WO2016035201A1 - 絶縁電線及び巻線 - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/00—Details of windings
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/30—Windings characterised by the insulating material

Definitions

  • the present invention relates to an insulated wire and a winding made of the insulated wire.
  • Inverters are used in many rotating machines as efficient variable speed voltage control devices. This type of inverter is controlled by a high-speed switching element of several kHz to several hundred kHz, and a high voltage surge voltage is generated when a voltage is applied.
  • an enameled wire having an insulating film (enamel film) provided on a conductor is used as the material for forming the coil of the rotating machine using this inverter.
  • Patent Document 4 discloses an invention aimed at reducing the height of a coil end portion of a stator winding of a rotating electrical machine.
  • Recent motors have higher voltage than conventional ones due to control by inverters, and specifications such as high-speed switching have become mainstream. Therefore, it is necessary to design insulation considering partial discharge resistance.
  • the winding wire wired as the coil end part is subjected to a coil forming process that is crushed or twisted to reduce the height of the coil end part, so that the insulating film of the enamel wire is applied.
  • a large stress such as stretching, abrasion, and bending is applied to the. For this reason, after coil forming, a problem such as a crack or wrinkle in the insulation coating or an insulation film floating from the conductor (film floating) is likely to occur.
  • the winding conductor becomes thicker, so that the amount of distortion applied to the winding during coil forming increases, and cracks and wrinkles are likely to occur.
  • the insulating properties may be lower than before coil formation due to the occurrence of cracks and wrinkles in the insulating coating after coil formation and the occurrence of film floating.
  • an object of the present invention is to provide an insulated wire (enameled wire) excellent in partial discharge resistance even after coil forming and a winding made of the insulated wire.
  • the present invention provides the following insulated wires and windings made of the insulated wires.
  • a conductor a first insulating coating layer made of a polyamide-imide resin containing inorganic fine particles dispersed immediately above the conductor, and a polyamide-imide provided on the outer periphery of the first insulating coating layer
  • a second insulating coating layer made of a resin or a polyimide resin, and the first insulating coating layer when the insulated wire is stretched by 30% and wound around a winding rod by a method according to JISC 3216 “5.1.1”
  • An insulated wire having a minimum winding double diameter that is not cracked is larger than 2d and smaller than 4d (d: outer diameter (self-diameter) of the insulated wire).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an insulated wire according to an embodiment of the present invention.
  • An insulated wire 10 according to an embodiment of the present invention includes a conductor 1, a first insulating coating layer 2 made of a polyamideimide resin containing inorganic fine particles dispersed immediately above the conductor 1, and a first And a second insulating coating layer 3 made of polyamideimide resin or polyimide resin provided on the outer periphery of the insulating coating layer 2, and the insulated wire is stretched and wound by 30% by a method in accordance with JISC 3216 “5.1.1”
  • the minimum winding double diameter at which the first insulating coating layer 2 does not crack when wound on the rod is larger than 2d and smaller than 4d (d: outer diameter (self-diameter) of the insulated wire).
  • Examples of the conductor 1 include a copper wire, an aluminum wire, a silver wire, a nickel wire, and a nickel-plated copper wire.
  • the conductor 1 may be a flat conductor other than a round wire.
  • the first insulating coating layer 2 functions as a partial discharge resistant layer that suppresses erosion of the insulating film due to inverter surge.
  • the first insulating coating layer 2 is formed by repeatedly applying a partial discharge resistant insulating paint to the surface of the conductor 1 and baking it.
  • This partial discharge resistant insulating paint is obtained by dispersing an organosol containing inorganic fine particles such as silica, alumina, titania, or zirconia in a resin paint made of a base resin made of polyamideimide and a solvent.
  • dispersion solvent of the organosol used in the embodiment of the present invention examples include a dispersion solvent (main dispersion solvent) mainly composed of cyclic ketones having a boiling point ranging from 130 ° C. to 180 ° C.
  • cyclic ketones examples include cycloheptanone (boiling point: 180 ° C.), cyclohexanone (boiling point: 156 ° C.), cyclopentanone (boiling point: 131 ° C.), and the like. At least one of these can be used. Further, a part or all of the cyclic structure such as 2-cyclohex-1-one may be unsaturated.
  • N-methyl-2-pyrrolidone is added to the above cyclic ketones for the purpose of improving the stability of an organosol or an insulating paint (partial discharge resistant paint) in which an organosol and a resin paint are mixed.
  • N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAC), and other solvents, aromatic hydrocarbons, or lower alcohols may be mixed.
  • DMF N-dimethylformamide
  • DMAC N-dimethylacetamide
  • other solvents aromatic hydrocarbons, or lower alcohols
  • the higher the mixing ratio of the dispersion solvent other than the cyclic ketones the worse the affinity with the polyamide-imide resin coating material. Therefore, among the total dispersion solvents in the organosilica sol, 70% by mass or more of the cyclic ketones is contained. It is desirable that
  • the particle size of the inorganic fine particles in the organosol is preferably 100 nm or less as the average particle size by the BET method in order to effectively function the partial discharge resistance of the insulating coating. Considering the transparency of the organosol itself and the flexibility of the enamel wire, the average particle size is more preferably 30 nm or less.
  • the organosol can be obtained, for example, by replacing a silica sol obtained by hydrolysis of alkoxysilane with a solvent, or by replacing a silica sol obtained by ion exchange of water glass.
  • the organosol is not limited to the above production method, and may be produced using any known production method.
  • Polyamideimide resin paint> As a polyamide-imide resin as a base for forming the first insulating coating layer 2, it is desirable to use a component having flexibility in the resin structure in consideration of the flexibility improvement effect.
  • Polyamideimide resin is a synthetic reaction of two main components in a solvent, ie, an isocyanate component containing 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and an acid component containing trimellitic anhydride (TMA). Is obtained.
