JP2024046330A - Insulated wire, coil, electric/electronic device, and manufacturing method of electric/electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁電線、コイル、電気・電子機器、及び電気・電子機器の製造方法に関する。 The present invention relates to insulated wires, coils, electrical and electronic devices, and methods for manufacturing electrical and electronic devices.
電気機器には、従来から絶縁電線が用いられる。従来の絶縁電線では、例えば、ポリアミドイミド、ポリイミド、耐熱ポリエステル、又はポリエステルイミド等を含むワニスが導体に塗布・焼付されることにより、当該導体の周囲に絶縁皮膜が形成される。
モーターや変圧器に代表される電気・電子機器では、例えば、絶縁電線をヘアピン状に加工してセグメントコイルとし、このセグメントコイルを固定子コアのスロットに押し込み、固定子コアから突出したセグメントコイル(絶縁電線)の端部同士を溶接して電気的に接続する。この溶接を行うためには、セグメントコイルの端部を覆う絶縁皮膜(端部皮膜)を除去して導体を剥き出しにする必要がある。この端部皮膜の除去は、プレス加工などによって機械的に切削除去する方法が知られている。しかし、この切削除去方法では、絶縁皮膜だけでなく導体部分の表層も削り取られてしまうため、導体断面積が減少してしまう問題がある。また、金属導体の削り屑の処理を要したり、プレス加工に用いる金型に摩耗が生じたりして、製造効率面の問題も生じる。
端部皮膜の機械的な除去に代えて、レーザー光を用いて端部皮膜を燃焼して除去する技術が提案されている。例えば特許文献1には、絶縁電線を絶縁電機子に巻付けた回転機器を製造するに当たり、この絶縁電線の絶縁皮膜にレーザー光を吸収して発熱する遷移金属酸化物の粒子を含有させることにより、当該絶縁電線の末端部分の絶縁皮膜をレーザー光照射により容易に除去できることが記載されている。
Insulated electric wires have been used in electrical devices for some time now. In the conventional insulated electric wires, for example, a varnish containing polyamide-imide, polyimide, heat-resistant polyester, polyester-imide, or the like is applied to a conductor and baked to form an insulating coating around the conductor.
In electric and electronic devices such as motors and transformers, for example, an insulated wire is processed into a hairpin shape to form a segment coil, and the segment coil is pushed into a slot in a stator core, and the ends of the segment coil (insulated wire) protruding from the stator core are welded together to electrically connect them. In order to perform this welding, it is necessary to remove the insulating coating (end coating) covering the end of the segment coil to expose the conductor. A method of removing this end coating by mechanical cutting and removal using press processing or the like is known. However, with this cutting and removal method, not only the insulating coating but also the surface layer of the conductor part is scraped off, which causes a problem of reducing the cross-sectional area of the conductor. In addition, problems arise in terms of manufacturing efficiency, such as the need to dispose of shavings of the metal conductor and wear on the mold used in the press processing.
Instead of mechanically removing the end coating, a technique has been proposed in which the end coating is burned off and removed using a laser beam. For example,
上記特許文献1記載の技術では、絶縁皮膜の形成に先立ち、比較的多量の遷移金属酸化物粒子を樹脂ワニス中に均一分散させたスラリーを調製する必要があり、作業効率の向上には制約がある。また、絶縁皮膜中に絶縁性樹脂とは異質な物性の遷移金属酸化物粒子を多量に含ませた場合、絶縁皮膜と導体との密着性や、絶縁皮膜を構成する層間の密着性が低下することも懸念される。
In the technique described in
本発明は、端部皮膜の機械的な除去に代えて、レーザー光を用いて端部皮膜を燃焼して除去する技術に関し、遷移金属酸化物粒子のような異物を絶縁皮膜に配合しなくても、レーザー光照射によって、短時間に、導体表面から絶縁皮膜を十分に除去することを可能とする絶縁電線を提供することを課題とする。また、本発明は、この絶縁電線を用いたコイル、このコイルを有する電気・電子機器、及びこの電気・電子機器の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention relates to a technology for burning and removing end coatings using laser light instead of mechanically removing the end coating, and aims to provide an insulated electric wire that makes it possible to sufficiently remove the insulating coating from the conductor surface in a short time by irradiating it with laser light without mixing foreign matter such as transition metal oxide particles into the insulating coating. Another aim of the present invention is to provide a coil using this insulated electric wire, an electric/electronic device having this coil, and a method for manufacturing this electric/electronic device.
本発明者の上記課題は下記手段により解決される。
[1]
導体と、前記導体に接して配された絶縁樹脂層を含む絶縁被覆層Aとを少なくとも有し、前記絶縁被覆層A中、引火点0~50℃、且つ、沸点150℃未満の有機溶剤の含有量が500~20000ppmである絶縁電線。
[2]
前記絶縁被覆層Aの周囲に、前記有機溶剤の含有量が500ppm未満である絶縁被覆層Bを有する、[1]に記載の絶縁電線。
[3]
前記絶縁被覆層Bがエナメル層及び/又は押出被覆層である[2]に記載の絶縁電線。
[4]
前記絶縁被覆層Aがエナメル層である、[1]~[3]のいずれか1つに記載の絶縁電線。
[5]
前記絶縁被覆層Aの厚さが3~50μmである、[1]~[4]のいずれか1つに記載の絶縁電線。
[6]
前記絶縁被覆層Aを構成するポリマー中の酸素原子の含有量が10原子%以上である、[1]~[5]のいずれか1つに記載の絶縁電線。
[7]
前記絶縁被覆層Aがポリイミド及び/又はポリアミドイミドを含む、[1]~[6]のいずれか1つに記載の絶縁電線。
[8]
前記導体が、銅又はアルミニウムを含む、[1]~[7]のいずれか1つに記載の絶縁電線。
[9]
[1]~[8]のいずれか1つに記載の絶縁電線を用いたコイル。
[10]
[9]に記載のコイルを有する電気・電子機器。
[11]
前記電気・電子機器がトランスである、[10]に記載の電気・電子機器。
[12]
[1]~[8]のいずれか1つに記載の絶縁電線のセグメントの端部皮膜をレーザー光照射により除去する工程と、
前記の端部皮膜が除去されたセグメントをコイル状に加工してセグメントコイルとし、固定子コアのスロットに組み込む工程と、
前記セグメントコイルの端部同士を溶接して電気的に接続する工程と
を含む、電気・電子機器の製造方法。
[13]
[1]~[8]のいずれか1つに記載の絶縁電線のセグメントをコイル状に加工してセグメントコイルとし、固定子コアのスロットに組み込む工程と、
前記の固定子コアのスロットに組み込まれた前記セグメントコイルの端部皮膜をレーザー光照射により除去する工程と、
前記セグメントコイルの端部同士を溶接して電気的に接続する工程と
を含む、電気・電子機器の製造方法。
The above problem of the present inventors is solved by the following means.
[1]
It has at least a conductor and an insulating coating layer A including an insulating resin layer disposed in contact with the conductor, and in the insulating coating layer A, an organic solvent having a flash point of 0 to 50° C. and a boiling point of less than 150° C. Insulated wire with a content of 500 to 20,000 ppm.
[2]
The insulated wire according to [1], which has an insulating coating layer B surrounding the insulating coating layer A in which the content of the organic solvent is less than 500 ppm.
[3]
The insulated wire according to [2], wherein the insulating coating layer B is an enamel layer and/or an extrusion coating layer.
[4]
The insulated wire according to any one of [1] to [3], wherein the insulating coating layer A is an enamel layer.
[5]
The insulated wire according to any one of [1] to [4], wherein the insulating coating layer A has a thickness of 3 to 50 μm.
[6]
The insulated wire according to any one of [1] to [5], wherein the content of oxygen atoms in the polymer constituting the insulating coating layer A is 10 at % or more.
[7]
The insulated wire according to any one of [1] to [6], wherein the insulating coating layer A contains polyimide and/or polyamideimide.
[8]
The insulated wire according to any one of [1] to [7], wherein the conductor contains copper or aluminum.
[9]
A coil using the insulated wire according to any one of [1] to [8].
[10]
An electrical/electronic device having the coil according to [9].
[11]
The electric/electronic device according to [10], wherein the electric/electronic device is a transformer.
