TWI697016B

TWI697016B - 絕緣電線

Info

Publication number: TWI697016B
Application number: TW108111203A
Authority: TW
Inventors: 原奈摘子; 池田佳祐; 武藤大介
Original assignee: 日商古河電氣工業股份有限公司; 日商古河電磁線股份有限公司
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-06-21
Also published as: KR20200136883A; TW201942915A; US20210012926A1; JPWO2019188898A1; EP3780015A4; CN111587462B; EP3780015A1; CN111587462A; WO2019188898A1; US11450450B2

Abstract

本發明之絕緣電線係具有導體及含氣泡之絕緣層者，該含氣泡之絕緣層將該導體之外周面直接或間接地被覆且含有熱硬化性樹脂，上述含氣泡之絕緣層中之氣泡包含：與上述絕緣電線之長度方向垂直之截面中之氣泡之扁平率（氣泡截面形狀之橫向之長度/氣泡截面形狀之縱向之長度）為1.5以上且5.0以下之扁平氣泡。

Description

絕緣電線

本發明係關於一種具有含氣泡之絕緣層之絕緣電線。

對於汽車、一般產業用之馬達等旋轉電機，關於高密度下之小型化、高輸出之要求在不斷提高。於此種旋轉電機中使用導體經絕緣層被覆而成之絕緣電線。根據對高輸出之要求，要求旋轉電機中使用之絕緣電線應對高電壓。例如，要求絕緣破壞電壓較高之絕緣電線。又，高電壓之施加會導致絕緣層表面容易產生局部放電。因此，要求抑制因局部放電引起之劣化。為了抑制該劣化，較為重要的是提高局部放電起始電壓（PDIV）。作為提高局部放電起始電壓之方法之一，有減小絕緣層之相對介電常數之方法。作為減小相對介電常數之方法之一，已知有製成具有氣泡之絕緣層之方法。

於專利文獻1中揭示有具有含氣泡之絕緣層、且於同一被膜層之長度方向或圓周方向上具有厚度較薄之部分之絕緣電線。又，於專利文獻2中揭示有具有多孔質絕緣層之絕緣電線。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2015/137342號 [專利文獻2]日本特開2012-224714號

[發明所欲解決之課題]

具有含氣泡之絕緣層之絕緣電線與通常之不具有氣泡之絕緣電線相比，能夠提高局部放電起始電壓，但絕緣破壞電壓相對變低。本發明之課題在於提供一種不僅維持較高之局部放電起始電壓並且進一步提高絕緣破壞電壓之具有含氣泡之絕緣層之絕緣電線。 [解決課題之技術手段]

本發明人等為了解決上述問題而進行了各種研究。本發明人等發現，若將絕緣層中之氣泡之形狀設為特定之扁平形狀，則能夠於以較高等級維持絕緣電線之局部放電起始電壓之狀態下提高絕緣破壞電壓，從而完成本發明。

即，本發明之上述課題係藉由以下之手段而達成。 [1] 一種絕緣電線，其係具有導體及含氣泡之絕緣層者，該含氣泡之絕緣層將該導體之外周面直接或間接地被覆且含有熱硬化性樹脂，上述含氣泡之絕緣層中之氣泡包含：與上述絕緣電線之長度方向垂直之截面中之氣泡之扁平率（氣泡截面形狀之橫向之長度/氣泡截面形狀之縱向之長度）為1.5以上且5.0以下之扁平氣泡。 [2] 如[1]中記載之絕緣電線，其中，上述含氣泡之絕緣層中之氣泡中，上述扁平氣泡之數量之比率為50%以上。 [3] 如[1]或[2]中記載之絕緣電線，其中，上述含氣泡之絕緣層之空隙率為70%以下。 [4] 如[1]至[3]中任一項中記載之絕緣電線，其中，上述熱硬化性樹脂為聚酯、聚酯醯亞胺、聚醯亞胺、或聚醯胺醯亞胺、或者其等之組合。 [5] 如[1]至[4]中任一項中記載之絕緣電線，其具有：將上述含氣泡之絕緣層之外周面直接或間接地被覆的外側不含氣泡之絕緣層。 [6] 如[1]至[5]中任一項中記載之絕緣電線，其中，上述含氣泡之絕緣層之厚度為10 μm以上且250 μm以下。 [7] 如[1]至[6]中任一項中記載之絕緣電線，其中，上述扁平氣泡係藉由具有氣泡之絕緣層之厚度方向之壓縮而形成。 [發明之效果]

