WO2023210058A1 - 絶縁電線及びそれを用いたコイル並びに絶縁電線の製造方法 - Google Patents

絶縁電線及びそれを用いたコイル並びに絶縁電線の製造方法 Download PDF

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WO2023210058A1
WO2023210058A1 PCT/JP2022/046801 JP2022046801W WO2023210058A1 WO 2023210058 A1 WO2023210058 A1 WO 2023210058A1 JP 2022046801 W JP2022046801 W JP 2022046801W WO 2023210058 A1 WO2023210058 A1 WO 2023210058A1
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wire
compound
coated
compound film
film
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PCT/JP2022/046801
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真由 犬飼
淳史 小山
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株式会社Totoku
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/30—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for reducing conductor losses when carrying alternating current, e.g. due to skin effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/06—Insulation of windings

Definitions

  • the present invention relates to a low-cost insulated wire with excellent productivity while improving high frequency characteristics, a coil using the same, and a method for manufacturing the insulated wire. More specifically, the present invention can be used in transformer coil parts, efficiency motors, inverters, contactless power supply coils, inductors, choke coils, noise filters, IH heaters, power transformers, and high frequency coils using power semiconductors. Regarding insulated wires.
  • Electronic components such as choke coils, transformers, and inductors use litz wires made by twisting multiple insulated copper wires together, and insulated wires made by further insulating the litz wires.
  • each twisted wire is insulated with an enamel film or the like in order to suppress an increase in alternating current resistance due to the skin effect in a high frequency range of several tens of kHz to several MHz.
  • Patent Document 1 proposes a litz wire that enables improved electrical characteristics in a high frequency region.
  • This technology uses a Litz wire made of multiple enameled wires twisted together, and a solderable UV-curable resin layer is provided on the outside of the twisted enameled wires.As a result, the enamel film thickness is thinner than before. This makes it possible to reduce the finished outer diameter.
  • Patent Document 2 proposes a new litz wire that has an excellent space factor and can reduce partial discharge and electromagnetic vibration deterioration. This technology involves twisting seven enameled wires with an enameled insulation coating on the conductor, rolling them through a circular die to compress the outer diameter to the extent that the enameled wires are not damaged, and then forming a self-bonding layer. It is obtained by coating and baking.
  • soldering is generally used as a terminal treatment method for Litz wire, but depending on the type of enamel paint, soldering may be possible as is, or the surface film of the wire may be removed using chemicals or mechanical processing. You may need to solder it after that.
  • the insulation coating may be removed with a stripper or the like, and then the wire may be soldered as is or after the surface coating is removed.
  • Patent Document 1 involves coating the outside of the Litz wire with a thin insulation coating with ultraviolet curable resin
  • Patent Document 2 involves rolling the enamelled wires that are twisted together.
  • the insulating film provided on each strand is approximately several micrometers thick. Therefore, even when the outside of the litz wire is coated with a thin layer of insulation using an ultraviolet curable resin as described in Patent Document 1, the finished outer diameter has a large effect on the enamel coating thickness of the strands that make up the litz wire. become what is done.
  • a coil using such a litz wire has a low space factor due to the thickness of the enamel coating.
  • Patent Document 3 discloses a compound coating coated with a compound coating (imidazole compound coating) formed from metal ions of the metal constituting the wire and a compound forming a complex with the metal ions.
  • An insulated wire has been proposed that includes a wire and an insulating layer coated on the outer periphery of the stranded wire, which is obtained by twisting a plurality of the compound film-coated wires.
  • this insulated wire has a thin compound film and an insulating layer is coated around the outer periphery of the stranded wire, which is made by twisting the compound film coated wires.
  • the insulated wire can be provided at low cost. As a result, it is possible to reduce the size of electronic components and coils at low cost, and it is also possible to increase the occupation rate of insulated wires per unit volume.
  • the insulated wire described in Patent Document 3 has a problem in that its high frequency characteristics deteriorate (loss) from its initial value over time due to long-term use or exposure to a high temperature environment.
  • high frequency characteristics deteriorate (loss) from its initial value over time due to long-term use or exposure to a high temperature environment.
  • it is necessary to strand the compound coated wire but as the number of twists increases, the tightness of the twisted wire becomes stronger, which crushes the compound coat (imidazole compound coat) and insulates the wire.
  • the performance deteriorated and sufficient high frequency characteristics could not be obtained.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a low-cost insulated wire with excellent productivity and characteristics, as well as a coil and an insulated wire using the same, while improving high frequency characteristics.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing electric wires.
  • the insulated wire according to the present invention is an insulated wire that is closely wound to form a coil, and is composed of metal ions of the metal constituting the wire and a compound that forms a complex with the metal ions.
  • the compound film-coated wire before being made into the stranded wire, the compound film-coated wire after being made into the stranded wire, or the compound film-coated wire after the outer periphery of the stranded wire is coated with the insulating layer is heat-treated. It is characterized by being something that has been done.
  • the compound coated wire before being twisted, the compound coated wire after being twisted, or the compound coated wire after forming an insulating layer is heat-treated. Therefore, heat treatment of the compound film not only promotes the bonding between the metal ions of the metal on the surface of the wire and the active ingredients of the compound in the lower layer of the compound film to form a complex, but also Heating promotes the bonding between the active ingredient of the compound that has not been bonded to the metal ion in the upper layer and the dispersed metal ion, and as a result, the proportion of the complex in which the metal ion and the active ingredient of the compound are bonded. increases, the complex within the compound film is strengthened, and the high frequency characteristics are improved.
  • the heat treatment is performed at a temperature in the range of 60° C. to 300° C., and specifically, for example, it can be performed at 155° C. for 24 hours.
  • the obtained insulated wire has a high frequency resistance value (R ac /R o ) in the case of heat treatment that is approximately 50% or more at 300 kHz, for example, than the high frequency resistance value in the case without heat treatment. It's getting lower.
  • the compound film is an imidazole-based compound film.
  • the thickness of the compound film is 0.02 ⁇ m or more.
  • the present invention provides that the thickness of the compound film having a thickness of 0.02 ⁇ m or more is thinner than the conventional enamel film, and the compound film coated with the compound film is thinner than the conventional enamel film.
  • an insulated wire formed by forming an insulating layer on the outer periphery of a stranded wire made by twisting coated wires together As a result, by using this insulated wire, it is possible to reduce the size of the coil and increase the occupation rate of the insulated wire per unit volume.
  • the compound film can be formed by contacting the wire with a solution containing the active ingredient of the compound and drying it, so it can be formed with a simpler device compared to conventional enamel films. Twisted wires can be produced extremely efficiently in a short time. Therefore, an insulated wire using the same can be provided at low cost.
  • the compound film is made of a material that decomposes at soldering temperature.
  • the insulating layer is formed of a material selected from an insulating coating film, an insulating extruded resin, an insulating tape, and a combination thereof.
  • the coil according to the present invention is formed using the insulated wire according to the present invention.
  • the coil is for a power transformer.
  • the method for manufacturing an insulated wire according to the present invention is a method for manufacturing an insulated wire for closely winding to form a coil, and the method comprises using a compound that forms a complex with the metal ion of the metal constituting the strand.
  • a solution containing an active ingredient is brought into contact with the strand, and the strand is dried, and a compound film formed from the metal ion and the active ingredient of the compound is provided on the strand to form a compound coated strand;
  • a plurality of the compound coated wires are twisted together to form a stranded wire, an insulating layer is formed on the outer periphery of the stranded wire, and the compound coated wire before being made into the stranded wire, and the above after being made into the stranded wire.
  • the present invention is characterized in that the compound coated wire or the compound coated wire after the outer periphery of the stranded wire is coated with the insulating layer is subjected to heat treatment.
  • the compound coated wire since the compound coated wire before being twisted, the compound coated wire after being twisted, or the compound coated wire after forming an insulating layer is heat-treated, the compound coated wire is heat-treated.
  • Heat treatment of the film not only promotes the bonding between the metal ions on the surface of the wire and the active ingredients of the compound in the lower layer of the compound film to form a complex, but also promotes the formation of a complex.
  • the bonding with the dispersed metal ions is promoted, and a complex is formed up to the upper layer of the compound film.
  • the proportion of complexes in which metal ions and active ingredients of compounds are bonded increases, and the bonds between organic compounds including complexes in the compound film are strengthened, producing insulated wires with improved high-frequency characteristics. can.
  • the active ingredient constituting the compound film is dissolved in the solution of the compound at an initial rate of 40% or more.
  • the proportion of the active ingredients dissolved in the solution is within the above range.
  • the active ingredients are saturated in the solution, and the active ingredients that cannot be dissolved in the solution have precipitated, and the proportion of active ingredients that have dissolved into the solution without precipitating has decreased compared to the original. I will do it.
  • the precipitated active ingredients can easily form a thick compound film on the surface of the wire, for example, a thick compound film with a thickness of 0.02 ⁇ m or more. It becomes easier to form a compound film.
  • a preferable ratio is 40% or more and 80% or less of the initial value.
  • the active ingredient in the solution and the metal ions on the surface of the wire are more likely to bond, and the formation time of the compound film is increased. Can be shortened.
  • the temperature of the solution is usually about 25 to 40°C, but it is preferable to raise the temperature to about 50 to 75°C.
  • the active ingredient is an imidazole compound.
  • the thickness of the compound film is 0.02 ⁇ m or more.
  • the present invention it is possible to provide a low-cost insulated wire with excellent productivity, a coil using the same, and a method for manufacturing the insulated wire while improving high frequency characteristics. Specifically, for example, the high frequency characteristics at 300 kHz were improved by about 50% compared to the conventional product (insulated wire described in Patent Document 3).
  • a thicker film can be realized compared to conventional products, and when the compound film is heat-treated, the metal ions and the active ingredients of the compound combine, and the complex becomes thicker. It has been strengthened. As a result, the twisting has become tighter and the compound coating is not crushed even when stress is applied, and the coating has become thicker and stronger, increasing its insulation properties and providing sufficient high-frequency characteristics.
  • the concentration of the active ingredient constituting the compound film is defined as 100%, which is the percentage of the active ingredient completely dissolved in the solution containing the active ingredient of the compound (active ingredient concentration).
  • the coil (electronic component) is constructed using the above-mentioned insulated wire, it is possible to reduce the size of the coil at low cost, and increase the occupancy rate of the insulated wire per unit volume. be able to.
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing an example of an insulated wire according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram showing another example of an insulated wire according to the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of child twisted wires constituting the insulated wire shown in FIG. 2;
  • 1A and 2B are cross-sectional configuration diagrams (A) and (B) showing an example of an electronic component according to the present invention.
  • It is a schematic diagram showing the relationship between the active ingredient concentration and pH in a compound solution.
  • the insulated wire 10 As shown in FIGS. 1 to 3, the insulated wire 10 according to the present invention is an insulated wire that is closely wound to form a coil, and is made of metal ions (hereinafter referred to as metal ions) constituting the wire 1. ion) and an active ingredient of a compound that forms a complex with the metal ion.
  • metal ions metal ions
  • a compound film-coated strand 3 is coated with a compound film 2 formed from the active ingredient of a compound that forms a complex with the metal ion, and a plurality of the compound film-coated strands 3 are twisted together.
  • the stranded wire 4 has an insulating layer 5 coated on the outer periphery of the stranded wire 4, and the compound coated wire 3 before being made into the stranded wire 4, the compound coated wire 3 after being made into the stranded wire 4, or the stranded wire.
