JP3307434B2 - ３層絶縁電線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は絶縁層が３層になってい
る３層絶縁電線に関し、更に詳しくは、半田浴に浸漬す
るとその絶縁層が短時間で除去されて導体に半田を付着
させることができるので半田付け特性に優れ、また、絶
縁層の絶縁特性は経時劣化を起こしにくく、更には、通
常のコイル加工時には絶縁層の層間剥離を起こさず強加
工してはじめて層間剥離するような適正な層間剥離性を
有し、電気・電子機器などに取込む変圧器の巻線やリー
ド線として用いて有用な３層絶縁電線に関する。

【０００２】

【従来の技術】変圧器の構造は、ＩＥＣ規格（Internat
ional Electrotechnical Communication Standard) Pu
b.950,65,335,601 などによって規定されている。すな
わち、これらの規格では、巻線において導体を被覆する
エナメル皮膜は絶縁層と認定しない、一次巻線と二次巻
線の間には少なくとも３層の絶縁層が形成されているか
または絶縁層の厚みは0.４mm以上であること、一次巻線
と二次巻線の縁面距離は、印加電圧によっても異なる
が、５mm以上であること、また一次側と二次側に３００
０Ｖを印加したときに１分以上耐えること、などが規定
されている。

【０００３】そのため、現在、主流の座を占めている変
圧器では、図１で例示するような断面構造が採用されて
いる。すなわち、フェライトコア１に鍔付きのボビン２
が嵌め込まれ、ボビン２の周面両側端に縁面距離を確保
するための絶縁バリヤ３が配置された状態でエナメル被
覆された一次巻線４が巻回されたのち、この一次巻線４
の上に、絶縁テープ５を少なくとも３層巻回し、更にこ
の絶縁テープ層の上に縁面距離を確保するための絶縁バ
リヤ３を配置したのち、同じくエナメル被覆された二次
巻線６が巻回された構造である。

【０００４】ところで、近年、図１に示した断面構造の
変圧器に代わり、図２で示したように、絶縁バリヤ３や
絶縁テープ層５を含まない構造の変圧器が登場しはじめ
ている。この変圧器は、図１の構造の変圧器に比べて、
全体を小型化することができ、また、絶縁テープの巻回
作業を省略できるなどの利点を備えている。

【０００５】図２で示した変圧器を製造する場合、用い
る一次巻線４および二次巻線６では、いずれか一方もし
くは両方の導体４ａ（６ａ）の外周に少なくとも３層の
絶縁層４ｂ（６ｂ），４ｃ（６ｃ），４ｄ（６ｄ）が形
成されていること、しかもこれらの各絶縁層の間では互
いの層間剥離が可能であることが前記したＩＥＣ規格と
の関係で必要になる。

【０００６】このような巻線としては、まず導体の外周
に絶縁テープを巻回して１層目の絶縁層を形成し、更に
その上に、絶縁テープを巻回して２層目の絶縁層、３層
目の絶縁層を順次形成して互いに層間剥離する３層構造
の絶縁層を形成したものが知られている。また、ポリウ
レタンによるエナメル被覆がなされた導体の外周にフッ
素系樹脂を順次押出被覆して、全体として３層構造の押
出被覆層を絶縁層とする巻線が知られている（実開平３
−５６１１２号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
巻線の場合は、絶縁テープの巻回作業が不可避であるた
め生産性は著しく低くなり、そのため製造コストは上昇
するという問題がある。また、後者の巻線の場合、絶縁
層はフッ素系樹脂で形成されているので耐熱性が良好で
あるという利点を備えているが、一方では、層間の密着
性が悪いため絶縁電線としての信頼性に欠けるという問
題がある。

【０００８】更には、この絶縁層の場合は半田浴に浸漬
しても除去することができないため、例えば絶縁電線を
リード線に接続するときに行う端末加工に際しては、端
末の絶縁層を信頼性の低い機械的な手段で剥離しなけれ
ばならないという問題がある。このような問題を解決す
るために、電気絶縁性や耐熱性に優れ、しかも半田の溶
融温度で容易に分解するポリエステル系樹脂を、導体の
外周に押出被覆して絶縁層にすることが検討されてい
る。

