抗变频器浪涌绝缘电线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及抗变频器浪涌绝缘电线1，其中，在导体1的外周具有至少1层漆包烧结层2，在漆包烧结层2的外侧具有至少1层挤出被覆树脂层3，漆包烧结层2与挤出被覆树脂层3的合计厚度为50μm以上，漆包烧结层2的厚度为60μm以下，挤出被覆树脂层3的厚度为200μm以下，挤出被覆树脂层3在25℃～250℃的拉伸弹性模量的最小值为100MPa以上，将漆包烧结层2与挤出被覆树脂层3合在一起的绝缘层的相对介电常数在25℃为3.5以下、在250℃为5.0以下，漆包烧结层2在250℃的相对介电常数(ε1')与挤出被覆树脂层3在250℃的相对介电常数(ε2')的关系满足(ε2'/ε1')＞1。
【专利说明】抗变频器浪涌绝缘电线
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种抗变频器浪涌绝缘电线。
【背景技术】
[0002]变频器(inverter)作为有效的可变速控制装置被安装在许多电气设备上。变频器以数kHz?数十kHz进行转换，对应这些脉冲会产生浪涌电压。变频器浪涌(invertersurge)为如下现象:在其传输体系内的阻抗的不连续点、例如所连接的配线的始端或终端等发生反射，结果为，施加有最大为变频器输出电压的2倍的电压。尤其是利用IGBT等高速转换元件产生的输出脉冲的电压陡度高，从而即使连接电缆变短，浪涌电压也高，进而由该连接电缆所引起的电压衰减也小，其结果，产生变频器输出电压近2倍的电压。
[0003]在变频器相关设备、例如高速转换元件、变频器马达、变压器等的电气设备线圈中，作为磁导线主要使用为漆包线的绝缘电线。而且，如上所述，在变频器相关设备中，由于施加有该变频器输出电压近2倍的电压，因此要求使作为构成这些电气设备线圈的材料之一的漆包线的变频器浪涌劣化为最小限度。
[0004]然而，局部放电劣化通常为电气绝缘材料复杂地产生下述劣化的现象:由该局部放电而产生的带电粒子的碰撞所引起的分子链切断劣化、溅射劣化、局部温度上升所引起的热熔融或者热分解劣化、由放电所产生的臭氧所引起的化学劣化等。因此，因实际的局部放电劣化的电气绝缘材料有时厚度会减少。
[0005]据认为，绝缘电线的变频器浪涌劣化也是按照与通常的局部放电劣化相同的机理而进行的。即，漆包线的变频器浪涌劣化是因变频器中产生的峰值较高的浪涌电压在绝缘电线产生局部放电、因该局部放电引起绝缘电线的涂膜劣化的现象，即高频局部放电劣化。
[0006]对于最近的电气设备，要求可承受数百伏特等级的浪涌电压这样的绝缘电线。即，绝缘电线的局部放电起始电压必须在其之上。此处，所谓局部放电起始电压，是利用市售的被称为局部放电试验器的装置测定得到的值。测定温度、所使用的交流电压的频率、测定感度等可根据需要进行变更，上述值是在25°C、50Hz、10pC下测定，产生局部放电的电压。
[0007]在测定局部放电起始电压时，使用下述方法:假定用作磁导线的情况时的最严苛的状况，并制作能够对密合的两根绝缘电线之间进行观测这样的试样形状。例如，对于截面圆形的绝缘电线，通过将两根绝缘电线拧成螺旋状而使线接触，在两根绝缘电线之间施加电压。另外，对于截面形状为方形的绝缘电线，为下述方法:使两根绝缘电线的作为长边的面彼此面接触、在两根绝缘电线之间施加电压。
[0008]为了防止由上述局部放电所引起的绝缘电线的漆包层的劣化，并且为获得不产生局部放电、即局部放电起始电压高的绝缘电线，考虑有在漆包层使用相对介电常数低的树脂的方法、增加漆包层的厚度的方法。然而，对于通常使用的树脂清漆的树脂而言，大部分树脂的相对介电常数为3?5之间，并没有相对介电常数特别低的树脂。另外，在考虑漆包层所要求的其它特性(耐热性、耐溶剂性、可挠性等)的情况下，实际情况是未必能够选择相对介电常数低的树脂。因此，为获得较高的局部放电起始电压，增加漆包层的厚度不可缺少。在将这些相对介电常数为3?5的树脂用于漆包层的情况时，为了使局部放电起始电压为IkVp (峰值)以上，基于经验，需要使漆包层的厚度为60 μ m以上。
[0009]然而，为了增加漆包层的厚度，在制造工序中，增加通过烧结炉的次数，作为导体的铜表面的由氧化铜所构成的覆膜的厚度增长，由此会引起导体与漆包层的粘接力降低。例如，在获得超过60 μ m的厚度的漆包层的情况时，通过烧结炉的次数超过12次。可知若通过烧结炉超过12次，则导体与漆包层的粘接力极度降低。
[0010]另一方面，为了不增加通过烧结炉的次数，也有增加利用I次烧结所能够涂布的厚度的方法，但该方法存在清漆的溶剂未完全蒸发而以气泡的形式残留在漆包层中的缺点。
[0011]另外，与以往的电气设备相比，对于近年的电气设备要求更进一步提高各种性能，例如耐热性、机械特性、化学特性、电气特性、可靠性等。其中，对于用作宇宙用电气设备、飞机用电气设备、原子能用电气设备、能源用电气设备、汽车用电气设备用的磁导线的漆包线等绝缘电线，除上述较高的局部放电起始电压以外，还要求高温下的优异的绝缘性能与耐热老化特性。
[0012]针对这些问题，进行了在漆包线的外侧设置被覆树脂的尝试(专利文献I和2)。然而，即便是专利文献I和2中记载的绝缘电线，也有进一步改善局部放电起始电压、高温下的绝缘性能及耐热老化性的余地。另外，作为提高局部放电起始电压的技术，可以举出专利文献3。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本特公平7-031944号公报
