TW201546834A - 絕緣電線及其製造方法、以及旋轉電機及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種絕緣電線及其製造方法、以及旋轉電機及其製造方法，該絕緣電線係導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜者，其於同一皮膜層之長度方向或圓周方向具有相對介電常數不同之部分。

Description

絕緣電線及其製造方法、以及旋轉電機及其製造方法
本發明係關於一種絕緣電線及其製造方法、以及旋轉電機及其製造方法。
汽車、普通產業用之馬達等旋轉電機對高密度下之小型化、高輸出之要求逐漸提高。小型化時，為了於旋轉電機之定子鐵心之槽內提高導體佔有率而進行絕緣電線之方線化。又，旋轉電機方面，最近，將絕緣電線切斷而轉彎加工為U字形狀等，將複數根U字形狀等絕緣電線之U字形狀等之2個末端(開放端部)交替連接而製成線圈，收容於定子鐵心之槽。該經連接之U字形狀等絕緣電線之線圈(絕緣電線分割片段)由收納於槽之槽收容部(槽直線部)及未收納於槽之線圈末端部(U字形狀等轉彎部及2個作為末端之開放端部)所構成。U字形狀等絕緣電線之線圈之2個直線狀槽收容部分別收容於互相不同之槽。另一方面，U字等彎曲狀之線圈末端部及開放端部之線圈末端部，於定子之上下部分，以未收納於槽而伸出之狀態排列，開放端部之線圈末端部與其他線圈之開放端部連接而配線。因此，藉由將線圈末端部進一步縮短化而嘗試高密度化。
另一方面，高輸出化係利用使旋轉電機高電壓化、大電流 化、高旋轉化而達成。
此處，線圈化係將複數個經絕緣被覆之導體上下、左右或上下左右地收束，並視需要對該收束之複數根絕緣電線整體進行用於電場緩和或絕緣化之樹脂被覆。
然而，於超過習知之數kHz~數十kHz之規定電壓之高電壓下，用於旋轉電機之絕緣電線或線圈之絕緣性不充分。尤其要求長期使用中之耐久性。
該耐久性會於在經覆蓋皮膜之導體間(被收束之複數之經覆蓋皮膜之導體間)以一定電場強度以上產生電暈放電時受損。強烈要求將該電暈放電、即部分放電劣化抑制為最小限度。
通常而言，部分放電劣化為電絕緣材料複雜地發生由其部分放電而產生之荷電粒子之碰撞所導致的分子鏈切斷劣化、濺鍍劣化、由局部溫度上升所導致的熱熔融或熱分解劣化、由放電產生之臭氧所導致的化學劣化等現象。因此，實際之因部分放電而劣化之電絕緣材料存在厚度減少等。
該部分放電劣化易產生於未以槽收納固定之U字等彎曲狀之線圈末端部，例如，提出於絕緣電線之線圈之上述槽收容部及線圈末端部，改變將導體覆蓋皮膜之絕緣皮膜之厚度或覆蓋皮膜之絕緣材料(參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-236924號公報
然而，為了製造此種絕緣電線需要繁雜之製造步驟，於製造成本方面亦有問題。
因此，本發明將解決上述問題作為第一課題。
即，本發明之課題在於提供一種對基於部分放電劣化之耐久性優異、且無需繁雜之製造步驟而可以簡便且廉價之製造步驟進行製造之絕緣電線及其製造方法，以及旋轉電機及其製造方法。
本發明人等為了解決上述課題已進行各種研究。尤其以不改變絕緣電線之成為線圈末端部之部分與成為槽收容部之部分的厚度或絕緣材料，而利用同一絕緣材料抑制線圈末端部之電暈放電的手段為中心進行研究。其結果發現，絕緣電線之長度方向之相對介電常數之部分變更較為有效，且無需繁雜之製造步驟，可提高絕緣電線之耐久性。本發明為基於該等見解而成者。
即，根據本發明，提供以下手段。
(1)一種絕緣電線，其係導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜者，其特徵在於：於同一皮膜層之長度方向或圓周方向具有相對介電常數不同之部分。
(2)如(1)之絕緣電線，其中，上述絕緣材料為樹脂，上述相對介電常數不同之部分的相對介電常數低於該樹脂材料的相對介電常數。
(3)如(1)或(2)之絕緣電線，其中，藉由上述皮膜層之容積密度之差使該皮膜層之相對介電常數不同。
(4)如(1)至(3)中任一項之絕緣電線，其中，藉由上述皮膜層含有氣泡使上述相對介電常數不同。
(5)如(1)至(4)中任一項之絕緣電線，其中，於上述同一皮膜層之長度方向或圓周方向，上述相對介電常數不同之部分係經發泡而形成。
(6)如(1)至(5)中任一項之絕緣電線，其中，構成上述具有相對介電常數不同之部分之皮覆層的絕緣材料至少含有選自聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚醯亞胺及聚醯胺醯亞胺中之樹脂。
(7)如(1)至(6)中任一項之絕緣電線，其中，上述導體之剖面形狀為圓形或矩形。
(8)一種旋轉電機，其係使用上述(1)至(7)中任一項之絕緣電線而成。
(9)如(8)之旋轉電機，其中，上述絕緣電線經捲線加工而被加工為線圈，且該線圈由如下構件構成：槽收容部，其被收納於收容線圈之定子鐵心之槽；及線圈末端部，其未被收納於定子鐵心之槽。
(10)如(9)之旋轉電機，其中，於上述線圈中，未被收納於定子鐵心之槽之絕緣電線皮膜之上述線圈末端部的相對介電常數，低於被收納於定子鐵心之槽之絕緣電線皮膜之上述槽收容部的相對介電常數。
(11)一種絕緣電線之製造方法，其係導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜之絕緣電線之製造方法，其特徵在於： 上述絕緣電線於同一皮膜層之長度方向或圓周方向具有相對介電常數不同之部分，藉由使上述絕緣材料發泡來形成上述相對介電常數不同之部分。
(12)如(11)之絕緣電線之製造方法，其中，於製造以上述絕緣材料覆蓋皮膜之絕緣材料不發泡之絕緣電線後，使該絕緣材料發泡。
(13)如(11)或(12)之絕緣電線之製造方法，其中，上述發泡係使氣體或液體滲透至絕緣材料中後使其等發泡者，以固體且於發泡步驟時之加熱溫度下亦不變形之材料覆蓋該絕緣材料，未被覆蓋之部分之相對介電常數比被覆蓋之部分低。
(14)一種旋轉電機之製造方法，其係使用導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜之絕緣電線的旋轉電機之製造方法，其特徵在於：上述絕緣電線被加工為線圈，該線圈由如下構件構成：槽收容部，其被收納於收容線圈之定子鐵心之槽；及線圈末端部，其未被收納於定子鐵心之槽，於將上述線圈收容於上述定子鐵心之槽並固定該線圈之步驟、或者其後之組裝旋轉電機之步驟中之任一者，降低上述線圈末端部之絕緣材料之相對介電常數。