本發明之絕緣電線不僅維持局部放電起始電壓並且提高絕緣破壞電壓。因此，可較佳地用於被施加高電壓之旋轉電機等電氣機器等。

＜＜絕緣電線＞＞本發明之絕緣電線具有導體及含氣泡之絕緣層，該含氣泡之絕緣層將該導體之外周面直接或間接地被覆且含有熱硬化性樹脂。含氣泡之絕緣層具有氣泡，氣泡包含：與絕緣電線之長度方向垂直之截面中之氣泡之扁平率（以氣泡截面形狀之橫向之長度/氣泡截面形狀之縱向之長度進行規定，亦稱作氣泡扁平率或者簡稱作扁平率）為1.5以上且5.0以下之扁平氣泡。以下，有時將具有氣泡之絕緣層稱作「含氣泡之絕緣層」，將具有上述特定之扁平氣泡之含氣泡之絕緣層稱作「含扁平氣泡之絕緣層」。將導體之外周面直接被覆之含氣泡之絕緣層係指於導體與含氣泡之絕緣層之間不設置其他層（例如，接著劑層、漆包層）而以與外周面相接之狀態具有含氣泡之絕緣層。另一方面，將導體之外周面間接地被覆之含氣泡之絕緣層係指隔著設置於導體與含氣泡之絕緣層之間之其他層而於導體之上具有含氣泡之絕緣層。參照圖式對本發明之絕緣電線之較佳之實施形態進行說明。於圖1中示出剖視圖之本發明之絕緣電線之一實施態樣係絕緣電線10，其具有：導體1，其與絕緣電線之長度方向垂直之截面為矩形；及含扁平氣泡之絕緣層2，其將導體1之外周面直接被覆。於圖2中示出剖視圖之本發明之絕緣電線之另一實施態樣（絕緣電線20）除於含扁平氣泡之絕緣層2之外周直接設置有外側不含氣泡之絕緣層3以外，與圖1所示之絕緣電線相同。圖3係將圖1所示之含扁平氣泡之絕緣層2及導體1之一部分放大所得之示意圖，含扁平氣泡之絕緣層2具有扁平氣泡4。Y表示含扁平氣泡之絕緣層2之厚度方向。於圖3中，氣泡為規律配置，但本發明並不限定於此。

＜含扁平氣泡之絕緣層＞含扁平氣泡之絕緣層至少具有下述特定之扁平氣泡。此處，含扁平氣泡之絕緣層所具有之氣泡可為獨立氣泡亦可為連通氣泡，亦可為該等兩者。獨立氣泡係指利用顯微鏡觀察沿任意面切出之絕緣電線之截面時於氣泡壁無法確認到與相鄰氣泡之連通開口部者，連通氣泡係指於以相同方式進行觀察時於氣泡壁能夠確認到連通開口部者。扁平氣泡係指包含上述獨立氣泡及連通氣泡之氣泡中的於與絕緣電線之長度方向（軸線方向）垂直之截面中之氣泡扁平率為1.5以上且5.0以下之氣泡。藉由含有扁平氣泡，能夠維持局部放電起始電壓並且提高絕緣破壞電壓。若扁平率超過5.0，則有氣泡形狀無法保持之情況，因此並不實際。扁平率較佳為1.5以上且3.0以下，更佳為1.5以上且2.5以下。含扁平氣泡之絕緣層亦可具有不滿足扁平率之氣泡，例如圓形、橢圓形（不滿足上述扁平率）、不定形等截面形狀之氣泡。

扁平率可藉由以下之方法求出。與絕緣電線之長度方向垂直地將絕緣電線切斷，並利用離子研磨處理對截面進行加工。利用掃描式電子顯微鏡（SEM）觀察以此方式獲得之含扁平氣泡之絕緣層之截面（100 μm×150 μm），而獲得截面圖像。於含扁平氣泡之絕緣層之厚度未達100 μm之情形時等，以成為上述截面面積之方式使用多個截面圖像。於所獲得之截面圖像中，選擇任意氣泡，將含有所選擇氣泡之含扁平氣泡之絕緣層之厚度方向設為y軸方向（垂直方向），將與厚度方向垂直之方向設為x軸方向（水平方向）。繼而，以其一邊平行於上述x軸之方式畫出與氣泡之截面形狀外切之長方形，求出該長方形之x軸方向（水平方向）之一邊之長度作為斐瑞特（Feret）水平直徑，並求出y軸方向（含扁平氣泡之絕緣層之厚度方向）之一邊之長度作為斐瑞特垂直直徑。將斐瑞特水平直徑設為氣泡截面形狀之橫向之長度，將斐瑞特垂直直徑設為氣泡形狀之縱向之長度，將以斐瑞特水平直徑除以斐瑞特垂直直徑所得之比率設為氣泡之橫/縱比。以上述方式觀察任意氣泡並算出該氣泡之橫/縱比，將橫/縱比為1.5以上且5.0以下之20個氣泡之橫/縱比之平均值設為扁平率。各氣泡間之邊界線不明確者排除在計測之外（不作為算出扁平率之氣泡進行觀察）。又，於絕緣電線為方線（截面矩形）之情形時，角隅部分之氣泡亦排除在計測之外。

於含扁平氣泡之絕緣層中，含扁平氣泡之絕緣層中所含之氣泡中之扁平氣泡之比率（扁平氣泡數量/（扁平氣泡數量與扁平氣泡以外之氣泡之數量之合計））並無特別限定，較佳為50%以上，更佳為60%以上。若為50%以上，則能夠維持局部放電起始電壓並且進一步提高電線破壞電壓。上限並無特別限定，較佳為100%。扁平氣泡之比率可如下求出。與求取扁平率之情形同樣地獲得截面圖像，觀察任意20個氣泡，對各氣泡算出氣泡之橫/縱比，將扁平率為1.5以上且5.0以下之氣泡之個數相對於總氣泡觀察數（20個）之比率設為扁平氣泡之比率。各氣泡間之邊界線不明確者排除在計測之外。又，於方線之情形時，角隅部分之氣泡亦排除在計測之外。