[0016]专利文献2:日本特开昭63-195913号公报
[0017]专利文献3:日本特开2005-203334号公报
【发明内容】
[0018]发明要解决的问题
[0019]本发明的课题在于提供一种抗变频器浪涌绝缘电线，其在无损高温下的绝缘性能的情况下可使绝缘层厚膜化、并具有较高的局部放电起始电压与优异的耐热老化特性。
[0020]用于解决问题的手段
[0021]本发明人为解决上述课题而进行了深入研究，结果发现:对于在漆包层的外侧设置有挤出被覆树脂层的绝缘电线而言，将漆包层和挤出被覆树脂层各自的厚度及合计厚度、和挤出被覆树脂层在25 V?250 V的拉伸弹性模量的最小值设定为特定的范围，且使合并漆包层与挤出被覆树脂层的绝缘层在25°C及250°C的相对介电常数、和在250°C的相对介电常数的比为特定的范围，由此局部放电产生电压、高温绝缘性能及耐热老化特性均可得到改善。本发明是基于该见解而完成的。
[0022]S卩，上述课题通过以下手段而解决。
[0023](I) 一种抗变频器浪涌绝缘电线，其中，
[0024]在导体的外周具有至少I层漆包烧结层，在该漆包烧结层的外侧具有挤出被覆树脂层，
[0025]该挤出被覆树脂层为I层，该树脂层的树脂为选自聚醚醚酮、热塑性聚酰亚胺、具有芳香环的聚酰胺、具有芳香环的聚酯及聚酮的树脂，
[0026]该漆包烧结层与该挤出被覆树脂层的合计厚度为50 μ m以上，上述漆包烧结层的厚度为50 μ m以下，上述挤出被覆树脂层的厚度为200 μ m以下，
[0027]上述挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值为10MPa以上且400MPa 以下，
[0028]将上述漆包烧结层与上述挤出被覆树脂层合在一起的绝缘层的相对介电常数在25°C为3.0以上且3.5以下、在250V为4.0以上且5.0以下；
[0029]上述漆包烧结层在250°C的相对介电常数(ε I’)与上述挤出被覆树脂层在250°C的相对介电常数(ε 2’)的关系满足2.0彡(ε 2’ / ε I’)> I。
[0030](2)如⑴记载的抗变频器浪涌绝缘电线，其中，上述挤出被覆树脂层为聚醚醚酮层。
[0031](3)如(I)或⑵记载的抗变频器浪涌绝缘电线，其中，上述导体具有矩形的截面。
[0032](4)如(I)?(3)中任一项记载的抗变频器浪涌绝缘电线，其中，上述漆包烧结层的厚度为40 μ m以下。
[0033]此处，“绝缘层的相对介电常数”是抗变频器浪涌绝缘电线中的绝缘层的有效的相对介电常数，是指根据利用下述方法测定的抗变频器浪涌绝缘电线的静电容量、与导体及绝缘电线的外径，通过下述式算出的值。
[0034]式:εr * = Cp.Log(b/a)/ (2 π ε O)
[0035]此处，ε r 4表示绝缘层的相对介电常数，Cp表示每单位长度的静电容量[pF/m],a表示导体的外径，b表示绝缘电线的外径，^表示真空的介电常数(8.855X10_12[F/m])。
[0036]需要说明的是，在抗变频器浪涌绝缘电线的截面并非圆形的情况时，例如在为矩形的情况时，“绝缘层的相对介电常数”可利用绝缘层的静电容量Cp为平坦部的静电容量Cf与角部的静电容量Ce的相加(Cp = Cf+Ce)而算出。具体而言，若将导体的直线部的长边与短边的长度设为L1、L2，将导体角部的曲率半径设为R，将绝缘层的厚度设为T，则平坦部的静电容量Cf及角部的静电容量Ce由下述式表示。可根据这些式、与实测的绝缘电线的静电容量及绝缘层的静电容量Cp(Cf+Ce)，算出ε r 4。
[0037]Cf = ( ε r * / ε 0) X 2 X (L1+L2) /T
[0038]Ce = ( ε r * / ε 0) X 2 31 ε 0/Log {(R+T) /R}
[0039]发明效果
[0040]本发明的抗变频器浪涌绝缘电线的局部放电起始电压高，且高温下的绝缘性能及耐热老化特性也优异。
[0041]本发明的上述及其它特征和优点可适当参照附图、并根据下述记载而更加明确。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1是表示本发明的抗变频器浪涌绝缘电线的一实施方式的截面图。
[0043]图2是表示本发明的抗变频器浪涌绝缘电线的另一实施方式的截面图。
【具体实施方式】
[0044]本发明中，在导体的外周具有至少I层漆包烧结层，在其外侧具有至少I层挤出被覆树脂层，且满足下述条件(I)?(6)。
[0045](I)漆包烧结层与挤出被覆树脂层的合计厚度为50 μ m以上
[0046](2)漆包烧结层的厚度为60 μ m以下
[0047](3)挤出被覆树脂层的厚度为200 μ m以下
[0048](4)挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值为10MPa以上
[0049](5)将漆包烧结层与挤出被覆树脂层合在一起的绝缘层的有效的相对介电常数在25°C为3.5以下、在250V为5.0以下
[0050](6)漆包烧结层在250°C的相对介电常数(ε I’)与挤出被覆树脂层在250°C的相对介电常数(ε 2’)的关系为(ε 2’ / ε I’)> I
[0051]具有这种构成的本发明的抗变频器浪涌绝缘电线的局部放电起始电压高，且高温下的绝缘性能及耐热老化特性也优异。
[0052]因此，本发明的抗变频器浪涌绝缘电线(以下简称为“绝缘电线”)适合作为耐热卷线用，如下所述，可用于各种用途。
