(57)【要約】【課題】従来と同様の絶縁塗料を使用しながらも、絶縁被膜厚を増加させること無く、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させることが可能な絶縁電線の製造方法を提供する。【解決手段】導体を伸線ダイスで伸線加工する伸線工程と、前記伸線ダイスで伸線加工された前記導体の周囲に絶縁被膜を形成する塗装工程と、を備える絶縁電線の製造方法において、前記伸線工程では、前記伸線ダイスの前後に設置した噴射器から前記導体に潤滑油を噴射することによって前記導体の表面に付着した導体粉を除去しながら前記導体を前記伸線ダイスで伸線加工すると共に、前記伸線加工の際に前記導体の表面から除去した前記導体粉が混入した前記潤滑油を濾過することによって前記潤滑油に混入した前記導体粉を除去し、前記噴射器から前記導体に噴射する前記潤滑油として再利用することを特徴とする絶縁電線の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体を伸線ダイスで伸線加工する伸線工程と、
前記伸線ダイスで伸線加工された前記導体の周囲に絶縁被膜を形成する塗装工程と、
を備える絶縁電線の製造方法において、
前記伸線工程では、前記伸線ダイスの前後に設置した噴射器から前記導体に潤滑油を噴射することによって前記導体の表面に付着した導体粉を除去しながら前記導体を前記伸線ダイスで伸線加工すると共に、前記伸線加工の際に前記導体の表面から除去した前記導体粉が混入した前記潤滑油を濾過することによって前記潤滑油に混入した前記導体粉を除去し、前記噴射器から前記導体に噴射する前記潤滑油として再利用することを特徴とする絶縁電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用モータの巻線を構成する絶縁電線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に起因する環境破壊を食い止めるべく、二酸化炭素［ＣＯ2］の排出量を削減することを目的とする省エネルギ化が望まれており、産業用モータの開発過程においても、駆動電圧を高電圧化して電気エネルギの伝送損失を減少させることにより、省エネルギ化に貢献することができる産業用モータの開発が進められている。
【０００３】
産業用モータにおいては、その巻線を構成する絶縁電線（エナメル線）が電気エネルギを伝送する送電線としての役割を担うことから、省エネルギ化に伴う駆動電圧の高電圧化に耐え得る高い電気絶縁特性を有する絶縁電線の登場が渇望されている。
【０００４】
絶縁電線における電気絶縁特性の高低を決する指標の１つとして絶縁破壊電圧［ＢＤＶ；BreakDown Voltage］が知られている。絶縁電線の絶縁破壊電圧を測定する方法としては、多数の測定方法が存在しているが、その中でも特に「JIS C 3216」として規格化された２個撚り法や金属粒法が広く採用されている。
【０００５】
２個撚り法は、２本の絶縁電線を撚り合わせて２本の絶縁電線が長手方向に亘り相互に線接触する撚線を形成し、その撚線を構成する２本の絶縁電線のそれぞれを電極として試験電圧を印加することにより、絶縁電線の絶縁破壊電圧を測定する方法である。
【０００６】
また、金属粒法は、絶縁電線を数多の金属粒に埋設して絶縁電線と数多の金属粒とを点接触させた後、絶縁電線と数多の金属粒をそれぞれ電極として試験電圧を印加することにより、絶縁電線の絶縁破壊電圧を測定する方法である。
【０００７】
これらの測定方法では、２つの電極が共に固体であるため、絶縁電線の全周に亘り均一に接触する電極を構成することができず、絶縁電線の全周に亘る絶縁破壊電圧を均一的に測定することは困難である。
【０００８】
２個撚り法や金属粒法に対して、絶縁電線をグリセリン溶液に浸漬し、絶縁電線とグリセリン溶液をそれぞれ電極として試験電圧を印加することにより、絶縁電線の絶縁破壊電圧を測定するグリセリン法がある。
【０００９】
グリセリン法では、電極の１つが液体であるため、絶縁電線の全周に亘り均一に接触する電極を構成することができ、絶縁電線の全周に亘る絶縁破壊電圧を均一的に測定することができる。
【００１０】
従って、グリセリン法で測定された絶縁電線の絶縁破壊電圧［Ｇ−ＢＤＶ；Glycerin-BreakDown Voltage］（以下、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧という）は、電気絶縁特性の高低を決する指標の中でも非常に重要視されている。
【００１１】
そのため、市場では、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が高い絶縁電線が求められており、将来的に絶縁電線として要求されるであろう電気絶縁特性は上昇の一途を辿るものと考えられる。
【００１２】
グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が高い絶縁電線を得るためには、絶縁電線のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を担保する絶縁被膜の膜厚（以下、絶縁被膜厚という）を増加させることが簡単であるが、絶縁被膜厚が増加するに連れて産業用モータが大型化するため好ましいとは言えない。
【００１３】
この観点から言えば、絶縁被膜厚を増加させること無く、絶縁電線のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させることが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−２３０５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、絶縁被膜厚を増加させること無く、絶縁電線のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させることを目的として絶縁被膜を構成する絶縁塗料を新規に開発する場合、莫大な開発コストが掛かり、その分が製品価格に上乗せされることになるし、絶縁塗料を開発する度に絶縁電線を実際に試作してみなければ、最終製品たる絶縁電線の特性を判断することができないという煩雑さも問題である。
【００１６】
また、絶縁塗料を新規に開発するに当たり、絶縁塗料の樹脂組成等を変更する場合、様々な特性が変化することにより、その調整に膨大な時間と手間が掛かる虞があり、絶縁塗料として要求される全ての特性を満足する理想的な樹脂組成等を見出すことは非常に困難であると言える。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、従来と同様の絶縁塗料を使用しながらも、絶縁被膜厚を増加させること無く、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させることが可能な絶縁電線の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するために創案された本発明は、導体を伸線ダイスで伸線加工する伸線工程と、前記伸線ダイスで伸線加工された前記導体の周囲に絶縁被膜を形成する塗装工程と、を備える絶縁電線の製造方法において、前記伸線工程では、前記伸線ダイスの前後に設置した噴射器から前記導体に潤滑油を噴射することによって前記導体の表面に付着した導体粉を除去しながら前記導体を前記伸線ダイスで伸線加工すると共に、前記伸線加工の際に前記導体の表面から除去した前記導体粉が混入した前記潤滑油を濾過することによって前記潤滑油に混入した前記導体粉を除去し、前記噴射器から前記導体に噴射する前記潤滑油として再利用することを特徴とする絶縁電線の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来と同様の絶縁塗料を使用しながらも、絶縁被膜厚を増加させること無く、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させることが可能な絶縁電線の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】絶縁電線の製造方法を説明する概略図である。
【図２】濾過精度と電界強度のバラツキとグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧との相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に順って説明する。
【００２２】
図１に示すように、絶縁電線１００は、導体１０１を伸線ダイス１０２で伸線加工する伸線工程Ｓ１０１と、伸線ダイス１０２で伸線加工された導体１０１の周囲に絶縁被膜１０３を形成する塗装工程Ｓ１０２と、を経て製造されている。
【００２３】
伸線工程Ｓ１０１では、導体１０１を送出機１０４から送り出すと共にテンションローラ１０５を介在させつつ複数の伸線ダイス１０２に連続的に挿通させて所望の外径を有する導体１０１を成型し、塗装工程Ｓ１０２では、その導体１０１の周囲に絶縁塗料を塗布焼付して、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はポリエステルイミドの何れかからなる絶縁被膜１０３を形成し、最終的に巻取機１０６で巻き取る。なお、伸線工程Ｓ１０１と塗装工程Ｓ１０２との間に焼鈍工程を介在させても構わない。
【００２４】
これらの工程を経て製造された絶縁電線１００を調査したところ、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が低い絶縁電線１００は、導体１０１の表面欠陥が原因であることが判明した。そして、この導体１０１の表面欠陥の原因について更に調査したところ、以下に示すような現象によって導体１０１に表面欠陥が導入されることが分かった。すなわち、伸線工程Ｓ１０１では、導体１０１と伸線ダイス１０２とが直接的に接触することにより、導体１０１が物理的に伸線加工されるため、導体１０１を伸線ダイス１０２に挿通させると、導体１０１と伸線ダイス１０２とが擦れて導体粉が発生し、その導体粉が導体１０１の表面に付着する。導体粉が表面に付着した導体１０１を後段の伸線ダイス１０２に挿通させると、導体１０１と伸線ダイス１０２との間に導体粉が挟まれるため、導体１０１に表面欠陥が導入される。
