WO2022249265A1 - 絶縁電線およびこの絶縁電線を用いたコイル - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to insulated wires used for coils of rotating electrical machines and the like, and coils using the insulated wires.
  • Coils in rotating electric machines such as motors use insulated wires coated with an enamel layer, which is an insulating layer using polyamide-imide resin, polyester-imide resin, or the like. Since an insulated wire is used with a high voltage applied, the electric field may partially concentrate on the enamel layer or the gaps between the insulated wires, causing partial discharge. This partial discharge may cause deterioration of the enamel layer and erode the insulated wire, leading to dielectric breakdown. In recent years, as rotary electric machines have become smaller and higher in output, the applied voltage tends to increase further. If the applied voltage is increased, the voltage applied to the coil increases, and partial discharge tends to occur. There is a demand for an insulated wire that can suppress the occurrence of partial discharge by increasing the voltage at the time when partial discharge occurs, called the partial discharge inception voltage.
  • an insulated wire in which a semiconductive layer is further formed on the outer periphery of the enamel layer that covers the conductor with a kneaded mixture of fusible resin and conductive particles.
  • a semiconductive layer is further formed on the outer periphery of the enamel layer that covers the conductor with a kneaded mixture of fusible resin and conductive particles.
  • the partial discharge inception voltage can be increased by increasing the content of conductive particles in the semiconductor layer, which is the outermost layer, and the occurrence of partial discharge can be suppressed. There is a problem that the strength, especially the flexibility and toughness of the insulated wire is lowered.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide an insulated wire capable of suppressing the occurrence of partial discharge and improving flexibility and toughness.
  • An insulated wire according to the present disclosure includes a conductor, an enamel layer covering the outer periphery of the conductor, and a semiconductive fusion layer covering the outer periphery of the enamel layer, and the semiconductive fusion layer is made of a heat-fusible resin. and rubber particles dispersed and blended in a heat-fusible resin and coated with a conductive polymer.
  • a coil according to the present disclosure is formed by winding an insulated wire according to the present disclosure.
  • the insulated wire according to the present disclosure has the effect of suppressing the occurrence of partial discharge and improving flexibility and toughness. According to the coil using the insulated wire according to the present disclosure, the occurrence of partial discharge can be suppressed and the flexibility and toughness of the insulated wire can be improved, so deterioration of the coil can be prevented and the reliability of the coil can be improved.
  • FIG. 1 Schematic diagram showing a cross-sectional structure of an insulated wire according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. 1 Schematic diagram showing a cross-sectional structure of rubber particles coated with a conductive polymer of an insulated wire according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. 1 A perspective view showing a schematic structure of a coil using an insulated wire according to Embodiment 1 of the present disclosure Table showing comparison results of partial discharge inception voltage, insulation life and fracture toughness in insulated wires obtained in Examples and Comparative Examples according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of an insulated wire 8 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of rubber particles 5 coated with conductive polymer 6 in insulated wire 8 according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic structure of the coil 9 formed by the insulated wire 8 according to the first embodiment.
  • the insulated wire 8 has a conductor 1, an enamel layer 2 covering the outer circumference of the conductor 1, and a semiconductive fusion layer 3 covering the outer circumference of the enamel layer 2. It's an electric wire.
  • the semiconductive fusion layer 3 includes a heat fusion resin 7 and conductive particles 4 dispersed and blended in the heat fusion resin 7 .
  • the conductive particles 4 include rubber particles 5 coated with a conductive polymer 6.
  • the conductive particles 4 are made conductive by coating rubber particles 5 with a conductive polymer 6 , and are kneaded with a heat-fusible resin 7 .
  • the coil 9 is formed by winding an insulated wire 8.
  • the coil 9 can be obtained, for example, by winding an insulated wire 8 around the magnetic poles of a rotating electric machine (not shown).
  • FIG. 1 shows an example in which the conductor 1 has a circular cross section
  • the cross section of the conductor 1 may be square or rectangular, for example, as a shape other than circular.
  • the conductor 1 may be a twisted wire obtained by twisting a plurality of strands.