[0053]以下参照附图对本发明的抗变频器浪涌绝缘电线的实施方式进行说明。
[0054]图1所示的本发明的抗变频器浪涌绝缘电线的一实施方式具有截面为圆形的导体1、被覆导体I的外周面的I层漆包烧结层2、及被覆漆包烧结层2的外周面的I层挤出被覆树脂层3，抗变频器浪涌绝缘电线整体的截面也为圆形。
[0055]图2所示的本发明的抗变频器浪涌绝缘电线的另一实施方式具有截面为矩形的导体1、被覆导体I的外周面的I层漆包烧结层2、及被覆漆包烧结层2的外周面的I层挤出被覆树脂层3，抗变频器浪涌绝缘电线整体的截面也为矩形。
[0056]在该另一实施方式中，漆包烧结层与挤出被覆树脂层的合计厚度只要为在矩形的截面上设置在相对向的一组的两个边和另一组的两个边的挤出被覆树脂层及漆包层烧结层的合计厚度中的至少一者即可。在该实施方式中，若形成在产生放电的两边的挤出被覆树脂层及漆包层烧结层的合计厚度为特定的厚度，则即便形成在另一组的两个边的合计厚度与其相比较薄，也可维持局部放电起始电压，例如也可提高导体的总截面积相对于马达的槽内的总截面积的比率(占空系数)。因此，对于设置在一组的两个边及另一组的两个边的挤出被覆树脂层和漆包层烧结层的合计厚度而言，只要产生放电者的两个边、即至少一者为50 μ m以上即可，优选为一组的两个边及另一组的两个边均为50 μ m以上。
[0057]该合计厚度可相同也可不同，从相对于定子槽的占有率的观点出发，如下所述，优选为如下形式的不同。即，在马达等的定子槽内产生的局部放电存在有在槽与电线之间产生的情况、以及在电线与电线之间产生的情况2种。因此，对于绝缘电线而言，通过使用设置在平坦面的挤出被覆树脂层的厚度与设置在边缘面的挤出被覆树脂层的厚度不同的绝缘电线，由此可维持局部放电起始电压的值,并提高导体的总截面积相对于马达的槽内的总截面积的比率(占空系数)。
[0058]此处，所谓平坦面是指扁线的截面为矩形的成对的相对的两边中长边的对，所谓边缘面是指相对的两边中短边的对。
[0059]在槽内，于I行排列边缘面与平坦面的厚度不同的电线时，在槽与电线之间产生放电的情况时，以厚膜面与槽接触的方式排列，在相邻的电线间以膜厚较薄者进行排列。与膜厚较薄部分相比，可插入更多根数，占空系数提高。另外，此时，可维持局部放电起始电压的值。同样，在容易于电线与电线之间产生放电的情况时，若将膜厚较厚的面设为与电线接触的面，面向槽的面变薄，则不会将槽的尺寸增大为所需的尺寸之上，因此占空系数提高。另外,此时,可维持局部放电起始电压的值。
[0060]在挤出被覆树脂层的厚度在该截面的一对相对的两边与另外一对相对的两边不同的情况时，将一对相对的两边的厚度设为I时，另I对相对的两边的厚度优选为1.01?5的范围，进一步优选为1.01?3的范围。
[0061]上述的优选的一实施方式及另一实施方式(以下将这些汇总而称为本发明的实施方式)除导体及抗变频器浪涌绝缘电线的截面形状不同以外，基本上相同，因此一并进行说明。
[0062](导体)
[0063]作为本发明的绝缘电线所使用的导体1，可使用以往在绝缘电线中使用的导体，优选为含氧量为30ppm以下的低氧铜，进一步优选为20ppm以下的低氧铜或无氧铜导体。若含氧量为30ppm以下，则在为了熔接导体而利用热使其熔融的情况时，在熔接部分不会产生起因于含有氧的孔隙，可防止熔接部分的电阻变差，并且保持熔接部分的强度。
[0064]如图1及图2所示，导体可使用其横截面为圆形、矩形等所期望的形状的导体，从相对于定子槽的占有率方面考虑，优选具有圆形以外的形状，尤其是如图2所示，优选扁平形状。进而，从抑制自角部的局部放电方面考虑，期望为在四角设置有倒角(半径r)的形状。
[0065](漆包烧结层)
[0066]漆包烧结层(以下也简称为“漆包层”)2由漆包树脂形成为至少I层，可为I层也可为多层。作为形成漆包层的漆包树脂，可使用以往所使用的树脂，例如可以举出:聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺乙内酰脲改性聚酯、聚酰胺、甲缩醛、聚氨酯、聚酯、聚乙烯醇缩甲醛、环氧、聚乙内酰脲。漆包树脂优选为耐热性优异的聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺乙内酰脲改性聚酯等聚酰亚胺系树脂。
[0067]其中，漆包树脂优选为聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺，特别优选为聚酰胺酰亚胺。
[0068]从可提高局部放电起始电压的方面考虑，形成漆包层的漆包树脂优选为在25 °C的相对介电常数ε I较小。例如，相对介电常数ε I优选为5.0以下，进一步优选为4.0以下。相对介电常数ε I的下限并无特别限制，但实际上优选为3.0以上。
[0069]另外，在25°C的相对介电常数ε I在上述的范围内以外，从在高温下也可发挥优异的绝缘性能方面考虑，漆包树脂除优选在250°C的相对介电常数ε I’为6.0以下，进一步优选为5.0以下。相对介电常数εΓ的下限并无特别限制，但实际上优选为3.0以上。
[0070]漆包树脂的相对介电常数ε I及ε I’可使用市售的介电常数测定装置，在测定温度25°C或250°C进行测定。关于测定温度、频率，可根据需要进行变更，在本发明中，只要无特别记载，则意味着在10Hz测定得到的值。
