JP2826740B2 - ガラス絶縁電線の製造方法 - Google Patents

ガラス絶縁電線の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可撓性の良好なガラス絶縁電線の製造方法
に関し、特に200℃以上の高温度用巻線としての使用に
適したガラス絶縁電線の製造方法に関する。
〔従来の技術〕 現代における産業技術の発展によって、200℃以上の
高温度、例えば400℃〜700℃、で連続使用が可能な超耐
熱性の巻線が要求されている。かかる超耐熱性巻線の絶
縁層材料としては、従来より巻線用として使用されてき
た有機系の絶縁材料では耐熱性に限界がある。
巻線は、モータの回転子等に捲回使用されるので高度
の可撓性あるいは捲回可能性を具備する必要がある。現
在、可撓性を有するセラミック等の無機絶縁材料の研究
が進められているが、その成果は未だしの感があって、
半焼結状態ではある程度の可撓性を示すものが開発され
ているが、それでさえ焼結状態では剛直となる。
一方、金属をガラスと一緒に加熱線引きして金属コア
の上にガラス層が被覆した複合体の製造技術、即ちテイ
ラー法が従来より知られている。この技術は金属極細線
を製造することが目的であるので、線引きにて得た複合
体の表面を覆うガラス層は薬品処理によって溶解除去さ
れ、金属コアのみが製品として採取される。この場合、
複合体における表面のガラス層は、溶解除去し易いよう
に10μm以下の極く薄層となるように線引が行われる
が、ガラス層がその程度の薄層であると、金属コアとガ
ラス層との複合体は小型のボビンに巻取れる程の可撓性
を示すことも知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところでデイラー法を応用して巻線を製造しようとす
る場合には、巻線の耐電圧強度上からガラス層は、少な
くとも20μm、好ましくは30〜100μm程度の厚肉とす
る必要があるが、かかる厚肉の複合体は可撓性が不充分
となる問題がある。
而して本発明が解決しようとする課題は、上記可撓性
不良の難点を解消することであり、これを換言すれば絶
縁層の構成材料としてガラスを使用して加熱線引法によ
り硬度の可撓性を具備する絶縁電線を、特に巻線として
実用し得る絶縁電線を開発することである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、導体となる金属と絶縁層となるガラスと
を一緒に加熱線引きして金属導体の上に所定厚さのガラ
ス絶縁層を有する状態に細線化し、次いでガラス絶縁層
の外表面に有機高分子の薄層をコーティングし、且つ絶
縁層となる該ガラスとして純度99.9重量%以上の合成石
英ガラス、純度99.9重量%以上のドープド石英ガラス、
或は純度99.9重量%以上の多成分ガラスを用いることを
特徴とするガラス絶縁電線の製造方法により解決され
る。
〔発明の構成並びに作用〕
本発明に於いては、加熱線引きした後、上記特定のガ
ラス絶縁層の外表面に有機高分子の薄層をコーティング
することを特徴とする。上記の如き特定成分のガラスを
用いてガラス絶縁層を形成し、且つこの上にコーティン
グを施すことにより、ガラス絶縁層は、たとえ厚さが20
〜100μm、あるいはそれ以上の厚肉でも優れた可撓性
を示すに至る。絶縁電線は、一般にその製造時及び配線
時や布設時に可撓性を要求されるが、多くの場合におい
て配線や布設の後は固定されるので可撓性は実質問題に
ならない。本発明の方法で製造した絶縁電線は、ガラス
絶縁層の外表面に有機高分子の薄層を有するが、モータ
等に捲回使用された後、たとえば500℃前後の高温度で
使用されて有機高分子層が焼失し、可撓性を喪失しても
実用上からは特に問題はない。
第1図は本発明における1実施例の方法を説明するフ
ローチャートであり、第2図は本発明の他の実施例の方
法を説明するフローチャート部分図である。
第1図及び第2図において、導体用金属11と絶縁層用
ガラス12とからなる母材1の先端部を金属11の融点以上
並びにガラス12の作業点温度(約105ポイズの粘度とな
