(57)【要約】【課題】平角導線を適用した場合であっても、耐熱性に優れ、高温雰囲気下での耐クラック性に優れた巻線用絶縁被膜とこの巻線用絶縁被膜を具備する巻線を提供する。【解決手段】平均粒径が0.5μm〜10μmの球状シリカが25〜32体積%、ポリフェニレンサルファイド樹脂（PPS）が68〜75体積%からなる材料で成形されている巻線用絶縁被膜２を平角導線１の周りに配設してなる巻線１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が0.5μm〜10μmの球状シリカが25〜32体積%、ポリフェニレンサルファイド樹脂（PPS）が68〜75体積%からなる材料で成形されている巻線用絶縁被膜。
【請求項２】
前記材料が押出成形にて成形されている請求項１に記載の巻線用絶縁被膜。
【請求項３】
請求項１または２に記載の巻線用絶縁被膜が導線周りに配設されてなる巻線。
【請求項４】
前記巻線が平角線からなる請求項３に記載の巻線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばモータのコイルに用いられる巻線と、この巻線を構成する導線周りに配設される巻線用絶縁被膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車等の駆動用モータをはじめ、車両に搭載される多くのモータにおいては、その小型化と高出力化を図るための技術開発が日々おこなわれているが、双方の目的を満たす方策の一つとして、ステータコアのスロット内におけるコイルの占積率を高めることが挙げられる。そして、このコイルの占積率を高める方策として、コイル用の導線としてこれまで一般に用いられてきた丸線に代わって断面矩形の平角線を適用することが挙げられる。
【０００３】
従来の平角線においては、銅素材の平角導線周りにポリアミド(PA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)といった熱可塑性樹脂、エナメル樹脂等の熱硬化性樹脂からなる絶縁被膜を形成して絶縁被膜導線としており、たとえば特許文献１には、銅素材の平角導線の外周にPPSフィルムを巻装してなる巻線用絶縁電線が開示されている。
【０００４】
たとえば上記するPPSからなる絶縁被膜導線を取り上げた場合に、銅素材の平角導線の線膨張係数が17ppm/K程度、その周りのPPS素材の絶縁被膜の線膨張係数が89ppm/K程度と熱変形性能に大きな乖離があるために、コイル発熱時の200℃程度の状態から常温の25℃程度の状態（高温状態から冷却された状態）への温度変化により、もしくはその逆で常温から高温への温度変化により、平角導線がその隅角部で絶縁被膜の変形を拘束することによって平角導線のたとえば広幅面における絶縁被膜にクラックが生じ易いといった不具合がある。
【０００５】
そこで、上記クラックの発生を絶縁被膜の素材開発からのアプローチで解決しようとする試みがおこなわれている。
【０００６】
たとえば絶縁被膜の素材として上記するPPSのほか、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニルサルホン(PPSU)、ポリアミド(PA)といったいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）の中から耐熱性や加水分解の有無、変形性能（伸び性）、さらには材料コストといった種々の観点から好適な素材を選定しようとした際に、PPSが好適であると認定することができる（たとえばPEEKは材料コストが格段に高価）。
【０００７】
しかしながら、従来のPPSからなる絶縁被膜（市販製品）は、200℃で熱老化させると絶縁被膜が熱劣化し、収縮してクラックが発生し易いといった既述の問題を有している。
【０００８】
そこで、本発明者等は、従来のPPSからなる絶縁被膜素材に改良を加えることにより、平角導線を適用した場合であっても、耐熱性に優れ、高温雰囲気下（もしくは熱老化後）においても絶縁被膜にクラックが生じ難い巻線用絶縁被膜とこの巻線用絶縁被膜を具備する巻線の発案に至っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−６７９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、平角導線を適用した場合であっても、耐熱性に優れ、高温雰囲気下での耐クラック性に優れた巻線用絶縁被膜とこの巻線用絶縁被膜を具備する巻線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による巻線用絶縁被膜は、平均粒径が0.5μm〜10μmの球状シリカが25〜32体積%、ポリフェニレンサルファイド樹脂（PPS）が68〜75体積%からなる材料で成形されているものである。
【００１２】
PPSは、ポリアリーレンサルファイド(PAS)に属し、PAS樹脂はその繰返し単位として−(Ar−S)−（Arはアリーレン基）で主として構成されており、同一の繰返し単位であるモノポリマーとして、アリーレン基にp−フェニレン基を用いたp−フェニレンサルファイド基を繰返し単位とするのがPPSである。
