TWI740002B - 絕緣電線、其製造方法、使用此之線圈之製造方法以及線圈 - Google Patents

絕緣電線、其製造方法、使用此之線圈之製造方法以及線圈 Download PDF

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Abstract

本發明係一種絕緣電線，其製造方法，使用此之線圈之製造方法以及線圈，係以絕緣皮膜而被覆橫剖面形狀為矩形狀的平角狀導體線所成之絕緣電線，其中絕緣皮膜則由被覆平角狀導體線之表面的內層，和被覆內層表面之外層所成，而在平角狀導體線之矩形狀的橫剖面中，被覆具有相對向同一長度之2個短邊之中之一方的短邊之內層的厚度(t1 )則較被覆另一方的短邊的內層之厚度(t2 )(但包含t2 =0)為大，而內層之彈性率則較外層之彈性率為低或內層之降伏應力則較外層的降伏應力為小，或者內層之彈性率與降伏應力的雙方則較外層的彈性率與降伏應力為小者。

Description

絕緣電線、其製造方法、使用此之線圈之製造方法以及線圈
本發明係有關以2層構造之絕緣皮膜而加以被覆導體線所成之卷線加工用的絕緣電線及其製造方法。更詳細係有關對於與在彎曲加工時彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性優越之絕緣電線及其製造方法。又更詳細係有關使用絕緣電線之線圈之製造方法以及線圈。 　　本申請係依據申請於2017年3月22日之申請於日本之日本特願2017-055389號而主張優先權，而將此內容援用於此。
近年，對於油電混合車或電動汽車，電抗器或馬達之高性能化則作為必要。伴隨於此，在電抗器或馬達所使用之線圈用的絕緣電線係從橫剖面形狀為圓形狀的圈線轉移為橫剖面形狀為矩形狀的平角狀線，而線圈化時亦從貫層方向彎曲加工轉移為沿層方向彎曲加工。在此電抗器或馬達之更高性能化中，沿層方向彎曲加工時之彎曲半徑的減少則被要求。在沿層方向彎曲加工，當彎曲半徑減少時，在彎曲的內側中，皮膜則容易自導體剝離，而皮膜則扭曲產生有皺褶。另外，在彎曲的外側中係引起有皮膜之斷裂，龜裂。此等缺陷係作為絕緣電線而引起最重要之絕緣性能之降低。對於為了抑制剝離，皺褶的產生，係在彎曲加工中，亦要求具有皮膜則未自導體剝離之高密著性的平角狀之絕緣電線。
至此，加以提案有；對於導體與絕緣皮膜之密著性優越之絕緣電線及其製造方法(例如，參照專利文獻1)。示於專利文獻1之絕緣電線的製造方法係將含有塗膜形成用樹脂及多硫聚合物之塗料，硬化後之厚度則成為4μm以上的量，塗佈於導體表面之後，經由進行加熱硬化之時，於導體與絕緣皮膜之間，由1循環的塗佈，加熱硬化而形成厚度4μm以上底塗層之方法。如根據此製造方法，含於底塗中之多硫聚合物之硫磺原子則可謀求與導體(銅)形成結合而謀求密著力強化，另外，含於底塗層中之多硫聚合物係因具有橡膠彈性之故，經由緩和加上於絕緣皮膜之外來的壓力之時，作為可提高絕緣皮膜之剝離強度者。
另一方面，作為以2層構造的絕緣皮膜而加以被覆導體線所成之絕緣電線，加以提案有專利文獻2之卷線或專利文獻3之複層陰離子電解沉積形成方法。專利文獻2所示之卷線係加以形成於導線周圍之絕緣皮膜則由配置於導線側的內被膜與配置於其周圍的外被膜所成，而比較於內被膜，外被膜則相對具有耐高熱性，且內被膜與外被膜則藉由相互卡合之卡合部而密著著。此卷線係具備2層構造之絕緣皮膜之故，而作為此等2層之絕緣皮膜則未有相互分離情況，而經由具備高密著性而對於散熱性優越，外被膜之破裂亦不易產生。
另外，專利文獻3所示之複層陰離子電著塗膜形成方法係具有：對於基材而言，由電著塗裝包含微粒子金屬氧化物的陰離子電著塗料(A)者，形成未硬化之陰離子電著塗膜(A)之第1工程，和對於形成有前述未硬化之陰離子電著塗膜(A)的基材而言，由電著塗裝陰離子電著塗料(B)者，形成未硬化之陰離子電著塗膜(B)的第2工程，和一次烘烤前述未硬化之陰離子電著塗膜(A)及前述未硬化之陰離子電著塗料(B)而使其硬化的第3工程，而前述未硬化之陰離子電著塗膜(A)的阻抗值則為25~190kΩ．cm2之方法。如根據此形成方法，將在第1塗層之陰離子電著塗膜(A)的未硬化狀態中之阻抗值，設計為較以往為低之25~190kΩ．cm2之故，而作為可提高塗裝電壓，以及未加長通電時間而可厚膜化第2塗層之陰離子電著塗膜，且可得到優越的外觀。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國特開2011-192514號公報(A)(申請專利範圍第1項，段落[0013])
[專利文獻2]日本國特開2012-22838號公報(A)(申請專利範圍第1項，段落[0014])
[專利文獻3]日本國特開2013-117040號公報(A)(申請專利範圍第1項，段落[0017])
但，在專利文獻1所示之絕緣電線的底塗層所使用之樹脂係較由其外層所被覆之樹脂，對於耐熱性及絕緣性的情況為多。另外，將具有底塗層的絕緣電線，作為線圈而使用時，比較於以相同膜厚，未具有底塗層之絕緣電線，進行沿層方向彎曲加工，而彎曲的外側之皮膜變薄時，有著在彎曲的外周之絕緣性或耐熱性變差的傾向而有問題。為了解決此，考慮加厚底塗層與配合其外層之皮膜之厚度者，但當加厚皮膜時，產生有在沿層方向彎曲加工時，彎曲內側的皮膜則被壓縮而產生有皺褶情況，為了加厚皮膜而必須進行多數次浸塗佈，但乾燥次數則增加，而乾燥時間變長之情況，經由形成導體與皮膜之界面的氧化物層而密著性則變差情況，及經由皮膜變厚之製造成本變高的情況等種種問題。
