TW201535428A - 多層絕緣電線,線圈及電氣、電子機器 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種多層絕緣電線、以及將該多層絕緣電線進行繞線加工而成之線圈及使用該線圈而成之電氣、電子機器,該多層絕緣電線於導體上具有聚酯系樹脂層,該聚酯系樹脂層由至少含有三元以上之醇構成成分之聚酯系樹脂構成,且於該聚酯系樹脂層上直接具有或介隔中間層具有由聚醚醚酮或改質聚醚醚酮構成之PEEK樹脂層。
Description
本發明係關於一種多層絕緣電線,線圈及電氣、電子機器。
對於反相器(inverter)相關機器、例如高速開關元件、反相器馬達、變壓器等電氣機器用線圈,主要使用作為漆包(enamel)線之絕緣電線(絕緣線)作為電磁線。
作為此種絕緣電線,已知有設置有由性質不同之樹脂構成之複數層被覆樹脂層之多層絕緣電線。例如,於專利文獻1中提出有具有聚酯樹脂塗膜層與低醯亞胺改質聚酯樹脂塗膜層之複合漆包線。
[專利文獻1]日本特開2000-260232號公報
對於絕緣電線,要求使由反相器湧浪引起之局部放電而導致之劣化為最小限度。因此,對提高產生局部放電之電壓之方法進行研
究,作為該方法之一,有加厚設置於導體上之被覆樹脂層之厚度之方法。然而,若加厚被覆樹脂層之厚度,則耐電壓特性等電特性雖優異,但與導體之密合性會降低。即,僅加厚被覆樹脂層,難以同時實現電特性之提昇、及導體與被覆樹脂層之密合性。
另一方面,裝入電氣機器中之絕緣電線被彎曲加工(繞線加工)。於彎曲加工時,機械應力作用於多層絕緣電線。有因該機械應力而於被覆樹脂層產生破裂之情況。
此種破裂易產生於形成在多層被覆樹脂層之外側之外側被覆樹脂層,又,有以外側被覆樹脂層之破裂為起點,而亦使形成在內側之內側被覆樹脂層產生破裂之情況。若此種內側被覆樹脂層之破裂到達導體(將以外側被覆樹脂層之破裂為起點而到達導體之內側被覆樹脂層之破裂稱為「至導體之龜裂」),則會損害由內側被覆樹脂層及外側被覆樹脂層構成之多層被覆樹脂層之絕緣性能。
且說,以旋轉電機或變壓器為代表之電氣、電子機器(亦稱為電氣機器)被小型化及高性能化,而常見到如把將絕緣線繞線加工(線圈加工)而成之繞線(線圈)壓入非常狹窄之部分而使用之使用方法。於此情形時,認為馬達等旋轉電機之性能是由定子槽(stator slot)中可放入多少根對絕緣電線進行了線圈加工而成之線圈來決定亦不為過。其結果,對提昇導體之截面面積相對於定子槽截面面積之比率(占空因數(space factor))之要求極端地增高。根據以上原因,作為提昇占空因數之手段,而使用導體之截面形狀類似四邊型(正方形或長方形)之方形線(rectangular wire)。
然而,於用於此種電氣機器之情形時,由於多層絕緣電線被彎曲加工為較小,故而作用更大之機械應力,而使多層被覆樹脂層與導體之密合性大幅降低。
尤其是,近年來,不斷開發利用旋轉電機作為驅動馬達之HV(混合式車輛)或EV(電動汽車),為了使馬達本身小型化,而減小線圈末端之空間之要求提高。其結果,於彎曲加工時作用之機械應力變得更大,於彎曲加工時,多層被覆樹脂層自導體剝離,又,容易產生至導體之龜裂。為了應對此種高性能化等之急速發展、特有性能之表現、要求水準之提昇,習知技術尚未能滿足。
於用於HV、EV用馬達等之情形時,由於組裝入馬達之多層絕緣電線會於高溫環境下暴露於ATF油(Automatic Transmission Fluid,自動變速器油),故而要求與導體之密合性、彎曲加工性(防止至導體之龜裂之產生)及電特性、以及ATF之耐久性(亦稱為對ATF之絕緣可靠性、耐ATF性)。
因此,本發明之課題在於提供一種同時實現電特性之提昇及與導體之密合性之提昇,並且多層被覆樹脂層難以產生至導體之龜裂,且較佳的是耐ATF性亦優異之多層絕緣電線、以及使用該多層絕緣電線之線圈及電氣、電子機器。
本發明人等對電特性之提昇、與導體之密合性之提昇及至導體之龜裂之防止進行努力研究,結果發現,導體上之設置於最內側之被覆樹脂層與設置於最外側之被覆樹脂層之特定之組合,會關係到電特性之
提昇、與導體之密合性之提昇及至導體之龜裂之防止。於進行更進一步之研究時發現,若於最內側設置由特定之改質聚酯系樹脂構成之層,於其上設置由特定之熱塑性樹脂構成之層,則可使以往難以同時實現之電特性及與導體之密合性均得以提昇,並且亦可防止產生至導體之龜裂。進而,得知藉由此種構成,亦可改善耐ATF性。本發明係基於該等知識見解而完成者。
即,本發明之上述課題係藉由以下之手段而達成。
(1)一種多層絕緣電線,其於導體上具有聚酯系樹脂層,該聚酯系樹脂層由至少含有三元以上之醇構成成分之聚酯系樹脂構成,且於該聚酯系樹脂層上直接具有或介隔中間層具有由聚醚醚酮或改質聚醚醚酮構成之PEEK樹脂層。
(2)如(1)記載之多層絕緣電線,其中,上述三元以上之醇構成成分之含有率相對於構成上述聚酯系樹脂之醇構成成分之總莫耳數為30~90莫耳%。
(3)如(1)或(2)記載之多層絕緣電線,其中,上述三元以上之醇構成成分係源自脂肪族醇之構成成分。
(4)如(1)至(3)中任一項記載之多層絕緣電線,其中,上述三元以上之醇構成成分係源自於選自由異氰尿酸三羥基乙酯、甘油及三羥甲基丙烷所組成之群中之至少1種的構成成分。
(5)如(1)至(4)中任一項記載之多層絕緣電線,其中,上述聚酯系樹脂層、上述中間層及上述PEEK樹脂層之合計厚度為70~250μm,且上述PEEK樹脂層之厚度相對於該合計厚度之比例為20~70%。
(6)如(1)至(5)中任一項記載之多層絕緣電線,其中,上述導體具有矩形之截面。
(7)一種線圈,其係將(1)至(6)中任一項記載之多層絕緣電線進行繞線加工而成。
(8)一種電氣、電子機器,其係使用(7)記載之線圈而成。
於本發明中,所謂「由樹脂構成之層」係指由樹脂形成之層,亦稱為「樹脂之層」。
根據本發明,可提供一種同時實現電特性之提昇及與導體之密合性之提昇,並且多層被覆樹脂層難以產生至導體之龜裂,且較佳的是耐ATF性亦優異之多層絕緣電線、以及使用該多層絕緣電線之線圈及電氣、電子機器。
本發明之上述及其他特徵及優點應可由下述記載及隨附圖式而更明確。
1、2、3‧‧‧多層絕緣電線
11‧‧‧導體
12A、12B‧‧‧聚酯系樹脂層
13A、13B‧‧‧PEEK樹脂層
14‧‧‧中間層
圖1係表示本發明之多層絕緣電線之較佳實施態樣之概略剖面圖。
圖2係表示本發明之多層絕緣電線之另一較佳實施態樣之概略剖面圖。
圖3係表示本發明之多層絕緣電線之又一較佳實施態樣之概略剖面圖。
<<多層絕緣電線>>
本發明之多層絕緣電線(亦稱為多層絕緣線)具有導體、設置於導體上之聚酯系樹脂層、及於聚酯系樹脂層上直接設置或介隔例如由其他絕緣層構成之中間層而設置之由聚醚醚酮或改質聚醚醚酮(以下,有時稱為PEEK樹脂)構成之PEEK樹脂層。
