JP3956415B2

JP3956415B2 - 多層絶縁電線およびそれを用いた変圧器

Info

Publication number: JP3956415B2
Application number: JP02643397A
Authority: JP
Inventors: 厚東浦; 勇小林
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2017-02-10
Also published as: JPH10223052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁層が２層以上になっている多層絶縁電線とそれを用いた変圧器に関し、さらに詳しくは、半田付け性にすぐれ、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絶縁電線とそれを用いた変圧器に関する。
【０００２】
変圧器の構造は、ＩＥＣ規格（International Electrotechnical Communication Standard)Pub.950 などによって規定されている。即ち、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又は絶縁層の厚みは０．４mm以上であること、一次巻線と二次巻線の沿面距離は、印加電圧によっても異なるが、たとえば５mm以上であることまた一次側と二次側に３０００Ｖを印加した時に１分以上耐えること、などが規定されている。
そのため、現在、主流の座を占めている変圧器では、図２で例示するような断面構造が採用されている。ボビン２の周面両側端に沿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の上に沿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。
【０００３】
ところで、近年図２に示した断面構造のトランスに代わり、図１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２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、絶縁テープの巻回し作業を省略できるなどの利点を備えている。
図１で示した変圧器を製造する場合、用いる１次巻線４及び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が前記したＩＥＣ規格との関係で必要になる。
このような巻線として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する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層構造の押出し被覆層を絶縁層とする巻線が知られている（特開平３−５６１１２号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絶縁テープ巻の場合は、巻回し作業が不可避である為、生産性は著しく低くなり、その為製造コストは上昇するという問題点がある。
また、フッ素樹脂押出しの場合は、絶縁層はフッ素系樹脂で形成されているので、耐熱性や層間剥離性は良好であるという利点を備えているが、逆にいえば、層間の密着性が悪い為絶縁電線としての信頼性を確保することが困難である。
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。
【０００５】
このような問題を解決する為に本発明者らは１層目と２層目の絶縁層をいずれも変性ポリエステル系樹脂で押出し被覆し、最外層である３層目の絶縁層をポリアミド系樹脂で押出し被覆した絶縁電線を提案した（特開平７−１７６２１５号公報）。しかし、これらを使用した絶縁電線においても、次のような点にさらなる改良が望まれる。すなわち変圧器等の部品類はますます小型・軽量・薄型化が要求されているが、絶縁電線の電気特性の経日変化の抑制のために配合している変性樹脂の影響で熱可塑ポリエステル樹脂の半田付け性を悪化させている。そのため、電線端末の半田付け条件が厳しくなり半田の熱による絶縁皮膜の溶け揚がりが発生するために、たとえば電線の巻き付け端子部から巻線コイル部までの距離を確保する対策などが必要になり、部品小型化の障害になる場合がある。
【０００６】
本発明は、従来の絶縁電線における上記の問題を解決し、半田付け性に優れ、ＩＥＣ９５０規格を満足する耐熱性（Ｅ種＝１２０℃）を有する絶縁電線とそれを用いた変圧器の提供を目的とする。
【０００７】
【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、導体素線上、あるいは導体素線または絶縁心線を複数本撚りあわせた多心撚り線の外側に、少なくとも２層の絶縁層を有する多層絶縁電線において、少なくとも１層が熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部に対して芳香族カルボン酸エステルを３〜３０重量部配合した樹脂組成物を押出被覆したことを特徴とする多層絶縁電線およびそれを用いた変圧器が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の多層絶縁電線においては、絶縁層の少なくとも１層に、熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部に対して芳香族カルボン酸エステル３〜３０重量部配合した樹脂組成物を用いる。熱可塑性ポリエステル樹脂は公知の方法で多価アルコールと芳香族ジカルボン酸より重縮合し合成されるもので、たとえばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンナフタレート樹脂（ＰＢＮ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、ポリシクロヘキサンジメタンテレフタレート樹脂（ＰＣＴ）等が使用できる。
また、熱可塑性ポリエステル樹脂に配合する芳香族カルボン酸エステルとしては、特にフタル酸ジアルキルエステル、トリメリット酸トリアルキルエステル、ピロメリット酸テトラアルキルエステルが好ましく、アルキル基が２−エチルヘキシル基もしくはｎ−オクチル基であるものが好ましい。なお、脂肪族カルボン酸エステルは上記熱可塑ポリエステルの混練り時に分解が激しく電線外観・特性が悪化し使用できない。
【０００９】