(15)如(14)之旋轉電機之製造方法，其中，使未被收納於定子鐵心之槽之上述線圈末端部之絕緣材料發泡。
根據本發明，可提供一種對基於部分放電劣化之耐久性優異、且無需繁雜之製造步驟而可以簡便且廉價之製造步驟進行製造的絕緣 電線及其製造方法以及旋轉電機及其製造方法。
本發明之上述及其他特徵及優點可根據下述記載及附加之圖式而明瞭。
10‧‧‧絕緣電線
1‧‧‧導體
2‧‧‧第一皮膜層(漆包層)
3‧‧‧第二皮膜層(擠出被覆樹脂層)
3'‧‧‧已發泡之第二皮膜層(已發泡之擠出被覆樹脂層)
pf‧‧‧已發泡部分
pnf‧‧‧非發泡部分
11‧‧‧線圈(絕緣電線分割片段)
a‧‧‧槽收容部(槽直線部)
b1‧‧‧線圈末端部之U字形狀轉彎部
b2‧‧‧線圈末端部之開放端部
11 α‧‧‧第一線圈(第一絕緣電線分割片段)
11 β‧‧‧第二線圈(第二絕緣電線分割片段)
100‧‧‧定子
20‧‧‧定子鐵心
21‧‧‧齒狀部分
22‧‧‧槽
M‧‧‧遮罩
圖1(a)係絕緣電線之模式性俯視圖，圖1(b)係絕緣電線之模式性剖面圖。
圖2(a)係表示本發明中使用之線圈(絕緣電線分割片段)之模式性形狀的外觀立體圖，圖2(b)係模式性地表示將該線圈安裝於定子鐵心之槽之狀態的擴大立體圖。
圖3(a)係表示本發明中使用之線圈之模式性形狀的外觀立體圖，圖3(b)係將該線圈設為2組一套之模式性外觀立體圖。
圖4係表示將本發明之2組一套之線圈插入定子鐵心之槽之步驟的立體圖。
圖5係定子之整體立體圖。
圖6(a)係定子之模式性部分立體圖，圖6(b)係該定子之模式性側視圖。
圖7(a1)、圖7(a2)及圖7(a3)係使用圓形導體之模式性絕緣電線之俯視圖，圖7(b1)、圖7(b2)及圖7(b3)係剖面圖，圖7(c2)係z1z2剖面圖，及圖7(c3)係z3z4剖面圖。圖7係藉由長度方向上之部分遮罩化而形成非發泡部之模式性步驟圖。
圖8(a1)、圖8(a2)及圖8(a3)係使用矩形導體之模式性絕緣電線 之俯視圖，圖8(b1)、圖8(b2)及圖8(b3)係剖面圖，圖8(c2)係z1z2剖面圖、及圖8(c3)係z3z4剖面圖。圖8係藉由長度方向上之部分遮罩化而形成非發泡部之模式性步驟圖。
《絕緣電線》
本發明之絕緣電線係可較佳地用於汽車、普通產業用之馬達等旋轉電機者。
本發明中，藉由在被覆導體之絕緣電線之長度方向或圓周方向設置絕緣材料之相對介電常數不同之部分，尤其抑制絕緣電線之易產生電暈放電之部分之部分放電劣化，而提高耐久性。
例如，於汽車等旋轉電機之情形時，如圖5所示，定子100中組入有經加工之絕緣電線(線圈)11。
該定子100係將如圖2(a)、圖3(a)所示之線圈(絕緣電線分割片段)11作為最小基本單位，通常，如圖3(b)所示般將2組之一套(11 α、11 β)作為基本單位，並如圖4所示般收納於槽22。此處，圖2(b)中模式性地表示收納有最小基本單位之線圈(絕緣電線分割片段)11之狀態者。線圈(絕緣電線分割片段)11被組入於定子100之設於定子鐵心20之齒狀部分21、及槽22之不同槽22。此時，線圈(絕緣電線分割片段)11如圖2(a)所示般，由收納於槽22之槽收容部a(11a)及未收納之線圈末端部所構成，詳細而言，由U字形狀等轉彎部b1(11b1)及2個末端部即開放端部b2(11b2)所構成。再者，槽收容部a(11a)通常為直線。
以如圖4所示之方式，將線圈(絕緣電線分割片段)11作為最小基本單位，通常如圖3(b)所示般將2組之一套(11 α、11 β)作為基本單位，並組入於定子。其後，線圈(絕緣電線分割片段)b1(11b1)及線圈(絕緣電線分割片段)b2(11b2)自槽22伸出，線圈(絕緣電線分割片段)b1(11b1)以圖6(a)般之狀態排列。另一方面，線圈(絕緣電線分割片段)b2(11b2)經彎曲加工，2個開放端部之線圈末端部與其他線圈之開放端部連接而配線。
圖6(b)為組入有絕緣電線(線圈)11之圖5所示之定子100之側視圖，絕緣電線(線圈)11之線圈末端部(11b1、11b2)於定子100之上下伸出。
定子100中之絕緣電線於該槽末端部(11b1、11b2)易產生電暈放電。
因此，藉由將線圈末端部(11b1、11b2)與槽收容部(11a)之相對介電常數設為不同值，較佳為將線圈末端部(11b1、11b2)之相對介電常數設為低於槽收容部(11a)之相對介電常數，會抑制最易產生電暈放電之線圈末端部(尤其U字形狀等轉彎部11b1)之部分放電劣化，而提高耐久性。
本發明之絕緣電線係導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜者。
再者，本申請案說明書中，覆蓋皮膜與被覆以相同含義使用，皮膜層與被覆層以相同含義使用。
以下，自導體起依序進行說明。
<導體>
作為用於本發明之導體，其材質為具有導電性者即可，例如可列舉銅、 銅合金、鋁、鋁合金等。於導體為銅之情形時，例如於為了熔接而利用熱加以熔融之情形時，就防止因含氧而熔接部分中產生空隙之觀點而言，較適合為銅99.96%以上、氧含量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，就必要機械強度方面而言，可使用各種鋁合金。例如，對於旋轉電機般之用途，較適合為可獲得高電流值之純度99.00%以上之純鋁。
導體之剖面形狀係根據用途而決定，故可為圓形(圓)、矩形(平角)、或者六邊形等任一形狀。例如，對於旋轉電機般之用途，就可提高定子鐵心之槽內之導體的佔有率方面而言，較佳為矩形之導體。
導體之尺寸係根據用途而決定，故並無特別指定。於圓形導體之情形時，以直徑計較佳為0.3~3.0mm，更佳為0.4~2.7mm。於平角形狀之導體之情形時，關於一邊之長度，寬度(長邊)較佳為1.0~5.0mm，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。然而，可獲得本發明之效果之導體尺寸之範圍並不限定於此。又，於平角形狀之導體之情形時，其亦因用途而異，相較於剖面為正方形，通常為剖面長方形。又，於平角形狀之導體之情形時，於用途為旋轉電機之情形時，關於該導體剖面之4角之倒角(曲率半徑r)，就提高於定子鐵心之槽內之導體佔有率的觀點而言，r較佳為較小。就抑制對4角之電場集中所導致之部分放電現象之觀點而言，r較佳為較大。因此，曲率半徑r較佳為0.6mm以下，更佳為0.2~0.4mm。然而，可獲得本發明之效果之範圍並不限定於此。