【０００９】しかし、このポリエステル系樹脂は、適切
な配向条件の下で結晶化されてはじめて、本来の耐熱
性，機械特性を発揮するものであり、押出により被覆す
る場合には高い結晶度の皮膜を得ることができず、経時
的に耐電圧特性が低下するという問題がある。また、３
層の絶縁層の全てを上記ポリエステル系樹脂で形成した
電線の場合、各層は同質の樹脂から成るため各層の密着
性が高くなる。そのため、その電線の絶縁層が確実に３
層で構成されているか否かを短時間で確証することが困
難になる場合がある。

【００１０】本発明は、絶縁層がポリエステル系樹脂で
形成されている３層絶縁電線における上記の問題を解決
し、半田付け性が優れ、絶縁層の電気絶縁性の経時劣化
も小さく、そして、各層の層間剥離性が優れている３層
絶縁電線の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、導体と前記導体の表面を被
覆する３層の絶縁層とから成る３層絶縁電線において、
１層目の絶縁層および３層目の絶縁層は、いずれも、熱
可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００重量部に対し、側鎖
にカルボン酸またはカルボン酸の金属塩を有するエチレ
ン系共重合体５〜４０重量部を配合して成る樹脂混和物
の押出被覆層であり、中間層である２層目の絶縁層は、
熱可塑性ポリアミド樹脂または熱可塑性ポリアミド樹脂
を主成分として含む樹脂混和物の押出被覆層であること
を特徴とする３層絶縁電線が提供される。

【００１２】本発明の３層絶縁電線における各絶縁層
は、後述する樹脂混和物の押出被覆層である。まず、１
層目、３層目の各絶縁層の素材である樹脂混和物は、後
述する熱可塑性の直鎖ポリエステル樹脂とエチレン系共
重合体とを必須成分とする。このうち、熱可塑性直鎖ポ
リエステル樹脂としては、芳香族ジカルボン酸またはそ
の一部が脂肪族ジカルボン酸で置換されているジカルボ
ン酸と脂肪族ジオールとのエステル反応で得られたもの
が用いられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート樹
脂（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢ
Ｔ），ポリエチレンナフレート樹脂などを代表例として
あげることができる。

【００１３】この熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂の合成
時に用いる芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレ
フタル酸，イソフタル酸，テレフタルジカルボン酸，ジ
フェニルスルホンジカルボン酸，ジフェノキシエタンジ
カルボン酸，ジフェニルエーテルカルボン酸，メチルテ
レフタル酸，メチルイソフタル酸などをあげることがで
きる。これらのうち、とくにテレフタル酸は好適なもの
である。

【００１４】芳香族ジカルボン酸の一部を置換する脂肪
族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸，アジピン
酸，セバシン酸などをあげることができる。これらの脂
肪族ジカルボン酸の置換量は、芳香族ジカルボン酸の３
０モル％未満であることが好ましく、とくに２０モル％
未満であることが好ましい。一方、エステル反応に用い
る脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコー
ル，トリメチレングリコール，テトラメチレングリコー
ル，ヘキサンジオール，デサンジオールなどをあげるこ
とができる。これらのうち、エチレングリコール，テト
ラメチルグリコールは好適である。また、脂肪族ジオー
ルとしては、その一部がポリエチレングリコールやポリ
テトラメチレングリコールのようなオキシグリコールに
なっていてもよい。

【００１５】１層目、３層目の各絶縁層の素材である樹
脂混和物の他の必須成分は、例えば、ポリエチレンの側
鎖にカルボン酸もしくはカルボン酸の金属塩を結合させ
たエチレン系共重合体である。エチレン系共重合体は、
前記した熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂の結晶化を抑制
する働きをし、そのことにより、形成した絶縁層の電気
的特性の経時劣化を抑制する。

【００１６】結合させるカルボン酸としては、例えば、
アクリル酸，メタクリル酸，クロトン酸のような不飽和
モノカルボン酸や、マレイン酸，フマル酸，フタル酸の
ような不飽和ジカルボン酸をあげることができ、またこ
れらの金属塩としては、Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｍｇなどの塩
をあげることができる。このようなエチレン系共重合体
としては、例えば、エチレン−メタアクリル酸共重合体
のカルボン酸の一部を金属塩にし、一般にアイオノマー
と呼ばれる樹脂（例えば、ハイミラン；商品名、三井ポ
リケミカル（株）製）、エチレン−アクリル酸共重合体
（例えばＥＡＡ；商品名、ダウケミカル社製）、側鎖に
カルボン酸を有するエチレン系グラフト重合体（例え
ば、アドマー；商品名、三井石油化学工業（株）製）を
あげることができる。

