JPH04190509A - 電気絶縁電線 - Google Patents

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） 本発明は、高湿度の環境下で使用できる耐熱性電気絶縁
電線に関する。

（従来の技術） 省資源、或いは省エネルギーを目的とした機器の小型化
に伴い、機器に使用するコイルの巻線用電気絶縁電線を
含め、機器で使用する電気絶縁電線の使用環境は、益々
過酷になって来ている。特に、近年においては吸湿後も
高温での電気絶縁性が低下しないことが要求されている
。

耐熱性について言えば、例えば、船舶、及び航空機の内
部、或いは自動車用エンジン、溶鉱炉、及び発電設備等
の周辺の過酷な環境下で使用される機器において、この
ような機器に使用する電気絶縁電線、及びコイル巻線の
電気絶縁電線には、３００°Ｃ以上の耐熱性、場合によ
っては４００°Ｃ以上の耐熱性が要求されている。

ポリイミド樹脂被覆電気絶縁電線、或いは導体上にガラ
ス繊維を横巻きにした後シリコーンワニスを含浸させ焼
付けした電気絶縁電線等は、耐熱性が高いとされている
が、その材料に起因する制約のため上記温度を満足する
程の耐熱性は無く、常時の使用では２５０°Ｃ以下、短
時間の使用でもせいぜい３００°Ｃ程度の耐熱性しか有
しない。

かかる高い耐熱性の要求を満足させるため、例　　　　
゛えば枠間・昭５５−４３７４６号、及び特開昭５７−
３６７２１号に開示されている如く、含ケイ素ポリマー
と無機質充填剤との複合電気絶縁層を有する耐熱性電気
絶縁電線が、提案され一部実用化されている。

これらの耐熱性電気絶縁電線は、コイルに成形できる可
撓性を有していて、コイル巻線としても使用できる。例
えば、これら電気絶縁電線をコイルに使用した場合、コ
イル巻き後焼成処理するか、或いは実機運転時の高温に
より焼成が進行すると、電気絶縁層の含ケイ素ポリマー
と無機質充填剤とが疑似セラミック化する。それにより
、高温時に、電気絶縁層の軟化が防止されて電気絶縁性
が維持され、導線間の短絡が防止されるとされている。

コイル巻線として必要な可撓性を確保するため、こうし
た有機無機複合電気絶縁電線には、メチル基、フェニル
基等の有機基を多く含む含ケイ素ポリマーを使用してい
る。しかし、二〇含ケイ素ポリマーは、焼成時の高温に
より有機基が分解、昇華するため、電気絶縁層が収縮し
、その過程で微細なりラック、及びボイドが電気絶縁層
に発生する。また電気絶縁材に無機質充填剤を併用して
いるので、表面に欠陥が現れず、これらの欠陥の存在が
外面から観察できないが、当該電気絶縁層の内部は、非
常な多孔質になっている。そのため、−旦このような欠
陥のある電気絶縁層が湿度の高い雰囲気に露出されると
、その多孔質層に容易に水分を吸着又は吸湿し、かつ、
そのまま保持し、そのため電気絶縁抵抗が大幅に低下す
る。

（発明が解決しようとする課題） かかる現状に鑑み、本発明の目的は特に耐熱性と耐湿性
とが共に高い電気絶縁電線を提供することにある。

（課題を解決するための手段）　　゛ 上記目的を達成するために、本発明に係る電気絶縁電線
は、導体上に、少なくとも１種類の含ケイ素ポリマーと
無機質充填剤とを含む塗料の塗布焼付けによりなる第１
皮膜層と、少なくとも１種類の含ケイ素ポリマーと１０
〜７０重量％を占める低融点ガラスフィラーと無機質充
填剤とを含む塗料の塗布焼付げによりなる膜厚が３μｍ
以上の第２−３＝ 皮膜層と、前記第１皮膜層と同じ塗料の塗布焼付けによ
りなる第３皮膜層と、有機ポリマー塗料の塗布焼付けに
よりなる第４皮膜層とが、順次設げられていることを特
徴としている。

本発明は、電気絶縁電線によるコイル成形後の焼成処理
中、該含ケイ素ポリマーと無機質充填剤とが疑似セラミ
ック化する過程で発生するポーラス部を共存する低融点
ガラスフィラーの軟化、又は融解により穴埋めしてしま
うことにより、電気絶縁層を稠密化し、水分を吸収し難
くして、高温高湿度環境下で使用できる耐熱性かつ耐湿
性の高い電気絶縁電線を形成すると言う技術思想に基づ
いている。