<皮膜層>
本發明中，具有由絕緣材料所構成之至少1層皮膜層。例如，圖1中，表示矩形之導體1之經2層皮膜層(第一皮膜層2、第二皮膜層3)被覆之絕緣電線。此處，圖1(a)為絕緣電線10之俯視圖，圖1(b)為剖面圖。
絕緣材料較佳為樹脂，作為可用於本發明之絕緣被覆樹脂之樹脂，可列舉熱塑性樹脂，例如：聚醯胺(PA)(尼龍)、聚縮醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(包括改質聚苯醚)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、超高分子量聚乙烯等通用工程塑膠，以及聚碸(PSF)、聚碸(PSU)、聚醚碸(PES)、聚苯碸(PPSU)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳酯(U聚合物)、聚醯胺醯亞胺、聚醚酮(PEK)、聚芳醚酮(PAEK)(包括改質PEEK)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚醚醚酮(PEEK)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、熱塑性聚醯亞胺樹脂(TPI)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、液晶聚酯等超級工程塑膠，以及以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)為基底樹脂之聚合物摻合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/聚碳酸酯、尼龍6,6、芳香族聚醯胺樹脂、聚苯醚/尼龍6,6、聚苯醚/聚苯乙烯、聚對苯二甲酸丁二酯/聚碳酸酯等含有上述工程塑膠之聚合物摻合物。該等熱塑性樹脂可單獨使用1種，又，亦可組合2種以上使用。
再者，使用樹脂並不受上述所示之樹脂名限定，除上述列舉之樹脂以外，只要為較該等樹脂性能優異之樹脂，當然亦可使用。
熱塑性樹脂之皮膜層與下述熱硬化性樹脂之皮膜層同樣地進行樹脂清漆化，可進行塗佈、或塗佈後進而進行燒付處理而設置。較佳 為將熱塑性樹脂擠出加工而設置擠出被覆樹脂層。
作為可用於本發明之絕緣被覆樹脂之樹脂，可列舉熱硬化性樹脂，例如聚醯亞胺、聚胺酯(polyurethane)、聚醯胺醯亞胺、聚酯、聚苯并咪唑、聚酯醯亞胺、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂。又，亦可將該等組合2種以上使用。
又，除上述列舉之樹脂以外，只要為較該等樹脂性能優異之樹脂，當然亦可使用。
熱硬化性樹脂之皮膜層可利用與漆包線之燒付相同之方法形成。
即，利用有機溶劑將熱硬化性樹脂進行清漆化而製成樹脂清漆，將該樹脂清漆塗佈於導體，依照常法利用燒付爐對經塗佈之導體進行燒付，藉此可設置熱硬化性樹脂之皮膜層。具體之燒付條件受其使用之爐之形狀等影響，若為大致5m之自然對流式之豎型爐，則可藉由在400~500℃將通過時間設定為10~90秒而達成。
作為用於樹脂清漆之清漆化之有機溶劑，只要不阻礙熱硬化性樹脂之反應，則並無特別限制，例如可列舉：N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)、二甲基亞碸、N,N-二甲基甲醯胺等醯胺系溶劑、N,N-二甲基乙烯脲、N,N-二甲基丙烯脲、四甲基脲等脲系溶劑、γ-丁內酯、γ-己內酯等內酯系溶劑、碳酸丙二酯等碳酸酯系溶劑、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、二甘二甲醚、三乙二醇二甲醚(triglyme)、四 乙二醇二甲醚(tetraglyme)等乙二醇二甲醚(glyme)系溶劑、甲苯、二甲苯、環己烷等烴系溶劑、環丁碸等碸系溶劑等。有機溶劑之沸點較佳為160℃~250℃，更佳為165℃~210℃。
該等有機溶劑之中，就高溶解性、高反應促進性等方面而言，較佳為醯胺系溶劑、脲系溶劑，由於不具有易於阻礙因加熱所導致之交聯反應之氫原子，故更佳為N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙烯脲、N,N-二甲基丙烯脲、四甲基脲，尤佳為N-甲基-2-吡咯啶酮。
再者，於樹脂清漆中，除樹脂以外，亦可視需要含有抗氧化劑、抗靜電劑、紫外線抑制劑、光穩定劑、螢光增白劑、顏料、染料、相溶化劑、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等。
本發明中，較佳為至少含有選自聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚醯亞胺(PI)及聚醯胺醯亞胺(PAI)中之樹脂。
作為聚苯硫醚(PPS)之市售品，例如可列舉FZ-2100(DIC公司製造、商品名)，作為聚碳酸酯(PC)之市售品，例如可列舉Panlite LV-2250Y(帝人公司製造、商品名)，作為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之市售品，例如可列舉TR-8550T(帝人公司製造、商品名)，作為聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)之市售品，例如可列舉TORAYCON 1401X31(東麗公司製造、商品名)，作為聚萘二甲酸乙二酯(PEN)之市售品，例如可列舉Teonex TN8065S(帝人公司製造、商品名)，作為聚醚醚酮(PEEK)之市售品，例如可列舉KetaSpire KT-820(Solvay Specialty Polymers公司製造、商品名)、PEEK450G(Victrex Japan公司製造、商品名)，作為聚醚碸(PES)之市售品，例如可列舉Sumikaexcel PES(住友化學公司製造、商品名)，作為聚醚醯亞胺(PEI)之市售品，例如可列舉ULTEM 1010(Sabic Innovative Plastics公司製造、商品名)，作為聚醯亞胺(PI)之市售品，例如可列舉Aurum PL450C(三井化學公司製造、商品名)，作為聚醯胺醯亞胺(PAI)之市售品，例如可列舉HI406(日立化成公司製造、商品名)。