  • a metallic material having high electrical conductivity and high mechanical strength is preferable. Examples of such metallic materials include copper, copper alloys, aluminum, aluminum alloys, nickel, silver, soft iron, steel, and stainless steel.
  • the conductor 1 is formed in a linear shape using these metallic materials or alloys of metallic materials.
  • the conductor 1 may also have a multi-layer structure in which these metallic materials are further coated with another metallic material or an alloy of metallic materials. For example, it may be composed of a nickel-coated copper wire, a silver-coated copper wire, a copper-coated aluminum wire, a copper-coated steel wire, or the like.
  • the enamel layer 2 is an insulating layer formed between the conductor 1 and the semiconductive fusion layer 3 and covering the outer periphery of the conductor 1 and made of an insulating resin composition.
  • the resin composition forming the enamel layer 2 is not particularly limited, but examples include polyvinyl formal, thermosetting polyurethane, thermosetting acrylic, epoxy, thermosetting polyester, thermosetting polyesterimide, thermosetting polyesteramideimide, and aromatic polyamide. , thermosetting polyamideimide, thermosetting polyimide, and other thermosetting resins are used.
  • the volume resistivity of the semiconductive fusion layer 3 will be described.
  • the volume resistivity of the semiconductive fusion layer 3 can be adjusted by the volume content of the conductive particles 4 blended in the heat fusion resin 7 .
  • the volume content of the conductive particles 4 will be described later.
  • the volume resistivity of the semiconductive fusion layer 3 is preferably in the range of 10 3 ⁇ cm or more and less than 10 12 ⁇ cm. With the volume resistivity in this range, in the coil 9 formed using the insulated wires 8, the equipotential state can be maintained between the semiconductive fusion layers 3 of the insulated wires, and the concentration of the electric field between the insulated wires can be alleviated. be done. As a result, the initiation voltage of partial discharge is increased, and the occurrence of partial discharge can be suppressed.
  • the volume resistivity of the semiconductive fusion layer 3 is 10 12 ⁇ cm or more, it becomes difficult to maintain an equipotential state between the semiconductive fusion layers 3 of the insulated wires when forming the coil 9 .
  • the concentration of the electric field between the insulated wires cannot be alleviated, and partial discharge tends to occur.
  • the volume resistivity of the semiconducting fusion layer 3 is less than 10 3 ⁇ cm, the capacitance between the insulated wires 8 forming the coil increases, and leakage current flows between the insulated wires when an alternating current is applied. becomes larger. As a result, the heat generation degrades the semiconductive fusion layer 3 of the insulated wire 8, shortening the life of an electronic device such as a rotary electric machine to which a coil using the insulated wire 8 is attached.
  • the heat-sealable resin 7 preferably has a heat-resistant insulation temperature of 155°C or higher.
  • a heat-resistant insulation temperature 155°C or higher.
  • highly heat-resistant phenoxy resin, polyethersulfone resin, polyetherimide resin, polyetheretherketone resin, tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer resin, thermoplastic polyimide resin, etc. with improved heat resistance are used. be able to.
  • the heat-fusible resin 7 may be added with a plastic component in order to improve the fusion-bondability within a range that does not impair the heat resistance, or may be made into a polymer alloy.
  • a curing component may be added to improve heat resistance after fusing.