【００１３】
本発明の巻線用絶縁被膜においては、無機充填材である球状シリカ（真球状の溶融シリカのこと）で平均粒径が0.5〜10μmのものを25〜32体積%、PPSを残りの68〜75体積%とした樹脂組成物から成形されたものである。
【００１４】
ここで、球状シリカの上記平均粒径の数値範囲は、市販される球状シリカであって適用に適した市販品の平均粒径の範囲に基づいて規定したものであり、さらには、絶縁被膜材料の製作に際して扱い性が良好か否かの知見に基づいて規定したものである。また、球状シリカの含有率に関する上記数値範囲は、本発明者等による耐熱試験の結果に基づくものである。より具体的には、球状シリカが25〜32体積%の範囲の場合に、この材料で成形された絶縁被膜の熱老化後であって熱衝撃時において絶縁被膜に割れ（クラック）が生じないという試験結果に基づいている。
【００１５】
PPSを使用することで材料コストを可及的に低コストなものとし、さらに、無機充填材のみを強化材として使用することで加工性を確保しながら線膨張係数を低減し、たとえば絶縁被膜と銅素材の導線との線膨張係数差を少なくしてクラック発生を抑制でき、耐熱性向上を図ることができる。
【００１６】
また、上記巻線用絶縁被膜は押出成形にて成形されるのが好ましい。
押出成形によって製造線速度を高めることができ、加工費の低減を図ることができる。本発明の巻線用絶縁被膜の成形材料に球状シリカが含有されていることで、押出成形の際に絶縁被膜をスムーズに伸ばすことができ、良好な成形性を保証することができる。
【００１７】
また、本発明は巻線にも及ぶものであり、この巻線は、前記巻線用絶縁被膜が導線周りに配設されてなるものである。
【００１８】
本発明の巻線は、丸線であってもよいし、占積率を向上できる平角線であってもよい。特に平角線の場合には、たとえば銅素材の平角導線の周りに既述する本発明の巻線用絶縁被膜を具備することで従来問題となっていた熱老化後のクラックの発生が効果的に抑止され、絶縁被膜による耐熱性向上がより一層顕著となる。
【００１９】
このように本発明による巻線は耐熱性、耐クラック性等に優れている巻線用絶縁被膜を導線周囲に具備していることから、小型化と高出力化による高密度電流環境下での耐久性が高く、したがって、このような環境下にある昨今のハイブリッド車や電気自動車等の駆動用モータをはじめとする各種モータ用のコイルを形成する巻線に好適である。
【発明の効果】
【００２０】
以上の説明から理解できるように、本発明の巻線用絶縁被膜によれば、所定範囲の平均粒径の球状シリカとPPSがそれぞれ所定範囲の含有率で含有された材料から成形されていることによって、絶縁被膜の線膨張係数を低下させることができ、このことによって熱老化後の耐クラック性を向上させることができ、耐熱性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の巻線用絶縁被膜を具備する巻線（平角線）の断面図である。
【図２】溶融シリカ配合比と絶縁被膜の線膨張係数の関係を示した図である。
【図３】溶融シリカの直径（平均粒径）と絶縁被膜の線膨張係数の関係を示した図である。
【図４】熱老化後の伸び率に関する測定結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の絶縁被膜を具備する平角線（巻線）の実施の形態を説明する。なお、本発明の巻線は、本発明の絶縁被膜を具備することを前提として平角線以外にも通常一般の丸線であってもよいことは勿論のことである。
【００２３】
（絶縁被膜を具備する平角線の実施の形態）
図１は本発明の絶縁被膜を具備する平角線（巻線）の一実施の形態を説明した断面図である。図示する平角線１０は、断面視が矩形で銅素材の平角導線１の周囲に絶縁被膜２が形成されてその全体が構成されている。
【００２４】
絶縁被膜２は、平均粒径が0.5μm〜10μmの球状シリカが25〜32体積%と、ポリフェニレンサルファイド樹脂（PPS）が68〜75体積%からなる材料から成形されている。
【００２５】
平角導線１の周囲に絶縁被膜２を形成する方法としては、上記材料を押出成形によって平角導線１の周囲に一気に押出して成形する方法のほか、絶縁被膜用材料からなる薄膜（フィルム）を平角導線１の周囲に所望厚となるまで巻装して形成する方法があるが、製造効率の観点から前者の形成方法が望ましい。
【００２６】
単にPPS素材の絶縁被膜（線膨張係数が89ppm/K程度、初期の伸び17%程度に対して熱老化後の伸び2%程度）では耐熱性が低く、特に図示する平角線の場合には銅素材の平角導線（線膨張係数が17ppm/K程度、伸び45%程度）との間で線膨張係数が大きく異なることで熱老化後にクラックが生じ易い。
【００２７】