於本發明中,聚酯系樹脂層係直接設置於導體之外周上。
於本發明中,聚酯系樹脂層、中間層及PEEK樹脂層之各層可分別為1層,亦可由2層以上之複數層構成。
於本發明中,於使構成(形成)層之樹脂及所含有之添加物完全相同之層鄰接而積層時,將該等合併計數為1層。
另一方面,於即便構成層之樹脂及所含有之添加物完全相同,但未鄰接而積層時,即於介隔其他層而積層時,將各層計數為1層。
又,於將即便由相同樹脂構成但添加物之種類或調配量不同之層積層時,無論鄰接與否,均將各層計數為1層。
以下,參照圖式對本發明之較佳之多層絕緣電線進行說明,但本發明並不限定於此。
圖1中示有剖面圖的本發明較佳之多層絕緣電線1,其具有導體11、設置於導體11之外周面之聚酯系樹脂層12A、及於聚酯系樹脂層12A之外周面設置為最外層之PEEK樹脂層13A而成。PEEK樹脂層13A較聚酯系樹脂層12A厚。
圖2中示有剖面圖的本發明較佳之多層絕緣電線2,其聚酯系樹脂層12B及PEEK樹脂層13B之厚度不同,除此以外,與多層絕緣電線1相同。PEEK樹脂層13B之厚度可與聚酯系樹脂層12B之厚度相同,亦可變薄。
圖3中示有剖面圖之本發明之較佳之多層絕緣電線3,其於聚酯系樹脂層12A及PEEK樹脂層13A間具有中間層14,除此以外,與多層絕緣電線1相同。即,多層絕緣電線3具有導體11、聚酯系樹脂層12A、設置於聚酯系樹脂層12A之外周面之中間層14、及設置於中間層14之外周面之PEEK樹脂層13A而成。
以下,針對本發明之多層絕緣電線,自導體開始依序進行說明。
<導體>
作為本發明所使用之導體,只要為其材質具有導電性者即可,例如可列舉:銅、銅合金、鋁、鋁合金等。就於導體為銅之情形時、例如於為了進行熔接而利用熱使其熔融之情形時,防止因含有氧而產生在熔接部分之孔隙的觀點而言,較佳為銅99.96%以上且含氧量為30ppm以下、較佳為20ppm以下之低氧銅或無氧銅。於導體為鋁之情形時,就必需之機械強度之方面而言,可使用各種鋁合金,但例如對於如旋轉電機之用途而言,較佳為可獲得高電流值之純度99.00%以上之純鋁。
導體之截面形狀為圓形、或矩形(方形形狀)之任意形狀的導體均可。方形形狀之導體與圓形者相比,於繞線時相對於定子槽之占空因數較高,故而於佔有率之方面較佳。此處,就抑制來自角部之局部放
電之方面而言,方形形狀之導體較理想為如圖1~3所示般於4角設置有倒角(曲率半徑r)之形狀。曲率半徑r較佳為0.6mm以下,更佳為0.2~0.4mm。
導體之大小並無特別限定,於方形導體之情形時,寬度(長邊)較佳為1~5mm,更佳為1.4~4.0mm,厚度(短邊)較佳為0.4~3.0mm,更佳為0.5~2.5mm。寬度(長邊)與厚度(短邊)之長度之比例(厚度:寬度)較佳為1:1~1:4。於本發明中,矩形意指包括長方形以及正方形。
另一方面,於圓形導體之情形時,半徑較佳為0.3~3.0mm,較佳為0.4~2.7mm。
<聚酯系樹脂層>
聚酯系樹脂層由至少含有三元以上之醇構成成分之聚酯系樹脂構成。該聚酯系樹脂於分子內具有酯鍵之樹脂,且至少含有三元以上之醇構成成分作為形成該酯鍵之醇構成成分。
此種聚酯系樹脂層只要為具有上述結構者即可,例如可列舉分子內具有酯鍵之聚酯樹脂、分子內具有酯鍵及醯亞胺鍵之聚酯醯亞胺樹脂。該等會與PEEK樹脂層協力而提昇與導體之密合性、防止至導體之龜裂之產生、及改善電特性及耐ATF性,就該方面而言較佳。
成為三元以上之醇構成成分之醇,其價數為3以上。若價數為3以上,則聚酯系樹脂每1分子之末端基數變多,不會使電特性降低,而可提昇與導體之密合性等。其原因(機制)尚未確定,但可作如下考慮。即,藉由提昇與導體之密合性,而於施加因過強之彎曲加工而產生之應力時,可防止導體與聚酯系樹脂層之剝離。並且,即便於進行嚴格之
線圈加工之情形時,亦可防止導體與聚酯系樹脂層之剝離,藉此可減輕對中間層或PEEK樹脂層之應力集中,故而可防止至導體之龜裂的產生。
就電特性、防止至導體之龜裂產生之效果及維持耐ATF性,並且提昇與導體之密合性之效果優異之方面而言,較理想為醇之價數為三元。
上述醇可為脂肪族醇、芳香族醇等中之任一者。就聚酯系樹脂層之可撓性等方面而言,較佳為脂肪族醇。再者,羥基除外之脂肪族基及芳香族基可均為僅由碳原子及氫原子構成之烴基,亦可均為含有雜原子之基,例如雜環基。
作為脂肪族醇,較佳為於局部結構具有羥基乙基或羥基甲基部者,例如可列舉具有至少2個該等局部結構者、具有3個上述結構者。具體而言,例如可列舉:異氰尿酸三羥基乙酯(亦稱為異氰尿酸三(2-羥基乙基)酯)、甘油、三羥甲基丙烷、新戊四醇、二新戊四醇、己三醇、山梨醇等。其中,較佳為異氰尿酸三羥基乙酯、甘油、三羥甲基丙烷。
作為芳香族醇,例如可列舉三羥基苄醇等。
於該聚酯系樹脂含有三元以上之醇構成成分以外之醇構成成分(於本發明中,稱為二元醇構成成分)之情形時,二元醇構成成分只要為源自二元醇者,便無特別限定。例如可列舉脂肪族二醇、芳香族二醇,再者,脂肪族基及芳香族基係如上所述。
作為此種二元醇構成成分,例如可列舉:乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、新戊二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇等源自伸烷基二醇之各種醇者。其中,就可撓性之方面而言,較佳為伸烷基二醇,更佳為乙二醇。
於本發明中,三元以上之醇構成成分較佳為與二元醇構成成分併用。
再者,於本發明中,作為醇構成成分,亦可於無損本發明之目的之範圍內,含有源自一元醇者。
於該聚酯系樹脂中,三元以上之醇構成成分之含有率,較佳為相對於構成聚酯系樹脂之醇構成成分之總莫耳數為30~90莫耳%。若含有率於上述範圍內,則不會對電特性產生影響,提昇與導體之密合性,並且防止至導體之龜裂產生之效果亦變大。就以更高水準兼備電特性、與導體之密合性、防止至導體之龜裂產生之效果之方面而言,上述含有率更佳為40~80莫耳%。
此處,上述含有率可根據聚酯系樹脂之全部醇成分之含量(莫耳)、與三元以上之醇構成成分之含量(莫耳)而算出。該含量例如可根據利用熱分解或化學分解之成分分析、或者利用NMR等之結構分析等而測定。
構成聚酯系樹脂之構成成分中之上述醇構成成分以外者係根據樹脂之種類而適當選擇。
例如,若為聚酯樹脂,則可列舉源自二元以上之羧酸(包含酸酐、酯等)之羧酸構成成分。
此種羧酸可列舉脂肪族羧酸、芳香族羧酸,較佳為芳香族羧酸。
羧酸之價數只要為二元以上便無特別限定,較佳為二元,進而較佳為僅為二元。