本発明の第１、第２、及び第３皮膜層の形成ために塗布
焼付けする塗料に配合する含ケイ素ポリマーは、−ｉに
入手できる含ケイ素ポリマーでよく、例えばポリオルガ
ノシロキサン、ポリメタロカルボシラン、ポリシラン、
ポリシラスチレン、ポリシラザン、ポリチタノカルボシ
ラン等がその例である。これら含ケイ素ポリマーうちの
１種類一４＝ の含ケイ素ポリマー、又は２種以上の含ケイ素ポリマー
の混合物を使用する。特に、得られる電気絶縁電線の可
撓性について要求がある場合には、適宜２種以上の含ケ
イ素ポリマーを配合してその可撓性を調整するとよい。

本発明において用いる無機充填剤は、電気絶縁電線のコ
イル巻き時の機械的特性を確保するためのみならず、焼
成処理時に電気絶縁層にクラックが発生するのを防止す
るため、及び導体と電気絶縁層との密着性を向上させる
ために、第１、第２、及び第３皮膜層形成用塗料に配合
される。無機充填剤として配合する材料は、特別に限定
されるものではなく、例えばホウ酸、マグネシウム、ア
ルミニウム、ケイ素、カルシウム、チタン、亜鉛、ジル
コニウム等の金属酸化物、金属炭化物、及び金属窒化物
、及びそれらの無機酸塩の単体、又はそれらの混合物、
タルク、マイカ等の天然鉱物質等がその例である。尚、
これらの充填剤の平均粒子径は、１０μｍ以下が好まし
い。

第２皮膜層を構成するために使用する塗料に配合する低
融点ガラスフィラーは、４００°Ｃ〜６５０°Ｃの温度
範囲で溶融するガラス成分からなり、好適には鉛含有ガ
ラス系で、ｐｂｏの他に、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ
３、ＣｒＯＸ５ｂｚ０３．５ｉＯｚ等を含有するガラス
成分である。低融点ガラスフィラー含有層を第１皮膜層
の下に形成すると導体との密着性が悪く、また低融点ガ
ラスフィラー含有層を最上層に形成すると外観が悪くな
る等の理由から、研究の結果本発明においては、低融点
ガラスフィラー含有層を第２皮膜層として第１皮膜層と
第３皮膜層との間に形成したのである。

本発明において、第２皮膜層形成用塗料の低融点ガラス
フィラーの含有量を１０〜７０重量％と限定した理由は
、１０重量％未満では電気絶縁電線の耐湿性改善効果が
充分でないためであり、一方７０重量％を越えて多量に
含有させた場合には、皮膜層間の密着性が著しく低下す
るためである。好ましい配合範囲は、２０〜５０重量％
である。また、低融点ガラスフィラーを含んだ第２皮膜
層の厚さを３μｍ以上とした理由は、３μｍ未満では電
気絶縁電線の耐湿性改善効果が殆どないからである。

第４皮膜層を形成する有機ポリマー塗料としては、エナ
メル被覆材料として一般に使用されている材料、例えば
ポリビニルホルマール、ポリエステル、ポリエステルイ
ミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等が
使用できる。

以下に、実施例と比較例を挙げて、本発明をより詳細に
説明する。

（実施例） 表１に示す成分とその配合割合で塗料１から塗料５を調
製した。塗料１と２は、少なくとも１種の含ケイ素ポリ
マーと無機質充填剤とを含む第１、及び第３皮膜層形成
用塗料である。一方、塗料３から塗料５は、少なくとも
１種の含ケイ素ポリマーと低融点ガラスフィラーと無機
質充填剤とを含む第２皮膜層形成用塗料である。

導体として、１ｍｍの外径のニッケルメッキ銅線を使用
し、表２に示す塗料の種類と皮膜層に従い導体の上に既
知の方法で塗料を塗布し焼き付けて順次第１、第２、及
び第３皮膜層並びに最上層の有機ポリマー層を形成し、
本発明に係る実施例１から３及び比較例１と２の電気絶
縁電線をそれぞれ作製した。

表　　１ 塗料の成分とその配合比 塗　料１　ポリチタノカルボシラン（宇部興産（株）社
製チラノコート）とＺｒＯ□ とを重量比５０　：　５０でブレンドした混合物から得
られた塗料。

塗　料２　ポリシロキサン系樹脂のアルミナ充填塗料（
関西ペイント（株）社製ＣＥ　Ｌ　Ａ　）と可とう性シ
リコーン樹脂（東芝シリ コーン（株）社製ＴＳＲ−１０８）を固形分重量比で８
０／２０ブレンドした塗料。

