JP7197420B2 - 絶縁電線、コイル、及び電気・電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁電線、コイル、及び電気・電子機器に関する。
インバーター関連機器（高速スイッチング素子、インバーターモーター、変圧器等の電気・電子機器用コイルなど）には、マグネットワイヤとして、導体の周囲に絶縁性樹脂を含む絶縁皮膜を設けた絶縁電線が用いられている。
絶縁皮膜の構成材料としては、ポリエーテルエーテルケトン等のポリアリールエーテルケトンが汎用されている（例えば特許文献１）。
絶縁皮膜の構成材料としては、ポリエーテルエーテルケトン等のポリアリールエーテルケトンが汎用されている（例えば特許文献１）。
ポリアリールエーテルケトンを構成材料とする絶縁皮膜は、一般に、ポリアリールエーテルケトンを溶媒中に溶解してなるワニスを導体の外周に塗布し、焼付をして形成される。しかし、塗布焼付により絶縁皮膜を形成する場合、一度に形成できる絶縁皮膜の厚みは数μｍである。したがって、絶縁皮膜を所望の厚みとするためには、塗布焼付を複数回繰り返す必要がある。結果、電線の生産効率の向上には制約がある。
導体の外周にポリアリールエーテルケトンを用いた絶縁皮膜を押出被覆により形成すれば、一度の押出被覆により所望の厚さの絶縁皮膜を形成することができる。しかしこの場合、導体と絶縁皮膜との密着性を十分に高めることが難しい。絶縁皮膜と導体との密着性が十分でないと、例えば、電線に曲げや伸びなどの加工を施した際に、絶縁被膜と導体との間で剥離が生じやすい。この剥離により導体と絶縁皮膜との間に空隙が生じると、そこに電界が集中して絶縁破壊が生じたり、応力が集中して絶縁皮膜が割れやすくなったりする。
導体の外周にポリアリールエーテルケトンを用いた絶縁皮膜を押出被覆により形成すれば、一度の押出被覆により所望の厚さの絶縁皮膜を形成することができる。しかしこの場合、導体と絶縁皮膜との密着性を十分に高めることが難しい。絶縁皮膜と導体との密着性が十分でないと、例えば、電線に曲げや伸びなどの加工を施した際に、絶縁被膜と導体との間で剥離が生じやすい。この剥離により導体と絶縁皮膜との間に空隙が生じると、そこに電界が集中して絶縁破壊が生じたり、応力が集中して絶縁皮膜が割れやすくなったりする。
そこで本発明は、導体に接する絶縁皮膜中にポリアリールエーテルケトンを含む絶縁電線であって、当該絶縁皮膜を押出被覆層として形成しても、導体と絶縁皮膜との密着性に優れる絶縁電線を提供することを課題とする。
本発明者らが上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、導体に接する絶縁皮膜の構成材料としてポリアリールエーテルケトンを用いた場合でも、当該ポリアリールエーテルケトンとして、特定の温度範囲に特定のブロードな発熱ピークを有するものを採用することにより上記課題を解決できることを見い出した。本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ねて完成されるに至ったものである。
本発明の上記課題は下記の手段により解決された。
〔１〕
導体と、該導体に接して配された絶縁被膜（Ａ）とを有する絶縁電線であって、
前記絶縁皮膜（Ａ）がポリアリールエーテルケトンを含み、
該ポリアリールエーテルケトンが、該ポリアリールエーテルケトンの溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上である、絶縁電線。
〔２〕
前記絶縁皮膜（Ａ）が押出被覆層である、〔１〕に記載の絶縁電線。
〔３〕
前記絶縁皮膜（Ａ）の外周に、前記絶縁皮膜（Ａ）とは構成材料の異なる絶縁皮膜（Ｂ）を有する、〔１〕又は〔２〕に記載の絶縁電線。
〔４〕
前記絶縁皮膜（Ｂ）がポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、及びポリケトンの少なくとも１種を含む、〔３〕に記載の絶縁電線。
〔５〕
〔１〕～〔４〕のいずれか１項に記載の絶縁電線を用いたコイル。
〔６〕
〔５〕に記載のコイルを有する電気・電子機器。
〔７〕
溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を、導体外周に押出被覆して絶縁皮膜を形成することを含む、絶縁電線の製造方法。
〔８〕
溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含む絶縁皮膜用樹脂。
〔９〕
導体周囲に押出被覆して絶縁皮膜を形成するために用いる、〔８〕に記載の絶縁皮膜用樹脂。
〔１〕
導体と、該導体に接して配された絶縁被膜（Ａ）とを有する絶縁電線であって、