作為可用於本發明之羧酸,只要為通常可用於聚酯樹脂者,便無特別限定,例如可列舉:對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二羧酸、1,2,4-苯三甲酸、1,3,5-苯三羧酸、焦蜜石酸、1,2,4,5-環己烷四羧酸等。其中,較佳為對
苯二甲酸(包含酸酐、酯等),更佳為對苯二甲酸烷基酯,進而較佳為對苯二甲酸烷基(碳數1~3)酯。
若聚酯系樹脂為聚酯醯亞胺樹脂,則可列舉源自二元以上之羧酸(包含酸酐、酯等)之羧酸構成成分、及源自二元以上之胺化合物(包含所對應之異氰酸酯化合物等)之胺構成成分。
聚酯醯亞胺樹脂所使用之成為羧酸構成成分之羧酸係如上所述,但價數較佳為2~3,更佳為二元,進而較佳為僅為二元。
作為三元以上之羧酸並無特別限定,例如可列舉:三羧酸酐、四羧酸二酐。作為三羧酸酐,例如可列舉:1,2,4-苯三甲酸酐、連苯三甲酸酐(hemimellitic acid anhydride)、1,2,5-萘三羧酸酐、2,3,6-萘三羧酸酐、1,8,4-萘三羧酸酐、3,4,4'-二苯基三羧酸酐、3,4,4'-二苯基甲烷三羧酸酐、3,4,4'-二苯醚三羧酸酐、3,4,4'-二苯甲酮三羧酸酐等。
作為胺化合物,只要為通常可用於聚酯醯亞胺樹脂者,便無特別限定,可列舉二元以上之胺化合物,可為芳香族胺化合物,亦可為脂肪族胺化合物。具體而言,例如可列舉二胺基二苯甲烷、二胺基二苯醚、二胺基二苯基碸、間苯二甲胺、對苯二甲胺、伸烷基二胺、對苯二胺、間苯二胺、聚矽氧二胺、雙(3-胺基丙基)醚乙烷、3,3'-二胺基-4,4'-二羥基二苯基碸(SO2-HOAB)、4,4'-二胺基-3,3'-二羥基聯苯(HOAB)、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HOCF3AB)、矽氧烷二胺、雙(3-胺基丙基)醚乙烷、N,N-雙(3-胺基丙基)醚、1,4-雙(3-胺基丙基)哌、異佛爾酮二胺、1,3'-雙(胺基甲基)環己烷、3,3'-二甲基-4,4'-二胺二環己基甲烷、4,4'-亞甲基雙(環己基胺)、4,4'-二胺基二苯醚(DDE)、3,4'-二胺基二苯醚(m-
DDE)、3,3'-二胺基二苯醚、4,4'-二胺基-二苯基碸(p-DDS)、3,4'-二胺基-二苯基碸、3,3'-二胺基-二苯基碸、2,4'-二胺基二苯醚、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯(m-TPE)、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯(APB)、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HF-BAPP)、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸(p-BAPS)、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸(m-BAPS)、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯(BAPB)、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯(p-TPB)、4,4'-二胺基二苯硫醚(ASD)、3,4'-二胺基二苯硫醚、3,3'-二胺基二苯硫醚、3,3'-二胺基-4,4'-二羥基二苯基碸、2,4-二胺基甲苯(DAT)、2,5-二胺基甲苯、3,5-二胺基苯甲酸(DABz)、2,6-二胺基吡啶(DAPy)、4,4'-二胺基-3,3'-二甲氧基聯苯(CH3OAB)、4,4'-二胺基-3,3'-二甲基聯苯(CH3AB)、9,9'-雙(4-胺基苯基)茀(FDA)、及其等之異氰酸酯化合物。
胺化合物較佳為二元胺化合物,更佳為二苯基甲烷二胺。
於將聚酯醯亞胺樹脂中之全部羧基之莫耳數設為100時,胺化合物之含量以全部胺基之莫耳數計,較佳為1~30莫耳,更佳為2~20莫耳。
關於聚酯系樹脂,就與導體之密合性等方面而言,較佳為醇構成成分之羥基之總莫耳數多於未用於醯亞胺化、即形成酯鍵之羥基以外之官能基之總莫耳數。即,聚酯系樹脂較佳為於末端具有羥基。
於本發明中,羥基之總莫耳數之過剩量並無特別限定。於將未用於醯亞胺化之羥基以外之官能基之總莫耳數設為100莫耳時,羥基之總莫耳數較佳為105~200莫耳,更佳為110~170莫耳。
再者,上述官能基係醇構成成分之羥基與可形成聚酯系樹脂之基,例
如為可形成酯鍵、醯亞胺鍵之基。
聚酯系樹脂可為由醇構成成分之一部分或全部包含上述三元以上之醇構成成分之改質聚酯系聚合物構成之樹脂,又,亦可為改質聚酯系聚合物與不含作為醇構成成分之上述三元以上之醇構成成分的未改質聚酯系聚合物之摻合樹脂。
聚酯系樹脂可使用市售品,亦可使用合成品。
作為由改質聚酯系聚合物構成之樹脂,例如可列舉Neoheat 8242(東特塗料公司製造,商品名)等。
又,作為改質聚酯醯亞胺共聚物,例如可列舉Neoheat 86242(東特塗料公司製造,商品名)、Neoheat 86242(大日精化公司製造,商品名)等。
改質聚酯系聚合物可根據公知之方法,將成為各構成成分之化合物聚縮合而合成。此時,以滿足三元以上之醇構成成分之含有率、較佳為醇構成成分之上述莫耳數之比例的方式,使用成為各構成成分之化合物。
聚酯系樹脂可單獨僅使用1種,亦可併用2種以上。
又,於聚酯系樹脂層係由複數層構成之情形時,於各層可使用彼此不同之聚酯系樹脂,亦可使用混合比率不同之聚酯系樹脂。
聚酯系樹脂可將含有聚酯系樹脂之樹脂清漆塗佈於導體上,並進行燒附而形成。
所使用之樹脂清漆除聚酯系樹脂以外,亦可於不影響特性之範圍內含有氣泡成核劑、抗氧化劑、抗靜電劑、抗紫外線劑、光穩定劑、螢光增白劑、顏料、染料、相容劑、潤滑劑、強化劑、難燃劑、交聯劑、交聯助
劑、塑化劑、增黏劑、減黏劑及彈性體等各種添加劑。
又,於所獲得之絕緣線可積層由含有該等添加劑之樹脂構成之層,亦可塗佈含有該等添加劑之塗料。
關於樹脂清漆,為了提昇聚酯系樹脂層之彈性模數,亦可將玻璃纖維或奈米碳管等具有較大縱橫比之粉體添加至塗料中,並進行燒附。藉此,於加工時,使粉體沿線之行進方向排列,對彎曲方向進行強化。
