JP2016039045A - 絶縁電線、回転電機及び絶縁電線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、耐熱性や耐圧性に優れた絶縁電線及びそれを用いた回転電機を提供することにある。【解決手段】本発明に係る絶縁電線は、導体である芯線の外周に絶縁被膜が形成された絶縁電線であって、前記芯線と前記絶縁被膜の間に結合層を有し、前記結合層は、フェノキシ樹脂を含む前記絶縁被膜と、カップリング剤を含む前処理層との硬化反応物を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁電線、それを用いた回転電機に関するものである。

現在、家庭用電気機器、産業用電気機器、船舶、鉄道、電気自動車等に用いられる駆動用モータ等の回転電機のさらなる小型化や高出力化が進められている。

回転電機の小型化や高出力化を図るためには回転電機の巻線の高密度化や占積率の向上を要するが、巻線の高密度化に際しては巻線の自己発熱や近接した巻線間の部分放電によってもたらされる絶縁破壊を防止することが必要である。また、駆動用モータへの適用が拡大しているインバータ制御においても、スイッチングにより発生するサージ電圧に伴う絶縁破壊を防止することが必要である。

そのため、巻線とされる絶縁電線に用いられる絶縁被膜には、より優れた耐熱性及び耐電圧性（以下、耐圧性という。）が求められている。

そこで、特許文献１は、含浸ワニスレスによる工数低減などの観点から、導体である芯線（以下、芯線と称す）上に絶縁材料を塗布・焼付し、その上に融着層を形成した自己融着性巻線を開示する。特許文献２は、押出機を使用して芯線の外周に押出被覆して絶縁被膜を形成した直流電力ケーブルを開示する。

特開２０１２−８７２４６号公報 特開２００９−１１４２６７号公報

芯線の外周を耐熱性に優れた樹脂材料で被覆することにより、絶縁電線の耐熱性を確保することができる。しかしながら、絶縁電線には一般に耐熱性のみならず、耐圧性、機械的強度、化学的安定性、耐水・耐湿性等の種々の特性が要求される。特に、巻線の耐圧性を確保するためには芯線を一定程度以上の膜厚で被覆する必要がある。

特許文献１に開示されるように、塗布、焼付工程により絶縁電線に十分な膜厚を有する絶縁被膜を形成するためには、塗布、焼付工程を多数回繰り返す必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。

一方、熱硬化性樹脂を用いて特許文献２のように、押出機を用いた方法で自己融着性を有する絶縁電線を製造するためには、押出成形時の加熱温度を、絶縁電線の絶縁被膜の熱硬化する温度より低くしなければならない。しかし、特許文献１の巻線は、ビスフェノールＡ型エポキシ単位とビスフェノールＳ型エポキシ単位とを共重合させて得られるスルホン基含有ポリヒドロキシポリエーテル樹脂を有し、この巻線は溶融温度が２００℃以上と高すぎるため、特許文献２の押出機を用いた方法で製造することができない。

本発明の第一の課題は、耐熱性や耐圧性に優れた絶縁電線及びそれを用いた回転電機を提供することにある。本発明の第二の課題は、生産性の優れた絶縁被膜形成方法により製造される絶縁電線と製造方法、該絶縁電線を用いた回転電機の提供にある。

本発明に係る絶縁電線は、導体である芯線の外周に絶縁被膜が形成された絶縁電線であって、前記芯線と前記絶縁被膜の間に結合層を有し、前記結合層は、フェノキシ樹脂を含む前記絶縁被膜と、カップリング剤を含む前処理層との硬化反応物を含む。

本発明によれば、耐熱性および耐圧性に優れた絶縁電線を提供することができる。

本発明に係る絶縁電線の一例を示す説明図である。 本発明に係る絶縁電線の一例を示す説明図である。 本発明に係る絶縁電線の結合層の形成例を示す説明図である。 本発明に係る回転電機の説明図である。 本発明に係る絶縁電線の製造方法の説明図である。

以下に本発明の一実施形態に係る絶縁電線及びそれを用いた回転電機について詳細に説明する。

本実施形態に係る絶縁電線は、主に芯線と絶縁被膜とを備える。この絶縁電線は回転電機の巻線に好適であり、捲回されることによって電線間が密接した状態となる高密度環境で使用され得る絶縁電線である。

