JPH03122912A

JPH03122912A - 絶縁電線

Info

Publication number: JPH03122912A
Application number: JP25936089A
Authority: JP
Inventors: Shinji Inasawa; 信二稲澤; Kazuo Sawada; 澤田　和夫; Masanobu Nishio; 西尾　▲まさ▼伸; Koichi Yamada; 浩一山田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-05-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、高真空機器や高温使用機器等において配線
用電線や巻線用電線等に用いられる絶縁電線に関するも
のである。

［従来の技術］絶縁電線は、加熱設備や火災報知器笠の高温下における
安全性が要求される設備に使用される場合がある。また
、絶縁電線は、自動車内の高温度に加熱される環境下に
おいても用いられる。このような絶縁電線としては、従
来から、導体にポリイミドやフッ素系樹脂等の耐熱性有
機樹脂が被覆された絶縁電線が使用されている。

高い耐熱性が要求される用途や、高い真空度が要求され
る環境下で使用される場合には、有機物被覆だけでは、
耐熱性やガス放出性等の点で不十分である。そこで、セ
ラミックス製のガイシ管に導体が通された形式の絶縁電
線や、酸化マグネシウムなどの金属酸化物微粒子が詰め
られた、ステンレス合金などからなる耐熱合金製の管に
導体が通された形式のＭｌケーブル（ＭｉｎｅｒａｌＩ
ｎｓｕｌａｔｅｄ　　Ｃａｂｌｅ）などが、そのような
用途に使用されてきた。また、耐熱性とともに可撓性が
要求される絶縁電線としては、ガラス繊維が紡織された
ものを絶縁部材として使用するガラス編組絶縁電線等が
挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］耐熱性有機樹脂などを使用した絶縁電線では、その耐熱
性が高々２００℃程度であり、さらに高い耐熱性が要求
される用途には使用できない。また、セラミックス製の
ガイシ管を使用したものは可撓性に乏しいなどの欠点を
有する。

また、Ｍ１ケーブルについては、耐熱性の合金管に導体
を通ずため、そのケーブルとしての外形が許容電力に比
して大きくなる。また、Ｍ１ケーブルは、そのｉＪ撓性
が良好であるが、曲げ加工が施される際には困難さを伴
う。さらに、ガラス編組絶縁電線においては、粉塵が発
生しやすく、高真空機器用絶縁電線としては使用するこ
とができなかった。

また、近年、上記の問題点を克服するために、無機材料
の薄膜を導体金属上に被覆したセラミックス被覆絶縁電
線が考案され、研究開発が進んでいる。しかしながら、
無機材料を絶縁材料に用いた電線においては、絶縁層に
使用する無機材料は可撓性に劣っている。そのため、絶
縁電線を曲げた場合、無機絶縁層に微細な亀裂が生ずる
。この微細な亀裂は、絶縁電線としての絶縁破壊電圧を
低下させる原因となる。

また、加熱時および冷却時において、基材金属と無機絶
縁層との間の熱膨張係数の違いにより、微細な亀裂が発
生する場合がある。このことも、絶縁破壊電圧の低下を
引き起こす原因となる（このことは、発明者等の知見に
基づくものである。）。このときに発生する無機絶縁層
の微細な亀裂の中でも、特に導体表面から外方へ貫通す
る亀裂が著しく絶縁破壊電圧を低下させる。

そこで、この発明の目的は、屈曲時または加熱・冷却時
に生ずる微細な亀裂が導体表面からその外方へ直接貫通
することなく、高い絶縁性を維持することが可能な絶縁
電線を提供することである。

［課題を解決するための手段およびその作用効果］この
発明に従った絶縁電線は、金属基材と、金属酸化物層と
、板状のセラミックス粒子とを備える。金属酸化物層は
、金属基材の主表面上に形成されている。板状のセラミ
ックス粒子は、金属酸化物層中に分散させられている。

金属酸化物層と板状のセラミックス粒子とは、金属基材
の主表面上に、少なくとも１種類の有機金属化合物を有
機溶媒に溶解させた溶液中に板状セラミックス粉末を混
合させたものを塗布することにより形成される。金属酸
化物層と板状のセラミックス粒子とは絶縁層を構成する
。