  • the wire 3 coated with a compound film is heat-treated after the outer periphery of the wire 4 is coated with an insulating layer 5.
  • the thickness of the compound film 2 is 0.02 ⁇ m or more, the complex is strengthened during heat treatment with almost no decomposition, and the high frequency characteristics are improved, compared to a case where the thickness is less than 0.02 ⁇ m. As a result, it is possible to obtain an insulated wire 10 with excellent productivity while improving high frequency characteristics.
  • the compound film 2 with a thickness of 0.02 ⁇ m or more is thinner than a general enamel film, and an insulating layer 5 is coated on the outer periphery of a stranded wire 4 made by twisting compound film-coated wires 3 coated with the compound film 2.
  • the outer diameter of the insulated wire 10 can be reduced. As a result, by using this insulated wire 10, it is possible to reduce the size of the coil and to increase the occupation rate of the insulated wire 10 per unit volume.
  • the compound film 2 can be formed by bringing the compound solution into contact with the wire and drying it, it can be formed with a simpler device compared to conventional enamel films, and can be formed in a very short time. Twisted wires can be produced efficiently.
  • the coil 20 obtained by processing such an insulated wire 10 can realize miniaturization, high quality, and high performance.
  • it can be preferably used for transformer coils, motors, inverters, non-contact power supply coils, inductors, choke coils, noise filters, IH heaters, power transformers, and high-frequency coils using power semiconductors.
  • the insulating layer 5 is a single layer or a laminated layer, it may be collectively referred to as the "insulating layer 5."
  • the compound coated wire 3 is a component of the insulated wire 10, as shown in FIGS. 1 to 3. A plurality of these compound coated wires 3 are twisted together to form a stranded wire 4, and an insulating layer 5 is provided around the outer periphery of the stranded wire 4 to form an insulated wire 10.
  • the compound film-coated wire 3 is composed of a wire 1 and a compound film 2 provided around the outer periphery of the wire 1.
  • the compound film 2 is formed from metal ions of the constituent metals of the wire 1 and an active component of a compound that forms a complex with the metal ions.
  • the strands 1 are conductors that constitute the twisted wires 4.
  • the material of the wire 1 is preferably copper, a copper alloy, or a copper composite material such as a copper clad material, in which copper, which easily forms a complex with a compound described below, is present on the surface.
  • copper include tough pitch copper and oxygen-free copper.
  • Copper alloys include copper-silver alloys (copper with silver, for example copper with 0.02 to 6% by mass of silver), copper-tin alloys (copper with tin, for example copper with 0.15 to 7% by mass of tin). etc. can be mentioned.
  • whether it is tough pitch copper or oxygen-free copper can be determined by a hydrogen embrittlement test in accordance with JIS H-3510. As for whether it is any of the above, the contained elements can be measured by ICP emission spectrometry for qualitative and quantitative analysis.
  • the copper clad material include copper clad aluminum that can be applied to insulated wires for coils.
  • the diameter of the wire 1 is not particularly limited, but may be, for example, approximately 0.03 mm or more and 0.5 mm or less. Such a wire 1 can be obtained by hot working or cold working a base material of any thickness.
  • the compound film 2 is a compound film formed by forming a complex between metal ions of the metal constituting the wire 1 and an imidazole compound, and is provided on the outer periphery of the wire 1 .
  • Such a compound may be any compound that has the property of forming a complex with the metal ion of the metal that constitutes the wire 1.
  • the resistance value of this compound film 2 is not as low as that of conventional enamel coatings, the increase in AC resistance in the high frequency range of several tens of kHz to several MHz is almost the same as that of wires coated with conventional enamel coatings. be able to.
  • Examples of the compound include amine organic acid salts including imidazole compounds and the like.
  • benzimidazole 2-methylbenzimidazole, 2-methylbenzimidazole, 2-n-propylbenzimidazole, 2-n-butylbenzimidazole, 2-n-benzylbenzimidazole, 2-n-hexylbenzimidazole, -n-hebutylbenzimidazole, 2-n-octylbenzimidazole, 2-n-nonylbenzimidazole, 2-n-decylbenzimidazole, 2-n-undecylbenzimidazole, 2-n-undecylbenzimidazole, 2 -n-dodecylbenzimidazole, 2-n-dodecylbenzimidazole, 2-n-tridecylbenzimidazole, 2-n-tetradecylbenzimidazole, 2-n-pendadecylbenzimidazole, 2-
  • an imidazole compound represented by the following chemical formula 1 can be preferably mentioned. Specifically, alkylbenzimidazole-based compounds and phenylimidazole-based compounds may be mentioned. Such imidazole compounds are commercially available.
  • the imidazole compound reacts with copper ions of copper constituting the wire 1, a complex of the copper imidazole compound shown in the following chemical formula 2 is formed.
  • the compound film 2 is a film formed from copper ions of copper constituting the wire 1 and an active ingredient of a copper imidazole compound that forms a complex with the copper ions.
  • R 1 in Chemical Formulas 1 and 2 is a functional group or substituent such as an alkyl group or a phenyl group, and R 2 is a functional group such as a hydroxyl group.
  • a compound such as an amine organic acid salt containing an imidazole compound
  • copper ions copper ions constituting the wire 1
  • An imidazole layer is formed on the complex layer by hydrogen bonding or intermolecular force between the active ingredients.
  • This state can be evaluated by XPS analysis shown in FIGS. 6 and 7, which will be described later.
  • the compound coated wire 3 before being made into the stranded wire 4 the compound coated wire 3 after being made into the stranded wire 4, or the compound coated wire 3 after forming the insulating layer 5 is heat-treated.
  • the heat treatment is carried out at a temperature in the range of 60°C to 300°C, and for example, specifically, it can be carried out at 155°C for 24 hours.
  • the obtained insulated wire 10 has a high frequency resistance value (Rac/Ro) when heat treated, which is improved by about 50% or more at 300 kHz, for example, compared to a high frequency resistance value when not heat treated. has been done.
  • Rac AC resistance
  • Ro AC resistance at 1 kHz
  • the high frequency resistance value is expressed as "Rac/Ro".
  • the thickness of the compound film 2 is 0.02 ⁇ m or more, preferably 0.05 to 0.10 ⁇ m. Since the thickness of the compound film 2 is 0.02 ⁇ m or more, the complex is strengthened during heat treatment with almost no decomposition, and the high frequency characteristics are improved, compared to a case where the thickness is less than 0.02 ⁇ m. As a result, it is possible to obtain an insulated wire 10 with excellent productivity and characteristics while improving high frequency characteristics. Further, similar to Patent Document 3 reported by the present applicant, the thickness of the compound film 2 having a thickness of 0.02 ⁇ m or more is thinner than the conventional enamel film, and the compound film coated element coated with the compound film 2 is thinner than the conventional enamel film.
  • the outer diameter of the insulated wire 10 formed by forming the insulating layer 5 on the outer periphery of the twisted wire 4 made by twisting the wires 3 together can be reduced.
  • the compound film 2 can be formed by contacting the strand 1 with a solution containing the active ingredient of the compound and drying it, so it can be formed with a simpler device compared to conventional enamel films. This makes it possible to produce stranded wires extremely efficiently in a short period of time. Therefore, the insulated wire 10 using the same can be provided at low cost.
  • the compound film 2 having a thickness within this range can prevent the oxidation of the wire 1, and can perform the soldering process for terminal processing necessary for the product. Furthermore, since the coating thickness can be reduced to about 1/100 to 1/10 compared to conventional enamel coatings, the diameter of the final insulated wire 10 can be reduced and the cross-sectional area can be reduced by about 15%, and the coil It can contribute to the miniaturization of Further, since the compound film 2 is not as thick as a conventional enamel film, there is a very small amount of burnt residue during soldering, and there is an advantage that problems caused by burnt residue at solder joints are less likely to occur.
  • materials with low heat resistance such as urethane enamel can be soldered as is, but solder scum is generated and adheres as solder foreign matter, which may cause connection failures. there were.
  • materials with high heat resistance such as polyimide, it is necessary to remove the enamel film using chemicals or mechanical processing before soldering, which increases the number of processing steps.
  • the compound film 2 is made of a material that decomposes at the soldering temperature.
  • the soldering temperature at this time is any temperature within the range of 200°C to 450°C. Since all of the above-mentioned compounds decompose at the soldering temperature, the final terminal processing can be performed by soldering. Moreover, by changing the enamel film to compound film 2 and adjusting the concentration of the active ingredient as described below, the above thickness range can be achieved without expanding production equipment, and the energy required to decompose the film can be reduced. can be kept to a minimum. Therefore, the solder immersion time can be shortened, and there is no thinning of the conductor, leading to improved bonding reliability.
  • the compound film 2 can be formed by bringing the wire 1 into contact with a compound solution containing an active ingredient, etc., and drying it.
  • the wire 1 may be immersed in the compound solution, or the compound solution may be applied or sprayed onto the wire 1. Drying is performed to remove the solvent (eg, water or organic solvent) constituting the compound solution.
  • This process of forming the compound film 2 eliminates the need for a conventional baking process and can reduce the number of steps. Further, after applying the above-described contact means, the compound film 2 can be formed by drying or the like.
  • the insulated wire 10 using the same can be provided at low cost.
  • a dryer that emits hot air for a certain period of time. The drying temperature at this time is 80°C to 300°C, preferably 100°C to 110°C, depending on the drying time (line speed and drying area).
  • the present invention makes the compound film 2 thicker than before, and heat-processes the compound film-coated wire 3 coated with the thickened compound film 2 after making it into a stranded wire or after forming the insulating layer 5. It is characterized by the fact that it has been These features allow the insulated wire 10 to have excellent high frequency characteristics.
  • the compound film 2 is made of metal ions of the metal constituting the wire 1 and the active ingredient of the compound, and is formed by bringing the wire 1 into contact with a solution containing the active ingredient of the compound and then drying it. be done.
  • the compound solution (sometimes referred to as “compound solution”) contains the active ingredient of the compound that forms a complex with the metal ion of the metal composing the wire 1, and other ingredients (for example, acetic acid, formic acid, etc.). acidic solvents, ammonia, additives, etc.).
  • the active ingredient of a compound that forms a complex with the metal ion of the metal that constitutes the wire 1 may be simply referred to as a "compound” or an "active ingredient.”
  • the active ingredient of the compound is contained in the compound solution at an arbitrary concentration (% by mass).
  • concentration of the active ingredient in a compound solution (referred to as “active ingredient concentration”) is determined by preparing solutions with different concentrations of the active ingredient and measuring each solution by spectrophotometry. A calibration curve is created by measuring, and the measurement is performed using the calibration curve and the measurement results of the measurement sample.
  • the measured active ingredient concentration is the concentration of active ingredient dissolved in the compound solution. Therefore, if all of the active ingredient is dissolved in the compound solution, the concentration measured by spectrophotometry is the total active ingredient concentration. On the other hand, when the active ingredient dissolved in the compound solution exceeds the saturated state, a precipitate of the active ingredient is generated in the compound solution. In this case, the concentration measured by spectrophotometry does not include precipitates of the active ingredient, but is the concentration of the active ingredient dissolved in the compound solution in a saturated state.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the active ingredient concentration and pH in a compound solution.
  • the curve in the figure is a solubility curve when the active ingredient (compound) contained in the compound solution is defined as 100%.