皮膜層之總厚度較佳為3~200μm，更佳為10~80μm，進而更佳為20~50μm。
本發明中，亦可具有2層以上皮膜層。再者，本發明中，將使完全相同之樹脂清漆進行複數次塗佈、燒付並僅調整層厚度之情形設為1層，即同一層，將即便為相同樹脂但樹脂清漆中之添加劑之種類、量不同者設為其他層，進行計數。
本發明之絕緣電線係如日本專利第4177295號公報所示，對於絕緣皮膜之構成，使用以於導體之外周為可較高地維持與導體之高密接性或皮膜之耐熱性的熱硬化性樹脂、其外周為易於含有氣泡且可獲得高發泡倍率之熱塑性樹脂之順序配置而成者，藉此，可同時確保導體與絕緣皮膜之密接性、絕緣皮膜之耐熱性、絕緣皮膜之相對介電常數之差。
《於同一皮膜層之長度方向或圓周方向上具有相對介電常數不同之部分之絕緣電線、其製造方法》
本發明之絕緣電線係於同一皮膜層之長度方向或圓周方向上具有相對 介電常數不同之部分。
於在同一層具有相對介電常數不同之部分之層具有複數層皮膜層之情形時，可為任意層。
例如，可為與導體相接之層，可為最外層，亦可為內部之層。又，亦較佳為同一處之所有層之相對介電常數不同。
本發明中，較佳為具有2層以上導體上之皮膜層者。於該情形時，於同一層中相對介電常數不同之層較佳為比與導體相接之層更上層之層。又，亦較佳為比與導體相接之層更上層之層的所有層之同一處的相對介電常數不同於他處。
關於相對介電常數之變化，較佳為不變更形成該具有相對介電常數不同之部分之層之絕緣材料、較佳為不變更樹脂之種類，而使用同一樹脂並變更期望部分之相對介電常數。
本發明中，較佳為利用樹脂之容積密度之變更、較佳為利用氣泡之有無、每單位體積之氣泡總體積之量來改變相對介電常數。
又，本發明中，較佳為使樹脂發泡而於樹脂中形成氣泡。
作為僅使絕緣電線之長度方向或圓周方向之特定處發泡而於樹脂中形成氣泡之方法，可列舉如下方法：使氣體或液體滲透至絕緣電線中，並使滲透進之氣體或液體發泡；及於製造絕緣電線時使樹脂清漆含有微量發泡核劑，於該發泡核劑不昇華之條件下製造絕緣電線，並於以需要之形狀進行加工時僅加熱欲降低相對介電常數之預定之處而進行發泡。
本發明中，較佳為使氣體或液體滲透至絕緣電線中並使滲透進之氣體或液體發泡之方法。
本發明之一較佳形態為使氣體滲透至製造後之絕緣電線之絕緣皮膜中，並以該滲透進之氣體為起點使絕緣皮膜發泡之方法。
該情形之絕緣皮膜較佳為由熱塑性樹脂所構成之擠出被覆樹脂。
(藉由氣體之發泡)
所使用之氣體較佳為非活性氣體，可列舉氬氣、氫氣、甲烷、氟氯碳化物、二氧化碳、氦氣、氧氣、氮氣等。該等之中，較佳為對通常之絕緣電線所使用之樹脂之氣體滲透力較強、可高倍率地發泡之二氧化碳。
再者，所使用之氣體於高壓下為液狀，亦可為該液狀，本案說明書中將該等統稱為非活性氣體。同樣地，非活性氣體環境中亦包括非活性氣體之液體中。
藉由非活性氣體之發泡較佳為如以下般，以步驟(1)、(2)之順序進行而使其發泡。
發泡方法
(1)將絕緣電線保持於加壓非活性氣體環境中而使非活性氣體滲透之步驟
(2)將該使非活性氣體滲透至樹脂中之絕緣電線於常壓下加熱而使其發泡之步驟
上述步驟(1)之高壓氣體之加壓亦取決於用於絕緣電線之樹脂，較佳為1~20MPa，更佳為1~15MPa，進而更佳為1~10MPa。又，非活性氣體環境中之保持時間較佳為6小時以上，更佳為12小時以上，進而更佳為24小時以上。非活性氣體環境下之溫度較佳為40℃以下，更佳為30℃以下，進而更佳為20℃以下。
上述步驟(2)於常壓下之加熱發泡之加熱溫度取決於用於皮膜層、較佳為擠出被覆樹脂層之樹脂，若設為較玻璃轉移溫度高，則樹脂易於變形，故而較佳，較佳為較樹脂之玻璃轉移溫度高5~200℃，更佳為高30~180℃，進而更佳為高50~150℃。加熱時間亦取決於加熱溫度，較佳為3~120秒。
本發明中，只要可於皮膜層、較佳為擠出被覆樹脂層部分形成具有相對介電常數較低之部分，則可為任意方法。除上述氣體滲透以外，可選擇：於皮膜層、較佳為擠出被覆樹脂之中事先添加利用紫外線進行分解之成分，並於皮膜成型後部分地照射紫外線而利用分解氣體形成氣泡之方法；吸收水後進行加熱而藉由水蒸氣之產生形成氣泡之方法；事先添加利用電子束照射進行分解之成分並於皮膜成形後部分地照射電子束而利用分解氣體形成氣泡之方法等。
形成於皮膜層、較佳為擠出被覆樹脂層之氣泡可為獨立氣泡，亦可為連通氣泡，又，亦可為該等兩者。此處，所謂獨立氣泡，意指於利用顯微鏡觀察於任意剖面切斷所得之擠出被覆樹脂層之剖面時，無法於氣泡內壁確認孔(即與鄰接之氣泡之連通開口部)者，所謂連通氣泡，意指於以相同之方式觀察時可於氣泡內壁確認孔者。關於氣泡，就維持皮膜層、較佳為擠出被覆樹脂層之磨耗特性或機械特性，且即便縱方向、即厚度方向瞬間崩潰性變形，並且若內壓上升、壓力被釋放則易於恢復方面而言，又，就即便浸漬於溶劑等，溶劑等也不會侵入氣泡內部而填充氣泡部分，而可抑制相對介電常數之上升方面而言，較佳為含有獨立氣泡。
氣泡之徑係利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察皮膜層、較佳 為擠出被覆樹脂層之剖面，使用圖像尺寸計測軟體(三谷商事公司製造WinROOF)以徑測定模式測得任意選擇之20個氣泡之直徑，並將該等平均而算出之值。再者，於氣泡之形狀並非圓形之情形時，將最長部分設為直徑。
再者，藉由發泡而獲得之氣泡之大小、形狀並無特別限定。形狀較佳為球狀。1個氣泡徑之平均值設為氣泡體積之以球換算計之半徑，較佳為10μm以下，更佳為5μm以下，進而更佳為2μm以下。
本發明中，設置絕緣電線之長度方向之相對介電常數不同之部分時，利用固體且即便於發泡步驟時之加熱溫度下亦不變形的材料覆蓋相對介電常數相對較大之部分，以使非活性氣體或液體不滲透，或於發泡時設為溫度較未覆蓋之部分低。
例如，該方法之步驟如圖7及8所示。