  • MDI 4,4′-diphenylmethane diisocyanate
  • TMA trimellitic anhydride
  • Such a polyamidoimide resin coating is formed of molecular structure units arranged between amide bonds and imide bonds in a relatively regular manner, and has a slight crystallinity due to hydrogen bonds and ⁇ - ⁇ interactions.
  • a biphenyl structure or the like that is easily oriented is introduced into the molecular skeleton, the solubility of the resin decreases even in the case of an NMP solvent, and in some cases, the resin may precipitate.
  • solvent constituting the polyamide-imide resin coating examples include ⁇ -butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAC), dimethylimidazo Examples thereof include ridinone (DMI) and cyclic ketones, and one or more of these can be used.
  • a cyclic ketone having a boiling point in the range of 130 ° C. to 180 ° C. is preferable to contain a cyclic ketone having a boiling point in the range of 130 ° C. to 180 ° C. as the solvent for the polyamide-imide resin paint.
  • cyclic ketones used as the solvent for the polyamideimide resin paint for example, cycloheptanone (boiling point: 180 ° C.), cyclohexanone (boiling point: 156 ° C.), cyclopentanone (boiling point: boiling point: as in the case of the organosilica sol described above. 131 ° C.).
  • cycloheptanone molecular weight: 180 ° C.
  • cyclohexanone molethoxysilyl
  • cyclopentanone boiling point: as in the case of the organosilica sol described above. 131 ° C.
  • a part or all of the cyclic structure such as 2-cyclohex-1-one may be unsaturated.
  • a method for obtaining a polyamide-imide resin paint by dissolving a polyamide-imide resin in a solvent containing cyclic ketones for example, a polyamide-imide resin paint synthesized in a solvent mainly composed of NMP is precipitated with ethanol or the like. After recovering only the resin component, it was obtained by redissolving in a solvent containing cyclic ketones, a method of directly synthesizing in a solvent containing cyclic ketones, or a synthesis in a low boiling point solvent such as DMF. Any known method such as a method of adding a cyclic ketone to a polyamide-imide resin paint and replacing the solvent by distillation may be used, and is not particularly limited.
  • ⁇ -butyrolactone or cyclic ketones are less soluble in polyamideimide resin than NMP or the like, when dissolving polyamideimide resin in a solvent comprising ⁇ -butyrolactone or cyclic ketones, 4, 4 Polyamideimide resin mainly composed of '-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and trimellitic anhydride (TMA) is mixed with isocyanates other than MDI, tricarboxylic acids other than TMA, or tetracarboxylic acids with 4,4'-MDI.
  • MDI '-diphenylmethane diisocyanate
  • TMA trimellitic anhydride
  • Isocyanates other than 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) used to reduce the crystallinity by disturbing the relatively regular arrangement depending on the raw material of the polyamide-imide resin include, for example, hexa Aliphatic diisocyanates such as methylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (H-MDI), xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated XDI, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylsulfone diisocyanate ( SDI) and the like, and it is preferable to use these together with 4,4′-MDI.
  • HDI methylene diisocyanate
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • H-MDI dicyclohexylmethane diisocyanate
  • XDI xylylene diisocyan
  • polyfunctional isocyanates such as triphenylmethane triisocyanate, polymeric isocyanates, multimers such as TDI, etc. may be used, and those containing TDI and 4,4′-MDI isomers. Can have the same effect.
  • aromatic diisocyanates are desirable in order to maintain excellent properties such as heat resistance at 220 ° C. or higher and mechanical properties. Furthermore, it is desirable to use 2,4'-MDI together in order to minimize the change in the basic structure of the polyamideimide resin and improve the solubility and flexibility. When 2,4'-MDI is used in combination with 4,4'-MDI, it is desirable that 15 to 25 mol% of the total isocyanate component is 2,4'-MDI in a molar ratio.
  • TMA trimellitic anhydride
  • tetracarboxylic acids examples include 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride (DSDA) and 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA).
  • Aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as 4,4'-oxydiphthalic dianhydride (ODPA), butanetetracarboxylic dianhydride and 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl)- And alicyclic tetracarboxylic dianhydrides such as 3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride.
  • tricarboxylic acids examples include tricarboxylic acids such as trimesic acid and tris (2-carboxyethyl) isocyanurate (CIC acid).
  • aromatic tetracarboxylic dianhydrides are desirable, and DSDA and BTDA are more desirable because of good solubility.
  • tetracarboxylic dianhydrides having ester groups may be used in combination for the purpose of imparting flexibility, but the heat resistance and hydrolyzability are reduced. Is desirable.
  • tetracarboxylic dianhydrides and tricarboxylic acids are used in combination with TMA, 1 to 10 mol% of the total acid components in terms of molar ratio are tetracarboxylic dianhydrides and / or tricarboxylic acids. Desirably, 1 to 5 mol% is more desirable.
  • reaction catalyst During the synthesis of polyamide-imide resin paint, the stability of paints such as amines, imidazoles and imidazolines is not hindered in order to prevent the synthesis reactivity of polyamide-imide resin from decreasing.
  • a reaction catalyst may be used.
  • the second insulation coating layer 3 is formed by repeatedly applying and baking a general-purpose polyamideimide resin paint or polyimide resin paint on the surface of the first insulation coating layer 2.
  • Insulated electric wire 10 is a slipper made of polyamideimide resin as a base resin on the outer periphery of second insulating coating layer 3 as necessary, in addition to first insulating coating layer 2 and second insulating coating layer 3.
  • the layer which has property may be provided.
  • the slipping layer is a slipping polyamideimide overcoat layer that is an outermost layer obtained by applying and baking a slipping polyamideimide coating obtained by adding a lubricant to a resin coating made of a polyamideimide resin.
  • the slipping polyamideimide overcoat layer can be provided by a known material / method.
  • Insulated wire 10 does not cause cracks in first insulating coating layer 2 when the insulated wire is stretched by 30% and wound around a winding rod by a method based on JISC 3216 “5.1.1”.