  • the code b is the pH value at which all the active ingredients are saturated, and is the case where 100% of the active ingredients shown by the codes a to b are dissolved in the compound solution.
  • the code e is the pH value that exceeds the solubility curve and becomes supersaturated, and of the 100% active ingredients shown by codes c to e, 20% of the active ingredients between codes c and d are precipitated in the compound solution. However, this is the case where 80% of the active ingredient between symbols d and e is dissolved in the compound solution.
  • the code h is also the pH value that exceeds the solubility curve and becomes supersaturated, and of the 100% active ingredients shown by codes f to h, 60% of the active ingredients between codes f to g are precipitated in the compound solution. However, this is the case when 40% of the active ingredient between symbols g and h is dissolved in the compound solution.
  • the active ingredient dissolved in the aqueous compound solution has the property of being dissolved only in acidic solvents such as acetic acid and formic acid, and therefore the pH of the compound solution is low, around pH 2 to 4.
  • an alkaline solution such as ammonia or sodium hydroxide aqueous solution
  • the pH increases (symbol b), and as shown in the solubility curve in Figure 5, the solubility of the active ingredient gradually decreases and the compound
  • the active ingredient contained in the solution is saturated in the compound solution (symbol a).
  • the active ingredient precipitates (symbols c to d).
  • the optimum liquid state of the compound aqueous solution is a liquid state between codes ce and f to h.
  • the state in which the active ingredient is precipitated in the compound solution (codes c to d) is the state in which the active ingredient is always dissolved in the compound solution in a saturated state (codes d to e).
  • the active ingredient and the metal ions (copper ions) on the surface of the wire 1 are likely to react, and a complex is formed near the surface of the wire 1. Furthermore, it becomes easier to form the compound film 2 thereon, and the compound film 2 is quickly formed.
  • a compound solution in this state enables more efficient film formation than a compound solution that is not saturated or a compound solution that is saturated but does not precipitate, and can improve productivity. Further, by lengthening the film formation time, thicker films can also be realized.
  • the solubility of the active ingredient will further decrease and more of the active ingredient will precipitate, as shown in FIG.
  • the concentration of the active ingredient in the compound solution is less than 40% (40%) of the initial concentration (referred to as "100%)
  • the amount of active ingredient precipitates becomes considerably large. In this case, it is difficult to achieve a sufficiently thick film.
  • thickening the film means that the active ingredient is precipitated and the concentration of the active ingredient in the compound solution is 40% (40%) or more of the initial concentration, rather than the saturated state where the active ingredient may or may not precipitate in the compound solution.
  • the mechanism of thickening the film is that when all of the active ingredient (100%) is dissolved in the compound solution, the reaction rate of the active ingredient compound to form the compound film 2 is slow, and a thick film can be formed in a short time.
  • the precipitate may be the metal of the metal composing the wire 1. It is thought that this is because it easily combines with ions to form the compound film 2, making it easier to thicken the film.
  • the precipitate is likely to precipitate and become difficult to combine with the metal ions of the metal that constitutes the wire 1. It is thought that the formation of the compound film 2 becomes difficult. Achieving such a thick film does not require reducing the line speed or extending the production line, and it is possible to create a compound film 2 with a thickness of, for example, 0.02 ⁇ m or more in a short time without expanding existing equipment. Can be formed.
  • a compound film-coated wire 3 is obtained.
  • the compound film-coated wire 3 is heat-treated before being made into the stranded wire 4
  • the compound film-coated wire 3 is heat-treated after being made into the stranded wire 4, or an insulating layer is placed on the outer periphery of the stranded wire 4.
  • the compound film coated wire 3 is heat-treated in the state after being coated with the compound film coated wire 5.
  • the metal ions (copper ions) of the metal constituting the wire 1 are diffused by heat, and more active ingredients and copper ions react and bond to form a complex.
  • the heat treatment temperature is 60 to 300°C, and for example, 155°C is preferable from the viewpoint of further promoting complex formation, strengthening the film and improving heat resistance, and the heat treatment time is 10 to 50°C. It is preferable to carry out the reaction for a long time (for example, 24 hours) from the viewpoint of further promoting the complex formation reaction and strengthening the film and improving heat resistance.
  • the timing of the heat treatment may be before the stranded wire 4 is formed, after the stranded wire 4 is formed, or after the insulating layer 5 is coated, but the compound coating is applied after the insulating layer 5 is coated. It is more preferable to heat-treat the coated wire 3.
  • FIG. 6 shows the results of compositional analysis in the depth direction by XPS, where (A) is a compound film that is not heat-treated, and (B) is a compound film that has been heat-treated.
  • FIG. 7 shows the results of chemical bond analysis in the depth direction by XPS, in which (A) is a compound film that is not heat-treated, and (B) is a compound film that has been heat-treated.
  • Whether or not the compound film 2 has been subjected to heat treatment can be determined by XPS analysis. Specifically, when the copper ion (metal ion) concentration in the thickness direction is measured by XPS analysis, as shown in FIG.
  • the copper ion concentration in the wire side portion is high, it can be said that the copper ions have not been diffused to the surface layer without being heat-treated.
  • the copper ion concentration in the surface layer part of the compound film 2 and the copper ion concentration in the lower layer part (the part on the wire side) are about the same, the copper ions will be removed by the heat treatment. It can be said that it has spread to the surface layer. Note that the XPS analysis results shown in FIG. 6 are expressed for each component composition (atomic %) of C, Cu, and N.
  • the thickened compound film 2 is only dried for a few seconds to several tens of seconds without being heat-treated, the copper ions cannot be sufficiently diffused to the surface layer, and the thickness direction of the compound film 2 is (especially on the upper surface layer side), the active ingredient and copper ions may not be able to react and form a complex. If there is a portion of the compound film 2 where the active ingredient and copper ions are not bonded, the compound film 2 will decompose at around 100°C. In the present invention, in order to achieve a thick film, it is necessary to realize a state in which the imidazole compound, which is an active ingredient, and copper ions are firmly reacted and bonded in all parts in the thickness direction of the compound film 2.
  • Heat treatment is a means to achieve this.
  • the compound film 2 can maintain heat resistance up to about 300°C.
  • the insulation properties of the compound film 2 are superior to those without heat treatment, and as a result, the high frequency characteristics are improved.
  • the stranded wire 4 is made by twisting together a plurality of compound coated wires 3 coated with the compound coat 2.
  • Examples of the twisting include collective twisting and concentric twisting, and the twisted wires may be subjected to compression processing to further reduce the outer diameter.
  • the twist pitch and the like can be arbitrarily set and are not particularly limited.
  • the number of compound coated wires 3 is not particularly limited, and can be arbitrarily set depending on the required product specifications and coil specifications.
  • the insulated wire 10A shown in FIG. 1 includes a twisted wire 4 made by twisting, for example, 19 compound film-coated wires 3.
  • the insulated wire 10B shown in FIG. 2 is made by preparing, for example, a child strand 4a made by twisting 19 compound film-coated strands 3, and then preparing a strand (main strand) by preparing seven child strands 4a and further twisting them. line 4).
  • the insulated wire 10 may have any form shown in FIGS. 1 and 2.
  • the insulated wire 10 shown in FIG. 2 is used.
  • the insulating layer 5 is preferably coated on the outer periphery of the stranded wire 4 and is, for example, an insulating coated film, an insulating extruded resin, or an insulating tape.
  • This insulating layer 5 may be made of a material that decomposes at the soldering temperature, in which case the terminals can be processed by soldering.
  • Examples of the constituent material of the insulating layer 5 include various resins that constitute the insulated wire.
  • examples of the resin capable of forming a solderable insulating layer include thermosetting resins such as polyurethane resin, polyester resin, and polyesterimide resin. Among these, polyurethane resins and polyester resins are preferred.
  • polyphenyl sulfide PPS
  • EFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • fluorinated resin Copolymer perfluoroalkoxyfluororesin: PFA
  • PEEK polyetheretherketone
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA polyamide
  • PPS polyphenylsulfide
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • the insulating layer 5 may be a single layer or a laminate as long as it is an insulating coated film, an insulating extruded resin, or an insulating tape.
  • the insulating layer 5 has a laminated form, two or more of the above-mentioned same or different thermosetting resin layers may be provided, or a thermoplastic resin layer may be laminated on the thermosetting resin layer. Further, the thermoplastic resin layer may be laminated by a combination of tape winding and extrusion.
  • the composition when forming the insulating layer 5 using a thermosetting resin material, includes a crosslinking agent and a solvent in addition to the thermosetting resin material. Additionally, various additives may be included as necessary. These crosslinking agents, solvents and additives are not particularly limited.
  • the insulating layer 5 is formed by applying a forming composition, by winding with tape, or by extrusion molding.
  • the thickness of the insulating layer 5 is not particularly limited, regardless of whether it is a single layer or a laminated layer, but it is usually preferably 20 ⁇ m or more. If the thickness of the insulating layer 5 is less than 20 ⁇ m, it may be too thin to ensure sufficient insulation.
  • the coil 20 according to the present invention is formed using the insulated wire 10 according to the present invention described above, as shown in FIG. 4(A). Since this coil 20 uses the insulated wire 10 with a small outer diameter, the coil can be made smaller and the occupancy rate of the insulated wire per unit volume can be increased. Examples of the coil 20 include transformer coils, motors, inverters, non-contact power supply coils, inductors, choke coils, noise filters, IH heaters, power transformers, and high-frequency coils using power semiconductors.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the coil 20, (A) is a cross-sectional view when the insulated wire 10 according to the present invention is wound around the bobbin 21, and (B) is a cross-sectional view when the conventional insulated wire 22 having a large outer diameter is wound around the bobbin 21. 21.
  • FIG. As shown in FIGS. 4(A) and 4(B), when an insulated wire is wound with the same number of turns around a bobbin of the same size, the winding thickness a when the insulated wire 10 according to the present invention is wound is greater than that of the conventional one.
  • the winding thickness b is smaller than the winding thickness b when the insulated wire 22 is wound.
  • the active ingredient concentration is 100% (100%).
  • Example 1 Instead of the imidazole aqueous solution used in the preparation of Comparative Example 1, 0.8% by mass of alkylbenzimidazole, 5.3% by mass of formic acid, 17.5% by mass of aqueous ammonia, 0.8% by mass of additives, and 75.5% by mass of water. A mass % imidazole aqueous solution (pH 3.5, liquid temperature 50°C) was used. By adjusting the pH to 3.5, precipitates such as organic acid salts containing alkylbenzimidazole were generated in the imidazole aqueous solution.
  • Example 2 The imidazole aqueous solution used in the preparation of Comparative Example 1 was used in place of a pH of 4.2 and a liquid temperature of 50°C. In this aqueous imidazole solution, due to the precipitation of the active ingredient, the concentration of the active ingredient in the aqueous imidazole solution was reduced by the amount of the precipitation, and the concentration was less than 80% of the original concentration.
  • a compound coated wire 3 provided with a compound coat 2 having a thickness of 0.05 ⁇ m was formed.
  • the subsequent formation of the stranded wire 4, the formation of the insulating layer 5, and the heat treatment were the same as in Example 1, and the insulated wire 10 of Example 2 having a diameter of about 1.70 mm was produced.