本実施形態に係る芯線は一般的な絶縁電線の芯線と同様の線状の芯線であり、銅線、アルミ線、これらの合金線等で形成される。

銅線としてはタフピッチ銅、無酸素銅及び脱酸銅のいずれを材質としたものでもよく、軟銅線及び硬銅線のいずれでもよい。また、錫、ニッケル、銀、アルミニウム等が表面にめっきされためっき銅線であってもよい。

アルミ線としては硬アルミ線、半硬アルミ線等のいずれでもよい。また、合金線としては銅−錫合金、銅−銀合金、銅−亜鉛合金、銅−クロム合金、銅−ジルコニウム合金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−銀合金、アルミニウム−亜鉛合金、アルミニウム−鉄合金、イ号アルミ合金（Aldrey Aluminium）等が挙げられる。

本実施形態に係る芯線の形状としては、断面が円形状の丸線及び断面が矩形状の平角線のいずれでもよい。また、一本の芯線で形成される単線及び複数本の芯線が撚り合わされて形成される撚り線のいずれでもよい。

本実施形態に係る絶縁電線は、絶縁被膜が熱硬化性樹脂組成物から形成されており、芯線と絶縁被膜の界面に共有結合に基づく結合層を有する。この結合層は、絶縁被膜の少なくとも一部が硬化して形成されるものであり、芯線と絶縁被膜との密着性を増し、絶縁電線の耐熱性、耐湿性を増す。更に絶縁電線を自己融着した際の絶縁被膜の過剰な流動を抑制し、絶縁性を保持する。

絶縁電線１に結合層の形成する例を図３にて説明する。
（Ａ）芯線２上に、絶縁被膜と共有結合可能なカップリング剤を含有する前処理層５を設ける。なお、前処理層５はさらに絶縁被膜の硬化触媒を含んでも良い。
（Ｂ）芯線２の外周に、絶縁被膜３を塗布・乾燥法、好ましくは押出成形法にて形成する。乾燥時、押出成形時の加熱によって、芯線２と絶縁被膜３の間に結合層４が形成される。
（Ｃ）塗布・乾燥法では乾燥時の温度、時間のコントロール、押出成形法では芯線の温度、押出成形時の樹脂の溶融温度、押出後の温度保持時間のコントロールによって結合層４の膜厚を調整する。

絶縁被膜全体を硬化して結合層としても良いが、絶縁被膜外周部の硬化を抑制することによって絶縁電線に自己融着能を付与することができる。また、（Ｂ）工程の成膜工程を、温度条件を変えて複数回実施することによって絶縁被膜の内部と外周部の硬化度を調整することもできる。

本実施形態に係る前処理層５は絶縁被膜と共有結合可能なシラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤を用いることができる。特に架橋成分であるエポキシ樹脂やイソシアネートとの反応性が高いアミノシラン系カップリング剤や、同じく架橋成分であるマレイミド化合物との反応性が高いスチリル系シランカップリング剤の使用が好ましい。具体例としては、構造中にアミノ基を有するN-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、構造中にスチリル基を有するp-スチリルトリメトキシシラン等の市販品を上げることができる。絶縁被膜との反応性が高い前処理層を設置することにより、絶縁被膜３の内部から硬化反応を促進することができるので結合層４の形成が容易になる。同様の理由から前処理層５には、絶縁被膜３の硬化反応を促進する硬化触媒を配合してもよい。

本実施形態に係る絶縁被膜はビスフェノールＡ型骨格とビスフェノールＦ型骨格を有するフェノキシ樹脂を用いることが好ましい。該フェノキシ樹脂は溶融温度が低いので押出成形法による絶縁被膜の形成に適するためである。ビスフェノールＡ型骨格とビスフェノールＦ型骨格を有するフェノキシ樹脂として、「ＹＰ-７０」（東都化成）を用いることができる。なお、フェノキシ樹脂はアクリル変性フェノキシ樹脂またはビニル変性フェノキシ樹脂でも良い。なお、アクリル変性はビニル変性の１種である。

本実施形態に係る絶縁被膜は、主成分（全体の絶縁被膜全体の５０重量％以上）をフェノキシ樹脂で構成し、押出成形後に加熱処理により全体を架橋することが好ましい。これにより押出成形後であって、かつ加熱処理前の絶縁電線は、室温において絶縁被膜の外周部は融着性を維持できる。この状態において、回転電機等のステータに絶縁電線を組み込み、加熱処理することにより絶縁被膜外周部が溶融流動し、硬化して自己融着性を示す。なお、この絶縁被膜は架橋により全体が硬化して、耐熱性が向上する。