  • the minimum winding double diameter is larger than 2d and smaller than 4d (d: outer diameter of the insulated wire (self-diameter)).
  • the minimum winding double diameter is 2.5d to 3.5d.
  • the minimum winding double diameter that does not cause cracking is preferably larger than 1d and smaller than 3d, and is preferably 1.5d to 2.5d. It is more preferable that
  • the insulated wire 10 is characterized in that the BVD residual rate when the pressing rate is 40% is 87% or more compared to the initial state (the state before pressing).
  • the insulated wire 10 has the remaining Vt characteristics (applied voltage 1.0 kVrms, sine wave 10 kHz, time until dielectric breakdown under normal temperature measurement conditions) when the pressing rate is 40%.
  • the rate is 30% or more compared to the initial stage (state before pressing).
  • the residual rate of the Vt characteristic (same condition as above) when the pressing rate is 30% is 50% or more compared to the initial value, and the Vt characteristic when the pressing rate is 20% (above)
  • the remaining rate of the same condition is 70% or more compared to the initial value.
  • Winding The winding according to the embodiment of the present invention is characterized by comprising the insulated wire 10 according to the above-described embodiment of the present invention.
  • the winding according to the embodiment of the present invention is suitable as a winding used for a coil of an electric device such as a motor.
  • the insulation film can improve the flexibility of the insulating film, and the resistance to partial discharge after forming a coil incorporated in an electric device is less likely to be lower than that before forming the coil. A winding made of the insulated wire is obtained. Further, the manufacturing cost can be reduced in that the above effect can be obtained without providing a specific adhesion layer as in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2012-204270).
  • the second insulating coating layer 3 provided on the outer periphery of the first insulating coating layer 2 serves as a stress relaxation layer that relieves the stress generated in the first insulating coating layer 2 when the film is stretched or bent. Therefore, even if the coil is formed so that the height of the coil end portion is made lower than before due to the miniaturization of the motor, a winding with good partial discharge resistance can be obtained.
  • Example 1 An organosilica sol (containing 30 phr of silica with an average particle diameter of ⁇ 30 nm) on a copper wire with a conductor diameter of ⁇ 0.80 mm, a highly flexible polyamide-imide resin paint, 80% of the dispersion solvent is cyclohexanone, and 20% is ⁇ -butyrolactone.
  • the mixed partial discharge resistant paint was applied at a thickness of 30 ⁇ m and baked to form the first insulating coating layer 2 which is a partial discharge resistant layer.
  • a resin paint made of polyamide-imide resin is applied on the first insulating coating layer 2 to a thickness of 5 ⁇ m and baked to form the second insulating coating layer 3, and the insulated wire (enameled wire) of Example 1 is formed. Obtained.
  • Example 2 A first insulating coating layer 2 and a second insulating coating layer 3 were formed on a copper wire having a conductor diameter of ⁇ 0.80 mm in the same manner as in Example 1. Furthermore, the insulating wire of Example 2 (enamel) was applied on the second insulating coating layer 3 by applying a slidable polyamideimide coating obtained by adding a lubricant to a resin coating made of polyamideimide resin at a thickness of 3 ⁇ m and baking it. Line).
  • the test was conducted by the same test method as the flexibility test (non-extension), and the minimum winding double diameter at which no crack was observed in the insulating film (first insulating coating layer 2) was measured using an optical microscope. .
  • the flexibility test (30% elongation), the insulated wire was elongated by 30% by a method in accordance with “JISC 3216“ 5.1.1 ”winding”.
  • the test was conducted by the same test method as the flexibility test (non-extension), and the minimum winding double diameter at which no crack was observed in the insulating film (first insulating coating layer 2) was measured using an optical microscope. . It can be said that the smaller the minimum winding double diameter, the better the flexibility.
  • BDV characteristic test method A BDV test based on JIS3216C4.4.1 was performed on the samples obtained by pressing the twisted pairs manufactured using Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 in accordance with each press rate.
  • the press ratio was set to three conditions of 20, 30 and 40%, and the BDV residual ratio with respect to the initial stage (before pressing) was obtained.
  • Example 1 had a residual rate of 87%, which was higher than the residual rate of 75% of Comparative Example 1 having a similar film structure. Further, in Example 2 at a pressing rate of 40%, the remaining rate was 90%, which was higher than the remaining rate of 80% in Comparative Example 2 having the same film structure. Thus, Examples 1 and 2 gave superior results under severe press conditions.
  • Vt characteristic test method Similarly to the BDV test, a Vt characteristic test was performed using a sample obtained by pressing the twisted pair manufactured using Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 in accordance with each pressing rate. The pressing rate was set to three conditions of 20, 30 and 40%, and the Vt residual rate with respect to the initial stage (before pressing) was obtained. Evaluation was made by a Vt characteristic (withstand voltage life characteristic) test of an insulated wire in an initial state, an insulated wire in a press rate of 20%, an insulated wire in a press rate of 30%, and an insulated wire in a press rate of 40%.
  • the measurement was performed at room temperature as the measurement conditions of an applied voltage of 1.0 kVrms and a sine wave of 10 kHz. From the time until dielectric breakdown, the V in each pressed state relative to the initial state (before pressing) The -t residual rate was calculated.
  • Vt characteristic test results As is clear from Table 1 below, Examples 1 and 2 have a difference in residual Vt of more than twice that of Comparative Examples 1 and 2 at any of the press ratios of 20%, 30%, and 40%. The Vt characteristics were found to be excellent.
  • the insulated wires according to Examples 1 and 2 are superior to Comparative Examples 1 and 2 in flexibility after elongation, BDV characteristics, and Vt characteristics. It can be understood that. Therefore, the insulated wires of Examples 1 and 2 are insulation that can be used without greatly reducing the partial discharge resistance even when stress is applied due to severe coil forming processing in an electric device such as an inverter motor and a transformer. It becomes an electric wire.