[12]
a step of removing the end film of the segment of the insulated wire according to any one of [1] to [8] by laser light irradiation;
Processing the segment from which the end film has been removed into a coil shape to form a segment coil, and incorporating the segment into a slot of a stator core;
A method for manufacturing electrical/electronic equipment, the method comprising the step of welding the ends of the segment coils to electrically connect them.
[13]
A step of processing the segment of the insulated wire according to any one of [1] to [8] into a coil shape to form a segment coil, and incorporating the segment coil into a slot of a stator core;
removing the end coating of the segment coil incorporated in the slot of the stator core by laser beam irradiation;
A method for manufacturing electrical/electronic equipment, the method comprising the step of welding the ends of the segment coils to electrically connect them.
本発明及び本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。例えば、「A~B」と記載されている場合、その数値範囲は、「A以上B以下」である。
本発明において「ppm」は質量基準である。
In the present invention and this specification, a numerical range expressed using "to" means a range including the numerical values before and after "to" as the lower and upper limits. For example, when it is described as "A to B", the numerical range is "A or more and B or less".
In the present invention, "ppm" is based on mass.
本発明及び本明細書において、「絶縁樹脂層」とは、一度の層形成処理によって形成される層を意味し、一度の層形成処理によって形成される層を1層としてカウントする。例えば、樹脂ワニスの塗布・焼付けを1回行って形成されるエナメル層(I)は1層の絶縁樹脂層であり、このエナメル層(I)上に、当該樹脂と同種又は異種の樹脂のワニスを、1回、塗布・焼付けしてエナメル層(II)を形成した場合、エナメル層(I)と(II)の2層の絶縁樹脂層の積層構造となる。また、エナメル層(I)上に、エナメル層(II)に代えて、熱可塑性樹脂を1回、押出被覆して押出被覆層(III)を形成した場合、エナメル層(I)と押出被覆層(III)の2層の絶縁樹脂層の積層構造となる。また、エナメル層(II)上に、熱可塑性樹脂を1回、押出被覆して押出被覆層(III)を形成した場合、エナメル層(I)とエナメル層(II)と押出被覆層(III)の3層の絶縁樹脂層の積層構造となる。
本発明及び本明細書において「絶縁皮膜」とは、絶縁電線を構成する絶縁樹脂層全体を指し示す意味で用いる。また、本発明及び本明細書において「絶縁被覆層」とは、絶縁皮膜を構成する絶縁樹脂層の1層又は2層以上からなる層単位を意味する。本発明及び本明細書において「絶縁皮膜」は1層以上(好ましくは2層以上)の「絶縁被覆層」から構成され、「絶縁被覆層」は1層以上の「絶縁樹脂層」から構成される。
In the present invention and this specification, the term "insulating resin layer" means a layer formed by one layer formation process, and a layer formed by one layer formation process is counted as one layer. For example, an enamel layer (I) formed by applying and baking a resin varnish once is one insulating resin layer, and when an enamel layer (II) is formed on this enamel layer (I) by applying and baking a varnish of the same or different resin as the enamel layer (I), a laminated structure of two insulating resin layers, enamel layers (I) and (II), is obtained. Also, when a thermoplastic resin is extrusion coated once on the enamel layer (I) instead of the enamel layer (II) to form an extrusion coating layer (III), a laminated structure of two insulating resin layers, enamel layer (I) and extrusion coating layer (III), is obtained. In addition, when a thermoplastic resin is extruded once onto the enamel layer (II) to form an extrusion coating layer (III), a laminate structure of three insulating resin layers, namely, the enamel layer (I), the enamel layer (II), and the extrusion coating layer (III), is obtained.
In the present invention and this specification, the term "insulating coating" refers to the entire insulating resin layer that constitutes the insulated wire. In addition, in the present invention and this specification, the term "insulating coating layer" refers to a layer unit consisting of one or more insulating resin layers that constitute the insulating coating. In the present invention and this specification, the term "insulating coating" is composed of one or more (preferably two or more) "insulating coating layers", and the "insulating coating layer" is composed of one or more "insulating resin layers".
本発明の絶縁電線は、遷移金属酸化物粒子のような異物を絶縁皮膜に配合しなくても、レーザー光照射によって、短時間に、導体表面から絶縁皮膜を十分に除去することができる。したがって、本発明の絶縁電線を用いたコイルないし電気・電子機器は、導体の損失が抑えられて、電気的な接続状態が良好で性能がより高められる。また、本発明の電気・電子機器の製造方法は、上記本発明の電気・電子機器を製造するのに好適な方法である。 In the insulated wire of the present invention, the insulating film can be sufficiently removed from the conductor surface in a short time by laser light irradiation without adding foreign substances such as transition metal oxide particles to the insulating film. Therefore, in a coil or an electric/electronic device using the insulated wire of the present invention, conductor loss is suppressed, the electrical connection is good, and the performance is further improved. Further, the method for manufacturing electrical/electronic equipment of the present invention is a suitable method for manufacturing the above-mentioned electrical/electronic equipment of the present invention.
[絶縁電線]
本発明の絶縁電線は、導体と、当該導体に接して配された絶縁樹脂層を含む絶縁被覆層Aとを少なくとも有する。絶縁被覆層Aは、引火点0~50℃、且つ、沸点150℃未満の有機溶剤を含有し、絶縁被覆層A中の当該有機溶剤の含有量は500~20000ppmである。
[Insulated wire]
The insulated wire of the present invention has at least a conductor and an insulating coating layer A including an insulating resin layer disposed in contact with the conductor. The insulating coating layer A contains an organic solvent having a flash point of 0 to 50° C. and a boiling point of less than 150° C., and the content of the organic solvent in the insulating coating layer A is 500 to 20,000 ppm.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本発明は、本発明で規定すること以外は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。また、下記の図面を参照して説明する導体、樹脂ワニス、絶縁樹脂層、絶縁被覆層、及び有機溶剤等の説明は、下記の図面にかかる形態に限らず、本発明の構成ないし発明特定事項の説明として適用されるものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below except as specified in the present invention. Furthermore, the description of the conductor, resin varnish, insulating resin layer, insulating coating layer, organic solvent, etc. explained with reference to the drawings below is not limited to the form according to the drawings below, and is not limited to the configuration of the present invention or matters specifying the invention. It is applied as an explanation.
図1は、本発明の一実施形態に係る絶縁電線1の構成例を模式的に示す断面図である。絶縁電線1は、導体10と、導体10に接し、導体10の周面を被覆する絶縁被覆層Aを有する。絶縁被覆層Aは、絶縁樹脂層1層の単層構造であってもよく、絶縁樹脂層が2層以上積層した複層構造であってもよい。図1の実施形態では、絶縁被覆層Aが絶縁皮膜となる。以下、本実施形態の絶縁電線1について、導体10から順に説明する。
Figure 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration example of an insulated
<導体>
導体10は、絶縁電線で通常用いられる導体を広く適用することができ、通常は金属導体である。金属導体は銅又はアルミニウムを含むことが好ましく、銅線、又はアルミニウム線などが好適に用いられる。導体10として、図1では断面形状が矩形(平角形)のものを示したが、その断面形状は特に制限されず、例えば円形としてもよい。
平角形状の導体10は、角部からの部分放電を抑制する点において、図1に示すように、4隅にR面取り(曲率半径r)を設けた形状であることが好ましい。曲率半径rは、0.6mm以下が好ましく、0.2~0.4mmがより好ましい。
導体10のサイズは特に限定されない。平角導体の場合、矩形の断面形状において、幅(長辺)は1~5mmが好ましく、1.4~4.0mmがより好ましく、厚み(短辺)は0.4~3.0mmが好ましく、0.5~2.5mmがより好ましい。幅(長辺)と厚み(短辺)の長さの割合(厚み:幅)は、1:1~1:4が好ましい。断面形状が円形の導体の場合、直径は0.3~3.0mmが好ましく、0.4~2.7mmがより好ましい。
<Conductor>
The
In order to suppress partial discharge from the corners, the
The size of the
<絶縁被覆層A>
絶縁被覆層Aは、絶縁性樹脂(絶縁性ポリマー)を含む樹脂ワニスを導体10上に塗布し、焼き付けて形成したエナメル層でもよく、熱可塑性樹脂を押出被覆してなる押出被覆層でもよく、エナメル層であることが好ましい。絶縁被覆層Aがエナメル層である場合、このエナメル層の形成には、熱硬化性樹脂やポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂を用いることができ、熱硬化性樹脂を硬化してなるエナメル層が好ましい。エナメル層の形成に用いる熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド(PI)、ポリウレタン、ポリアミドイミド(PAI)、熱硬化性ポリエステル(PEst)、H種ポリエステル(HPE)、ポリベンゾイミダゾール、ポリエステルイミド(PEsI)、メラミン樹脂、及びエポキシ樹脂等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。なかでも、ポリイミド、ポリアミドイミド、H種ポリエステル、又はポリエステルイミドが好ましい。
<Insulating coating layer A>
The insulating coating layer A may be an enamel layer formed by applying a resin varnish containing an insulating resin (insulating polymer) onto the
上記ポリイミドは、特に制限はなく、全芳香族ポリイミド、及び熱硬化性芳香族ポリイミド等の通常のポリイミドを用いることができる。例えば、市販品(商品名:Uイミド(ユニチカ社製)、及び商品名:U-ワニス(宇部興産社製))を用いることができる。または、常法により、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン類とを極性溶媒中で反応させることにより得られるポリアミド酸溶液を用い、被覆する際の焼付け時の加熱処理によってイミド化させることによって得られるものを用いることができる。 The polyimide is not particularly limited, and ordinary polyimides such as fully aromatic polyimides and thermosetting aromatic polyimides can be used. For example, commercially available products (product name: U-imide (manufactured by Unitika Ltd.) and product name: U-Varnish (manufactured by Ube Industries Ltd.)) can be used. Alternatively, a polyamic acid solution obtained by reacting an aromatic tetracarboxylic dianhydride with an aromatic diamine in a polar solvent in a conventional manner can be used, and imidized by a heat treatment during baking when coating.