另外，在專利文獻2所示之線圈中，由將內被膜與外被膜間作為卡合部者而改善密著性，但最容易產生有內被膜之剝離的是導體之金屬與絕緣物之樹脂之異種材料的界面，而在此方法中在進行沿層方向彎曲加工之平角線中，無法充分地改善與內被膜之導線的密著性者。
更且，在專利文獻3所示之複層陰離子電著塗膜形成方法中，在經由電著而形成複層塗膜時，敘述過對於第1塗層的塗膜，賦予優越之耐密著性的方法，而為了良好之密著係加以敘述有將硬化劑的量作為適當，但對於改善對於於進行沿層方向彎曲加工之平角狀導體線而言之第1塗層之塗膜的密著性係為不充分，而對於本來未使用硬化劑的系統係不可適用。
本發明之目的係解決上述種種問題，而提供在彎曲加工時，對於與彎曲內側的絕緣皮膜的導體線之密著性優越之絕緣電線及其製造方法。本發明之另外的目的係提供：使用此絕緣電線之線圈的製造方法及線圈。
本發明者們係將被覆平角狀導體線之絕緣皮膜，作為內層與外層之2層構造，而將在平角狀導體線的矩形狀之橫剖面，被覆具有相對向同一長度的2個短邊之中之一方的短邊之內層的厚度，作為較被覆另一方的短邊之內層的厚度為大，而內層之彈性率或降伏應力則如作為較外層之彈性率或降伏應力為小時，將絕緣電線，以將內層為厚之一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向彎曲加工進行卷線加工時，可著眼於可吸收對於在彎曲內側的導體線與內側之界面的內層之負荷，加以提高與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性，而達到本發明。
本發明之第1形態係一種絕緣電線10，如圖1所示，係橫剖面形狀為矩形狀之平角狀導體線11則由絕緣皮膜12所被覆而成之絕緣電線10，其特徵為絕緣皮膜12則由被覆平角狀導體線11之表面的內層12A，和被覆此內層表面之外層12B所成，而在平角狀導體線11之矩形狀的橫剖面中，被覆具有相對向同一長度之2個短邊之中之一方的短邊11A之內層12A的厚度t1 則較被覆另一方的短邊11B的內層12A之厚度t2 (但包含t2 =0)為大，而內層12A之彈性率則較外層12B之彈性率為低或內層12A之降伏應力則較外層12B的降伏應力為小，或者內層12A之彈性率與降伏應力的雙方則較外層12B的彈性率與降伏應力為小者。
本發明之第2形態係依據第1形態的發明，其中，將被覆一方的短邊11A之內層的厚度t1 之一方的短邊11A，對於藉由內層而被覆之外層的厚度t3 而言的比(t1 /t3 )則為1以下的絕緣電線10。
本發明之第3形態係依據第1或第2形態之發明，其中，合併內層12A與外層12B之絕緣皮膜12的厚度則為40～65μm之絕緣電線10。
本發明之第4形態係依據第1乃至第3形態之任一形態之發明，其中，在平角狀導體線11之矩形狀的橫剖面中，對於短邊11A，11B而言之長邊11C的長度比(長邊/短邊)則為4~50，而平角狀導體線11之丸線換算徑則為3～5mm之絕緣電線10。然而，丸線換算徑係指正圓以外之橫剖面形狀的導體線之剖面積與剖面積為同一之正圓線的直徑者。
本發明之第5形態係依據第1乃至第4形態之任一形態之發明，其中，平角狀導體線11則為銅線，內層12A之材質則為具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂，而外層12B之材質則為聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂之絕緣電線10。
本發明第6形態係一種絕緣電線的製造方法，係經由電著電著液於橫剖面形狀為矩形狀之平角狀導體線而形成前述絕緣皮膜之時，製造絕緣電線的方法，其特徵為包含：經由第1電著液而將前述平角狀導體線的表面，以內層的前驅體層進行被覆的第1工程，和經由第2電著液而將前述平角狀導體線的前述內層前驅體層的表面，以外層的前驅體層進行被覆的第2工程，和一次烘烤前述內層前驅體層與前述外層前驅體層而將前述平角狀導體線，以內層與外層之2層進行被覆之第3工程；在前述平角狀導體線之矩形狀的橫剖面中，被覆具有相對向同一長度之2個短邊之中之一方的短邊之內層前驅體層的厚度則呈成為較被覆另一方的短邊之內層前驅體層的厚度為厚地，進行前述第1工程，而在前述平角狀導體線之矩形狀的橫剖面中，被覆具有相對向同一長度之2個短邊之中之一方的短邊之內層前驅體層的厚度則呈成為較被覆另一方的短邊之內層前驅體層的厚度為厚地，進行前述第1工程，將前述第1電著液的含有成分及前述第2電著液的含有成分，呈前述內層之彈性率則較前述外層之彈性率為低地，或呈前述內層之降伏應力則成為較前述外層之降伏應力為低地，或者呈前述內層之彈性率與降伏應力的雙方則成為較前述外層之彈性率與降伏應力為小地，各自選定者。
本發明之第7形態係依據第6形態之發明，前述第1電著液則將具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之聚醯亞胺溶液或聚醯胺醯亞胺溶液，作為含有成分，而將前述第2電著液則將聚醯亞胺溶液或聚醯胺醯亞胺溶液，作為含有成分之絕緣電線的製造方法。