前記絶縁皮膜（Ａ）がポリアリールエーテルケトンを含み、
該ポリアリールエーテルケトンが、該ポリアリールエーテルケトンの溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上である、絶縁電線。
〔２〕
前記絶縁皮膜（Ａ）が押出被覆層である、〔１〕に記載の絶縁電線。
〔３〕
前記絶縁皮膜（Ａ）の外周に、前記絶縁皮膜（Ａ）とは構成材料の異なる絶縁皮膜（Ｂ）を有する、〔１〕又は〔２〕に記載の絶縁電線。
〔４〕
前記絶縁皮膜（Ｂ）がポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、及びポリケトンの少なくとも１種を含む、〔３〕に記載の絶縁電線。
〔５〕
〔１〕～〔４〕のいずれか１項に記載の絶縁電線を用いたコイル。
〔６〕
〔５〕に記載のコイルを有する電気・電子機器。
〔７〕
溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を、導体外周に押出被覆して絶縁皮膜を形成することを含む、絶縁電線の製造方法。
〔８〕
溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含む絶縁皮膜用樹脂。
〔９〕
導体周囲に押出被覆して絶縁皮膜を形成するために用いる、〔８〕に記載の絶縁皮膜用樹脂。
本発明において、「～」を用いて表される数値範囲は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明の絶縁電線は、導体に接する絶縁皮膜中にポリアリールエーテルケトンを含む絶縁電線でありながら、当該絶縁皮膜を押出被覆層として形成しても、導体と絶縁皮膜との密着性に優れる。
［絶縁電線］
本発明の絶縁電線の好ましい実施形態について説明する。
図１に本発明の絶縁電線の好ましい一形態を示す。本発明の絶縁電線１は、導体１１の周囲に、この導体１１に接して、後述するポリアリールエーテルケトンを含む絶縁皮膜１２を有する。本発明ないし明細書において、単に「絶縁皮膜」、「絶縁皮膜１２」又は「絶縁皮膜（Ａ）」という場合、特段の断りのない限り、導体１１に接して設けられた絶縁皮膜（最内層の絶縁皮膜）を意味する。
図１の形態において導体１１は、断面形状が矩形（平角形状）になっている。絶縁皮膜１２の厚さは１０～３００μｍに設定されていることが好ましく、２０～２００μｍに設定されていることがより好ましい。
本発明の絶縁電線の好ましい実施形態について説明する。
図１に本発明の絶縁電線の好ましい一形態を示す。本発明の絶縁電線１は、導体１１の周囲に、この導体１１に接して、後述するポリアリールエーテルケトンを含む絶縁皮膜１２を有する。本発明ないし明細書において、単に「絶縁皮膜」、「絶縁皮膜１２」又は「絶縁皮膜（Ａ）」という場合、特段の断りのない限り、導体１１に接して設けられた絶縁皮膜（最内層の絶縁皮膜）を意味する。
図１の形態において導体１１は、断面形状が矩形（平角形状）になっている。絶縁皮膜１２の厚さは１０～３００μｍに設定されていることが好ましく、２０～２００μｍに設定されていることがより好ましい。
＜導体＞
本発明に用いる導体としては、従来から絶縁電線の導体として用いられているものを使用することができる。例えば、銅線、アルミニウム線等の金属導体が挙げられる。
本発明に用いる導体としては、従来から絶縁電線の導体として用いられているものを使用することができる。例えば、銅線、アルミニウム線等の金属導体が挙げられる。
図１は、導体を断面矩形（平角形状）の形状として示しているが、導体の断面形状に特に制限はなく、正方形や円形、楕円形等の所望の形状とすることができる。
平角形状の導体は、角部からの部分放電を抑制する点において、図１に示すように、４隅に面取り（曲率半径ｒ）を設けた形状であることが好ましい。曲率半径ｒは、０．６ｍｍ以下が好ましく、０．２～０．４ｍｍがより好ましい。
導体の大きさは特に限定されない。一例を挙げると、平角導体の場合、矩形の断面形状において、幅（長辺）は１．０～５．０ｍｍが好ましく、１．４～４．０ｍｍがより好ましい。厚み（短辺）は０．４～３．０ｍｍが好ましく、０．５～２．５ｍｍがより好ましい。幅（長辺）と厚み（短辺）の長さの割合（厚み：幅）は、１：１～１：４が好ましい。断面形状が円形の導体の場合、直径は０．３～３．０ｍｍが好ましく、０．４～２．７ｍｍがより好ましい。
平角形状の導体は、角部からの部分放電を抑制する点において、図１に示すように、４隅に面取り（曲率半径ｒ）を設けた形状であることが好ましい。曲率半径ｒは、０．６ｍｍ以下が好ましく、０．２～０．４ｍｍがより好ましい。