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Abstract

部分放電の発生を抑制すると共に、可撓性と靭性が向上できる絶縁電線およびこの絶縁電線を用いたコイルを提供する。　本開示に係る絶縁電線（８）は、導体（１）と、導体（１）の外周を被覆するエナメル層（２）と、エナメル層（２）の外周を被覆する半導電融着層（３）とを備え、半導電融着層（３）は、熱融着性樹脂（７）と、熱融着性樹脂（７）に分散配合され、導電性高分子（６）でコーティングされたゴム粒子（５）とを含む。本開示に係るコイルは、この絶縁電線（８）を用い、捲回して形成されている。

Description

絶縁電線およびこの絶縁電線を用いたコイル
　本開示は、回転電機等のコイルに用いられる絶縁電線、およびこの絶縁電線を用いたコイルに関するものである。
　モータなどの回転電機におけるコイルは、導線にポリアミドイミド樹脂やポリエステルイミド樹脂などを用いる絶縁層であるエナメル層を被覆した絶縁電線が用いられている。絶縁電線は、高電圧が印加された状態で使用されるため、エナメル層または絶縁電線同士間の空隙に電界が部分的に集中して部分放電が発生することがある。この部分放電によりエナメル層の劣化を引き起こし、絶縁電線が侵食されて絶縁破壊に至る可能性がある。
　近年、回転電機の小型化且つ高出力化が進む中、印加電圧がさらに高まる傾向にある。印加電圧を高くすると、コイルにかかる電圧が高くなって部分放電が発生しやすくなってしまう。部分放電開始電圧という部分放電が発生した時点の電圧を高め、部分放電の発生を抑制できる絶縁電線が求められている。
　以上の背景の中で、部分放電の発生を抑制する方法として、導体を被覆するエナメル層の外周にさらに融着性樹脂と導電粒子の混練物により半導電層が形成されている絶縁電線が提案されている（例えば、特許文献１）。
　しかし、特許文献１に係る絶縁電線では、最外層となる半導体層に導電性粒子の含有率を増加させることにより部分放電開始電圧を高めて部分放電の発生が抑制できるが、材料全体の機械的強度、特に絶縁電線の可撓性と靭性が低下する問題点があった。
特開２００７－５１７４号公報
　本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、部分放電の発生を抑制すると共に、可撓性と靭性を向上できる絶縁電線を提供することを目的とする。
　本開示に係る絶縁電線は、導体と、導体の外周を被覆するエナメル層と、エナメル層の外周を被覆する半導電融着層と、を備え、半導電融着層は、熱融着性樹脂と、熱融着性樹脂に分散配合され、導電性高分子でコーティングされたゴム粒子とを含む。
　本開示に係るコイルは、本開示に係る絶縁電線を用い、捲回して形成されている。
　本開示に係る絶縁電線によれば、部分放電の発生を抑制すると共に、可撓性と靭性が向上できる効果を奏する。
　本開示に係る絶縁電線を用いるコイルによれば、部分放電の発生を抑制すると共に、絶縁電線の可撓性と靭性が向上できるため、コイルの劣化を防ぎ、コイルの信頼性が向上できる。
本開示の実施の形態１に係る絶縁電線の断面構造を示す模式図 本開示の実施の形態１に係る絶縁電線の導電性高分子でコーティングされたゴム粒子の断面構造を示す模式図 本開示の実施の形態１に係る絶縁電線を用いたコイルの概略構造を示す斜視図 本開示の実施の形態１に係る実施例と比較例で得られた絶縁電線における部分放電開始電圧、絶縁寿命および破壊靱性についての比較結果を示す表
　以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１に係る絶縁電線８の断面構造を示す模式図である。図２は実施の形態１に係る絶縁電線８における導電性高分子６でコーティングされたゴム粒子５の断面構造を示す模式図である。図３は、実施の形態１に係る絶縁電線８により形成されたコイル９の概略構造を示す斜視図である。
　図１に示すように、絶縁電線８は、導体１と、導体１の外周を被覆するエナメル層２と、エナメル層２の外周周を被覆する半導電融着層３と、を有する自己融着電線である。半導電融着層３は、熱融着性樹脂７と、熱融着性樹脂７に分散配合された導電性粒子４とを有する。
　図２に示すように、導電性粒子４は、導電性高分子６でコーティングされたゴム粒子５を含む。導電性粒子４は、ゴム粒子５を導電性高分子６でコーティングすることによって導電化されたものであり、熱融着性樹脂７に混練されている。
　また、図３に示すように、コイル９は、絶縁電線８を用い、捲回して形成されている。コイル９は、例えば、図示しない回転電機の磁極の周囲に、絶縁電線８を捲回して得ることができる。
