすくなる。そのため、絶縁被覆層と保護層との密着性は良いほうが望ましいとされている。

特開昭６２−２５６３１２号公報

ところで、水中モータ用電線を成型し、水中モータを作製する際には、保護層の一部を剥離する必要があり、この剥離工程は、水中モータに用いられる電線に特有に設けられる工程である。しかし、従来の水中モータ用電線では、保護層被覆時の熱により、絶縁被覆層と保護層が融着してしまい、保護層が絶縁被覆層から剥ぎ取りづらいという課題があった。

そこで、本発明の目的は、絶縁被覆層と保護層との密着性（水封止性）を維持し水トリーの発生を防止しつつ、保護層の剥ぎ取り性を改善し、コイル形成時の作業性を向上させた水中モータ用電線を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、導体の外周に導体遮蔽層が形成され、該導体遮蔽層の外周に絶縁被覆層が形成され、該絶縁被覆層の外周に保護層が押出被覆されてなる水中モータ用電線において、前記保護層は、ポリウレタンエラストマーを主体とする材料からなる水中モータ用電線である。

請求項２の発明は、前記絶縁被覆層が、ポリオレフィン類を主体とする材料からなる請求項１記載の水中モータ用電線である。

請求項３の発明は、前記ポリウレタンエラストマーがポリエーテル系である請求項１又は２に記載の水中モータ用電線である。

本発明によれば、絶縁被覆層と保護層との密着性（水封止性）を維持し水トリーの発生を防止しつつ、保護層の剥ぎ取り性を改善し、コイル形成時の作業性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態を示す水中モータ用電線を示す断面図である。実施例における剥離強度の測定方法を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る水中モータ用電線を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る水中モータ用電線１は、銅線からなる導体２の外周に導体遮蔽層３が形成され、導体遮蔽層３の外周にポリオレフィン類（ポリオレフィン系樹脂）を主体とする絶縁被覆層４が形成され、絶縁被覆層４の外周に保護層５が押出被覆されてなる。

導体遮蔽層３は、導体２から絶縁被覆層４へ銅イオンが析出・拡散をするのを防止するための層である。導体２から絶縁被覆層４へ銅イオンが析出・拡散すると、その銅イオンを起因とする水トリーが絶縁被覆層４中に発生し、この水トリーがコイルの絶縁性能を劣化させ、最終的に絶縁破壊を生じてしまう虞がある。このような現象を防止するために、本実施の形態では、導体２と絶縁被覆層４との間に導体遮蔽層３を形成している。導体遮蔽層３は、エポキシエナメルやポリイミド系エナメル、ポリアミドイミド系エナメル、ポリエステルイミド系エナメルなどのエナメル層や、ポリエチレンやエチレン共重合体などの樹脂にカーボンブラックなどの導電性付与剤を配合した半導体層で構成することができる。

絶縁被覆層４は、絶縁性、機械的特性に優れたポリオレフィン系樹脂を主成分とする材料からなるのが好ましい。ここで、ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン類が望ましく、ポリエチレン類としては、イオン重合法で重合されたポリエチレン、ラジカル重合法で重合されたポリエチレン、又はこれらイオン重合ポリエチレンとラジカル重合ポリエチレンとを混合したポリエチレンを主体とする高分子材料などを用いることができる。また、これらポリエチレンの他、エチレンエチルアクリレート共重合体やエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンメタクリレート共重合体などのエチレン共重合体、プロピレンとエチレン共重合体、ポリオレフィンに無水マレイン酸やエポキシなどを含む官能基をグラフトしたものを一種、又は２種以上含んだものでもよい。さらに、これらのポリエチレン類を架橋してなるものでもよい。また、上記ポリエチレン類に、酸化防止剤や架橋剤などの添加剤を配合していてもよい。

保護層５は、絶縁被覆層４の外傷を防止するための層であり、ポリウレタンエラストマーを主体とする材料からなる。

特に、この熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、エーテル系若しくはポリカーボネート系の熱可塑性ポリウレタンエラストマーであるとなおよい。この理由は、エーテル系及びポリカーボネート系の熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、エステル系（アジペート系、ラクトン系など）の熱可塑性ポリウレタンエラストマーに比べ耐水性（耐加水分解性）に優れているためであり、実使用環境下において、加水分解された保護層５の一部が絶縁被覆層４から剥離し、周囲の水中に拡散してしまう可能性を低減するためである。なお、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた際の押出温度は１８０〜２４０℃である。

このように、水中モータ用電線１において、絶縁被覆層４と接する保護層５を、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主体とする材料を用いて形成することにより、例えば、絶縁被覆層４を形成する材料として、ポリオレフィン系樹脂を用いた場合、ポリオレフィン類分子と保護層５を形成する材料とが絡みにくくなり、保護層５の押出被覆時における絶縁被覆層４と保護層５との融着を防止することができる。これは、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの押出時の溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ程度と高いためである。

また、保護層５の押出被覆後の冷却により、熱可塑性ポリウレタンエラストマーが収縮し、絶縁被覆層４と保護層５とは密着するため、界面に間隙は発生しない。

さらに、本実施の形態で保護層５の材料として用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、弾性率が低く、引っ張りによる変形率が高く、且つ引張破断強度が高いという特徴を有する。そのため、保護層５の剥ぎ取りの際に、保護層５を水中モータ用電線１の長手方向に伸張すると、保護層５よりも弾性率の高い絶縁被覆層４は、保護層５の変形に追従できず、結果として絶縁被覆層４と保護層５との界面にずれによる間隙が形成され、両者を容易に剥離することができる。

よって、本実施の形態に係る水中モータ用電線１によれば、絶縁被覆層４と保護層５との密着性（水封止性）を維持し水トリーの発生を防止しつつ、保護層５の剥ぎ取り性を改善し、コイル形成時の作業性を向上させることができる。

