(57)【要約】【課題】捻じり等の加工が施されても絶縁被膜にクラックが発生しにくい絶縁電線を提供する。【解決手段】角部が円弧状に形成された略矩形の断面形状を有する平角導体と、平角導体の外周を被覆するように塗布された絶縁塗料が加熱されて形成され、外周方向に最厚部および最薄部を有する絶縁被膜と、を備え、平角導体は、断面形状において、角部の曲率半径が０．６ｍｍ以下、かつ幅方向の短辺Ｌ１と長手方向の長辺Ｌ２との比率Ｌ２／Ｌ１が２．０以下であり、絶縁被膜の外周方向における最厚部の膜厚をｄ１、最薄部の膜厚をｄ２としたとき、その比率ｄ１／ｄ２が１．３以下の絶縁電線である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角部が円弧状に形成された略矩形の断面形状を有する平角導体と、
前記平角導体の外周を被覆するように塗布された絶縁塗料が加熱されて形成され、外周方向に最厚部および最薄部を有する絶縁被膜と、を備え、
前記平角導体は、断面形状において、前記角部の曲率半径が０．６ｍｍ以下、かつ幅方向の短辺Ｌ１と長手方向の長辺Ｌ２との比率Ｌ２／Ｌ１が２．０以下であり、
前記絶縁被膜の外周方向における前記最厚部の膜厚をｄ１、前記最薄部の膜厚をｄ２としたとき、その比率ｄ１／ｄ２が１．３以下である
ことを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
前記絶縁塗料は、３０℃における塗料粘度が５Ｐａ・ｓ以上２０Ｐａ・ｓ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁電線。
【請求項３】
前記絶縁塗料は、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の樹脂を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁電線に関し、特に、モータや変圧器等の電気機器のコイル用として好適な絶縁電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータや変圧器等の電気機器は、コイルを備えている。コイルは、エナメル線（絶縁電線）をコアに巻き付けることで形成されている。コイルを構成する絶縁電線は、導体の外周上に絶縁被膜を備えており、絶縁被膜は、例えば樹脂を有機溶剤に溶解させた絶縁塗料を導体上に塗布して焼付けることで形成される。
【０００３】
近年、自動車電装分野においては、モータなどの小型化が要請されており、モータにおけるコイルは小型化される傾向にある。このため、コイルでは、巻線された絶縁電線の占積率の向上が図られている。
【０００４】
コイルにおける絶縁電線の占積率を向上させるため、絶縁電線には、丸型の断面を有する導体（丸型導体）を用いた絶縁電線（以下、丸型絶縁電線ともいう）よりも、略矩形の断面を有する導体（平角導体）を用いた絶縁電線（以下、平角絶縁電線ともいう）が用いられるようになっている。これは、平角絶縁電線は、その断面に占める導体の面積の割合が丸型絶縁電線と比較して大きく、占積率をより向上できるためである。
【０００５】
平角絶縁電線の製造方法としては、例えば、以下のような製造方法が知られている。まず、丸型導体を圧延し、平角伸線ダイスで引抜加工を行うことにより平角導体を形成する。続いて、平角導体を焼鈍炉に導入して焼鈍する。焼鈍後、平角導体を塗料供給装置に導入して平角導体の外周に絶縁塗料を塗布する。塗布後、絶縁塗料が所定の塗布厚になるように、平角塗装ダイスにより塗布厚を調整する。その後、焼付炉において絶縁塗料を焼き付けることにより所定膜厚の絶縁被膜を形成する。そして、これらの工程（絶縁塗料の塗布、焼付など）を繰り返すことにより所定膜厚の絶縁皮膜を形成し、平角絶縁電線を製造する。
【０００６】
また、別の製造方法として、例えば、以下のような製造方法が知られている。まず、丸型導体の外周上に絶縁塗料を塗布し、焼付けして、均一な膜厚の絶縁被膜を有する丸型絶縁電線を製造する。その後、丸型絶縁電線を、断面が平角形状となるように圧延し、さらに絶縁塗料を上塗りし、焼付けすることで、平角絶縁電線を製造する（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【０００７】