＜導体１＞
　導体１は、図１に断面が円形で構成した例を示しているが、円形以外の形状として、例えば導体１の断面が正方形または長方形のような角線であってもよい。また、導体１は複数の素線を撚り合わせた撚り線であってもよい。
　導体１の材質としては、導電率が高く、かつ機械的強度が大きい金属系材料が好ましい。このような金属系材料としては、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、銀、軟鉄、鋼、ステンレス鋼などが挙げられている。導体１は、これらの金属系材料または金属系材料の合金が用いられ、線状に形成されている。
　また、導体１は、これらの金属系材料にさらに別の金属系材料または金属系材料の合金で被覆される多層構造のものであってもよい。例えば、ニッケル被覆銅線、銀被覆銅線、銅被覆アルミニウム線、銅被覆鋼線などで構成されるものであってもよい。
＜エナメル層２＞
　エナメル層２は、導体１と半導電融着層３との間に、導体１の外周を被覆する絶縁性を有する樹脂組成物で形成される絶縁層である。
　エナメル層２を形成する樹脂組成物としては、特に限定されないが、例えば、ポリビニルホルマール、熱硬化ポリウレタン、熱硬化アクリル、エポキシ、熱硬化ポリエステル、熱硬化ポリエステルイミド、熱硬化ポリエステルアミドイミド、芳香族ポリアミド、熱硬化ポリアミドイミド、熱硬化ポリイミドなどの熱硬化性樹脂が用いられる。
　また、エナメル層２を形成する樹脂組成物は、熱可塑性ポリイミド、ポリフェニルサルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォンなどの熱可塑性樹脂を主成分とするものが用いられてもよい。
　エナメル層２は、２種類以上の樹脂の複合体又は積層体であってもよく、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体又は積層体であってもよい。
　次にエナメル層２の平均厚さについて説明する。
　エナメル層２の平均厚さは、例えば、絶縁電線８の１つの横断面視における任意の５か所のエナメル層２の厚さの平均値である。エナメル層２の平均厚さの下限は５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、エナメル層２の平均厚さの上限は２００μｍが好ましく、１５０μｍがより好ましい。
　エナメル層２の平均厚さが上記下限に満たないと、エナメル層２の強度が低下し、導体１の絶縁性が保たれなくなる可能性がある。一方、エナメル層２の平均厚さが上記上限を超える場合、エナメル線の絶縁被覆の厚肉化により、絶縁電線８を用いるコイルの占積率が低下する可能性がある。
　ここで、コイルの占積率とは、回転電機の巻線収容部におけるコイルの断面に占める導体の割合である。
＜半導電融着層３＞
　半導電融着層３は、絶縁電線８の最外層であり、熱融着性を有する半導電層である。例えば、熱融着性樹脂７が熱融着性を有する樹脂組成物を用いることにより、半導電融着層３に熱融着性を持たせることができる。
　最外層の半導電融着層３が熱融着性を有するため、加熱融着処理することにより絶縁電線８を用いたコイルの絶縁電線同士が密着固定されるので、コイル使用時に絶縁電線同士の位置ずれを防ぐことができる。これにより、絶縁電線同士の位置ずれに伴う絶縁電線間の空隙の発生が防ぎ、部分放電の発生を抑制することができる。
　次に半導電融着層３の平均厚さについて説明する。
　半導電融着層３の平均厚さは、例えば、絶縁電線８の１つの横断面視における任意の５か所の半導電融着層３の厚さの平均値である。
　半導電融着層３の平均厚さの下限としては、２０μｍが好ましい。一方、半導電融着層３の平均厚さの上限としては、３００μｍが好ましい。
　半導電融着層３の平均厚さが上記下限に満たないと、絶縁電線８でコイルを形成した場合に、絶縁電線同士の密着固定が不十分となる可能性がある。一方、半導電層の平均厚さが上記上限を超える場合、絶縁電線８を用いて形成されるコイルの占積率が低下する可能性がある。
　次に半導電融着層３の体積抵抗率について説明する。
　半導電融着層３の体積抵抗率は、熱融着性樹脂７に配合される導電性粒子４の体積含有率により調節できる。導電性粒子４の体積含有率については後述する。
　半導電融着層３の体積抵抗率は、１０３Ω・ｃｍ以上、１０１２Ω・ｃｍ未満の範囲にすることが好ましい。この範囲の体積抵抗率では、絶縁電線８を用いて形成されたコイル９において、絶縁電線同士の半導電融着層３の間に等電位状態を保持でき、絶縁電線間における電界の集中が緩和される。この結果、部分放電の開始電圧が高くなり、部分放電の発生を抑制することができる。