導体の大きさは特に限定されない。一例を挙げると、平角導体の場合、矩形の断面形状において、幅（長辺）は１．０～５．０ｍｍが好ましく、１．４～４．０ｍｍがより好ましい。厚み（短辺）は０．４～３．０ｍｍが好ましく、０．５～２．５ｍｍがより好ましい。幅（長辺）と厚み（短辺）の長さの割合（厚み：幅）は、１：１～１：４が好ましい。断面形状が円形の導体の場合、直径は０．３～３．０ｍｍが好ましく、０．４～２．７ｍｍがより好ましい。
＜絶縁皮膜＞
絶縁皮膜１２は、ポリアリールエーテルケトンを含有してなる。本発明において「ポリアリールエーテルケトン」は、主鎖中にアリーレン基、エーテル基、及びケトン基を有する熱可塑性のポリマーである。
本発明に用いるポリアリールエーテルケトンは、ポリアリールエーテルケトンの溶融温度以上の温度（例えば４００℃）に昇温して熱溶融させ、次いで降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定（ＤＳＣ曲線）において、２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、かつ、この発熱ピークの半値幅が６℃以上である。このような発熱ピークを有するポリアリールエーテルケトンは、溶融状態からの降温時における結晶化がゆっくりと進み、結晶化の際に応力緩和が効果的に働くものと考えられる。その結果、例えば、当該ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を溶融し、導体外周に直接、押出被覆して絶縁皮膜を形成したとき、形成される絶縁皮膜と導体との密着性を十分に高めることが可能となる。
本発明においてポリアリールエーテルケトンの溶融温度は、ポリアリールエーテルケトンの融点と同義である。
絶縁皮膜１２は、ポリアリールエーテルケトンを含有してなる。本発明において「ポリアリールエーテルケトン」は、主鎖中にアリーレン基、エーテル基、及びケトン基を有する熱可塑性のポリマーである。
本発明に用いるポリアリールエーテルケトンは、ポリアリールエーテルケトンの溶融温度以上の温度（例えば４００℃）に昇温して熱溶融させ、次いで降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定（ＤＳＣ曲線）において、２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、かつ、この発熱ピークの半値幅が６℃以上である。このような発熱ピークを有するポリアリールエーテルケトンは、溶融状態からの降温時における結晶化がゆっくりと進み、結晶化の際に応力緩和が効果的に働くものと考えられる。その結果、例えば、当該ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を溶融し、導体外周に直接、押出被覆して絶縁皮膜を形成したとき、形成される絶縁皮膜と導体との密着性を十分に高めることが可能となる。
本発明においてポリアリールエーテルケトンの溶融温度は、ポリアリールエーテルケトンの融点と同義である。
上記の発熱ピークは、通常は、上記２９０～３３０℃の範囲に観察される単一のピーク（シングルピーク）である。ピーク（頂点）が２９０～３３０℃の範囲にあれば、ピークの裾野部分が２９０～３３０℃の範囲外にあってもよい。なお、上記２９０～３３０℃の範囲に複数の発熱ピークが出現する場合には、少なくとも１つの発熱ピークの半値幅が６℃以上であればよい。
また、発熱ピークの半値幅は次のように決定される。発熱ピーク部分のＤＳＣ曲線において、ベースラインと発熱ピークのピーク高さとの間の距離の半分の距離だけ、ベースラインを発熱ピーク側へ平行移動したラインＨを引き、このラインＨと発熱ピーク部分のＤＳＣ曲線とが交わる２つの交点間距離を半値幅とする。ベースラインはＪＩＳ Ｋ ７１２１の定義に準拠し、試験片に転移及び反応を生じない温度領域のＤＳＣ曲線である。べ―スラインは、発熱ピークにおける低温側の立ち上がり開始点（発熱ピークの低温側の裾野の末端）と、当該発熱ピークの高温側における立ち上り開始点（発熱ピークの高温側の裾野の末端）とを結ぶ直線である。
また、発熱ピークの半値幅は次のように決定される。発熱ピーク部分のＤＳＣ曲線において、ベースラインと発熱ピークのピーク高さとの間の距離の半分の距離だけ、ベースラインを発熱ピーク側へ平行移動したラインＨを引き、このラインＨと発熱ピーク部分のＤＳＣ曲線とが交わる２つの交点間距離を半値幅とする。ベースラインはＪＩＳ Ｋ ７１２１の定義に準拠し、試験片に転移及び反応を生じない温度領域のＤＳＣ曲線である。べ―スラインは、発熱ピークにおける低温側の立ち上がり開始点（発熱ピークの低温側の裾野の末端）と、当該発熱ピークの高温側における立ち上り開始点（発熱ピークの高温側の裾野の末端）とを結ぶ直線である。