る温度)以上の高温度に加熱して線引きし、金属導体の
周囲に所定厚さ、たとえば20〜100μmのガラス絶縁層
を有するガラス絶縁電線2を得る。ガラス絶縁電線2
は、次いで有機高分子塗布浴3を通過してそのガラス絶
縁層の外表面に有機高分子の薄層がコーティングされ、
硬化処理装置4において有機高分子コーティング層が加
熱乾燥、加熱架橋、照射架橋等の手段で硬化される。有
機高分子コーティング層が施与されたガラス絶縁電線2
は、最後にモータ5により駆動されているボビン6に巻
取られる。ガラス絶縁電線2の外径はモータ5の巻取り
速度によって調節可能であり、ガラス絶縁層の厚さは、
母材1における金属11とガラス12との断面積比を加減す
ることで調節可能である。
本発明においては、後記する通り種々の導体用金属と
絶縁層形成用ガラスとの組み合わせが可能であるが、母
材1を線引きする温度において多くの場合、溶融金属の
粘度はガラス粘度より低くてその差が過大であると、ガ
ラスの高粘度により母材1からの溶融金属の円滑な排出
が阻害されることがある。このような場合は、第2図に
示すように母材1全体をガラス12は形態を保持するが内
部の金属11は溶融する高温度に維持し、母材1の上端を
加圧ポンプ7に接続して溶融金属11を軽く加圧するとよ
い。この時の加圧力を加減することによってガラス絶縁
層の厚さを調節することができる。他の方法として、ガ
ラス管内に導体用金属塊を入れ、これを誘導加熱コイル
で加熱溶融したものを母材として用いてもよい。この場
合、加熱溶融した金属は磁界と金属の作り出す渦電流の
ためにガラス管内で小滴状を保ち、一定位置に浮遊す
る。この小滴を底のガラスと一緒に線引することもでき
る。更に他の線引方法として、特公昭47−51924号明細
書に記載された2重坩堝を使用するのもよい。
本発明において製造されるガラス絶縁電線に要求され
る耐電圧値は、該電線の使用目的によって異なるが、た
とえばモータ用巻線として使用される場合は200〜700V
程度である。なお大気は1mmあたり約5000Vの耐電圧強度
があるのでガラス絶縁層の厚みを一例として50μmとす
ることにより、隣接するガラス絶縁層の50μmとの和、
即ち100μmの導体間距離が確保し得て大気100μm間隔
に対応する耐電圧強度約500Vを達成することができる。
従って、本発明で製造されるガラス絶縁電線を巻線とし
て使用する場合、ガラス絶縁層の厚さは20〜70μm程度
とすればよい。
導体となる金属11としては、銅やアルミニウム等の従
来の巻線に使用されてきた金属でもよいが、一層耐熱性
に優れたもの例えば、Cu−Cr合金、Cu−Zr合金、Cu−Ag
合金、Cu−As−O合金、Cu−As−P合金、Cu−Te合金等
の銅合金類、Al−Zr合金、Al−Zr−Cu合金等のアルミニ
ウム合金類、鉄、ニッケル、銀、金、白金あるいはそれ
ら各金属の合金類等も好ましい。
絶縁層形成用ガラスとしては、特別低融点のものや導
電性のものは論外として、前記した線間耐電圧強度につ
いての説明から明らかな通り、少なくとも使用される高
温度においても隣接導体同士の直接接触が生じないよう
にスペーサの作用をなし得るだけの耐熱性があり、且つ
上記の高温度において通常の電気絶縁性があればよい。
たとえば、酸化珪素、酸化硼素、酸化ゲルマニウム、5
酸化燐、5酸化砒素等のガラス形成性酸化物の1種また
は2種以上を主成分とし、必要により酸化ナトリウム、
酸化カリ、酸化カルシウム、酸化バリウム等のガラス修
飾酸化物、酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、酸化亜
鉛、酸化鉄等のガラス形成−修飾中間酸化物等を含む多
成分系ガラス類、たとえばシリカ−ソーダ−石灰−ガラ
ス、シリカ−アルミナーマグネシア−ガラス、パイレッ
クスガラス、バイコールガラス等である。(なお本発明
においては上記したガラス形成性酸化物、ガラス修飾酸
化物、及びガラス形成−修飾中間酸化物等の区分は、Za
chariasenのガラス形成条件に従ったものである。以下
において、上記3種類の酸化物をガラス製造用酸化物と