　半導電融着層３の体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍ以上の場合、コイル９を形成する際に、絶縁電線同士の半導電融着層３の間に、等電位状態を保持しにくくなり、高電圧を負荷した場合に絶縁電線間における電界の集中が緩和できず、部分放電が発生しやすくなる。
　一方、半導電融着層３の体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ未満の場合は、コイルを形成する絶縁電線８の間の静電容量が大きくなり、交流通電時に絶縁電線間に流れる漏れ電流が大きくなる。この結果、絶縁電線８の半導電融着層３が発熱によって劣化し、絶縁電線８を用いたコイルが装着された回転電機などの電子機器の寿命が短くなる。
　このように、絶縁電線８は、半導電融着層３の体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以上、１０１２Ω・ｃｍ未満の範囲にすることにより、部分放電の開始電圧を高める効果、および交流通電時に漏れ電流を低減する効果を両立させることができる。
＜熱融着性樹脂７＞
　半導電融着層３における熱融着性樹脂７は、融着性がある合成樹脂を主成分とする。例えば、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルホルマール、熱硬化ポリウレタン、熱硬化アクリル、エポキシ樹脂、熱硬化ポリエステル、熱硬化ポリエステルイミド、熱硬化ポリエステルアミドイミド、芳香族ポリアミド、熱硬化ポリアミドイミド、熱硬化ポリイミド等の熱硬化性樹脂を使用することができる。
　また、熱融着性樹脂７は、例えば、熱可塑性ポリイミド、ポリフェニルサルフォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、共重合ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルケトン、半芳香族ポリアミド、熱可塑性ポリアミドイミド等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
　これらの材料のうち、例えば、２種類以上の樹脂組成物の複合体又は積層体であってもよい。また、熱融着性樹脂７を構成する樹脂組成物の主成分とする上記の熱可塑性樹脂にエポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート等の熱反応性硬化剤を添加することにより架橋させて、一部熱硬化タイプにすることも可能である。
　熱融着性樹脂７は、絶縁耐熱温度が１５５℃以上の耐熱性のよいものが好ましい。例えば、耐熱性が向上された高耐熱性フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等を使用することができる。また、熱融着性樹脂７は、耐熱性を損なわない範囲で融着性を向上させるために可塑成分を加えてもよいし、ポリマーアロイ化してもよい。融着後の耐熱性を向上させるために硬化成分を加えてもよい。
＜ゴム粒子５＞
　半導電融着層３における導電性粒子４のゴム粒子５は、ゴム材料を含む粒子である。ゴム粒子５に用いられるゴム材料について特に制限されないが、例えば、ジエン系ゴムのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、非ジエン系ゴムのエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＡＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ，ＡＮＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコーンゴム（ＳｉＲ）、シリコーン・アクリル複合ゴムなどの合成ゴムを使用することができる。
　また、ゴム粒子５は、耐熱性を高める観点から、耐熱温度１５５℃以上のものを使用することが好ましい。例えば、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＡＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ，ＡＮＭ）、シリコーンゴム（ＳｉＲ）を使用することが好ましい。これにより、絶縁電線８をより高い温度環境で使用することができる。