[0071]因此，考虑相对介电常数ε I及ε I’等，自上述各树脂中选择漆包树脂。例如，作为满足相对介电常数ε I及ε I’的市售的漆包树脂，可使用相对介电常数ε I为3.9、相对介电常数ε I’为4.4的聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)清漆(日立化成制，商品名:ΗΙ406);相对介电常数ε I为3.5、相对介电常数ε I’为4.0的聚酰亚胺树脂(PI)清漆(Unitika制，商品名:U Imide)等。漆包树脂可单独使用它们中的I种，另外，也可混合2种以上而使用，也可在上述的范围内加入添加剂。
[0072]从即使厚壁化为可实现较高的局部放电起始电压的程度，也可减少形成漆包层时的通过烧结炉的次数而防止导体与漆包层的粘接力极度降低，以及也可防止气泡的产生的方面考虑，漆包层的厚度为60 μ m以下，优选为50 μ m以下，更优选为45 μ m以下，进一步优选为40μπι以下。另外，为了不损坏作为绝缘电线的漆包线所需的特性、即耐电压特性、耐热特性，优选漆包层具有一定程度的厚度。漆包层的厚度只要为至少不产生针孔的程度的厚度则并无特别限制，优选为3 μ m以上，进一步优选为6 μ m以上。在图2所示的另一实施方式中，设置在一组的两个边及另一组的两个边的漆包烧结层的厚度分别为60μπι以下。
[0073]该漆包烧结层可以通过将包含上述漆包树脂的树脂清漆优选为多次涂布在导体上并烧结而形成。涂布树脂清漆的方法可为常规方法，例如可以举出如下方法:使用形状与导体形状相似的清漆涂布用模具的方法；若导体的截面形状为四边形则使用形成为井字状的被称为“通用模具”的模具的方法。涂布有这些树脂清漆的导体以常规方法利用烧结炉进行烧结。具体的烧结条件受所使用的炉的形状等影响，若为大致5m的自然对流式竖型炉，则可基于在400°C?500°C、将通过时间设定为10秒?90秒而达成。
[0074](挤出被覆树脂层)
[0075]为了获得局部放电起始电压高的绝缘电线，挤出被覆树脂层在漆包层的外侧设置至少I层，可为I层也可为多层。
[0076]需要说明的是，在本发明中，在具有多层挤出被覆树脂层的情况时，优选各层间为同一树脂。即，层积有由与最接近漆包层侧的挤出被覆树脂层中所包含的树脂相同的树脂形成的层。此处，若树脂相同，则各层间除树脂以外的添加物的有无、种类、混配量可不同。在本发明中，挤出被覆树脂层优选为I层或2层，特别优选为I层。
[0077]此处，所谓I层，是将层积有构成层的树脂及所含有的添加物完全相同的层的情况视为同一层的层，对于即便由同一树脂构成、但添加物的种类或混配量不同等构成层的组合物不同的情况进行计数，由此得到层的数量。
[0078]这在挤出被覆树脂层以外的其它层也是相同的。
[0079]挤出被覆树脂层为热塑性树脂的层，作为形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂，例如可以举出聚醚醚酮(PEEK)。此处，聚醚醚酮是包含改性聚醚醚酮(modified-PEEK)的含义。改性聚醚醚酮是通过添加用于提高机械特性或热特性的目的的助剂或树脂而对聚醚醚酮进行改性而得到的。作为这种改性聚醚醚酮，例如可以举出商品名“AvaSpire”系列，具体而言，例如可以举出“AvaSpire AV-650”(商品名，SOLVAY SPECIALTY POLYMERS 制)等。
[0080]进而，作为上述热塑性树脂，可以举出热塑性聚酰亚胺(PI)、具有芳香环的聚酰胺(称为芳香族聚酰胺)、具有芳香环的聚酯(称为芳香族聚酯)、聚酮(PK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。
[0081]这些树脂中，挤出被覆树脂层优选为聚醚醚酮(PEEK)(包含改性聚醚醚酮)、热塑性聚酰亚胺(PD、具有芳香环的聚酰胺(称为芳香族聚酰胺)、具有芳香环的聚酯、聚酮(PK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，更优选为聚醚醚酮(PEEK)(包含改性聚醚醚酮)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，进一步优选为聚醚醚酮(PEEK)(包含改性聚醚醚酮)，其中，特别优选为不含改性聚醚醚酮的聚醚醚酮(PEEK)。
[0082]形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂只要为可挤出成型的热塑性树脂即可，从可提高局部放电起始电压的方面考虑，优选为在25°C的相对介电常数ε 2较小。例如，优选为相对介电常数ε 2为5.0以下，进一步优选为4.0以下。相对介电常数ε 2的下限并无特别限制，但实际上优选为2.0以上。
[0083]另外，除在25°C的相对介电常数ε 2在上述的范围内以外，从在高温下也可发挥优异的绝缘性能方面考虑，该热塑性树脂优选在250°C的相对介电常数ε2’为6.0以下，进一步优选为5.0以下。相对介电常数ε2’的下限并无特别限制，但实际上优选为2.0以上。
[0084]热塑性树脂的相对介电常数ε 2及ε 2’可使用市售的介电常数测定装置，在测定温度25°C或250°C进行测定。关于测定温度、频率，可根据需要进行变更，在本发明中，只要无特别记载，则意味着在10Hz测定得到的值。