なお、ここで「有機金属化合物」とは、各種の金属を含
む有機化合物の総称であり、炭素−金属結合をもつ化合
物だけでなく、金属が酸素、イオウ、窒素などと結合す
る種類の有機化合物、たとえばアルコキシドなども含む
。

この発明においては、有機金属化合物は板状セラミック
ス粉末の接着剤の役割も果たす。高い絶縁性を有する板
状セラミックス粉末は、基材の表面上に形成された金属
酸化物層中に存在する。２本の絶縁電線間に起こる絶縁
破壊現象においては、導体間には導体表面に対して垂直
方向の電気力線ベクトルが作用する。板状セラミックス
粉末は、この電気力線ベクトルを遮るとともに、基材表
面に対して垂直方向に発生する亀裂の進路をも阻害する
。これにより、高い絶縁破壊電圧を有する機溝が金属酸
化物層に備えられる。

また、電気力線は、高い誘電率を有する層に沿って延び
るので、２本の絶縁電線間に発生する電気力線ベクトル
を導体表面に対してより垂直に保つためには、この電気
力線を遮るための仮状セラミックスは低い誘電率を有す
る物質からなるのが望ましい。好ましい実施例によれば
、板状セラミックス粉末は、マイカ粉末である。

板状セラミックス粉末に対して接着剤の役割を果たす有
機金属化合物は、珪素、アルミニウム、ジルコニウム、
マグネシウムからなる群より選ばれた少なくとも１種類
の元素を含む化合物であればよい。この有機金属化合物
は、金属のアルコキシドおよび金属のカルボン酸エステ
ルのいずれかであればよい。また、この発明の絶縁電線
に使用される金属基材は、銅およびアルミニウムのいず
れかであればよい。この導体としての金属基材は、特に
限定されないが、高導電性や低コストの観点から銅、ア
ルミニウムが使用され得る。また、特に高温下における
使用を考慮した場合、導体である金属基材として、表面
上にニッケル、クロム、チタン、銀、バナジウム、また
はそれらの酸化物の少なくとも１種類の層を電解めっき
法等によって形成したものや、ニッケル、チタン、ステ
ンレスのいずれかを嵌合したものを用いてもよい。

板状セラミックスを基材金属表面上に付着させる機能を
持つ有機金属化合物は、金属酸化物層を形成し、下地金
属と高い付着力を示す。それにより、含有する板状セラ
ミックス粉末を金属基材表面上に付着させる効果が発揮
される。また、絶縁電線が、高度な可撓性を要求される
巻線等の用途や、強い振動にさらされる場合は、板状セ
ラミックス粉末を金属基材表面上により強力に付着させ
る必要がある。これらの用途には、導体である金属基材
として、表面上にクロム、酸化クロム、酸化バナジウム
の少なくとも１種類の層を電解めっき法によって形成し
たものを用いるのが望ましい。

また、絶縁層の形成には、少なくとも１種類の金属の化
合物を有機溶媒に溶解させた溶液中に板状セラミックス
粉末を混合したものを塗布することにより行なわれる。

このとき、有機溶媒の揮発および残留有機物質の除去の
ために、塗布後、常温より高い温度で放置する必要があ
る。この放置される雰囲気は、金属基材の融点以上の高
温度の雰囲気であってはならない。この雰囲気中で、塗
布された溶液中に含まれる金属の化合物の分解は５００
℃程度の温度で完全に終了する。しかしながら、それ以
上の温度で加熱した場合には、基材と塗布層に含まれる
金属との反応が促進されることにより、基材金属と板状
セラミックス粉末との付着力が増加する。

板状セラミックス粉末を含む絶縁層の形成には、ゾルゲ
ル法等の溶液を使用した方法が用いられる。

たとえば、金属アルコキシドまたは金属カルボン酸エス
テルを有機溶媒に溶解させた溶液を基材上に塗布するこ
とによって、絶縁性酸化物を含む薄膜を形成する。この
絶縁層の形成のために用いられる設備は簡易であり、薄
膜形成速度は高速度である。したがって、厚い膜厚を有
する絶縁層が容易に形成され得る。