本実施形態に係る絶縁被膜が含有する主成分としては、フェノキシ樹脂が好ましい。また、フェノキシ樹脂を架橋するための架橋剤としては、ビスマレイミド化合物、エポキシ化合物、ブロックイソシアネートが挙げられる。なお、エポキシ化合物を架橋剤として用いる場合には、イミダゾールを触媒として含むことが好ましい。

エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「グレード名：828」や「グレード名：1001」「グレード名：1004」「グレード名：1007」（ジャパンエポキシレジン社製）などが使用可能である。

ブロックイソシアネートとしてはデュラネートシリーズ「１７Ｂ-６０Ｐ」や「ＴＰＡ-Ｂ８０Ｅ」（旭化成ケミカルズ社製）などがあげられる。

ビスマレイミド化合物としては、４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド「ＢＭＩ−１０００」（大和化成工業株式会社製）、ポリフェニルメタンマレイミド「ＢＭＩ−２０００」（大和化成工業株式会社製）、ｍ−フェニレンビスマレイミド「ＢＭＩ−３０００」（大和化成工業株式会社製）、ビスフェノールＡジフェニルエーテルビスマレイミド「ＢＭＩ−４０００」（大和化成工業株式会社製）、３，３’−ジメチル−５，５’−ジエチル−４，４’−ジフェニルメタンビスマレイミド「ＢＭＩ−５０００」、「ＢＭＩ−５１００」（大和化成工業株式会社製）、４−メチル−１，３−フェニレンビスマレイミド「ＢＭＩ−７０００」（大和化成工業株式会社製）等が挙げられる。

フェノキシ樹脂をアクリレート変性イソシアネートと反応させれば、架橋部を水酸基からアクリレート基に変換できるので、それ自身が単独で架橋可能であるばかりでなく、上記に記載のビスマレイミド化合物とも架橋反応を生じさせることができる。フェノキシ樹脂とアクリレート変性イソシアネートと反応により、フェノキシ樹脂が側鎖に炭素-炭素不飽和二重結合を有する構造となる。アクリレート変性イソシアネートとしては、イソシアネートモノマーシリーズ「カレンズＭＯＩ」や「カレンズＡＯＩ」（昭和電工株式会社製）等が挙げられる。

本実施形態に係る絶縁被膜が、架橋剤としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「グレード名：1001」のようなエポキシ含有化合物を含む場合には、触媒としてアミン系触媒、イミダゾール類、芳香族スルホニウム塩などを用いることができる。さらに、添加剤としてフェノール樹脂、酸無水物を用いても良い。なお、ここで説明する添加剤とは、触媒の作用により、架橋反応に寄与するものである。

アミン系触媒としてメタキシレンジアミンやトリメチルヘサメチレンジアミンなどが挙げられる。イミダゾール類として２-フェニルイミダゾールやジアザビシクロウンデセンなどが挙げられる。酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸やヘキサヒドロ無水フタル酸などが挙げられる。

また、絶縁被膜が炭素−炭素不飽和二重結合を有するビニル含有化合物を含む場合には、触媒としてラジカル重合開始剤を用いることができる。その例としては、有機過酸化物であるパーヘキサ（登録商標）Ｃ、パーヘキサ（登録商標）Ｖ、パーヘキサ（登録商標）２５Ｂ（日油株式会社製）などが挙げられる。

本実施形態に係る絶縁被膜は、更に鱗片フィラー、ゴム粒子を含有することができる。これらの成分は、絶縁被膜へのクラックの発生を抑制し、ひいては絶縁電線の耐熱性、絶縁信頼性の向上に寄与する成分である。ゴム粒子の例としては、Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ社製、商品名パラロイドＥＸＬ２６５５(平均粒径２００ｎｍ）、ガンツ化成（株）製、商品名スタフィロイドＡＣ３３５５（平均粒径１００〜５００ｎｍ）、ゼフィアックＦ３５１（平均粒径３００ｎｍ）等が挙げられる。鱗片フィラーとしては、タルク（微粉タルク、平均粒径2.5〜8μｍ、日本タルク（株）製）、マイカパウダー（ミクロマイカＭＫシリーズ、平均粒径3〜20μｍ、コープケミカル(株)製）、ガラスフレーク（平均粒径10〜40000μｍ、日本板硝子（株）製）六方晶チッ化ホウ素（ショウウビーエヌ(R)ＵＨＰ、平均粒径0.2〜12μｍ、昭和電工(株)製）等が挙げられる。何れの粒子も平均粒径10μｍ以下、好ましくは５μｍ以下のものが好ましく用いられる。

