JPWO2011027748A1

JPWO2011027748A1 - 多層絶縁電線及びそれを用いた変圧器

Info

Publication number: JPWO2011027748A1
Application number: JP2011529903A
Authority: JP
Inventors: 秀雄福田; 石井　庸平; 庸平石井; 武藤　大介; 大介武藤; 江川　裕之; 裕之江川
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2013-02-04
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: US8946557B2; WO2011027748A1; KR20120046773A; EP2474984A4; TW201112275A; EP2474984A1; KR20140117696A; US20120154099A1; JP5739810B2; CN102498526A

Abstract

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）が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂またはガラス転移温度が２００℃以上の非晶性樹脂を含む押出被覆層からなる多層絶縁電線。

Description

本発明は、絶縁層が３層またはそれ以上の押出被覆層からなる多層絶縁電線とそれを用いた変圧器に関する。

変圧器の構造は、ＩＥＣ規格（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）Ｐｕｂ．６０９５０などによって規定されている。即ち、これらの規格では、巻線において一次巻線と二次巻線の間には少なくとも３層の絶縁層（導体を被覆するエナメル皮膜は絶縁層と認定しない）が形成されていること又は絶縁層の厚みは０．４ｍｍ以上であることが規定されている。また、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、５ｍｍ以上であることとされている。さらに、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。
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。

しかし、近年、図２に示した断面構造の変圧器（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用いられるようになった。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、絶縁テープの代わりにフッ素樹脂を、導体の外周上に順次押出被覆して、全体として３層の絶縁層を形成したものも公知である（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、前記の絶縁テープ巻により巻線を製造する場合、巻回する作業が不可避である為、生産性は著しく低く、その為電線コストは非常に高いものになっている。
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。

これらの問題点を解決するため、導体の外周上に、１層目、２層目の絶縁層として結晶化を制御し分子量低下を抑制した変性ポリエステル樹脂を押出し、３層目の絶縁層としてポリアミド樹脂を押出被覆した多層絶縁電線が実用化されている（例えば、特許文献２及び３参照。）。さらに近年の電気・電子機器の小型化に伴い、発熱による機器への影響が懸念され、より高い耐熱性を向上させた多層絶縁電線として、内層にポリエーテルスルホン樹脂、最外層にポリアミド樹脂を押出被覆したものが提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
上記の絶縁電線は、ＩＥＣ規格（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄ）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。

実開平３−５６１１２号公報米国特許第５，６０６，１５２号明細書特開平６−２２３６３４号公報特開平１０−１３４６４２号公報

そこで、本発明は前記したように要求される電圧の規定がより厳しいＩＥＣ規格Ｐｕｂ．６１５５８を満足するための、多層絶縁電線を提供することを課題とする。さらに本発明は、このような耐電圧特性に優れた絶縁電線を巻回してなる、信頼性の高い変圧器を提供することを課題とする。
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）が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂またはガラス転移温度が２００℃以上の非晶性樹脂を含む押出被覆層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、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする（１）記載の多層絶縁電線、
（３）前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００質量部に対し、側鎖にカルボン酸またはカルボン酸の金属塩を有するエチレン系共重合体５〜４０質量部を配合して成る樹脂混和物を含むことを特徴とする（１）または（２）記載の多層絶縁電線、
（４）前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００質量部に対して、エポキシ基を有する樹脂１〜２０質量部を配合して成る樹脂混和物を含むことを特徴とする（１）または（２）記載の多層絶縁電線、
（５）前記絶縁層の内層（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（１）記載の多層絶縁電線、
（６）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（５）記載の多層絶縁電線、
（７）前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂のポリフェニレンスルフィド樹脂を含むことを特徴とする（１）記載の多層絶縁電線、
（８）前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、ガラス転移温度が２００℃以上の非晶性樹脂のポリエーテルスルホン樹脂を含むことを特徴とする（１）記載の多層絶縁電線、
（９）前記絶縁層の最外層（Ａ）に接する内層（Ｂ１）の融点が２２５℃以上の結晶性樹脂のポリフェニレンスルフィド樹脂であって、前記内層（Ｂ１）以外の内層（Ｂ２）のうち少なくとも１層が融点２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂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、および、
（１０）（１）〜（９）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。