此處，圖7中為於圓形之導體1上設置有1層皮膜層之絕緣電線，作為較佳層而覆蓋擠出被覆樹脂層3，圖8中為矩形之導體1上經2層皮膜層2、3被覆之絕緣電線。又，圖7、8均表示下述步驟作為較佳步驟。
步驟(I)：準備或製備而準備不含有氣泡之絕緣電線之步驟
步驟(II)：利用遮罩M使非發泡部分遮罩化之步驟
步驟(III)：氣體滲透、發泡及去除遮罩M之步驟
此處，圖7、8中，(a1)~(a3)均為絕緣電線10之各步驟中之俯視圖，(b1)~(b3)均為各步驟中之剖面圖，(c2)係Z1-Z2部分之進行發泡前之剖面圖。(c3)係(a3)之Z3-Z4部分之未發泡部分(pnf)之剖面圖，(a3)與(b3)中表示經發泡之皮膜層(圖7(a3)、圖8(a3) 中為pf，圖7(b3)、圖8(b3)中為3')。
作為遮罩材料，例如較佳為鋁、不鏽鋼、鐵、銅、玻璃、陶瓷、聚醯亞胺。其中，於本發明之絕緣電線經加工而製成線圈之情形時，插入該線圈之槽(例如，電磁鋼板)於僅插入部分被該槽覆蓋之情形時，亦可於槽中插入經加工之絕緣電線之線圈，並以經固定之狀態保持於非活性氣體環境中，此為較佳。例如，於如馬達般之旋轉電機之情形時，可將槽中安裝有該線圈之定子保持於非活性氣體環境中，於本發明中尤佳。又，於利用鋁、不鏽鋼、鐵、銅、玻璃、陶瓷進行遮罩之情形時，非活性氣體或液體不滲透，故亦可於發泡步驟之前去除遮罩。
於利用不滲透之材料空出間隙而進行覆蓋時，於被覆蓋之部分亦發生稍許發泡。若與未被覆蓋之部分相比而相對介電常數有差時，則表現本發明之效果。
因此，於旋轉電機之情形時，亦可於以槽覆蓋之部分稍作出間隙，使氣體或液體滲透並進行發泡。若至少線圈末端部發泡而相對介電常數降低，則表現本發明之效果。於該情形時，不如藉由槽收容部發泡，亦可獲得填滿槽與絕緣電線之間隙而絕緣電線被固定之其他效果。
本發明中，於導體上之皮膜層僅為熱硬化性樹脂(漆包層)之情形時，亦可使該漆包層於長度方向或圓周方向上部分形成氣泡而使相對介電常數不同。
具體而言，如日本特開2011-238384號公報記載，作為形成氣泡之方法，較佳為如下方法：將於漆包塗料之中混合有熱塑性樹脂而成者燒付而形成為絕緣皮膜，對由此形成之絕緣電線滲透氣體，並使滲透進之氣體發 泡。
作為熱硬化性樹脂，可於無損本發明之主旨之範圍內使用各種熱硬化性樹脂。例如，可使用聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯亞胺乙內醯脲改質聚酯、聚醯胺、甲縮醛、聚胺酯、聚酯、聚乙烯醇縮甲醛、環氧樹脂、聚乙內醯脲、三聚氰胺樹脂、酚樹脂、脲樹脂、聚苯并咪唑等。其中，聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯并咪唑等樹脂就耐熱性及可撓性方面而言較佳。又，該等可單獨使用1種，又，亦可混合2種以上使用。
作為可於該用途使用之熱塑性樹脂，只要可溶解於溶劑即可，非晶性之熱塑性樹脂由於易於溶解且作業性佳，故而較佳。本發明中，所謂非晶性熱塑性樹脂，例如意指丙烯酸樹脂、降莰烯樹脂、環烯系樹脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚苯碸、聚碸、聚芳酯、熱塑性聚醯亞胺等。於非晶性熱塑性樹脂之中，尤其是聚醚醯亞胺、聚碳酸酯、聚醚碸、聚苯碸、聚碸、聚芳酯等較佳。藉由使用非晶性熱塑性樹脂，易於溶解於溶劑。又，該等樹脂於熱硬化性樹脂之網狀結構中可微分散，並可形成微細之氣孔。又，該等可單獨使用1種，又，亦可混合2種以上使用。
於熱塑性樹脂不溶解於溶劑之情形時，亦可使用將漆包塗料中分散有粉體熱塑性樹脂而成之塗料塗佈燒付而形成之絕緣電線，並使其含有氣泡。粉體為球狀、不定形等，於無損皮膜外觀之範圍內可為任意形狀。就電特性較高而言，更佳為球狀。
將熱硬化性樹脂之不含有溶劑之樹脂成分之質量設為A、將 上述熱塑性樹脂之質量設為B時，較佳為A/B為10/90~90/10。進而較佳為A/B為30/70~70/30，尤佳為A/B為40/60~60/40。若熱硬化性樹脂成分較多，則有耐熱性優異之傾向，但有不易提高發泡倍率而相對介電常數之減小量變少之傾向。又，若熱塑性樹脂成分較多，則易於提高發泡倍率而相對介電常數之減小量變多，但有耐熱性下降之傾向，故視需要選擇調配比即可。
再者，亦可於由上述熱硬化性樹脂所構成之皮膜層上設置熱塑性樹脂層。
(藉由發泡核劑之發泡)
又，作為本發明之其他形態，有於絕緣電線之製造製程中使絕緣皮膜事先含有發泡核劑之方法。具體而言，事先使利用紫外線、電子束、熱等分解而產生氣體之成分含有於絕緣皮膜樹脂中，僅對絕緣皮膜之欲降低相對介電常數之部分自後方賦予紫外線、電子束、熱等以使特定處發泡，藉此可實現相對介電常數之減小。
關於絕緣電線之樹脂是否已發泡，例如於藉由掃描型電子顯微鏡或光學顯微鏡對厚度方向、樣品面積之縱方向、橫方向之任一者切斷而得之剖面觀察剖面照片時，若可確認氣泡胞則可判定為已發泡，又，間接地可利用容積密度之降低而確認。
已發泡部分之樹脂之容積密度降低。根據該容積密度之變化之關係，算出發泡倍率。
具體而言，發泡倍率根據以下式而求出。
發泡倍率=發泡前之樹脂之容積密度/發泡後之樹脂之容 積密度
發泡倍率較佳為1.2~5.0，更佳為1.2~2.0，進而更佳為1.3~1.8。
該發泡倍率越大，發泡部分之相對介電常數越降低。
(容積密度之測定)
此處，用以求出上述發泡倍率之容積密度可如下述般進行測定。
依據JIS-K-7112(1999)「塑膠-非發泡塑膠之密度及比重之測定方法」之A法(水中置換法)求出。
具體而言，例如，使用附屬於Mettler公司製造之電子天平SX64之密度測定套組，浸漬液使用甲醇。將絕緣電線之擠出被覆樹脂之已發泡部分即線圈末端部、也就是U字形狀部分及未發泡之槽收容部分別剝離，製成各試片，並根據下述計算式算出該各試片之密度。
試片之密度ρS,t=(mS,A×ρIL)/(mS,A-mS,IL)
此處，mS,A為於空氣中測定之試片之質量(g)，mS,IL為於浸漬液中測定之試片之質量(g)，ρIL為浸漬液之密度(g/cm3)。
(相對介電常數之測定)
另一方面，本發明中特定出之相對介電常數係如下述般，可測定絕緣層之靜電電容，並根據所獲得之靜電電容進行計算而求出。
具體而言，於絕緣電線之最表面皮膜之全周蒸鍍金屬電極，測得導體與金屬電極間之靜電電容，根據電極長與絕緣皮膜厚之關係算出相對介電常數。此處，絕緣層之靜電電容係使用市售之LCR測定計、例如LCR Hitester(日置電機股份有限公司製造、型號3532-50)，於25℃、100Hz測定。