  • Example 3 Ammonia water was added to the imidazole aqueous solution used in the preparation of Example 1 to raise the pH to 4.0. By adjusting the pH to 4.0, precipitates such as organic acid salts containing alkylbenzimidazole were generated in the aqueous solution. In this imidazole aqueous solution, due to the precipitation of the active ingredient, the concentration of the active ingredient in the imidazole aqueous solution was reduced by the amount of the precipitation, and the concentration was 40% of the original concentration. By using such an aqueous imidazole solution, a compound coated wire 3 provided with a compound coat 2 having a thickness of 0.05 ⁇ m was formed. The subsequent formation of the stranded wire 4, the formation of the insulating layer 5, and the heat treatment were the same as in Example 1, and the insulated wire 10 of Example 3 having a diameter of about 1.70 mm was produced.
  • Example 4 Ammonia water was added to the imidazole aqueous solution used in the preparation of Example 2 to raise the pH to 4.3 and the liquid temperature to 70°C. By adjusting the pH to 4.3, precipitates such as organic acid salts containing phenylimidazole were generated in the aqueous solution. In this imidazole aqueous solution, due to the precipitation of the active ingredient, the concentration of the active ingredient in the imidazole aqueous solution was reduced by the amount of the precipitation, and the concentration was 60% of the original concentration. By using such an aqueous imidazole solution, a compound coated wire 3 provided with a compound coat 2 having a thickness of 0.10 ⁇ m was formed. The subsequent formation of the stranded wire 4, formation of the insulating layer 5, and heat treatment were the same as in Example 2, and the insulated wire 10 of Example 4 having a diameter of about 1.70 mm was produced.
  • Example 2 In Example 1, no heat treatment was performed. Insulated wire 10 of Comparative Example 2 having a diameter of about 0.70 mm was produced in the same manner as in Example 1 except for the above. Note that the thickness of the compound film 2 was 0.10 ⁇ m.
  • Example 3 In Example 2, no heat treatment was performed. Insulated wire 10 of Comparative Example 3 having a diameter of about 0.70 mm was produced in the same manner as in Example 2 except for the above. Note that the thickness of the compound film 2 was 0.05 ⁇ m.
  • the concentration of the active ingredient in the compound solutions used in the production of the insulated wires of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 described above was determined by preparing each compound solution with different concentrations of the active ingredient and measuring each compound solution by spectrophotometry. A calibration curve was created by measuring, and measurements were made from the calibration curve and the measurement results of the compound solution actually used. The absorption photometer used was UV-1800 (manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the thickness of the compound film 2 constituting the insulated wires of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 described above was measured by a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or the compound film 2 was dissolved in a hydrochloric acid solution and a calibration curve prepared at a known concentration was used to measure the film thickness using one of the measurement methods of converting the film thickness from spectrophotometry. In Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, the film thickness was calculated from absorbance measurement.
  • Example 1 which had a thicker film and was heat-treated, had a 51% improvement in high frequency characteristics at 300kHz compared to Comparative Example 1, which had neither a thicker film nor heat treatment.
  • the high frequency characteristics were improved by 38% at 300 kHz compared to Comparative Example 2 which was not heat treated.
  • Example 2 which was made thicker and heat-treated, the high frequency characteristics were improved by 49% at 300 kHz compared to Comparative Example 1, which was not made thicker and was not heat-treated.
  • the high frequency characteristics were improved by 22% at 300 kHz compared to Comparative Example 3 which was not heat treated.

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Abstract

【課題】高周波特性の改善を図りつつ、生産性に優れた低コストの絶縁電線及びそれを用いたコイル並びに絶縁電線の製造方法を提供する。 【解決手段】密接して巻線してコイルとするための絶縁電線であって、素線１を構成する金属の金属イオンと、その金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分とから形成される化合物皮膜２で被覆された化合物皮膜被覆素線３と、その化合物皮膜被覆素線３を複数本撚り合わせた撚り線４の外周に被覆された絶縁層５とを有し、撚り線４とする前の化合物皮膜被覆素線３、撚り線４とした後の化合物皮膜被覆素線３、又は、撚り線３の外周に絶縁層５を被覆した後の化合物皮膜被覆素線３が加熱処理されたものであるように構成した絶縁電線により上記課題を解決した。

Description

絶縁電線及びそれを用いたコイル並びに絶縁電線の製造方法
　本発明は、高周波特性の改善を図りつつ、生産性に優れた低コストの絶縁電線及びそれを用いたコイル並びに絶縁電線の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、トランスコイル部品、効率化モーター、インバータ、非接触給電用コイル、インダクタ、チョークコイル、ノイズフィルター、ＩＨヒータ、電源トランス等、パワー半導体を使う高周波コイル等に使用される絶縁電線に関する。
　チョークコイル、トランス、インダクタ等の電子部品には、複数の絶縁被覆銅線を撚り合わせたリッツ線や、そのリッツ線をさらに絶縁被覆した絶縁電線等が用いられている。これらの絶縁電線は、数十ｋＨｚ～数ＭＨｚの高周波領域における表皮効果による交流抵抗の上昇を抑える目的で、撚り合わせる素線１本ずつがエナメル皮膜等で絶縁されている。
　例えば特許文献１には、高周波領域における電気的特性の向上を可能とするリッツ線が提案されている。この技術は、エナメル線が複数本撚り合わされたリッツ線において、撚り合わされたエナメル線の外側にはんだ付け性紫外線硬化型樹脂層が設けられており、その結果、従来に比べエナメル皮膜厚を薄くして仕上外径を小さくすることができるようになるというものである。また、特許文献２には、占積率に優れしかも部分放電や電磁振動劣化を低減できる新規なリッツ線が提案されている。この技術は、導体の上にエナメル絶縁被覆を有するエナメル線を、７本撚合せ、円形ダイスを通すことによりエナメル線に損傷を与えない程度に圧延し外径を圧縮した後、自己融着層を塗布焼付して得るというものである。
