JP3923112B2 - 多層絶縁電線およびこれを用いた変圧器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に優れ、電気、電子機器などに組み込む変圧器の巻線やリード線として有用な多層絶縁電線およびこれを用いた変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器の構造は、ＩＥＣ規格（International Electrotechnical Communication Standard ）Publication 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して認定しない、１次巻線と２次巻線の間には補助絶縁も含めて少なくとも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、例えば１次巻線と２次巻線の沿面距離は、印加電圧によっても異なるが、５ｍｍ以上であること、また１次側と２次側に３０００Ｖを印加した時に１分以上耐えること、等が規定されている。
【０００３】
そのため、現在、主流である変圧器では、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の周辺両側端に沿面距離を確保するための絶縁バリア３が配置された状態でエナメル被覆された１次巻線４が巻回された後、この１次巻線４の上に絶縁テープ５を少なくとも３層巻回しさらにこの絶縁テープの上に沿面距離を確保するための絶縁バリア３を配置した後、同じくエナメル被覆された２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ア３や絶縁テープ層５を含まない構造の変圧器が登場し始めている。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１次巻線４および２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、しかもこれらの絶縁層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である。
【０００６】
このような巻線としては、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、さらにその上に、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、絶縁テープの巻回作業が不可欠であるため生産性が著しく低くなり、製造コストが上昇するという問題が生じ、後者の巻線の場合には、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は備えているが、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点で問題がある。
【０００８】
このような問題点を解決するために、１層目と２層目の絶縁層をいずれもポリエステル系樹脂の押出被覆で形成し、最外層である３層目の絶縁層をポリアミド樹脂で形成した３層絶縁電線が検討されている（特開平６−２２３６３４号公報）。
【０００９】
しかしながら、最近、変圧器の小型化に対する要求が強く、小型化による変圧器の発熱アップが問題化し、前述の３層絶縁電線が有する耐熱クラスＥ種（１２０℃）では対応できない需要が数多く登場してきている。このような需要に応えるには、さらに耐熱性を向上させ、耐熱クラスＢ種（１３０℃）の耐熱性を有する絶縁電線の開発が必要となっている。
【００１０】
本発明は、耐熱性向上の要求を満たすとともに、コイル用途として要求される耐熱衝撃性、すべり性等の必要特性を兼ね備えた３層絶縁電線とそれを用いた変圧器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、多くの耐熱性樹脂（例えばポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等）について、上記要求特性の他、薄肉押出の容易さ、生産性、可撓性等、多方面から鋭意検討した結果、絶縁層として、ポリエーテルスルホンを主体としてこれにポリアミド樹脂を組み合わせて使用することで目的を達成できることを実験により確認し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明においては、導体上に３層の絶縁層を有する多層絶縁電線において、前記絶縁層は、最外層がポリアミド樹脂の押出被覆層からなり、その他の層がポリエーテルスルホンの押出被覆層からなることを特徴とする多層絶縁電線が提供される。また、この多層絶縁電線を用いた変圧器が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の多層絶縁電線において最外層以外の絶縁層は、ポリエーテルスルホンの押出被覆層からなる。
【００１４】
本発明で用いるポリエーテルスルホンは、化１に示される（ａ）〜（ｃ）のいずれかの繰り返し単位を有する樹脂である。
【００１５】
【化１】
【００１６】
ポリエーテルスルホンは市販品を用いることができ、住友化学工業（株）製のビクトレックス３６００Ｇ，４１００Ｇやアモコ（株）製のレーデルＡ−１００，Ａ−２００，Ａ−３００等が使用できる。
【００１７】
本発明の多層絶縁電線では、多層の絶縁層すべてをポリエーテルスルホンで形成するものではない。ポリエーテルスルホンを絶縁層として用いると耐熱性の向上のほか、薄肉押出成形性等多くの要求にマッチするものではあるが、絶縁層すべてをポリエーテルスルホンで形成すると、熱衝撃特性の低下が大きく、外層の亀裂が導体まで達してしまう。
【００１８】
