JP2014063601A - 絶縁電線及びそれを用いたコイル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導体と、導体の外周上に形成された絶縁層と、導体及び絶縁層の間に介在し、導体及び絶縁層を接着させる接着層と、を有し、接着層は、ポリエステルイミド樹脂を含有しており、ポリエステルイミド樹脂は、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを含むジアミン成分を用いて合成されている絶縁電線である。
【選択図】図1
Description
導体と、前記導体の外周上に形成された絶縁層と、前記導体及び前記絶縁層の間に介在し、前記導体及び前記絶縁層を接着させる接着層と、を有し、前記接着層は、ポリエステルイミド樹脂を含有しており、前記ポリエステルイミド樹脂は、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを含むジアミン成分を用いて合成されている絶縁電線が提供される。
前記ジアミン成分は、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを30モル%以上100モル%以下含む、第1の態様の絶縁電線が提供される。
前記接着層の厚さをd1、前記絶縁層の厚さをd2としたときに、d1/d2が、2/98以上20/80以下の関係を満たす、第1の態様又は第2の態様の絶縁電線が提供される。
前記絶縁層は、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリイミド樹脂のうちのいずれかを含む、第1〜第3の態様のいずれかの絶縁電線が提供される。
前記絶縁層の外周に、滑剤を含む潤滑層をさらに有する、第1〜第4の態様のいずれかの絶縁電線が提供される。
第1〜第5の態様のいずれかの絶縁電線が巻線されて形成されているコイルが提供される。
以下に、本発明の一実施形態について説明をする。
接着層のポリエステルイミド樹脂は、ポリエステルイミド塗料が加熱されて形成される。ポリエステルイミド塗料はポリエステルイミド前駆体を含有しており、この前駆体が加熱により重合することでポリエステルイミド樹脂となる。ポリエステルイミド前駆体は、分子内にエステル結合とイミド結合とを有しており、モノマー成分であるジアミン成分、多価カルボン酸を含む酸成分、及びアルコール成分から合成される。具体的には、ジアミン成分と酸成分とから形成されるイミドジカルボン酸にアルコール成分が反応してエステル化されることで合成される。つまり、ポリエステルイミド前駆体から形成されるポリエステルイミド樹脂は、イミドジカルボン酸を一部又は相当量用いたイミド変性ポリエステル樹脂となる。
ジアミン成分は、多価カルボン酸と反応してイミドジカルボン酸を形成する。
ジアミン成分としては、芳香族ジアミンである1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いる。これにより、接着層に密着向上剤を実質的に含まない状態で常温での導体と絶縁層との密着性を高くすることができるとともに、長時間にわたる熱によっても十分な密着性を発揮することができ、絶縁層が導体から剥離してしまうようなことを防止することができる。接着層に密着向上剤を実質的に含まない状態で導体と絶縁層との密着性を高くすることができる理由や、長時間にわたる熱によっても十分な密着性を発揮することができる理由については明確ではないが、ポリエステルイミド樹脂の分子構造中のベンゼン環が導体の表面に従来よりも平面状に配向しやすくなるためではないかと考えられる。なお、ここでいう、実質的に含まないとは、本発明の効果を阻害しない範囲において密着向上剤がポリエステルイミド樹脂に含まれてもよいことを意味する。
酸成分は、多価カルボン酸を含有しており、上記ジアミン成分と反応してイミドジカルボン酸を形成する。
多価カルボン酸成分は、特に限定されず、従来から通常用いられる化合物を用いることができる。多価カルボン酸としては、例えば多価カルボン酸無水物が用いられ、カルボキシル基2個から1分子の水が失われて、2つのアシル基が1個の酸素原子を共有する化合物の他、フリーのカルボキシル基を1つ以上残している化合物が好ましく用いられる。多価カルボン酸無水物としては、例えば、トリメリット酸無水物(TMA)、3,4,4´−ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、3,4,4´−ビフェニルトリカルボン酸無水物等のトリカルボン酸無水物が挙げられる。その中でも、トリメリット酸無水物が好ましい。