上記H種ポリエステルとは、芳香族ポリエステルのうちフェノール樹脂等を添加することによって樹脂を変性させたもので、耐熱クラスがH種であるものをいう。市販のH種ポリエステルとしては、商品名:Isonel200(米スケネクタディインターナショナル社製)等を挙げることができる。 The above-mentioned H-type polyester refers to an aromatic polyester in which the resin has been modified by adding a phenolic resin or the like, and has a heat resistance class of H-type. An example of a commercially available H-type polyester is the product name: Isonel 200 (manufactured by Schenectady International, USA).
エナメル層である絶縁被覆層Aを形成するための上記樹脂ワニスの有機溶剤は、この種の樹脂ワニスに通常用いられる有機溶剤を広く用いることができる。例えば、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、及びN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)等のアミド系溶媒、並びにジメチルスルホキシド(DMSO)等の沸点150℃以上の有機溶剤が挙げられる。中でも、樹脂との水素結合によるワニス安定性の観点から、上記有機溶剤は非プロトン性溶媒を含むが好ましく、DMAc及び/又はNMPを含むことがより好ましい。 The organic solvent of the resin varnish used to form the insulating coating layer A, which is the enamel layer, can be any organic solvent commonly used in this type of resin varnish. Examples include amide solvents such as N,N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and N,N-dimethylformamide (DMF), as well as organic solvents with a boiling point of 150°C or higher, such as dimethylsulfoxide (DMSO). From the viewpoint of varnish stability due to hydrogen bonding with the resin, it is preferable for the organic solvent to contain an aprotic solvent, and it is more preferable for it to contain DMAc and/or NMP.
本発明において上記樹脂ワニスは、上記有機溶剤として、引火点0~50℃、且つ、沸点150℃未満の有機溶剤(以下、有機溶剤aと称す。)を所望量含んでいる。このような樹脂ワニスを用いて絶縁被覆層Aを形成することにより、絶縁被覆層A中に、有機溶剤aを500~20000ppmの含有量で含ませることができる。なお、有機溶剤aは25℃、1気圧で液体である。
有機溶剤aの引火点は5~45℃が好ましく、10~40℃がより好ましい。また、有機溶剤aの沸点は140℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましく、120℃以下がさらに好ましい。有機溶剤aは1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、有機溶剤aの沸点は70℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上であることも好ましい。有機溶剤aの沸点の範囲としては、70~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましく、90~130℃がさらに好ましく、100~120℃がさらに好ましい。
引火点とは、JIS K 2265-1(2007)に基づきタグ密閉法により求められる引火点を意味する。また、沸点は、外圧0.1MPa(1気圧)における沸点である。
有機溶剤aの具体例として、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、及びペンタノール等の低級アルコール、並びに、キシレン、及びトルエン等の芳香族炭化水素等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。有機溶剤aはアルコールが好ましく、モノアルコールがより好ましい。
絶縁被覆層Aを形成するための樹脂ワニス中、有機溶剤aの含有量は0.1~50質量%が好ましく、0.5~20質量%がより好ましく、1~10質量%がさらに好ましい。
In the present invention, the resin varnish contains a desired amount of an organic solvent having a flash point of 0 to 50°C and a boiling point of less than 150°C (hereinafter referred to as organic solvent a). By forming the insulating coating layer A using such a resin varnish, the organic solvent a can be contained in the insulating coating layer A in a content of 500 to 20,000 ppm. Note that organic solvent a is liquid at 25° C. and 1 atm.
The flash point of organic solvent a is preferably 5 to 45°C, more preferably 10 to 40°C. Further, the boiling point of the organic solvent a is preferably 140°C or lower, more preferably 130°C or lower, and even more preferably 120°C or lower. The organic solvent a may be used alone or in combination of two or more. Further, the boiling point of the organic solvent a is preferably 70°C or higher, more preferably 80°C or higher, more preferably 90°C or higher, and also preferably 100°C or higher. The boiling point range of organic solvent a is preferably 70 to 150°C, more preferably 80 to 140°C, even more preferably 90 to 130°C, and even more preferably 100 to 120°C.
The flash point means the flash point determined by the tag sealing method based on JIS K 2265-1 (2007). Moreover, the boiling point is the boiling point at an external pressure of 0.1 MPa (1 atm).
Specific examples of the organic solvent a include lower alcohols such as methanol, ethanol, butanol, and pentanol, and aromatic hydrocarbons such as xylene and toluene. Can be used. Organic solvent a is preferably alcohol, more preferably monoalcohol.
In the resin varnish for forming the insulating coating layer A, the content of the organic solvent a is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and even more preferably 1 to 10% by mass.
絶縁被覆層A中、有機溶剤aの含有量は、600~10000ppmが好ましく、650~8000ppmがより好ましく、700~6000ppmがさらに好ましく、750~4000ppmがさらに好ましく、800~2000ppmがさらに好ましい。 The content of organic solvent a in the insulating coating layer A is preferably 600 to 10,000 ppm, more preferably 650 to 8,000 ppm, even more preferably 700 to 6,000 ppm, even more preferably 750 to 4,000 ppm, and even more preferably 800 to 2,000 ppm.
絶縁被覆層Aの厚さは、100μm以下が好ましく、60μm以下がより好ましく、50μm以下がさらに好ましく、40μm以下がさらに好ましい。また、絶縁被覆層Aの厚さは、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上である。絶縁被覆層Aの厚さの好ましい範囲は、1~100μmであり、より好ましくは3~60μm、より好ましくは3~50μm、さらに好ましくは5~40μmであり、10~40μmであることも好ましい。 The thickness of the insulating coating layer A is preferably 100 μm or less, more preferably 60 μm or less, even more preferably 50 μm or less, and even more preferably 40 μm or less. Further, the thickness of the insulating coating layer A is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, still more preferably 5 μm or more, and still more preferably 10 μm or more. The preferred range of the thickness of the insulating coating layer A is 1 to 100 μm, more preferably 3 to 60 μm, even more preferably 3 to 50 μm, still more preferably 5 to 40 μm, and also preferably 10 to 40 μm.
絶縁被覆層Aがエナメル層であり、その厚さが、例えば10μm程度、あるいはそれ以上の場合、絶縁被覆層Aは通常は2層以上の複層構造である。すなわち、樹脂ワニスの塗布及び焼付けを2回以上行って形成された層である。本発明において、絶縁被覆層A中の有機溶剤aの含有量が500~20000ppmであるとは、絶縁被覆層Aを構成するすべての絶縁樹脂層において、有機溶剤aの含有量が500~20000ppmであることを意味する。 When the insulating coating layer A is an enamel layer and has a thickness of, for example, about 10 μm or more, the insulating coating layer A usually has a multi-layer structure of two or more layers. In other words, it is a layer formed by applying and baking a resin varnish two or more times. In the present invention, the content of organic solvent a in the insulating coating layer A is 500 to 20,000 ppm means that the content of organic solvent a is 500 to 20,000 ppm in all insulating resin layers that make up the insulating coating layer A.