  • this invention is not limited to the said embodiment and Example, Various deformation

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Abstract

　コイル成形後においても耐部分放電性能に優れた絶縁電線及び当該絶縁電線からなる巻線を提供する。　絶縁電線１０は、導体１と、導体１の直上に設けられた無機微粒子が分散して含有されているポリアミドイミド樹脂からなる第１絶縁被覆層２と、第１絶縁被覆層２の外周に設けられたポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂からなる第２絶縁被覆層３とを備え、ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」に準拠した方法で絶縁電線を３０％伸長し巻き付け棒へ巻き付けた際の第１絶縁被覆層２に亀裂が生じない最小巻き付け倍径が２ｄより大であって４ｄより小（ｄ：絶縁電線の外径（自己径））である。

Description

絶縁電線及び巻線
　本発明は、絶縁電線及び当該絶縁電線からなる巻線に関する。
　インバータは、効率的な可変速電圧制御装置として、多くの回転機で利用されている。この種のインバータは、数ｋＨｚ～数百ｋＨｚの高速スイッチング素子によって制御され、電圧印加の際には高圧のサージ電圧が発生する。
　近年のインバータは特に、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＳｉＣなどの高速スイッチング素子により急峻な電圧の立ち上げが可能となり、それによって出力電圧に対して最大で２倍の瞬間的なサージ電圧が発生する。
　このインバータを利用した回転機のコイルを成形する材料としては、導体上に絶縁皮膜（エナメル皮膜）が設けられたエナメル線などが使用されている。
　コイル成形されたエナメル線同士の表面には、上記サージ電圧の影響により部分放電が発生し、エナメル皮膜を侵食させてしまうという現象が起こる。部分放電によるエナメル皮膜の侵食は、最終的に絶縁破壊を引き起こす。
　このサージ電圧の影響についての対策としては、例えば特許文献１～３で開示されているような耐部分放電性絶縁電線（耐インバータサージエナメル線）の適用が望ましい。
　また、コイルを成形する際にはモータ体格の小型化によりコイルエンド部を従来よりも潰すことになる。例えば、特許文献４には、回転電機の固定子巻線のコイルエンド部の高さを低減することを目的とした発明が開示されている。
特開２０００－３３１５３９号公報 特開２００４－２０４１８７号公報 特開２０１２－２０４２７０号公報 特開２０１０－１１９２９５号公報
　最近のモータは、インバータによる制御のため従来よりも高電圧であり、かつ、高速スイッチングなどの仕様が主流になってきていることから、耐部分放電性を考慮した絶縁設計を行う必要がある。一方で、コイルエンド部として配線された巻線は、コイルエンド部の高さを低くするために潰されたり、捻じられたりするようなコイル成形加工が施されることにより、エナメル線の絶縁皮膜には伸張、摩耗、屈曲などの大きなストレスが加わることになる。そのため、コイル成形後において、絶縁被覆に亀裂やシワが発生したり、導体から絶縁皮膜が浮いてしまう（皮膜浮き）といった不具合が発生し易い。また、モータの高出力化に伴い、巻線の導体が太くなることで、コイル成形加工時に加わる巻線への歪み量が増加し、亀裂やシワが生じやすい。このようなコイル成形後における絶縁被覆の亀裂やシワの発生や、皮膜浮きの発生によって、絶縁性がコイル成形前よりも低下してしまうことが懸念される。
　そこで、本発明の目的は、コイル成形後においても耐部分放電性能に優れた絶縁電線（エナメル線）及び当該絶縁電線からなる巻線を提供することにある。
　本件発明者等は、可とう性と耐部分放電性の向上について検討を行った結果、下記の発明によって効果的に上記目的を達成することができることを見いだした。本発明は、上記目的を達成するために、下記の絶縁電線及び当該絶縁電線からなる巻線を提供する。
［１］導体と、前記導体の直上に設けられた無機微粒子が分散して含有されているポリアミドイミド樹脂からなる第１絶縁被覆層と、前記第１絶縁被覆層の外周に設けられたポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂からなる第２絶縁被覆層とを備え、ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」に準拠した方法で絶縁電線を３０％伸長し巻き付け棒へ巻き付けた際の前記第１絶縁被覆層に亀裂が生じない最小巻き付け倍径が２ｄより大であって４ｄより小（ｄ：絶縁電線の外径（自己径））である絶縁電線。
［２］プレス率４０％とした場合のＢＶＤ残率が、初期（プレス前の状態）に比べて８７％以上である前記［１］に記載の絶縁電線。
［３］プレス率４０％とした場合のＶ－ｔ特性（印加電圧１．０ｋＶｒｍｓ、正弦波１０ｋＨｚ、常温の測定条件における絶縁破壊するまでの時間）の残率が、初期（プレス前の状態）に比べて３０％以上である前記［１］又は前記［２］に記載の絶縁電線。
［４］前記第２絶縁被覆層の外周に、ポリアミドイミド樹脂をベース樹脂とした滑性を有する層が設けられている前記［１］～［３］のいずれか１つに記載の絶縁電線。
［５］前記［１］～［４］のいずれか１つに記載の絶縁電線からなる巻線。
　本発明によれば、コイル成形後においても耐部分放電性能に優れた絶縁電線及び当該絶縁電線からなる巻線を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る絶縁電線の一例を示す横断面図である。