総称する。)またガラス形成性酸化物のみからなる単成
分ガラス類、たとえば天然石英ガラス、合成石英ガラス
等、少量のドーパントを含むドープド単成分ガラス類、
たとえばハロゲン、酸化硼素、酸化ゲルマニウム、ある
いはその他のガラス製造用酸化物、水分(またはOH)等
のドーパントの1種または2種以上を含む合成石英ガラ
ス等が例示できる。なお多成分系ガラスであれ、単成分
系ガラスであれ、ガラス製造用酸化物並びにハロゲンと
水分(またはOH)以外の物質(本発明においては、かか
る物質を不純物とする)の含有量が多いガラスは、一般
に線引後の可撓性が不良となり易い傾向がある。従っ
て、本発明において使用するガラスは、不純物の含有量
が0.1重量%以下のものが使用される。これ等のガラス
としては、純度99.9重量%以上の高純度のガラス製造用
酸化物を使用して製造した多成分系ガラス類、純度99.9
重量%以上の高純度の合成石英ガラス及び同純度のドー
プド合成石英ガラス等である。
本発明においては、金属11の融点とガラスの作業点温
度とに大きな差があっても、前記した溶融金属を加圧し
つつ線引する方法を採用することで所望サイズの絶縁電
線の製造が可能となるが、一般的には両温度差が200℃
以内、特に50℃以内となるように両材料を選択すること
が好ましい。
線引後、金属とガラスのどちらか一方の急速な固化及
び熱収縮により金属導体の断線、あるいはガラスのヒビ
割れの問題が生じる場合があるが、かかる場合は、線引
工程と有機高分子塗布浴3との間に徐冷炉を設けて徐冷
することが好ましい。
また使用する金属とガラスの各熱膨張係数が大きく相
違する場合も金属導体の断線、あるいはガラスのヒビ割
れの問題が生じる場合があるが、かかる場合は2重坩堝
のノズル形状や母材の形状を予め設定して線引後の金属
導体の断面形状が厚さ100μm以下、好ましくは50μm
以下の薄いテープ状となるようにする、あるいは線引後
の金属導体の外径が100μm以下、好ましくは50μm以
下の細線となるようにするとよい。このような薄材ある
いは細線とすることにより、金属導体の応力緩和効果が
大となって上記した問題が解消する。
本発明においては、加熱線引きして得たガラス絶縁電
線2の表面に有機高分子の薄層がコーティングされる。
この際の有機高分子としては、特に制限がなく、熱可塑
性有機高分子、熱硬化性有機高分子、紫外線硬化性有機
高分子、電子線硬化性有機高分子等、あるいはそれらの
前駆体、天然の有機高分子等が用いられる。熱可塑性有
機高分子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリエ
ステル、ナイロン等、熱硬化性有機高分子としては、エ
ポキシ樹脂、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミ
ド、ポリウレタン等、紫外線硬化性有機高分子として
は、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ウ
レタンエポキシアクリレート等である。天然の有機高分
子としては、膠、澱粉、アラビアゴム、漆等である。熱
可塑性有機高分子は、その加熱溶融物を使用してもよ
く、適当な有機溶剤の溶液として使用してもよい。天然
の有機高分子は多くの場合、水溶液、水分散液の形態で
用いられる。熱硬化性有機高分子や紫外線硬化性有機高
分子はその前駆体が液体である場合はそのまま使用して
よく、また適当な有機溶剤の溶液として使用してもよ
い。巻線の製造に従来使用されている各種の絶縁ワニス
類も好適である。
施与される有機高分子層の厚さは可能な限り薄いほう
が好ましく、500μm以下、特に1〜200μmの範囲が好
ましい。最も好ましくは2〜50μm程度である。施与さ
れた有機高分子が熱可塑性有機高分子の場合は、必要の
応じて乾燥処理を施すのみでよいが、硬化性有機高分子
の場合は、加熱、照射等の処理を行って架橋固化され
る。更に本発明においては、かく施与された有機高分子
層を200〜600℃程度の高温度でチャー且処理を施したも
のも好ましく、かかるチャー化層も本発明で言う有機高