絶縁被覆層Aが有機溶剤aを上記特定量含有することにより、レーザー光照射による絶縁皮膜の除去効率が格段に高められる。この理由は定かではないが、有機溶剤aの引火点が0~50℃と低く、且つ、沸点も150℃未満と比較的低いことにより、レーザー光照射時にかかる熱量により分解された樹脂から生じる酸素等と一体的に作用して樹脂の延焼が促進されることが一因と考えられる。 When the insulating coating layer A contains the above-mentioned specific amount of the organic solvent a, the removal efficiency of the insulating film by laser light irradiation is greatly improved. The reason for this is not clear, but because organic solvent a has a low flash point of 0 to 50°C and a relatively low boiling point of less than 150°C, oxygen generated from the resin decomposed by the amount of heat applied during laser beam irradiation. This is thought to be due to the fact that the fire spread of the resin is promoted by acting together with the above.
絶縁被覆層Aは、有機溶剤aに加え、通常は、ワニス中に含まれていた他の有機溶剤(有機溶剤a以外の有機溶剤、例えば、上述した樹脂ワニスに通常用いられる有機溶剤)を含んでいる。絶縁被覆層A中、他の有機溶剤の含有量は、1000~20000ppmが好ましく、2000~18000ppmがより好ましく、3000~15000ppmがさらに好ましく、4000~13000ppmがさらに好ましい。
絶縁被覆層A中、有機溶剤aと有機溶剤a以外の有機溶剤の含有量の合計(絶縁被覆層A中の有機溶剤の総含有量)は、2000~40000ppmが好ましく、3000~30000ppmがより好ましく、4000~20000ppmがさらに好ましく、5000~15000ppmがさらに好ましい。
In addition to the organic solvent a, the insulating coating layer A usually contains other organic solvents contained in the varnish (organic solvents other than the organic solvent a, for example, organic solvents typically used in the above-mentioned resin varnishes). The content of the other organic solvents in the insulating coating layer A is preferably 1000 to 20000 ppm, more preferably 2000 to 18000 ppm, even more preferably 3000 to 15000 ppm, and even more preferably 4000 to 13000 ppm.
In the insulating coating layer A, the total content of organic solvent a and organic solvents other than organic solvent a (total content of organic solvents in the insulating coating layer A) is preferably 2000 to 40000 ppm, more preferably 3000 to 30000 ppm, even more preferably 4000 to 20000 ppm, and still more preferably 5000 to 15000 ppm.
上記の説明では、絶縁被覆層Aがエナメル層である形態について詳細に説明してきたが、絶縁被覆層Aは押出被覆層であってもよい。この場合、押出被覆する熱可塑性樹脂中に有機溶剤aを少なくとも含む有機溶剤を含有させて導体表面を押出被覆することにより、絶縁被覆層Aを形成することができる。押出被覆層の形成材料である熱可塑性樹脂としては、絶縁電線の絶縁樹脂層として通常用いられる熱可塑性樹脂を広く用いることができる。例えば、ポリアミド(PA)(ナイロン)、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(変性ポリフェニレンエーテルを含む)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、及び超高分子量ポリエチレン等の汎用エンジニアリングプラスチックの他、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリアリレート(Uポリマー)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)(変性ポリエーテルエーテルケトン(変性PEEK)を含む)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、熱可塑性ポリイミド樹脂(TPI)、及び液晶ポリエステル等のスーパーエンジニアリングプラスチック、さらに、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)をベース樹脂とするポリマーアロイ、ABS/ポリカーボネート、ナイロン6,6、芳香族ポリアミド樹脂(芳香族PA)、ポリフェニレンエーテル/ナイロン6,6、ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン、及びポリブチレンテレフタレート/ポリカーボネート等の前記エンジニアリングプラスチックを含むポリマーアロイが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、2種以上の樹脂を混合して用いてもよい。前記熱可塑性樹脂はポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、及びナイロン6,6(66ナイロン、PA66)の少なくとも1種を含むことが好ましい。 In the above description, the insulating coating layer A has been described in detail as an enamel layer, but the insulating coating layer A may be an extrusion coating layer. In this case, the insulating coating layer A can be formed by extrusion coating the conductor surface by incorporating an organic solvent containing at least organic solvent a into the thermoplastic resin to be extrusion coated. As the thermoplastic resin that is the material for forming the extrusion coating layer, a wide variety of thermoplastic resins that are commonly used as insulating resin layers of insulated wires can be used. For example, polyamide (PA) (nylon), polyacetal (POM), polycarbonate (PC), polyphenylene ether (including modified polyphenylene ether), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), In addition to general-purpose engineering plastics such as and ultra-high molecular weight polyethylene, polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polyarylate (U polymer), polyetherketone (PEK), polyaryletherketone ( PAEK), tetrafluoroethylene/ethylene copolymer (ETFE), polyetheretherketone (PEEK) (including modified polyetheretherketone (modified PEEK)), tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) , polytetrafluoroethylene (PTFE), thermoplastic polyimide resin (TPI), and super engineering plastics such as liquid crystal polyester, as well as polymer alloys based on polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), ABS/ Examples include polymer alloys containing the above engineering plastics, such as polycarbonate, nylon 6,6, aromatic polyamide resin (aromatic PA), polyphenylene ether/nylon 6,6, polyphenylene ether/polystyrene, and polybutylene terephthalate/polycarbonate. These resins may be used alone or in combination of two or more resins. The thermoplastic resin preferably includes at least one of polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene terephthalate (PET), and nylon 6,6 (nylon 66, PA66).
上記ポリエーテルエーテルケトンとしては、例えば、商品名:キータスパイアKT-820(ソルベイスペシャリティポリマーズ社製)、及び商品名:PEEK450G(ビクトレックスジャパン社製)などの市販品を用いることができる。 As the polyether ether ketone, for example, commercially available products such as KetaSpire KT-820 (manufactured by Solvay Specialty Polymers) and PEEK450G (manufactured by Victrex Japan) can be used.
絶縁被覆層Aは、絶縁被覆層Aを構成するポリマー中の酸素原子の含有量(ポリマーの全構成原子数に占める酸素原子数の割合であり、酸素原子率とも称す)が10原子%以上(好ましくは10.5原子%以上)であることが好ましい。酸素原子率が10原子%以上であることによって、後述するレーザー剥離による絶縁被覆層Aの熱分解が促進され、ススが残留しにくくなる。ポリイミド又はポリアミドイミドは酸素原子率が10原子%以上の構造を持つものが多く、絶縁被覆層Aの構成材料として好ましい。したがって、絶縁被覆層Aはポリイミド及び/又はポリアミドイミドを含むことが好ましく、ポリイミド及び/又はポリアミドイミドからなることがより好ましい。絶縁被覆層Aを構成するポリマー中の酸素原子の含有量は、通常は15原子%以下であり、14原子%以下であることも好ましい。 The insulating coating layer A preferably has an oxygen atom content (the ratio of the number of oxygen atoms to the total number of atoms constituting the polymer, also referred to as the oxygen atomic ratio) of 10 atomic % or more (preferably 10.5 atomic % or more) in the polymer constituting the insulating coating layer A. By having an oxygen atomic ratio of 10 atomic % or more, the thermal decomposition of the insulating coating layer A by laser peeling, which will be described later, is promoted, and soot is less likely to remain. Many polyimides or polyamideimides have a structure with an oxygen atomic ratio of 10 atomic % or more, and are preferable as a constituent material of the insulating coating layer A. Therefore, the insulating coating layer A preferably contains polyimide and/or polyamideimide, and more preferably consists of polyimide and/or polyamideimide. The oxygen atom content in the polymer constituting the insulating coating layer A is usually 15 atomic % or less, and is also preferably 14 atomic % or less.