塗　料３　ポリチタノカルボシラン（宇部興産（株）社
製チラノコート）、低融点ガ ラスフィラー（ＰｂＯ：　ＺｎＯ：　Ｂ２０．：Ａ／２
ｚＯ３：　５ｉＯｚ　＝７８：１０：　８　：　　２．
５：１．５　）　、ＺｒＯ７を固形分重量比で４０　：
　３０　：　３０ブレンドした塗料。

塗　料４　ポリチタノカルボシラン（宇部興産（株）社
製チラノコート）、低融点ガ ラスフィラー（ＰｂＯ：　ＺｎＯ：　Ｂ２Ｏ３：ＡＩ！
、ｚＯ３：　ＳｉＯ□−８０：１０：６：１：３）、Ｚ
ｒＯ□を固形分重量比で ３０　：　２０　：　５０ブレンドした塗料。

塗　料５　ポリチタノカルボシラン（宇部興産（株）社
製チラノコート）、低融点ガ ラスフィラー（ＰｂＯ：ＺｎＯ：ＢｚＯ＋　　：Ａｊ２
ｚＯｚ　　：　５ｉＯｚ　＝８０：１０：　６　：１：
３）、ＺｒＯ２を固形分重量比で １５：５：８０ブレンドした塗料。

比較例１は、第２皮膜層の膜厚が２ｍｍで本発明で規定
した３ｍｍより薄い膜厚である。比較例２の第２皮膜層
に使用した塗料５は、低融点ガラスフィラーの含有量が
塗料の固形分重量％で５％と本発明で規定した範囲、即
ち１０重量％〜７０重量％の範囲の外にある。

実施例１から３及び比較例１と２として形成した電気絶
縁電線の耐熱性と耐湿性を評価するために、外径６０ｍ
ｍ、内径２０ｍｍ、幅１０ｍｍのステンレス鋼製巻枠に
これらの電気絶縁電線をそれぞれ２本づつ並列巻きで３
０ターン巻付けて、実施例１がら３及び比較例１と２の
電気絶縁電線のモデルコイルを作製した。次いで、モデ
ルコイルをそれぞれ５００°Ｃの温度雰囲気で６時間焼
成した。

焼成処理したモデルコイルの電気絶縁電線の表面外観を
観察し、常態における電気絶縁抵抗及び電気絶縁破壊電
圧を測定した。また耐熱性と耐湿性の双方を評価するた
めに、熱劣化後吸湿させたモデルコイルの電気絶縁電線
の電気絶縁抵抗及び電気絶縁破壊電圧を測定した。モデ
ルコイルを４００°Ｃの温度雰囲気に１０００時間放置
して熱劣化させ、その後６０°Ｃの温度で相対湿度９０
％の雰囲気に４８時間放置して吸湿させ、熱劣化及び吸
湿させた試料を作製した。尚、モデルコイルの２本並列
巻した電気絶縁電線の端末に電圧を印加して、電気絶縁
抵抗と電気絶縁破壊電圧を測定した。

実施例１から３及び比較例１と２の電気絶縁電線を用い
て作ったモデルコイルの電気絶縁電線の外観の観察結果
と、常態及び熱劣化及び吸湿後の電気絶縁抵抗と電気絶
縁破壊電圧の測定結果とをそれぞれ表２に示した。

表３から判る通り、実施例１から３の電気絶縁電線は、
常態における電気絶縁性のみらず、熱劣化し吸湿した後
の電気絶縁抵抗及び電気絶縁破壊電圧も高く電気絶縁性
の低下が小さいので、耐熱性並びに耐湿性共に良好と評
価できる。一方、比較例１と２の電気絶縁電線は、熱劣
化させ吸湿させた後の電気絶縁抵抗と、電気絶縁破壊電
圧とが共に実施例の電気絶縁電線に比べて遥かに低く、
耐熱性と耐湿性の点で実施例に比べ大幅に劣っている。

＝１３− （発明の効果） 以上説明した通り、本発明に係る電気絶縁電線は、耐熱
性と耐湿性の双方に優れているので、本発明に係る電気
絶縁電線は、より過酷な環境下で運転可能な機器を出現
させることができる効果を奏する。

特許出願人　　古河電気工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．導体上に、少なくとも１種類の含ケイ素ポリマーと
   無機質充填剤とを含む塗料の塗布焼付けによりなる第１
   皮膜層と、少なくとも１種類の含ケイ素ポリマーと１０
   〜７０重量％を占める低融点ガラスフィラーと無機質充
   填剤とを含む塗料の塗布焼付けによりなる膜厚が３μｍ
   以上の第２皮膜層と、前記第１皮膜層と同じ塗料の塗布
   焼付けによりなる第３皮膜層と、有機ポリマー塗料の塗
   布焼付けによりなる第４皮膜層とが順次設けられている
   ことを特徴とする電気絶縁電線。