關於導體形狀為矩形之絕緣電線，若於在圓周方向上有4面之平坦面(絕緣皮膜)之某一面將面內之絕緣皮膜局部剝離並蒸鍍金屬電極，則亦可測定部分相對介電常數。
本發明之絕緣電線於同一皮膜層之長度方向或圓周方向具有相對介電常數不同之部分。於將相對介電常數較高部分之相對介電常數設為100時，相對介電常數較低部分之介電常數較佳為90以下，更佳為80以下，進而更佳為75以下。再者，相對介電常數較低部分之相對介電常數之下限就現實而言為20以上。
因此，藉由發泡導致之容積密度降低而實現之相對介電常數降低率[(發泡前之相對介電常數-發泡後之相對介電常數)×100/發泡前之相對介電常數]較佳為10%以上，更佳為20%以上，進而更佳為25%以上。又，相對介電常數降低率之上限就現實而言為80%以下。
例如，關於聚苯硫醚(PPS)(DIC公司製造、商品名：FZ-2100)，若根據容積密度算出之發泡倍率為1.5，則該聚苯硫醚(PPS)自身之相對介電常數為3.3，與此相對，發泡後之相對介電常數成為2.4，降低27~28%。
《旋轉電機及其製造方法》
本發明之絕緣電線可用於各種電氣設備、電子機器。尤其本發明之絕緣電線經線圈加工而用於馬達或變壓器等，可構成高性能之電氣設備。其中，較佳地用作HV(油電混合車)或EV(電動汽車)之驅動馬達用之繞線。
其中，在用於馬達般之旋轉電機之情形時，將絕緣電線如圖2所示般 切斷並轉彎加工為U字形狀等，使複數根U字形狀絕緣電線之U字形狀之2個末端即開放端部b2(11b2)交替地連接而製成線圈，並收納於定子鐵心之槽22。再者，此時，開放端部b2(11b2)之連接存在連接後收納於槽22之方法1、及不連接而將全部絕緣電線分割片段11收納於槽22後進行彎曲加工並連接之方法2。本發明中，可為其中任一方法。
U字形狀等絕緣電線之線圈(絕緣電線分割片段)11如圖2(a)所示般，由收納於定子鐵心20之槽22之槽收容部a(11a)、及未被收納而自槽22伸出之線圈末端部b1、b2(11b1、11b2)所構成，該直線部之槽收容部收容於互相不同之槽22，線圈末端部b1、b2(11b1、11b2)於定子100之上下部分以自定子面伸出之狀態排列。
因此，可將所使用之絕緣電線稍長地切斷，事先僅將收容於槽22之部分利用非活性氣體或液體不滲透之素材、材料進行覆蓋等，而僅將預定製成線圈末端部b1、b2(11b1、11b2)之部分露出，使非活性氣體或液體僅滲透該線圈末端部b1、b2(11b1、11b2)並進行發泡，或將經加工之絕緣電線即線圈11以收容於定子100之槽22之狀態與定子100一併保存於非活性氣體環境下，使非活性氣體或液體僅滲透自定子100之槽22伸出之部分，並僅使線圈末端部b1、b2(11b1、11b2)發泡。
此時，上述方法1中，於發泡後，將絕緣電線分割片段11之開放端部彎曲加工，並於不同之絕緣分割片段間進行連接。
本發明之旋轉電機之製造中，藉由使線圈末端部b1、b2(11b1、11b2)發泡，而降低絕緣電線、將其加工而成之線圈之特定部分之絕緣材料的相對介電常數。
即，本發明之旋轉電機之製造方法如上述般，係使用導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜之絕緣電線的旋轉電機之製造方法，其中，上述絕緣電線被加工為線圈，該線圈由如下構成：槽收容部，其被收納於收容線圈之定子鐵心之槽；及線圈末端部，其未被收納於定子鐵心之槽，於使上述線圈收容於上述定子鐵心之槽並固定該線圈之步驟、或其後之組裝旋轉電機之步驟中之任一者，降低上述線圈末端部之絕緣材料之相對介電常數；較佳為如上述般使線圈末端部之絕緣材料發泡。
[實施例]
以下，基於實施例，進一步詳細地說明本發明，但其並不限制本發明。
實施例1
(不含有氣泡之絕緣電線之製作)
如以下般，製作絕緣電線。
使用剖面圓形(0.5mm)之導體(氧含量15ppm之銅)，於該導體上形成擠出被覆樹脂層。
擠出機之螺桿係使用30mm全螺紋、L/D=20、壓縮比3。熱塑性樹脂係使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)(帝人公司製造、商品名：PET樹脂TR-8550T、相對介電常數3.2)，以擠出被覆樹脂層之剖面之外形形狀與導體之形狀成為相似形之方式，使用擠出模嘴進行PET之擠出被覆，並於導體之外側形成厚度為32μm之擠出被覆樹脂層，而獲得由PET 擠出被覆線構成之絕緣電線。
(經發泡之絕緣電線之製作)
將如上述般製作之絕緣電線如圖7所示般利用寬度100mm、厚度0.05mm之由鋁構成之遮罩覆蓋絕緣電線之周圍。
如此，將部分被遮罩之絕緣電線於填充有二氧化碳之高壓容器中於1.7MPa之壓力下以溫度-30℃之條件保管42小時，使二氧化碳滲透至未被遮罩之部分之皮膜樹脂中。
其後，自高壓容器取出絕緣電線，以溫度200℃之條件加熱1分鐘，使未被遮罩之部分之皮膜樹脂發泡。發泡後之PET擠出被覆樹脂層之厚度為39μm。
將未被遮罩之部分之皮膜樹脂及被遮罩之皮膜樹脂分別剝離，藉由掃描型電子顯微鏡對厚度方向、樣品面積之縱方向、橫方向之3種方向切斷而得之剖面觀察剖面照片，未被遮罩之部分之皮膜層於任一剖面均確認到氣泡胞。此處，氣泡之形狀為球狀。另一方面，於被遮罩之部分之皮膜層無法確認氣泡胞。
(容積密度之測定)
依據JIS-K-7112(1999)「塑膠-非發泡塑膠之密度及比重之測定方法」之A法(水中置換法)求出。
使用附屬於Mettler公司製造之電子天平SX64之密度測定套組，浸漬液使用甲醇。將絕緣電線之擠出被覆樹脂之已發泡部分(即未被遮罩之皮膜樹脂部分)、及未發泡之被遮罩之皮膜樹脂部分分別剝離，製成各試片，根據下述計算式算出該各試片之密度。
試片之密度ρS,t=(mS,A×ρIL)/(mS,A-mS,IL)
此處，mS,A為於空氣中測定之試片之質量(g)，mS,IL為於浸漬液中測定之試片之質量(g)，ρIL為浸漬液之密度(g/cm3)。
(發泡倍率之測定)
利用上述方法測定未被遮罩之部分於發泡前後之皮膜樹脂之容積密度。將被遮罩之部分即發泡前之皮膜樹脂之容積密度除以發泡後之相同部分之皮膜樹脂之容積密度，求出發泡倍率。
其結果，發泡倍率為1.6。
(相對介電常數之測定)