　また、ゴム粒子５は、ジェン系ゴムを含む材料使用することができる。例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジェンゴム（ＢＲ）、クロロブレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などを使用することができる。ゴム粒子５はジェン系ゴムを使用することにより、導電性高分子６または熱融着性樹脂７との密着性が向上できる。例えば、ゴム粒子５が導電性高分子６でコーティングされる際に、ゴム粒子５の表面に完全にコーティングされない箇所があっても、ゴム粒子５と熱融着性樹脂７との密着性が高いため、クラックが発生しにくい。
　次にゴム粒子５の平均粒径について説明する。
　ゴム粒子５の平均粒径の下限としては、１０ｎｍが好ましく、５０ｎｍがより好ましい。ゴム粒子５の平均粒径の上限としては、１００μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。
　ゴム粒子５の平均粒径が１０ｎｍ未満であると、ゴム粒子が凝集しやすく、半導電層における分散性が低下する。一方、ゴム粒子の平均粒径が１００μｍを超える場合、半導電融着層３の薄膜化を妨げる傾向にある。更に絶縁電線の耐クラック性が低下する可能性がある。
　次に、半導電融着層３に占めるゴム粒子５の体積含有率について説明する。
　ここで、ゴム粒子５の体積含有率とは、概略的にゴム粒子５の体積を、ゴム粒子５の体積と熱融着性樹脂７の体積と和で除した値の百分率である。
　なお、ゴム粒子５にコーティングされた導電性高分子６の膜厚は、ゴム粒子５の粒径に比べて極薄い厚さで形成されるため、半導電融着層３に占めるゴム粒子５の体積含有率に計上されない。すなわち、導電性粒子４の平均粒径は、ゴム粒子５の平均粒径と略同じであり、半導電融着層３に占める導電性粒子４の体積含有率は、ゴム粒子５の体積含有率に相当する。
　ゴム粒子５の体積含有率は１０～４０％が好ましく、１５～３０％がより好ましい。導電性高分子６の膜厚を考慮しないため、導電性粒子４の体積含有率は、１０～４０％が好ましく、１５～３０％がより好ましい。
　ゴム粒子５の体積含有率は、半導電融着層３の体積抵抗率に対応し、ゴム粒子５の体積含有率が低いと、半導電融着層３の体積抵抗率が高くなる。このため、ゴム粒子５の含有率が１０％未満であると、半導電融着層３の体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍ以上になる可能性がある。この場合、上記のように、部分放電が発生しやすくなる。
　一方、ゴム粒子５の体積含有率が４０％を超えると、半導電融着層３の厚さの均一性が低下し、可撓性と靭性などの機械的強度が低下する可能性がある。
　ゴム粒子５は、半導電融着層３に占める体積含有率が１０～４０％にすることにより、可撓性と靭性などの機械的強度が向上する効果を奏する。さらに、体積含有率が１０～４０％ゴム粒子５は導電性高分子６でコーティングされるため、部分放電の抑制、および機械的強度の向上を両立させることができる。
　ゴム粒子５は、導電性高分子６で直接にコーティングされてもよいが、導電性高分子６でコーティングされる前において、ゴム粒子５と導電性高分子６との密着性を高めるための前処理が施されても良い。ゴム粒子５の前処理として、プライマーにより活性処理が施されることができる。プライマーにより活性処理は、ゴム粒子５と導電性高分子６との密着性を高めることに有効である。
　なお、プライマー材料の選定は、後続する導電性高分子６のコーティングプロセスと関連する。例えば、導電性高分子６を水溶液中にてコーティングする場合、プライマー材料は非水溶性のものを使用すればよい。
＜導電性高分子６＞
　ゴム粒子５を被覆する導電性高分子６は、π電子系導電性高分子材を用いることができる。例えば、金属塩化物など触媒を用いる重合法で連続膜状態で得られるπ電子系導電性高分子材であり、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアルキルチオフェンなどを使用することが望ましい。導電性高分子６は、これらの導電性高分子材のいずれかの一種または二種以上の混合物を含むものが用いられる。これらの導電性高分子材は、ＦｅＣｌ３，ＭｏＣｌ５，ＲｕＣｌ３などの金属塩化物を触媒とすることにより，フィルム状で得られる。
　導電性高分子は材料自体の体積抵抗率が高いが、例えば、ヨウ素などの電子受容体、またはアルカリ金属などの電子供与体等をドーピングにより体積抵抗率が制御できるため、導電性高分子６は高い導電率を有する良導体となる。絶縁電線８の最外層は、導電性高分子６でコーティングされたゴム粒子５が分散配合された半導電融着層３であるため、絶縁電線間における電界の集中を緩和することができ、部分放電の発生を抑制できる。