また、芳香族カルボン酸エステルの配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部に対して３〜３０重量部とすることで熱可塑性ポリエステル樹脂単独使用の場合に起こる電気特性の経日変化の問題をほぼ解決でき、しかも半田付け性を悪化させる成分も含まないために半田付け性も良好に発現することができる。なお、芳香族カルボン酸エステルの配合量が３重量部以下では、電線の電気特性の経日変化が著しく悪くなり、３０重量部以上では電線の外観および耐熱特性が低下する。
【００１０】
本発明の絶縁電線においては、絶縁層の少なくとも１層は本発明で特定している樹脂組成物を用いるが、多層化する場合、他の層に使用可能な樹脂成分としては半田付け可能なポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂等があげられ、特にポリアミド樹脂を主成分とする樹脂組成物はコイル加工性が優れているため、最上層に用いることが望ましい。
絶縁層形成のための樹脂組成物には、半田付け性に支障のない範囲で、他の樹脂や無機フィラー、樹脂添加剤を配合してもかまわない。
導体としては、金属裸線または絶縁被覆線の撚り線を用いても良く。高周波用途には、撚り本数を適宜選択して使用することができる。
【００１１】
本発明の多層絶縁電線においては絶縁層の少なくとも１層が熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部に対して可塑剤を３〜３０重量部配合した樹脂組成物を使用するため、電気特性の経日変化も大きく抑制でき、しかも半田付け性を良好にすることができる。３層絶縁電線にする場合には、耐熱性、はんだ付け性、電気特性等のバランスに優れた前記樹脂組成物で２層分を形成し、最外層をコイル加工性に優れるポリアミド系樹脂組成物で形成するとよく、この３層絶縁電線を使用した変圧器は、ＩＥＣ規格を満足するのはもちろんのこと、絶縁テープ巻していないので小型化が可能でしかも半田付け性もよいことからより一層の小型化ができ、厳しい設計に対しても対応できる。また、２層絶縁電線を変圧器に使用した場合にも、１次巻線と２次巻線との間に１層だけ絶縁テープを介在させることで、エナメル線使用の従来型変圧器に比して小型化が実現できる。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
実施例１〜４、比較例１〜４
線径０．４mmの軟銅線もしくは０．１２mmの軟銅線７本の撚り線上に、表１および表２に示す各層の押出被覆用樹脂組成物、層厚で、順次押出し被覆して絶縁電線を製造した（銅線表面処理: 冷凍機油使用）。得られた８種類の絶縁電線につき、下記の方法で各種特性を評価し、結果を表１および表２に示した。
【００１３】
1)はんだ付け性
電線の末端約４０mmの部分を温度４００℃の溶融はんだに浸漬し、浸漬した３０mmの部分にはんだが付着するまでの時間（秒）を測定。この時間が短いほどはんだ付け性に優れることを表す。数値はＮ＝３の平均値。
2)耐熱性
ＪＩＳＣ３００３に記載の絶縁破壊電圧の２個より法に準じて作成したサンプル片を２００℃１６８時間恒温槽中に入れ熱劣化させた後、絶縁破壊電圧を測定する。この絶縁破壊電圧の残率（熱劣化条件なしにて測定したものを１００％とする）が４０％以上あれば、耐熱Ｅ種相当と判定。
3)経日変化（加湿促進評価）
上記2)と同様に作成したサンプル片を６０℃９５％１６８時間保持した後、絶縁破壊電圧を測定する。この絶縁破壊電圧の低下が少ないほど樹脂の結晶化による経日変化が少ないことを示している。
【００１４】
なお、実施例、比較例の絶縁電線製造に用いた樹脂組成物には以下の材料を用いた。
＊１：ＰＥＴ樹脂：帝人社製、商品名TR-8550
＊２：ＰＣＴ変性ＰＥＴ樹脂：東レ社製、商品名エクター−ＤＡ
＊３：ＰＥＮ樹脂：帝人社製、商品名ＴＲ−８０６０
＊４：ＤＯＰ（フタル酸ジアルキルC6〜C20）：三菱化学社製
＊５：トリメリット酸トリアルキルC4〜C11：三菱化学社製、商品名Ｄ−1170
＊６：ピロメリット酸テトラオクチル：旭電化社製、商品名ＵＬ−１００
＊７：ナイロン6,6 樹脂：東レ社製、商品名アミランＣＭ−３００１Ｎ
＊８：ナイロン4,6 樹脂：ユニチカ社製、商品名Ｆ−５００１
＊９：アイオノマー樹脂：三井デュポンポリケミカル社製、商品名ハイミラン１８５５
＊10：フッ素樹脂：三井デュポンフロロケミカル社製、商品名テフロン100J
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
表１および表２で示した結果から以下のことが明らかになった。
実施例１〜４は熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部に対して芳香族カルボン酸エステル３〜３０重量部配合した樹脂組成物で絶縁層の少なくとも１層を形成したため、良好な半田付け性、耐熱性及び経日変化を示している。
【００１８】
しかし、比較例１は熱可塑性ポリエステル樹脂にアイオノマー樹脂を配合した樹脂組成物を絶縁層に用いたもので、耐熱性、経日変化とも問題ないが半田付け性が本発明のものに比して劣る。比較例２は絶縁層をフッ素樹脂のみで形成しているため、耐熱性・、日変化は問題ないが半田付け性を示さない。比較例３は芳香族カルボン酸エステルの配合量が本発明の範囲より多すぎるため、電線外観が悪い上耐熱性も悪い。比較例４はＰＥＴ樹脂に添加剤を配合していないので経日変化が大きい。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の多層絶縁電線は、端末加工時には直接半田付けを行うことができ、しかも耐熱Ｅ種レベルも十分満足するものであり、変圧器用途にきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】従来構造の変圧器の１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

Claims

導体素線上、あるいは導体素線または絶縁心線を複数本撚りあわせた多心撚り線の外側に、少なくとも２層の絶縁層を有する多層絶縁電線であって、該多層絶縁電線はＩＥＣ規格Ｐｕｂ．９５０に規定されている変圧器に使用されるものであり、かつ該多層絶縁電線の少なくとも１層が熱可塑性ポリエステル樹脂１００重量部に対して芳香族カルボン酸エステルを３〜３０重量部配合した樹脂組成物を押出被覆するとともに、残る少なくとも１層が半田付け可能な樹脂で構成されていることを特徴とする多層絶縁電線。
芳香族カルボン酸エステルがフタル酸ジアルキルエステル、トリメリット酸トリアルキルエステル及びピロメリット酸テトラアルキルエステルの群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の多層絶縁電線。
請求項１ないし２に記載の多層絶縁電線を用いた変圧器。