　また、リッツ線の端末処理方法として、一般的に、はんだ付けが行われているが、エナメル塗料の種類によりそのままはんだ付けが可能である場合や、薬品や機械加工により素線の表面皮膜を除去してからはんだ付けする場合がある。また、リッツ線をさらに絶縁被覆した絶縁電線においては、絶縁被覆をストリッパー等で除去した後に、そのまま又は表面被覆を除去した後にはんだ付けすることがある。
　しかし、特許文献１で提案された技術は、リッツ線の外側に紫外線硬化型樹脂で薄く絶縁被覆するというものであり、また、特許文献２で提案された技術は、撚り合わせるエナメル線を圧延したものであり、いずれも、各素線に設けられた絶縁皮膜は、数μｍ程度の厚さになっている。そのため、リッツ線の外側に特許文献１に記載のような紫外線硬化型樹脂で薄く絶縁被覆した場合であっても、仕上がり外径は、リッツ線を構成する素線のエナメル皮膜厚さに大きく影響されるものとなる。そのようなリッツ線を使用したコイルは、エナメル皮膜厚さの分だけ占積率が低いものとなってしまう。
　また、リッツ線をそのままはんだ付けする場合は、絶縁皮膜の焼けカスや酸化物が異物として端末に付着して接続不良を発生させる問題や、裸線と比較してはんだ付け条件が高温かつ長時間になるので、はんだ食われによる導体の細りを起因としたコイルの品質、歩留りが低下してしまう問題があった。また、絶縁皮膜を除去してからはんだ付けする場合は、皮膜除去といった工数の増加や皮膜除去時の断線等の問題があり、高価なものとなってしまう。
　こうした問題に対し、特許文献３には、素線を構成する金属の金属イオンとその金属イオンと錯体を形成する化合物とから形成される化合物皮膜（イミダゾール系化合物皮膜）で被覆された化合物皮膜被覆素線と、該化合物皮膜被覆素線を複数本撚り合わせた撚り線の外周に被覆された絶縁層とを有する絶縁電線が提案されている。この絶縁電線は、被覆された化合物皮膜の厚さが薄く、その化合物皮膜で被覆された化合物皮膜被覆素線を撚り合わせた撚り線の外周に絶縁層が被覆されているため、リッツ線と比較して外径を小さくすることが可能である。また、端末処理の際にはんだ付けを容易に行うことができるため、絶縁電線を安価に提供することができる。その結果、電子部品やコイルの小形化を安価で実現することができるとともに、単位体積当たりの絶縁電線の占有率を高めることができる。
特開平５－２５０９２６号公報 特開平６－１１９８２５号公報 特許第５８０５３３６号
　近年、高周波特性の改善を図りつつ、生産性に優れた低コストの絶縁電線及びそれを用いたコイルに対する要請がある。そうした要請に対し、特許文献３に記載されている方法で絶縁電線を製造する場合、高周波特性を改善するために必要な厚みの化合物皮膜を得るためには、素線を構成する金属のイオン（以下、金属イオンという。）と、その金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分とを含む水溶液への接触時間を増やし、素線の表面上に化合物皮膜を形成させる必要がある。しかし、そのためには、線速を下げて水溶液との接触時間を増加させる必要があり、生産性が低下してコストアップになるという難点がある。一方、線速を下げずに生産する場合は、設備を拡大させる必要があり、設備を改良する大幅なコストや時間、工数等が必要となってしまう。
　また、特許文献３に記載の絶縁電線は、長時間の使用や高温環境下への露出により経時的に高周波特性が初期値に対して劣化（損失）するという課題があった。また、高周波に対応するために化合物皮膜被覆線を撚り線にする必要があるが、撚り本数が増加すると撚りによる巻締まりが強くなることにより、化合物皮膜（イミダゾール系化合物皮膜）が押しつぶされ、絶縁性が低下して、十分な高周波特性が得られなくなるといった課題があった。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、高周波特性の改善を図りつつ、生産性や特性が優れた低コストの絶縁電線及びそれを用いたコイル並びに絶縁電線の製造方法を提供することにある。
　（１）本発明に係る絶縁電線は、密接して巻線してコイルとするための絶縁電線であって、素線を構成する金属の金属イオンと、該金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分とから形成される化合物皮膜で被覆された化合物皮膜被覆素線と、前記化合物皮膜被覆素線を複数本撚り合わせた撚り線の外周に被覆された絶縁層とを有し、前記撚り線とする前の前記化合物皮膜被覆素線、前記撚り線とした後の前記化合物皮膜被覆素線、又は、前記撚り線の外周に前記絶縁層を被覆した後の前記化合物皮膜被覆素線が加熱処理されたものである、ことを特徴とする。
　この発明によれば、撚り線とする前の化合物皮膜被覆素線、撚り線とした後の化合物皮膜被覆素線、又は絶縁層を形成した後の化合物皮膜被覆素線が加熱処理されたものであるので、化合物皮膜が加熱処理されることによって、化合物被膜の下層部において素線表面の金属の金属イオンと化合物の有効成分との結合が促進されて錯体が形成されるだけでなく、化合物皮膜の上層部において金属イオンと結合されていなかった化合物の有効成分と加熱することで分散された金属イオンとの結合が促進され、その結果、金属イオンと化合物の有効成分とが結合した錯体の割合が増加し、化合物皮膜内の錯体が強化されて高周波特性が改善される。なお、加熱処理は、６０℃～３００℃の範囲で行うが、例えば具体的には１５５℃で２４時間とすることができる。得られた絶縁電線は、後述の実施例に示すように、加熱処理した場合における高周波抵抗値（Ｒａｃ／Ｒｏ）が、加熱処理しない場合における高周波抵抗値よりも例えば３００ｋＨｚにおいて約５０％以上低くなっている。
　本発明に係る絶縁電線において、前記化合物皮膜が、イミダゾール系化合物皮膜である。
　本発明に係る絶縁電線において、前記化合物皮膜の厚さが、０．０２μｍ以上である。
　この発明によれば、特に、化合物皮膜の厚さが０．０２μｍ以上であるので、それ未満の場合に比べて、加熱処理時に錯体がほとんど分解することなく強化され、高周波特性が改善される。その結果、高周波特性の改善を図りつつ、生産性に優れた絶縁電線とすることができる。また、この発明は、本出願人が報告した特許文献３と同様、厚さ０．０２μｍ以上の化合物皮膜の厚さは従来のエナメル皮膜と比較して薄く、その化合物皮膜で被覆された化合物皮膜被覆素線を撚り合わせた撚り線の外周に絶縁層を形成してなる絶縁電線の外径を小さくすることができる。その結果、この絶縁電線を用いることにより、コイルの小形化を実現することができるとともに、単位体積当たりの絶縁電線の占有率を高めることができる。また、化合物皮膜の形成は、化合物の有効成分を含む溶液と素線とを接触させ、乾燥させることにより行うことができるので、従来のエナメル皮膜と比べて簡易な装置で形成することができ、短時間に極めて効率的に撚り線を作製することができる。このため、それを用いた絶縁電線を安価に提供することができる。
　本発明に係る絶縁電線において、前記化合物皮膜が、はんだ付け温度で分解する材料で構成されている。
　本発明に係る絶縁電線において、前記絶縁層が、絶縁性塗布皮膜、絶縁性押出樹脂、絶縁性テープ、及びそれらの組み合わせから選択されて形成されている。
　（２）本発明に係るコイルは、上記本発明に係る絶縁電線を用いて形成してなる。そのコイルは、電源トランス用である。
　この発明によれば、従来のエナメル皮膜と比較して高周波特性の改善を図りつつ、生産性に優れた絶縁電線を用いたコイルを提供できる。
　（３）本発明に係る絶縁電線の製造方法は、密接して巻線してコイルとするための絶縁電線の製造方法であって、素線を構成する金属の金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分を含む溶液と、前記素線とを接触、乾燥させ、前記金属イオンと前記化合物の有効成分とから形成される化合物皮膜を前記素線上に設けて化合物皮膜被覆素線を形成し、前記化合物皮膜被覆素線を複数本撚り合わせて撚り線とし、前記撚り線の外周に絶縁層を形成し、前記撚り線とする前の前記化合物皮膜被覆素線、前記撚り線とした後の前記化合物皮膜被覆素線、又は、前記撚り線の外周に前記絶縁層を被覆した後の前記化合物皮膜被覆素線に加熱処理する、ことを特徴とする。
　この発明によれば、撚り線とする前の化合物皮膜被覆素線、撚り線とした後の化合物皮膜被覆素線、又は絶縁層を形成した後の化合物皮膜被覆素線に加熱処理するので、化合物皮膜が加熱処理されることによって、化合物被膜の下層部において素線表面の金属イオンと化合物被膜の下層部で化合物の有効成分との結合が促進されて錯体が形成されるだけでなく、化合物皮膜の上層部において金属イオンと結合されていなかった化合物の有効成分と加熱することで分散された金属イオンとの結合が促進され、化合物被膜の上層部まで錯体が形成される。その結果、金属イオンと化合物の有効成分とが結合している錯体の割合が増加し、化合物皮膜内の錯体を含む有機化合物同士の結合が強化されて、高周波特性が改善された絶縁電線を製造できる。
　本発明に係る絶縁電線の製造方法において、前記化合物皮膜を構成する有効成分は、前記化合物の溶液中に溶け込んでいる割合が当初の４割以上である。
　この発明によれば、化合物皮膜を形成する際に用いる溶液に含まれる有効成分（化合物の有効成分）のうち、その溶液中に溶け込んでいる有効成分の割合が上記範囲内あるので、このように調整された溶液は、有効成分が溶液中で飽和し、且つ溶液に溶け込めない有効成分が析出した状態となっており、析出せずに溶液中に溶け込んだ有効成分の割合は当初に比べて低下することになる。このような溶液状態とすることで、溶け込んでいる有効成分だけでなく、析出した有効成分が素線表面に厚膜の化合物被膜を効果的に形成させ易くし、例えば厚さ０．０２μｍ以上の化合物皮膜を形成しやすくなる。なお、好ましい割合は、当初の４割以上８割以下である。
　また、化合物皮膜を形成する際に用いる化合物の有効成分を含む溶液の液温を高めることで、溶液中の有効成分と素線表面の金属イオンとが結合しやすくなり、化合物皮膜の形成時間を短縮することができる。なお、溶液の液温は、通常は２５～４０℃程度であるが、液温を高めて５０～７５℃程度とすることが好ましい。
　本発明に係る絶縁電線の製造方法において、前記有効成分が、イミダゾール系化合物である。
　本発明に係る絶縁電線の製造方法において、前記化合物皮膜の厚さが、０．０２μｍ以上である。
　本発明によれば、高周波特性の改善を図りつつ、生産性に優れた低コストの絶縁電線及びそれを用いたコイル並びに絶縁電線の製造方法を提供することができる。具体的には、例えば、３００ｋＨｚでの高周波特性が、従来品（特許文献３に記載の絶縁電線）と比較して約５０％近く改善できた。
　また、本発明によれば、従来品と比較して厚膜化を実現できたとともに、化合物皮膜が加熱処理されることによって金属イオンと化合物の有効成分とが結合して錯体が厚膜化し且つ強化されている。その結果、撚りによる巻締まりが強くなって、化合物皮膜に応力がかかっても押しつぶされず、皮膜が厚くなって強化されたため、絶縁性が高まり、十分な高周波特性を得ることができる。厚い化合物皮膜を形成するためには、化合物皮膜を構成する有効成分が、化合物の有効成分を含む溶液中に完全に溶け込んでいる割合の濃度（有効成分濃度）を１００％としたときに、有効成分濃度を１００％未満にすることで実現できるので、製造時の線速を下げて水溶液との接触時間を増加させる必要はなく、生産性を低下させずに製造することができ、設備を改良する大幅なコストや時間、工数等が不要となる。
　また、本発明によれば、上記した絶縁電線を用いてコイル（電子部品）を構成したので、コイルの小形化を安価で実現することができるとともに、単位体積当たりの絶縁電線の占有率を高めることができる。
本発明に係る絶縁電線の一例を示す断面構成図である。 本発明に係る絶縁電線の他の一例を示す断面構成図である。 図２に示す絶縁電線を構成する子撚り線の説明図である。 本発明に係る電子部品の例を示す断面構成図（Ａ）（Ｂ）である。 化合物溶液中の有効成分濃度とｐＨとの関係を示す模式図である。 ＸＰＳによる深さ方向の組成分析結果であり、（Ａ）は加熱処理しない化合物皮膜であり、（Ｂ）は加熱処理した化合物皮膜である。 ＸＰＳによる深さ方向の化学結合分析結果であり、（Ａ）は加熱処理しない化合物皮膜であり、（Ｂ）は加熱処理した化合物皮膜である。 高周波抵抗値の周波数特性であり、（Ａ）は実施例１と比較例１，２の結果であり、（Ｂ）は実施例１と比較例１，３の結果である。