図2は、本発明の別の実施形態に係る絶縁電線2の構成例を模式的に示す断面図である。絶縁電線2は、導体20と、導体20に接し、導体20の外周面を被覆する絶縁被覆層Aと、絶縁被覆層Aの外周面を被覆する絶縁被覆層Bとを有する。導体20は、図1の形態で説明した導体10と同じであり、好ましい形態も同じである。絶縁被覆層Aは、図1の形態で説明した絶縁樹脂層Aと同じであり、好ましい形態も同じである。絶縁被覆層Bは、絶縁被覆層Aと同様に単層構造であってもよく、絶縁樹脂層が2層以上積層した複層構造であってもよい。図2の実施形態では、絶縁被覆層Aと絶縁被覆層Bとを合わせて、絶縁皮膜である。以下、本実施形態に特徴的な絶縁被覆層Bについて説明する。
2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration example of an
<絶縁被覆層B>
絶縁被覆層Bは、有機溶剤aの含有量が500ppm未満であれば特に制限されず、エナメル層であってもよく、押出被覆層であってもよく、エナメル層と押出被覆層との組合せであってもよい。絶縁被覆層B中の有機溶剤aの含有量は、400ppm以下であることが好ましく、300ppm以下であることがより好ましく、200ppm以下であることがさらに好ましく、100ppm以下であることも好ましい。また、絶縁被覆層Bは有機溶剤aを含んでいないことも好ましい。すなわち、絶縁被覆層Aの形成においては、樹脂ワニスや押出被覆材料に有機溶剤aを含ませたものを用いるのに対し、絶縁被覆層Bの形成においては、有機溶剤aを含ませることを要しない。したがって、絶縁被覆層Bの形成に用いる樹脂ワニス等に用いる有機溶剤として、上述した、樹脂ワニスに通常用いられる有機溶剤をそのまま用いることができる。
<Insulating coating layer B>
The insulating coating layer B is not particularly limited as long as the content of the organic solvent a is less than 500 ppm, and may be an enamel layer, an extruded coating layer, or a combination of an enamel layer and an extruded coating layer. The content of the organic solvent a in the insulating coating layer B is preferably 400 ppm or less, more preferably 300 ppm or less, even more preferably 200 ppm or less, and also preferably 100 ppm or less. It is also preferable that the insulating coating layer B does not contain the organic solvent a. That is, in the formation of the insulating coating layer A, a resin varnish or an extruded coating material containing the organic solvent a is used, whereas in the formation of the insulating coating layer B, it is not necessary to contain the organic solvent a. Therefore, as the organic solvent used in the resin varnish or the like used in the formation of the insulating coating layer B, the above-mentioned organic solvents normally used in the resin varnish can be used as they are.
絶縁被覆層Bが押出被覆層の場合には、絶縁被覆層Aの外周面に、例えば共押出機を用いて熱可塑性樹脂を押し出することにより形成することができる。押出被覆層は、有機溶剤等と熱可塑性樹脂を用いて形成されてもよい。この熱可塑性樹脂として、例えば、絶縁被覆層Aの押出被覆層において説明した熱可塑性樹脂を用いることができる。 When the insulating coating layer B is an extruded coating layer, it can be formed by extruding a thermoplastic resin onto the outer peripheral surface of the insulating coating layer A, for example, using a co-extruder. The extruded coating layer may be formed using an organic solvent or the like and a thermoplastic resin. For example, the thermoplastic resin described in the extruded coating layer of the insulating coating layer A can be used as this thermoplastic resin.
絶縁被覆層Bは、樹脂ワニスを絶縁被覆層A上に塗布及び焼き付けることにより形成されてもよい。この場合、絶縁被覆層Bは、熱可塑性樹脂からなるエナメル層でもよく、熱硬化性樹脂を硬化してなるエナメル層でもよく、熱硬化性樹脂を硬化してなるエナメル層であることが好ましい。エナメル層の形成に用いる樹脂としては、例えば、絶縁被覆層Aのエナメル層において説明した樹脂を挙げることができる。 The insulating coating layer B may be formed by applying and baking a resin varnish onto the insulating coating layer A. In this case, the insulating coating layer B may be an enamel layer made of a thermoplastic resin, or an enamel layer made by curing a thermosetting resin, and is preferably an enamel layer made by curing a thermosetting resin. Examples of resins used to form the enamel layer include the resins described for the enamel layer of the insulating coating layer A.
絶縁被覆層Bの形成工程それ自体は、絶縁電線の絶縁樹脂層の一般的な形成方法を採用することができる。 The process for forming the insulating coating layer B itself can employ a general method for forming an insulating resin layer for an insulated electric wire.
絶縁被覆層Bの厚さは、特に制限されず、例えば、1~200μmとすることができ、3~150μmとしてもよく、5~120μmとすることが好ましい。また、絶縁被覆層Bがエナメル層の場合には、厚さを5~50μmとすることも好ましく、5~40μmとすることも好ましく、10~30μmとすることも好ましい。 The thickness of the insulating coating layer B is not particularly limited, and can be, for example, 1 to 200 μm, may be 3 to 150 μm, and is preferably 5 to 120 μm. Furthermore, when the insulating coating layer B is an enamel layer, the thickness is preferably 5 to 50 μm, more preferably 5 to 40 μm, and even more preferably 10 to 30 μm.
また、絶縁被覆層Aと絶縁被覆層Bの厚みの合計値(D1)に対する、絶縁被覆層Aの厚み(D2)の比の値(D2/D1)は、0.01~0.7が好ましく、0.02~0.7がより好ましく、0.1~0.7が好ましく、0.15~0.6がより好ましく、0.2~0.5がさらに好ましい。 The ratio (D2/D1) of the thickness of the insulating coating layer A (D2) to the total thickness (D1) of the insulating coating layer A and the insulating coating layer B is preferably 0.01 to 0.7, more preferably 0.02 to 0.7, more preferably 0.1 to 0.7, more preferably 0.15 to 0.6, and even more preferably 0.2 to 0.5.
本発明に用いられる上記樹脂ワニス、絶縁樹脂層、及び絶縁被覆層は、特性に影響を及ぼさない範囲で、気泡化核剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤、及びエラストマー等の各種添加剤を含有してもよい。 The resin varnish, insulating resin layer, and insulating coating layer used in the present invention may contain various additives such as bubble nucleating agents, antioxidants, antistatic agents, ultraviolet light inhibitors, light stabilizers, fluorescent whitening agents, pigments, dyes, compatibilizers, lubricants, reinforcing agents, flame retardants, crosslinking agents, crosslinking assistants, plasticizers, thickeners, viscosity reducers, and elastomers, to the extent that the additives do not affect the properties.
[絶縁電線の製造方法]
本発明の絶縁電線は、導体の外周に絶縁被覆層Aを形成し、必要により絶縁被覆層Bを順次形成することにより製造できる。樹脂ワニスの塗布・焼付けによるエナメル層の形成方法、押出被覆層の形成方法それら自体は、絶縁電線の技術分野において広く知られており、有機溶剤aを特定量残留させるように絶縁被覆層Aを形成すること以外は、通常の方法を適宜に適用し、本発明の絶縁電線を得ることができる。
[Method of manufacturing insulated wire]
The insulated wire of the present invention can be produced by forming an insulating coating layer A on the outer periphery of a conductor and, if necessary, sequentially forming an insulating coating layer B. The method of forming an enamel layer by applying and baking a resin varnish and the method of forming an extrusion coating layer are themselves widely known in the technical field of insulated wires, and the insulated wire of the present invention can be obtained by appropriately applying a conventional method, except for forming the insulating coating layer A so as to leave a specific amount of organic solvent a.
本発明において、形成した絶縁被覆層A中に有機溶剤aを特定量残留させるために、上記した樹脂ワニスの焼付け条件等を適宜に調整することができる。
例えば、有機溶媒aの含有量(残留量)は、焼付け条件のうち、通過時間を短くすると、また炉内温度を低くすると、高くなる。また、炉長の短い焼付け炉を用いて焼付けすることで、設定温度が同じでも加熱時間が短くなることから、効果的に有機溶媒aの含有量を所望の量とすることができる。このような残留溶剤量の制御方法それ自体は、当業者において広く知られており、製造条件を適宜に調整して、目的の溶剤残留量へと制御することができる。
In the present invention, in order to cause a specific amount of the organic solvent a to remain in the formed insulating coating layer A, the baking conditions for the resin varnish described above, etc. can be adjusted as appropriate.