ところで、モータでは、さらなる小型化が要請されており、平角絶縁電線を使用してコイルを形成する場合、コイルエンドの部分を小さくするようにコイル成形加工が行われている。コイルエンドは、平角絶縁電線をステータコアに巻き付けた際にステータコアから突出した部分を示す。コイルエンドが大きいと、つまり突出する平角絶縁電線の長さが大きいと、コイルおよびモータの小型化が妨げられる。このコイルエンドを縮小するため、例えばコイルエンドに巻装される平角絶縁電線を、捻じりを加えた形状あるいは階段状に屈曲させた形状にコイル成形する方法が提案されている（例えば特許文献３及び４を参照）。特許文献３及び４によれば、平角絶縁電線の突出部分を縮小してコイルエンドを縮小することで、モータを小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１６４２８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４２０３０号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２８０９３号公報
【特許文献４】特開２００９−１１２１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３及び４に示すように、コイルおよびモータを小型化するため、平角絶縁電線を、捩じりを加えた形状あるいは階段状に屈曲させた形状に加工すると、捩じれた部分や屈曲した部分（特に、捻じりや屈曲させた部分の頂部周辺部分）に応力が集中して、絶縁被膜にクラックが生じるおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、捻じり等の加工が施されても絶縁被膜にクラックが発生しにくい絶縁電線およびその製造方法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】
本発明の第１の態様によれば、
角部が円弧状に形成された略矩形の断面形状を有する平角導体と、前記平角導体の外周を被覆するように塗布された絶縁塗料が加熱されて形成され、外周方向に最厚部および最薄部を有する絶縁被膜と、を備え、前記平角導体は、断面形状において、前記角部の曲率半径が０．６ｍｍ以下、かつ幅方向の短辺Ｌ１と長手方向の長辺Ｌ２との比率Ｌ２／Ｌ１が２．０以下であり、前記絶縁被膜の外周方向における前記最厚部の膜厚をｄ１、前記最薄部の膜厚をｄ２としたとき、その比率ｄ１／ｄ２が１．３以下の絶縁電線が提供される。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、
前記絶縁塗料は、３０℃における塗料粘度が５Ｐａ・ｓ以上２０Ｐａ・ｓ以下である、第１の態様の絶縁電線が提供される。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、
前記絶縁塗料は、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の樹脂を含む、第１の態様又は第２の態様の絶縁電線が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、捻じり等の加工が施されても絶縁被膜にクラックが発生しにくい絶縁電線が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る絶縁電線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、上記目的を達成するため、絶縁電線に捻じり等のコイル加工を行った際にクラックが生じる要因について検討を行った。その結果、従来では、絶縁被膜において、外周方向における焼付度合が不均一であると、機械強度などの特性が不均一となるためにクラックが生じることが確認された。
【００１７】
絶縁被膜を形成する場合、絶縁被膜の膜厚が外周方向で均一となるように絶縁塗料を均一な塗布厚で塗布し、焼付けることにより形成する。ところが、塗布された絶縁塗料は硬化前に表面張力により流れて不均一な塗布厚となるため、実際に焼付する際には、外周方向において不均一な塗布厚となった（塗布厚にバラつきのある）絶縁塗料を焼付けることになる。具体的には、平角導体の角部では、絶縁塗料が表面張力により流出して塗布厚が薄くなるのに対して、角部の間の平面部では、角部から流出した絶縁塗料が流入することで塗布厚が厚くなる。これにより、絶縁塗料には、平角導体の外周方向において塗布厚が最も厚い部分（最厚塗布部）と最も薄い部分（最薄塗布部）とが形成されて、塗布厚にバラつきが生じている。