【００２５】
このような導体１０１の表面欠陥に関して、本発明者等は、表面欠陥が多い絶縁電線１００は、導体１０１に電圧を印加したときに表面欠陥が有る箇所と表面欠陥が無い箇所とで電界集中の有無が分かれること、及び表面欠陥は、導体１０１に電圧を印加したときに電界集中の起点になり易いため、表面欠陥が多い程、また表面欠陥のサイズが大きい程、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が低下してしまうことに着目した。そして、導体１０１に規定の電圧を印加したときの導体１０１と絶縁被膜１０３との界面における電界強度の最大値のバラツキを所望の範囲とすることにより、表面欠陥の少ない絶縁電線１００とすることができ、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を低下しにくくすることができることを見出した。すなわち、本発明者等の検討の結果、表１に示すように、導体１０１に規定の電圧（例えば、１Ｖの電圧）を印加したときに導体１０１と絶縁被膜１０３との界面に生じる電界強度の最大値のバラツキが１．３７以下であれば、従来と同様の絶縁塗料を使用しながらも、絶縁被膜厚を増加させること無く、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させることが可能となることが分かった。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
更に、表面欠陥のサイズが大きい絶縁電線１００は、導体１０１に電圧を印加したときに表面欠陥が有る箇所で電界集中による電界強度の上昇が想定されるため、導体１０１に規定の電圧を印加したときの導体１０１と絶縁被膜１０３との界面における電界強度の最大値を調査することにより、表面欠陥の大小が推定できる。本発明者等の検討の結果、導体１０１に１Ｖの電圧を印加したときの導体１０１と絶縁被膜１０３との界面における電界強度の最大値が３３．５Ｖ／μｍ以下であれば、従来と同様の絶縁塗料を使用しながらも、絶縁被膜厚を増加させること無く、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧をより確実に向上させることが可能となることが分かった。例えば、表２の試料１と試料３に示すように、導体１０１に１Ｖの電圧を印加したときの導体１０１と絶縁被膜厚が３６μｍである絶縁被膜１０３との界面における電界強度の最大値と絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧は反比例しており、導体１０１に１Ｖの電圧を印加したときの導体１０１と絶縁被膜１０３との界面における電界強度の最大値が３３．５Ｖ／μｍ以下とすることにより、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を８．６ｋＶ以上にすることが可能となる。
【００２８】
なお、表１に示すように、導体１０１に１Ｖの電圧を印加したときに導体１０１と絶縁被膜１０３との界面に生じる電界強度の最大値のバラツキが１．３７である絶縁電線１００の場合、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の標準偏差σが０．６９となる。また、導体１０１に１Ｖの電圧を印加したときに導体１０１と絶縁被膜１０３との界面に生じる電界強度の最大値のバラツキが２．４４である絶縁電線１００の場合、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の標準偏差σが０．６９となる。このことから、導体１０１に１Ｖの電圧を印加したときに導体１０１と絶縁被膜１０３との界面に生じる電界強度の最大値のバラツキが１．３７以下である絶縁電線１００であれば、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の標準偏差σが０．６９以下となることが分かる。絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の標準偏差σが０．６９以下の場合、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の最大値と最小値との差が小さくなるため、良好な電気絶縁特性を有する絶縁電線を得るのに効果的である。
【００２９】
導体１０１と絶縁被膜１０３との界面に生じる電界強度の最大値のバラツキは、コンフォーカル顕微鏡などで取得した導体１０１の表面形状に基づいて、１Ｖの単位電圧を印加したときの電界解析を行い、導体１０１と絶縁被膜１０３との界面に生じる電界強度の最大値を求め、その最大値のバラツキを標準偏差（例えば、ｎ＝５０回の電界解析により得られる電界強度の最大値）により算出した。