[0085]从可发挥室温程度的低温下至高温下的优异的机械特性与高温下的优异的绝缘特性的方面考虑，挤出被覆树脂层、即形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂的25°C?250°C的温度范围内的拉伸弹性模量的最小值为10MPa以上，优选为在超过250°C且为280°C以下的温度范围拉伸弹性模量的最小值也维持10MPa以上。如此，热塑性树脂在25°C至250°C的温度区域，更优选为在25°C至280°C的温度区域，拉伸弹性模量为10MPa以上。拉伸弹性模量的最小值优选为200MPa以上，进一步优选为300MPa以上，其上限值(最大值)并无特别限制，但实际上为400MPa。拉伸弹性模量可通过热塑性树脂的交联度、结晶度等进行调整。
[0086]拉伸弹性模量可通过动态粘弹性测定(DMS)进行测定。具体而言，在25°C至280°C的温度范围，连续或断断续续地以拉伸模式、频率10Hz、应变量1/1000，测定温度一变以升温速度5°C /分钟进行变更一边进行测定。测定时的控制模式、频率、应变量、测定温度等可根据需要进行变更。
[0087]在热塑性树脂为结晶性的热塑性树脂的情况时，从可抑制玻璃转移温度附近的拉伸弹性模量的急剧降低、并发挥低温下直至高温下的优异的机械特性与高温下的优异的绝缘特性的方面考虑，优选提高皮膜的结晶度。具体而言，皮膜的结晶度优选为50%以上，进一步优选为70%以上，特别优选为80%以上。结晶度的上限并无特别限定，例如为100%。挤出被覆树脂层的皮膜结晶度可使用差示扫描热量分析(DSC)进行测定。具体而言，采取适量挤出被覆树脂层的皮膜，例如以5°C/min的速度使其升温，算出起因于在超过300°C的区域见到的熔解的热量(熔解热量)与起因于在150°C周边见到的结晶化的热量(结晶化热量)，将自熔解热量减去结晶化热量而得的热量的差值相对于熔解热量的值作为皮膜结晶度。以下示出计算式。
[0088]式:皮膜结晶度(％)=[(熔解热量一结晶化热量)/(熔解热量)]XlOO
[0089]另外，从更进一步提高耐热老化特性的方面考虑，形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂的熔点优选为260°C以上，进一步优选为280°C以上，特别优选为330°C以上。热塑性树脂的熔点例如优选为370°C以下，进一步优选为360°C以下。热塑性树脂的熔点可通过差示扫描热量分析(DSC)，利用下述方法进行测定。具体而言，使用热分析装置“DSC-60”(岛津制作所制)，读取以5°C /min的速度使挤出被覆树脂层1mg升温时的起因于在超过250°C的区域见到的熔解的热量的峰温度，作为熔点。需要说明的是，在存在多个峰温度的情况时，将温度更高的峰温度作为熔点。
[0090]考虑在25°C的相对介电常数ε 2、在250°C的相对介电常数ε 2’、在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值、根据所需的熔点等，自上述热塑性树脂中选择形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂。特别优选为漆包层及挤出被覆树脂层的厚度及合计厚度、在25°C及250°C的绝缘层的相对介电常数、上述相对介电常数之比、以及在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值分别在上述范围内的热塑性树脂，例如选自由聚醚醚酮及改性聚醚醚酮组成的组中的至少I种热塑性树脂。即，优选挤出被覆树脂层为聚醚醚酮层。作为形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂，若采用这些热塑性树脂，则与上述的厚度、合计厚度、以及相对介电常数、上述的相对介电常数及在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值的比相互作用，从而局部放电起始电压更进一步提高，低温下直至高温下的机械特性及高温下的绝缘性能也高度地维持，而且耐热老化特性也更进一步提高。作为这种热塑性树脂，例如可使用相对介电常数ε 2为3.1、相对介电常数ε 2’为4.7的聚醚醚酮(PEEK) (SOLVAY SPECIALTYPOLYMERS 制，商品名=KetaSpire KT-820)等。
[0091]形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂可单独使用I种，也可使用2种以上。需要说明的是，若热塑性树脂在25V?250°C的拉伸弹性模量的最小值及相对介电常数为不脱离上述范围或下述范围的程度，则也可为掺混其它树脂或弹性体等。
[0092]挤出被覆树脂层的厚度为200 μ m以下，优选为180 μ m以下。若挤出被覆树脂层的厚度过厚，则在将绝缘电线卷绕在铁芯上并进行加热时，有时会在绝缘电线表面产生白色化的部位。如此，若挤出被覆树脂层过厚，则挤出被覆树脂层本身具有刚性，因此有时作为绝缘电线的可挠性缺乏，对加工前后的电气绝缘性维持特性的变化产生影响。另一方面，从可防止绝缘不良的方面考虑，挤出被覆树脂层的厚度优选为5 μ m以上，进一步优选为15 μ m以上。在上述的另一实施方式中，设置在一组的两个边及另一组的两个边的挤出被覆树脂层的厚度分别为200 μ m以下。
[0093]挤出被覆树脂层可通过在导体上所形成的漆包层上对上述热塑性树脂进行挤出成型而形成。挤出成型时的条件、例如挤出温度条件可根据所使用的热塑性树脂适当地进行设定。若举出优选的挤出温度的一例，则具体而言，为了设为适合挤出被覆的熔融粘度，以高于熔点30°C、优选为高于约40°C?60°C的温度设定挤出温度。如此，若通过挤出成型而形成挤出被覆树脂层，则具有下述优点:在制造工序中形成被覆树脂层时无需通过烧结炉，因此不会增长导体的氧化覆膜层的厚度，而可增厚绝缘层、即挤出被覆树脂层的厚度。