本發明之第8形態係將第1乃至第5形態之任一的絕緣電線，經由以將前述內層為厚之前述一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向彎曲加工而進行卷線加工而製造線圈的方法。
本發明之第9形態係將第1乃至第5形態之任一的絕緣電線，複數次卷繞成將前述內層為厚之前述一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向狀所成之線圈。
在依據本發明之第1形態之發明中，將被覆平角狀導體線之絕緣皮膜，作為內層與外層之2層構造，而將在平角狀導體線的矩形狀之橫剖面，被覆具有相對向同一長度的2個短邊之中之一方的短邊之內層的厚度，作為較被覆另一方的短邊之內層的厚度為大，而因將於內層彈性率或降伏應力，作為較外層之彈性率或降伏應力為小之故，將絕緣電線，以將內層為厚之一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向彎曲加工進行卷線加工時，內層則可吸收在彎曲內側的導體線與內層之界面中，對於絕緣皮膜之壓縮應力，防止在內層之剝離或皺褶，而得到對於與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性之效果。另外，彈性率或降伏應力低之材料的所使用之厚度為小之故，加工時產生的傷為少，而對於加工後之絕緣特性或耐熱性優越。
在依據本發明之第2形態之發明中，將被覆一方的短邊之內層的厚度t1 之一方的短邊，經由將對於藉由內層而被覆之外層的厚度t3 的比(t1 /t3 )作為1以下之時，將內層的厚度作為外層之厚度以下，降低彈性率或降伏應力則較較外層之彈性率或降伏應力為小之內層之佔有率。經由此而維持作為絕緣皮膜全體之硬度，防止經由彎曲加工時之外力的絕緣皮膜之損傷。其結果，未使絕緣破壞電壓及耐熱性下降，而可更提高在彎曲加工時，與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性者。
在依據本發明之第3形態之發明中，合併內層與外層之絕緣皮膜的厚度則為40μm以上之故，對於絕緣破壞電壓與耐熱性優越。另外，絕緣皮膜的厚度為65μm以下故，對於彎曲加工時，與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性更一層優越。
在依據本發明之第4形態之發明中，平角狀導體線的橫剖面形狀為矩形狀，在前述橫剖面中，對於短邊而言之長邊的長度的比(長度/短邊的比)則為4以上之故，以高頻率的交流而使用絕緣電線，在經由表皮效果而僅於導體的表面流動有電流時，可由長邊/短邊的比為大而擴大流動有電流之範圍者。另外，因長邊/短邊的比則為50以下之故，彎曲加工則為容易，而對於在彎曲加工時，與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性，更一層優越。另外，導體線的丸線換算徑為3mm以上之故，可作為對於大電流的絕緣電線而使用。另外，丸線換算徑為5mm以下之故，對於此絕緣電線，係在彎曲加工時，與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性，更一層優越。然而，大電流則流動於絕緣電線的情況，經由厚的絕緣皮膜之高絕緣性則成為必要，但絕緣皮膜為厚之情況，因容易引起經由彎曲的皺褶・剝離之故，對於如此之情況，本發明係為最佳。
在依據本發明之第5形態的發明中，導體線為銅線之故，對於導電性優越。另外，絕緣皮膜之內層的材質則為具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂，而外層之材質則為聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂之故，在彎曲加工時，與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性為高，對於絕緣破壞電壓與耐熱性優越。
在依據本發明之第6形態的發明中，在第1及第2工程的2個電著工程而形成被覆平角狀導體線的內層前驅體層與外層前驅體層，在第3工程，一次燒上內層前驅體層與外層前驅體層而形成內層與外層之故，內層與外層則堅固地密著同時，此等2層則被覆平角狀導體線。在第1工程，將在平角狀導體線的矩形狀之橫剖面，被覆具有相對向同一長度的2個短邊之中之一方的短邊之內層的厚度，作為較被覆另一方的短邊之內層的厚度為大，且將第1電著液的含有成分及第2電著液之含有成分，經由內層彈性率或降伏應力之任一或雙方，呈成為較外層之彈性率或降伏應力為小地各進行選定之時，以將內層為厚之一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向彎曲加工進行卷線加工時，內層則吸收在彎曲內側的導體線與內層之界面中，對於絕緣皮膜之壓縮應力，防止在內層之皺褶，而得到對於與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性優越之效果。