アルコール成分は、ジアミン成分及び多価カルボン酸成分の反応物であるイミドジカルボン酸と反応し、エステルイミドを形成する。
アルコール成分としては多価アルコールが好ましく、2価アルコールや3価以上のアルコールを用いることができる。多価アルコールとしては、例えばエチレングリコール(EG)、ネオペンチルルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,6−シクロヘキサンジメタノール等の2価アルコール、グリセリン(G)、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3価以上のアルコール、又はイソシアヌレート環を有するアルコール等が挙げられる。イソシアヌレート環を有するアルコールとしては、トリス(ヒドロキシメチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(THEIC)、トリス(3−ヒドロキシプロピル)イソシアヌレート等が挙げられる。これらの多価アルコールは単独又は2種以上組み合わせて用いてもよいが、耐熱性付与の観点から、イソシアヌレート環を有するアルコールと低級アルコールとの組み合わせを用いることが好ましい。より好ましくはTHEICとエチレングリコールの組み合わせを用いる。
ポリエステルイミド塗料は、上記(a)ジアミン成分と(b)多価カルボン酸を含む酸成分と(c)アルコール成分とから合成される。具体的には、ポリエステルイミド塗料の製造方法は、(a)1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを含むジアミン成分と(b)多価カルボン酸を含む酸成分とを反応させることにより(d)イミドジカルボン酸を得る第1反応工程と、得られた(d)イミドジカルボン酸に(c)アルコール成分を反応させてエステル化する第2反応工程と、を有する。
次に、上記ポリエステルイミド樹脂を含有する接着層を備える絶縁電線1について図1を参照しながら説明をする。図1は、本発明の一実施形態に係る絶縁電線の断面を示す図である。
導体10としては、低酸素銅や無酸素銅等からなる銅線、銅合金線の他、銀等の他の金属線等が用いられる。導体10の断面形状は、特に限定されず、例えば図1に示すような円形状とすることができる。導体10の導体径は特に限定されず、用途に応じて最適な数値が適宜選択される。
接着層11は、導体10と絶縁層12との密着性を向上させる。本実施形態においては、接着層11を構成する樹脂として、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを含むジアミン成分を用いて合成されるポリエステルイミド樹脂を用いている。このポリエステルイミド樹脂によれば、導体10と絶縁層12との初期密着性が高く、また熱劣化による密着性の低下が小さい。
絶縁層12は、上記接着層11を被覆しており、外部から加わる加工ストレスから絶縁電線1を保護する。絶縁層12は、絶縁電線1に対して、部分放電に対する耐性(部分放電開始電圧や耐インバータサージ特性の向上)などの電気特性、及び可撓性や耐摩耗性などの機械的特性を付与して、巻線工程などにおいて絶縁電線1に加わる加工ストレスによる損傷を抑制する。
絶縁層12を構成する樹脂としては、絶縁電線1に上記特性を付与するものであれば限定されず、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、H種ポリエステル樹脂などを用いることができる。また、絶縁層12は、これらの樹脂にシリカやアルミナなどの無機材料を分散させた耐部分放電性の被膜でもよく、また、これらの樹脂を低誘電率化することによって部分放電開始電圧を向上させた被膜であってもよい。
本発明の一実施形態に係るコイルは、上記絶縁電線1が巻線されて形成される。上記絶縁電線1は、導体10と絶縁層12との初期密着性が高く、熱劣化による密着性の低下が抑制される。このため、本実施形態のコイルにおいては、絶縁電線1をより密に配線して巻き数を増加するとともに、絶縁電線1に印可する電圧を高電圧とすることができる。したがって、本実施形態のコイルは小型かつ高効率な電気機器とすることができる。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