〔絶縁電線〕
　図１は、本発明の実施の形態に係る絶縁電線の一例を示す横断面図である。
　本発明の実施の形態に係る絶縁電線１０は、導体１と、導体１の直上に設けられた無機微粒子が分散して含有されているポリアミドイミド樹脂からなる第１絶縁被覆層２と、第１絶縁被覆層２の外周に設けられたポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂からなる第２絶縁被覆層３とを備え、ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」に準拠した方法で絶縁電線を３０％伸長し巻き付け棒へ巻き付けた際の第１絶縁被覆層２に亀裂が生じない最小巻き付け倍径が２ｄより大であって４ｄより小（ｄ：絶縁電線の外径（自己径））である。
　導体１としては、例えば銅線、アルミ線、銀線、ニッケル線、ニッケルメッキ銅線等がある。導体１は、丸線のほか、平角導体であってもよい。
（第１絶縁被覆層２）
　第１絶縁被覆層２は、インバータサージによる絶縁皮膜の侵食を抑制する耐部分放電性層として機能する。第１絶縁被覆層２は、耐部分放電性絶縁塗料を導体１の表面に繰り返し塗布し、焼付けすることで形成される。この耐部分放電性絶縁塗料は、ポリアミドイミドからなるベース樹脂と溶媒とからなる樹脂塗料に、シリカ、アルミナ、チタニア、あるいはジルコニアなどの無機微粒子を含むオルガノゾルが分散されてなるものである。
＜オルガノゾルの構成＞
　本発明の実施形態で用いられるオルガノゾルの分散溶媒としては、例えば１３０℃から１８０℃までの範囲の沸点を有する環状ケトン類を主成分とする分散溶媒（主分散溶媒）が挙げられる。
　このような環状ケトン類としては、例えばシクロヘプタノン（沸点：１８０℃）、シクロヘキサノン（沸点：１５６℃）、シクロペンタノン（沸点：１３１℃）などが挙げられる。これらを少なくとも１種以上用いることが可能である。また、２－シクロヘキセ－１オンなどのような環状構造の一部又は全てが不飽和のものであってもよい。
　なお、オルガノゾル、あるいはオルガノゾルと樹脂塗料とを混合した絶縁塗料（耐部分放電性塗料）の安定性を向上させることなどを目的として、上記環状ケトン類に、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）などの溶媒や芳香族系炭化水素、あるいは低級アルコールなどを混合した分散溶媒としてもよい。但し、環状ケトン類以外の分散溶媒の混合比率が高いほど、ポリアミドイミド樹脂塗料との親和性が悪化してしまうため、オルガノシリカゾルにおける全分散溶媒のうち、環状ケトン類を７０質量％以上含有していることが望ましい。
　オルガノゾル中の無機微粒子の粒子径は、絶縁被膜の耐部分放電性を有効に機能させるために、ＢＥＴ法による平均粒子径としては、１００ｎｍ以下が好ましい。オルガノゾル自体の透明性及びエナメル線の可とう性を考慮すると、平均粒子径としては３０ｎｍ以下がより好ましい。
　オルガノゾルは、例えばアルコキシシランの加水分解によって得られたシリカゾルを溶媒置換して、あるいは水ガラスをイオン交換して得たシリカゾルを溶媒置換して得ることができる。但し、オルガノゾルは、上記製造方法に限定されることはなく、既知のいずれの製造方法を用いて製造してもよい。
＜ポリアミドイミド樹脂塗料＞
　第１絶縁被覆層２を形成するためのベースとなるポリアミドイミド樹脂としては、可とう性向上効果を考慮して、樹脂構造に屈曲性を含んだ成分を用いることが望ましい。ポリアミドイミド樹脂は、溶媒中で主に２成分、すなわち４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）などを含むイソシアネート成分と、トリメリット酸無水物（ＴＭＡ）などを含む酸成分とを合成反応させることにより得られる。
　このようなポリアミドイミド樹脂塗料は、アミド結合とイミド結合の間にある分子構造単位が比較的規則的に並んで形成され、水素結合やπ－π相互作用などで僅かながら結晶性を有する。例えば、分子骨格中に配向性を持ちやすいビフェニル構造などを導入すると、ＮＭＰ溶媒であってもその樹脂の溶解性は低下し、場合によっては析出することもある。
　ポリアミドイミド樹脂塗料を構成する溶媒としては、例えば、γ－ブチロラクトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）、環状ケトン類等が挙げられ、これらのうちの１種以上を使用することができる。
　なお、オルガノシリカゾルとポリアミドイミド樹脂塗料の相溶性を考慮すると、ポリアミドイミド樹脂塗料の溶媒として、１３０℃から１８０℃までの範囲の沸点を有する環状ケトン類を含有することが好ましい。
　ポリアミドイミド樹脂塗料の溶媒として用いる環状ケトン類としては、上述したオルガノシリカゾルの場合と同様に、例えば、シクロヘプタノン（沸点：１８０℃）、シクロヘキサノン（沸点：１５６℃）、シクロペンタノン（沸点：１３１℃）などが挙げられる。これらのうちの１種以上を用いることが可能である。また、２－シクロヘキセ－１オンなどの環状構造の一部又は全てが不飽和のものでも良い。
　環状ケトン類を含有する溶媒にポリアミドイミド樹脂を溶解させてポリアミドイミド樹脂塗料を得る方法としては、例えば、ＮＭＰを主成分とした溶媒中で合成したポリアミドイミド樹脂塗料をエタノールなどで樹脂を析出させて樹脂分のみ回収した後、環状ケトン類を含有する溶媒に再溶解して得る方法、環状ケトン類を含有する溶媒中で直接合成する方法、ＤＭＦなどの低沸点溶媒中で合成して得たポリアミドイミド樹脂塗料に環状ケトン類を加えて蒸留により溶媒置換する方法など、既知のいずれの方法でも良く、特に限定されない。