分子の薄層コーティングの範疇に含める。特に好ましい
チャー化層は、熱または照射により硬化した有機高分子
層を300〜400℃未満で30秒〜30分、または400〜500℃で
10〜60秒間加熱処理して得たものである。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明の方法を一層詳細に説明す
る。以下において、部、%とあるは、それぞれ重量部、
重量%を意味するものとする。
実施例1 SiO268.0%、Al2O32.3%、Fe2O30.1%、Na2O8.5%、K
2O4.0%、MgO6.7%、CaO2.8%、As2O30.1%、BaO7.0%
(いずれの酸化物も純度99.9%以上)からなる内径3m
m、肉厚5mmの多成分ガラスチューブ内に外径3mmの純ア
ルミニウム棒を挿入した母材を850℃で線引きしてアル
ミニウム導体外径30μm、ガラス絶縁層厚さ50μmのガ
ラス絶縁電線を得、線引直後にガラス絶縁層上に紫外線
硬化性のウレタンアクリレート塗料を30μm厚で塗布
し、続いてウレタンアクリレート塗料層を紫外線照射に
より硬化して目的のガラス絶縁電線を得た。
実施例2 内径3mm、肉厚5mmの高純度(不純物含有量0.001%以
下)硼珪酸ガラスのチューブ内に純銅塊を入れ、硼珪酸
ガラスチューブ全体を1100℃に保持して内部の銅を溶融
状態にもたらし、該溶融銅を軽く加圧した状態でチュー
ブ先端部のみを1300℃に加熱して線引し、銅導体外径30
μm、ガラス絶縁層厚さ50μmのガラス絶縁電線を得、
線引直後にガラス絶縁層上に紫外線硬化性のウレタンエ
ポキシアクリレート塗料を20μm厚で塗布し、続いて塗
料層を紫外線照射により硬化して目的のガラス絶縁電線
を得た。
実施例3 純度99.99%の酸化硼素ドープ合成石英ガラスからな
る内径5mm、肉厚5mmのチューブ内に外径5mmの白金棒を
挿入した母材を2000℃で線引きして白金導体外径50μ
m、ガラス絶縁層厚さ50μmのガラス絶縁電線を得、線
引直後にガラス絶縁層上にエポキシ樹脂を10μm厚で塗
布し、続いて加熱処理してエポキシ樹脂を硬化して目的
のガラス絶縁電線を得た。
実施例1〜3で得たガラス絶縁電線のいずれも直径10
mmのボビンに巻付け出来た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明ある実施例の方法を説明するフローチャ
ートであり、第2図は本発明の他の実施例の方法を説明
するフローチャート部分図である。 1……母材 11……導体となる金属 12……絶縁層となるガラス 2……ガラス絶縁細電線 3……有機高分子塗布浴 4……硬化処理装置 5……モータ 6……ボビン 7……加圧ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 健治郎 大阪府大阪市北区梅田1丁目12番17号 (梅田ビル)三菱電線工業株式会社大阪 事務所内 (56)参考文献 特開 昭61−256936(JP,A) 特開 昭57−64703(JP,A) 特開 昭55−60212(JP,A) 特公 昭44−13054(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01B 13/02 - 13/20 H01B 7/02 G02B 6/00 D01F 9/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体となる金属と絶縁層となるガラスとを
    一緒に加熱線引きして金属導体の上に所定厚さのガラス
    絶縁層を有する状態に細線化し、次いでガラス絶縁層の
    外表面に有機高分子の薄層をコーティングし、且つ絶縁
    層となる該ガラスとして純度99.9重量%以上の合成石英
    ガラス、純度99.9重量%以上のドープド石英ガラス、或
    は純度99.9重量%以上の多成分ガラスを用いることを特
    徴とするガラス絶縁電線の製造方法。
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