本発明の上記課題は、以下に示した多層絶縁電線及びこれを用いた変圧器によって達成された。

本発明の多層絶縁電線は、耐熱Ｂ種以上の耐熱性レベルを保持しながら、家電用途として要求されるＩＥＣ規格Ｐｕｂ．６１５５８を満足する耐電圧特性を持つものである。耐熱Ｂ種以上の耐熱レベルとは、ＩＥＣ規格Ｐｕｂ．６１５５８に準拠する試験方法である「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い」ことである。また、本発明の多層絶縁電線は、絶縁層として、最外層にポリアミド樹脂を、その内層には電線として必要な伸び特性や耐熱性に優れた樹脂を組み合わせて使用することで可とう性、耐薬品性などの要求項目を満たすことができた。特に、最外層にポリアミド樹脂を用いた場合、その膜厚をある程度薄くした方が、より耐電圧特性が上昇するので、絶縁電線径を細くすることができる。
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。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。

図１は、多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は、従来構造の変圧器の１例を示す断面図である。図３は、絶縁層が３層からなる多層絶縁電線の断面図である。

電気・電子機器の分野に絶縁電線が用いられてきたが、より耐電圧の要求レベルが高い家電の分野における多層絶縁電線が要求されている。しかしながら、これまでの多層絶縁電線では、ＩＥＣ規格Ｐｕｂ．６１５５８を満足する絶縁電線はなかった。
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。

本発明の多層絶縁電線の最外層（Ａ）は、ポリアミド樹脂からなる押出被覆層である。最外層の絶縁層として好適に用いられるポリアミド樹脂としては、ナイロン６，６［「Ａ−１２５」：商品名、ユニチカ（株）製、「アミランＣＭ−３００１」：商品名、東レ（株）製］、ナイロン４，６［「Ｆ−５０００」：商品名、ユニチカ（株）製、「Ｃ２０００」：商品名、帝人（株）製］、ナイロン６，Ｔ［「アーレンＡＥ−４２０」：商品名、三井石油化学（株）製］、ポリフタルアミド［「アモデルＰＸＭ０４０４９」：商品名、ソルベイ（株）製］等を挙げることができる。
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。

本発明の多層絶縁電線の内層（Ｂ）は、融点が２２５℃以上好ましくは２５０℃以上の結晶性樹脂を含む押出被覆層からなる。融点が低すぎると、耐熱性が不足し、耐熱Ｂ種を満たさない結果となり、被覆層として不適切である。
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。
また、本発明の多層絶縁電線の内層（Ｂ）は、ガラス転移温度が２００℃以上好ましくは２２０℃以上の非晶性樹脂を含む押出被覆層からなるものでもよい。非晶性樹脂でもガラス転移温度が低すぎると、耐熱性が不足し、耐熱Ｂ種を満たさない結果となり、被覆層として不適切である。
このような非晶性樹脂には、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等があり、後述する非晶性樹脂のポリエーテルスルホン樹脂等が好ましい。

本発明の好ましい実施態様においては、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂で形成する絶縁層の内層（Ｂ）は、全部または一部が脂肪族アルコール成分と酸成分とを結合して形成される熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂を含むものの押出被覆層である。
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。

この熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂の合成時に用いる芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、テレフタルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエーテルカルボン酸、メチルテレフタル酸、メチルイソフタル酸などをあげることができる。これらのうち、とくにテレフタル酸は好適なものである。
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。

一方、エステル反応に用いる脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール，トリメチレングリコール，テトラメチレングリコール，ヘキサンジオール，デカンジオールなどをあげることができる。これらのうち、エチレングリコール，テトラメチレングリコールは好適である。また、脂肪族ジオールとしては、その一部がポリエチレングリコールやポリテトラメチレングリコールのようなオキシグリコールになっていてもよい。