在依據本發明之第7形態的發明中，第1電著液則將具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之聚醯亞胺溶液或聚醯胺醯亞胺溶液作為含有成分，而第2電著液則將聚醯亞胺溶液或聚醯胺醯亞胺溶液作為含有成分之故，而提高與彎曲內側之絕緣皮膜的導體線之密著性同時，可將絕緣電線作為成高絕緣破壞電壓與高耐熱性者。
在依據本發明之第8形態的發明中，將上述絕緣電線，以將內層為厚之前述一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向彎曲加工進行卷線加工而製造線圈時，未有成為絕緣不良的原因之絕緣電線的絕緣皮膜則自導體線剝離，以及產生皺褶。
在依據本發明之第9形態的發明中，由上述絕緣電線所成之線圈係對於與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性優越之故，未有引起經由卷線加工而產生之皮膜的剝離或皺褶，而成對於絕緣性優越之線圈。
接著，依據圖面而說明為了實施本發明之形態。
[絕緣電線] 　　如圖1所示，本實施形態之絕緣電線10係以絕緣皮膜12而被覆橫剖面形狀為矩形狀之平角狀導體線11所成之卷線加工用的絕緣電線。為矩形狀的平角狀之情況則與橫剖面形狀為圓形之導體線做比較，卷繞此絕緣電線而做成線圈時，可加大線圈剖面積中之導體線的剖面積之佔有率者。此絕緣電線10之特徵點，係此絕緣皮膜12則由被覆平角狀導體線11之表面的內層12A，和被覆此內層表面之外層12B所成，而在平角狀導體線11之矩形狀的橫剖面中，被覆具有相對向同一長度之2個短邊之中之一方的短邊11A之內層12A的厚度t1 則較被覆另一方的短邊11B的內層12A之厚度t2 (但包含t2 =0)為大，而內層12A之彈性率則較外層12B之彈性率為低或內層12A之降伏應力則較外層12B的降伏應力為小，或者內層12A之彈性率與降伏應力的雙方則較外層12B的彈性率與降伏應力為小者。然而，在圖1中，為了容易理解，將絕緣皮膜12之內層12A與外層12B之各層厚度，與平角狀導體線11之尺寸做比較而擴大顯示。
對於以彈性率，降伏應力則較外層為小之內層12A厚被覆平角狀導體線11之一方的短邊11A，而以外層被覆此內層的表面，將此短邊11A作為沿層方向彎曲加工之彎曲部內側而使用之情況，即使經由集中加上於容易產生剝離或皺褶之部位之彎曲的壓縮應力產生作用，亦可降低對於導體線與絕緣皮膜之界面的負擔，而成為未產生有絕緣皮膜之剝離或皺褶之絕緣電線。
在絕緣電線的彎曲加工時，在皮膜的彈性域中，彈性率為小者，或在皮膜之塑性域中，降伏應力為小者，在加工時產生於皮膜內的應力為小，而此係從意味對於界面的負擔為小之情況，作為結果，成為不易產生有皮膜之剝離或皺褶。經由絕緣皮膜的材料係亦有在降伏之前產生破裂之材料之故，在本發明中，除降伏應力之其他，在彈性率中亦有規定。經由在此降伏應力與彈性率而規定之時，可的確表現經由彎曲的皮膜之應力。在經由彎曲之變形的程度為大之情況，對於構成絕緣皮膜之樹脂的塑性變形則成為支配性時，當使用降伏應力時，可明確地表現經由彎曲的皮膜之應力的影響者。
本實施形態之絕緣皮膜的厚度係40～65μm為佳，而40～50μm更佳。絕緣皮膜的厚度為不足40μm之情況，因膜厚為薄之故，有著無法發揮在馬達或電抗器可耐使用之絕緣性能之虞。另外，當超過65μm時，在卷線加工的彎曲加工時，彎曲內側的絕緣皮膜則容易自導體線剝離，以及產生有皺褶，另外，在以電著進行被覆之情況，由揮發的溶劑等的量變多者，在烘烤工程中，對於皮膜容易產生有如泡之缺陷。
另外，本實施形態之平角狀導體線11係在其矩形狀的橫剖面中，對於短邊11A，11B而言之長邊11C的長度的比(長邊/短邊)則為4以上，丸線換算徑為3mm以上者為佳。此係將此絕緣電線做成線圈時，可增加線圈剖面積中之導體線的剖面積之佔有率之故。特別是，長邊/短邊的比為4以上時，以高頻率的交流而使用絕緣電線，經由表皮效果而僅對於導體的表面流動電流時，由長邊/短邊的比為大者，可擴大流動有電流之範圍。相反地長邊/短邊的比為50以下，導體線的丸線換算徑為5mm以下者為佳。此係在彎曲加工時，彎曲加工成為容易的同時，對於與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性，更一層優越之故。另外，當長邊/短邊的比超過50時，平角柱導體線的扁平程度變為過大，而導體線本身則經由彎曲加工而容易產生扭曲，以及發生龜裂。 　　雖無特別加以限定，長邊/短邊的比為5~45之範圍內者為更佳。
另外，本實施形態的平角狀導體線11係將被覆一方的短邊11A的內層之厚度t1 的一方之短邊11A，對於藉由內層而被覆之外層的厚度t3 的比(t1 /t3 )則為1以下者為佳。此係將內層的厚度作為外層的厚度以下，彈性率或降伏應力則降低較外層的彈性率或降伏應力為小之內層的佔有率。經由此，未使絕緣皮膜之絕緣破壞電壓及耐熱性下降，而可更提高在彎曲加工時，與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性者。t1 /t3 則為0.14～1者更佳，而0.15～0.35者又更佳。