【００１７】この樹脂混和物において、熱可塑性直鎖ポ
リエステル樹脂とエチレン系共重合体との配合割合は、
前者１００重量部に対し、後者は５〜４０重量部の範囲
に設定される。後者の配合量が５重量部より少ない場合
は、形成された絶縁層の耐熱性に問題はないが、熱可塑
性直鎖ポリエステル樹脂の結晶化抑制効果は小さくな
り、そのため、コイリング時に絶縁層表面に微小クラッ
クが発生する、いわゆるクレージング現象が多発すると
同時に、絶縁層の経時劣化が進んで絶縁破壊電圧の著し
い低下を引き起こすようになる。また、配合量が４０重
量部より多くなると、絶縁層の耐熱性は著しく劣化して
しまう。両者の好ましい配合割合は、前者１００重量部
に対し、後者は７〜２５重量部である。

【００１８】本発明の３層絶縁電線における中間層であ
る２層目の絶縁層は、熱可塑性ポリアミド樹脂またはこ
れを主成分とする樹脂混和物で形成される。したがっ
て、各絶縁層の界面は互いに異質の樹脂の接触面になる
ため、各絶縁層の全てがポリエステル系樹脂で形成され
る場合に比べて、密着性は低くなり互いの層間剥離を起
こしやすい状態になる。また、この２層目の絶縁層はポ
リエステル系樹脂層よりも機械的強度が優れているの
で、最外層の表面が損傷した場合でも、その損傷が更に
深く発展することに対するバリヤとしての役目もするこ
とができる。

【００１９】熱可塑ポリアミド樹脂としては、例えば、
４−ナイロン，６−ナイロン，１０−ナイロン，１１−
ナイロン，１２−ナイロン，４，６−ナイロン，６，６
−ナイロン，６，１０−ナイロン，６，１２−ナイロ
ン、またはそれらの共重合ナイロン（いずれも、デュポ
ン社製の商品名）をあげることができる。また、これら
ポリアミド樹脂に、例えば、エチレン−メタクリル酸共
重合体，エチレン−アクリル酸共重合体，ポリエチレ
ン，前記した熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂，ポリウレ
タン系樹脂などの１種または２種以上を混和してもよ
い。この場合、混和の割合は、ポリアミド樹脂１００重
量部に対し３〜５０重量部であることが好ましい。

【００２０】本発明の３層絶縁電線は、１層目用の樹脂
混和物を、導体の外周に押出被覆して所望厚みの１層目
の絶縁層を形成し、ついで、この１層目の絶縁層の外周
に上記した熱可塑性ポリアミド樹脂またはそれを主成分
とする樹脂混和物を押出被覆して所望厚みの２層目の絶
縁層（中間層）を形成し、更に、この２層目の絶縁層の
外周に１層目と同じ樹脂混和物を押出被覆して所望厚み
の３層目の絶縁層を形成することにより製造される。

【００２１】このとき、１層目および３層目の各押出被
覆時に用いる樹脂混和物は、各層について同じ組成のも
のであってもよいし、上記した許容される配合割合の範
囲内で成分の組成を変化させたものであってもよい。ま
た、形成された３層の絶縁層の全体の厚みは１００μｍ
以下に管理することが好ましく、また、２層目の絶縁層
の厚みはＩＥＣ規格９５０で規定する電気的特性を充分
に満足し得る程度の厚みにする。

【００２２】

【作用】本発明の３層絶縁電線においては、３層の絶縁
層はいずれも樹脂混和物の押出被覆法で形成されるの
で、製造時の生産性は非常に高くなる。また、層間剥離
性は良好であるとともに、端末加工時には、直接半田付
けを行うことができる。そして、１層目，３層目の絶縁
層では、エチレン系共重合体の働きで、ベース樹脂であ
るポリエステル樹脂の結晶化は抑制され、そのため、絶
縁層の電気特性などの劣化は非常に起こりずらくなる。

【００２３】

【発明の実施例】

実施例１〜４，比較例１〜５ 表１に示した各成分を表示の割合（重量部）で混練し
て、各押出被覆層用の樹脂混和物を調製した。導体とし
て線径0.６mmの軟銅線を用意し、その外周に、上記樹脂
混和物を押出被覆して、表示の厚みで１層目の押出被覆
層を形成し、ついで２層目の押出被覆層を形成し、更に
２層目の外周に上記樹脂混和物を押出被覆して３層絶縁
電線を製造した。