　γ－ブチロラクトンあるいは環状ケトン類は、ＮＭＰ等に比べてポリアミドイミド樹脂の溶解性が劣るため、γ－ブチロラクトンあるいは環状ケトン類などからなる溶媒に、ポリアミドイミド樹脂を溶解させる際には、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）とトリメリット酸無水物（ＴＭＡ）とを主成分とするポリアミドイミド樹脂に、ＭＤＩ以外のイソシアネート類、あるいはＴＭＡ以外のトリカルボン酸類、テトラカルボン酸類を４，４’－ＭＤＩ及びＴＭＡと併用させたポリアミドイミド樹脂を使用して、ポリアミドイミド樹脂の原料に依存する比較的規則的な配列を乱し、結晶性を低減することが好ましい。
Ａ：イソシアネート類
　ポリアミドイミド樹脂の原料に依存する比較的規則的な配列を乱して結晶性を低減するために用いる４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）以外のイソシアネート類としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ－ＭＤＩ）、キシシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添ＸＤＩなどの脂肪族ジイソシアネート類や、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルスルホンジイソシアネート（ＳＤＩ）などの芳香族ジイソシアネート類などが挙げられ、これらを４，４’－ＭＤＩと併用することが好ましい。また、このような他のイソシアネート成分として、トリフェニルメタントリイソシアネートなどの多官能イソシアネートやポリメリックイソシアネート、ＴＤＩなどの多量体などでも良く、また、ＴＤＩや４，４’－ＭＤＩの異性体を含むものも同じ効果をもたらすことができる。
　４，４’－ＭＤＩとＴＭＡとを合成反応させて得られるポリアミドイミド樹脂において、２２０℃以上の耐熱性や機械的特性などの優れた特性を維持させるためには、芳香族ジイソシアネート類が望ましい。さらに、ポリアミドイミド樹脂の基本構造の変更を最小限にとどめ、かつ、溶解性及び可とう性を向上させるために、２，４’－ＭＤＩを併用することが望ましい。２，４’－ＭＤＩを４，４’－ＭＤＩと併用する場合、その配合量については、モル比で全イソシアネート成分の１５～２５モル％が２，４’－ＭＤＩであることが望ましい。
Ｂ：テトラカルボン酸類、トリカルボン酸類
　ポリアミドイミド樹脂の原料に依存する比較的規則的な配列を乱して結晶性を低減するために用いるトリメリット酸無水物（ＴＭＡ）以外の他の酸成分としては、テトラカルボン酸類、あるいはトリカルボン酸類が挙げられる。
　テトラカルボン酸類としては、例えば、３，３’，４，４’－ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、４，４’－オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）等の芳香族テトラカルボン酸二無水物類やブタンテトラカルボン酸二無水物や５－（２，５－ジオキソテトラヒドロ－３－フラニル）－３－メチル－３－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸無水物等の脂環式テトラカルボン酸二無水物類などが挙げられる。
　また、トリカルボン酸類としては、例えば、トリメシン酸やトリス（２－カルボキシエチル）イソシアヌレート（ＣＩＣ酸）などのトリカルボン酸類などが挙げられる。
　ポリアミドイミド樹脂塗料の特性の維持の観点からは、芳香族テトラカルボン酸二無水物類が望ましく、溶解性が良好であることからＤＳＤＡやＢＴＤＡがより望ましい。また、可とう性を付与する目的などでエステル基をもつテトラカルボン酸二無水物類を併用しても良いが、耐熱性や加水分解性の低下を招くため、少量の併用にとどめておくことが望ましい。テトラカルボン酸二無水物類及びトリカルボン酸類をＴＭＡと併用する場合の配合量としては、モル比で全酸成分の１～１０モル％がテトラカルボン酸二無水物類及び／又はトリカルボン酸類であることが望ましく、１～５モル％がより望ましい。
Ｃ：反応触媒
　ポリアミドイミド樹脂塗料の合成時においては、ポリアミドイミド樹脂の合成反応性が低下するのを防止することを目的として、アミン類やイミダゾール類、イミダゾリン類などの塗料の安定性を阻害しない反応触媒を使用しても良い。
（第２絶縁被覆層３）
　第２絶縁被覆層３は、汎用のポリアミドイミド樹脂塗料又はポリイミド樹脂塗料を第１絶縁被覆層２の表面に繰り返し塗布し、焼付けすることで形成される。
（滑性層）
　本実施の形態に係る絶縁電線１０は、第１絶縁被覆層２及び第２絶縁被覆層３以外に、必要に応じて、第２絶縁被覆層３の外周にポリアミドイミド樹脂をベース樹脂とした滑性を有する層が設けられていてもよい。
　滑性層は、ポリアミドイミド樹脂からなる樹脂塗料に滑剤が添加されてなる滑性ポリアミドイミド塗料を塗布し、焼き付けして得られる最外層となる滑性ポリアミドイミドオーバーコート層である。滑性ポリアミドイミドオーバーコート層は、公知の材料・方法により設けることができる。
（絶縁電線１０の可とう性）
　本実施の形態に係る絶縁電線１０は、ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」に準拠した方法で絶縁電線を３０％伸長し巻き付け棒へ巻き付けた際の第１絶縁被覆層２に亀裂が生じない最小巻き付け倍径が２ｄより大であって４ｄより小（ｄ：絶縁電線の外径（自己径））であることを特徴とする。好ましくは、最小巻き付け倍径が２．５ｄ～３．５ｄである。また、同様の方法で２０％伸長した場合の第１絶縁被覆層２に亀裂が生じない最小巻き付け倍径が１ｄより大であって３ｄより小であることが好ましく、１．５ｄ～２．５ｄであることがより好ましい。