上記半値幅の上限は特に制限されない。上記半値幅は６～３０℃が実際的であり、６～２０℃とすることも好ましく、６～１７℃とすることも好ましく、６．５～１３℃とすることも好ましい。また、上記半値幅は１２℃以下でもよく１０℃以下であってもよい。
上記の発熱ピークを有するポリアリールエーテルケトンは、常法により合成してもよく、市販品を用いることもできる。
また、２種以上のポリアリールエーテルケトンをブレンドして所望の発熱ピークを有するものへと調整することもできる。この場合、２種以上のポリアリールエーテルケトンは互いに分子量の異なるものを用いることが好ましい。一例として、温度４００℃、せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度が１００～１０００Ｐａ・ｓである第１のポリアリールエーテルケトンと、同条件における溶融粘度が第１のポリアリールエーテルケトンの０．１～０．６６倍の第２のポリアリールエーテルケトンをブレンドして、絶縁皮膜１２の構成材料とすることができる。
せん断速度はＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して毛管レオメーターを用いて測定する。
また、２種以上のポリアリールエーテルケトンをブレンドして所望の発熱ピークを有するものへと調整することもできる。この場合、２種以上のポリアリールエーテルケトンは互いに分子量の異なるものを用いることが好ましい。一例として、温度４００℃、せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度が１００～１０００Ｐａ・ｓである第１のポリアリールエーテルケトンと、同条件における溶融粘度が第１のポリアリールエーテルケトンの０．１～０．６６倍の第２のポリアリールエーテルケトンをブレンドして、絶縁皮膜１２の構成材料とすることができる。
せん断速度はＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して毛管レオメーターを用いて測定する。
絶縁皮膜１２を構成するポリアリールエーテルケトンとしては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンケトン、及びポリエーテルケトンエーテルケトンケトンが挙げられる。なかでもポリエーテルエーテルケトンが好ましい。
本発明の絶縁電線は、絶縁皮膜１２中に上記ポリアリールエーテルケトンを５０質量％以上含むことが好ましく、７０質量％以上含むことがより好ましく、８０質量％以上含むことがさらに好ましく、９０質量％以上含むことも好ましい。
上記絶縁皮膜１２は各種添加剤を含有することができる。このような添加剤としては、例えば、気泡化核剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤又はエラストマー等が挙げられる。これらの添加剤は原料とするポリアリールエーテルケトンを含む樹脂に由来してもよいし、別途添加することもできる。
上記絶縁皮膜１２は各種添加剤を含有することができる。このような添加剤としては、例えば、気泡化核剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤又はエラストマー等が挙げられる。これらの添加剤は原料とするポリアリールエーテルケトンを含む樹脂に由来してもよいし、別途添加することもできる。
絶縁皮膜１２は単層構造でもよいし、複層構造とすることもできる。複層構造の場合、複層構造の各層の構成材料は同じである。
また、導体１１の外周に接して設けられた絶縁皮膜１２（絶縁皮膜（Ａ））の外周に、絶縁皮膜１２の構成材料とは異なる構成材料で形成された絶縁皮膜（Ｂ）を有する形態とすることができる。この絶縁皮膜（Ｂ）は単層に形成してもよく、複層に形成してもよい。また、絶縁皮膜（Ｂ）の外周に絶縁皮膜（Ｂ）の構成材料とは異なる構成材料で形成された絶縁皮膜（Ｃ）を有していてもよい。
すなわち、本発明において「導体と、該導体に接して配された絶縁被膜（Ａ）とを有する絶縁電線」とは、導体と、上記特定のポリアリールエーテルケトンを含み当該導体に接して設けられた絶縁皮膜１２（絶縁皮膜（Ａ））とを有していれば、絶縁皮膜１２以外の絶縁皮膜の有無や形態は特に制限されない。
本発明の絶縁電線が絶縁皮膜１２の周囲にさらに絶縁皮膜を有する場合、絶縁皮膜１２以外の絶縁皮膜の構成材料は特に制限されず、絶縁皮膜として通常用いられるものを適用することができる。例えば、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、及びポリケトンの少なくとも１種を含む形態とすることができる。