本発明の実施例１〜６、比較例１，２を以下に述べる。

実施例１〜６、比較例１，２の配合組成と評価結果を表１に示す。

（実施例１〜３、比較例１，２）
外径約４．５ｍｍの銅線からなる導体の外周にエポキシ樹脂を主体とする塗料を繰返し塗布し、焼付けて厚さ約０．０６ｍｍの導体遮蔽層を形成した。この導体遮蔽層の外周に、表１に示す配合組成の絶縁被覆層を１．５ｍｍの厚さで押出被覆し、７０℃の飽和水蒸気に１２時間晒し、絶縁被覆層を架橋した。

その後、保護層として表１に示す熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主体とする樹脂及び従来技術である比較例のナイロンを主体とする樹脂を厚さ０．２ｍｍで押出被覆することで、各水中モータ用電線を完成させた。

（実施例４〜６）
外径約４．５ｍｍの銅線からなる導体の外周にエチレンエチルアクリレート共重合体１００質量部に対して導電性付与剤としてカーボンブラックを６５質量部配合してなる半導体材料を厚さ０．３ｍｍで、表１に示す配合組成の絶縁被覆層を１．２ｍｍの厚さで同時に押出被覆し、７０℃の飽和水蒸気に１２時間晒し、絶縁被覆層を架橋した。

その後、保護層として表１に示す本発明に係る熱可塑性ポリウレタンエラストマーを主体とする樹脂を厚さ０．２ｍｍで押出被覆することで、各水中モータ用電線を完成させた。

（評価方法及び評価結果）
表１の下段に示した評価内容は、実施例１〜６、及び比較例１，２に係る各水中モータ用電線のサンプルに対する特性試験結果をまとめたものである。

保護層の剥ぎ取り性評価は、図２に示すように、完成した各水中モータ用電線を１０ｃｍの長さに切断し、その先端から保護層１００に、水中モータ用電線の長手方向に切り込みを５ｍｍの間隔で平行に２本入れ、絶縁被覆層１０１から幅５ｍｍの保護層１００を剥離した際の剥離強度を評価した。より具体的には、水中モータ用電線の保護層１００の一部をある程度剥がしておき、これをサンプルとして、サンプルの末端を下部で固定し、ロードセル（荷重測定器）の取り付けられた治具に剥がしてある保護層１００を挟み、上方向に引きはがす際にロードセルに加わる荷重を測定し、このときの測定値の最大値を剥離した保護層１００の幅で割った値を剥離強度とした。

表１では剥離強度が１０Ｎ以下のものは良と判断し○印を、１０Ｎより大きいものは不良と判断し×印を記入した。

また、実施例１〜６及び比較例１，２の各水中モータ用電線をそれぞれ、巻線形成時の最小曲げ半径（ｒ＝約１５ｍｍ）で２．５回巻きしたサンプルを各々１０個作製し、水トリー特性の評価に用いた。

水トリー特性の評価は、各サンプル５個を９０℃の温水に浸漬し、導体と温水との間に５０Ｈｚで３ｋＶの交流電流を５００日間印加して行った。５００日後、絶縁被覆層の断面を薄くスライスしてメチレンブルー水溶液で煮沸染色し、光学顕微鏡を用いて水トリーの長さを計測し、２００μｍ以上の水トリーの発生個数を計数した。

発生個数が１．０×１０³（個／ｍｍ³）以上であれば不良と判断して表１中に×印を記入し、発生個数が１．０×１０²（個／ｍｍ³）より多く１．０×１０³（個／ｍｍ³）より少ないときは良と判断して表１中に△印を記入し、発生個数が１．０×１０²（個／ｍｍ³）以下であれば優良と判断して表１中に○印を記入した。

温水浸漬時の保護層加水分解物の拡散状況は、上記水トリー特性の評価後のサンプルにおいて、保護層分解物が絶縁被覆層から剥離していないものを優良と判断して表１中に○印を記入し、保護層分解物が絶縁被覆層から剥がれかかっているが水中には拡散していないものを良と判断し表１中に△印を記入し、保護層分解物が絶縁被覆層から剥離し水中に拡散しているものを不良と判断し表１中に×印を記入した。

表１の評価欄に示したように、熱可塑性ポリウレタンエラストマーで形成した実施例１〜６は、保護層をポリアミド樹脂で形成した比較例１，２と比べ、保護層の剥ぎ取り性が優れている。

また、実施例１〜６は、従来技術である比較例１と同等の水トリー特性を有している。

さらに、保護層をエーテル系の熱可塑性ポリウレタンエラストマーで形成した実施例２，５及びポリカーボネート系の熱可塑性ポリウレタンエラストマーで形成した実施例３，６は、温水浸漬による保護層加水分解物の発生がなくなお良い。

以上より、本発明の構成とすることにより、絶縁被覆層と保護層との間の密着性（水封止性）を維持し水トリーの発生を防止しつつ、保護層の剥ぎ取り性を改善し、コイル形成時の作業性を向上した水中モータ用電線を得られることが証明された。

１水中モータ用電線
２導体
３導体遮蔽層
４絶縁被覆層
５保護層

Claims

導体の外周に導体遮蔽層が形成され、該導体遮蔽層の外周に絶縁被覆層が形成され、該絶縁被覆層の外周に保護層が押出被覆されてなる水中モータ用電線において、
前記保護層は、ポリウレタンエラストマーを主体とする材料からなることを特徴とする水中モータ用電線。
前記絶縁被覆層が、ポリオレフィン類を主体とする材料からなることを特徴とする請求項１記載の水中モータ用電線。
前記ポリウレタンエラストマーがポリエーテル系であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水中モータ用電線。