更且，作為本實施形態的絕緣電線之導體線的材質係可舉出：銅，銅合金，鋁，鋁合金，不鏽鋼等。其中，銅線則可得到更高的導電性之故而為理想。另外，絕緣皮膜的外層之材質係可舉出：聚醯亞胺(以下，稱為PI)樹脂，聚醯胺醯亞胺(以下，稱為PAI)樹脂，聚酯醯亞胺樹脂，丙烯酸樹脂，環氧樹脂，環氧-丙烯酸樹脂，聚酯樹脂，聚胺酯樹脂，氟樹脂等。其中，從高絕緣破壞電壓與耐熱性的觀點，聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂者為佳。另外，絕緣皮膜之內層的材質係具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構，前述之PI樹脂，PAI樹脂，聚酯醯亞胺樹脂，丙烯酸樹脂，環氧樹脂，環氧-丙烯酸樹脂，聚酯樹脂等。其中，具有樹脂之彈性率或降伏率比較小之胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之PI樹脂，PAI樹脂者為佳。
[絕緣電線的製造方法] 　　本實施形態的絕緣電線係經由浸漬法或電著法而形成絕緣皮膜於導體線而加以製造。以浸漬法而形成絕緣皮膜之情況，在每1次的皮膜塗佈工程可塗佈之皮膜厚度係1～10μm，而對於為了得到為了作為油電混合車或電動汽車之馬達或抗電器所使用而作為必要之絕緣破壞電壓，係必須複數次進行塗佈工程與烘烤工程。此情況係從必需進行複數次烘烤工程之情況，內層的皮膜之乾燥則相較於外層為進展之故，對於在皮膜全體均一地將乾燥程度作為均一化，係成為必須每次變更塗佈工程的塗佈劑，以及每次變更烘烤工程之溫度或時間等之方法。特別是因與成為得到幾次烘烤工程之導體接觸的第1層係乾燥的程度變高，而皮膜產生劣化者，在線圈加工時成為絕緣不佳的原因之故，第1層之乾燥係必須以低溫進行等之方法。
對於以浸漬法而形成本實施形態之絕緣皮膜的內層之情況，平角狀導體線的長邊則作為呈成為垂直方向，使平角狀導體線，水平方向地通過於儲存在絕緣塗料槽之絕緣塗料液中而形成內層前驅體層。接著，將使絕緣塗料液通過之內層前驅體層，經由濕潤狀態的重力而集中於一方的短邊側同時，進行烘烤處理而形成內層。接著，使平角狀導體線全體，水平方向地通過於儲存在另外的絕緣塗料槽之絕緣塗料液中，形成均一之膜厚的外層前驅體層。之後，將外層前驅體層，經由進行烘烤處理而形成外層之時，形成內層與外層之2層所成之絕緣皮膜。
另一方面，以電著法而形成絕緣皮膜之情況，可簡便地將本實施形態的內層及外層形成於平角狀導體線表面之故，在本發明中係為最佳。電著法的情況，首先，將絕緣電著塗料之電著液，內層用與外層用特別地進行調製。將內層用之電著液稱為第1電著液，而將外層用的電著液稱為第2電著液。第1電著液與第2電著液均含有聚合物，與有機溶媒及水。具體而言，係聚合物則分散於水之水分散型的電著液，或聚合物則分散於水與有機溶媒之混合液的混合分散型的電著液。對於第1電著液之聚合物係可舉出作為前述的內層之材質而例示之樹脂。另外，對於第2電著液之聚合物係可舉出作為前述的外層之材質而例示之樹脂。更且，第1電著液與第2電著液均對於有機溶媒，加以使用N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、二甲亞碸(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、γ-丁內酯(γBL)、苯甲醚，四甲脲，環丁碸等。其中，NMP則為理想。
在本實施形態中，第1電著液係作為聚合物而於使具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之PI樹脂或PAI樹脂溶解於NMP與DMI之溶液，添加中和劑而進行攪拌，中和PI或PAI之後，經由添加PI或PAI的弱溶媒的水進行混合･攪拌，使PI或PAI析出，而進行調製。另外，第2電著液係作為聚合物而於使PI樹脂或PAI樹脂溶解於NMP與DMI之溶液，添加中和劑而進行攪拌，中和PI或PAI之後，經由添加PI或PAI的弱溶媒的水進行混合･攪拌，使PI或PAI析出，而進行調製。第1電著液與第2電著液，聚合物的濃度係對於水與有機溶媒之混合溶媒100質量%而沿為1~10質量%，而有機溶媒係1~70質量%為佳。
以下，依據圖2，說明使用第1電著液及第2電著液而製造絕緣電線的方法。圖2所示之電著塗裝裝置20係具有儲存第1電著液21之第1電著槽22，和儲存第2電著液24之第2電著槽26，和烘烤爐27。第1電著液21與第2電著液24，理想係均維持為5~60℃的溫度。
如圖3所示，第1電著槽22係以平面視為圓形狀，於第1電著槽22之一角(在紙面視中為下部)，陰極棒22a則呈位置於第1電著液21中地懸掛於垂直方向，而於第1電著槽22之中央，平角狀導體線11則成為呈通過第1電著液21中。配置於第1電著液21中的陰極棒22a係被接地(參照圖2)。如圖3所示，呈圍繞所通過之平角狀導體線11之長邊11C與另一方的短邊11B地，形成為具有與陰極棒22a略相同長度之平面剖面視違逆U字狀之絕緣蓋22b則呈位置於第1電著液21中地加以懸掛。換言之，此絕緣蓋22b係如圖3所示，除了平角狀導體線11之一方的短邊11A，成為所有呈圍繞平角狀導體線11，隨著朝向於平角狀導體線11之另一方的短邊11B，與平角狀導體線11之長邊11C的間隔呈擴大地加以形成。此一方的短邊11A係對向於陰極棒22a。作為絕緣蓋22b之材質係氟樹脂，例如聚四氟乙烯樹脂為佳。