絶縁皮膜１２以外の絶縁皮膜（上記絶縁皮膜（Ｂ）、（Ｃ））の厚さは、１０～３００μｍが好ましく、２０～２００μｍがより好ましい。
また、導体１１の外周に接して設けられた絶縁皮膜１２（絶縁皮膜（Ａ））の外周に、絶縁皮膜１２の構成材料とは異なる構成材料で形成された絶縁皮膜（Ｂ）を有する形態とすることができる。この絶縁皮膜（Ｂ）は単層に形成してもよく、複層に形成してもよい。また、絶縁皮膜（Ｂ）の外周に絶縁皮膜（Ｂ）の構成材料とは異なる構成材料で形成された絶縁皮膜（Ｃ）を有していてもよい。
すなわち、本発明において「導体と、該導体に接して配された絶縁被膜（Ａ）とを有する絶縁電線」とは、導体と、上記特定のポリアリールエーテルケトンを含み当該導体に接して設けられた絶縁皮膜１２（絶縁皮膜（Ａ））とを有していれば、絶縁皮膜１２以外の絶縁皮膜の有無や形態は特に制限されない。
本発明の絶縁電線が絶縁皮膜１２の周囲にさらに絶縁皮膜を有する場合、絶縁皮膜１２以外の絶縁皮膜の構成材料は特に制限されず、絶縁皮膜として通常用いられるものを適用することができる。例えば、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、及びポリケトンの少なくとも１種を含む形態とすることができる。
絶縁皮膜１２以外の絶縁皮膜（上記絶縁皮膜（Ｂ）、（Ｃ））の厚さは、１０～３００μｍが好ましく、２０～２００μｍがより好ましい。
［絶縁電線の作製］
本発明の絶縁電線は、導体の外周を直接、絶縁皮膜１２の構成材料である上記ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂で被覆することにより得ることができる。この被覆方法は特に制限されず、押出被覆により絶縁皮膜１２を形成してもよいし、上記ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂とこれを溶解する有機溶媒とを含有するワニスを常法により塗布し、焼付けて絶縁皮膜１２を形成することもできる。電線の生産効率を考慮すると、塗布焼付を複数回繰り返して絶縁皮膜１２を所望の厚さとするよりも、一度の押出被覆により所望の厚さの絶縁皮膜１２を形成することが好ましい。このように、導体１１に接する絶縁皮膜１２を押出被覆層としても、導体１１と絶縁皮膜１２との密着性を十分に高めることができる。
すなわち、本発明の絶縁電線の製造方法の好ましい形態は、溶融温度以上の温度（例えば４００℃）から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を導体外周に押出被覆して絶縁皮膜を形成することを含むものである。上記押出被覆は常法により行うことができる。すなわち、上記ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を溶融混練し、導体周囲に押し出すことにより行うことができる。
本発明の絶縁電線は、導体の外周を直接、絶縁皮膜１２の構成材料である上記ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂で被覆することにより得ることができる。この被覆方法は特に制限されず、押出被覆により絶縁皮膜１２を形成してもよいし、上記ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂とこれを溶解する有機溶媒とを含有するワニスを常法により塗布し、焼付けて絶縁皮膜１２を形成することもできる。電線の生産効率を考慮すると、塗布焼付を複数回繰り返して絶縁皮膜１２を所望の厚さとするよりも、一度の押出被覆により所望の厚さの絶縁皮膜１２を形成することが好ましい。このように、導体１１に接する絶縁皮膜１２を押出被覆層としても、導体１１と絶縁皮膜１２との密着性を十分に高めることができる。
すなわち、本発明の絶縁電線の製造方法の好ましい形態は、溶融温度以上の温度（例えば４００℃）から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を導体外周に押出被覆して絶縁皮膜を形成することを含むものである。上記押出被覆は常法により行うことができる。すなわち、上記ポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を溶融混練し、導体周囲に押し出すことにより行うことができる。
［コイル及び電気・電子機器］