このように塗布厚にバラつきのある絶縁塗料を焼付けると、外周方向における膜厚が不均一な絶縁被膜が形成されることになる。この絶縁被膜において膜厚が異なる部分では焼付度合が異なるため、絶縁被膜の外周方向における焼付度合は不均一となる。特に、絶縁被膜において、最厚塗布部から形成される厚さが最も厚い部分である最厚部と、最薄塗布部から形成される厚さが最も薄い部分である最薄部とでは、焼付度合が大きく異なる。絶縁被膜において焼付度合が大きく相違すると、絶縁被膜の諸特性（例えば機械強度など）も外周方向において不均一となる。この結果、膜厚が不均一な絶縁被膜では、捻じり等のコイル加工の際、加わる応力が局所的に集中することによって、クラックが生じることになる。
【００１８】
本発明は、このような知見に基づいて成されたものである。
【００１９】
〈本発明の一実施形態〉
以下、本発明の一実施形態に係る絶縁電線およびその製造方法ついて図１を参照しながら説明をする。図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁電線の断面を示す図である。
【００２０】
（１）絶縁電線
本発明の一実施形態に係る絶縁電線１は、角部Ｒが円弧状に形成された略矩形の断面形状を有する平角導体１０と、平角導体１０の外周を被覆するように塗布された絶縁塗料が加熱されて形成され、外周方向に最厚部１１ａおよび最薄部１１ｂを有する絶縁被膜１１と、を備える。平角導体１０は、断面形状において、角部Ｒの曲率半径が０．６ｍｍ以下、かつ幅方向の短辺Ｌ１と長手方向の長辺Ｌ２との比率Ｌ２／Ｌ１が２．０以下である。そして、絶縁被膜１１の外周方向における最厚部１１ａの膜厚をｄ１、最薄部１１ｂの膜厚をｄ２としたとき、その比率ｄ１／ｄ２が１．３以下である。つまり、最厚部１１ａの膜厚ｄ１と最薄部１１ｂの膜厚ｄ２とは差が小さく抑制されており、絶縁被膜１１は外周方向において均一に加熱されるようになっている。これにより、絶縁被膜１１の外周方向における焼付度合がほぼ均一な状態となるため、絶縁被膜１１の諸特性（例えば機械的強度など）が外周方向においてほぼ均一となる。その結果、捻じり等のコイル加工の際に加わる応力が、捻じり等が加わった部分の頂部周辺部分などに局所的に集中したとしても、絶縁被膜１１ではクラックが発生しにくくなる。
【００２１】
平角導体１０は、角部Ｒが円弧状に形成された略矩形の断面形状を有しており、四隅の角部Ｒと、角部Ｒの間に位置する平面部Ｆとを有する。角部Ｒは、円弧状に形成されており、その曲率半径は、０．６ｍｍ以下となっている。曲率半径が０．６ｍｍよりも大きくなると、平角導体１０の外周に絶縁塗料を塗布した際に、絶縁塗料の表面張力による流れを十分に抑制することが困難となる。
【００２２】
また平角導体１０は、その断面形状において、幅方向の短辺Ｌ１および長手方向の長辺Ｌ２を有しており、短辺Ｌ１と長辺Ｌ２との比率Ｌ２／Ｌ１が２．０以下となっている。この比率が２．０よりも大きくなると、平角導体１０の外周に絶縁塗料を塗布した際に、絶縁塗料の表面張力による流れを十分に抑制することが困難となる。なお、短辺Ｌ１および長辺Ｌ２の大きさは、特に限定されず、用途に応じて最適な数値が適宜選択され、例えば短辺Ｌ１は１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、長辺Ｌ２は３．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であるとよい。
【００２３】
平角導体１０としては、特に限定されず、例えば低酸素銅や無酸素銅等からなる銅線、銅合金線の他、アルミ、銀またはニッケル等の他の金属線などが用いられる。また、平角導体１０は、その表面にニッケル等のメッキが施されてもよい。
【００２４】
絶縁被膜１１は、平角導体１０の外周を被覆するように塗布された絶縁塗料が加熱されて形成され、外周方向における最厚部１１ａおよび最薄部１１ｂを有している。上述したように、平角導体１０の外周上に塗布された絶縁塗料は硬化前に表面張力で流れることによって、角部Ｒでは、表面張力により絶縁塗料が流れ出し、その塗膜厚が比較的薄くなる。また平面部Ｆでは、角部Ｒから流れ出した絶縁塗料が流入し、その塗膜厚が比較的厚くなる。この結果、絶縁被膜１１において、平面部Ｆでは最厚部１１ａ（膜厚ｄ１）が形成され、角部Ｒでは最薄部１１ｂ（膜厚ｄ２）が形成される。