本発明において好ましく用いることができる市販の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂として、「バイロペット」（商品名：東洋紡社製）、「ベルペット」（商品名：鐘紡社製）、「帝人ＰＥＴ」（商品名：帝人社製、）を挙げることができる。ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂として、「帝人ＰＥＮ」（商品名：帝人社製）、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）樹脂として、「エクター」（商品名：東レ社製）等が挙げられる。

さらに、内層（Ｂ）を構成する樹脂は、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂である熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００質量部に対し、側鎖にカルボン酸またはカルボン酸の金属塩を有するエチレン系共重合体５〜４０質量部を配合して成る樹脂混和物が好ましい。
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。

エチレン共重合体に結合させるカルボン酸としては、例えば、アクリル酸，メタクリル酸，クロトン酸のような不飽和モノカルボン酸や、マレイン酸，フマル酸，フタル酸のような不飽和ジカルボン酸をあげることができ、またこれらの金属塩としては、Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ，Ｍｇなどの塩をあげることができる。
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。

この実施態様の内層（Ｂ）を構成する樹脂混和物において、熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂と側鎖にカルボン酸またはカルボン酸の金属塩を有するエチレン系共重合体との配合割合は、前者１００質量部に対し、後者は５〜４０質量部の範囲に設定されることが好ましい。後者の配合量が少なすぎると、形成された絶縁層の耐熱性に問題はないが、熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂の結晶化抑制効果は小さくなり、そのため、曲げ加工などのコイル加工時に絶縁層の表面に微小クラックが発生する、いわゆるクレージング現象が発生することがある。また、絶縁層の経時劣化が進んで絶縁破壊電圧の著しい低下を引き起こすことがある。他方、配合量が多すぎると、絶縁層の耐熱性は著しく劣化してしまう。両者のより好ましい配合割合は、前者１００質量部に対し、後者は７〜２５質量部である。

また、別の好ましい実施態様においては、内層（Ｂ）は、全部または一部が脂肪族アルコール成分と酸成分とを結合して形成される融点が２２５℃以上の結晶性樹脂である熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００質量部に対して、エポキシ基を有する樹脂１〜２０質量部を配合して成る樹脂混和物の押出被覆層である。熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂としては、上記の実施態様におけるものと同様で好ましい範囲も同様である。また、上記のエポキシ基は、上記の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂と反応性を有する官能基である。上記のエポキシ基を有する樹脂は、該官能基含有単量体成分を１〜２０質量部有することが好ましく、２〜１５質量部有することがより好ましい。このような樹脂としては、エポキシ基含有化合物成分を含む共重合体であることが好ましい。反応性を有するエポキシ基含有化合物としては、例えば、下記一般式（１）に示される不飽和カルボン酸のグリシジルエステル化合物が挙げられる。

［式中、Ｒは炭素数２〜１８のアルケニル基を、Ｘはカルボニルオキシ基を表す。］

不飽和カルボン酸グリシジルエステルの具体的な例としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、イタコン酸グリシジルエステル等が挙げられ、中でもグリシジルメタクリレートが好ましい。

上記の熱可塑性直鎖ポリエステル系樹脂と反応性を有するエポキシ基含有樹脂の代表的な例としては、エチレン／グリシジルメタアクリレート共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／アクリル酸メチル３元共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／酢酸ビニル３元共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／アクリル酸メチル／酢酸ビニル４元共重合体などが挙げられる。中でもエチレン／グリシジルメタアクリレート共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／アクリル酸メチル３元共重合体が好ましい。市販の樹脂では、例えば、「ボンドファースト」（商品名：住友化学工業社製）、「ロタダー」（商品名：アトフィナ社製）が挙げられる。

この実施態様の内層（Ｂ）を構成する樹脂混和物において、熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂と上記のエポキシ基を有する樹脂との配合割合は、前者１００質量部に対し、後者は１〜２０質量部の範囲に設定されることが好ましい。後者の配合量が少なすぎると、熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂の結晶化抑制効果は小さくなり、そのため、曲げ加工などのコイル加工時に絶縁層の表面に微小クラックが発生する、いわゆるクレージング現象が発生することがある。また、絶縁層の経時劣化が進んで絶縁破壊電圧の著しい低下を引き起こすことがある。他方、配合量が多すぎると、絶縁層の耐熱性が著しく低下し、耐熱Ｂ種を満たさない。両者のより好ましい配合割合は、前者１００質量部に対し、後者は２〜１５質量部である。
本発明において、熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂中のカルボシキル基とエポキシ基とが反応することにより、経時劣化を抑制するとともに、樹脂の脆化を抑制し、可とう性に優れた多層絶縁電線を得ることができる。