本実施形態に係る絶縁被膜の膜厚は、５０μｍ以上とすることが好ましい。絶縁被膜の膜厚が５０μｍ以上であれば、絶縁電線同士が密接する程度の高密度な状態において絶縁電線の耐圧性を確保することができる。

本実施形態に係る絶縁電線は、例えば、ステータが有するステータコアに巻線として捲回される。回転電機は上述のステータの他に、ロータ、出力軸等の一般的なモータの構成要素を備えている。

回転電機は、耐熱性及び耐圧性に優れた絶縁電線を備えることにより、例えば、家庭用電気機器、産業用電気機器、船舶、鉄道、電気自動車等における動力発生装置や発電装置として好適であり、特に小型又は高出力の回転電機においても、熱、部分放電、サージ電圧等によって絶縁破壊を生じ難い性質を有するものである。

図４はステータの拡大図である。コア材（電磁鋼板）１１の内部には芯線２及び絶縁被膜硬化物１２が備えられている。本実施形態は絶縁電線１で芯線２及び絶縁被膜硬化物１２を構成するものである。
＜絶縁電線の製造方法＞
次に、図５を用いて、本実施形態に係る絶縁電線の製造方法について説明する。

本実施形態に係る絶縁電線１の絶縁樹脂材料を用いた押出成形は、所望の電線形状に応じた口金を有するクロスヘッドダイ等を装備する押出成形機２１を用いて行われる。

絶縁被膜を形成する絶縁樹脂材料２２は押出成形機２１のホッパに投入され、シリンダに供給されて、ガラス転移温度以上の温度まで加熱されて溶融状態とされる。その後、加熱されて溶融した絶縁樹脂材料２２は、シリンダ内に備えられるスクリュで混練されながらクロスヘッドに供給される。なお、絶縁樹脂材料２２とは、少なくともフェノキシ樹脂及び架橋剤を含有する樹脂混合物（後述の樹脂混合物１−５を参照）である。

このクロスヘッドには前処理層５を設置し、余熱された線状の芯線２３が通過させられている。芯線２３の外周には、予めクロスヘッドを通過する際に溶融した絶縁樹脂材料２２が被覆され、被覆後に冷却して絶縁電線１が形成される。被覆する絶縁樹脂材料２２の量により、絶縁電線１の絶縁被膜の膜厚を制御することが可能となる。前述したように、耐圧性確保のため、膜厚を５０μｍ以上とすることが望ましい。

絶縁電線１に被覆された絶縁樹脂材料２２は、図３で説明したように絶縁被覆３内部に結合層４を有し、外周部において絶縁被膜３のフェノキシ樹脂が架橋される前の状態であるため、自己融着性を有するとともに、自己融着時の絶縁被膜３の過剰な流動が抑制されるため絶縁信頼性が維持される。よって、本発明においては、絶縁電線１を用いて回転電機のステータ、ロータ等を製造する際にワニスを用いず、絶縁電線１が有する自己融着性を利用して接着することが可能となる。よって、従来ステータ等を製造する際に必要であったワニスへの含浸工程を省くことができるので、本発明は回転戦機用のステータ等製造において生産性が向上する効果を有する。

絶縁樹脂材料２２に用いるフェノキシ樹脂を溶融状態にするときの温度（第１の加熱温度）は１００〜１４０℃の範囲であり、樹脂混合物に含まれる熱可塑性のフェノキシ樹脂の熱硬化（架橋）するときの温度（第２の加熱温度）は１６０〜１８０℃の範囲であり、第１の加熱温度の方が第２の加熱温度より約２０度低いことが望ましい。