[0094]在本发明的实施方式中，漆包烧结层与挤出被覆树脂层的合计厚度为50μπι以上。若合计厚度为50 μ m以上，则绝缘电线的局部放电起始电压变为IkVp以上，可防止变频器浪涌劣化。从可体现更加高的局部放电起始电压、并高度地防止变频器浪涌劣化的方面考虑，该合计厚度优选为75 μ m以上，特别优选为10ym以上。在上述另一实施方式中，设置在一组的两个边及另一组的两个边的漆包烧结层及挤出被覆树脂层的合计厚度分别为50 μ m以上。如此，若使漆包层的厚度为60 μ m以下、使挤出被覆树脂层的厚度为200 μ m以下且使漆包层及挤出被覆树脂层的合计厚度为50 μ m以上，则至少可满足绝缘电线的局部放电起始电压、即变频器浪涌劣化的防止、导体及漆包层的粘接强度、以及抑制漆包层形成时的气泡。需要说明的是，漆包烧结层与挤出被覆树脂层的合计厚度为260μπι以下，但考虑到线圈加工前后的电气绝缘性维持的特性(以下称为加工前后的电气绝缘性维持特性)，为了能够无问题地进行加工，优选为200 μ m以下。
[0095]因此，本发明的实施方式的绝缘电线的导体与漆包层以较高的粘接强度密合。导体与漆包层的粘接强度例如可以与JIS C 3003漆包线试验方法的8.密合性、8.1b)扭转法相同的要点进行，根据直至产生漆包层的隆起的转数进行评价。对于截面方形的扁线也可按照相同的方式进行。在本发明中，将直至产生漆包层的隆起的转数为15转以上者设为密合性优异，该优选的实施方式的绝缘电线为15转以上的转数。
[0096]在本发明的实施方式中，将漆包烧结层与挤出被覆树脂层合在一起的绝缘层整体的相对介电常数在25V为3.5以下。若该相对介电常数为3.5以下，则至少可使在25°C的绝缘电线的局部放电起始电压提高至IkVp以上，并可防止变频器浪涌劣化。从可更进一步防止变频器浪涌劣化的方面考虑，在25°C的相对介电常数优选为3.2以下，下限并无特别限制，但实际上优选为3.0以上。
[0097]另外，将漆包烧结层与挤出被覆树脂层合在一起的绝缘层整体的相对介电常数在2501:为5.0以下。在高温中，通常伴随树脂的介电常数上升、且空气的密度减少，局部放电起始电压必然降低，但若在250°C的相对介电常数为5.0以下，则可抑制高温下例如在250°C的局部放电起始电压的降低。从可更进一步抑制局部放电起始电压的降低的方面考虑，在250°C的相对介电常数优选为4.8以下，下限并无特别限制，但实际上优选为4.0以上。
[0098]对于在25°C及250°C的绝缘层整体的相对介电常数而言，可分别通过选择形成漆包层的漆包树脂的相对介电常数ε I及ε I’以及厚度、与形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂的相对介电常数ε2及ε2’以及厚度来调整为上述范围。例如，若选择相对介电常数ε I及ε I’较小的漆包树脂、和/或相对介电常数ε 2及ε 2’较小的热塑性树脂，则可减小绝缘层整体的相对介电常数。进而，若较厚地被覆相对介电常数较小的树脂，则可减小绝缘层整体的相对介电常数。
[0099]绝缘层整体的相对介电常数可根据利用下述方法测定的抗变频器浪涌绝缘电线的静电容量、与导体及绝缘电线的外径，通过上述式算出。
[0100]静电容量如下进行测定得到:使用LCR HiTESTER(日置电机株式会社制，型式3532-50(商品名:LCR HiTESTER))、及放置在常温(25°C )的干燥空气中24小时以上的绝缘电线，将测定温度设定为25°C及250°C，在设定为特定的温度的恒温槽内放入绝缘电线，在温度达到恒定的时刻进行测定。
[0101]在本发明的实施方式中，漆包层在250°C的相对介电常数ε I’与挤出被覆树脂层在250°C的相对介电常数ε2’的关系满足ε2’/εΓ >1。形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂通常与形成漆包层的漆包树脂相比，尤其是高温下的绝缘性能较差，但若漆包层与挤出被覆树脂层满足这种关系，则可缓和挤出被覆树脂层的电场，并可良好地维持绝缘层整体的高温下例如在250°C的高温下的绝缘性能、即绝缘击穿电压。该相对介电常数的关系ε 2’ / ε I’优选为超过1.0且为2.0以下，进一步优选为1.1以上且1.5以下。
[0102]如下所述，绝缘电线的绝缘击穿电压可通过将金属箔卷绕在绝缘电线、并对导体与金属箔间施加接近50Hz的正弦波的交流电压而进行测定。在测定温度特性的情况时，放入特定的温度的恒温槽内，以相同的方式进行测定。
[0103]具备上述构成的本发明的实施方式的绝缘电线在近来的绝缘电线所要求的耐热老化特性方面也优异。该耐热老化特性是即便在高温的环境中使用也可长时间使绝缘性能不降低这样的用于长时间保持可靠性的指标，例如，将根据JIS C 3003漆包线试验方法的
7.可挠性进行了卷绕的试样静置在190°C高温槽内1000小时后，以目视对此时的漆包层或挤出被覆树脂层是否产生龟裂进行评价。在本发明中，对于耐热老化特性而言，可将在漆包层和挤出被覆树脂层中的任一者均无法确认到龟裂、无异常的情况评价为优异的试样。