これに対し、PPSに対して平均粒径が0.5μm〜10μmの球状シリカを25〜32体積%含んだ材料で成形された図示する絶縁被膜２によれば、初期の伸び率17%を保持しながら（このことによって加工性が保持される）、線膨張係数を60ppm/K程度にまで低減することができ、熱老化後の伸びも10%程度にまで高めることができる。
【００２８】
そのため、従来のPPS素材のみからなる絶縁被膜の場合に比して、熱老化後の変形量が低下して平角導線の変形量に近づくためにこの平角導線によって抑制される変形量が少なくなり、引張応力が低減することでクラックの発生が大きく抑制される。
【００２９】
このような絶縁被膜２を具備する平角線１０は、隅角部を有する平角導線１を適用しながらも、耐熱性に優れ、耐クラック性に優れた導線となる。したがって、コイルの占積率を向上させながら、耐熱性と耐クラック性に優れたコイルを具備するモータに供されることになる。
【００３０】
[溶融シリカ配合比と絶縁被膜の線膨張係数の関係、および溶融シリカの直径（平均粒径）と絶縁被膜の線膨張係数の関係、および熱老化後の伸び率を求めた各実験とそれらの結果]
本発明者等は、以下の表１で示す比較例1〜5、実施例1、2の各絶縁被膜の試験片を製作し、溶融シリカ配合比と絶縁被膜の線膨張係数の関係を特定し、さらに、溶融シリカの直径（平均粒径）と絶縁被膜の線膨張係数の関係を特定し、さらに、熱老化後の伸び率を特定した。
【００３１】
【表１】
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（注記）SC2500-SQ、SC4500-SQ、FEB32A-SQは株式会社アドマテックス製の製品名：アドマファインであり、それぞれのシリカの平均粒径が相違するものである。
【００３２】
線膨張係数の測定方法として、試験片形状はISO TYPE A型試験片（ISO3167で規定の多目的試験片）とし、測定条件は−40℃から200℃に5℃/minの昇温速度で昇温させ、測定機器にはセイコーインスツルメンツ製のTMA/SS6100を使用した。
【００３３】
平均粒径が1μmの溶融シリカの添加量と線膨張係数の関係（実施例1、2、比較例1〜3）を特定した測定結果を図２に示しており、溶融シリカの平均粒径（直径）と線膨張係数の関係（比較例1、3、4、5）を特定した測定結果を図３に示している。
【００３４】
図２より、溶融シリカの配合量の増加と線膨張係数の低減の間にはリニアな相関があることが特定されており、比較例1の80ppm/Kに比して実施例1では65ppm/K程度、実施例2では60ppm/K程度にまで低下することが実証されている。
【００３５】
一方、溶融シリカの直径と線膨張係数との関係においては、図３より、溶融シリカの直径が0.5μm〜10μmの範囲では各試験片の線膨張係数が70ppm/K程度でほぼ一定となっており、耐クラック性、耐熱性に関して同程度の効果が期待できることが分かった。
【００３６】
なお、平均粒径が10μmを超える溶融シリカは材料として扱い難いことが試験片を製作した際に得られた知見である。
【００３７】
次に、伸び率の測定試験とその結果を以下で説明する。
伸び率の測定試験方法は、表１で示す試験片のうち、実施例1、2、比較例1〜3を使用し、測定条件はTSM0501Gの9.2項（ISO527 1およびISO527 2）に準拠して引張速度を10mm/minとし、測定機器は島津製作所製の10kNオートグラフを使用した。
【００３８】
200℃での0時間後、300時間後、および500時間後の老化後の各試験片の伸び率を測定した。測定結果を以下の表２および図４に示す。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２および図４より、比較例1の300時間〜500時間後の伸び率は2〜3％程度にまで低下し、伸び性能が格段に低下することが実証されている。これに対し、実施例1、2は0時間後に対する300時間〜500時間後の伸び率の低下が比較例に比して少ないことに加えて、300時間〜500時間後でも10%程度の高い伸び率を有することが実証されている。
【００４１】
次に、実施例および比較例の各試験片の加工時の絶縁被膜の割れの有無、および、熱老化後であって熱衝撃時の絶縁被膜の割れの有無を検証した。測定結果を以下の表３に示す。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
表３より、熱老化後でかつ熱衝撃時の絶縁被膜の割れに関しては比較例の各試験片のすべてに割れ（クラック）が確認されたのに対して、実施例1、2はいずれも割れは確認されなかった。このことより、熱老化後、さらには熱衝撃時における実施例の耐クラック性と耐熱性が高いことが本実験にて実証されている。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…平角導線、２…絶縁被膜（巻線用絶縁被膜）、１０…平角線（巻線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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