以上のようにこの発明によれば、屈曲時または加熱・冷
却時に生ずる微細な亀裂が、絶縁層中に存在する板状セ
ラミックス粉末によって必ず、基材表面に対して平行に
近い傾きを持つ部分を有することになるので、高い絶縁
性が維持される絶縁電線を得ることができる。

［実施例］実施例１線径１．Ｏｍｍφの銅線を、クロム酸を２００ｇ／　（
Ｌ、メタバナジン酸アンモニウムを２０ｇ／見、酢酸を
６．５ｇ／ｆｌ含む電解浴中に入れ、基材を陰極として
電流密度１００Ａ／ｄｍ２の条件でクロムめっきを行な
った。その後、この基材に所定の塗布溶液を用いて塗布
焼成することにより、マイカ・ジルコニア複合無機絶縁
層を形成した。

このとき用いられる塗布溶液は、ジルコニウムブトキシ
ドを１０モル％、エタノールアミンを２０モル％含有す
るｎ−ブタノール溶液にジルコニウムブトキシドに対し
て２．１倍モルの水をジエチレングリコールモノメチル
エーテルで希釈したものを加えた溶液に、・１ろ均粒度
５μｍの天然マイカ（雲母粉末）を１０重量％混合した
ものである。

焼成は、大気中で５００℃で行なわれた。

以上のようにして得られた絶縁電線の横断面は、第１図
に示される。第１図を参照して、クロムめっき銅線１０
１の上にマイカ・ジルコニア複合無機絶縁層１０２が形
成されている。

得られた絶縁電線から、長さ３　Ｑ　ｃ　ｒｎのサンプ
ルを採取した。このサンプルの約５０ｍｍの間隔を隔て
た４カ所のそれぞれ約１０ｍｒｎの長さの部分に、厚さ
０．０２ｍｍの白金箔が密接に巻付けられた。導体−金
属箔間に６０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、１５ｋ
Ｖで絶縁破壊した。

また、この絶縁電線を真空度ｌＸｌ０−’Ｔ。

ｒｒの雰囲気中において温度７００℃で１０分間保持し
、室温まで冷却するという加熱サイクルを１０回行なっ
た後、絶縁破壊試験を行なった。１５ｋＶの絶縁破壊電
圧が維持された。

さらに、この絶縁電線を直径２０ｍｍの円筒に巻付けた
後、この円筒を抜き去ることによりコイル化した。この
コイル状の絶縁電線を用いて絶縁破壊試験を行なったと
ころ、１５ｋＶの絶縁破壊電圧が維持された。

実施例２線径０．６ｍｍφのアルミニウム線を、まず、０、ＩＮ
の塩酸を用いて処理した。その後、このアルミニウム線
に所定の塗布溶液を用いて塗布焼成することにより、酸
化アルミニウム無機絶縁層を形成した。このとき用いら
れる塗布溶液は、トリブトキシアルミニウムを５モル％
、トリエタノールアミンを１０モル％、水を５モル％、
イソプロピルアルコールを８０モル％含む混合溶液を温
度５０℃において１時間反応させた溶液に、厚さ１μｍ
のアルミナ箔を平均粒度が１０μｍ以下になるまで破砕
したものを１０重量％混合したものである。焼成は、大
気中において温度５００℃で行なわれた。このようにし
て、膜厚１００μｍの酸化アルミニウム無機絶縁層が形
成された。

以上のようにして得られた絶縁電線の横断面は第２図に
示される。第２図を参照して、アルミニウム線２０１の
上に酸化アルミニウム無機絶縁層２０２が形成されてい
る。

得られた絶縁電線から、長さ３０ｃｍのサンプルを採取
した。このサンプルの約５０ｍｍのＭ隔を隔てた４カ所
のそれぞれ約１０ｍｍの長さの部分に、厚さ０．０２ｍ
ｍの白金箔が密接に巻付けられた。導体−金属箔間に６
０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、１２ｋＶで絶縁破
壊した。