また別の実施態様の内層（Ｂ）を構成するベース樹脂成分として、液晶ポリマー以外の融点が２２５℃以上の結晶性樹脂である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を５〜２５質量％を含有するポリエステル系樹脂を含んでなるポリエステル系樹脂組成物である。液晶ポリマー以外のポリエステル系樹脂と液晶ポリマーの混合方法は任意の方法を用いることができる。

本発明において用いる液晶ポリマーについて以下に説明する。
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。

このようなポリエステルの繰り返し単位としては、次のａ．芳香族ジカルボン酸に由来するもの、ｂ．芳香族ジオールに由来するもの、ｃ．芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来するものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

ａ．芳香族ジカルボン酸に由来する繰り返し単位：

ｂ．芳香族ジオールに由来する繰り返し単位：

ｃ．芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する繰り返し単位：

被覆層のフィルム成形工程での操業性、耐熱性、絶縁皮膜の力学的特性等のバランスから、液晶ポリマーは下記の繰り返し単位を含むものが好ましく、さらに好ましくはこの繰り返し単位を全体の少なくとも３０モル％以上含むものである。

好ましい繰り返し単位の組み合わせは下記（Ｉ）〜（VI）に記載する繰り返し単位の組み合わせが挙げられる。

このような液晶ポリマーのポリエステル系樹脂の製造方法については、例えば、特開平２−５１５２３号公報、特公昭６３−３８８８号公報、特公昭６３−３８９１号公報等に記載されている。
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。

液晶ポリマーのポリエステル系樹脂は、本発明において用いられるポリアミド樹脂や熱可塑性ポリエステルよりもやや融点が高い程度であり、流動化温度は３００℃以上である。さらに、液晶ポリマーのポリエステル系樹脂の溶融時の粘度はポリエチレンテレフタレートや６，６ナイロンの粘度以下であるため、高速での押出し被覆処理が可能となり、低コストで絶縁被覆層の形成ができる。
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。

本発明の内層（Ｂ）を形成する樹脂として、上記液晶ポリマーと液晶以外のポリマーのポリエステル系樹脂を含むベース樹脂成分に対して、エポキシ基を有する樹脂を含み、ポリエステル系樹脂を連続層とし、エポキシ基を有する樹脂を分散相とする樹脂混和物を含むものであることが好ましい。このエポキシ基を有する樹脂の含有量は、ポリエステル系樹脂のベース樹脂成分１００質量部に対し、１〜２０質量部であることが好ましく、２〜１５質量部であることがさらに好ましい。
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。

上記エポキシ基を有する樹脂の代表的な例としては、エチレン／グリシジルメタアクリレート共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／アクリル酸メチル３元共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／酢酸ビニル３元共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／アクリル酸メチル／酢酸ビニル４元共重合体などが挙げられる。中でもエチレン／グリシジルメタアクリレート共重合体、エチレン／グリシジルメタアクリレート／アクリル酸メチル３元共重合体が好ましい。市販の樹脂では、例えば、「ボンドファースト」（商品名：住友化学工業社製）、「ロタダー」（商品名：アトフィナ社製）が挙げられる。

更にまた別の実施態様では、内層（Ｂ）を構成する樹脂として、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂のポリフェニレンスルフィド樹脂を含むものが好ましい。本発明において、多層絶縁電線の被覆層として良好な押出性を得るという観点から、架橋度の低いポリフェニレンスルフィド樹脂が好ましい。しかしながら、樹脂特性を阻害しない範囲で、架橋型ポリフェニレンスルフィド樹脂を組み合わせることや、ポリマー内部に架橋成分、分岐成分などを含有することは可能である。