　以下、本発明に係る絶縁電線及びそれを用いたコイルについて、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。
　［絶縁電線］
　本発明に係る絶縁電線１０は、図１～図３に示すように、密接して巻線してコイルとするための絶縁電線であって、素線１を構成する金属のイオン（以下、金属イオンという。）と、その金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分とから形成される化合物皮膜２で被覆された化合物皮膜被覆素線３と、その化合物皮膜被覆素線３を複数本撚り合わせた撚り線４の外周に被覆された絶縁層５とを有し、撚り線４とする前の化合物皮膜被覆素線３、撚り線４とした後の化合物皮膜被覆素線３、又は、撚り線４の外周に絶縁層５を被覆した後の化合物皮膜被覆素線３が加熱処理されたものである、ことに特徴がある。
　この絶縁電線１０では、撚り線４とする前の化合物皮膜被覆素線３、撚り線４とした後の化合物皮膜被覆素線３、又は絶縁層５を形成した後の化合物皮膜被覆素線３に加熱処理されたものであるので、化合物皮膜が加熱処理されることによって、化合物皮膜２の下層部において素線表面の金属の金属イオンと化合物の有効成分との結合が促進されて錯体が形成されるだけでなく、化合物皮膜２の上層部において金属イオンと結合されていなかった化合物の有効成分と加熱することで分散された金属イオンとの結合が促進され、その結果、金属イオンと化合物の有効成分とが結合した錯体の割合が増加し、化合物皮膜内の錯体が強化されて高周波特性が改善される。
　特に化合物皮膜２の厚さが０．０２μｍ以上であるので、それ未満の場合に比べて、加熱処理時に錯体がほとんど分解することなく強化され、高周波特性が改善される。その結果、高周波特性の改善を図りつつ、生産性に優れた絶縁電線１０とすることができる。
　厚さ０．０２μｍ以上の化合物皮膜２は一般的なエナメル皮膜に比べて薄く、その化合物皮膜２で被覆された化合物皮膜被覆素線３を撚り合わせた撚り線４の外周に絶縁層５を被覆してなる絶縁電線１０の外径を小さくすることができる。その結果、この絶縁電線１０を用いることにより、コイルの小形化を実現することができるとともに、単位体積当たりの絶縁電線１０の占有率を高めることができる。また、化合物皮膜２の形成は、化合物溶液と素線とを接触させ、乾燥させることにより行うことができるので、従来のエナメル皮膜と比べて簡易な装置で形成することができ、短時間に極めて効率的に撚り線を作製することができる。このため、それを用いた絶縁電線を安価に提供することができる。こうした絶縁電線１０を加工したコイル２０は、小型化、高品質・高性能化を実現することができる。特に、トランスコイル、モーター、インバータ、非接触給電用コイル、インダクタ、チョークコイル、ノイズフィルター、ＩＨヒータ、電源トランス等、パワー半導体を使う高周波コイル等に好ましく使用することができる。
　以下、各構成について説明する。本願において、絶縁層５が単層又は積層であっても、まとめて「絶縁層５」ということがある。
　＜化合物皮膜被覆素線＞
　化合物皮膜被覆素線３は、図１～図３に示すように、絶縁電線１０の構成要素である。この化合物皮膜被覆素線３が複数本撚り合わされて撚り線４となり、その撚り線４の外周に絶縁層５が設けられて絶縁電線１０となる。この化合物皮膜被覆素線３は、具体的には、素線１と、その素線１の外周に設けられた化合物皮膜２とで構成されている。その化合物皮膜２は、素線１の構成金属の金属イオンと、その金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分とから形成されている。
　（素線）
　素線１は、撚り線４を構成する導体である。素線１の材質としては、後述の化合物と錯体を形成しやすい銅が表面に存在する銅又は銅合金、銅クラッド材等の銅複合材料であることが好ましい。銅としては、タフピッチ銅、無酸素銅等を挙げることができる。銅合金としては、銅－銀合金（銀入り銅。例えば０．０２～６質量％の銀入り銅）、銅－錫合金（錫入り銅。例えば０．１５～７質量％の錫入り銅）等を挙げることができる。なお、タフピッチ銅か無酸素銅であるかは、ＪＩＳ　Ｈ－３５１０に準拠した水素脆化試験によって判定することができ、銅－銀合金（銀入り銅）、銅－錫合金（錫入り銅）のいずれかであるかについては、含まれる元素をＩＣＰ発光分光分析によって測定して定性及び定量分析することができる。銅クラッド材は、コイル用絶縁電線に適用可能な銅クラッドアルミニウム等を挙げることができる。
　素線１の直径は特に限定されないが、例えば、０．０３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下の程度とすることができる。このような素線１は、任意の太さの母材を熱間加工や冷間加工等して得ることができる。
　（化合物皮膜）
　化合物皮膜２は、素線１を構成する金属の金属イオンとイミダゾール系化合物とが錯体を形成してなる化合物皮膜であり、素線１の外周に設けられている。そうした化合物は、素線１を構成する金属の金属イオンと錯体を形成する性質を持つ化合物であればよい。この化合物皮膜２の抵抗値は従来のエナメル皮膜ほど低くはないが、数十ｋＨｚ～数ＭＨｚの高周波領域における交流抵抗の上昇は、従来のエナメル皮膜を施した素線とほぼ同等の結果を得ることができる。
　化合物としては、イミダゾール系化合物等を含むアミン有機酸塩等を挙げることができる。例えば、ベンズイミダゾール、２－メチルベンズイミダゾール、２－メチルベンズイミダゾール、２－ｎ－プロピルベンズイミダゾール、２－ｎ－ブチルベンズイミダゾール、２－ｎ－ベンジルベンズイミダゾール、２－ｎ－ヘキシルベンズイミダゾール、２－ｎ－へブチルベンズイミダゾール、２－ｎ－オクチルベンズイミダゾール、２－ｎ－ノニルベンズイミダゾール、２－ｎ－デシルベンズイミダゾール、２－ｎ－ウンデシルイミダゾール、２－ｎ－ウンデシルベンズイミダゾール、２－ｎ－ドデシルベンズイミダゾール、２－ｎ－ドデシルベンズイミダゾール、２－ｎ－トリデシルベンズイミダゾール、２－ｎ－テトラデシルベンズイミダゾール、２－ｎ－ペンダデシルベンズイミダゾール、２－ｎ－ヘキサデシルベンズイミダゾール、２－ｎ－ヘプタデシルベンズイミダゾール、２－フェニルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルベンジルイミダゾール、２，４－ジフェニルイミダゾール、２，４－ジフェニル－５－メチルイミダゾール、２－ウンデシルイミダゾール、等を挙げることができる。
　なかでも、下記化学式１に示すイミダゾール系化合物を好ましく挙げることができる。具体的には、アルキルベンズイミダゾール系の化合物と、フェニルイミダゾール系の化合物が挙げられる。こうしたイミダゾール系化合物は、上市されているものから入手可能である。イミダゾール系化合物が、素線１を構成する銅の銅イオンと反応することにより、下記化学式２に示す銅イミダゾール系化合物の錯体が形成される。化合物皮膜２は、素線１構成する銅の銅イオンと、その銅イオンと錯体を形成する銅イミダゾール系化合物の有効成分とから形成された皮膜である。なお、化学式１，２におけるＲ１はアルキル基やフェニル基等の官能基又は置換基であり、Ｒ２は水酸基等の官能基である。
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　化合物皮膜２は、素線表面近くでは、化合物（イミダゾール系化合物を含むアミン有機酸塩等）が素線１を構成する銅のイオン（銅イオン）と反応して錯体層（下層部）が形成され、その錯体層上には有効成分である化合物同士で水素結合又は分子間力による結合でイミダゾール層が形成されている状態である。この状態は、後述する図６及び図７に示すＸＰＳ分析により評価できる。こうしたことは、撚り線４とする前の化合物皮膜被覆素線３、撚り線４とした後の化合物皮膜被覆素線３、又は絶縁層５を形成した後の化合物皮膜被覆素線３が加熱処理されることにより、化合物皮膜２の下層部において素線表面の金属の金属イオンと化合物の有効成分との結合が促進されて錯体が形成されるだけでなく、化合物皮膜２の上層部において金属イオンと結合されていなかった化合物の有効成分と加熱することで分散された金属イオンとの結合が促進され、その結果、金属イオンと化合物の有効成分とが結合した錯体の割合が増加し、十分な高周波特性が得られる化合物皮膜内の錯体が強化された絶縁電線１０を製造できるという格別の効果が生じる。
　加熱処理は、６０℃～３００℃の範囲で行うが、例えば具体的には１５５℃で２４時間とすることができる。得られた絶縁電線１０は、後述の実施例に示すように、加熱処理した場合における高周波抵抗値（Ｒａｃ／Ｒｏ）が、加熱処理しない場合における高周波抵抗値よりも例えば３００ｋＨｚにおいて約５０％以上改善されている。ここで、Ｒａｃは交流抵抗であり、Ｒｏは（１ｋＨｚでの交流抵抗）であり、高周波抵抗値は「Ｒａｃ／Ｒｏ」で表される。
　化合物皮膜２の厚さは、０．０２μｍ以上、好ましくは０．０５～０．１０μｍである。化合物皮膜２の厚さが０．０２μｍ以上であるので、それ未満の場合に比べて、加熱処理時に錯体がほとんど分解することなく強化され、高周波特性が改善される。その結果、高周波特性の改善を図りつつ、生産性や特性が優れた絶縁電線１０とすることができる。また、本出願人が報告した特許文献３と同様、厚さ０．０２μｍ以上の化合物皮膜２の厚さは従来のエナメル皮膜と比較して薄く、その化合物皮膜２で被覆された化合物皮膜被覆素線３を撚り合わせた撚り線４の外周に絶縁層５を形成してなる絶縁電線１０の外径を小さくすることができる。その結果、この絶縁電線１０を用いることにより、コイルの小形化を実現することができるとともに、単位体積当たりの絶縁電線１０の占有率を高めることができる。また、化合物皮膜２の形成は、化合物の有効成分を含む溶液と素線１とを接触させ、乾燥させることにより行うことができるので、従来のエナメル皮膜と比べて簡易な装置で形成することができ、短時間に極めて効率的に撚り線を作製することができる。このため、それを用いた絶縁電線１０を安価に提供することができる。
　また、この範囲内の厚さの化合物皮膜２は、素線１の酸化を防止でき、製品に必要な端末加工のはんだ処理をすることができる。さらに、従来のエナメル皮膜に比べ、皮膜厚さを１／１００～１／１０程度に抑えることができるので、最終的な絶縁電線１０の直径を小さくして断面積を約１５％小さくでき、コイルの小型化に貢献できる。また、化合物皮膜２は、従来のエナメル皮膜のように厚くないので、はんだ付け時の焼けカスが非常に微量であり、はんだ接続部における焼けカスに起因する問題が発生しにくいという利点がある。なお、従来においては、エナメル皮膜がウレタン等の耐熱温度の低いものはそのままはんだ付けが可能であるが、その際にはんだカスが発生し、はんだ異物として付着し、接続不良を発生させる可能性があった。また、ポリイミド等の耐熱温度の高いものについては、はんだ付けする前に薬品や機械加工によりエナメル皮膜を除去してからはんだ付けする必要があり、加工工数が大幅に掛かってしまっていた。
　化合物皮膜２は、はんだ付け温度で分解する材料で構成されていることが好ましい。このときのはんだ付け温度とは、２００℃～４５０℃の範囲内のいずれかの温度である。上記した化合物は、いずれもはんだ付け温度で分解するので、最終的な端末処理時にはんだ付けでの端末処理を行うことができる。しかも、エナメル皮膜から化合物皮膜２にし、且つ後述のように有効成分濃度を調整することで、生産設備の拡大を行うことなく上記の厚さ範囲にすることができ、皮膜の分解に要するエネルギーを少なく抑えられる。そのため、はんだ浸漬時間の短縮が図れ、導体の線細りもなく接合の信頼性向上に繋がる。