（絶縁電線１０の耐部分放電性能）
　本実施の形態に係る絶縁電線１０は、プレス率４０％とした場合のＢＶＤ残率が、初期（プレス前の状態）に比べて８７％以上であることを特徴とする。
　また、本実施の形態に係る絶縁電線１０は、プレス率４０％とした場合のＶ－ｔ特性（印加電圧１．０ｋＶｒｍｓ、正弦波１０ｋＨｚ、常温の測定条件における絶縁破壊するまでの時間）の残率が、初期（プレス前の状態）に比べて３０％以上であることを特徴とする。好ましくは、プレス率３０％とした場合のＶ－ｔ特性（上記と同条件）の残率が、初期に比べて５０％以上であり、プレス率２０％とした場合のＶ－ｔ特性（上記と同条件）の残率が、初期に比べて７０％以上である。
〔巻線〕
　本発明の実施の形態に係る巻線は、上記本発明の実施の形態に係る絶縁電線１０からなることを特徴とする。
　本発明の実施の形態に係る巻線は、モータ等の電気機器のコイルに使用される巻線として好適である。
〔本発明の実施の形態の効果〕
　本発明の実施の形態によれば、絶縁皮膜の可とう性向上が得られるとともに、例えば電気機器に組み込まれるコイル成形後における耐部分放電性能が、コイル成形前に比べて低下しにくい絶縁電線及び当該絶縁電線からなる巻線が得られる。また、前述の特許文献３（特開２０１２－２０４２７０）のように特定の密着層を設けなくても上記効果が得られる点で製造コストの低減が可能となる。
　また、第１絶縁被覆層２の外周に設けた第２絶縁被覆層３が、皮膜が伸長されたり屈曲されたりしたときに第１絶縁被覆層２へ発生する応力を緩和する応力緩和層としての役割を果たすため、モータの小型化によってコイルエンド部の高さを従来よりも低くするようにコイル成形加工がなされても、耐部分放電性能が良好な巻線が得られる。
　以下に、本発明の更に具体的な実施の形態として、実施例及び比較例を挙げて詳細に説明する。なお、この実施例では、上記実施の形態の典型的な一例を挙げており、本発明は、この実施例に限定されるものではないことは勿論である。
［実施例１］
　導体径φ０．８０ｍｍの銅線上に、高可とう性ポリアミドイミド樹脂塗料に、分散溶媒の８０％がシクロヘキサノン、２０％がγ－ブチロラクトンであるオルガノシリカゾル（平均粒子径φ３０ｎｍのシリカを３０ｐｈｒ含む）が混合されてなる耐部分放電性塗料を厚さ３０μｍで塗布し、焼き付けることで耐部分放電性層である第１絶縁被覆層２を形成した。高可とう性ポリアミドイミド樹脂塗料としては、溶媒の８０％がγ－ブチロラクトン、１５％がＮＭＰ、５％がシクロヘキサノンであるポリアミドイミド樹脂塗料（４，４'－ ＭＤＩ／２，４'－ ＭＤＩ＝８５／１５の配合比（モル％、以下同じ）であるイソシアネート成分：酸成分としてのＴＭＡ＝５０：５０の配合比で配合）を用いた。第１絶縁被覆層２の上にポリアミドイミド樹脂からなる樹脂塗料を厚さ５μｍで塗布し、焼付けすることで第２絶縁被覆層３を形成して、実施例１の絶縁電線（エナメル線）を得た。
［実施例２］
　導体径φ０．８０ｍｍの銅線上に、実施例１と同様にして第１絶縁被覆層２及び第２絶縁被覆層３を形成した。更に第２絶縁被覆層３の上にポリアミドイミド樹脂からなる樹脂塗料に滑剤が添加されてなる滑性ポリアミドイミド塗料を厚さ３μｍで塗布し、焼き付けすることで、実施例２の絶縁電線（エナメル線）を得た。
［比較例１］
　上記実施例１の絶縁電線（エナメル線）と異なるところは、第１絶縁被覆層２を形成するベースとなるポリアミドイミド樹脂のイソシアネート成分と酸成分の各配合比である。すなわち、ポリアミドイミド樹脂塗料として、溶媒の８０％がγ－ブチロラクトン、１５％がＮＭＰ、５％がシクロヘキサノンであるポリアミドイミド樹脂塗料（４，４'－ ＭＤＩ／２，４'－ ＭＤＩ＝９０／１０の配合比であるイソシアネート成分：酸成分としてのＴＭＡ＝５０：５０の配合比で配合）を用いた。
　それ以外は実施例１と同様にして比較例１の絶縁電線（エナメル線）を得た。
［比較例２］
　上記実施例２の絶縁電線（エナメル線）と異なるところは、第１絶縁被覆層２を形成するベースとなるポリアミドイミド樹脂のイソシアネート成分と酸成分の各配合比である。すなわち、ポリアミドイミド樹脂塗料として、溶媒の８０％がγ－ブチロラクトン、１５％がＮＭＰ、５％がシクロヘキサノンであるポリアミドイミド樹脂塗料（４，４'－ ＭＤＩ／２，４'－ ＭＤＩ＝９０／１０の配合比であるイソシアネート成分：酸成分としてのＴＭＡ＝５０：５０の配合比で配合）を用いた。
　それ以外は実施例２と同様にして比較例２の絶縁電線（エナメル線）を得た。
（特性試験）
　実施例及び比較例の絶縁電線について、以下の条件で可とう性及びＶ－ｔ特性の試験を行い、これらの特性について評価した。この特性試験結果を下記表１にまとめて示す。
（可とう性試験方法）
　可とう性試験（無伸長）は、伸長していない絶縁電線を、当該絶縁電線の導体径の１～１０倍の直径を有する巻き付け棒へ「ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」巻付け」に準拠した方法で巻き付け、光学顕微鏡を用いて絶縁皮膜（第１絶縁被覆層２）に亀裂の発生が見られない最小巻き付け倍径を測定した。
　可とう性試験（２０％伸長）は、「ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」巻付け」に準拠した方法で絶縁電線を２０％伸長した。その後、可とう性試験（無伸長）と同様の試験方法で試験を行い、光学顕微鏡を用いて絶縁皮膜（第１絶縁被覆層２）に亀裂の発生が見られない最小巻き付け倍径を測定した。