本発明の多層絶縁電線では、耐熱性を確保するために、最外層以外の絶縁層にはポリエーテルスルホンを使用し、最外層にはポリアミド樹脂を使用する。ポリアミド樹脂の層を最外層に形成することにより、ポリエーテルスルホンの欠点である熱衝撃による亀裂発生を防止し、熱衝撃特性の低下を防止することができると同時に、コイル加工性の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明において最外層の絶縁層として好適に用いられるポリアミド樹脂としては、ナイロン６，６（ユニチカ（株）製Ａ−１２５、東レ（株）製アミランＣＭ−３００１）、ナイロン４，６（ユニチカ（株）製Ｆ−５０００、帝人（株）製Ｃ２０００）、ナイロン６，Ｔ（三井石油化学（株）製アーレンＡＥ−４２００）等を挙げることができる。
【００２０】
また、本発明の多層絶縁電線における絶縁層に用いられるポリエーテルスルホン、ポリアミド樹脂には、必要に応じて着色剤、酸化防止剤等を添加することができる。
【００２１】
本発明の多層絶縁電線は、導体の外周に所望の厚みの１層目の絶縁層を押出被覆し、次いで、この１層目の絶縁層の外周に所望の厚みの２層目の絶縁層を押出被覆するという方法で、順次絶縁層を押出被覆することで製造される。
【００２２】
【実施例】
（実施例１〜３、比較例１〜４）線径０．４ｍｍの軟銅線上に、表１に示す材料を各層３０μｍの厚みで順次押出被覆して絶縁層を形成し、６０μｍまたは９０μｍの厚みの絶縁層を有する多層絶縁電線を製造した。なお、押出被覆時のダイヘッドの温度は、それぞれ、ポリエーテルスルホン３７０℃、６，６ナイロン２８０℃、４，６ナイロン３００℃、６，Ｔナイロン３４０℃に設定した。
【００２３】
実施例１〜３、比較例１〜４の絶縁電線について、耐熱性、耐熱衝撃性、すべり性の項目で下記の試験を行った。これらの試験結果を表１に示す。
【００２４】
耐熱性：（ＩＥＣ Publication 172に準拠）
得られた多層絶縁電線を２７．０ＭＰａのテンションがかかるように２個撚りしたサンプルを作製し、所定の３温度条件にて評価を行った。なお、チェック電圧は絶縁層の厚みが６０μｍの絶縁電線は１．４４ｋＶで、９０μｍのものは２．１６ｋＶとし、それぞれ１秒間印加した。この結果より、絶縁電線が耐熱Ｂ種（１３０℃）を有するかどうか確認した。
【００２５】
耐熱衝撃性：（ＩＥＣ Publication 851-6.3.1に準拠）
１０倍径のマンドレルに絶縁電線を１１８ＭＰａのテンションがかかるように１０ターン巻き付けてサンプルとした。サンプルを２２５℃、３０分間加熱した後、絶縁電線の外観を観察し、亀裂等の外観不良の有無を調べた。亀裂が１カ所でも生じた絶縁電線は、耐熱衝撃性不良と判定した。
【００２６】
すべり性：
図３に摩擦係数を測定するための装置の説明図を示す。図３（イ）に示すように絶縁電線９を２列固定した上に、絶縁電線９に直交するように絶縁電線７を巻き付けたスライダー８を配置し、図３（ロ）に示すようにスライダー８に荷重１０を加え、絶縁電線間の摩擦係数を算出した。摩擦係数が０．１未満であればすべり性良好、０．１以上であれば不良と判定した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
実施例１〜３に示すように、ポリエーテルスルホンを絶縁層とし、ポリアミド樹脂を最外層の絶縁層とした多層絶縁電線は、耐熱クラスＢ種（１３０℃）に相当する耐熱性を有するとともに、絶縁電線として十分な耐熱衝撃性、すべり性を有している。それに対して、比較例１〜４の絶縁電線は絶縁層がポリエーテルスルホンとポリアミド樹脂から形成されているものの、その組み合わせが不適当であるために、絶縁電線として必要な耐熱性、耐熱衝撃性、すべり性のいずれかの特性が劣るものとなっている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の多層絶縁電線は、絶縁層がポリエーテルスルホンとポリアミド樹脂が特定の順序で押出被覆されて形成されているために、使用耐熱性向上の要求を満たすとともに、コイル用途として要求される耐熱衝撃性、すべり性等の必要特性をすべて兼ね備えている。また、この多層絶縁電線を用いた変圧器は、コイル占積率を小さくすることができ、省スペース化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来構造の変圧器の一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。
【図３】摩擦係数を測定するための装置を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ フェライト
２ ボビン
３ 絶縁バリア
４ １次巻線
４ａ 導体
４ｂ，４ｃ，４ｄ 絶縁層
５ 絶縁テープ
６ ２次巻線
６ａ 導体
６ｂ，６ｃ，６ｄ 絶縁層
７ 多層絶縁電線
８ スライダー
９ 多層絶縁電線
１０ 荷重
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に優れ、電気、電子機器などに組み込む変圧器の巻線やリード線として有用な多層絶縁電線およびこれを用いた変圧器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変圧器の構造は、ＩＥＣ規格（International Electrotechnical Communication Standard ）Publication 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して認定しない、１次巻線と２次巻線の間には補助絶縁も含めて少なくとも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、例えば１次巻線と２次巻線の沿面距離は、印加電圧によっても異なるが、５ｍｍ以上であること、また１次側と２次側に３０００Ｖを印加した時に１分以上耐えること、等が規定されている。
【０００３】