しかしながら、本実施形態では、所定の断面形状を有する平角導体１０を用いることによって、所定粘度の絶縁塗料を塗布した際に、絶縁塗料の表面張力による流れが抑制されている。これにより、最厚部１１ａにおける絶縁塗料は、最薄部１１ｂにおける絶縁塗料と均一に加熱されるような塗布厚を有する。つまり、加熱されて形成される絶縁被膜１１において、最厚部１１ａは、所定の膜厚ｄ２を有する最薄部１１ｂと均一に加熱されるような膜厚ｄ１を有する。
【００２５】
最厚部１１ａは、所定の膜厚ｄ２を有する最薄部１１ｂと均一に加熱されるような膜厚ｄ１を有するが、均一に加熱されるような膜厚ｄ１は、膜厚ｄ２との関係から決定される。すなわち、最厚部１１ａの膜厚ｄ１および最薄部１１ｂの膜厚ｄ２は、比率ｄ１／ｄ２が１．３以下の関係を満足する。これにより、絶縁被膜１１の外周方向における膜厚のバラつきが小さく抑制される。
【００２６】
本実施形態では、絶縁被膜１１の膜厚のバラつきを抑制しており、最薄部１１ｂの膜厚ｄ２の過度な減少を抑制することができる。これにより、最薄部１１ｂの膜厚ｄ２の減少を考慮して、絶縁被膜１１の平均膜厚を増加させる必要がない。つまり、絶縁被膜１１の平均膜厚を薄くすることができる。
【００２７】
絶縁被膜１１を構成する絶縁塗料において、塗料粘度は特に限定されないが、塗料粘度が低すぎると絶縁塗料が流れるおそれがあり、反対に高すぎると絶縁塗料の塗布性が低下するおそれがある。このため、塗料粘度としては、３０℃における塗料粘度が５Ｐａ・ｓ以上２０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。このような塗料粘度の絶縁塗料を用いることによって、絶縁塗料の塗布厚さを均一として、絶縁被膜１１の外周方向における焼付度合を均一にすることが容易となる。
【００２８】
絶縁塗料に含まれる樹脂としては、絶縁電線１に要求される特性によって適宜変更できる。絶縁電線１の絶縁特性や機械的特性を向上させる観点からは、絶縁塗料は、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびポリエステルイミドから選ばれる少なくとも１種の樹脂を含むことが好ましい。
【００２９】
なお、本実施形態では、図１に示すように、絶縁被膜１１の最厚部１１ａが平角導体１０の平面部Ｆに位置しており、絶縁被膜１１の最薄部１１ｂが平角導体１０の角部Ｒに位置する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されない。最薄部１１ｂは一般に角部Ｒに位置しやすいが、絶縁塗料の流れ方によっては、角部Ｒ以外の領域に位置することも考えられる。いずれにしても、本発明によれば、絶縁塗料の流れが抑制されており、絶縁被膜１１の外周方向における膜厚のバラつきが抑制されることになる。
【００３０】
また、平角導体１０と絶縁被膜１１との間に、密着性を向上させるための密着性付与絶縁被膜や、可撓性を向上させる可とう性付与絶縁被膜などを介在させて設けてもよい。また、絶縁被膜１１上に、潤滑性を付与する潤滑性付与絶縁被膜や、耐傷性を付与する耐傷性付与絶縁被膜などを設けてもよい。これらの密着性付与絶縁被膜、可とう性付与絶縁被膜、潤滑性絶縁被膜、および耐傷性付与絶縁被膜は、絶縁塗料を塗布、焼付けすることによって形成してもよい。
【００３１】
また、図１では、絶縁被膜１１は単層構造となっているが、多層構造としてもよい。すなわち、平角導体１０と絶縁被膜１１との間に、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、あるいはＨ種ポリエステル等からなる有機絶縁被膜を設けて、多層構造としてもよい。
【００３２】
（２）絶縁電線の製造方法
まず、角部Ｒが円弧状に形成された略矩形の断面形状を有する平角導体１０を準備する。このとき、断面形状において、角部Ｒの曲率半径が０．６ｍｍ以下、かつ幅方向の短辺Ｌ１と長手方向の長辺Ｌ２との比率Ｌ２／Ｌ１が２．０以下である平角導体１０を準備する。
【００３３】
続いて、平角導体１０の外周上に所定の塗料粘度（例えば３０℃における粘度が５Ｐａ・ｓ以上２０Ｐａ・ｓ以下）の絶縁塗料を所定の塗布厚（例えば４μｍ）で塗布する。この際、平角導体１０の角部Ｒでは平面部Ｆよりも大きな表面張力が働くため、絶縁塗料が流れるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、所定の断面形状を有する平角導体１０を用いているため、絶縁塗料の角部Ｒからの流出と共に平面部Ｆへの流入を抑制することができる。つまり、塗布厚が均一となるように絶縁塗料が塗布される。