樹脂清漆係為了使聚酯系樹脂清漆化而含有有機溶劑等。作為有機溶劑,只要不阻礙聚酯系樹脂之反應,便無特別限制,例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)、N,N-二甲基甲醯胺(DMF)等醯胺系溶劑;N,N-二甲基伸乙基脲、N,N-二甲基伸丙基脲、四甲基脲等脲系溶劑;γ-丁內酯、γ-己內酯等內酯系溶劑;碳酸丙烯酯(propylene carbonate)等碳酸酯系溶劑;甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶劑;乙酸乙酯、乙酸正丁酯、丁基溶纖素乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、乙基溶纖素乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯等酯系溶劑;二乙二醇二甲醚(diglyme)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等乙二醇二甲醚系溶劑;甲苯、二甲苯、溶劑油、環己烷等烴系溶劑;甲酚、苯酚、鹵代苯酚等酚系溶劑;環丁碸等碸系溶劑;二甲基亞碸(DMSO)等。
該等之中,較佳為醯胺系溶劑、脲系溶劑、烴系溶劑,就不具有易阻礙利用加熱之交聯反應之氫原子等方面而言,更佳為N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基伸乙基脲、N,N-二甲基伸丙基脲、四甲基脲。
又,就可直接使用聚酯系共聚物之聚合溶劑之方面而言,亦更佳為烴系溶劑。
有機溶劑等可單獨僅使用1種,亦可併用2種以上。
<PEEK樹脂層>
本發明於聚酯系樹脂層上具有作為擠出被覆之PEEK樹脂層。
設置PEEK樹脂層作為擠出被覆之優點在於:由於在製造步驟中無須通過燒附爐,故而可於不使導體之氧化被膜層之厚度成長之情況下加厚PEEK樹脂層之厚度。
於本發明中,若於聚酯系樹脂層上具有PEEK樹脂層,則可維持電特性,並且即便於PEEK樹脂層產生破裂,亦可防止產生至導體之龜裂,而且亦可改善耐ATF性。又,若形成PEEK樹脂層作為多層樹脂被覆之最外層,則絕緣線之耐熱性更優異。
PEEK樹脂層含有聚醚醚酮及改質聚醚醚酮中之至少一者。
作為PEEK,例如可列舉:KetaSpire KT-820(Solvay Specialty Polymers公司製造,商品名)、PEEK 450G(Victrex Japan公司製造,商品名);作為改質PEEK,可列舉AvaSpire AV-650(Solvay Specialty Polymers公司製造,商品名)等市售品。
作為改質PEEK,除上述者以外,亦有於PEEK將PPS、PES、PPSU、PEI加以合金化(alloying)而成者等,例如可列舉Solvay Specialty Polymers公司製造之AvaSpire AV-621、AV-630、AV-651、AV-722、AV-848等。
再者,PEEK及改質PEEK所使用之樹脂並不受上述所示之樹脂名之限定,除上述列舉之樹脂以外,只要為性能上較該等樹脂優異之樹脂,當然亦可使用。
PEEK及改質PEEK可單獨使用1種,又,亦可併用2種以上。
又,於PEEK樹脂層係由複數層構成之情形時,於各層可使用彼此不同之PEEK或改質PEEK,亦可使用混合比率不同之PEEK或改質PEEK。
於將2種PEEK或改質PEEK混合使用之情形時,例如可將兩者進行聚合物合金化製成相容型之均勻之混合物而使用,或將非相容系之摻合物使用相容劑形成相容狀態而使用。
於本發明中,亦可於不影響特性之範圍內,在獲得PEEK樹脂層之原料中含有上述各種添加劑。又,亦可於所獲得之絕緣線積層由含有該等添加劑之樹脂構成之層,亦可塗佈含有該等添加劑之塗料。
<中間層>
於本發明中,亦較佳為如圖3所示般於聚酯系樹脂層12A與PEEK樹脂層13A之間設置中間層14。作為此種中間層,較佳為由絕緣層構成之中間層,例如較佳為由具有提高聚酯系樹脂層與PEEK樹脂層之接著性之功能、或提昇耐熱性之功能的樹脂構成之層。藉由設置此種中間層,可防止因加工、磨耗、加熱等而導致PEEK樹脂之剝離,可提昇耐加工性或耐熱性、耐久性。
中間層係由熱固性樹脂或熱塑性樹脂形成。
作為可用於本發明之中間層之熱固性樹脂,只要為可介隔聚酯系樹脂
於導體11進行塗佈並燒附而形成絕緣皮膜之熱固性樹脂即可,例如可列舉聚醯亞胺(PI)、聚胺酯(polyurethane)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、熱固性聚酯(其中,具有三元以上之醇構成成分者除外)、H級聚酯、聚苯并咪唑、聚酯醯亞胺(PEsI;其中,具有三元以上之醇構成成分者除外)、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂等。
於本發明中,就可提高耐熱性之方面而言,作為熱固性樹脂,較佳為選自由聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、H級聚酯及聚酯醯亞胺所組成之群中之熱固性樹脂。
聚醯亞胺並無特別限制,可使用全芳香族聚醯亞胺及熱固性芳香族聚醯亞胺等通常之聚醯亞胺。例如可使用市售品(商品名:U IMIDE(UNITIKA公司製造)、商品名:U-Varnish(宇部興產公司製造))。或者使用藉由如下方式獲得者:以常用方法使芳香族四羧酸二酐與芳香族二胺類於極性溶劑中反應而獲得聚醯胺酸溶液,使用該聚醯胺酸溶液進行被覆時,藉由燒附時之加熱處理而使其醯亞胺化。
聚醯胺醯亞胺只要為熱固性者即可,可使用市售品(例如日立化成公司製造,商品名:HI406、商品名:HCI系列)。或者,可使用如下者:以常用方法例如於極性溶劑中使三羧酸酐與二異氰酸酯類直接反應而獲得者,或者於極性溶劑中使三羧酸酐預先與二胺類反應而首先導入醯亞胺鍵,繼而利用二異氰酸酯類進行醯胺化而獲得者。再者,聚醯胺醯亞胺與其他樹脂相比,為熱導率較低、絕緣破壞電壓較高且可燒附硬化者。
熱固性樹脂可單獨僅使用1種,亦可併用2種以上。
又,於熱固性樹脂層由複數層構成之情形時,於各層可使用彼此不同之熱固性樹脂,亦可使用混合比率不同之熱固性樹脂。
另一方面,藉由於本發明之中間層使用熱塑性樹脂,可提高聚酯系樹脂層與PEEK樹脂層之接著性。作為此種熱塑性樹脂,只要為除PEEK及改質PEEK以外之熱塑性樹脂,便無特別限定。
作為此種熱塑性樹脂,較佳為聚醚碸(PES)、聚碸(PSU)、聚苯醚(PPE)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯碸(PPSU)、聚芳酯(PAR)等。
作為PES,例如可列舉:SUMIKA EXCEL 4800G(住友化學公司製造,商品名)、PES(三井化學公司製造,商品名)、ULTRASONE E(BASF Japan公司製造,商品名)、Radel A(Solvay Advanced Polymers公司製造,商品名)之市售品。
作為PPE,例如可列舉:Zylon(旭化成化學公司製造,商品名)、Iupiace(Mitsubishi Engineering-Plastics公司製造,商品名)之市售品。