また、この絶縁電線を真空度ｌＸ１０−’Ｔ。

ｒｒの雰囲気中において温度５００℃で１０分間保持し
、室温まで冷却するという加熱サイクルを１０回行なっ
た後、絶縁破壊試験を行なった。１２ｋＶの絶縁破壊電
圧が維持された。

さらに、この絶縁電線を直径２０ｍｍの円筒に巻付けた
後、この円筒を抜き去ることによりコイル化した。この
コイル状の絶縁電線を用いて絶縁破壊試験を行なったと
ころ、１２ｋＶの絶縁破壊電圧が維持された。

比較例線径Ｑ、５ｍｍφのアルミニウム線を、まず、０、ＩＮ
の塩酸で処理した。その後、アルミニウム線に所定の塗
布溶液を用いて塗布焼成することにより、酸化アルミニ
ウム無機絶縁層を形成した。

このとき用いられた塗布溶液は、テトラブチルオルトシ
リケイトを８モル％、水を３２モル％、イソプロピルア
ルコールを６０モル％含む混合溶液に硝酸をテトラブチ
ルオルトシリケイトのモル数に対して１００分の３の鑓
だけ滴下して、温度８０℃において２時間反応させた溶
液である。焼成は、大気中において温度５００℃で行な
われた。

このようにして膜厚１０μｍの酸化アルニウム無機絶縁
層が形成された。

以上のようにして得られた絶縁電線から、長さ３０ｃｍ
のサンプルを採取した。このサンプルの約５０ｍｍの間
隔を隔てた４カ所のそれぞれ約１０ｍｍの長さの部分に
、厚さ０．０２ｍｍの白金箔が密接に巻付けられた。導
体−金属箔間に６０Ｈｚの交流電圧を印加したところ、
５００Ｖで絶縁破壊した。

また、この絶縁電線を真空度ｌＸｌ０−’　Ｔ。

ｒｒの雰囲気中において温度５００°Ｃで１０分間保持
し、室温まで冷却するという加熱サイクルを１０回行な
った後、上記の絶縁破壊試験を行なった。絶縁破壊電圧
は３００Ｖと低下していた。

さらに、この絶縁電線を直径２０ｍｍの円筒に巻付けた
後、この円筒を抜き去ることによりコイル化した。この
コイル状の絶縁電線を用いて絶縁破壊試験を行なったと
ころ、絶縁破壊電圧はＡＰＩ定されず、短絡しているこ
とが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１によって得られた絶縁電線の横断面
を示す断面図である。第２図は、実施例２によって得られた絶縁電線の横断面
を示す断面図である。図において、１０１はクロムめっき銅線、１０２はマイ
カ・ジルコニア複合無機絶縁層、２０１はアルミニウム
線、２０２は酸化アルミニウム複合無機絶縁層である。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主表面を有する金属基材と、前記金属基材の主表面上に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層中に分散させられた板状のセラミック
ス粒子とを備え、前記金属酸化物層と前記板状のセラミックス粒子とは、
前記金属基材の主表面上に、少なくとも１種類の有機金
属化合物を有機溶媒に溶解させた溶液中に板状セラミッ
クス粉末を混合させたものを塗布することにより形成さ
れ、絶縁層を構成する、絶縁電線。
（２）前記有機金属化合物は、珪素、アルミニウム、ジ
ルコニウムおよびマグネシウムからなる群より選ばれた
少なくとも１種類の元素を含む有機金属化合物である、
請求項１に記載の絶縁電線。
（３）前記有機金属化合物は、金属のアルコキシドおよ
び金属のカルボン酸エステルのいずれかを含む、請求項
１に記載の絶縁電線。
（４）前記金属基材は、銅およびアルミニウムのいずれ
かを含む、請求項１に記載の絶縁電線。
（５）前記金属基材は、その表面に、ニッケル、クロム
、チタン、銀、バナジウムおよびそれらの酸化物からな
る群より選ばれた少なくとも１種類の層を有する、請求
項１に記載の絶縁電線。
（６）前記金属基材は、ニッケル、チタンおよびステン
レスのいずれかを嵌合して形成されたものを含む、請求
項１に記載の絶縁電線。