For example, the content (residual amount) of organic solvent a increases when the passing time is shortened and the furnace temperature is lowered among the baking conditions. Further, by baking using a baking furnace with a short furnace length, the heating time is shortened even if the set temperature is the same, so the content of the organic solvent a can be effectively adjusted to a desired amount. Such a method for controlling the amount of residual solvent itself is widely known among those skilled in the art, and the amount of residual solvent can be controlled to a desired amount by appropriately adjusting the manufacturing conditions.
[絶縁電線の用途]
本発明の絶縁電線は、好ましくは、コイル加工してコイルとして、各種電気機器など、耐電圧性及び耐熱性を必要とする分野に利用可能である。このコイルを用いてなる電気・電子機器としては、特に限定されない。このような電気・電子機器の好ましい一態様として、トランスが挙げられる。また、例えば、図3に示されるステータ30を備えた回転機器(例えばハイブリット自動車又は電気自動車の駆動モーター)が挙げられる。この回転機器は、ステータ30を備えていること以外は、通常の回転機器と同様の構成とすることができる。
ステータ30は、電線セグメント34(セグメントコイル34)が本発明の絶縁電線で形成されていること以外は通常のステータと同様の構成とすることができる。すなわち、ステータ30は、ステータコア31(固定子コア31)と、例えば図3に示されるように本発明の絶縁電線からなる電線セグメント34がステータコア31のスロット32に組み込まれ、開放端部34aが電気的に接続されてなるコイル33とを有している。ここで、電線セグメント34は、スロット32に1本で組み込まれてもよいが、好ましくは図4に示されるように2本1組として組み込まれる。このステータ30は、上記のように曲げ加工した電線セグメント34を、その2つの末端である開放端部34aを互い違いに接続してなるコイル33が、ステータコア31のスロット32に収納されている。このとき、電線セグメント34の開放端部34aを接続してからスロット32に収納してもよく、また、絶縁セグメント34をスロット32に収納した後に、電線セグメント34の開放端部34aを折り曲げ加工して接続してもよい。
[Applications of insulated wire]
The insulated wire of the present invention can be preferably processed into a coil and used in fields that require high voltage resistance and heat resistance, such as various electrical devices. Electrical/electronic equipment using this coil is not particularly limited. A preferred embodiment of such electric/electronic equipment is a transformer. Further, for example, a rotating device (for example, a drive motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle) including the
The
[電気・電子機器の製造方法]
本発明の電気・電子機器の製造方法は、上述した本発明の絶縁電線をセグメント化し、このセグメントの端部皮膜をレーザー光照射により除去する工程と、端部皮膜が除去されたセグメントをコイル状に加工してセグメントコイルとし、固定子コアのスロットに組み込む工程と、セグメントコイルの皮膜が除去された端部同士を溶接して電気的に接続する工程とを含む。これらの各工程の一例を、これらの前後の工程を含めて、図面を参照して説明する。
[Manufacturing methods for electrical and electronic equipment]
The method for manufacturing an electric/electronic device of the present invention includes the steps of segmenting the insulated wire of the present invention described above and removing the end coating of the segment by irradiating it with laser light, processing the segment from which the end coating has been removed into a coil shape to form a segment coil, and incorporating the segment coil into a slot of a stator core, and welding the ends of the segment coil from which the coating has been removed to electrically connect them. An example of each of these steps, including the steps before and after these steps, will be described with reference to the drawings.
図5は、本発明の電気・電子機器の製造方法の一実施形態を模式的に示す説明図である。なお、本発明の電気・電子機器の製造方法は、本発明で規定すること以外は、以下の実施形態に限定されない。 Figure 5 is an explanatory diagram that shows a schematic diagram of one embodiment of the method for manufacturing electrical and electronic devices of the present invention. Note that the method for manufacturing electrical and electronic devices of the present invention is not limited to the following embodiment except as specified in the present invention.
図5には、絶縁電線の短尺化工程(セグメント化工程)と、得られたセグメントコイルの端部の皮膜を除去する皮膜除去工程と、このセグメントコイルを固定子コアのスロットに組み込む組込工程と、セグメントコイルの皮膜が除去された端部同士を溶接し、溶接部を粉体塗装(絶縁塗装)する溶接・粉体塗装工程を示した。以下、これらの各工程について説明する。 FIG. 5 shows a step of shortening the insulated wire (segmentation step), a film removal step of removing the film at the end of the obtained segment coil, and an assembly step of assembling the segment coil into the slot of the stator core. This shows a welding/powder coating process in which the ends of the segment coils from which the film has been removed are welded together, and the welded parts are powder coated (insulating coated). Each of these steps will be explained below.
<短尺化工程>
短尺化工程では、ローラRに巻き付いた絶縁電線1を所定の間隔で切断する。これにより、所定の寸法に短尺化された絶縁電線1が得られる。
<Shortening process>
In the shortening step, the
<皮膜除去工程>
皮膜除去工程では、短尺化された絶縁電線1の端部の絶縁皮膜をレーザー光照射により燃焼(熱分解)させて除去し、当該端部において導体10を露出させる。レーザー光照射による絶縁皮膜の除去方法については、例えば、特開平6-38330号公報、特開2001-309521号公報、及び特開2005-285755公報に開示されている。
本発明の皮膜除去工程はレーザー装置により行われてもよい。このレーザー装置は、例えば、レーザー発振器を有し、数kWのパワーのレーザー光を出力可能に構成されてもよい。あるいは、例えば、内部に複数の半導体レーザー素子を有し、当該複数の半導体レーザー素子の合計の出力として数kWのパワーのマルチモードのレーザー光を出力可能に構成されてもよい。
また、上記レーザー装置は、ファイバレーザー、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)レーザー、及びディスクレーザー等の種々のレーザー光源を有してもよい。上記レーザー装置はレーザー光の連続波を出力してもよいし、レーザー光のパルスを出力してもよい。
<Film Removal Process>
In the coating removal step, the insulating coating at the end of the shortened insulated
The coating removal step of the present invention may be performed by a laser device. The laser device may have, for example, a laser oscillator and be configured to be capable of outputting laser light with a power of several kW. Alternatively, the laser device may have, for example, a plurality of semiconductor laser elements therein and be configured to be capable of outputting multimode laser light with a power of several kW as the total output of the plurality of semiconductor laser elements.
The laser device may have various laser light sources such as a fiber laser, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser, a disk laser, etc. The laser device may output a continuous wave of laser light or a pulse of laser light.
本発明では、絶縁電線1の絶縁被覆層Aが、引火点0~50℃、且つ、沸点150℃未満の有機溶剤aを500~20000ppm含有し、これにより、短時間に、導体10の表面から絶縁皮膜を十分に除去することが可能となる。また、これまでの機械的な切削方法において問題となっていた、導体10の表層が過剰に削り取られることによる導体断面積の減少が抑制される。また、導体10の削り屑が生じず、また、プレス加工に用いる金型に摩耗を懸念する必要もなくなる。したがって、絶縁電線を用いたコイルないし電気・電子機器の性能、製造効率を効果的に高めることが可能となる。
In the present invention, the insulating coating layer A of the
<組込工程>
組込工程では、端部の絶縁皮膜が除去された絶縁電線1をヘアピン状に曲げ加工してセグメントコイル34を作製する。次いで、セグメントコイル34をステータコア31のスロット32に挿入し、ステータコア31の表面から突出するセグメントコイル34をねじり加工する。
<Assembly process>
In the assembly process, the
<溶接・粉体塗装工程>
溶接・粉体塗装工程では、一方のセグメントコイル34の開放端部34aと他方のセグメントコイル34の開放端部34aとを溶接して電気的に接続する。次いで、溶接個所に絶縁粉体塗装を施し、溶接部を絶縁性材料でコーティングする。
<Welding/powder coating process>
In the welding/powder coating process, the open end 34a of one
上記各工程を経て、目的の電気・電子機器を得ることができる。
なお、上記<皮膜除去工程>と上記<組込工程>は順序を入れ替えてもよい。すなわち、上記<短尺化工程>後に、絶縁電線のセグメントをコイル状に加工してセグメントコイルとし、固定子コアのスロットに組み込み、次いでセグメントコイルの端部皮膜をレーザー光照射により除去してもよい。
上記の実施形態に関し、本発明は、以下の電気・電子機器の製造方法を提供するものである。
Through each of the above steps, the desired electrical/electronic device can be obtained.