また、芯線上に前処理層を形成した後、絶縁被膜を形成する前に芯線を加熱しておく。これにより、前処理層を乾燥し、芯線上に固着する。更に芯線を予備加熱することによって絶縁被膜との密着性を増す効果が得られる。このとき結合層を形成するために芯線の予備加熱温度は、１６０〜１８０℃とすることが好ましい。
（実施例）
次に、本発明の実施例を示して具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。

２００ｇのふた付きポリマ容器に８０ｇのテトラヒドロフランを入れ、これに１６ｇのアクリル変性フェノキシ樹脂「ＹＰ-７０」（東都化成）、架橋剤として４ｇのポリフェニルメタンマレイミド「ＢＭＩ−２０００」（大和化成工業株式会社製）を加えて、１昼夜放置して全成分を溶解させた。この溶液をテフロン（登録商標）溶液にキャストした後に、テトラヒドロフランを乾燥除去した。これにより、フェノキシ樹脂及びビスマレイミドを有する樹脂混合物１を得た。

つぎにｐ−スチリルトリメトキシシラン「ＫＢＭ-１４０３」（信越化学工業(株)製）の１ｗｔ％メタノール溶液を直径１ｍｍの芯線に塗布し、ドライヤーにて１６０℃に加熱し、押出成型機により樹脂混合物１で構成される絶縁被膜が形成された絶縁電線を製造した。樹脂混合物の押出温度は１００℃、絶縁被膜の膜厚は、０．２ｍｍとした。

本絶縁電線を２本用意し、絶縁電線をクロスさせて５０ｇの荷重を加えつつ、１８０℃で３０分間加熱した。２本の絶縁電線間は、融着し、且つ絶縁性が保たれていることをテスターにより確認した。次いで本絶縁電線を３２０℃のはんだ浴に３０秒間浸した。絶縁被膜に膨れや収縮は観察されなかった。
フェノキシ樹脂及び架橋剤を有する絶縁被膜は自己融着性を有する。そのため、絶縁電線をコイルに固着処理する際、ワニスを用いることなく容易に固着することができる。また、本絶縁被膜の硬化物は優れた耐熱性を有する。

図１は、実施例１に係る絶縁電線の断面模式図である。絶縁電線１において、芯線２は断面が円形状の芯線をなしており、フェノキシ樹脂を主成分（絶縁被膜全体の５０重量％以上を占める）とする絶縁被膜３が芯線２の全周を被覆している。また、絶縁被膜内部には一次硬化層４が存在し、自己融着時の絶縁破壊防止、耐熱性の向上に寄与している。

２００ｇのふた付きポリマ容器に８０ｇのテトラヒドロフランを入れ、これに１６ｇのフェノキシ樹脂「ＹＰ-７０」（東都化成）、架橋剤として２ｇのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「グレード名：１００１」と、触媒として０．１ｇのイミダゾール系硬化触媒「P-200」（ジャパンエポキシレジン社製）、添加剤として２ｇのフェノール樹脂Ｈ−４（明和化成）を加えて、１昼夜放置して全成分を溶解させた。この溶液をテフロン（登録商標）溶液にキャストした後、テトラヒドロフランを乾燥除去した。

これにより、熱可塑性フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、イミダゾール及びフェノール樹脂を有する樹脂混合物２を得た。

つぎに、Ｎ−2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン「ＫＢＭ−６０３」（信越化学工業(株)製）の１ｗｔ％メタノール溶液を１ｍｍ×２ｍｍ平角線に塗布し、ドライヤーにて１６０℃に加熱し、樹脂混合物２を芯線の外周に押出成形により形成して、樹脂混合物２で構成する絶縁被膜が形成された絶縁電線を製造した。なお、樹脂混合物の押出温度は１４０℃、絶縁被膜の膜厚は０．２ｍｍとした。

図２は、実施例２に係る絶縁電線の断面模式図である。絶縁電線１において、芯線２は、断面が平角状の芯線をなしており、フェノキシ樹脂を主成分とする絶縁被膜３が芯線２の全周を被覆している。このように平角状の芯線であっても、本発明の絶縁電線を構成することが可能である。

本絶縁電線を２本用意し、絶縁電線をクロスさせて５０ｇの荷重を加えつつ、１８０℃で３０分間加熱した。２本の絶縁電線間は、融着し、且つ絶縁性が保たれていることをテスターにより確認した。次いで本絶縁電線を３２０℃のはんだ浴に３０秒間浸した。絶縁被膜に膨れや収縮は観察されなかった。