另外，如圖4所示，第2電著槽26係以平面視為圓形狀，於相當於第2電著槽26之內側的半周(在紙面視中為上部半周)之部分，半圓筒狀之陰極板26a則呈位置於第2電著液中地懸掛於垂直方向，而於第2電著槽26之中央，平角狀導體線11則成為呈通過第2電著液24中。配置於第2電著液24中的陰極板26a係被接地(參照圖2)。
預先，將卷繞成圓筒狀之橫剖面形狀為圓形之導體線28，藉由直流電源29之陽極30而加以電性連接。並且，將此橫剖面形狀為圓形之導體線28拉上與圖2實線箭頭方向而歷經以下之各工程。
首先，作為預備工程，將橫剖面形狀為圓形之導體線28，經由一對的延壓滾輪31，31而延壓成扁平，形成橫剖面形狀為矩形之平角狀導體線11。接著，作為第1工程，使平角狀導體線11通過於儲存在第1電著槽22之第1電著液21中。
在第1電著槽22中，在平角狀導體線11通過第1電著液21中時，經由直流電源29而加以施加直流電壓於平角狀導體線11與陰極棒22a之間。此時之直流電源29之直流電壓係作為1～500V者為佳，而直流電流的通電時間係作為0.01～60秒者為佳。經由此，在第1電著液21中，具有帶電成負之胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之PI或PAI粒子(未圖示)則電著於平角狀導體線11的表面，加以形成內層用絕緣層(未圖示)。如圖3所示，平角狀導體線11則經由絕緣蓋22b，除了一方的短邊11A而加以被覆之故，具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之PI或PAI粒子係多析出於一方的短邊11A，而未朝向另一方的短邊11B程度地析出。通過第1電著液21之平角狀導體線表面的內層用絕緣層係如圖2之部分擴大圖所示，成為內層前驅體層12a。
接著，以內層前驅體層12a而加以被覆表面之平角狀導體線11係進入於第2工程，在此，通過第2電著槽26。在第2電著槽26，在平角狀導體線11通過第2電著液24中時，經由直流電源29而加以施加直流電壓於平角狀導體線11與陰極板26a之間。此時之直流電源29之直流電壓係作為1～500V者為佳，而直流電流的通電時間係作為0.01～150秒者為佳。經由此，在第2電著液24中，具有帶電成負之PI粒子或PAI粒子(未圖示)則電著於被覆平角狀導體線11之內層前驅體層12a的表面，加以形成外層用絕緣層(未圖示)。如圖4所示，以內層前驅體層12a所被覆之平角狀導體線11係圍繞於半圓筒狀的陰極板26a之故，而在第2電著液24中，以均一的厚度加以形成外層前驅體層(未圖示)於內層前驅體層12a之全面。
接著，在第3工程，加以形成有通過第2電著液24之內層前驅體層12a與外層前驅體層的平角狀導體線11係以烘烤爐27而施以烘烤處理。其結果，對於平角狀導體線11的表面係如圖2之部分擴大圖所示地，加以形成內層12A與外層12B，而製造圖1所示之絕緣電線10。
然而，作為烘烤爐27係例示有近紅外線加熱爐，熱風加熱爐，誘導加熱爐，遠紅外線加熱爐，使用管理溫度之空氣或氮等非活性氣體的爐。亦可將此等的爐，單獨或合併使用者。為了提高烘烤速度，合併進行熱風加熱與紅外線加熱者為佳。熱風加熱的情況，爐的溫度係在作為200～500℃之後，使用流速快的氣體即可，而爐內的平均流速則呈成為1～10m/分程度地放入氣體即可。氣體的溫度係從與爐的溫度相同理由，200～500℃程度者為佳。另外，烘烤處理的時間係為1～10分鐘間的範圍內者為佳。在加熱溫度不足200℃中，無法進行必要的烘烤而超過500℃時，在烘烤初期中，經由溶劑等之急遽的揮發而於皮膜產生有如泡的缺陷。另外，為高溫之故而樹脂產生熱分解。然而，烘烤處理的溫度係烘烤爐內之中央部的溫度。
烘烤處理係決定彎曲加工後述之絕緣電線時，與彎曲內側的絕緣皮膜之導體線的密著性及高溫時之絕緣皮膜的耐軟化性之重要的處理。當過剩地進行烘烤時，樹脂則產生劣化，經由界面的氧化等，在彎曲加工絕緣電線時之彎曲內側，絕緣皮膜則自導體線產生剝離，以及產生皺褶，以及在彎曲外側，於絕緣皮膜產生破裂。另外，當烘烤為不充分時，於絕緣皮膜中，有機溶劑則過剩地存在之故，軟化溫度則下降。
[線圈之製造方法] 　　將以內層12A與外層12B的2層所成之絕緣皮膜12而被覆平角狀導體線11所成之絕緣電線10，經由未圖示之線圈成形裝置而進行卷線加工製造成線圈。在本實施形態中，將橫剖面形狀構成矩形之導體線的一方之短邊側(邊緣面)作為內徑面，而將另一方的短邊側(邊緣面)作為外徑面，經由彎曲絕緣電線的沿層方向彎曲加工之卷線加工而製造成線圈。然而，經由彎曲導體線的橫剖面形狀構成矩形之長邊側(平坦面)之貫層方向彎曲加工的卷線加工，而將絕緣電線製造成線圈亦可。 [實施例]
接著，將本發明之實施例，與比較例同時加以詳細說明。