Note that the order of the above <film removal step> and the above <incorporation step> may be reversed. That is, after the <shortening step> described above, the segments of the insulated wire may be processed into a coil shape to form a segment coil, and the segment coil may be assembled into the slot of the stator core, and then the end coating of the segment coil may be removed by laser light irradiation. .
Regarding the above embodiments, the present invention provides the following method for manufacturing electrical/electronic equipment.
本発明の絶縁電線のセグメントの端部皮膜をレーザー光照射により除去する工程と、
前記の端部皮膜が除去されたセグメントをコイル状に加工してセグメントコイルとし、固定子コアのスロットに組み込む工程と、
前記セグメントコイルの端部同士を溶接して電気的に接続する工程と
を含む、電気・電子機器の製造方法。
a step of removing a coating on an end of the segment of the insulated electric wire of the present invention by irradiating the end with a laser beam;
A step of forming the segment from which the end coating has been removed into a coil shape to form a segment coil and incorporating the segment coil into a slot of a stator core;
and welding the ends of the segment coils together to electrically connect them.
セグメント状の本発明の絶縁電線をコイル状に加工してセグメントコイルとし、固定子コアのスロットに組み込む工程と、
前記の固定子コアのスロットに組み込まれた前記セグメントコイルの端部皮膜をレーザー光照射により除去する工程と、
前記セグメントコイルの端部同士を溶接して電気的に接続する工程と
を含む、電気・電子機器の製造方法。
A step of forming a segment coil by processing the segment-shaped insulated electric wire of the present invention into a coil shape and incorporating the segment coil into a slot of a stator core;
removing an end coating of the segment coil incorporated in the slot of the stator core by irradiating it with laser light;
and welding the ends of the segment coils together to electrically connect them.
本発明を実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[絶縁電線の作製]
<実施例1>
実施例1では、図2に示される絶縁電線2を作製した。
導体10には、断面矩形の銅線を用いた。
絶縁被覆層Aの形成には、導体10上に形成される絶縁被覆層Aの形状と相似形のダイスを使用した。ポリイミド樹脂ワニスを当該ダイスにより導体10の表面にコーティングし、炉内温度500℃に設定した炉長10mの熱風循環式の炉内を、通過時間10~20秒となる速度で通過させた。これを3回繰り返すことで厚さ15μmの絶縁被覆層Aを形成した。
絶縁被覆層Bの形成には、絶縁被覆層A上に形成される絶縁被覆層Bの形状と相似形のダイスを使用した。ポリアミドイミド樹脂ワニスを当該ダイスにより絶縁被覆層Aの表面にコーティングし、炉内温度500℃に設定した炉長10mの熱風循環式の炉内を、通過時間10~20秒となる速度で通過させた。これを3回繰り返すことで、厚さ15μmの絶縁被覆層Bを形成した。
実施例1において、絶縁被覆層Aの形成に用いられるポリイミド樹脂ワニスは、市販のポリイミド樹脂ワニス(ユニチカ社製、商品名:Uイミド)をベースとし、これに有機溶剤aとしてn-ブタノールを混合したものを用いた。
また、絶縁被覆層Bの形成に用いられるポリアミドイミド樹脂ワニスは、市販のポリアミドイミド樹脂ワニス(昭和電工マテリアルズ社製、商品名:HI406)を用いた。
実施例1において、絶縁被覆層Aと絶縁被覆層Bの厚みの合計値(D1)に対する、絶縁被覆層Aの厚み(D2)の比の値(膜厚比、D2/D1)は、0.50であった。
[Preparation of insulated wire]
<Example 1>
In Example 1, an
As the
For forming the insulating coating layer A, a die having a shape similar to that of the insulating coating layer A formed on the
For forming the insulating coating layer B, a die having a shape similar to that of the insulating coating layer B formed on the insulating coating layer A was used. The polyamide-imide resin varnish was coated on the surface of the insulating coating layer A using the die, and passed through a hot air circulation furnace with a furnace length of 10 m and a furnace temperature of 500° C. at a speed that gave a passing time of 10 to 20 seconds. Ta. By repeating this three times, an insulating coating layer B having a thickness of 15 μm was formed.
In Example 1, the polyimide resin varnish used to form the insulation coating layer A was based on a commercially available polyimide resin varnish (manufactured by Unitika, trade name: Uimide), and n-butanol was mixed therein as an organic solvent a. I used the one I made.
Further, as the polyamide-imide resin varnish used for forming the insulating coating layer B, a commercially available polyamide-imide resin varnish (manufactured by Showa Denko Materials, trade name: HI406) was used.
In Example 1, the ratio of the thickness (D2) of insulation coating layer A to the total thickness (D1) of insulation coating layer A and insulation coating layer B (thickness ratio, D2/D1) is 0. It was 50.
<実施例2>
絶縁被覆層Aと絶縁被覆層Bの厚みの合計値(D1)は変えずに、D1に対する、絶縁被覆層Aの厚み(D2)の比の値(D2/D1)を0.20としたこと以外は、実施例1と同様にして絶縁電線2を作製した。
Example 2
An
<実施例3>
絶縁被覆層Aの形成に用いた上記の市販のポリイミド樹脂ワニスを、上記の市販のポリアミドイミド樹脂ワニスに変更し、絶縁被覆層Bの形成に用いた上記の市販のポリアミドイミド樹脂ワニスを上記の市販のポリイミド樹脂ワニスに変更したこと以外は、実施例2と同様にして絶縁電線2を作製した。なお、ポリアミドイミド樹脂ワニスには有機溶剤aとしてn-ブタノールを混合した。
Example 3
An
<実施例4>
絶縁被覆層Aの形成における塗布・焼付けを6回繰り返して絶縁被覆層Aの厚さは30μmとし、絶縁被覆層Bを厚さ100μmの押出被覆層としたこと以外は、実施例3と同様にして絶縁電線2を作製した。
絶縁被覆層Aと絶縁被覆層Bの厚みの合計値(D1)に対する絶縁被覆層Aの厚み(D2)の比の値(膜厚比、D2/D1)は0.23とした。
押出被覆層の形成では、押出機のスクリューとして30mmフルフライト、L/D=20、圧縮比3のものを用いた。熱可塑性樹脂としてポリエーテルエーテルケトン(PEEK)(ソルベイ社製、商品名:KT-800)を用い、押出被覆層の断面の外形の形状が導体10の形状と相似形になるように、押出ダイを用いて押出被覆を370℃(押出ダイの温度)で行い、絶縁被覆層Aの外側に厚さ100μmの絶縁被覆層Bを形成した。
Example 4
An
The ratio of the thickness (D2) of the insulating coating layer A to the total thickness (D1) of the insulating coating layer A and the insulating coating layer B (film thickness ratio, D2/D1) was set to 0.23.
In forming the extrusion coating layer, an extruder screw with a full flight of 30 mm, L/D = 20, and a compression ratio of 3 was used. Polyetheretherketone (PEEK) (manufactured by Solvay, product name: KT-800) was used as the thermoplastic resin, and extrusion coating was performed at 370°C (extrusion die temperature) using an extrusion die so that the outer shape of the cross section of the extrusion coating layer was similar to the shape of the
<実施例5>
実施例4において、市販のポリアミドイミド樹脂ワニスを、ポリエーテルイミド樹脂ワニスに変更して絶縁被覆層Aの厚さを10μmとしたこと以外は、実施例4と同様にして絶縁電線2を作製した。絶縁被覆層Aと絶縁被覆層Bの厚みの合計値(D1)に対する絶縁被覆層Aの厚み(D2)の比の値(D2/D1)は0.09とした。
絶縁被覆層Aの形成においては、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)にポリエーテルイミド(PEI)(サビックイノベーティブプラスチックス社製、商品名:ウルテム1010)を溶解させて、さらに有機溶剤aとしてn-ブタノールを混合してポリエーテルイミド樹脂ワニスを調製した。次いで、このワニスを、導体10の形状と相似形のダイスを使用して導体10の表面にコーティングし、炉内温度500℃に設定した炉長10mの焼付け炉内を通過時間15秒となる速度で通過させ、厚さ10μmのポリエーテルイミドからなる絶縁被覆層Aを形成した。
Example 5
An
In forming the insulating coating layer A, polyetherimide (PEI) (product name: Ultem 1010, manufactured by Sabic Innovative Plastics) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and n-butanol was further mixed as organic solvent A to prepare a polyetherimide resin varnish. Next, this varnish was coated on the surface of the
<比較例1>
実施例4において、絶縁皮膜を、PEEKの押出被覆層(厚さ100μm)のみとしたこと以外は、実施例4と同様にして絶縁電線を作製した。
<Comparative example 1>
In Example 4, an insulated wire was produced in the same manner as in Example 4, except that the insulating film was only an extruded PEEK coating layer (thickness: 100 μm).