分別以如下方式測得未發泡之被遮罩之部分、及已發泡之未被遮罩之部分的皮膜層之樹脂之相對介電常數。其結果，被遮罩之部分之皮膜樹脂之相對介電常數為3.3，未被遮罩之部分之皮膜樹脂之相對介電常數為2.4。
相對介電常數係根據絕緣層之靜電電容而算出。即，於絕緣電線之最表面皮膜之全周蒸鍍金屬電極，測得導體與金屬電極間之靜電電容，根據電極長與絕緣皮膜厚之關係算出相對介電常數。此處，絕緣層之靜電電容係使用LCR Hitester(日置電機股份有限公司製造、型號3532-50)，於25℃、100Hz測定
作為以上述方式經部分發泡之絕緣電線之耐久性，而對部分放電起始電壓進行評價。
(部分放電起始電壓)
部分放電起始電壓之測定係使用菊水電子工業公司製造之部分放電試驗機「KPD2050」(商品名)。關於部分放電起始電壓，將2根絕緣電線之已 發泡部分撚合為扭轉狀，對該2根導體間施加50Hz正弦波之交流電壓並以升壓速度50V/s進行升壓，讀取產生10pC之部分放電時之電壓。再者，以測定溫度25℃進行。
其結果，產生10pC之部分放電之電壓為0.940kV。
此處，確認未被遮罩覆蓋之部分為與國際公開第2011/118717號說明書所記載之實施例12相同之結果。
比較例1
實施例1中，將發泡前之絕緣電線作為比較例1。
以與實施例1相同之方式測定相對介電常數。
其結果，發泡前之皮膜樹脂之相對介電常數為3.2。
又，製作將2根絕緣電線之未發泡部分撚合為扭轉狀而成之試片，以與實施例1相同之方式測定放電電荷量為10pC時之電壓(有效值)。
其結果，產生10pC之部分放電之電壓為0.700kV。
實施例2
(不含有氣泡之絕緣電線之製作)
如以下般，製作絕緣電線。
使用剖面圓形(1.0mm)之導體(氧含量15ppm之銅)，於該導體上形成擠出被覆樹脂層。
擠出機之螺桿係使用30mm全螺紋、L/D=20、壓縮比3。熱塑性樹脂係使用聚萘二甲酸乙二酯(PEN)(帝人公司製造、商品名：Teonex TN8065S、相對介電常數3.0)，以擠出被覆樹脂層之剖面之外形形狀與導體之形狀成為相似形之方式，使用擠出模嘴進行PEN之擠出被覆，於導體之 外側形成厚度為100μm之擠出被覆樹脂層，獲得由PEN擠出被覆線所構成之絕緣電線。
(經發泡之絕緣電線之製作)
將如上述般製作之絕緣電線如圖7所示般利用寬度100mm、厚度0.2mm之由聚醯亞胺所構成之膜狀遮罩對絕緣電線之周圍重疊覆蓋10周。
如此，將被部分遮罩之絕緣電線於填充有二氧化碳之高壓容器中於1.7MPa之壓力下以溫度-25℃之條件保管168小時，使二氧化碳滲透至皮膜樹脂中。
其後，自高壓容器取出絕緣電線，以溫度100℃之條件加熱1分鐘，使皮膜樹脂發泡。未被遮罩覆蓋之部分於發泡後之PET擠出被覆樹脂層之厚度為142μm。被遮罩覆蓋之部分為132μm。
將未被遮罩之部分之皮膜樹脂及被遮罩之皮膜樹脂分別剝離，藉由掃描型電子顯微鏡對厚度方向、樣品面積之縱方向、橫方向之3種方向切斷而得之剖面觀察剖面照片，未被遮罩之部分之皮膜層與被遮罩之部分之皮膜層均於任一剖面確認到氣泡胞。此處，氣泡之形狀為球狀。
(容積密度之測定)
將絕緣電線之擠出被覆樹脂未被遮罩之皮膜樹脂部分及被遮罩部分之絕緣電線之皮膜樹脂部分分別剝除，製成各試片，並以與實施例1相同之方式算出密度。
(發泡倍率之測定)
發泡前之絕緣電線之皮膜樹脂部分亦同樣地算出密度，將發泡前之皮膜樹脂之容積密度除以發泡後之皮膜樹脂之容積密度而算出發泡倍率。
其結果，未被遮罩之部分之發泡倍率為3.0。又，被遮罩之部分之發泡倍率為1.4。
(相對介電常數之測定)
將被遮罩之部分及未被遮罩之部分之皮膜層之樹脂之相對介電常數分別以與實施例1相同之方式進行測定。其結果，被遮罩之部分之皮膜樹脂之相對介電常數為2.4，未被遮罩之部分之皮膜樹脂之相對介電常數為1.6。
(部分放電起始電壓)
對於被遮罩之部分及未被遮罩之部分，將各2根撚合為扭轉狀而製作試片，並以與實施例1相同之方式測定部分放電起始電壓。
其結果，未被遮罩之部分為1.75kV。又，被遮罩之部分為1.45kV。
此處，確認未被遮罩覆蓋之部分與國際公開第2011/118717號說明書記載之實施例3為相同之結果。
比較例2
於實施例2中，將發泡前之絕緣電線作為比較例2。
以與實施例2相同之方式測定相對介電常數。
其結果，發泡前之皮膜樹脂之相對介電常數為3.0。
又，製作將發泡前之2根絕緣電線撚合為扭轉狀而成之試片，並以與實施例2相同之方式測定部分放電起始電壓。
其結果為1.10kV。
實施例3
(不含有氣泡之絕緣電線之製作)
如以下般製作絕緣電線。
使用剖面矩形(長邊3.2mm×短邊2.4mm，四角之倒角之曲率半徑r=0.3mm)之平角導體(氧含量15ppm之銅)，於該導體上形成漆包燒付層。
漆包燒付層之形成係使用與導體為相似形之模嘴，將聚醯胺醯亞胺樹脂(PAI)清漆(日立化成公司製造、商品名：HI406)塗佈於導體，以燒付時間成為15秒之速度通過設定為450℃之爐長8m之燒付爐內，並將此操作重複數次，藉此，形成厚度40μm之漆包燒付層，獲得漆包線。
將所獲得之漆包線設為芯線，如以下般形成擠出被覆樹脂層。
擠出機之螺桿係使用30mm全螺紋、L/D=20、壓縮比3。熱塑性樹脂係使用聚苯硫醚(PPS)(DIC公司製造、商品名：FZ-2100、相對介電常數3.3)，以擠出被覆樹脂層之剖面之外形形狀與導體之形狀成為相似形之方式，使用擠出模嘴進行PPS之擠出被覆，於漆包燒付層之外側形成厚度為41μm之擠出被覆樹脂層，獲得由PPS擠出被覆漆包線所構成之絕緣電線。
(於皮膜層之長度方向上具有相對介電常數不同之部分之絕緣電線之製作)
為了將如上述般製作之絕緣電線收容於旋轉電機中所使用之定子之槽，而將其切斷及加工為U字形狀，如圖2所示收納於定子之各槽，並最終如圖5般於所有槽中安裝經U字形狀之線圈捲加工之絕緣電線(線圈)。
將插入之U字形狀線圈之2個末端部分於各槽之出口附近進行彎曲加工，於不同線圈間將該末端部分熔接，並自側面看槽為如圖6(b)般進行 配線。此處，圖6(a)為收容於槽之線圈之U字形狀部分。
將安裝有如此製作之線圈之定子於填充有二氧化碳之高壓容器中於1.2MPa之壓力下以溫度-32℃之條件保管24小時，使二氧化碳滲透至線圈末端部之皮膜樹脂中。
其後，自高壓容器取出定子，以溫度200℃之條件加熱1分鐘，使線圈末端部之皮膜樹脂發泡。發泡後之PPS擠出被覆樹脂層之厚度為45μm。