そのため、現在、主流である変圧器では、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の周辺両側端に沿面距離を確保するための絶縁バリア３が配置された状態でエナメル被覆された１次巻線４が巻回された後、この１次巻線４の上に絶縁テープ５を少なくとも３層巻回しさらにこの絶縁テープの上に沿面距離を確保するための絶縁バリア３を配置した後、同じくエナメル被覆された２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ア３や絶縁テープ層５を含まない構造の変圧器が登場し始めている。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１次巻線４および２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、しかもこれらの絶縁層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である。
【０００６】
このような巻線としては、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、さらにその上に、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、絶縁テープの巻回作業が不可欠であるため生産性が著しく低くなり、製造コストが上昇するという問題が生じ、後者の巻線の場合には、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は備えているが、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点で問題がある。
【０００８】
このような問題点を解決するために、１層目と２層目の絶縁層をいずれもポリエステル系樹脂の押出被覆で形成し、最外層である３層目の絶縁層をポリアミド樹脂で形成した３層絶縁電線が検討されている（特開平６−２２３６３４号公報）。
【０００９】
しかしながら、最近、変圧器の小型化に対する要求が強く、小型化による変圧器の発熱アップが問題化し、前述の３層絶縁電線が有する耐熱クラスＥ種（１２０℃）では対応できない需要が数多く登場してきている。このような需要に応えるには、さらに耐熱性を向上させ、耐熱クラスＢ種（１３０℃）の耐熱性を有する絶縁電線の開発が必要となっている。
【００１０】
本発明は、耐熱性向上の要求を満たすとともに、コイル用途として要求される耐熱衝撃性、すべり性等の必要特性を兼ね備えた３層絶縁電線とそれを用いた変圧器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、多くの耐熱性樹脂（例えばポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等）について、上記要求特性の他、薄肉押出の容易さ、生産性、可撓性等、多方面から鋭意検討した結果、絶縁層として、ポリエーテルスルホンを主体としてこれにポリアミド樹脂を組み合わせて使用することで目的を達成できることを実験により確認し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明においては、導体上に３層の絶縁層を有する多層絶縁電線において、前記絶縁層は、最外層がポリアミド樹脂の押出被覆層からなり、その他の層がポリエーテルスルホンの押出被覆層からなることを特徴とする多層絶縁電線が提供される。また、この多層絶縁電線を用いた変圧器が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の多層絶縁電線において最外層以外の絶縁層は、ポリエーテルスルホンの押出被覆層からなる。
【００１４】
本発明で用いるポリエーテルスルホンは、化１に示される（ａ）〜（ｃ）のいずれかの繰り返し単位を有する樹脂である。
【００１５】
【化１】
ポリエーテルスルホンは市販品を用いることができ、住友化学工業（株）製のビクトレックス３６００Ｇ，４１００Ｇやアモコ（株）製のレーデルＡ−１００，Ａ−２００，Ａ−３００等が使用できる。
【００１７】
本発明の多層絶縁電線では、多層の絶縁層すべてをポリエーテルスルホンで形成するものではない。ポリエーテルスルホンを絶縁層として用いると耐熱性の向上のほか、薄肉押出成形性等多くの要求にマッチするものではあるが、絶縁層すべてをポリエーテルスルホンで形成すると、熱衝撃特性の低下が大きく、外層の亀裂が導体まで達してしまう。
【００１８】
本発明の多層絶縁電線では、耐熱性を確保するために、最外層以外の絶縁層にはポリエーテルスルホンを使用し、最外層にはポリアミド樹脂を使用する。ポリアミド樹脂の層を最外層に形成することにより、ポリエーテルスルホンの欠点である熱衝撃による亀裂発生を防止し、熱衝撃特性の低下を防止することができると同時に、コイル加工性の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明において最外層の絶縁層として好適に用いられるポリアミド樹脂としては、ナイロン６，６（ユニチカ（株）製Ａ−１２５、東レ（株）製アミランＣＭ−３００１）、ナイロン４，６（ユニチカ（株）製Ｆ−５０００、帝人（株）製Ｃ２０００）、ナイロン６，Ｔ（三井石油化学（株）製アーレンＡＥ−４２００）等を挙げることができる。
【００２０】
また、本発明の多層絶縁電線における絶縁層に用いられるポリエーテルスルホン、ポリアミド樹脂には、必要に応じて着色剤、酸化防止剤等を添加することができる。
【００２１】
本発明の多層絶縁電線は、導体の外周に所望の厚みの１層目の絶縁層を押出被覆し、次いで、この１層目の絶縁層の外周に所望の厚みの２層目の絶縁層を押出被覆するという方法で、順次絶縁層を押出被覆することで製造される。
【００２２】
【実施例】
（実施例１〜３、比較例１〜４）線径０．４ｍｍの軟銅線上に、表１に示す材料を各層３０μｍの厚みで順次押出被覆して絶縁層を形成し、６０μｍまたは９０μｍの厚みの絶縁層を有する多層絶縁電線を製造した。なお、押出被覆時のダイヘッドの温度は、それぞれ、ポリエーテルスルホン３７０℃、６，６ナイロン２８０℃、４，６ナイロン３００℃、６，Ｔナイロン３４０℃に設定した。
【００２３】
実施例１〜３、比較例１〜４の絶縁電線について、耐熱性、耐熱衝撃性、すべり性の項目で下記の試験を行った。これらの試験結果を表１に示す。