＜實施例1＞ 　　經由圖2所示之電著塗裝裝置，作為導體線而被覆絕緣皮膜於厚度1.5mm、寬度6.5mm之平角狀的銅線。作為第1電著液，準備含有具有2質量%之胺甲酸乙酯架構之聚醯胺醯亞胺(PAI)的水分散型絕緣電著塗料，儲存於第1電著槽。另外，作為第2電著液，準備含有2質量%之PAI的水分散型絕緣電著塗料，儲存於第2電著槽。如圖3所示，對於第1電著槽係配置有陰極棒，如圖4所示，對於第2電著槽係加以配置半圓筒狀之陰極板。如圖3及圖4所示，做成為平角狀銅線則呈通過第1電著槽及第2電著槽之中心。另外，烘烤處理通過第2電著槽之平角狀銅線的烘烤爐係長度2.5m之電爐(遠紅外線加熱爐)，而熱電對則設置於爐壁，可將爐內設定成所期望的溫度，於銅線的前進方向，加以設置複數個之電性加熱器，成為呈可僅所期望之長度烘烤，個別地設定溫度，呈可僅長度1.2m之範圍烘烤地設定加熱器的輸出。
經由如此構成之電著塗裝裝置，以如以下的條件而被覆絕緣皮膜於上述平角狀銅線而製造絕緣電線。即，如表1所示，將直流電壓設定為100V，將第1電著液及第2電著液之各溫度調整為約20℃，將第1電著槽之電著時間呈成為10秒，而將第2電著槽之電著時間呈成為130秒地進行調整。此等之電著時間係經由調整儲存於第1電著槽及第2電著槽之第1電著液及第2電著液之各液量而進行。另外，烘烤爐係呈成為300℃地進行設定，在爐內進行5分鐘乾燥・加熱處理。
＜實施例2~6，比較例1~3＞ 　　呈表1所示地變更第1及第2電著液之主成分，平角狀導體線的長邊・短邊，平角狀導體線的丸線換算徑，絕緣電線的製造條件，除此之外係與實施例1同樣作為，製造實施例2~6，比較例1~3之絕緣電線。在實施例4中，作為第1電著液而使用含有具有矽氧烷架構之PI的水分散型絕緣電著塗料而製造絕緣電線。另外，在比較例1~3中，未使平角線導體線通過第1電著液，而僅通過於第2電著液製造絕緣電線。此時之電著槽係如圖5所示，在平面視為圓形狀，於電著槽36之內側的全周部分，配置圓筒狀的陰極板36a。做成呈於電著槽36之中央，平角狀導體線11則通過電著液34中。
Figure 02_image001
＜比較實驗與評估＞ 　　對於在實施例1~6及比較例1~3所得到之絕緣電線，經由以下的方法，調查絕緣皮膜之內層的彈性率與外層的彈性率，絕緣皮膜之內層之一方的短邊A與另一方之短邊B之各厚度(t1 、t2 )、外層的一方之短邊A之厚度(t3 )及絕緣皮膜之全體膜厚，以及絕緣皮膜之密著性。將其結果示於表2。
(1) 絕緣皮膜之內層的彈性率與外層的彈性率 　　將所得到之絕緣電線切出1cm程度，埋入此於環氧樹脂，由研磨樹脂與絕緣電線者而製作絕緣皮膜的剖面露出之試料。使用超微小壓入硬度試驗機((股)ELIONIX公司製ENT-1100a)，經由貝爾科維奇壓頭，以荷重100mgf之條件，取得荷重－變位曲線，之後使用澤與田中之補正法，測定絕緣皮膜之內層的壓入彈性率與外層之壓入彈性率。內層之測定時係對於先前得到之剖面所露出之試料，測定在短邊A側，自導體2μm程度皮膜側，而外層之測定時係在自皮膜外周5μm之位置，測定壓入彈性率。
(2) 絕緣皮膜之厚度(t1 、t2 、t3 ) 　　絕緣皮膜之內層的一方之短邊A與另一方之短邊B的各厚度(t1 、t2 )係事前進行預測而決定。具體而言，以表1之條件，僅使用第1電著槽而進行電著，進行烘烤而製作絕緣電線。將所得到之絕緣電線切出1cm程度，埋入此於環氧樹脂，由研磨樹脂與絕緣電線者而製作絕緣電線的剖面露出之試料。以光學顯微鏡而攝影此試料的剖面，各測定短邊A之皮膜的內層之厚度(t1 )與短邊B之皮膜的內層之厚度(t2 )。另外，絕緣皮膜之外層的一方之短邊A之厚度(t3 )係由以下的方法而進行測定。即，將所得到之絕緣電線切出1cm程度，埋入此於環氧樹脂，由研磨樹脂與絕緣電線者而製作絕緣皮膜的剖面露出之試料。以光學顯微鏡而攝影此試料的剖面，測定合計短邊A側之皮膜的內層與外層之厚度，將其厚度減去先前求得知內層之短邊A之皮膜部的厚度(t1 )而進行測定。
然而，製作露出剖面之試料之後，組成為由內層與外層所構成之元素則為不同之情況係由利用SEM而進行ESD分析者，測定內層與外層之皮膜厚度亦可。另外，由在微小壓入深度試驗，對於剖面所露出之試料，於膜厚方向詳細地測定彈性率者，同時測定彈性率與膜厚亦可。
(3) 絕緣皮膜的全體膜厚 　　以微測計(MITUTOYO公司製)夾入絕緣電線的長邊側，測定絕緣電線全體的厚度之後，減去平角狀導體線的厚度，將其一半的值作為絕緣皮膜的厚度。
(4) 絕緣皮膜的密著性 　　切出10cm絕緣電線，使用將此使用在線圈化馬達或電抗器時之裝置，將絕緣電線增添於具有本身徑之丸棒，以沿層方向彎曲加工，彎曲的半徑則呈成為絕緣電線的本身徑地90度彎曲。將彎曲的絕緣電線，以光學顯微鏡擴大20倍，調查絕緣皮膜之彎曲內側的皺褶，剝離之有無(密著性)。
Figure 02_image003
自表2了解到，在比較例1~3中，未將絕緣皮膜作為內層與外層之2層構造之故，而在密著性試驗中，對於彎曲加工內側的絕緣皮膜可看到剝離與皺褶。對此，在實施例1~6中，被覆一方的短邊A之內層的厚度則較被覆另一方的短邊之內層的厚度為大，而內層之彈性率則較外層之彈性率為低之故，在密著性試驗，對於絕緣電線之彎曲加工內側的絕緣皮膜未看到剝離與皺褶。 [產業上之利用可能性]
本發明之絕緣電線係可利用於在電混合車或電動汽車之電抗器或馬達所使用之線圈者。
