JP5739810B2 - 多層絶縁電線及びそれを用いた変圧器 - Google Patents
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Description
このような規格のもとで、従来、主流の座を占めている変圧器としては、図2の断面図に例示するような構造が採用されてきた。この変圧器は、フェライトコア1上のボビン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。
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。
また、前記のフッ素樹脂で押出し被覆された絶縁電線では、絶縁層はフッ素系樹脂で形成されているので、耐熱性は良好であるという利点を備えている。しかし、フッ素樹脂は高価である上に、高剪断速度で引っ張ると外観状態が悪化するという性質があるため、製造スピードを上げることも困難である。このため、フッ素樹脂で押出し被覆された絶縁電線は絶縁テープ巻と同様に電線コストが高いものになってしまうという問題点がある。
上記の絶縁電線は、IEC規格(International Electrotechnical Communication Standard)Pub.60950に準拠し、電気・電子機器用途に展開されてきた。小型化、高効率化を可能とする絶縁電線は、IEC規格Pub.61558に準拠した家電用途への展開も望まれている。そのため、要求される電圧の規定がより厳しいIEC規格Pub.61558に準拠した多層絶縁電線が求められている。
すなわち本発明は、
(1)導体と前記導体を被覆する少なくとも3層の押出絶縁層を有してなる多層絶縁電線であって、前記絶縁層の最外層(A)が、ポリアミド樹脂の押出被覆層からなり、かつその膜厚が25μm以下であり、内側の層である絶縁層の内層(B)を形成するベース樹脂成分が、液晶ポリマー以外の融点が225℃以上の結晶性樹脂のポリエステル系樹脂75〜95質量%および融点が225℃以上の液晶ポリマーのポリエステル系樹脂5〜25質量%からなることを特徴とする多層絶縁電線、
(2)前記絶縁層の内層(B)を形成する樹脂が、前記ベース樹脂成分100質量部に対して、エポキシ基を有する樹脂1〜20質量部を含むことを特徴とする(1)記載の多層絶縁電線、
(3)前記最外層(A)の膜厚が10〜20μmであることを特徴とする(1)または(2)記載の多層絶縁電線、
(4)(1)〜(3)のいずれか1項に記載の多層絶縁電線を用いてなることを特徴とする変圧器、
を提供するものである。
本発明の多層絶縁電線は、端末加工時には直接はんだ付けを行うことができ、巻線加工の作業性を十分高めるものである。さらに前記多層絶縁電線を用いてなる本発明の変圧器は、高電圧時、高温加熱時等の電気特性に優れ、信頼性が高い。
本発明の多層絶縁電線は、被覆する絶縁層は少なくとも3層、好ましくは3層からなる多層絶縁電線である。その好ましい実施形態について、各層を形成する樹脂について説明をする。
ポリアミド樹脂からなる最外層(A)の押出被覆層の膜厚は、薄くしても耐電圧特性が良好となるため25μm以下にすることができ、好ましくは10〜20μmである。この膜厚は薄すぎると耐熱性が低下し、厚すぎると耐電圧特性が低下する。
融点が225℃以上の結晶性樹脂として、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンナフタレート等を挙げることができ、後述する熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂であるポリエチレンテレフタレート樹脂等が特に好ましい。
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好ましく用いられる。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(PBT)、ポリエチレンナフレート樹脂(PEN)などを代表例としてあげることができる。
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30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。
樹脂混和物には、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を含有させることが好ましい。この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する。
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。
用いられる液晶ポリマーとして、その分子構造、密度、分子量等は特に限定されるものではなく、溶融したときに液晶を形成する溶融液晶性ポリマー(サーモトロピック液晶ポリマー)が好ましい。溶融液晶性ポリマーの中でも、溶融液晶性ポリエステル系共重合体が好ましい。