【００２４】
耐熱性：（ＩＥＣ Publication 172に準拠）
得られた多層絶縁電線を２７．０ＭＰａのテンションがかかるように２個撚りしたサンプルを作製し、所定の３温度条件にて評価を行った。なお、チェック電圧は絶縁層の厚みが６０μｍの絶縁電線は１．４４ｋＶで、９０μｍのものは２．１６ｋＶとし、それぞれ１秒間印加した。この結果より、絶縁電線が耐熱Ｂ種（１３０℃）を有するかどうか確認した。
【００２５】
耐熱衝撃性：（ＩＥＣ Publication 851-6.3.1に準拠）
１０倍径のマンドレルに絶縁電線を１１８ＭＰａのテンションがかかるように１０ターン巻き付けてサンプルとした。サンプルを２２５℃、３０分間加熱した後、絶縁電線の外観を観察し、亀裂等の外観不良の有無を調べた。亀裂が１カ所でも生じた絶縁電線は、耐熱衝撃性不良と判定した。
【００２６】
すべり性：
図３に摩擦係数を測定するための装置の説明図を示す。図３（イ）に示すように絶縁電線９を２列固定した上に、絶縁電線９に直交するように絶縁電線７を巻き付けたスライダー８を配置し、図３（ロ）に示すようにスライダー８に荷重１０を加え、絶縁電線間の摩擦係数を算出した。摩擦係数が０．１未満であればすべり性良好、０．１以上であれば不良と判定した。
【００２７】
【表１】
実施例１〜３に示すように、ポリエーテルスルホンを絶縁層とし、ポリアミド樹脂を最外層の絶縁層とした多層絶縁電線は、耐熱クラスＢ種（１３０℃）に相当する耐熱性を有するとともに、絶縁電線として十分な耐熱衝撃性、すべり性を有している。それに対して、比較例１〜４の絶縁電線は絶縁層がポリエーテルスルホンとポリアミド樹脂から形成されているものの、その組み合わせが不適当であるために、絶縁電線として必要な耐熱性、耐熱衝撃性、すべり性のいずれかの特性が劣るものとなっている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の多層絶縁電線は、絶縁層がポリエーテルスルホンとポリアミド樹脂が特定の順序で押出被覆されて形成されているために、使用耐熱性向上の要求を満たすとともに、コイル用途として要求される耐熱衝撃性、すべり性等の必要特性をすべて兼ね備えている。また、この多層絶縁電線を用いた変圧器は、コイル占積率を小さくすることができ、省スペース化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来構造の変圧器の一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。
【図３】摩擦係数を測定するための装置を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ フェライト
２ ボビン
３ 絶縁バリア
４ １次巻線
４ａ 導体
４ｂ，４ｃ，４ｄ 絶縁層
５ 絶縁テープ
６ ２次巻線
６ａ 導体
６ｂ，６ｃ，６ｄ 絶縁層
７ 多層絶縁電線
８ スライダー
９ 多層絶縁電線
１０ 荷重
Claims (2)
- 導体上に３層の絶縁層を有する多層絶縁電線において、前記絶縁層は、最外層がポリアミド樹脂の押出被覆層からなり、その他の層がポリエーテルスルホンの押出被覆層からなることを特徴とする多層絶縁電線。
- 請求項１の多層絶縁電線を用いた変圧器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30389396A JP3923112B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 多層絶縁電線およびこれを用いた変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30389396A JP3923112B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 多層絶縁電線およびこれを用いた変圧器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134642A JPH10134642A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3923112B2 true JP3923112B2 (ja) | 2007-05-30 |
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ID=17926539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30389396A Expired - Fee Related JP3923112B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | 多層絶縁電線およびこれを用いた変圧器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3923112B2 (ja) |
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| JP5422156B2 (ja) * | 2008-08-26 | 2014-02-19 | 三菱電線工業株式会社 | 絶縁被覆集合線の製造方法 |
| WO2011027748A1 (ja) | 2009-09-02 | 2011-03-10 | 古河電気工業株式会社 | 多層絶縁電線及びそれを用いた変圧器 |
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-
1996
- 1996-10-30 JP JP30389396A patent/JP3923112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10134642A (ja) | 1998-05-22 |
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