本実施例ではフェノキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノール樹脂、そしてイミダゾール系硬化触媒をテトラヒドロフランに溶解し、溶媒乾燥後に樹脂混合物２を得ている。ただし、直接、フェノキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノール樹脂、そしてイミダゾール系硬化触媒を押出成型温度以下で溶融混練させて樹脂混合物２を得ても構わない。

２００ｇのふた付きポリマ容器に８０ｇのテトラヒドロフランを入れ、これに１４ｇのフェノキシ樹脂「ＹＰ-７０」（東都化成）、架橋剤として２ｇのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「グレード名：１００１」を加え、触媒として０．５ｇのイミダゾール系硬化触媒「P-200」（ジャパンエポキシレジン社製）、添加剤として２ｇのフェノール樹脂Ｈ−４（明和化成）、２ｇのビスマレイミド「ＢＭＩ−２０００」（大和化成工業株式会社製）、を加えて、１昼夜放置して全成分を溶解させた。この溶液をテフロン（登録商標）溶液にキャストした後、テトラヒドロフランを乾燥除去した。

これにより、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、イミダゾール、フェノール樹脂及びビスマレイミドを有する樹脂混合物３を得た。つぎに、実施例１と同様にして樹脂混合物３を直径１ｍｍの丸線の外周に押出成形により形成して、樹脂混合物３で構成する絶縁被膜が形成された絶縁電線を製造した。なお、絶縁被膜の膜厚は０．２ｍｍとした。

実施例３に係る絶縁電線は、実施例１と同じく、図１のような円形状の断面を有する。

実施例３を実施例２と比較すると、ビスマレイミドの添加により、実施例３の方の耐熱性が向上していることも確認された。

２００ｇのふた付きポリマ容器に８０ｇのテトラヒドロフランを入れ、これに１４ｇのフェノキシ樹脂「ＹＰ-７０」（東都化成）、架橋剤として３ｇのデュラネート「１７Ｂ-６０Ｐ」、添加剤として３ｇのポリフェニルメタンマレイミド「ＢＭＩ−２０００」（大和化成工業株式会社製）を加えて、１昼夜放置して全成分を溶解させた。この溶液をテフロン（登録商標）溶液にキャストした後、テトラヒドロフランを乾燥除去した。

これにより、フェノキシ樹脂、デュラネート及びマレイミド化合物を有する樹脂混合物４を得た。つぎに、実施例２と同様にして樹脂混合物４を１ｍｍ×２ｍｍ平角線の外周に押出成形により形成して、樹脂混合物４で構成する絶縁被膜が形成された絶縁電線を製造した。なお、絶縁被膜の膜厚は０．２ｍｍとした。

実施例４に係る絶縁電線は、実施例２と同じく、図３のような平角状の断面を有する。

２００ｇのふた付きポリマ容器に８０ｇのテトラヒドロフランを入れ、これに１６ｇのフェノキシ樹脂「ＹＰ-７０」（東都化成）、架橋剤として２ｇのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「グレード名：１００１」と、触媒として０．１ｇのイミダゾール系硬化触媒「P-200」（ジャパンエポキシレジン社製）、添加剤として２ｇのフェノール樹脂Ｈ−４（明和化成）、１．２ｇのゴム粒子「スタフィロイドＡＣ３３５５」（ガンツ化成（株）製）、４ｇの鱗片フィラー（ミクロマイカＭＫ−１００、平均粒径３〜５μｍ、コープケミカル（株）製）を加えて、１昼夜撹拌して全成分を溶解、分散させた。この溶液をテフロン（登録商標）溶液にキャストした後、テトラヒドロフランを乾燥除去した。

これにより、熱可塑性フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、イミダゾール及びフェノール樹脂、ゴム粒子、鱗片フィラーを有する樹脂混合物５を得た。

つぎに、実施例２と同様にして、１ｍｍ×２ｍｍ平角線上に樹脂混合物５を押出成形により形成して、樹脂混合物５で構成する絶縁被膜が形成された絶縁電線を製造した。なお、樹脂混合物の押出温度は１４０℃、絶縁被膜の膜厚は０．２ｍｍとした。