　可とう性試験（３０％伸長）は、「ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」巻付け」に準拠した方法で絶縁電線を３０％伸長した。その後、可とう性試験（無伸長）と同様の試験方法で試験を行い、光学顕微鏡を用いて絶縁皮膜（第１絶縁被覆層２）に亀裂の発生が見られない最小巻き付け倍径を測定した。
　最小巻き付け倍径が小さいほど、可とう性に優れているといえる。
（可とう性試験結果）
　下記表１から明らかなように、無伸長状態の絶縁電線では、実施例１、２及び比較例１、２とも、亀裂を発生しない最小巻き付け倍径が自己径（１ｄ）であった。
　一方、実施例１、２における２０％伸長してからの絶縁電線では、亀裂を発生しない最小巻き付け倍径が自己径の２倍（２ｄ）であるのに対し、比較例１、比較例２における２０％伸長してからの絶縁電線では、亀裂の発生しない最小巻き付け倍径が自己径の３倍（３ｄ）となり、実施例１及び２の可とう性が比較例１、比較例２に比べて優れていることが分かった。
　また、実施例１、２における３０％伸長してからの絶縁電線では、亀裂を発生しない最小巻き付け倍径が自己径の３倍（３ｄ）であるのに対し、比較例１、比較例２における３０％伸長してからの絶縁電線では、亀裂の発生しない最小巻き付け倍径が自己径の４倍（４ｄ）となり、実施例１及び２の可とう性が比較例１、比較例２に比べて優れていることが分かった。
（プレス後のＢＤＶ及びＶ－ｔ特性試験）
　まず、実施例１、２及び比較例１、２で得た絶縁電線（エナメル線）を用いて、ツイストペアを製作した。そして、コイルエンド部がプレスされた状態を想定するため、製作したツイストペアの撚合わせ部を潰した。ツイストペアの撚合わせ部を潰したときのプレス率は、プレス前後の寸法から下記の計算式で表すものとする。
プレス率（％）＝｛（プレス前の寸法－プレス後の寸法）／プレス前の寸法｝×１００
　ＢＤＶ（絶縁破壊電圧：Break Down Voltage）試験及びＶ－ｔ特性（印加電圧－時間特性）試験は、上記ツイストペアを用いて行った。
（ＢＤＶ特性試験方法）
　実施例１、２及び比較例１、２を用いて製作したツイストペアを各プレス率に合わせてプレスした試料でJIS3216C4.4.1に準拠したＢＤＶ試験を実施した。プレス率は２０、３０、４０％の３条件とし、初期（プレス前）に対するＢＤＶ残率を求めた。
（ＢＤＶ特性試験結果）
　下記表１より、プレス率２０％、３０％においては実施例、比較例ともに大きな差は見られなかった。
　一方、プレス率４０％においては、実施例１が残率８７％となり、同様の皮膜構造である比較例１の残率７５％より高い結果となった。また、プレス率４０％における実施例２は残率が９０％となり、同様の皮膜構造である比較例２の残率８０％より高い結果となった。
　これにより、プレスが厳しい条件において、実施例１及び２は優位な結果となった。
（Ｖ－ｔ特性試験方法）
　ＢＤＶ試験と同様に実施例１、２及び比較例１、２を用いて製作したツイストペアを各プレス率に合わせてプレスした試料を用いてＶ－ｔ特性試験を実施した。プレス率は２０、３０、４０％の３条件とし、初期（プレス前）に対するＶ－ｔ残率を求めた。
　初期状態の絶縁電線、プレス率２０％状態の絶縁電線、プレス率３０％状態の絶縁電線、更にプレス率４０％状態の絶縁電線のＶ－ｔ特性（耐電圧寿命特性）試験により評価した。このＶ－ｔ特性試験の測定条件として、印加電圧１．０ｋＶｒｍｓ、正弦波１０ｋＨｚの測定条件として常温中で実施し、絶縁破壊するまでの時間から、初期（プレス前）に対する各プレス状態でのＶ－ｔ残率を算出した。
（Ｖ－ｔ特性試験結果）
　下記表１から明らかなように、実施例１及び２は、プレス率２０％、３０％、４０％のいずれにおいて、比較例１及び２に比べてＶ－ｔ残率が２倍以上の差となり、Ｖ－ｔ特性が優れていることが分かった。
（特性試験の総合評価）
　下記表１の特性試験の結果から総合的にみて、実施例１及び２に係る絶縁電線は、比較例１及び２に比べて伸長後の可とう性、及びＢＤＶ特性、Ｖ－ｔ特性が優位であることが理解できる。よって、実施例１、２の絶縁電線は、例えばインバータモータ、及び変圧器等の電気機器において、厳しいコイル成形加工によりストレスが加わったとしても、耐部分放電性が大きく低下することなく使用できる絶縁電線となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず種々に変形実施が可能である。
１０：絶縁電線、１：導体、２：耐部分放電性層
３：汎用ポリアミドイミド層もしくは汎用ポリイミド層

Claims (5)

  1. 　導体と、前記導体の直上に設けられた無機微粒子が分散して含有されているポリアミドイミド樹脂からなる第１絶縁被覆層と、前記第１絶縁被覆層の外周に設けられたポリアミドイミド樹脂又はポリイミド樹脂からなる第２絶縁被覆層とを備え、
    　ＪＩＳＣ ３２１６「５．１．１」に準拠した方法で絶縁電線を３０％伸長し巻き付け棒へ巻き付けた際の前記第１絶縁被覆層に亀裂が生じない最小巻き付け倍径が２ｄより大であって４ｄより小（ｄ：絶縁電線の外径（自己径））である絶縁電線。
  2. 　プレス率４０％とした場合のＢＶＤ残率が、初期（プレス前の状態）に比べて８７％以上である請求項１に記載の絶縁電線。
  3. 　プレス率４０％とした場合のＶ－ｔ特性（印加電圧１．０ｋＶｒｍｓ、正弦波１０ｋＨｚ、常温の測定条件における絶縁破壊するまでの時間）の残率が、初期（プレス前の状態）に比べて３０％以上である請求項１又は２に記載の絶縁電線。
  4. 　前記第２絶縁被覆層の外周に、ポリアミドイミド樹脂をベース樹脂とした滑性を有する層が設けられている請求項１～３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の絶縁電線からなる巻線。
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