就含扁平氣泡之絕緣層之機械強度之方面而言，含扁平氣泡之絕緣層之空隙率較佳為70%以下，進而較佳為60%以下。藉由將空隙率設為70%以下，能夠進一步提高局部放電起始電壓及絕緣破壞電壓。又，含扁平氣泡之絕緣層中之熱硬化性樹脂於厚度方向上所占之比率變高，而可撓性優異。就藉由介電常數之減小而發揮較高之絕緣破壞電壓之方面而言，含扁平氣泡之絕緣層較佳為具有10%以上之空隙率，更佳為具有20%以上之空隙率，進而較佳為具有30%以上之空隙率。含扁平氣泡之絕緣層之空隙率可藉由發泡倍率、清漆中之樹脂濃度、黏度、塗佈清漆時之溫度、發泡劑之添加量、燒結爐之溫度等而進行調整。含扁平氣泡之絕緣層中之空隙率可如下求出。求出含扁平氣泡之絕緣層之氣泡形成（發泡）後之體密度（D2）及氣泡形成（發泡）前之相同部分之層之體密度（D1），根據以下之式而算出。發泡倍率＝（D1/D2）×100（%）空隙率＝{（發泡倍率－100）/發泡倍率}×100（%）再者，體密度係依據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）而求出。具體而言，使用Mettler公司製造之電子天平SX64附帶之密度測定套組，浸漬液係使用甲醇。分別剝取絕緣電線之含扁平氣泡之絕緣層及氣泡形成（發泡）前之相同部分之層，作為各試樣片，根據下述計算式算出該等各試驗片之體密度（p_s,t ）。試驗片之體密度p_s,t ＝（m_s,t ×ρ_IL ）/（m_s,A －m_s,IL ）此處，m_s,A 係於空氣中測得之試驗片之質量（g），m_s,IL 係於浸漬液中測得之試驗片之質量（g），ρ_IL 係浸漬液之密度（g/cm³ ）。

含扁平氣泡之絕緣層中之氣泡之平均氣泡徑並無特別限定，以圓當量徑之平均值計，較佳為10 μm以下，更佳為5 μm以下，進而較佳為2 μm以下。氣泡徑可藉由以下之方法進行測定。與絕緣電線之長度方向垂直地將絕緣電線切斷，並利用離子研磨處理對截面進行加工。利用掃描式電子顯微鏡（SEM）觀察所獲得之含扁平氣泡之絕緣層之截面（100 μm×150 μm），使用圖像尺寸計測軟體（三谷商事公司製造之WinROOF）以直徑測定模式測定任意選擇之20個氣泡之直徑，而獲得各氣泡之圓當量徑，將其平均值設為氣泡徑。各氣泡間之邊界線不明確者排除在計測之外。

含扁平氣泡之絕緣層含有熱硬化性樹脂。即，含扁平氣泡之絕緣層係由熱硬化性樹脂構成之含氣泡之層。作為含扁平氣泡之絕緣層所含之熱硬化性樹脂，只要為絕緣電線通常所使用者且能夠形成氣泡者則並無特別限定。作為熱硬化性樹脂，例如可列舉：聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚酯醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺、聚胺酯（polyurethane）、聚乙內醯脲、聚醯亞胺乙內醯脲改質聚酯、聚酯、聚苯并咪唑、三聚氰胺樹脂、甲縮醛（formal）、聚乙烯醇縮甲醛、環氧樹脂、酚樹脂、尿素樹脂。又，亦可將該等組合2種以上而使用。作為熱硬化性樹脂，較佳為聚酯、聚酯醯亞胺、聚醯亞胺、者聚醯胺醯亞胺、或者其等之組合。

含扁平氣泡之絕緣層之厚度並無特別限制，較佳為10 μm以上且250 μm以下，更佳為30 μm以上且200 μm以下。若為上述範圍內，則能夠維持局部放電起始電壓並且進一步提高絕緣破壞電壓，進而可撓性優異。含扁平氣泡之絕緣層之厚度可根據絕緣電線之截面之掃描式電子顯微鏡（SEM）照片而求出。

＜導體＞作為導體，只要為具有導電性者即可，可無特別限制地使用常用的導體。作為此種導體，例如可列舉由銅、銅合金、鋁、鋁合金等所構成之導體。導體之截面形狀可根據用途自圓形（圓）、矩形（方）或六邊形等中進行選擇。導體之尺寸取決於用途，故並無特別限定。於截面圓形之導體之情形時，較佳為以直徑計為0.3〜3.0 mm，更佳為0.4〜2.7 mm。於截面矩形之導體之情形時，較佳為寬度（長邊）1.0〜5.0 mm，更佳為1.4〜4.0 mm，較佳為厚度（短邊）0.4〜3.0 mm，更佳為0.5〜2.5 mm。其中，可獲得本發明之效果之導體尺寸之範圍並不限定於此。又，於截面矩形（方形狀）之導體之情形時，亦根據用途而不同，但相較於截面正方形，截面長方形更為常見。

＜其他構成＞本發明之絕緣電線只要具有至少1層含扁平氣泡之絕緣層即可，亦可具有含扁平氣泡之絕緣層以外之被覆層。例如，可於含扁平氣泡之絕緣層之內側具有被覆層，如日本專利第4177295號公報所示，可於導體之外周設置能夠較高地維持與導體之較高密接性或皮膜之耐熱性之熱硬化性樹脂層（所謂之漆包層），再於其外周設置含扁平氣泡之絕緣層。又，亦可於含扁平氣泡之絕緣層之外周設置不具有氣泡之絕緣層（外側不含氣泡之絕緣層）。於本發明中，所謂不具有氣泡，除於與絕緣電線之軸線方向垂直之截面中不存在氣泡之形態以外，還包括具有無損本發明之效果或無損外側不含氣泡之絕緣層之功能的程度之氣泡之態樣。外側不含氣泡之絕緣層通常由樹脂或者樹脂組成物形成，作為樹脂，並無特別限制，較佳為包含選自聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）中之至少1種熱塑性樹脂或包含選自聚醯亞胺（PI）、聚醯胺醯亞胺（PAI）中之至少1種熱硬化性樹脂。外側不含氣泡之絕緣層之厚度並無特別限定，較佳為20〜150 μm。