　本実施の形態に係る絶縁電線８によれば、半導電融着層３において熱融着性樹脂７に導電性高分子６でコーティングしたゴム粒子５が分散配合されたため、部分放電の発生を抑制すると共に、可撓性と靭性などの機械的強度が向上する効果を奏する。
　また、絶縁電線８を用いたコイル９によれば、部分放電の発生を抑制すると共に、絶縁電線の可撓性と靭性などの機械的強度が向上できるため、コイルの劣化を防ぎ、コイルの信頼性が向上できる。
　以下、実施例により本開示の詳細を説明するが、これらによって本開示が限定されるものではない。
＜実施例＞
　まずは、実施例について説明する。
　実施例では、熱融着性樹脂層となる液状エポキシ樹脂に、体積含有率が１５ｖｏｌ％となるように導電性高分子のポリピロールでコーティングしたアクリルゴムを使用するゴム粒子を添加し、自転公転式撹拌機を用いて分散配合させ、半導電融着層となる樹脂組成物を作成した。
　また、直径１ｍｍφの銅導体上に、ポリアミドイミド絶縁塗料を縦型焼付炉にて塗布焼付してエナメル層を形成した。
　次に、銅製の導体を被覆するエナメル層の外周に、上記のポリピロールでコーティングしたゴム粒子が添加された樹脂組成物を塗布焼付けして半導電融着層を形成することにより、本開示に係る実施例の絶縁電線を作製した。
　エナメル層の厚みは約３０μｍであり、半導電融着層の厚みは約１００μｍであった。
＜比較例１＞
　次に、比較例１について説明する。
　比較例１では、直径１ｍｍφの銅導体上に、ポリアミドイミド絶縁塗料を縦型焼付炉にて塗布焼付してエナメル層を形成し、比較例１の絶縁電線を作製した。
　導体を被覆するエナメル層の外周に実施例１における半導電融着層を設けない点以外は、実施例と同様にして、比較例１の絶縁電線を得た。比較例１は半導電融着層を設けない絶縁電線であった。
＜比較例１＞
　次に、比較例２について説明する。
　比較例２では、熱融着性樹脂層となる液状エポキシ樹脂に、体積含有率が３０ｖｏｌ％のカーボンブラック粒子を添加し、自転公転式撹拌機を用いて分散配合させ、半導電融着層となる樹脂組成物を作成した。
　実施例におけるポリピロールでコーティングしたゴム粒子の代わりにカーボンブラック粒子を熱融着性樹脂層に分散配合したこと以外は、実施例と同様にして、比較例２の絶縁電線を得た。比較例２はカーボンブラック粒子が分散配合された半導電融着層を設けた絶縁電線であった。
　半導電融着層を有する実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線を用い、ＪＩＳＣ２１０３の試料作製条件に準じ、それぞれのツイストペアの試料を作製し、恒温槽中で１５０℃×２ｈｒの融着処理を施した。
　実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線を用い、以下に示す方法によりそれぞれの部分放電開始電圧、絶縁寿命および破壊靱性について評価試験を行った。
［部分放電開始電圧］
　部分放電試験機（三菱電線製）を用い、実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線で作製された３種類のツイストペアについて、導体間に正弦波５０Ｈｚの交流電圧を印加して、連続的に昇圧させながら放電電荷量が１０ｐＣのときの電圧の実効値をそれぞれ測定した。測定温度は室温とした。
　この測定に得られた電圧の結果をそれぞれ実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線の部分放電開始電圧とした。
［絶縁寿命］
　耐圧試験機（ヤマヨ試験器製）を用い、実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線で作製された３種類のツイストペアにおいて、導体間に２ｋＶ／５０Ｈｚの交流電圧を印加して、絶縁破壊までの時間をそれぞれ測定した。測定温度は室温とした。
　この測定に得られた破壊する時間をそれぞれ実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線の絶縁寿命とした。
［破壊靱性］
　実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線における半導電融着層となる樹脂組成物を用い、１５０℃で２時間加熱することによって硬化物を切り出し、破壊靭性評価用の試験片をそれぞれ作製した。破壊靭性試験規格のＡＳＴＭ　Ｄ５０４５－９１に従い、各試験片に初期亀裂を生成させ、引張試験により荷重を加え、亀裂が進展して破断した時の荷重から破壊靭性値（ＫＩＣ）をそれぞれ算出した。なお、引張試験用のクロスヘッドの移動速度は１ｍｍ／分として引張試験を行い、測定温度は室温とした。