実施例５に係る絶縁電線は、実施例２と同じく、図３のような平角状の断面を有する。

本絶縁電線を２本用意し、絶縁電線をクロスさせて５０ｇの荷重を加えつつ、１８０℃で３０分間加熱した。２本の絶縁電線間は、融着し、且つ絶縁性が保たれていることをテスターにより確認した。次いで本絶縁電線を３２０℃のはんだ浴に３０秒間浸した。絶縁被膜に膨れや収縮は観察されなかった。また、実施例２と比較すると２６０℃での長期耐熱試験で、本絶縁電線にはクラック生じないことが確認された。ゴム粒子、鱗片フィラーの添加によって絶縁被膜の硬化物の耐熱性が向上したものと思われた。
＜比較例＞
実施例１−５に係る絶縁電線のそれぞれにおいて架橋剤を有さない構成として、比較例１−５に係る絶縁電線を製造し、耐熱性の確認を試みた。しかし、比較例１−５の全ての絶縁電線の絶縁被膜の熱ダレが観測され、耐熱指数を求めることはできなかった。

以上の結果から、絶縁電線の耐熱性や形状維持性が、絶縁被膜のフェノキシ樹脂が架橋されているかいないかに依存していることが確認された。すなわち、押出成形後の加熱処理により熱硬化性樹脂への変換が可能であることによる絶縁電線であることに由来する効果と結論される。

比較例１では、樹脂混合物１で用いたビスマレイミドを除いて樹脂混合物を作成した。

比較例２では、樹脂混合物２で用いたイミダゾールを除いて樹脂混合物を作成した。

比較例３では、樹脂混合物３で用いたイミダゾール、ビスマレイミドを除いて樹脂混合物を作成した。

比較例４では、樹脂混合物４で用いたデュラネートを除いて樹脂混合物を得た。

比較例５では、樹脂混合物５で用いたイミダゾールを除いて樹脂混合物を得た。
＜耐熱性の評価＞
実施例１−５に係る絶縁電線を恒温槽において１８０℃で２時間焼成して、耐熱性を確認した。製造された絶縁電線を２００℃、２２０℃及び２４０℃の恒温槽内に静置し、絶縁被膜の５質量％の重量が減少する重量減少時間をそれぞれ計測した。

計測された各温度における重量減少時間をプロットすることにより、熱分解反応の活性化エネルギーを算出し、５質量％の重量が減少するのに２万時間を要する温度を耐熱指数として求めた。その結果、実施例１−５に係る絶縁電線の耐熱指数は、順に１８０℃、１９０℃、２００℃、２００℃、２００℃であった。

ここで、本明細書において、耐熱指数とは樹脂組成物を一定温度で保持して重量が５重量％減少するのに２万時間を要する保持温度を意味するものとする。

実際に耐熱指数を求めるに際しては、以下の加速方法を用いる。先ず、２種類以上の異なる保持温度において重量が５重量％減少するまでの時間を計測する。つぎに、以下の（１）式のアレニウスの式を用いて、横軸に各保持温度（絶対温度）の逆数を取り、縦軸に５重量％減少するまでの時間の対数をプロットすることにより、重量の減少に関わる絶縁樹脂の分解反応の活性化エネルギーEa（単位はkcal/mol）を導出することができる。また、（１）式において、θは換算時間と言われ、使用した樹脂組成物に特有な定数となる。この定数θは、上記プロットの切片から求めることができる。Ｒは気体定数（値は1.987cal/K ・mol）、Tは保持温度（単位はK：絶対温度）である。

上記のプロットから活性化エネルギーと換算時間を求めたら、（１）式の左辺に２万時間、右辺に求めた活性化エネルギーと換算時間を代入することにより、重量が５重量％減少するのに２万時間を要する保持温度Tを算出でき、この保持温度が耐熱指数となる。

１…絶縁電線、２…芯線、３…絶縁被膜、４…結合層、５…前処理層
１１…コア材、１２…絶縁被膜硬化物
２１…押出成形機、２２…絶縁樹脂材料、２３…芯線

Claims (21)