本發明之絕緣電線能夠維持局部放電起始電壓並且進一步提高絕緣破壞電壓。藉由設為扁平氣泡，於含扁平氣泡之絕緣層之厚度方向，熱硬化性樹脂部分相對於氣泡（空隙）部分之比率較具有真圓氣泡之絕緣層而言相對變高。因此認為，不僅藉由含有氣泡使相對介電常數減小而能夠維持局部放電起始電壓，並且能夠提高絕緣破壞電壓。又，藉由含氣泡之絕緣層含有具有上述扁平率之氣泡，不僅是上述特性，進而能夠維持可撓性。如上所述，厚度方向之熱塑性樹脂部分之比率相對變高，因此，認為於該情形時可撓性更優異。

＜＜絕緣電線之製造方法＞＞對本發明之絕緣電線之製造方法進行說明。本發明之絕緣電線除含扁平氣泡之絕緣層之形成方法以外，可與通常之絕緣電線之製造方法同樣地進行製造。對含扁平氣泡之絕緣層之形成方法進行說明。

＜含扁平氣泡之絕緣層之形成方法＞含扁平氣泡之絕緣層之形成方法只要為能夠於導體之外周形成具有上述特定之扁平氣泡之含氣泡之絕緣層之方法，則並無特別限定。作為含扁平氣泡之絕緣層之形成方法，例如可列舉：1）於導體之外周，使用熱硬化性樹脂形成含氣泡之絕緣層，其後，將所獲得之含氣泡之絕緣層壓縮，而製成含扁平氣泡之絕緣層之方法（壓縮法）；2）形成扁平形狀之熱分解性樹脂粒子，將該熱分解性樹脂粒子與熱硬化性樹脂混合，使用該混合物於導體之外周形成被覆層，使熱分解性樹脂熱分解，而製成含扁平氣泡之絕緣層之方法（熱分解法）。於該等方法中，含氣泡之絕緣層可直接或間接地設置於導體之外周。

於上述壓縮法中，作為獲得含氣泡之絕緣層之方法，代表性的有：1-1）於含氣泡之絕緣層形成用熱硬化性樹脂中添加用於形成氣泡之有機溶劑之氣泡形成劑，將該組成物塗佈於導體上，繼而將所被覆之組成物加熱而使氣泡形成劑氣化從而於樹脂中形成氣泡之方法（利用氣泡形成劑之方法）；1-2）使氣體或液體浸透至含氣泡之絕緣層形成用熱硬化性樹脂中，其後進行加熱而形成氣泡之方法。除此以外，還有1-3）使含氣泡之絕緣層形成用熱硬化性樹脂中含有發泡成核劑，利用紫外線等使其發泡之方法。該等方法均可依據國際公開第2015/137342號之＜含氣泡之絕緣層之形成＞之記載而進行，將該記載作為參照併入本說明書中。除上述1-1）〜1-3）之方法以外，亦可列舉如下方法，即，藉由下述熱分解法形成具有擁有大致真圓截面之氣泡的含氣泡之絕緣層，將其壓縮而形成含扁平氣泡之絕緣層。上述方法之中，較佳為利用氣泡形成劑之方法。以下，針對較佳方法即1-1）利用氣泡形成劑之方法，簡單說明詳情，詳細內容可參照上述國際公開第2015/137342號。

（利用氣泡形成劑之方法）於該方法中，較佳為於含氣泡之絕緣層形成用熱硬化性樹脂中添加氣泡形成劑而製備塗佈組成物，利用該塗佈組成物藉由塗佈等對導體上進行被覆，進行加熱而形成氣泡。氣泡形成劑較佳為沸點為180℃〜300℃、更佳為210℃〜260℃之高沸點溶劑，較佳為有機溶劑。關於氣泡形成劑，具體而言，可使用二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇單甲醚等。作為氣泡形成劑之高沸點溶劑可為1種，但就可獲得於較廣之溫度範圍內產生氣泡之效果之方面而言，較佳為將至少2種組合而使用。於塗佈組成物中，通常使用不同於氣泡形成劑之用於樹脂清漆化之有機溶劑。於該情形時，作為氣泡形成劑之高沸點溶劑較佳為沸點高於下述用於樹脂清漆化之有機溶劑，於使用1種高沸點溶劑作為氣泡形成劑之情形時，較佳為較用於樹脂清漆化之溶劑高10℃以上。再者，於使用1種高沸點溶劑作為氣泡形成劑之情形時，高沸點溶劑兼具氣泡成核劑與發泡劑兩者之作用。另一方面，於使用2種以上之高沸點溶劑作為氣泡形成劑之情形時，沸點最高者作為發泡劑發揮作用，具有中間沸點之氣泡形成用高沸點溶劑作為氣泡成核劑發揮作用。作為用於樹脂清漆化之有機溶劑，只要不妨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-二甲基伸乙基尿素、N,N-二甲基伸丙基尿素、四甲基尿素等尿素系溶劑，γ-丁內酯、γ-己內酯等內酯系溶劑，碳酸丙烯酯等碳酸酯系溶劑，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、丁基溶纖劑乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯、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（triglyme）、四乙二醇二甲醚（tetraglyme）等乙二醇二甲醚系溶劑，甲苯、二甲苯、環己烷等烴系溶劑，環丁碸等碸系溶劑等。用於樹脂清漆化之有機溶劑之沸點較佳為160℃〜250℃，更佳為165℃〜210℃。將被覆於導體上之塗佈組成物於燒結爐中燒結，藉此形成氣泡。具體之燒結條件受到所使用之爐之形狀等之影響，但只要為約5 m之自然對流式之立式爐，則可藉由以爐溫500〜520℃進行燒結而製成含氣泡之絕緣層。又，爐之通過時間通常為10〜90秒。再者，塗佈組成物除上述以外，亦可視需要含有抗氧化劑、抗靜電劑、抗紫外光劑、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等。