上記実施形態においては、絶縁電線を構成する導体の断面形状が円形状である場合について説明をしたが、本発明はこれに限定されず、例えば図2に示すような四角形状(4隅が湾曲したものも含む)とすることができる。
絶縁電線を製造するにあたり、以下に示す方法によって、接着層のポリエステルイミド樹脂の形成に用いるポリエステルイミド塗料を調整した。
まず、原料としてのジアミン成分、酸成分、及びアルコール成分と、溶剤とを、撹拝機、還流冷却管、窒素流入管、温度計を備えたフラスコに投入した。実施例1では、以下の表1に示すように、ジアミン成分として108.0g(100mol%)の1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(以下、TPE−Rとする)と、酸成分として95.1gのジメチルテレフタレート(以下、DMTとする)、及び142.1gのトリメリット酸無水物(以下、TMAとする)と、アルコール成分として156.6gのトリス(2一ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(以下、THEICとする)、及び49.6gのエチレングリコール(以下、EGとする)と、溶剤として、650gの合成クレゾール、及び170gの芳香族アルキルベンゼンと、を投入した。
次に、上記で得られた塗料を用いて実施例1の絶縁電線を製造した。
具体的には、銅導体(径0.8mm)に接着塗料を塗布、焼付けして接着層(厚さ5μm)を形成した。さらに接着層に、絶縁塗料(汎用のポリエステルイミド塗料)を塗布、焼付けして絶縁層A(厚さ20μm)を形成し、実施例1の絶縁電線を製造した。絶縁電線の製造条件を以下の表2に示す。
得られた実施例1の絶縁電線の諸特性について評価した。特性としては、初期の密着性、熱劣化後の密着性、耐摩耗性及び耐熱性について評価した。
実施例2では、ジアミン成分として、116.8g(100mol%)のTPE−Rと、酸成分として、77.6gのDMT、及び153.6gのTMAと、アルコール成分として、156.6gのTHEIC、及び49.6gのEGと、溶剤として、150gの合成クレゾール、500gのプロピレンカーボネート、及び180gの芳香族アルキルベンゼンと、を用いて接着塗料を調整した。
この接着塗料を用いて実施例1と同様に実施例2の絶縁電線を製造した。
実施例3では、ジアミン成分として、73.0g(100mol%)のTPE−Rと、酸成分として、139.7gのDMT、及び96.0gのTMAと、アルコール成分として、143.6gのTHEIC、及び60.8gのEGと、溶剤として、630gの合成クレゾール、及び140gの芳香族アルキルベンゼンと、を用いて接着塗料を調整した。
この接着塗料を用いて実施例1と同様に実施例3の絶縁電線を製造した。
実施例4では、ジアミン成分として、75.9g(70mol%)のTPE−R,及び21.8g(30mol%)の4,4´−ジアミノジフェニルメタン(以下、DAMとする)と、酸成分として、95.1gのDMT、及び142.1gのTMAと、アルコール成分として、156.6gのTHEIC、及び49.6gのEGと、溶剤として、650gの合成クレゾール、及び160gの芳香族アルキルベンゼンと、を用いて接着塗料を調整した。
この接着塗料を用いて実施例1と同様に実施例4の絶縁電線を製造した。実施例4では、銅導体(径0.8mm)に接着塗料を塗布、焼付けして接着層(厚さ5μm)を形成した。さらに接着層に、絶縁塗料(汎用のポリアミドイミド塗料)を塗布、焼付けして絶縁層B(厚さ25μm)を形成し、実施例4の絶縁電線を製造した。
実施例5では、ジアミン成分として、108.0g(100mol%)のTPE−Rと、酸成分として、95.1gのDMT、及び142.1gのTMAと、アルコール成分として、156.6gのTHEIC、及び49.6gのEGと、溶剤として、650gの合成クレゾール、及び170gの芳香族アルキルベンゼンと、を用いて接着塗料を調整した。
この接着塗料を用いて実施例1と同様に実施例5の絶縁電線を製造した。実施例5では、銅導体(径0.8mm)に接着塗料を塗布、焼付けして接着層(厚さ5μm)を形成した。さらに接着層に、汎用のポリエステルイミド樹脂からなる絶縁層A(厚さ17μm)、及び汎用のポリアミドイミド樹脂からなる絶縁層B(厚さ8μm)を形成し、実施例5の絶縁電線を製造した。