<比較例2>
実施例5の絶縁被覆層Aの形成において、ポリエーテルイミド樹脂ワニスに有機溶剤aを配合しなかったこと以外は、実施例5と同様にして絶縁電線を作製した。
<Comparative Example 2>
An insulated wire was produced in the same manner as in Example 5, except that in forming the insulating coating layer A in Example 5, the organic solvent a was not mixed into the polyetherimide resin varnish.
<比較例3>
実施例4において、絶縁被覆層Aの形成に、市販のポリアミドイミド樹脂ワニスをそのまま用いた(有機溶剤aを配合せずに用いた)こと以外は、実施例4と同様にして絶縁電線を作製した。
<Comparative example 3>
In Example 4, an insulated wire was produced in the same manner as in Example 4, except that a commercially available polyamide-imide resin varnish was used as it was (without adding organic solvent a) to form the insulating coating layer A. did.
[絶縁被覆層A中の有機溶剤含有量の測定]
実施例及び比較例に係る絶縁電線について、刃物を用いて絶縁被覆層Bを絶縁被覆層Aから剥離し、次いで、刃物を用いて絶縁被覆層Aを導体10から剥離した。剥離した絶縁被覆層Aの3mgを正確に測りとり、これを熱分解温度400℃にて加熱分解し、揮発した有機溶剤をガスクロマトグラフィー分析により測定し、有機溶剤種とそれらの含有量を決定した。結果を表1に示す。
[Measurement of organic solvent content in insulation coating layer A]
Regarding the insulated wires according to Examples and Comparative Examples, the insulation coating layer B was peeled off from the insulation coating layer A using a knife, and then the insulation coating layer A was peeled off from the
[レーザー剥離試験]
実施例及び比較例に係る絶縁電線を長さ70mmのセグメントとし、その端部を被覆する絶縁皮膜を波長1070nmの赤外レーザー光(出力:300W、速度:1500mm/s)を照射することにより除去した。絶縁電線の末端から10mmまでの間の絶縁皮膜が完全に除去されるまでの所要時間を測定した。結果を表1に示す。
[Laser peel test]
The insulated wires according to the examples and comparative examples were made into segments with a length of 70 mm, and the insulating film covering the ends was removed by irradiating with infrared laser light with a wavelength of 1070 nm (output: 300 W, speed: 1500 mm/s). did. The time required for the insulation film to be completely removed within 10 mm from the end of the insulated wire was measured. The results are shown in Table 1.
(表1の注)
表1の「PAI」、「PI」、「PEEK」、「PEI」は、それぞれ、「ポリアミドイミド」、「ポリイミド」、「ポリエーテルエーテルケトン」、「ポリエーテルイミド」を意味する。
表1の「膜厚比」とは、下層と上層の厚みの合計値(D1)に対する、下層の厚み(D2)の比の値(D2/D1)を意味する。
(Note to Table 1)
"PAI", "PI", "PEEK", and "PEI" in Table 1 mean "polyamideimide", "polyimide", "polyetheretherketone", and "polyetherimide", respectively.
The "film thickness ratio" in Table 1 means the ratio (D2/D1) of the thickness (D2) of the lower layer to the total thickness (D1) of the lower layer and the upper layer.
表1に示す通り、比較例に係る絶縁電線の絶縁皮膜をレーザー光照射によって除去する所要時間が18~20秒であるのに対し、実施例に係る絶縁電線2の絶縁皮膜をレーザー光照射により除去する所要時間が0.5~1秒であった。この結果から、実施例の絶縁電線2において、絶縁皮膜をレーザー光照射によって除去する所要時間が大幅に短縮されることが分かった。
As shown in Table 1, the time required to remove the insulating coating of the insulated wire of the comparative example by laser light irradiation was 18 to 20 seconds, whereas the time required to remove the insulating coating of the
[炭素原子数濃度測定]
次に、上記レーザー剥離試験が行われた実施例及び比較例に係る絶縁電線のセグメントにおいて、レーザー光照射により剥離した導体表面の炭素原子数濃度(原子%、at%)を測定した。具体的には、当該導体表面をエネルギー分散型X線分光法(EDS)で分析し、当該導体表面に存在する炭素原子、酸素原子、及び銅原子の原子数の合計が100%になるように換算して、炭素原子数濃度を算出した。測定結果を表2に示す。
(炭素原子数濃度の判定基準)
◎:炭素原子数濃度が25%未満
〇:炭素原子数濃度が25%以上50%未満
△:炭素原子数濃度が50%以上
[Measurement of carbon atom concentration]
Next, in the segments of the insulated wires according to the examples and comparative examples in which the laser peeling test was performed, the carbon atom concentration (atomic %, at%) on the surface of the conductor peeled off by laser light irradiation was measured. Specifically, the conductor surface is analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and the total number of carbon atoms, oxygen atoms, and copper atoms present on the conductor surface is 100%. The carbon atom number concentration was calculated by conversion. The measurement results are shown in Table 2.
(Judgment criteria for carbon atom number concentration)
◎: Carbon atom concentration is less than 25% ○: Carbon atom concentration is 25% or more and less than 50% △: Carbon atom concentration is 50% or more
[溶接強度試験]
上記レーザー剥離試験が行われた実施例及び比較例に係る絶縁電線について、そのセグメント2本の露出した端部の導体同士を溶接し、溶接強度を測定した。試験結果を表2に示す。なお、溶接はレーザー光照射により行った。
また、上記溶接強度の測定では、溶接された2本の絶縁電線の両端部を掴み、互いに反対方向に引っ張り、溶接部分が破断したときの荷重(N)を測定した。
(溶接強度試験の判定基準)
△:溶接強度が500N未満
〇:溶接強度が500N以上700N未満
◎:溶接強度が700N以上
[Welding strength test]
For the insulated electric wires according to the examples and comparative examples on which the laser peeling test was carried out, the conductors at the exposed ends of two segments were welded together, and the weld strength was measured. The test results are shown in Table 2. The welding was carried out by irradiating a laser beam.
In measuring the weld strength, both ends of two welded insulated electric wires were gripped and pulled in opposite directions, and the load (N) was measured when the weld broke.
(Weld strength test criteria)
△: Weld strength is less than 500N. ◯: Weld strength is 500N or more and less than 700N. ◎: Weld strength is 700N or more.
表2に示す通り、絶縁被覆層Aを構成する樹脂の酸素原子率が10原子%以上であり、かつ絶縁被覆層Aが有機溶剤aを特定量含有する実施例1~4に係る絶縁電線2において、レーザー剥離によって生じるススの導体表面への残留が抑制され、溶接強度がより高められることがわかった。
As shown in Table 2,
1,2…絶縁電線、10,20…導体、A,B…絶縁被覆層。
1, 2... Insulated wire, 10, 20... Conductor, A, B... Insulating coating layer.
Claims (13)
前記の端部皮膜が除去されたセグメントをコイル状に加工してセグメントコイルとし、固定子コアのスロットに組み込む工程と、
前記セグメントコイルの端部同士を溶接して電気的に接続する工程と
を含む、電気・電子機器の製造方法。 A step of removing the end film of the segment of the insulated wire according to any one of claims 1 to 8 by laser light irradiation,
Processing the segment from which the end film has been removed into a coil shape to form a segment coil, and incorporating it into a slot of a stator core;
A method for manufacturing electrical/electronic equipment, the method comprising the step of welding the ends of the segment coils to electrically connect them.
前記の固定子コアのスロットに組み込まれた前記セグメントコイルの端部皮膜をレーザー光照射により除去する工程と、
前記セグメントコイルの端部同士を溶接して電気的に接続する工程と
を含む、電気・電子機器の製造方法。
A step of processing the segment of the insulated wire according to any one of claims 1 to 8 into a coil shape to form a segment coil, and incorporating the segment coil into a slot of a stator core;
removing the end coating of the segment coil incorporated in the slot of the stator core by laser beam irradiation;
A method for manufacturing electrical/electronic equipment, the method comprising the step of welding the ends of the segment coils to electrically connect them.
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