作為PSU,例如可列舉Udel PSU(Solvay Advanced Polymers公司製造,商品名)之市售品。
作為PEI,例如可列舉ULTEM 1010(SABIC Innovative Plastics公司製造,商品名)之市售品。
作為PPSU,例如可列舉Radel R5800(Solvay Advanced Polymers公司製造,商品名)之市售品。
作為PAR,例如可列舉U polymer U-100(UNITIKA公司製造,商品名)之市售品。
再者,熱塑性樹脂所使用之樹脂並不受上述所示之樹脂名之限定,除上述列舉之樹脂以外,只要為性能上較其等樹脂優異之樹脂,當然亦可使用。
熱塑性樹脂可單獨僅使用1種,亦可併用2種以上。
又,於熱塑性樹脂係由複數層構成之情形時,於各層可使用彼此不同之熱塑性樹脂,亦可使用混合比率不同之熱塑性樹脂。例如,亦可為具有由熱固性樹脂構成之層與由熱塑性樹脂構成之層之複數層。
於將2種熱塑性樹脂混合而使用之情形時,例如可將兩者進行聚合物合金化製成相容型之均勻之混合物而使用,或將非相容系之摻合物使用相容劑形成相容狀態而使用。
於本發明中,亦可於不影響特性之範圍內,在獲得中間層之原料中含有上述各種添加劑。又,可於所獲得之多層絕緣電線積層由含有該等添加劑之樹脂構成之層,亦可塗佈含有該等添加劑之塗料。
又,作為用以使熱固性樹脂、熱塑性樹脂清漆化之有機溶劑等,可並無特別限定地使用上述有機溶劑。
<多層被覆樹脂層之層厚>
於本發明中,由聚酯系樹脂層、中間層及PEEK樹脂層構成之多層被覆樹脂層之合計厚度並無特別限制,就可平衡性佳地使電特性、占空因數、防止至導體之龜裂產生之效果及耐ATF性提昇之方面而言,較佳為70~250μm。
為了減少通過燒附爐之次數,防止導體與聚酯系樹脂之密合力極度降低,聚酯系樹脂層之厚度較佳為70μm以下,進而較佳為
50μm以下。又,為了不要損及作為絕緣電線之漆包線所必需之特性即耐電壓特性或耐熱性,聚酯系樹脂層較佳為具有一定程度之厚度者。聚酯系樹脂之下限厚度只要為不產生針孔之程度之厚度,便無特別限制,較佳為3μm以上,進而較佳為6μm以上。
PEEK樹脂層之厚度只要為不脫離上述合計厚度之範圍內之厚度,便無特別限制,較佳為相對於上述合計厚度為20~70%之厚度。若PEEK樹脂層之厚度相對於合計厚度之比例於該範圍內,則與導體之密合性、防止至導體之龜裂產生之效果、電特性及耐ATF性均可得以大幅改善。PEEK樹脂層之厚度相對於合計厚度之比例尤佳為40%左右。
PEEK樹脂層之厚度只要為不脫離上述合計厚度及PEEK樹脂層之厚度相對於合計厚度之比例之範圍內之厚度,則可適當設定,較佳為20~175μm,更佳為20~160μm。
於本發明中,於設置中間層之情形時,中間層之厚度只要為不脫離上述合計厚度之範圍內之厚度,便無特別限制,較佳為1~100μm,進而較佳為5~50μm。若中間層之厚度於上述範圍內,則絕緣性及彎曲加工性優異。
<絕緣電線之電特性>
本發明之絕緣電線之電特性、密合性、防止至導體之龜裂產生及耐ATF性優異。電特性較佳為例如使用局部放電試驗機(例如,商品名:KPD 2050,菊水電子工業公司製造)以如下方式所測得之局部放電起始電壓(PDIV)為1000(Vp)以上,進而較佳為1200(Vp)以上。
具體而言,於導體為方形形狀之絕緣電線之情形時,使絕緣電線以2
根之絕緣之平坦面彼此在遍及長度150mm內無間隙之方式進行密合而製作試樣。於該試樣之2根導體間連接電極,於溫度25℃下一面施加50Hz之交流電壓一面持續升壓,將產生10pC之局部放電之時刻之電壓讀取為峰值電壓(Vp)。可獲得該峰值電壓作為局部放電起始電壓。
<<多層絕緣電線之製造方法>>
多層絕緣電線可於導體之外周依序形成聚酯系樹脂層、視需要之中間層、PEEK樹脂層而製造。
聚酯系樹脂層可利用上述方法而形成。
塗佈樹脂清漆之方法根據常用方法即可,例如可使用與導體形狀相似之形狀的清漆塗佈用模具之方法,或者當導體截面形狀為矩形時,可使用形成為井字狀之被稱為「通用模具」之模具。
塗佈有該等樹脂清漆之導體係利用常用方法於燒附爐內進行燒附者。具體之燒附條件受所使用之爐之形狀等影響,但若為約5m之自然對流式堅式爐,則可藉由於爐內溫度400~650℃下,將通過時間設定為10~90秒而達成。
樹脂清漆之燒附可為1次,但通常較佳為重複進行數次。於重複數次之情形時,可為相同之燒附條件,亦可為不同之燒附條件。
中間層可藉由公知之方法形成。
例如,於使用熱塑性樹脂之情形時,可藉由使用擠出機將形成有聚酯系樹脂層之導體(亦稱為漆包線)與熱塑性樹脂一併擠出之擠出成形法而形成。此時之條件係根據所使用之熱塑性樹脂而適當設定。
又,於使用非晶性熱塑性樹脂或熱固性樹脂之情形時,除擠出成形以
外,亦可使用與導體之形狀相似之形狀的模具將溶解於有機溶劑等而成之清漆塗佈於漆包線上並進行燒附而形成。具體之燒附條件受所使用之爐之形狀等影響,較佳為聚酯系樹脂層之條件中記載之條件。
PEEK樹脂層可藉由公知之方法形成。
例如,可藉由使用擠出機將PEEK樹脂擠出至漆包線之外周之擠出成形法而形成。此時之條件係根據所使用之PEEK或改質PEEK而適當設定。
於以熱塑性樹脂設置中間層之情形時,較佳為於較熱塑性樹脂之玻璃轉移溫度高之溫度下將PEEK樹脂擠出至中間層上。藉此,使中間層與PEEK樹脂層熱熔合而進一步提昇該等之密合性。
本發明之多層絕緣電線可較佳地作為經線圈加工之線圈,而用於各種電氣機器等必需耐電壓性或耐熱性之領域。例如,本發明之多層絕緣電線可進行線圈加工而用於馬達或變壓器等,可構成高性能之電氣機器。可尤佳地用作HV或EV之驅動馬達用之繞線。如此,根據本發明,可提供將上述絕緣電線用作經線圈加工之線圈之電氣機器、尤其是HV及EV之驅動馬達。再者,於將本發明之絕緣電線用於馬達線圈之情形時,亦稱為馬達線圈用多層絕緣電線。
尤其是,具有上述性能之本發明之絕緣線可較佳地用作近年來小型化及高性能化顯著之HV或EV之驅動馬達用之繞線。
[實施例]
以下,基於實施例,對本發明進行更詳細之說明,但其並非限制本發明。
清漆合成例1
將對苯二甲酸二甲酯0.9莫耳、乙二醇0.3莫耳、及異氰尿酸三羥基乙酯(亦稱為THEIC)0.7莫耳(相對於醇構成成分之總莫耳數1.0莫耳,THEIC之含有率為70莫耳%,羥基之總莫耳數為2.7莫耳,羧基之莫耳數為1.8莫耳,將羧基之總莫耳數設為100莫耳時之羥基之總莫耳數為150莫耳)投入燒瓶中,一面攪拌一面進行加熱反應,並一面使甲醇餾出一面進行反應,使反應溫度上升至約220℃。於反應產物之黏度急速增大時,於該反應系統中投入甲酚,溶解反應產物之同時使溶液之溫度冷卻至80℃。繼而,於該溶液中投入相對於固形物成分為0.04莫耳之鈦酸四丁酯並攪拌約3小時,其後於該反應產物中投入甲酚及溶劑油加以稀釋,而製備不揮發分40質量%之改質聚酯(改質PEst)清漆1。