実施例6では、ジアミン成分として、75.9g(70mol%)のTPE−R、及び21.8g(30mol%)のDAMと、酸成分として、95.1gのDMT、及び142.1gのTMAと、アルコール成分として、55.2gのグリセリン(以下、Gとする)、及び49.6gのEGと、溶剤として、550gの合成クレゾール、及び110gの芳香族アルキルベンゼンと、を用いて接着塗料を調整した。
この接着塗料を用いて実施例1と同様に実施例6の絶縁電線を製造した。実施例6では、銅導体(径0.8mm)に接着塗料を塗布、焼付けして接着層(厚さ5μm)を形成した。さらに接着層に、汎用のポリエステルイミド樹脂からなる絶縁層A(厚さ17μm)、及び汎用のポリアミドイミド樹脂からなる絶縁層B(厚さ8μm)を形成し、実施例5の絶縁電線を製造した。
この接着塗料を用いて実施例1と同様に実施例6の絶縁電線を製造した。実施例6では、銅導体(径0.8mm)に接着塗料を塗布、焼付けして接着層(厚さ5μm)を形成した。さらに接着層に、汎用のポリエステルイミド樹脂からなる絶縁層A(厚さ20μm)を形成し、実施例6の絶縁電線を製造した。
比較例1では、ジアミン成分として、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いずに合成されるポリエステルイミド樹脂からなる接着層を形成した。具体的には、ジアミン成分として、73.3gのDAMと、酸成分として、95.1gのDMT、及び142.1gのTMAと、アルコール成分として、156.6gのTHEIC、及び49.6gのEGと、溶剤として、620gの合成クレゾール、及び150gの芳香族アルキルベンゼンと、を用いて接着塗料を調整した。
この接着塗料を用いて実施例1と同様に比較例1の絶縁電線を製造した。比較例1では、銅導体(径0.8mm)に接着塗料を塗布、焼付けして接着層(厚さ5μm)を形成した。さらに接着層に、汎用のポリエステルイミド樹脂からなる絶縁層A(厚さ20μm)を形成し、比較例1の絶縁電線を製造した。
比較例2では、絶縁電線の接着層を形成する接着塗料に、密着剤としてのアミノベンゾチアゾールを1.55g添加した以外は、比較例1と同様に接着塗料を調整し、比較例2の絶縁電線を製造した。
10 導体
11 接着層
12 絶縁層
13 潤滑層
Claims (6)
- 導体と、
前記導体の外周上に形成された絶縁層と、
前記導体及び前記絶縁層の間に介在し、前記導体及び前記絶縁層を接着させる接着層と、を有し、
前記接着層は、ポリエステルイミド樹脂を含有しており、
前記ポリエステルイミド樹脂は、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを含むジアミン成分を用いて合成されている
ことを特徴とする絶縁電線。 - 前記ジアミン成分は、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンを30モル%以上100モル%以下含む
ことを特徴とする請求項1に記載の絶縁電線。 - 前記接着層の厚さをd1、前記絶縁層の厚さをd2としたときに、d1/d2が、2/98以上20/80以下の関係を満たす
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の絶縁電線。 - 前記絶縁層は、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリイミド樹脂のうちのいずれかを含む
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の絶縁電線。 - 前記絶縁層の外周に、滑剤を含む潤滑層をさらに有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁電線。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の絶縁電線が巻線されて形成されている
ことを特徴とするコイル。
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WO2012043839A1 (ja) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | 古河電気工業株式会社 | 絶縁電線 |
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