本発明の絶縁電線は、コイルとして、各種電気・電子機器など、電気特性（耐電圧性）や耐熱性を必要とする分野に利用可能である。例えば、本発明の絶縁電線はモーターやトランス等に用いられ、高性能の電気・電子機器を構成できる。特にハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）の駆動モーター用の巻線として好適に用いられる。このように、本発明によれば、本発明の絶縁電線をコイルとして用いた、電気・電子機器、例えばＨＶ及びＥＶの駆動モーターを提供できる。
本発明の絶縁電線は、コイルとして、各種電気・電子機器など、電気特性（耐電圧性）や耐熱性を必要とする分野に利用可能である。例えば、本発明の絶縁電線はモーターやトランス等に用いられ、高性能の電気・電子機器を構成できる。特にハイブリッド自動車（ＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）の駆動モーター用の巻線として好適に用いられる。このように、本発明によれば、本発明の絶縁電線をコイルとして用いた、電気・電子機器、例えばＨＶ及びＥＶの駆動モーターを提供できる。
本発明のコイルは、各種電気・電子機器に適した形態を有していればよく、本発明の絶縁電線をコイル加工して形成したもの、本発明の絶縁電線を曲げ加工した後に所定の部分を電気的に接続してなるもの等が挙げられる。
本発明の絶縁電線をコイル加工して形成したコイルとしては、特に限定されず、長尺の絶縁電線を螺旋状に巻き回したものが挙げられる。このようなコイルにおいて、絶縁電線の巻線数等は特に限定されない。通常、絶縁電線を巻き回す際には鉄芯等が用いられる。
本発明の絶縁電線をコイル加工して形成したコイルとしては、特に限定されず、長尺の絶縁電線を螺旋状に巻き回したものが挙げられる。このようなコイルにおいて、絶縁電線の巻線数等は特に限定されない。通常、絶縁電線を巻き回す際には鉄芯等が用いられる。
本発明の絶縁電線を曲げ加工した後に所定の部分を電気的に接続してなるものとして、回転電機等のステータに用いられるコイルが挙げられる。このようなコイルは、例えば、図３に示されるように、本発明の絶縁電線を所定の長さに切断してＵ字形状等に曲げ加工して複数の電線セグメント３４を作製し、各電線セグメント３４のＵ字形状等の２つの開放端部（末端）３４ａを互い違いに接続して、作製されたコイル３３（図２参照）が挙げられる。
このコイルを用いてなる電気・電子機器としては、特に限定されない。このような電気・電子機器の好ましい一態様として、トランスが挙げられる。また、例えば、図２に示されるステータ３０を備えた回転電機（特にＨＶ及びＥＶの駆動モーター）が挙げられる。この回転電機は、ステータ３０を備えていること以外は、従来の回転電機と同様の構成とすることができる。
ステータ３０は、電線セグメント３４が本発明の絶縁電線で形成されていること以外は従来のステータと同様の構成とすることができる。すなわち、ステータ３０は、ステータコア３１と、例えば図２に示されるように本発明の絶縁電線からなる電線セグメント３４がステータコア３１のスロット３２に組み込まれ、開放端部３４ａが電気的に接続されてなるコイル３３とを有している。このコイル３３は、隣接する融着層同士、あるいは融着層とスロット３２とが固着されて固定化された状態となっている。ここで、電線セグメント３４は、スロット３２に１本で組み込まれてもよいが、好ましくは図３に示されるように２本１組として組み込まれる。このステータ３０は、上記のように曲げ加工した電線セグメント３４を、その２つの末端である開放端部３４ａを互い違いに接続してなるコイル３３が、ステータコア３１のスロット３２に収納されている。このとき、電線セグメント３４の開放端部３４ａを接続してからスロット３２に収納してもよく、また、絶縁セグメント３４をスロット３２に収納した後に、電線セグメント３４の開放端部３４ａを折り曲げ加工して接続してもよい。
ステータ３０は、電線セグメント３４が本発明の絶縁電線で形成されていること以外は従来のステータと同様の構成とすることができる。すなわち、ステータ３０は、ステータコア３１と、例えば図２に示されるように本発明の絶縁電線からなる電線セグメント３４がステータコア３１のスロット３２に組み込まれ、開放端部３４ａが電気的に接続されてなるコイル３３とを有している。このコイル３３は、隣接する融着層同士、あるいは融着層とスロット３２とが固着されて固定化された状態となっている。ここで、電線セグメント３４は、スロット３２に１本で組み込まれてもよいが、好ましくは図３に示されるように２本１組として組み込まれる。このステータ３０は、上記のように曲げ加工した電線セグメント３４を、その２つの末端である開放端部３４ａを互い違いに接続してなるコイル３３が、ステータコア３１のスロット３２に収納されている。このとき、電線セグメント３４の開放端部３４ａを接続してからスロット３２に収納してもよく、また、絶縁セグメント３４をスロット３２に収納した後に、電線セグメント３４の開放端部３４ａを折り曲げ加工して接続してもよい。