　化合物皮膜２の形成は、有効成分等を含む化合物溶液と素線１とを接触させ、乾燥させることにより行うことができる。接触手段としては、化合物溶液中に素線１を浸漬させてもよいし、素線１に化合物溶液を塗布又は吹き付ける等してもよい。乾燥は、化合物溶液を構成する溶媒（例えば水又は有機溶媒等）を除去するために行われる。こうした化合物皮膜２の形成工程は、従来のような焼き付け工程が不要となり、工数を下げることができる。また、前記した接触手段を施した後は、乾燥等をして化合物皮膜２を形成することができる。また、塗布等の接触手段を行いながら、直ぐ後に撚り合わせ工程を設けることもでき、この場合には、化合物皮膜２の形成と撚り線加工とを連続して行うことができるので、従来のエナメル皮膜と比べて簡易な装置で形成することができ、短時間に極めて効率的に撚り線４を作製することができる。このため、それを用いた絶縁電線１０を安価に提供することができる。なお、乾燥は、熱風が出る乾燥機で一定の時間乾燥させる。そのときの乾燥温度は、乾燥時間（線速と乾燥エリア）に応じ、８０℃～３００℃、好ましくは１００℃～１１０℃の範囲で乾燥させる。
　（化合物皮膜の特徴）
　本発明は、従来よりも化合物皮膜２を厚膜化し、且つ、厚膜化した化合物皮膜２で被覆された化合物皮膜被覆素線３を撚り線とした後又は絶縁層５を形成した後に加熱処理したものであること、に特徴がある。こうした特徴により、高周波特性に優れた絶縁電線１０とすることができる。
　（１）化合物皮膜の厚膜化：
　後述の比較例１のように、厚さ０．０１μｍ程度の化合物皮膜２は容易に形成されるものの、設備の拡大を行わなければそれよりも厚く形成することは難しかった。厚膜化することで絶縁電線１０の高周波特性を向上させることができるので、後述の実施例のように、化合物皮膜２の厚さを０．０２μｍ以上に厚膜化して高周波特性を向上させた。
　化合物皮膜２は、素線１を構成する金属の金属イオンと化合物の有効成分とからなるものであり、素線１と化合物の有効成分を含む溶液とを接触させた後に、乾燥させることにより形成される。なお、化合物の溶液（「化合物溶液」ということがある。）は、素線１を構成する金属の金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分と、それ以外の成分（例えば、酢酸やギ酸等の酸性溶媒、アンモニア、添加剤等）とを含む。本願では、素線１を構成する金属の金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分を単に「化合物」といったり「有効成分」といったりすることがある。
　化合物の有効成分は、化合物溶液中に任意の濃度（質量％）で含まれる。本願において、後述の実施例でも説明するように、化合物溶液中の有効成分の濃度（「有効成分濃度」という。）は、有効成分濃度を変えた各溶液を準備し、各溶液を吸光光度法で測定して検量線を作成し、その検量線と測定試料の測定結果とから測定される。測定された有効成分濃度は、化合物溶液に溶け込んだ有効成分の濃度である。したがって、化合物溶液に全ての有効成分が溶け込んだ場合は、吸光光度法で測定された濃度がその有効成分濃度の全てである。一方、化合物溶液に溶け込んだ有効成分が飽和状態を超えた場合には、化合物溶液には有効成分の析出物が生じる。この場合は、吸光光度法で測定された濃度は、有効成分の析出物は含まれず、化合物溶液中に飽和状態として溶け込んでいる有効成分の濃度となる。
　図５は、化合物溶液中の有効成分濃度とｐＨとの関係を示す模式図である。図中の曲線は、化合物溶液に含まれる有効成分（化合物）を１００％と定義したときの溶解度曲線である。符号ｂは、全ての有効成分が飽和状態になったｐＨ値であり、符号ａ～ｂで示される１００％の有効成分が化合物溶液に溶解している場合である。符号ｅは、溶解度曲線を超えて過飽和になったｐＨ値であり、符号ｃ～ｅで示される１００％の有効成分のうち、符号ｃ～ｄ間の２０％の有効成分が化合物溶液中に析出し、符号ｄ～ｅ間の８０％の有効成分が化合物溶液中に溶解している場合である。符号ｈも、溶解度曲線を超えて過飽和になったｐＨ値であり、符号ｆ～ｈで示される１００％の有効成分のうち、符号ｆ～ｇ間の６０％の有効成分が化合物溶液中に析出し、符号ｇ～ｈ間の４０％の有効成分が化合物溶液中に溶解している場合である。
　化合物水溶液に溶解されている有効成分は、酢酸やギ酸等の酸性溶媒にしか溶解しない特性があり、そのため化合物溶液のｐＨは低くｐＨ２～４程度である。ｐＨの低い化合物溶液にアルカリ溶液（アンモニアや水酸化ナトリウム水溶液等）を添加するとｐＨは高くなり（符号ｂ）、図５の溶解度曲線に示すように、有効成分の溶解度が徐々に低下し、化合物溶液に含まれる有効成分が化合物溶液中で飽和する（符号ａ）。さらにｐＨが高くなると（符号ｅ）、有効成分が析出する（符号ｃ～ｄ）。化合物水溶液の最適な液状態は、符号ｃ～ｅと符号ｆ～ｈとの間の液状態である。一方、有効成分が化合物溶液中で析出した状態（符号ｃ～ｄ）は、有効成分が化合物溶液中に常に飽和状態で溶け込んでいる状態（符号ｄ～ｅ）になっており、こうした溶液状態（有効成分が析出した飽和溶液）とすることにより、有効成分と素線１の表面の金属の金属イオン（銅イオン）とが反応し易くなり、素線１の表面付近に錯体が形成される。さらにその上に化合物皮膜２が形成し易くなり、化合物皮膜２が速やかに形成される。この状態の化合物溶液は、飽和していない化合物溶液の場合や、飽和していても析出していない化合物溶液の場合よりも、効率的な成膜が可能となり、生産性を高めることができる。そして、成膜時間を長くすることにより、厚膜化も実現できる。
　なお、化合物溶液のｐＨをさらに高めると（例えばｐＨ６以上）、図５に示すように、有効成分の溶解度がさらに低下して、有効成分がより析出することになる。しかし、有効成分が析出しすぎて化合物溶液中の有効成分濃度が当初の濃度（「１００％」とする。）の４割（４０％）未満の場合、すなわち有効成分の析出物がかなり多くなった場合、十分な厚膜化を実現しにくい。一方、厚膜化は、化合物溶液中で有効成分が析出するかしないかの飽和状態よりも、有効成分が析出して化合物溶液中の有効成分濃度が当初の濃度の４割（４０％）以上となって析出量が多すぎてしまう場合（図５に示す符号ｆ－ｇ－ｈの右側領域）や、８割（８０％）以下となって析出量が少ない場合（図５に示す符号ｃ－ｄ－ｅの左側領域）の場合は、十分な厚膜化を実現しにくい。したがって、有効成分が析出して化合物溶液中の有効成分濃度が当初の濃度（１００％）の８割以下（好ましくは６割以下）で４割以上の範囲の場合に、より厚膜化を実現することができる。
　厚膜化のメカニズムは、化合物溶液中で有効成分の全て（１００％）が溶解している場合は、有効成分である化合物が化合物皮膜２になる反応速度はゆっくりで短時間処理での厚膜化はしにくいが、化合物溶液中で有効成分の全てが溶解しきれずに４割から８割の範囲で溶解し、残り析出している場合は、析出物が素線１を構成する金属の金属イオンと容易に結合して化合物皮膜２になり易く、厚膜化しやすくなったものと考えられる。一方、化合物溶液中で有効成分の４割未満しか溶解しきれずに６割以上も析出した場合は、析出物の沈殿が生じ易く、素線１を構成する金属の金属イオンと結合し難くなって化合物皮膜２の形成が困難になるものと考えられる。こうした厚膜化の実現は、線速を落としたり、生産ラインを長く拡張したりする必要がなく、既存の設備の拡大を行うことなく短時間で例えば厚さ０．０２μｍ以上の化合物皮膜２を形成できる。
　（２）加熱処理：
　厚膜化した化合物皮膜２が形成されることにより、化合物皮膜被覆素線３が得られる。本発明では、撚り線４とする前の化合物皮膜被覆素線３を加熱処理する、撚り線４とした後の化合物皮膜被覆素線３を加熱処理する、又は、撚り線４の外周に絶縁層５を被覆した後の状態で化合物皮膜被覆素線３を加熱処理する。こうした加熱処理により、素線１を構成する金属の金属イオン（銅イオン）が熱によって拡散し、より多くの有効成分と銅イオンとが反応・結合し、錯体を形成する。その結果、化合物皮膜２の耐熱性が向上し、高周波特性の改善を図ることができる。加熱処理温度としては、６０～３００℃で行うが、例えば１５５℃であることが、錯体形成をより促進し、皮膜強化及び耐熱性の向上の観点から好ましく、加熱処理時間としては、１０～５０時間（例えば２４時間等）で行うことが、錯体形成反応をより促進して皮膜強化及び耐熱性の向上の観点から好ましい。なお、加熱処理のタイミングは、撚り線４とする前でも、撚り線４とした後でも、絶縁層５を被覆した後のいずれでも構わないが、絶縁層５を被覆した後の状態で化合物皮膜被覆素線３を加熱処理する場合がより好ましい。
　図６は、ＸＰＳによる深さ方向の組成分析結果であり、（Ａ）は加熱処理しない化合物皮膜であり、（Ｂ）は加熱処理した化合物皮膜である。また、図７は、ＸＰＳによる深さ方向の化学結合分析結果であり、（Ａ）は加熱処理しない化合物皮膜であり、（Ｂ）は加熱処理した化合物皮膜である。化合物皮膜２に加熱処理を行っているか否かについては、ＸＰＳ分析によって判別できる。具体的には、ＸＰＳ分析で厚さ方向の銅イオン（金属イオン）濃度を測定した場合において、図６（Ａ）に示すように、化合物皮膜２の表層部の銅イオン濃度が低く、下層部（素線側の部分）の銅イオン濃度が高い場合には、加熱処理されずに銅イオンが表層部まで拡散していないということができる。一方、図６（Ｂ）に示すように、化合物皮膜２の表層部の銅イオン濃度と下層部（素線側の部分）の銅イオン濃度とが同程度であれば、加熱処理によって銅イオンが表層部まで拡散しているということができる。なお、図６に示すＸＰＳ分析結果は、Ｃ，Ｃｕ，Ｎの各成分組成（原子％）について表している。
　また、図７（Ａ）に示すように、化合物皮膜２のＮ：Ｃｕの化学結合比率が小さい場合には、加熱処理されずにＣｕとＮとの化学結合が十分に起こっていないということができる。一方、図７（Ｂ）に示すように、化合物皮膜２のＮ：Ｃｕの化学結合比率が大きい場合には、加熱処理によってＣｕとＮとの化学結合が十分に起こっているということができる。
　なお、厚膜化した化合物皮膜２に加熱処理を行わずに、数秒～数十秒乾燥だけさせた場合は、銅イオンが表層部まで十分に拡散できておらず、化合物皮膜２の厚さ方向の全て（特に上側の表面層側）において、有効成分と銅イオンとが反応できずに錯体を形成しないことがある。化合物皮膜２に有効成分と銅イオンとが結合していない部分があると、その部分では、１００℃前後で分解してしまう。本発明では、厚膜化を実現したために、化合物皮膜２の厚さ方向の全ての部分で有効成分であるイミダゾール系化合物と銅イオンとがしっかり反応して結合した状態を実現する必要があり、加熱処理はその実現手段である。こうした加熱処理により、化合物皮膜２は３００℃程まで耐熱性を保持することができる。その結果、本発明の絶縁電線は、化合物皮膜２の絶縁性が加熱処理していない場合よりも優れ、その結果、高周波特性が改善される。
　（撚り線）
　撚り線４は、図３に示すように、化合物皮膜２で被覆された化合物皮膜被覆素線３を複数本撚り合わせたものである。撚り合わせとしては、集合撚りや同心撚り等を挙げることができ、撚り線に圧縮加工を施して更に外径を小さくしてもよい。撚りピッチ等については任意に設定され、特に限定されない。また、化合物皮膜被覆素線３の本数についても特に限定されず、要求される製品仕様やコイル仕様に応じて任意に設定される。
　図１に示す絶縁電線１０Ａは、例えば１９本の化合物皮膜被覆素線３を撚った撚り線４を含むものである。図２に示す絶縁電線１０Ｂは、例えば１９本の化合物皮膜被覆素線３を撚った子撚り線４ａを準備し、その子撚り線４ａを７つ準備してさらに撚った撚り線（親撚り線４）を含むものである。本発明では、図１や図２のいずれの形態の絶縁電線１０であってもよい。なお、後述の実施例等では、図２に示す絶縁電線１０を用いている。
　（絶縁層）
　絶縁層５は、撚り線４の外周に被覆され、例えば絶縁性塗布皮膜、絶縁性押出樹脂、絶縁性テープであることが好ましい。この絶縁層５は、はんだ付け温度で分解する材料で構成されていてもよく、その場合には、はんだ付けによって端末処理を行うことができる。
　絶縁層５の構成材料としては、絶縁電線を構成する各種の樹脂を挙げることができる。例えば、はんだ付け可能な絶縁層を形成できる樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらのうち、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。また、はんだ付け性は可能ではないが、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、エチレン－四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン－六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、フッ素化樹脂共重合体（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂：ＰＦＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、四フッ化エチレン－六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等を挙げることもできる。