[0104]在上述本发明的实施方式中，在漆包层的外周面不隔着其它层而形成挤出被覆树脂层，但在本发明的实施方式中，也可在漆包层与挤出被覆树脂层之间设置粘接层。若在漆包层与挤出被覆树脂层之间设置粘接层，则可强化漆包层与挤出被覆树脂层的粘接强度，并发挥更加高的局部放电起始电压，有效地防止变频器浪涌劣化。即，在挤出被覆树脂层与漆包层间的粘接力不充分的情况时，在过于严苛的加工条件、例如弯曲加工成小半径的情况时，有时在弯曲的圆弧内侧，在挤出被覆树脂层产生褶皱。若产生这种褶皱，则在漆包层与挤出被覆树脂层之间产生空间，因此局部放电起始电压有时降低。然而，若设置有粘接层，则可防止挤出被覆树脂层的皱褶产生，可维持局部放电起始电压。
[0105]粘接层是热塑性树脂的层，不包含在将漆包层与挤出被覆树脂层合在一起的绝缘层整体。S卩，本发明的“绝缘层的相对介电常数”意味着除粘接层以外的由漆包层与挤出被覆树脂层所构成的绝缘层的相对介电常数。
[0106]形成粘接层的热塑性树脂只要为可将挤出被覆树脂层热粘在漆包层的树脂则可使用任一树脂。作为这种树脂，由于有清漆化的必要性，因此优选易溶于溶剂的非结晶性树月旨。进而，为了不使作为绝缘电线的耐热性降低，优选耐热性优异的树脂。若考虑这些情况，则作为优选的热塑性树脂，例如可以举出聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)等。这些之中，优选聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)，更优选为聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)。特别优选与形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂的相溶性较好、且耐热性也优异的聚醚酰亚胺(PEI)。需要说明的是，用于清漆化的溶剂只要为可使所选择的热塑性树脂溶解的溶剂则任一溶剂均可。
[0107]粘接层的厚度优选为2 μ m?20 μ m,更优选为3 μ m?15 μ m,进一步优选为3 μ m ?10 μ m0
[0108]另外，粘接层也可为2层以上的层积结构，在该情况时，各层的树脂优选为互为相同的树脂。在本发明中，粘接层优选为I层。
[0109]粘接层可通过在导体所形成的漆包层上涂布上述热塑性树脂的清漆、并烧结而形成。此时，为了使粘接层与挤出被覆树脂层充分地热粘，挤出被覆工序中的形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂的加热温度优选为用于粘接层的树脂的玻璃转移温度(Tg)以上，进一步优选为与Tg相比高30°C以上的温度，特别优选为与Tg相比高50°C以上的温度。此处，形成挤出被覆树脂层的热塑性树脂的加热温度为模具部的温度。
[0110]实施例
[0111]以下基于实施例进一步对本发明进行详细的说明，但本发明并不限定于此。即，本发明并不限定于上述本发明的实施方式及下述实施例，可在本发明的技术性事项的范围内，进行各种变更。
[0112](实施例1)
[0113]以1.8X3.4mm(厚度X宽度)准备四角的倒角半径r = 0.3mm的扁平导体(含氧量15ppm的铜)。在形成漆包层时，使用与导体的形状相似形的模具，将聚酰胺酰亚胺树脂(PAI)清漆(日立化成制，商品名:HI406，相对介电常数ε 1:3.9)涂布在导体，并以烧结时间为15秒的速度使其通过设定为450°C的炉长Sm的烧结炉内，利用该I次烧结工序而形成了厚度5 μ m的漆层。通过重复进行该工序，形成厚度25 μ m的漆包层，获得覆膜厚度25 μ m的漆包线。
[0114]将所获得的漆包线作为芯线，挤出机的螺杆使用30mm全螺纹、L/D = 20、压缩比3。材料使用聚醚醚酮(PEEK) (SOLVAY SPECIALTY POLYMERS 制，商品名:KetaSpire KT-820，相对介电常数ε 2:3.1，熔点343°C )，挤出温度条件根据表I进行。使用挤出模具进行PEEK的挤出被覆，在漆包层的外侧形成厚度26 μ m的挤出被覆树脂层(将在25 V?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表2)。通过这种方式，获得合计厚度(漆包层与挤出被覆树脂层的厚度的合计)51 μ m的由PEEK挤出被覆漆包线所构成的绝缘电线。
[0115](实施例2?4以及比较例3及4)
[0116]将漆包层及挤出被覆树脂层的厚度变更为表2?表4所示的厚度，除此以外，按照与实施例1相同的方式，获得由PEEK挤出被覆漆包线所构成的各绝缘电线。将各挤出被覆树脂层在25 V?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表2。挤出温度条件根据表I进行。
[0117](实施例5)
[0118]作为漆包树脂，使用聚酰亚胺树脂(PI)清漆(Unitika制，商品名:U Imide，相对介电常数ε 1:3.5)，代替聚酰胺酰亚胺，并将漆包层及挤出被覆树脂层的厚度变更为表2所示的厚度，除此以外，按照与实施例1相同的方式，获得由PEEK挤出被覆漆包线所构成的绝缘电线。将挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表2。挤出温度条件根据表I。
[0119](实施例6)
[0120]作为挤出被覆树脂，使用改性聚醚醚酮(modified-PEEK，SOLVAY SPECIALTYPOLYMERS 制，商品名=AvaSpire AV-650，相对介电常数 ε 2:3.1，熔点 340°C )，代替 PEEK，并将漆包层及挤出被覆树脂层的厚度变更为表2所示的厚度，除此以外，按照与实施例1相同的方式，获得由modified-PEEK挤出被覆漆包线所构成的绝缘电线。将挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表2。挤出温度条件根据表I。