1. 導体である芯線の外周に絶縁被膜が形成された絶縁電線であって、
   前記芯線と前記絶縁被膜の間に結合層を有し、
   前記結合層は、フェノキシ樹脂を含む前記絶縁被膜と、カップリング剤を含む前処理層との硬化反応物を含むことを特徴とする絶縁電線。
2. 請求項１に記載の絶縁電線であって、
   前記前処理層は、さらに前記絶縁被膜との硬化反応を促進する触媒を含むことを特徴とする絶縁電線。
3. 請求項１または２に記載の絶縁電線であって、
   前記絶縁被膜は自己融着性を有することを特徴とする絶縁電線。
4. 請求項１及至３のいずれかに記載の絶縁電線であって、
   前記絶縁被膜は、ビスフェノールＡ型骨格とビスフェノールＦ型骨格を有するフェノキシ樹脂及び架橋剤を含有することを特徴とする絶縁電線。
5. 請求項４に記載の絶縁電線であって、
   前記架橋剤はマレイミド化合物であることを特徴とする絶縁電線。
6. 請求項５に記載の絶縁電線であって、
   前記フェノキシ樹脂が側鎖に炭素-炭素不飽和二重結合を有することを特徴とする絶縁電線。
7. 請求項４に記載の絶縁電線であって、
   前記架橋剤はエポキシ樹脂であり、
   前記絶縁電線は、さらにエポキシ樹脂の硬化触媒を含むことを特徴とする絶縁電線。
8. 請求項４に記載の絶縁電線であって、
   前記架橋剤はブロックイソシアネートであることを特徴とする絶縁電線。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の絶縁電線であって、
   前記絶縁被膜は、さらにゴム粒子と鱗片フィラーを含有することを特徴とする絶縁電線。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の絶縁電線であって、
    前記フェノキシ樹脂が前記絶縁被膜全体の５０重量％以上を占めることを特徴とする絶縁電線。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の絶縁電線であって、
    前記絶縁被膜の膜厚が５０μｍ以上であることを特徴とする絶縁電線。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の絶縁電線であって、
    前記フェノキシ樹脂の熱硬化温度は１６０〜１８０℃であることを特徴とする絶縁電線。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の絶縁電線であって、
    前記絶縁被膜は、押出成形法により形成されたことを特徴とする絶縁電線。
14. 導体である芯線の外周に絶縁被膜が形成された絶縁電線を備えた回転電機であって、
    前記芯線と前記絶縁被膜の間に結合層を有し、
    前記結合層は、フェノキシ樹脂を含む前記絶縁被膜と、カップリング剤を含む前処理層との硬化反応物を含むことを特徴とする回転電機。
15. 請求項１４に記載の回転電機であって、
    前記硬化反応物によって、複数の前記絶縁電線の間が接着されていることを特徴とする回転電機。
16. 請求項１４または１５に記載の回転電機であって、
    前記絶縁被膜はフェノキシ樹脂の硬化物で構成され、
    前記フェノキシ樹脂はビスフェノールＡ型骨格とビスフェノールＦ型骨格を有することを特徴とする回転電機。
17. 絶縁電線の製造方法であって、
    芯線上に、カップリング剤を含む前処理層を設ける工程と、
    前記芯線を予熱する予熱工程と、
    熱可塑性のフェノキシ樹脂及び架橋剤を含む樹脂混合物を加熱して溶融状態とする加熱工程と、
    前記溶融状態とされた樹脂混合物を押出し成形により芯線に被覆する芯線被覆工程と、を有することを特徴とする絶縁電線の製造方法。
18. 請求項１７に記載の絶縁電線の製造方法であって、
    前記フェノキシ樹脂はビスフェノールＡ型骨格とビスフェノールＦ型骨格を有することを特徴とする絶縁電線の製造方法。
19. 請求項１７または１８に記載の絶縁電線の製造方法であって、
    前記予熱工程の予熱温度が１６０〜１８０℃であって、
    前記加熱工程の加熱温度が１００〜１４０℃であって、
    前記樹脂混合物の熱硬化温度が１６０〜１８０℃であることを特徴とする絶縁電線の製造方法。
20. 請求項１７乃至１９のいずれかに記載の絶縁電線の製造方法であって、
    前記加熱工程の加熱温度が、前記樹脂混合物の熱硬化温度よりも２０℃以上低いことを特徴とする絶縁電線の製造方法。
21. 請求項１７乃至２０のいずれかに記載の絶縁電線の製造方法であって、
    前記芯線に被覆された樹脂混合物を、前記加熱工程の加熱温度よりも高い温度で加熱して、前記架橋剤により前記フェノキシ樹脂を架橋することを特徴とする絶縁電線の製造方法。