10‧‧‧絕緣電線11‧‧‧平角狀導體線11A‧‧‧導體線的一方之短邊11B‧‧‧導體線的另一方之短邊11C‧‧‧導體線的長邊12‧‧‧絕緣皮膜12A‧‧‧絕緣皮膜之內層12B‧‧‧絕緣皮膜的外層20‧‧‧電著塗裝裝置21‧‧‧第1電著液22‧‧‧第1電著槽22a‧‧‧陰極棒22b‧‧‧絕緣蓋24‧‧‧第2電著液26‧‧‧第2電著槽26a‧‧‧陰極板27‧‧‧烘烤爐
圖1係本發明之實施形態的絕緣電線之橫剖面圖。 　　圖2係顯示經由本發明之實施形態的電著塗裝裝置而形成絕緣皮膜於導體線的表面之處理的模式圖。 　　圖3係顯示在本實施形態之第1工程的陰極構造的圖2之X-X線剖面圖。 　　圖4係顯示在本實施形態之第2工程的陰極構造的圖2之Y-Y線剖面圖。 　　圖5係對應於顯示比較例1~3之陰極構造之圖2之X-X線剖面圖的剖面圖。
10‧‧‧絕緣電線
11‧‧‧平角狀導體線
11A‧‧‧導體線的一方之短邊
11B‧‧‧導體線的另一方之短邊
11C‧‧‧導體線的長邊
12‧‧‧絕緣皮膜
12A‧‧‧絕緣皮膜之內層
12B‧‧‧絕緣皮膜的外層
t1~t3‧‧‧厚度

Claims (9)

  1. 一種絕緣電線，係以絕緣皮膜而被覆橫剖面形狀為矩形狀的平角狀導體線所成之絕緣電線，其特徵為前述絕緣皮膜則由被覆前述平角狀導體線之表面的內層，和被覆前述內層表面之外層所成，而在前述平角狀導體線之矩形狀的橫剖面中，被覆具有相對向同一長度之2個短邊之中之一方的短邊之內層的厚度t1則較被覆另一方的短邊的內層之厚度t2(但包含t2=0)為大，而前述內層之彈性率則較前述外層之彈性率為低或前述內層之降伏應力則較前述外層的降伏應力為小，或者前述內層之彈性率與降伏應力的雙方則較前述外層的彈性率與降伏應力為小，將被覆前述一方的短邊之前述內層的厚度t1之前述一方的短邊，對於藉由前述內層而被覆之前述外層的厚度t3而言的比(t1/t3)則為0.15~0.35。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之絕緣電線，其中，合併前述內層與前述外層之絕緣皮膜的厚度則為40~65μm。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之絕緣電線，其中，在前述平角狀導體線之矩形狀的橫剖面中，對於短邊而言之長邊的長度比(長邊/短邊)則為4~50，而前述平角狀導體線之丸線換算徑則為3~5mm。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之絕緣電線，其中，前述平角狀導體線則為銅線，前述內層之材質則為具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂，而前述外層之材質則為聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂。
  5. 如申請專利範圍第3項記載之絕緣電線，其中，前述平角狀導體線則為銅線，前述內層之材質則為具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂，而前述外層之材質則為聚醯亞胺樹脂或聚醯胺醯亞胺樹脂。
  6. 一種絕緣電線的製造方法，係經由電著電著液於橫剖面形狀為矩形狀之平角狀導體線而形成前述絕緣皮膜之時，製造絕緣電線的方法，其特徵為包含：經由第1電著液而將前述平角狀導體線的表面，以內層的前驅體層進行被覆的第1工程，和經由第2電著液而將前述平角狀導體線的前述內層前驅體層的表面，以外層的前驅體層進行被覆的第2工程，和一次烘烤前述內層前驅體層與前述外層前驅體層而將前述平角狀導體線，以內層與外層之2層進行被覆之第3工程；在前述平角狀導體線之矩形狀的橫剖面中，被覆具有 相對向同一長度之2個短邊之中之一方的短邊之內層前驅體層的厚度則呈成為較被覆另一方的短邊之內層前驅體層的厚度為厚地，進行前述第1工程，將前述第1電著液的含有成分及前述第2電著液的含有成分，呈前述內層之彈性率則較前述外層之彈性率為低地，或呈前述內層之降伏應力則較前述外層之降伏應力為低地，或者呈前述內層之彈性率與降伏應力的雙方則較前述外層之彈性率與降伏應力為小地，各自選定，將被覆前述一方的短邊之前述內層的厚度t1之前述一方的短邊，對於藉由前述內層而被覆之前述外層的厚度t3而言的比(t1/t3)則為0.15~0.35。
  7. 如申請專利範圍第6項記載之絕緣電線的製造方法，其中，前述第1電著液則將具有胺甲酸乙酯架構或矽氧烷架構之聚醯胺醯亞胺溶液或聚醯亞胺溶液，作為含有成分，而前述第2電著液則將聚醯胺醯亞胺溶液或聚醯亞胺溶液，作為含有成分。
  8. 一種線圈之製造方法，其特徵為將如申請專利範圍第1乃至第5項之任一項記載的絕緣電線，經由以將前述內層為厚之前述一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向彎曲加工而進行卷線加工而製造線圈的方法。
  9. 一種線圈，其特徵為將申請專利範圍第1乃至第5項之 任一項記載的絕緣電線，複數次卷繞成將前述內層為厚之前述一方的短邊作為內側而彎曲之沿層方向狀所成者。
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