【００３４】
このとき、塗布された絶縁塗料は、平角導体１０の平面部Ｆにおいて所定の塗布厚（膜厚ｄ１）となり、角部Ｒにおいて所定の塗布厚（膜厚ｄ２）となる。本実施形態では、塗布厚のバラつきが抑制されているため、平面部Ｆおよび角部Ｒにおける絶縁塗料を均一に加熱して焼付することができる。つまり、形成される絶縁被膜１１の外周方向において、焼付度合のバラつきを抑制することができる。
【００３５】
続いて、平角導体１０上に塗布された絶縁塗料を焼き付けて、所定の厚さとして例えば４μｍの絶縁被膜を形成する。形成される絶縁被膜においては、その外周方向における膜厚のバラつきが抑制されている。
【００３６】
続いて、上述の絶縁塗料の塗布および焼付を所定数繰り返すことによって、厚さ４μｍの絶縁被膜を積層させて形成し、例えば４０μｍの絶縁被膜１１を形成する。これにより、本実施形態の絶縁電線１を得る。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００３８】
本実施例では、３０℃における粘度が異なる絶縁塗料により絶縁被膜を形成することで絶縁電線を製造した。そして、製造された絶縁電線の絶縁被膜における外周方向の膜厚を測定し、その均一性を評価した。
【００３９】
平角ダイスを用いて、所定の寸法および曲率半径を有する平角導体の外周上に、所定の塗料粘度の絶縁塗料を塗布し、焼き付けることによって絶縁被膜を形成した。そして、この操作を複数繰り返すことで、所定の膜厚を有する絶縁被膜を形成し、絶縁電線を製造した。
実施例１〜３、および比較例１，２では、以下の表１に示すように、所定の寸法および曲率半径を有する平角導体を用いた。また、実施例１〜３、および比較例１，２では、３０℃における塗料粘度の異なる絶縁塗料を用いており、それぞれの塗料粘度が、実施例１では１０ｍＰａ・ｓ、実施例２では５ｍＰａ・ｓ、実施例３では２０ｍＰａ・ｓ、比較例１では３ｍＰａ・ｓ、比較例２では３０ｍＰａ・ｓとなっている。また、絶縁被膜の平均膜厚を、実施例１〜３では４０μｍ、比較例１，２では２０μｍとした。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
製造された絶縁電線の絶縁被膜について、図１に示すような絶縁電線の断面を光学顕微鏡で観察することにより、絶縁被膜の外周方向の膜厚を測定し、最大膜厚ｄ１と最小膜厚ｄ２との比率（ｄ１／ｄ２）を算出した。そして、その比率に基づいて、絶縁被膜の外周方向における膜厚の均一性を評価した。評価結果を、上記表１に示す。
【００４２】
実施例１〜３では、３０℃における塗料粘度が５Ｐａ・ｓ以上２０Ｐａ・ｓ以下の絶縁塗料を用いており、表１に示すように、最大膜厚ｄ１と最小膜厚ｄ２との比（ｄ１／ｄ２）を１．３以下として、絶縁被膜の外周方向における膜厚のバラつきを小さく抑制できることが確認された。また、実施例１，３では、平角導体の曲率半径を低減した場合であっても、絶縁被膜の外周方向における膜厚のバラつきを抑制できることが確認された。すなわち、実施例１〜３の絶縁電線によれば、膜厚のバラつきを抑制し、コイルの占積率を向上させることができる。
【００４３】
一方、比較例１では、絶縁塗料の塗料粘度が低すぎるため、表面張力による絶縁塗料の流れを十分に抑制できず、形成される絶縁被膜は外周方向における膜厚が不均一となることが確認された。また、比較例２では、絶縁塗料の塗料粘度が高すぎるため、導体伸びの発生が確認された。導体伸びは、絶縁塗料が塗布された平角導体を塗布ダイスに挿通させ、その塗布厚を調整する際に生じるが、絶縁塗料の塗料粘度が高すぎると、平角導体を挿通させにくくなるため、平角導体が延伸されて伸びることになる。平角導体では、導体伸びの発生により、絶縁塗料の塗布前と塗布後において断面積が変化することになる。比較例２では、絶縁塗料の塗布前における平角導体の断面積（Ｄ１）に対する絶縁塗料の塗布後における平角導体の断面積（Ｄ２）の変化率が１％よりも大きいことが確認された。そのため、比較例２では、絶縁被膜の外周方向の膜厚を測定しなかった。なお、実施例１〜３および比較例１では、絶縁塗料の塗布前後での断面積の変化率が１％よりも小さく、上記導体伸びの発生が確認されなかった。
【符号の説明】
【００４４】
１  絶縁電線
１０  平角導体
１１  絶縁被膜
【図１】
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