於本發明中，將含氣泡之絕緣層壓縮而製成含扁平氣泡之絕緣層。壓縮可藉由壓縮成型、壓延等進行。較佳為將含氣泡之絕緣層於厚度方向進行壓縮而成型。壓縮例如可使用加壓機（例如，富士鋼鐵工業股份有限公司製造之FSP1-600S）、輥（壓延輥（例如，輥形狀Ø100×寬度50 mm））等進行。壓縮條件因材料等而異，故無法統一，但通常可藉由提高對含氣泡之絕緣層施加之壓力及/或增加壓縮時間，而於含氣泡之絕緣層中形成扁平率較高之扁平氣泡。又，扁平氣泡之比率亦可適當設定。例如，於上述加壓法中，於使用下述實施例中使用之材料等之情形時，可藉由加壓100 MPa並保持60秒後卸壓，而獲得具有扁平氣泡之絕緣電線。於輥法中，於使用實施例中使用之材料等之情形時，可藉由以負載成為100 MPa之方式設定壓延負載，自厚度方向及寬度方向之兩個方向利用輥進行壓縮，而獲得具有扁平氣泡之絕緣電線。壓縮前之含氣泡之絕緣層之厚度取決於壓縮率、扁平率等，無法統一設定，惟例如形成為滿足壓縮前後之下述厚度之比率（壓縮率）之厚度。壓縮率＝（壓縮後之含氣泡之絕緣層之厚度/壓縮前之含氣泡之絕緣層之厚度）×100（%）即，壓縮後之含氣泡之絕緣層之厚度相對於壓縮前之厚度，較佳為40〜95%，更佳為50〜95%，進而較佳為50〜90%。壓縮係遍及導體之長度方向之全周進行，於全周形成扁平氣泡。藉由壓縮，可獲得滿足上述扁平率之扁平氣泡。扁平氣泡之與含氣泡之絕緣層之厚度方向垂直之截面較佳為具有大致圓形狀。藉由適當變更上述含氣泡之絕緣層之形成條件、含氣泡之絕緣層之壓縮條件，可適當地設定空隙率、扁平率、氣泡徑、扁平氣泡之比率。

熱分解法可使用用於形成上述含扁平氣泡之絕緣層之熱硬化性樹脂，依據日本特開2012-224714號公報中記載之使用熱分解性樹脂之方法進行。其中，於本發明中，預先將熱分解性樹脂製成與所需之扁平氣泡之形狀及尺寸大致相同形狀及大致相同尺寸之熱分解性樹脂粒子，使該粒子熱分解而進行。作為熱分解性樹脂，可使用日本特開2012-224714號公報中記載之熱分解性樹脂，較佳為(甲基)丙烯酸系聚合物（聚甲基丙烯酸甲酯等）及其交聯物（交聯聚(甲基)丙烯酸系聚合物，例如包含交聯聚甲基丙烯酸甲酯、交聯聚甲基丙烯酸丁酯之交聯聚(甲基)丙烯酸酯等）等。熱分解性樹脂粒子之形狀只要為能夠形成上述扁平氣泡之形狀則並無特別限定。較佳為製成滿足上述扁平率之形狀，更佳為製成具有能夠形成就上述扁平氣泡進行說明之氣泡徑之氣泡的尺寸之形狀。熱分解性樹脂粒子之製備只要為能夠製成上述形狀之方法即可，可藉由通常之方法進行。例如，可如下製備，即，自真球狀之熱分解性樹脂粒子之上部，以規定之時間（例如，60秒）壓入至規定之負載（最大負載100 N），到達規定之負載後，不保持負載而以相同速度進行卸壓，藉此使粒子形狀變形等。又，亦可使用預先為扁平形狀之熱分解性樹脂粒子（例如，ASF-7（商品名），TOYOBO CO., LTD.製造）。

本發明之絕緣電線可用作高電壓施加用途中所使用之絕緣電線。本發明之絕緣電線可用於各種電氣機器、電子機器。尤其是，本發明之絕緣電線可進行線圈加工而用於馬達或變壓器等從而構成高性能之電氣機器。其中，可較佳地用作HV（混合動力汽車）或EV（電動汽車）之驅動馬達用之卷線。 [實施例]