[0121](实施例7)
[0122]作为挤出被覆树脂，使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN，帝人化成制，商品名:TeonexTN8065S，相对介电常数ε 2:3.5，熔点265°C )，代替PEEK，并将漆包层及挤出被覆树脂层的厚度变更为表2所示的厚度，除此以外，按照与实施例5相同的方式，获得由PEN挤出被覆漆包线所构成的绝缘电线。将挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表2。挤出温度条件根据表I。
[0123](实施例8?10)
[0124]在漆包层与挤出被覆树脂层之间设置粘接层，除此以外，按照与实施例2、3、4相同的方式，获得由PEEK挤出被覆漆包线所构成的绝缘电线。粘接层如下形成:使聚醚酰亚胺树脂(PEI) (SABIC Innovative Plastics 制,商品名:Ulteml010)溶解在 N-甲基-2-批咯烷酮(NMP)中制成20质量％溶液，由此得到树脂清漆，使用与导体的形状相似形的模具，将上述树脂清漆涂布在上述漆包层的外周上，在与漆包层相同的条件下使其通过烧结炉内，并重复进行该工序I?2次，由此形成厚度3μπι或6μπι的粘接层(I次烧结工序中形成的厚度为3 μ m)。将挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表3。挤出温度条件基于表I。
[0125](比较例I)
[0126]将挤出被覆树脂层的厚度变更为表4所示的厚度，除此以外，按照与实施例1相同的方式获得由PEEK挤出被覆漆包线所构成的绝缘电线。将挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表4。挤出温度条件根据表I进行。
[0127](比较例2)
[0128]作为挤出被覆树脂，使用聚酰胺66(PA66，旭化成制，商品名:LE0NA1402，相对介电常数ε 2:11，熔点265°C )，代替PEEK，并将挤出被覆树脂层的厚度变更为表4所示的厚度，除此以外，按照与实施例1相同的方式，获得由PA66挤出被覆漆包线所构成的绝缘电线。将挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度不于表4。挤出温度条件基于表I。
[0129](比较例5和6)
[0130]作为挤出被覆树脂，使用聚苯硫醚(PPS，DIC制，商品名:FZ_2100，相对介电常数ε 2:3.2，熔点277°C )，代替PEEK，并将漆包层及挤出被覆树脂层的厚度变更为表4所示的厚度，除此以外，按照与实施例1相同的方式，获得由PPS挤出被覆漆包线所构成的各绝缘电线。将挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表4。挤出温度条件基于表I。
[0131](参考例I)
[0132]不设置漆包层，在导体上直接设置表4所示的厚度的挤出被覆树脂层，除此以外，按照与实施例1相同的方式进行，获得由PEEK挤出被覆线所构成的绝缘电线。将挤出被覆树脂层在25 V?250°C的拉伸弹性模量的最小值及利用上述测定方法所得的结晶度示于表4。挤出温度条件基于表I。
[0133](挤出温度条件)
[0134]将实施例1?10、比较例I?6及参考例I的挤出温度条件示于表I。
[0135]在表I中，C1、C2、C3自材料投入侧依顺序表示分别进行挤出机的料筒部分的温度控制的3个区域。另外，H表示挤出机的位于料筒后面的头部。另外，D表示位于头部前端的模具。
[0136][表 I]
[0137]
【权利要求】
1.一种抗变频器浪涌绝缘电线，其中， 在导体的外周具有至少I层漆包烧结层，在该漆包烧结层的外侧具有挤出被覆树脂层， 该挤出被覆树脂层为I层，该树脂层的树脂为选自聚醚醚酮、热塑性聚酰亚胺、具有芳香环的聚酰胺、具有芳香环的聚酯及聚酮的树脂， 该漆包烧结层与该挤出被覆树脂层的合计厚度为50μπι以上，所述漆包烧结层的厚度为50 μ m以下，所述挤出被覆树脂层的厚度为200 μ m以下； 所述挤出被覆树脂层在25°C?250°C的拉伸弹性模量的最小值为10MPa以上且400MPa 以下； 将所述漆包烧结层与所述挤出被覆树脂层合在一起的绝缘层的相对介电常数在25V为3.0以上且3.5以下、在250V为4.0以上且5.0以下； 所述漆包烧结层在250°C的相对介电常数(ε Γ)与所述挤出被覆树脂层在250°C的相对介电常数(ε 2’)的关系满足2.0彡(ε 2’ / ε I’)> I。
2.如权利要求1所述的抗变频器浪涌绝缘电线，其中，所述挤出被覆树脂层为聚醚醚酮层。
3.如权利要求1或2所述的抗变频器浪涌绝缘电线，其中，所述导体具有矩形的截面。
4.如权利要求1?3任一项所述的抗变频器浪涌绝缘电线，其中，所述漆包烧结层的厚度为40 μ m以下。
【文档编号】H02K3/30GK104170024SQ201380014979
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年2月5日
【发明者】武藤大介, 福田秀雄, 富泽惠一, 仲聪志 申请人:古河电气工业株式会社, 古河电磁线株式会社