　絶縁層５は、絶縁性塗布皮膜、絶縁性押出樹脂、絶縁性テープであれば、単層であってもよいし積層であってもよい。絶縁層５を積層形態とする場合、前記した同一又は異なる熱硬化性樹脂層を２層以上設けてもよいし、熱硬化性樹脂層上に熱可塑性樹脂層を積層させてもよい。また、熱可塑性樹脂層はテープ巻きと押出しを組み合わせて積層してもよい。
　絶縁層５の形成方法として、熱硬化性樹脂材料で絶縁層５を形成する場合の組成物は、熱硬化性樹脂材料のほか、架橋剤や溶剤が含まれる。また、必要に応じて各種の添加剤が含まれる。それらの架橋剤、溶剤及び添加剤は特に限定されない。絶縁層５は、形成用組成物を塗布して形成されたり、テープ巻きして形成されたり、押し出し成形によって形成される。
　絶縁層５の厚さは、単層や積層にかかわらず特に限定されないが、通常は、２０μｍ以上であることが好ましい。絶縁層５の厚さが２０μｍ未満では、薄すぎて十分な絶縁性を確保することができないことがある。
　［コイル］
　本発明に係るコイル２０は、図４（Ａ）に示すように、上記した本発明に係る絶縁電線１０を用いて形成してなる。このコイル２０は、外径の小さい絶縁電線１０を用いるので、コイルの小形化を実現することができるとともに、単位体積当たりの絶縁電線の占有率を高めることができる。コイル２０としては、例えば、トランスコイル、モーター、インバータ、非接触給電用コイル、インダクタ、チョークコイル、ノイズフィルター、ＩＨヒータ、電源トランス等、パワー半導体を使う高周波コイル等を挙げることができる。
　図４はコイル２０の断面図であり、（Ａ）は本発明に係る絶縁電線１０をボビン２１に巻き付けたときの断面図であり、（Ｂ）は外径の大きい従来の絶縁電線２２をボビン２１に巻き付けたときの断面図である。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、同一寸法のボビンに絶縁電線を同じ巻数で巻き付けたとき、本発明に係る絶縁電線１０を巻いたときの巻き厚さａの方が、従来の絶縁電線２２を巻いたときの巻き厚さｂに比べて小さくなる。
　以下、実施例により本発明をさらに詳しくて説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
　［比較例１］
　素線１として直径０．１ｍｍの軟銅線を１９本準備した。１９本の素線１を４０ｍ／分の速度でイミダゾール水溶液中に０．８秒間浸漬し、引き続いて１００～１１０℃で乾燥して、厚さ０．０１μｍの化合物皮膜２が設けられた化合物皮膜被覆素線３を形成した。１９本の化合物皮膜被覆素線３をそのまま、撚りピッチ３５ｍｍで撚り、直径約０．５ｍｍの子撚り線４ａを作製した。こうしてできた子撚り線４ａをさらに７本準備し、線速６０ｍ／分の速度で撚りピッチ４５ｍｍとなるように撚り合わせ、直径約１．３４ｍｍの撚り線４（親撚り線４）を作製した。この撚り線４を加熱処理することなく、撚り線４上に、ＥＴＦＥの押出皮膜を三層形成して厚さ０．１８ｍｍの絶縁層５を形成した。こうして、直径約１．７０ｍｍの比較例１の絶縁電線１０を作製した。なお、イミダゾール水溶液としては、フェニルイミダゾール０．５質量％、酢酸４．５質量％、アンモニア０．５質量％、添加剤０．５質量％、水８０．０質量％のイミダゾール水溶液（ｐＨ３．９，液温３５℃）を用いた。このイミダゾール水溶液では、有効成分であるフェニルイミダゾールを含む有機酸塩等の析出が生じておらず、全ての有効成分は水溶液中に全て溶け込んでいた。すなわち、有効成分濃度は１００％（１０割）である。
　［実施例１］
　比較例１の作製で用いたイミダゾール水溶液に代えて、アルキルベンズイミダゾール０．８質量％、ギ酸５．３質量％、アンモニア水１７．５質量％、添加剤０．８質量％、水７５．５質量％のイミダゾール水溶液（ｐＨ３．５，液温５０℃）を用いた。ｐＨを３．５にしたことにより、イミダゾール水溶液中にアルキルベンズイミダゾールを含む有機酸塩等の析出物が発生した。このイミダゾール水溶液は、有効成分の析出が生じたことにより、その析出分だけイミダゾール水溶液中の有効成分濃度が減少し、当初の６割の濃度になっていた。こうした状態のイミダゾール水溶液を使用することで、厚さ０．１０μｍの化合物皮膜２が設けられた化合物皮膜被覆素線３を形成した。その後、撚り線４上に、ＥＴＦＥの押出被膜を三層形成して厚さ０．１８ｍｍの絶縁層５を形成した。加熱処理は、撚り線４を形成し絶縁層５を形成した後の絶縁電線１０に対して１５５℃で２４時間行った。その後の撚り線４は比較例１と同様に行った。こうして、直径約１．７０ｍｍの実施例１の絶縁電線１０を作製した。
　［実施例２］
　比較例１の作製で用いたイミダゾール水溶液のｐＨを４．２、液温を５０℃に代えて用いた。このイミダゾール水溶液は、有効成分の析出が生じたことにより、その析出分だけイミダゾール水溶液中の有効成分濃度が減少し、当初の８割未満の濃度になっていた。こうしたイミダゾール水溶液を使用することで、厚さ０．０５μｍの化合物皮膜２が設けられた化合物皮膜被覆素線３を形成した。その後の撚り線４の形成、絶縁層５の形成、及び加熱処理は、実施例１と同様とし、直径約１．７０ｍｍの実施例２の絶縁電線１０を作製した。
　［実施例３］
　実施例１の作製で用いたイミダゾール水溶液にアンモニア水を加えてｐＨを４．０に上げた。ｐＨを４．０にしたことにより、水溶液中にアルキルベンズイミダゾールを含む有機酸塩等の析出物が発生した。このイミダゾール水溶液は、有効成分の析出が生じたことにより、その析出分だけイミダゾール水溶液中の有効成分濃度が減少し、当初の４割の濃度になっていた。こうしたイミダゾール水溶液を使用することで、厚さ０．０５μｍの化合物皮膜２が設けられた化合物皮膜被覆素線３を形成した。その後の撚り線４の形成、絶縁層５の形成、及び加熱処理は、実施例１と同様とし、直径約１．７０ｍｍの実施例３の絶縁電線１０を作製した。
　［実施例４］
　実施例２の作製で用いたイミダゾール水溶液にアンモニア水を加えてｐＨを４．３、液温を７０℃に上げた。ｐＨを４．３にしたことにより、水溶液中にフェニルイミダゾールを含む有機酸塩等の析出物が発生した。このイミダゾール水溶液は、有効成分の析出が生じたことにより、その析出分だけイミダゾール水溶液中の有効成分濃度が減少し、当初の６割の濃度になっていた。こうしたイミダゾール水溶液を使用することで、厚さ０．１０μｍの化合物皮膜２が設けられた化合物皮膜被覆素線３を形成した。その後の撚り線４の形成、絶縁層５の形成、及び加熱処理は、実施例２と同様とし、直径約１．７０ｍｍの実施例４の絶縁電線１０を作製した。
　［比較例２］
　実施例１において、加熱処理を行わなかった。それ以外は、実施例１と同様にして、直径約０．７０ｍｍの比較例２の絶縁電線１０を作製した。なお、化合物皮膜２の厚さは０．１０μｍであった。
　［比較例３］
　実施例２において、加熱処理を行わなかった。それ以外は、実施例２と同様にして、直径約０．７０ｍｍの比較例３の絶縁電線１０を作製した。なお、化合物皮膜２の厚さは０．０５μｍであった。
　［有効成分濃度の測定］
　上記した実施例１～４及び比較例１～３の絶縁電線の製造で使用した化合物溶液中の有効成分濃度は、有効成分濃度を変えた各化合物溶液を準備し、各化合物溶液を吸光光度法で測定して検量線を作成し、その検量線と実際に使用した化合物溶液の測定結果とから測定した。吸光光度計は、ＵＶ－１８００（株式会社島津製作所製）を用いた。
　［化合物皮膜の厚さ測定］
　上記した実施例１～４及び比較例１～３の絶縁電線を構成する化合物皮膜２の厚さは、走査型電子顕微鏡での測定方法、透過型電子顕微鏡での測定方法、又は、化合物皮膜２を塩酸溶液に溶かし、既知の濃度で作成した検量線を用いて、吸光光度測定から皮膜厚さを換算する測定方法、のいずれかで測定した。上記実施例１～４及び比較例１～３では、吸光光度測定から皮膜厚さを換算した。
　［高周波特性の測定］
　実施例１，２及び比較例１～３で作製した絶縁電線を用い、アジレント・テクノロジー社製のＨＰ４２８４ＡプレシジョンＬＣＲメータにて高周波領域における交流抵抗（Ｌｓ（μＨ），Ｒｓ（Ω））を評価した。その評価に際しては、絶縁電線を外径４０ｍｍのボビンに５ターン巻きつけてコイル形状にして測定した。図８は、高周波抵抗値の周波数特性であり、（Ａ）は実施例１と比較例１，２の結果であり、（Ｂ）は実施例２と比較例１，３の結果である。表１、表２にもその結果を示した。表１に示すように、厚膜化し且つ加熱処理した実施例１は、厚膜化せず加熱処理もしていない比較例１に比べて３００ｋＨｚで５１％高周波特性が改善され、厚膜化したが加熱処理していない比較例２に比べて３００ｋＨｚで３８％高周波特性が改善された。また、表２に示すように、厚膜化し且つ加熱処理した実施例２は、厚膜化せず加熱処理もしていない比較例１に比べて３００ｋＨｚで４９％高周波特性が改善され、厚膜化したが加熱処理していない比較例３に比べて３００ｋＨｚで２２％高周波特性が改善された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　１　素線
　２　化合物皮膜
　３　化合物皮膜被覆素線
　４　撚り線（親撚り線）
　４ａ　子撚り線
　５　絶縁層
　１０，１０Ａ，１０Ｂ　絶縁電線
　２０　コイル
　２１　ボビン
　２２　外径の大きい従来の絶縁電線
 
 

Claims (11)

  1. 　密接して巻線してコイルとするための絶縁電線であって、
    　素線を構成する金属の金属イオンと、該金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分とから形成される化合物皮膜で被覆された化合物皮膜被覆素線と、
    　前記化合物皮膜被覆素線を複数本撚り合わせた撚り線の外周に被覆された絶縁層とを有し、
    　前記撚り線とする前の前記化合物皮膜被覆素線、前記撚り線とした後の前記化合物皮膜被覆素線、又は、前記撚り線の外周に前記絶縁層を被覆した後の前記化合物皮膜被覆素線が加熱処理されたものである、ことを特徴とする絶縁電線。
  2. 　前記化合物皮膜が、イミダゾール系化合物皮膜である、請求項１に記載の絶縁電線。
  3. 　前記化合物皮膜の厚さが、０．０２μｍ以上である、請求項１又は２に記載の絶縁電線。
  4. 　前記化合物皮膜が、はんだ付け温度で分解する材料で構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  5. 　前記絶縁層が、絶縁性塗布皮膜、絶縁性押出樹脂、絶縁性テープ、及びそれらの組み合わせから選択されて形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の絶縁電線を用いて形成してなる、ことを特徴とするコイル。
  7. 　電源トランス用である、請求項６に記載のコイル。
  8. 　密接して巻線してコイルとするための絶縁電線の製造方法であって、
    　素線を構成する金属の金属イオンと錯体を形成する化合物の有効成分を含む溶液と、前記素線とを接触、乾燥させて、前記金属イオンと前記化合物の有効成分とから形成される化合物皮膜を前記素線上に設けて化合物皮膜被覆素線を形成し、
    　前記化合物皮膜被覆素線を複数本撚り合わせて撚り線とし、
    　前記撚り線の外周に絶縁層を形成し、
    　前記撚り線とする前の前記化合物皮膜被覆素線、前記撚り線とした後の前記化合物皮膜被覆素線、又は、前記撚り線の外周に前記絶縁層を被覆した後の前記化合物皮膜被覆素線に加熱処理する、ことを特徴とする絶縁電線の製造方法。
  9. 　前記化合物皮膜を構成する有効成分は、前記化合物の溶液中に溶け込んでいる割合が当初の４割以上である、請求項８に記載の絶縁電線の製造方法。
  10. 　前記有効成分が、イミダゾール系化合物である、請求項８又は９に記載の絶縁電線の製造方法。
  11. 　前記化合物皮膜の厚さが、０．０２μｍ以上である、請求項８～１０のいずれか１項に記載の絶縁電線の製造方法。
     
     
     
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