以下，基於實施例更詳細地對本發明進行說明，但本發明並不限於實施例。

如下製造圖1所示之構成之絕緣電線作為實施例1〜8、12、13及比較例1、2、4、5之絕緣電線。又，如下製造圖2所示之構成之絕緣電線作為實施例9〜11之絕緣電線。

＜實施例1〜5、8〜10、12、13、比較例1、2、5＞（實施例1）於2 L可分離式燒瓶中放入聚醯胺醯亞胺（PAI）[日立化成公司製造，商品名：HI-406SA，樹脂成分32質量%，溶劑：N-甲基-2-吡咯啶酮（NMP）溶液]，於該溶液中添加四乙二醇二甲醚及三乙二醇二甲醚作為氣泡形成劑，而獲得PAI清漆。將該PAI清漆塗佈於截面矩形（長邊3.86 mm×短邊2.36 mm且四角之倒角之曲率半徑r＝0.3 mm）之方導體（含氧量15 ppm之銅）之外周，於爐溫500℃進行燒結，而形成含氣泡之絕緣層（厚度48 μm）。使用加壓機（富士鋼鐵工業股份有限公司製造，FSP1-600S），將含氣泡之絕緣層於100 MPa加壓下保持60秒進行壓縮，而使厚度成為40 μm（壓縮率83%）。以此方式獲得具有含扁平氣泡之絕緣層之絕緣電線。

（實施例2）於2 L可分離式燒瓶中放入聚醯亞胺（PI）[Unitika股份有限公司製造，商品名：U IMIDE（樹脂成分25質量%之NMP溶液）]，添加四乙二醇二甲醚作為氣泡形成劑，藉此獲得PI清漆。於與實施例1相同之導體上塗佈上述PI清漆，前半以爐溫540℃、後半以爐溫520℃進行燒結，而形成含氣泡之絕緣層。與實施例1同樣地使用加壓機將含氣泡之絕緣層壓縮，而使厚度成為100 μm。以此方式獲得具有含扁平氣泡之絕緣層之絕緣電線。

（實施例3）使用輥（輥形狀Ø100×寬度50 mm），以負載成為100 MPa之方式設定壓延負載，自厚度方向及寬度方向之兩個方向，對以空隙率成為表1所示之值之方式調節氣泡形成劑之摻合量而製作之含氣泡之絕緣層進行壓縮，而設定為表1所示之厚度，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得具有含扁平氣泡之絕緣層之絕緣電線。

（實施例4、5、13、比較例2）將以空隙率成為表1所示之值之方式調節氣泡形成劑之摻合量而製作之含氣泡之絕緣層壓縮為表1所示之厚度，除此以外，以與實施例2相同之方式獲得具有含扁平氣泡之絕緣層之絕緣電線。

（實施例8、12、比較例1、5）將以空隙率成為表1所示之值之方式調節氣泡形成劑之摻合量而製作之含氣泡之絕緣層壓縮為表1所示之厚度，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得具有含扁平氣泡之絕緣層之絕緣電線。

（實施例9）將以空隙率成為表1所示之值之方式調節氣泡形成劑之摻合量而製作之含氣泡之絕緣層壓縮為表1所示之厚度，除此以外，以與實施例2相同之方式形成含扁平氣泡之絕緣層。於所獲得之含扁平氣泡之絕緣層之外周，使用擠出機（螺桿：直徑30 mm全螺紋螺桿，L/D＝20，壓縮比3），如下形成由熱塑性樹脂構成之外側不含氣泡之絕緣層。熱塑性樹脂係使用聚苯硫醚（PPS）（DIC公司製造，商品名：FZ-2100）。以擠出被覆樹脂層之截面之外形之形狀與導體之形狀成為相似形狀之方式，使用擠出模具進行PPS之擠出被覆，而形成厚度為40 μm之外側不含氣泡之絕緣層。以此方式製作具有含扁平氣泡之絕緣層及外側不含氣泡之絕緣層之絕緣電線。

（實施例10）將以空隙率成為表1所示之值之方式調節氣泡形成劑之摻合量而製作之含氣泡之絕緣層壓縮為表1所示之厚度，除此以外，以與實施例1相同之方式形成含扁平氣泡之絕緣層。於所獲得之含扁平氣泡之絕緣層之外周，使用擠出機（螺桿：直徑30 mm全螺紋螺桿，L/D＝20，壓縮比3），如下形成由熱塑性樹脂構成之外側不含氣泡之絕緣層。熱塑性樹脂係使用聚醚醚酮（PEEK）（Solvay Specialty Polymers公司製造，商品名：KetaSpire KT-820），以擠出被覆樹脂層之截面之外形之形狀與導體之形狀成為相似形狀之方式，使用擠出模具進行PEEK之擠出被覆，而形成厚度為50 μm之外側不含氣泡之絕緣層。以此方式製作具有含扁平氣泡之絕緣層及外側不含氣泡之絕緣層之絕緣電線。

＜比較例3＞將聚醯胺醯亞胺（PAI）[日立化成公司製造，商品名：HI-406SA，樹脂成分32質量%，溶劑：N-甲基-2-吡咯啶酮（NMP）溶液]塗佈於與實施例1相同之導體上。前半以爐溫540℃、後半以爐溫520℃進行燒結，而製作皮膜之厚度為30 μm之絕緣電線。由於未添加氣泡形成劑，故為不具有含氣泡之絕緣層之絕緣電線。