清漆合成例2~6
於清漆合成例1中,乙二醇與THEIC之合計使用量相對於對苯二甲酸二甲酯0.9莫耳為1.0莫耳,且如表1及表2所示般變更THEIC之使用量(含有率),除此以外,以與清漆合成例1相同之方式分別製備改質聚酯清漆2~6。
清漆合成例7
於清漆合成例1中,使用甘油(GRY)代替THEIC,除此以外,以與清漆合成例1相同之方式製備改質聚酯清漆8。
清漆合成例8
將對苯二甲酸二甲酯0.8莫耳、二苯基甲烷二胺0.2莫耳、1,2,4-苯三甲酸酐0.4莫耳、乙二醇0.4莫耳、THEIC 0.6莫耳(相對於醇構成成分之
總莫耳數1.0莫耳,THEIC之含有率為60莫耳%,羥基之總莫耳數為2.6莫耳,未用於醯亞胺化之羧基之總莫耳數為2.0莫耳,將未用於醯亞胺化之羧基之總莫耳數設為100莫耳時之羥基之總莫耳數為130莫耳)投入燒瓶中,一面攪拌一面進行加熱反應,並一面使甲醇餾出一面進行反應,使反應溫度上升至約220℃。於反應產物之黏度急速增高時,於該反應系統中投入甲酚,溶解反應產物之同時使溶液之溫度冷卻至80℃。繼而,於該溶液中投入相對於固形物成分為0.04莫耳之鈦酸四丁酯並攪拌約3小時,其後於該反應產物中投入甲酚及溶劑油加以稀釋,而製備不揮發分40質量%之改質聚酯醯亞胺清漆8。
清漆合成例9
於清漆合成例1中,使用己三醇(HTO)代替THEIC,除此以外,以與清漆合成例1相同之方式製備改質聚酯清漆9。
清漆合成例10
將對苯二甲酸二甲酯0.9莫耳、THEIC 1.0莫耳(相對於醇構成成分之總莫耳數1.0莫耳,THEIC之含有率為100莫耳%,羥基之總莫耳數為3.0莫耳,羧基之莫耳數為1.8莫耳,將羧基之總莫耳數設為100莫耳時之羥基之總莫耳數為167莫耳)投入燒瓶中,一面攪拌一面進行加熱反應,並一面使甲醇餾出一面進行反應,使反應溫度上升至約220℃。於反應產物之黏度急速增高時,於該反應系統中投入甲酚,溶解反應產物之同時使溶液之溫度冷卻至80℃。繼而,於該溶液中投入相對於固形物成分為0.04莫耳之鈦酸四丁酯並攪拌約3小時,其後於該反應產物中投入甲酚及溶劑油加以稀釋,而製備不揮發分40質量%之改質聚酯(改質PEst)清漆10。
清漆合成例11
將對苯二甲酸二甲酯0.8莫耳、二苯基甲烷二胺0.2莫耳、1,2,4-苯三甲酸酐0.4莫耳、乙二醇1.0莫耳(羥基之總莫耳數為2.0莫耳,未用於醯亞胺化之羧基之總莫耳數為2.0莫耳,將未用於醯亞胺化之羧基之總莫耳數設為100莫耳時之羥基之總莫耳數為100莫耳。三元以上之醇構成成分之含有率為0莫耳%)投入燒瓶中,一面攪拌一面進行加熱反應,並一面使甲醇餾出一面進行反應,使反應溫度上升至約220℃。於反應產物之黏度急速增高時,於該反應系統中投入甲酚,溶解反應產物之同時使溶液之溫度冷卻至80℃。繼而,於該溶液中投入相對於固形物成分為0.04莫耳之鈦酸四丁酯並攪拌約3小時,其後於該反應產物中投入甲酚及溶劑油加以稀釋,而製備不揮發分40質量%之未改質聚酯醯亞胺清漆11。
清漆合成例12
將對苯二甲酸二甲酯0.95莫耳、二苯基甲烷二胺0.05莫耳、1,2,4-苯三甲酸酐0.1莫耳、乙二醇0.25莫耳、THEIC 0.65莫耳(羥基之總莫耳數為2.45莫耳,未用於醯亞胺化之羧基之總莫耳數為2.0莫耳,將未用於醯亞胺化之羧基之總莫耳數設為100莫耳時之羥基之總莫耳數為123莫耳)投入燒瓶中,一面攪拌一面進行加熱反應,並一面使甲醇餾出一面進行反應,使反應溫度上升至約220℃。於反應產物之黏度急速增高時,於該反應系統中投入甲酚,溶解反應產物之同時使溶液之溫度冷卻至80℃。繼而,於該溶液中投入相對於固形物成分為0.04莫耳之鈦酸四丁酯並攪拌約3小時,其後於該反應產物中投入甲酚及溶劑油加以稀釋,而製備不揮發分40質量%之低醯亞胺改質聚酯醯亞胺清漆12。
實施例1
本例中,製造圖1所示之多層絕緣電線1。
導體11係使用方形截面(長邊3.1mm×短邊1.9mm,且四角之倒角之曲率半徑r=0.3mm)之方形導體(含氧量15ppm之銅)。
於形成聚酯系樹脂層12時,使用與形成於導體11上之聚酯系樹脂層12之形狀相似之形狀的模具。藉由上述模具將改質聚酯清漆1塗佈於導體11,使其以通過時間為15秒之速度通過設定為爐內溫度450℃之爐長5m之燒附爐內,重複數次該操作,藉此形成厚度50μm之聚酯系樹脂層12A。如此,獲得漆包線。
使用所獲得之漆包線作為芯線,又,使用擠出機於聚酯系樹脂層12A之外側形成PEEK層13A。該擠出機之螺桿係30mm全螺紋、L/D=20,將壓縮比設為3。使用使PEEK樹脂層13A之截面之外形形狀成為與導體11之形狀相似之形狀的擠出模具於下述擠出條件下將作為熱塑性樹脂之聚醚醚酮(Solvay Specialty Polymers公司製造,商品名:KetaSpire KT-820)擠出而實施PEEK之13A的擠出被覆,從而於聚酯系樹脂層12A之外側形成厚度55μm之PEEK樹脂層13A。
如此,獲得具有合計厚度(總厚)為105μm之多層被覆樹脂層之多層絕緣電線1。
擠出條件(溫度)係將擠出機之料缸部分之溫度控制自材料投入側依序分為3區C1、C2、C3,將C1區設定為300℃,將C2區及C3區設定為380℃,將位於擠出機之料缸後方之頭部設定為390℃,將位於頭前端之模具設定為400℃。
實施例2
本例中,製造圖3所示之多層絕緣電線3。
於實施例1中,使用改質聚酯醯亞胺清漆8代替改質聚酯清漆1,將聚酯系樹脂層12之厚度變更為30μm,除此以外,以與實施例1相同之方式形成聚酯系樹脂層12A,獲得漆包線。
使用與導體11之形狀相似之形狀的模具,將聚醯胺醯亞胺樹脂(PAI)清漆(日立化成股份有限公司製造,商品名:HI406)塗佈於聚酯系樹脂層12A,使其以通過時間成為15秒之速度通過設定為爐內溫度550℃之爐長5m之燒附爐內,重複數次該操作,藉此形成厚度10μm之中間層。如此,獲得附有中間層14之漆包線。
將所獲得之附有中間層14之漆包線作為芯線,以與實施例1相同之方式於中間層14之外側形成厚度40μm之PEEK樹脂層13,獲得多層絕緣電線3。
實施例3~8
本例中,分別製造圖1所示之多層絕緣電線1。
如表1所示般分別變更改質聚酯清漆、改質聚酯系樹脂層之厚度、PEEK樹脂及PEEK樹脂層之厚度,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得各多層絕緣電線1。