將槽收容部之皮膜層之樹脂及作為線圈末端部之U字形狀部分之皮膜層之樹脂分別剝離，藉由掃描型電子顯微鏡對厚度方向、樣品面積之縱方向、橫方向之3種方向切斷而得之剖面觀察剖面照片，作為線圈末端部之U字形狀部分之皮膜層中於任一剖面均確認到氣泡胞。此處，氣泡之形狀為球狀。
(容積密度之測定)
將絕緣電線之擠出被覆樹脂之已發泡部分即作為線圈末端部之U字形狀部分及未發泡之槽收容部各自剝除而製成各試片，並以與實施例1相同之方式求出。
(發泡倍率之測定)
利用上述方法測定作為線圈末端部之U字形狀部分於發泡前後之皮膜層之樹脂之容積密度。將發泡前線圈末端部之U字形狀部分之皮膜樹脂之容積密度除以發泡後之相同部分之皮膜樹脂之容積密度，求出發泡倍率。
其結果，發泡倍率為1.5。
(相對介電常數之測定)
以與實施例1相同之方式分別測得未發泡之槽收容部及已發泡之線圈 末端部即U字形狀部分之皮膜層之樹脂之相對介電常數。其結果，槽收容部之皮膜樹脂之相對介電常數為3.3，與發泡前之樹脂為相同相對介電常數。另一方面，已發泡之線圈末端部之皮膜樹脂之相對介電常數為2.4
比較例3
將實施例3中製作之發泡前之絕緣電線設為比較例3。
與實施例3相同地，以與實施例3相同之方式測定實施例3中測定之部分之相對介電常數。
其結果，槽收容部之皮膜樹脂及線圈末端部之皮膜樹脂之相對介電常數均為3.3。
實施例3中，與未發泡之部分之相對介電常數相比，已發泡部分之相對介電常數降低，故產生10pC之部分放電之電壓與發泡前相比變高，暗示耐久性優異。
根據實施例1、2及3與相對應之比較例1、2及3之比較可明瞭，藉由進行發泡，而耐久性較大地提高，而且根據實施例1、2及3中製作之製造方法亦明瞭，可不經歷複雜之步驟而簡便地且成本亦廉價地獲得耐久性優異之絕緣電線、旋轉電機。
已將本發明與其實施態樣一併進行說明，但只要我等未特別指定，則不於說明之任何細節限定我等之發明，認為應不違反附加之申請專利範圍所示之發明之精神及範圍而廣泛地解釋。
本申請案係主張基於2014年1月22日於日本提出專利申請之日本特願2014-009913之優先權者，其係作為參照並將其內容作為本說明書之記載之一部分而組入本文。
1‧‧‧導體
3‧‧‧第二皮膜層(擠出被覆樹脂層)
3'‧‧‧已發泡之第二皮膜層(已發泡之擠出被覆樹脂層)
10‧‧‧絕緣電線
M‧‧‧遮罩
pf‧‧‧已發泡部分
pnf‧‧‧非發泡部分

Claims (15)

  1. 一種絕緣電線，其係導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜者，其特徵在於：於同一皮膜層之長度方向或圓周方向具有相對介電常數不同之部分。
  2. 如申請專利範圍第1項之絕緣電線，其中，上述絕緣材料為樹脂，上述相對介電常數不同之部分的相對介電常數低於該樹脂材料的相對介電常數。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之絕緣電線，其中，藉由上述皮膜層之容積密度之差使該皮膜層之相對介電常數不同。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之絕緣電線，其中，藉由上述皮膜層含有氣泡使上述相對介電常數不同。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之絕緣電線，其中，於上述同一皮膜層之長度方向或圓周方向，上述相對介電常數不同之部分係經發泡而形成。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之絕緣電線，其中，構成上述具有相對介電常數不同之部分之皮覆層的絕緣材料至少含有選自聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚醯亞胺及聚醯胺醯亞胺中之樹脂。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之絕緣電線，其中，上述導體之剖面形狀為圓形或矩形。
  8. 一種旋轉電機，其係使用申請專利範圍第1至7項中任一項之絕緣電線 而成。
  9. 如申請專利範圍第8項之旋轉電機，其中，上述絕緣電線經捲線加工而被加工為線圈，該線圈由如下構件構成：槽收容部，其被收納於收容線圈之定子鐵心之槽；及線圈末端部，其未被收納於定子鐵心之槽。
  10. 如申請專利範圍第9項之旋轉電機，其中，於上述線圈中，未被收納於定子鐵心之槽之絕緣電線皮膜之上述線圈末端部的相對介電常數，低於被收納於定子鐵心之槽之絕緣電線皮膜之上述槽收容部的相對介電常數。
  11. 一種絕緣電線之製造方法，其係導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜之絕緣電線之製造方法，其特徵在於：上述絕緣電線於同一皮膜層之長度方向或圓周方向具有相對介電常數不同之部分，藉由使上述絕緣材料發泡來形成上述相對介電常數不同之部分。
  12. 如申請專利範圍第11項之絕緣電線之製造方法，其中，於製造以上述絕緣材料覆蓋皮膜之絕緣材料不發泡之絕緣電線後，使該絕緣材料發泡。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之絕緣電線之製造方法，其中，上述發泡係使氣體或液體滲透至絕緣材料中後使其等發泡者，以固體且於發泡步驟時之加熱溫度下亦不變形之材料覆蓋該絕緣材料，未被覆蓋之部分之相對介電常數比被覆蓋之部分低。
  14. 一種旋轉電機之製造方法，其係使用導體之周圍以至少1層絕緣材料覆蓋皮膜之絕緣電線的旋轉電機之製造方法，其特徵在於： 上述絕緣電線被加工為線圈，該線圈由如下構件構成：槽收容部，其被收納於收容線圈之定子鐵心之槽；及線圈末端部，其未被收納於定子鐵心之槽，於將上述線圈收容於上述定子鐵心之槽並固定該線圈之步驟、或者其後之組裝旋轉電機之步驟中之任一步驟，降低上述線圈末端部之絕緣材料之相對介電常數。
  15. 如申請專利範圍第14項之旋轉電機之製造方法，其中，使未被收納於定子鐵心之槽之上述線圈末端部之絕緣材料發泡。
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