＜實施例6、7、11、比較例4＞（實施例6）於2 L可分離式燒瓶中放入聚醯胺醯亞胺（PAI）[日立化成公司製造，商品名：HI-406SA，樹脂成分32質量%，溶劑：N-甲基-2-吡咯啶酮（NMP）溶液]，添加作為熱分解性樹脂之交聯聚甲基丙烯酸甲酯[積水化成品工業公司製造，商品名：SSX-102，粒徑2.5 μm]作為氣泡形成劑，並充分地進行攪拌、混合，藉此獲得含有熱分解性樹脂之聚醯胺醯亞胺清漆。於與實施例1相同之導體1上，塗佈上述所製備之含有熱分解性樹脂之聚醯胺醯亞胺清漆，前半以爐溫540℃、後半以爐溫520℃進行燒結。使熱分解性樹脂分解，藉此形成含氣泡之絕緣層。使用加壓機將所製作之含氣泡之絕緣層壓縮，使厚度成為30 μm。以此方式獲得具有含扁平氣泡之絕緣層之絕緣電線。（實施例7）使用將上述交聯聚甲基丙烯酸甲酯之粒子預先利用加壓機以扁平率成為1.5以上且5.0以下之方式自一方向壓延所得之粒子，且不進行利用加壓機之壓縮，除此以外，以與實施例6相同之方式獲得具有含扁平氣泡之絕緣層之絕緣電線。（實施例11）將以空隙率成為表1所示之值之方式調節氣泡形成劑之摻合量而製作之含氣泡之絕緣層壓縮為表1所示之厚度，除此以外，以與實施例2相同之方式形成含扁平氣泡之絕緣層。於所獲得之含扁平氣泡之絕緣層之外周，燒結未添加氣泡形成劑之聚醯亞胺，而形成厚度50 μm之外側不含氣泡之絕緣層。以此方式製作具有含扁平氣泡之絕緣層及外側不含氣泡之絕緣層之絕緣電線。（比較例4）於2 L可分離式燒瓶中放入聚醯胺醯亞胺（PAI）[日立化成公司製造，商品名：HI-406SA，樹脂成分32質量%，溶劑：N-甲基-2-吡咯啶酮（NMP）溶液]，添加作為熱分解性樹脂之交聯聚甲基丙烯酸丁酯[積水化成品工業公司製造，商品名：BM30X-5，粒徑5.0 μm]作為氣泡形成劑，並充分地進行攪拌、混合，藉此獲得含有熱分解性樹脂之絕緣清漆。於與實施例1相同之導體1上塗佈上述所製備之添加有熱分解性樹脂之聚醯胺醯亞胺清漆，前半以爐溫540℃、後半以爐溫520℃進行燒結。使熱分解性樹脂分解，藉此形成含氣泡之絕緣層，從而製作含氣泡之絕緣層之厚度為43 μm之絕緣電線。

（含氣泡之絕緣層及外側不含氣泡之絕緣層之厚度）含氣泡之絕緣層及外側不含氣泡之絕緣層之厚度係按照上述含扁平氣泡之絕緣層之厚度之測定方法而測得。

（空隙率）各絕緣電線之含氣泡之絕緣層之空隙率係按照上述空隙率之測定方法而測得。

（氣泡扁平率）各絕緣電線之含氣泡之絕緣層中之氣泡之扁平率係按照上述扁平率之測定方法而測得。

（氣泡徑）各絕緣電線之含氣泡之絕緣層中之氣泡之氣泡徑係按照上述氣泡徑之測定方法而測得。

（扁平氣泡之比率）實施例中製造之絕緣電線之含扁平氣泡之層、及比較例中製造之絕緣電線之含氣泡之絕緣層中之扁平氣泡之比率係按照上述扁平氣泡之比率之測定方法而測得。

針對所獲得之絕緣電線作以下評價。

（絕緣破壞電壓）絕緣破壞電壓係藉由以下所示之導電性銅箔帶法進行評價。將以上製作之絕緣電線切成適當之長度（約20 cm之長度），於中央附近捲繞寬度20 mm之導電性銅箔帶，對銅箔與導體間施加正弦波50 Hz之交流電壓，一面連續地升壓一面進行絕緣破壞。測定電壓（有效值）。測定係進行20次，將使20次測定之平均值除以藉由截面測定觀察到之膜厚之最小值（於具有外側不含氣泡之絕緣層之情形時係含氣泡之絕緣層與外側不含氣泡之絕緣層之合計之最小值）所得之值設為絕緣破壞強度（kV/mm）。再者，於溫度25℃進行測定。於本試驗中，將絕緣破壞電壓150 kV/mm以上者設為合格。

（局部放電起始電壓）將絕緣電線夾於2片不鏽鋼板（亦稱作SUS板）之間並利用萬能材料試驗器（島津製作所公司製造，商品名：Autograph AGS-H）以1 MPa進行壓縮。於一片SUS板配線接地電極，並於導體配線高壓電極，使用局部放電起始電壓裝置（菊水電子公司製造，KPD2050）施加正弦波50 Hz之交流電壓，一面連續地升壓一面測定放電電荷量為10 pC時之電壓（有效值）。測定溫度係設為25℃、50%RH。局部放電起始電壓係依據絕緣層整體之厚度（表1之含氣泡之絕緣層之皮膜厚度與外側不含氣泡之絕緣層之厚度之合計），但將絕緣層整體之厚度設為50 μm時藉由下述式所得之換算值若為600 V以上則可謂不易產生局部放電。因此，評價係將該換算值為650 V以上之情形設為「◎」，將600〜649 V之情形設為「〇」，將未達600 V之情形設為「△」。換算式：設為50 μm時之換算係藉由達金（Dakin）之下述實驗式而進行。