再者,於實施例5中,改質PEEK樹脂(AvaSpire AV-650(商品名),Solvay Specialty Polymers公司製造)之擠出條件(溫度)係將C1區設定為300℃,將C2區及C3區設定為380℃,將位於擠出機之料缸(cylinder)後方之頭部設定為390℃,將位於頭前端之模具設定為400℃。
實施例9及10
本例中,分別製造圖3所示之多層絕緣電線3。
如表1所示般分別變更改質聚酯醯亞胺清漆、聚酯系樹脂層12之厚度、中間層14之厚度及PEEK樹脂層之厚度,除此以外,以與實施例2相同之方式獲得各多層絕緣電線3。
實施例11及12
本例中,分別製造圖1所示之多層絕緣電線1。
如表1所示般分別變更聚酯系樹脂層12之厚度及PEEK樹脂層之厚度,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得各多層絕緣電線1。
實施例13
本例中,製造圖2所示之多層絕緣電線2。
如表1所示般分別變更改質聚酯清漆、聚酯系樹脂層12之厚度及PEEK樹脂層之厚度,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得多層絕緣電線2。
實施例14~16
本例中,分別製造圖1所示之多層絕緣電線1。
如表2所示般分別變更改質聚酯清漆及聚酯系樹脂層12之厚度,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得各多層絕緣電線1。
實施例17
本例中,製造圖3所示之多層絕緣電線3。
如表2所示般分別變更改質聚酯清漆、聚酯系樹脂層12之厚度、中間層14之厚度及PEEK樹脂層之厚度,除此以外,以與實施例2相同之方
式獲得多層絕緣電線3。
實施例18及19
本例中,分別製造圖1所示之多層絕緣電線1。
如表2所示般分別變更改質聚酯清漆,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得各多層絕緣電線1。
比較例1
本例中,製造僅具有聚酯系樹脂層之單層絕緣電線。
使用改質聚酯清漆4代替改質聚酯清漆1,將聚酯系樹脂層之厚度變更為40μm,除此以外,以與實施例1相同之方式獲得絕緣電線。
比較例2
本例中,製造具有由聚醯胺醯亞胺樹脂層與PEEK樹脂層構成之多層被覆樹脂層之多層絕緣電線。
以與實施例2相同之方式將聚醯胺醯亞胺樹脂清漆(日立化成股份有限公司製造,商品名:HI406)塗佈於導體11,使其以通過時間成為15秒之速度通過設定為爐內溫度550℃之爐長5m之燒附爐內,重複數次該操作,藉此形成厚度30μm之聚醯胺樹脂層。如此,獲得附PAI層之漆包線。
繼而,將所獲得之附PAI層之漆包線作為芯線,以與實施例1相同之方式於PAI層之外側形成厚度55μm之PEEK樹脂層,獲得多層絕緣電線。
比較例3
本例中,製造僅具有PEEK樹脂層之單層絕緣電線。
以與實施例1相同之方式於導體之外周面形成厚度100μm之PEEK樹脂層,獲得多層絕緣電線。
比較例4
本例中,製造具有以由未改質之聚酯醯亞胺樹脂構成之聚酯醯亞胺層與PEEK樹脂層構成之多層被覆樹脂層之多層絕緣電線。
以與實施例2相同之方式將未改質聚酯醯亞胺清漆11塗佈於導體11,使其以通過時間成為15秒之速度通過設定為爐內溫度550℃之爐長5m之燒附爐內,重複數次該操作,藉此形成厚度45μm之聚酯醯亞胺樹脂層,獲得漆包線。
繼而,將所獲得之漆包線作為芯線,以與實施例1相同之方式於PEI層之外側形成厚度55μm之PEEK樹脂層,獲得多層絕緣電線。
比較例5
本例中,製造具有由改質聚酯樹脂層與低醯亞胺改質聚酯醯亞胺樹脂層構成之2層被覆樹脂層之多層絕緣電線。將該比較例5假定為專利文獻1中記載之發明者。
以與實施例1相同之方式將改質聚酯樹脂清漆1塗佈於導體11,使其以通過時間成為15秒之速度通過設定為爐內溫度450℃之爐長5m之燒附爐內,重複數次該操作,藉此形成厚度8μm之改質聚酯樹脂層。
繼而,塗佈低醯亞胺改質聚酯醯亞胺清漆12,以相同之方式於改質PEst層之外側形成厚度30μm之低醯亞胺改質聚酯醯亞胺樹脂層,獲得多層絕緣電線。
比較例6
本例中,製造僅具有聚酯系樹脂層之單層絕緣電線。
於比較例1中,使用改質聚酯樹脂清漆1,將聚酯系樹脂層之厚度變更為100μm,除此以外,以與比較例1相同之方式獲得絕緣電線。
比較例7
本例中,製造具有由改質聚酯層與PES樹脂層構成之多層被覆樹脂層之多層絕緣電線。
以與實施例1相同之方式將改質聚酯樹脂清漆1塗佈於導體11,使其以通過時間成為15秒之速度通過設定為爐內溫度450℃之爐長5m之燒附爐內,重複數次該操作,藉此形成厚度50μm之改質聚酯層,獲得漆包線。
繼而,與實施例1同樣地將所獲得之漆包線作為芯線,將PES樹脂(SUMIKA EXCEL 4800G(住友化學公司製造,商品名))擠出至PEst層之外側,形成厚度55μm之PES樹脂層,獲得多層絕緣電線。
再者,於比較例7中,PES樹脂之擠出條件(溫度)係將C1區設定為360℃,將C2區設定為370℃,將C3區設定為380℃,將位於擠出機之料缸之後方之頭部設定為390℃,將位於頭前端之模具設定為390℃。
對如上述般製作之各多層絕緣電線進行下述評價。
將所獲得之結果匯總示於下述表1及表2。
[密合性試驗]
根據JIS C 3216-3 5.5中規定之「密合試驗」,使用拉伸試驗機(商品名:Autograph AGS-J,島津製作所公司製造)以每秒5±1mm之速度拉伸約300mm之直線狀之試驗片直至使各絕緣電線斷裂。再者,本試驗中,各絕
緣電線不存在縫隙。
針對各2根絕緣電線之斷裂部,分別對4面之自導體11之表面剝離之由聚酯系樹脂層與PEEK樹脂層構成之被覆樹脂層之長度進行測定。計算各斷裂部之各皮膜剝離部分之最大皮膜剝離長度之合計長度,根據下述基準進行評價。
將合計皮膜剝離長度為10mm以下之情形記作「AA」,將超過10mm且為50mm以下之情形記作「A」,將超過50mm且為100mm以下之情形記作「B」,將超過100mm之情形記作「C」。
評價係「B」為應達成之最低限度之目標水準,「A」、「AA」為作為製品之最佳水準。
[彎曲加工試驗]
根據JIS C 3216-3 5.5中規定之「密合試驗」,使用拉伸試驗機(商品名:Autograph AGS-J,島津製作所公司製造)以每秒5±1mm之速度預先拉伸約300mm之直線狀之試驗片,直至使各絕緣電線成為特定之伸長率。伸長率設為10%、20%、30%之3個水準。
其後,用鋒利之刀對各絕緣電線之邊緣面(僅其中一面)沿相對於軸線方向垂直之方向劃1條深度5μm以內且長度1.9mm之傷痕。再者,所謂「邊緣面」,係指方形形狀之絕緣電線之縱截面之短邊(圖1~3中沿上下方向之邊)沿軸線方向連續形成之面。