本発明を実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明がこれらの形態に限定されるものではない。
［製造例］ 絶縁電線の製造
＜導体１１＞
導体１１として、断面矩形（断面の長辺３ｍｍ、短辺２ｍｍ）の銅線を用いた。
＜導体１１＞
導体１１として、断面矩形（断面の長辺３ｍｍ、短辺２ｍｍ）の銅線を用いた。
＜絶縁皮膜１２の形成＞
下表に示すポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を溶融混練し、導体外周に押出被覆した。形成した絶縁皮膜１２（絶縁皮膜（Ａ））の厚さは１００μｍであった。
また、実施例１０については、絶縁皮膜の外周にさらにＰＥＥＫ樹脂を押出被覆して絶縁皮膜（Ｂ）を形成した。絶縁皮膜（Ｂ）の厚さは１００μｍであった。
下表に示すポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂を溶融混練し、導体外周に押出被覆した。形成した絶縁皮膜１２（絶縁皮膜（Ａ））の厚さは１００μｍであった。
また、実施例１０については、絶縁皮膜の外周にさらにＰＥＥＫ樹脂を押出被覆して絶縁皮膜（Ｂ）を形成した。絶縁皮膜（Ｂ）の厚さは１００μｍであった。
［分析］ 示差走査熱量測定による発熱ピークと半値幅の決定
上記押出被覆に用いた溶融混練後のＰＥＥＫ樹脂を５０℃に冷却し、示差走査熱量計（商品名：ＤＳＣ－６０Ａ Ｐｌｕｓ、島津製作所製）により示差走査熱量測定を行ってＤＳＣ曲線を得た。具体的には、測定開始温度５０℃に保持した上記ＰＥＥＫ樹脂の４．５～１０．０ｍｇを、昇温速度１０℃／分で４００℃まで昇温して１分間保持した後、降温速度１０℃／分で降温したときのＤＳＣ曲線を得た。得られたＤＳＣ曲線から、２９０～３３０℃の範囲の発熱ピークを検出し、その半値幅を決定した。
２９０～３３０℃の範囲の発熱ピークはいずれもシングルピークであった。
結果を下表に示す。
上記押出被覆に用いた溶融混練後のＰＥＥＫ樹脂を５０℃に冷却し、示差走査熱量計（商品名：ＤＳＣ－６０Ａ Ｐｌｕｓ、島津製作所製）により示差走査熱量測定を行ってＤＳＣ曲線を得た。具体的には、測定開始温度５０℃に保持した上記ＰＥＥＫ樹脂の４．５～１０．０ｍｇを、昇温速度１０℃／分で４００℃まで昇温して１分間保持した後、降温速度１０℃／分で降温したときのＤＳＣ曲線を得た。得られたＤＳＣ曲線から、２９０～３３０℃の範囲の発熱ピークを検出し、その半値幅を決定した。
２９０～３３０℃の範囲の発熱ピークはいずれもシングルピークであった。
結果を下表に示す。
［試験例］ 密着力の評価
整直のため１％伸長した絶縁電線の長手方向に沿って、当該電線断面の長辺の１／３～１／２の幅で２本の平行な切り込みを入れた。この切り込みは導体までに届くようにした。切り込みの間にある絶縁皮膜１２を、導体１１から、引張試験機を用いて剥離し、この剥離の際にかかる力（１８０°ピール強度、ピール速度１０ｍｍ／分）を測定した。
上記の剥離長さは１５ｍｍとし、たるみ等の影響を排除するため剥離開始から５ｍｍ未満のデータは除外し、５～１５ｍｍの範囲の凹凸平均値を測定値とした。得られた測定値を、切り込み幅１ｍｍあたりに換算した（単位：ｇｆ／ｍｍ）。同一の絶縁電線について５回試験を行い、得られた５つの測定値（単位：ｇｆ／ｍｍ）の平均を密着力とした。
結果を下表に示す。
整直のため１％伸長した絶縁電線の長手方向に沿って、当該電線断面の長辺の１／３～１／２の幅で２本の平行な切り込みを入れた。この切り込みは導体までに届くようにした。切り込みの間にある絶縁皮膜１２を、導体１１から、引張試験機を用いて剥離し、この剥離の際にかかる力（１８０°ピール強度、ピール速度１０ｍｍ／分）を測定した。
上記の剥離長さは１５ｍｍとし、たるみ等の影響を排除するため剥離開始から５ｍｍ未満のデータは除外し、５～１５ｍｍの範囲の凹凸平均値を測定値とした。得られた測定値を、切り込み幅１ｍｍあたりに換算した（単位：ｇｆ／ｍｍ）。同一の絶縁電線について５回試験を行い、得られた５つの測定値（単位：ｇｆ／ｍｍ）の平均を密着力とした。
結果を下表に示す。
上記表中のＰＥＥＫの種類を以下に示す。
・ＰＥＥＫ－１
ビクトレックス社製ＶＩＣＴＲＥＸ３８１Ｇ（せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度：３００Ｐａ・ｓ）
・ＰＥＥＫ－２