[數1] V＝163（t/ε）^0.46

於上述實驗式中，V表示局部放電起始電壓，t表示絕緣層整體之厚度，ε表示絕緣層整體之相對介電常數。

「絕緣層整體之相對介電常數」係指根據絕緣電線之靜電電容與導體及絕緣電線之外徑，藉由下述式所算出之值。式：εr*＝Cp•Log（b/a）/（2πε₀ ）此處，εr*表示絕緣層整體之相對介電常數，Cp表示每單位長度之靜電電容[pF/m]，a表示導體之外徑，b表示絕緣電線之外徑，ε₀ 表示真空之介電常數（8.855×10^- ¹² [F/m]）。絕緣電線之靜電電容係使用LCR HiTESTER（日置電機公司製造，型號3532-50（商品名：LCR HiTESTER））、及於常溫（25℃）之乾燥空氣中放置24小時以上之絕緣電線，將測定溫度設定為25℃及250℃，於設定為規定溫度之恆溫槽中放入絕緣電線，於溫度恆定之時進行測定。於絕緣電線之截面非圓形之情形時，例如於為矩形之情形時，「絕緣層整體之相對介電常數」可利用絕緣層整體之靜電電容Cp為平坦部之靜電電容Cf與角隅部之靜電電容Ce之合成（Cp＝Cf＋Ce）而算出。具體而言，若將導體之直線部之長邊及短邊之長度設為L1、L2、導體角隅之曲率半徑設為R、絕緣層整體之厚度設為T，則平坦部之靜電電容Cf及角隅部之靜電電容Ce係由下述式表示。根據該等式與實際測得之絕緣電線之靜電電容及絕緣層整體之靜電電容Cp（Cf＋Ce）而算出εr*。 Cf＝（εr*/ε₀ ）×2×（L1＋L2）/T Ce＝（εr*/ε₀ ）×2πε₀ /Log{（R＋T）/R}

（可撓性）以如下方式對所製造之各絕緣電線之可撓性進行評價。利用顯微鏡（基恩士公司製造，VHX-2000（商品名））觀察捲繞於具有與絕緣電線之短邊長度同尺寸之外徑之圓柱體上之絕緣電線之絕緣層外層（含氣泡之絕緣層；於具有外側不含氣泡之絕緣層之絕緣電線中為外側不含氣泡之絕緣層）之外觀。試驗係針對5個樣本進行。評價係將全部5個樣本於外觀完全未見到變化之情形設為「◎」，將至少1個樣本之絕緣層外層之顏色發生變化且於彎曲之外側部分產生皺褶但對實用特性不造成影響之情形設為「〇」，將至少1個樣本發生絕緣層外層之顏色之變化且於含氣泡之絕緣層之全周確認到皺褶但對實用性不造成影響之情形設為「△」，將至少1個樣本於絕緣層產生龜裂或導體露出之情形設為「×」。本試驗係參考試驗。

[表1]

[表2]

根據表1之結果可知以下內容。比較例1〜5之絕緣電線均無法兼顧絕緣破壞電壓與局部放電起始電壓。相對於此，具有扁平率為1.5以上且5.0以下之扁平氣泡之實施例1〜13之絕緣電線均維持局部放電起始電壓並且顯示出更高之絕緣破壞電壓。尤其是，實施例1、2之絕緣電線相對於具有扁平率過低之氣泡之比較例1、2之絕緣電線，絕緣破壞電壓均高出10 kV/mm左右。根據實施例1與實施例12之比較可知，於扁平氣泡之比率為50%以上之情形時，絕緣破壞電壓更高。根據實施例2與實施例13之比較可知，於空隙率為70%以下之情形時，絕緣破壞電壓及可撓性更優異。

對本發明連同其實施態樣一併進行了說明，但只要我方未作特別指定，則說明之任一細節均不欲對我方發明加以限定，應於不違反隨附之申請專利範圍所示之發明之精神及範圍之情況下進行廣泛解釋。

本申請案主張基於2018年3月30日於日本提出專利申請之日本特願2018-068758之優先權，此處進行參照將其內容作為本說明書之記載之一部分併入。

10、20‧‧‧絕緣電線 1‧‧‧導體 2‧‧‧含扁平氣泡之絕緣層 3‧‧‧外側不含氣泡之絕緣層 4‧‧‧扁平氣泡

圖1係表示本發明之絕緣電線之一實施態樣之剖視圖。圖2係表示本發明之絕緣電線之另一實施態樣之剖視圖。圖3係表示本發明之絕緣電線中之與長度方向垂直之截面之一實施態樣之局部放大示意圖。

1‧‧‧導體

2‧‧‧含扁平氣泡之絕緣層

10‧‧‧絕緣電線

Claims

一種絕緣電線，其係具有導體及含氣泡之絕緣層者，該含氣泡之絕緣層將該導體之外周面直接或間接地被覆且含有熱硬化性樹脂，上述含氣泡之絕緣層中之氣泡包含：與上述絕緣電線之長度方向垂直之截面中之氣泡之扁平率(氣泡截面形狀之橫向之長度/氣泡截面形狀之縱向之長度)為1.5以上且5.0以下之扁平氣泡，上述含氣泡之絕緣層之空隙率為70%以下。
如請求項1所述之絕緣電線，其中，上述含氣泡之絕緣層中之氣泡中，上述扁平氣泡之數量之比率為50%以上。
如請求項1或2所述之絕緣電線，其中，上述熱硬化性樹脂為聚酯、聚酯醯亞胺、聚醯亞胺、或聚醯胺醯亞胺、或者其等之組合。
如請求項1或2所述之絕緣電線，其具有：將上述含氣泡之絕緣層之外周面直接或間接地被覆的外側不含氣泡之絕緣層。
如請求項1或2所述之絕緣電線，其中，上述含氣泡之絕緣層之厚度為10μm以上且250μm以下。
如請求項1或2所述之絕緣電線，其中，上述扁平氣泡係藉由具有氣泡之絕緣層之厚度方向之壓縮而形成。