繼而,將直徑1mm之圓桿以傷痕之長度方向沿著圓桿之軸線之方式抵接於劃有傷痕之邊緣面之相反側之邊緣面,以張力40N將絕緣電線朝180℃方向進行彎曲加工。經過1小時後,於彎曲加工後之狀態
下,藉由目視觀察多層絕緣電線之傷痕,根據下述基準,以是否產生至導體之龜裂之方式進行評價。
將即便於預先以伸長率30%進行拉伸之情形時亦無法確認到至導體之龜裂之情況記作「AA」;將於預先以伸長率20%進行拉伸之情形時無法確認到至導體之龜裂,於預先以伸長率30%進行拉伸之情形時可確認到至導體之龜裂之情況記作「A」;將於預先以伸長率10%進行拉伸之情形時無法確認到至導體之龜裂,於預先以伸長率20%進行拉伸時情形時可確認到至導體之龜裂之情況記作「B」;將即便於預先以伸長率10%進行拉伸之情形時亦可確認到至導體之龜裂記作「C」。
評價係「B」為應達成之最低限度之目標水準,「A」、「AA」為作為製品之更優異之水準。
[電特性(局部放電起始電壓(PDIV))試驗]
於對所製造之各絕緣電線之局部放電起始電壓進行測定時,使用局部放電試驗機「KPD 2050」(菊水電子工業公司製造,商品名)。
製作使各絕緣電線以2條之絕緣之扁平面彼此在遍及長度150mm之範圍內無間隙之方式密合之試樣。於該試樣之2根導體間連接電極,於溫度為25℃下,一面施加50Hz之交流電壓一面持續升壓,將產生10pC之局部放電之時刻之電壓讀取為峰值電壓(Vp)。再者,所謂「扁平面」,係指方形形狀之多層絕緣電線之縱截面之長邊(圖1~3中沿左右方向之邊)沿軸線方向連續形成之面。
將峰值電壓為1200(Vp)以上之情形記作「AA」,將1000(Vp)以上且未達1200(Vp)之情形記作「A」,將未達1000(Vp)之情形記作
「C」。
評價係「A」以上為合格水準,「AA」為作為製品之尤其優異之水準。
[耐ATF試驗]
將約300mm之直線狀之試驗片與製備為水分含量0.2質量%之ATF(automatic transmission fluid)油一併投入可封閉之容器內。於溫度150℃下經過1000小時後取出試驗片。拭去附著於試驗片之油後,對電特性(絕緣破壞電壓)進行評價。
絕緣破壞電壓係根據JIS C 3216-54中規定之「絕緣破壞」進行測定。殘率係根據下式計算。將ATF試驗後之絕緣破壞電壓之殘率為30%以上之情形記作「AA」,將未達30%之情形記作「C」。
式:殘率(%)=ATF試驗前之絕緣破壞電壓(kV)/ATF試驗後之絕緣破壞電壓(kV)×100
評價係「AA」為合格水準。
由表1明確可知,實施例1~19之多層絕緣電線之密合性試驗、彎曲加工試驗(至導體之龜裂試驗)、電特性及耐ATF性均合格,可一併提昇以往難以同時實現之電特性及與導體之密合性,並且亦可防止至導體之龜裂,而且亦可改善耐ATF性。
若三元以上之醇構成成分之含有率為30~90莫耳%,則可於不會損及電特性與耐ATF性之情況下,平衡性佳地使密合性及彎曲加工性皆改善。
尤其是,若三元以上之醇構成成分為源自脂肪族醇之構成成分,則可改善為更高水準。
進而,若合計厚度及PEEK樹脂層之厚度之比例處於上述範圍內,則可於不降低高之密合性及彎曲加工性之情況下,改善或提昇電特性及耐ATF性。
如此,藉由將多層被覆樹脂層設為以聚酯系樹脂作為下層、以PEEK層作為上層之至少2層結構,而成為可兼備密合性、彎曲加工性及電特性,進而可較佳地賦予優異之耐ATF性。
相對於此,由表2明確可知,具有由至少含有三元以上之醇構成成分之聚酯系樹脂構成之聚酯系樹脂層但未具有PEEK樹脂層之比較例1、具有低醯亞胺改質聚酯醯亞胺層代替PEEK樹脂層之比較例5、及具有PES層代替PEEK樹脂層之比較例7,該等絕緣電線未滿足電特性及耐ATF性中之至少一者。
又,具有PEEK樹脂層但未具有由至少含有三元以上之醇構成成分之聚酯系樹脂構成之聚酯系樹脂層之比較例2,其密合性試驗及彎曲加工性
試驗皆未達到應達成之最低限度之目標水準。
進而,具有PEEK樹脂層但具有由不含有三元以上之醇構成成分之未改質之聚酯系樹脂構成之聚酯系樹脂層之比較例4,其密合性試驗亦未達到應達成之最低限度之目標水準。
僅由PEEK樹脂層構成之比較例3之絕緣電線之密合性試驗及彎曲加工性試驗皆未達到應達成之最低限度之目標水準。
已知將由至少含有三元以上之醇構成成分之聚酯系樹脂構成之聚酯系樹脂層形成為100μm之厚度但未具有PEEK樹脂層之比較例6,其彎曲加工性、電特性、耐久性良好,但無法同時兼顧該等與耐ATF性。
根據上述結果可知,本發明之多層絕緣電線對於通常之電氣機器自不必說,亦可較佳地應用於小型化及高性能化正急速發展之HV或EV用之旋轉電機等。
上文雖對本發明與其實施態樣一併進行了說明,但本發明人等認為,只要未特別指定,則於說明之任何細節均未意欲限定本發明人等之發明,應於不違背隨附之申請專利範圍所示之發明之精神與範圍之情況下進行廣泛之解釋。
本申請案係主張基於2013年12月26日於日本提出申請之日本特願2013-270575之優先權者,且參照其並將其內容作為本說明書之記載之一部分而併入本文中。
1‧‧‧多層絕緣電線
11‧‧‧導體
12A‧‧‧聚酯系樹脂層
13A‧‧‧PEEK樹脂層
Claims (8)
- 一種多層絕緣電線,其於導體上具有聚酯系樹脂層,該聚酯系樹脂層由至少含有三元以上之醇構成成分之聚酯系樹脂構成,且於該聚酯系樹脂層上直接具有或介隔中間層具有由聚醚醚酮或改質聚醚醚酮構成之PEEK樹脂層。
- 如申請專利範圍第1項之多層絕緣電線,其中,上述三元以上之醇構成成分之含有率相對於構成上述聚酯系樹脂之醇構成成分之總莫耳數,為30~90莫耳%。
- 如申請專利範圍第1或2項之多層絕緣電線,其中,上述三元以上之醇構成成分係源自脂肪族醇之構成成分。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之多層絕緣電線,其中,上述三元以上之醇構成成分係源自於選自由異氰尿酸三羥基乙酯、甘油及三羥甲基丙烷所組成之群中之至少1種的構成成分。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之多層絕緣電線,其中,上述聚酯系樹脂層、上述中間層及上述PEEK樹脂層之合計厚度為70~250μm,上述PEEK樹脂層之厚度相對於該合計厚度之比例為20~70%。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項之多層絕緣電線,其中,上述導體具有矩形之截面。
- 一種線圈,其係將申請專利範圍第1至6項中任一項之多層絕緣電線進行繞線加工而成。
- 一種電氣、電子機器,其係使用申請專利範圍第7項之線圈而成。
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