【００２４】なお、比較例３の電線の各絶縁層は、表示
した絶縁フィルムを巻回したものである。

【００２５】

【表１】

【００２６】以上の９種類の３層絶縁電線につき、下記
の仕様で各種の特性を測定した。 半田付け性：電線の末端約４０mmの部分を温度４００℃
の溶融半田に浸漬し、浸漬した３０mmの部分に半田が付
着するまでの時間（秒）を測定。この時間が短いほど半
田付け性に優れていることを表す。

【００２７】電気絶縁性：製造直後の２層被覆，３層被
覆のそれぞれの電線につき、ＪＩＳＣ３００３で規定す
る２個撚り法に準じて片方に裸銅線を用い、そのときの
絶縁破壊電圧を測定。また、３層被覆の電線について
は、大気中に１年間放置したのち上記と同じような方法
で絶縁破壊電圧を測定し、電気絶縁性の経時変化を調べ
た。

【００２８】耐熱性：３層被覆電線と裸銅線をＪＩＳＣ
３００３に準拠して２個撚りし、その状態で、温度２０
０℃で７日間の加熱処理を施したのち絶縁破壊電圧を測
定。この値が大きいほど耐熱性に優れていることを表
す。 耐クレージング性：電線を６ケ月間大気中に放置したの
ち、その電線を直径１２mmのコイル巻き枠に整列機械巻
きし、そのときに電線表面にクレージングが発生したか
否かを観察。

【００２９】層間剥離性（１）：絶縁層の長手方向をカ
ッターナイフで切り裂いた状態で、３％伸長させながら
直径１２mmのボビンにコイリングし、絶縁層が互いに剥
離するか否かを観察。この試験は、通常のコイリング作
業時に絶縁層に層間剥離が生ずるか否かを調べる試験
で、この場合には、層間剥離の発生しないことが好まし
い。

【００３０】層間剥離性（２）：絶縁層の長手方向を約
５０cmに亘りカッターナイフで切り裂いたのち電線の一
端をマンドレルに挟み、マンドレルを回転させ、３層の
絶縁層がそれぞれ各層に剥離するまでのマンドレルの回
転数を測定。この試験は、絶縁層の各層の層別識別が可
能か否かを調べる試験で、この回転数が少ないほど、各
層の層間剥離性は優れていることを表す。

【００３１】以上の結果を一括して表２に示した。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
３層絶縁電線は、その絶縁層がいずれも押出被覆で形成
されるので製造時における生産性は高く、また、絶縁層
は半田付け性，耐熱性，耐クレージング性，電気絶縁性
が優れしかも特性の経時劣化は小さい。そして、中間層
はポリアミド樹脂またはそれを主成分とする押出被覆層
になっているので、絶縁層の各層間における剥離性は非
常に良好であり、ＩＥＣ規格を満足する変圧器用の巻線
やリード線として非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来構造の変圧器の１例を示す断面図である。

【図２】３層絶縁電線を巻線とする構造の変圧器の例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ フェライトコア ２ ボビン ３ 絶縁バリヤ ４ 一次巻線 ４ａ 導体 ４ｂ，４ｃ，４ｄ 絶縁層 ５ 絶縁テープ ６ 二次巻線 ６ａ 導体 ６ｂ，６ｃ，６ｄ 絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 23:26） Ｃ０８Ｌ 23:26） (56)参考文献 特開 昭59−130008（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−10305（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−110721（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 7/02 C08L 67/02 H01B 3/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体と前記導体の表面を被覆する３層の
   絶縁層とから成る３層絶縁電線において、１層目の絶縁
   層および３層目の絶縁層は、いずれも、熱可塑性直鎖ポ
   リエステル樹脂１００重量部に対し、側鎖にカルボン酸
   またはカルボン酸の金属塩を有するエチレン系共重合体
   ５〜４０重量部を配合して成る樹脂混和物の押出被覆層
   であり、中間層である２層目の絶縁層は、熱可塑性ポリ
   アミド樹脂または熱可塑性ポリアミド樹脂を主成分とし
   て含む樹脂混和物の押出被覆層であることを特徴とする
   ３層絶縁電線。