　この測定に得られた破壊靭性値をそれぞれ実施例、比較例１および比較例２の絶縁電線の破壊靱性とした。
　表１は、実施例と比較例で得られた絶縁電線における部分放電の開始電圧、絶縁寿命および破壊靱性についての比較結果を示した表である。
　部分放電開始電圧の評価結果について、比較例１の絶縁電線で得られた部分放電開始電圧を基準とし、実施例又は比較例２の絶縁電線で得られた部分放電開始電圧の相対値、すなわち、実施例又は比較例２の絶縁電線で得られた部分放電開始電圧の値／比較例１の絶縁電線で得られた部分放電開始電圧の値の結果を表１に示した。
　絶縁寿命の評価結果について、電圧印加により比較例１の絶縁電線で得られた破壊する時間を基準とし、実施例又は比較例２の絶縁電線で得られた破壊する時間の相対値、すなわち、実施例又は比較例２の絶縁電線で得られた破壊する時間／比較例１の絶縁電線で得られた破壊する時間の結果を表１に示した。
　破壊靱性の評価結果について、比較例１の絶縁電線における半導電融着層で得られた破壊靭性値を基準とし、実施例又は比較例２の絶縁電線で得られた破壊靭性値の相対値、すなわち、実施例又は比較例２の絶縁電線で得られた破壊靭性値／比較例１の絶縁電線で得られた破壊靭性値の結果を表１に示した。　
　表１に示すように、比較例２で得られた絶縁電線では、半導電融着層を設けることによって部分放電開始電圧が比較例１より高く、部分放電の発生を抑制する効果がある。また、比較例２で得られた絶縁電線の絶縁寿命も比較例１より長い。しかし、比較例２は、比較例１に比べて破壊靭性が低下した。
　絶縁寿命は部分放電開始電圧と破壊靭性との両方に関係するため、比較例２は、比較例１に比べて絶縁寿命が長いが、部分放電の抑制と機械強度の向上とが両立できない。
　一方、実施例で得られた絶縁電線では、比較例１に比べて部分放電開始電圧が高く、比較例２と同じ程度の部分放電開始電圧が得られ、部分放電の発生を抑制する効果がある。また、実施例は、比較例１と比較例２に比べて破壊靭性が向上した。このため、実施例は、絶縁寿命が比較例１比べてより長く、比較例２に比べてもより長い。
　すなわち、本開示の実施例では、部分放電の発生を抑制すると共に、比較例１、２に比べ、機械的強度が向上でき、絶縁寿命が長くなり信頼性が向上できる。
　１　導体、２　エナメル層、３　半導電融着層、４　導電性粒子、５　ゴム粒子、６　導電性高分子、７　熱融着性樹脂、８　絶縁電線、９　コイル

Claims (9)

  1. 　導体と、
    　前記導体の外周を被覆するエナメル層と、
    　前記エナメル層の外周を被覆する半導電融着層と、を備え、
    　前記半導電融着層は、熱融着性樹脂と、前記熱融着性樹脂に分散配合され、導電性高分子でコーティングされたゴム粒子とを含むことを特徴とする絶縁電線。
  2. 　前記半導電融着層の体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ以上、１０１２Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
  3. 　前記導電性高分子はπ電子系導電性高分子材を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁電線。
  4. 　前記導電性高分子はポリピロール、ポリアニリン、ポリアルキルチオフェンのいずれかの一種または二種以上の混合物を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  5. 　前記ゴム粒子、前記半導電融着層に占める体積含有率が１０～４０％であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  6. 　前記ゴム粒子は、耐熱温度が１５５℃以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  7. 　前記ゴム粒子は、ジエン系ゴムを含む材料であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  8. 　前記ゴム粒子は、前記導電性高分子でコーティングされる前に、プライマーにより活性処理されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の絶縁電線を用い、捲回して形成されたコイル。
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