架橋度の低いポリフェニレンスルフィド樹脂として好ましいのは、窒素中、１ｒａｄ／ｓ、３００℃における初期のｔａｎδ（損失弾性率／貯蔵弾性率）の値が１．５以上であり、最も好ましいのは２以上の樹脂である。上限としての制限は特にないが、上記ｔａｎδの値を４００以下とし、これより大きくてもよい。本発明に用いられるｔａｎδは、窒素中、上記の一定周波数と一定温度における損失弾性率および貯蔵弾性率の時間依存性測定から容易に評価でき、特に測定開始直後の初期の損失弾性率および貯蔵弾性率から計算されたものである。測定には直径２４ｍｍ、厚さ１ｍｍの試料を用いる。これらの測定が可能な装置の一例として、ティーエイ・インスツルメント・ジャパン社製ＡＲＥＳ（ＡｄｖａｎｃｅｄＲｈｅｏｍｅｔｒｉｃＥｘｐａｎｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ、商品名）装置があげられる。上記ｔａｎδが架橋レベルの目安となり、ｔａｎδが２未満を示すポリフェニレンスルフィド樹脂では、十分な可とう性が得られにくく、また良好な外観を得ることが難しくなる。

また別の実施態様の内層（Ｂ）を構成する樹脂として、ガラス転移温度が２００℃以上の非晶性樹脂のポリエーテルスルホン樹脂を含むものが挙げられる。下記一般式（２）で表わされるものが好ましく用いられる。

［式中、Ｒ^１は単結合又は−Ｒ^２−Ｏ−（Ｒ^２はフェニレン基、ビフェニリレン基、又は

（Ｒ^３は−Ｃ（ＣＨ_３）_２−、−ＣＨ_２−などのアルキレン基を示す）であり、Ｒ^２の基はさらに置換基を有していてもよい。）を示す。ｎは正の整数を示す。］

この樹脂の製造方法自体は公知であり、一例としてジクロルジフェニルスルホン、ビスフェノールＳ及び炭酸カリウムを高沸点溶媒中で反応して製造する方法があげられる。市販の樹脂としては「スミカエクセルＰＥＳ」（商品名：住友化学工業社製）、「レーデルＡ」・「レーデルＲ」（商品名：Ａｍｏｃｏ社製）等がある。

本発明の好ましい多層絶縁電線について、図面を参照して説明する。図３に示されるように、多層絶縁電線１１の最外層１２、最外層に接する内層（Ｂ１）１３、更にその内側の内層（Ｂ２）１４という３層構造からなる多層絶縁電線とすることができる。図３では、３層からなる多層絶縁電線が記載されているが、絶縁層は３層以上であればよい。

本発明の多層絶縁電線の最外層（Ａ）の内側にある２層以上の内層（Ｂ）のうち、それぞれの層を形成する樹脂を同じものとするのが好ましいが、異なるものとすることもできる。異なるものとする場合、それぞれの層を上記した実施態様で述べた異なる樹脂混和物を採用して組合せたり、または樹脂混和物と樹脂組成物を採用して組合せる。
最外層（Ａ）に接する内層（Ｂ１）は、融点が２５０℃以上の結晶性樹脂のポリフェニレンスルフィド樹脂が好ましい。この樹脂としては、上記の押出加工性に優れた架橋度の低いポリフェニレンスルフィド樹脂が好ましい。前記内層（Ｂ１）より内側の内層（Ｂ２）を形成する樹脂は、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂である熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００質量部に対して、エポキシ基を有する樹脂１〜２０質量部を配合して成る樹脂混和物が好ましい。熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂としては、上記の実施態様におけるものと同様のものを使用することができる。

本発明における各絶縁層を形成する樹脂には、求められる特性を損なわない範囲で、他の耐熱性樹脂、通常使用される添加剤、無機充填剤、加工助剤、着色剤なども添加することができる