ビクトレックス社製ＶＩＣＴＲＥＸ１５１Ｇ（せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度：１５０Ｐａ・ｓ）
・ＰＥＥＫ－３
ビクトレックス社製ＶＩＣＴＲＥＸ９０Ｇ（せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度：９０Ｐａ・ｓ）
・ＰＥＥＫ－１
ビクトレックス社製ＶＩＣＴＲＥＸ３８１Ｇ（せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度：３００Ｐａ・ｓ）
・ＰＥＥＫ－２
ビクトレックス社製ＶＩＣＴＲＥＸ１５１Ｇ（せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度：１５０Ｐａ・ｓ）
・ＰＥＥＫ－３
ビクトレックス社製ＶＩＣＴＲＥＸ９０Ｇ（せん断速度１０００ｓ－１における溶融粘度：９０Ｐａ・ｓ）
上記各表に示されるように、導体に接する絶縁皮膜を構成するポリアリールエーテルケトンが２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有していても、その半値幅が本発明で規定するよりも小さい場合、当該絶縁皮膜と導体との密着性に劣る結果となった（比較例１～３）。
これに対し、２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、かつ当該ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを、導体に接する絶縁皮膜の構成材料として用いた場合には、得られる絶縁電線は、導体と絶縁皮膜との密着性が大きく高められることがわかった（実施例１～１０）。
これに対し、２９０～３３０℃の範囲に発熱ピークを有し、かつ当該ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを、導体に接する絶縁皮膜の構成材料として用いた場合には、得られる絶縁電線は、導体と絶縁皮膜との密着性が大きく高められることがわかった（実施例１～１０）。
１ 絶縁電線
１１ 導体
１２ 絶縁皮膜（単層、複層）
３０ ステータ
３１ ステータコア
３２ スロット
３３ コイル
３４ 電線セグメント
３４ａ 開放端部
１１ 導体
１２ 絶縁皮膜（単層、複層）
３０ ステータ
３１ ステータコア
３２ スロット
３３ コイル
３４ 電線セグメント
３４ａ 開放端部
Claims (9)
- 導体と、該導体に接して配された絶縁被膜（Ａ）とを有する絶縁電線であって、
前記絶縁皮膜（Ａ）がポリアリールエーテルケトンを含み、
該ポリアリールエーテルケトンが、該ポリアリールエーテルケトンの溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３０５℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上である、絶縁電線。 - 前記ポリアリールエーテルケトンが、該ポリアリールエーテルケトンの溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９８～３０５℃の範囲に発熱ピークを有する、請求項１に記載の絶縁電線。
- 前記絶縁皮膜（Ａ）が押出被覆層である、請求項１又は２に記載の絶縁電線。
- 前記絶縁皮膜（Ａ）の外周に、前記絶縁皮膜（Ａ）とは構成材料の異なる絶縁皮膜（Ｂ）を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
- 前記絶縁皮膜（Ｂ）がポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、及びポリケトンの少なくとも１種を含む、請求項４に記載の絶縁電線。
- 請求項１～５のいずれか１項に記載の絶縁電線を用いたコイル。
- 請求項６に記載のコイルを有する電気・電子機器。
- 溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３０５℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含む樹脂を、導体外周に押出被覆して絶縁皮膜を形成することを含む、絶縁電線の製造方法。
- 溶融温度以上の温度から降温速度１０℃／分で降温したときの示差走査熱量測定において２９０～３０５℃の範囲に発熱ピークを有し、該発熱ピークの半値幅が６℃以上であるポリアリールエーテルケトンを含み、導体周囲に押出被覆して絶縁皮膜を形成するために用いる、絶縁皮膜用樹脂。
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