このような溶融液晶性ポリエステルとしては、(I)長さの異なる剛直な直線性のポリエステル2種をブロック共重合して得られる剛直性成分同士の共重合型のポリエステル、(II)剛直な直線性のポリエステルと剛直な非直線性のポリエステルをブロック共重合して得られる非直線性構造導入型のポリエステル、(III)剛直な直線性のポリエステルと屈曲性のあるポリエステルの共重合による屈曲鎖導入型のポリエステル、(IV)剛直鎖で直線性のポリエステルの芳香族環上へ置換基を導入した核置換芳香族導入型ポリエステルがある。
これらの中で、(I)、(II)、(V)に示す組み合わせのものが好ましく、さらに好ましくは(V)に示す組み合わせのものが挙げられる。
液晶ポリマー皮膜は、逆に伸びが数%と極めて低い特徴があり、屈曲性に問題がある。そこで、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの液晶ポリマー以外のポリエステル系樹脂を液晶ポリマーに配合することで皮膜の伸びを改善し、可とう性を良好にすることが可能になる。
エポキシ基を有する樹脂が20質量部より多いと耐熱性がやや低くなる。液晶ポリマー(LCP)やPETに比べてエポキシ基を有する樹脂成分の耐熱性が低いためと推定される。
導体として線径1.0mmの軟銅線を用意した。表1に示した各層の押出被覆用樹脂の配合(組成の数値は質量部を示す)及び厚さで、導体上に順次押出し被覆して多層絶縁電線を製造した。なお、表1中の「−」は配合しないことを表す。
ポリアミド樹脂:「FDK−1」(商品名:ユニチカ社製)、ポリアミド66樹脂(融点:260℃)
PPS樹脂:「FZ−2200−A8」(商品名:DIC社製)、ポリフェニレンスルフィド樹脂(融点:280℃)
PET樹脂:「帝人PET」(商品名:帝人社製)、ポリエチレンテレフタレート樹脂(融点:260℃)
LCP樹脂:「ロッドランLC5000」(商品名:ユニチカ社製)、液晶ポリエステル樹脂(融点:280℃)
エポキシ基含有樹脂:「ボンドファースト7M」(商品名:住友化学工業社製)(融点:52℃)
エチレン系共重合体:「ハイミラン1855」(商品名:三井デュポン社製)(融点:86℃)
PES樹脂:「スミカエクセルPES4100」(商品名:住友化学工業社製)、ポリエーテルスルホン樹脂(ガラス転移温度:225℃)
A.可とう性試験:
電線自身の周囲に線と線が接触するように緊密に10回巻きつけ、顕微鏡にて観察を行い皮膜にクラックやクレージングなどの異常が見られなければ合格とし、「○」で表示した。
B.電気的耐熱性:
IEC規格61558に準拠した下記の試験方法で評価した。
直径1.0mmのマンドレルに多層絶縁電線を、荷重9.4kgをかけながら10ターン巻付け、225℃で1時間加熱し、更に150℃で21時間及び200℃で3時間を3サイクル加熱し、更に30℃、湿度95%の雰囲気に48時間保持し、その後5500Vにて1分間電圧を印加し短絡しなければ、B種合格と判定し「○」で表示した。(判定はn=5にて評価、1つでも短絡すれば不合格となり「×」で表示)。
C.耐溶剤性:
巻線加工として20D(導体径の20倍径)巻き付けを行った電線を、キシレン及びイソプロピルアルコール溶媒に30秒間浸漬し、乾燥後試料表面の肉眼観察を行い、クレージング発生の有無判定を行った。表1において、クレージングの発生が無いものを「○」、クレージングが発生したものを「×」とした。全ての試料でクレージング発生がみとめられなかった。
D.合否:
そして、これら上記のA、B、Cの試験結果を総合して、絶縁電線としての合否を判定し、好ましいものは「○」、不適切なものは「×」とした。
比較例1〜4では最外層であるポリアミド樹脂の膜厚が30μmと厚くなっており電気的耐熱性が満足しなかった。比較例5及び6では、最外層にポリエステル樹脂を用いると、膜厚にかかわらず電気的耐熱性が満足しなかった。一方、実施例1〜3では、可とう性、電気的耐熱性、耐薬品性、および電線外観のいずれも合格基準を満たした。
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 (4)
- 導体と前記導体を被覆する少なくとも3層の押出絶縁層を有してなる多層絶縁電線であって、前記絶縁層の最外層(A)が、ポリアミド樹脂の押出被覆層からなり、かつその膜厚が25μm以下であり、内側の層である絶縁層の内層(B)を形成するベース樹脂成分が、液晶ポリマー以外の融点が225℃以上の結晶性樹脂のポリエステル系樹脂75〜95質量%および融点が225℃以上の液晶ポリマーのポリエステル系樹脂5〜25質量%からなることを特徴とする多層絶縁電線。
- 前記絶縁層の内層(B)を形成する樹脂が、前記ベース樹脂成分100質量部に対して、エポキシ基を有する樹脂1〜20質量部を含むことを特徴とする請求項1記載の多層絶縁電線。
- 前記最外層(A)の膜厚が10〜20μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の多層絶縁電線。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層絶縁電線を用いてなることを特徴とする変圧器。
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