本発明の多層絶縁電線に用いられる導体としては、金属裸線（単線）、または金属裸線にエナメル被覆層や薄肉絶縁層を設けた絶縁電線、あるいは金属裸線の複数本またはエナメル絶縁電線もしくは薄肉絶縁電線の複数本を撚り合わせた多心撚り線を用いることができる。これらの撚り線の撚り線数は、高周波用途により随意選択できる。また、線心（素線）の数が多い場合（例えば１９−、３７−素線）、撚り線ではなくてもよい。撚り線ではない場合、例えば複数の素線を略平行に単に束ねるだけでもよいし、または束ねたものを非常に大きなピッチで撚っていてもよい。いずれの場合も断面が略円形となるようにすることが好ましい。

本発明の多層絶縁電線は、常法により、導体の外周に所望の厚みの１層目の絶縁層を押出被覆し、次いで、この１層目の絶縁層の外周に所望の厚みの２層目を、さらに最外層の絶縁層を押出被覆するという方法で、順次絶縁層を押出被覆することで製造される。このようにして形成される押出絶縁層の全体の厚みは３層では５０〜１８０μｍの範囲内にあるようにすることが好ましい。このことは、絶縁層の全体の厚みが薄すぎると得られた耐熱多層絶縁電線の電気特性の低下が大きく、実用に不向きな場合があり、逆に厚すぎると小型化に不向きであり、コイル加工が困難になるなどの場合があることによる。さらに好ましい範囲は６０〜１５０μｍである。また、最外層の厚みは、上記したように最外層にポリアミド樹脂を用いた場合は２５μｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは１０〜２０μｍである。

上記の多層絶縁電線を用いた変圧器の実施態様としては、図１に示すようなフェライトコア１上のボビン２内に、絶縁バリヤや絶縁テープ層を組込まないで、１次巻線４及び２次巻線６が形成されている構造ものが好ましい。また、上記本発明の多層絶縁電線は他のタイプの変圧器にも適用できるものである。

次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１〜１１及び比較例１〜６］
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。

表１中の各樹脂を示す略号は以下の通りである。なお、各樹脂の融点またはガラス転移温度は示差走査熱量測定器(ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｃａｎｎｉｎｇＣａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ)（商品名：ＤＳＣ−６０、島津製作所社製）を用いて測定した。
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℃）

得られた多層絶縁電線につき、下記の仕様で各種の特性を試験した。また、肉眼により外観を観察した。得られた結果を表１に示した。
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。

表１に示した結果から以下のことが明らかになった。
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１〜１１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。

本発明の多層絶縁電線は、耐熱性、耐電圧特性の要求を満たすとともに、コイル用途として要求されるはんだ処理後の良好な加工性も兼ね備えた多層絶縁電線を提供する。

本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

本願は、２００９年９月２日に日本国で特許出願された特願２００９−２０３１４８に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

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）が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂またはガラス転移温度が２００℃以上の非晶性樹脂を含む押出被覆層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、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂を含むものであることを特徴とする請求項１記載の多層絶縁電線。
前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００質量部に対し、側鎖にカルボン酸またはカルボン酸の金属塩を有するエチレン系共重合体５〜４０質量部を配合して成る樹脂混和物を含むものであることを特徴とする請求項１または２記載の多層絶縁電線。
前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂１００質量部に対して、エポキシ基を有する樹脂１〜２０質量部を配合して成る樹脂混和物を含むものであることを特徴とする請求項１または２記載の多層絶縁電線。
前記絶縁層の内層（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請求項１記載の多層絶縁電線。
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５記載の多層絶縁電線。
前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、融点が２２５℃以上の結晶性樹脂のポリフェニレンスルフィド樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の多層絶縁電線。
前記絶縁層の内層（Ｂ）を形成する樹脂が、ガラス転移温度が２００℃以上の非晶性樹脂のポリエーテルスルホン樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の多層絶縁電線。
前記絶縁層の最外層（Ａ）に接する内層（Ｂ１）の融点が２２５℃以上の結晶性樹脂のポリフェニレンスルフィド樹脂であって、前記内層（Ｂ１）以外の内層（Ｂ２）のうち少なくとも１層が融点２２５℃以上の結晶性樹脂の熱可塑性直鎖ポリエステル樹脂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。
請求項１〜９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。