【００３０】
グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の標準偏差σは、作製した絶縁電線１００を、グリセリン：飽和食塩水＝８５：１５で混合したグリセリン溶液に、絶縁電線１００の両端末が浸漬せず、かつ沿面放電してしまわないような距離をとって３００ｍｍ浸漬させ、一方の端末の導体１０１とグリセリン溶液中の電極とを接続し、０Ｖから５００Ｖ／ｓの昇圧速度で電圧を印加し、絶縁破壊に至る電圧をグリセリン溶液浸漬時の絶縁破壊電圧とした。このグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧のバラツキを標準偏差（例えば、ｎ＝５０回の上記試験により得られるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の値）により算出した。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
また、導体１０１に１Ｖの電圧を印加したときの導体１０１と絶縁被膜１０３との界面における電界強度の最大値と絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が反比例していることを利用し、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が既知の基準となる絶縁電線１００における電界強度の最大値と比較対象の絶縁電線１００における電界強度の最大値とを比較することにより、比較対象の絶縁電線１００におけるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を推定することができる。例えば、絶縁電線１００の絶縁被膜１０３の材料、絶縁被膜１０３の製造条件が同様の場合、比較対象の絶縁電線１００における電界強度の最大値が基準となる絶縁電線１００における電界強度の最大値の２倍であれば、比較対象の絶縁電線１００におけるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧は、基準となる絶縁電線１００におけるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の１／２倍であると推定することができる。
【００３３】
表２の例では、試料２の絶縁電線１００における電界強度の最大値は、試料３の絶縁電線１００における電界強度の最大値の約２．３倍であるため、理論上は、絶縁電線１００の絶縁被膜１０３の材料、絶縁被膜１０３の製造条件が同様の場合、試料２の絶縁電線１００におけるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧は、試料３の絶縁電線１００におけるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の１／２．３倍であると推定することができる。例えば、試料３の絶縁電線１００におけるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が１０ｋＶであるとすれば、試料２の絶縁電線１００におけるグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧は、１０／２．３＝４．３ｋＶであると推定することができる。
【００３４】
なお、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が低下することを抑制するためには、導体１０１に導入される表面欠陥を少なくすると共にそのサイズを小さくする必要があるため、伸線工程Ｓ１０１では、噴射器１０７で伸線ダイス１０２の前後両方向から導体１０１に潤滑油１０８を噴射することにより、導体１０１の表面を洗浄し、導体１０１の表面に付着した導体粉を除去することが考えられる。このとき、潤滑油１０８を廃棄する際の環境負荷等を考慮すると、潤滑油１０８を循環して再利用することにより、潤滑油１０８の廃棄量を出来る限り少なくすることが望ましい。
【００３５】
ところが、潤滑油１０８で導体１０１の表面を洗浄する際に潤滑油１０８に導体粉が混入するため、その潤滑油１０８で再び導体１０１の表面を洗浄すると、導体１０１の表面に潤滑油１０８と共に導体粉が噴射されることになり、導体１０１の表面を十分に洗浄することができず、導体１０１に導体粉が付着している状態で伸線ダイスを通すと、導体１０１に表面欠陥が導入される原因となってしまう。
【００３６】
そのため、潤滑油１０８の循環経路に濾過装置１０９を設置することにより、潤滑油１０８を濾過して潤滑油１０８に混入された導体粉を除去することが考えられる。このとき、潤滑油１０８を濾過する際の濾過精度を高くする程、潤滑油１０８に混入された導体粉をより確実に除去することができる。また、潤滑油１０８を濾過する際の濾過精度を高くする程、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が高い絶縁電線１００を製造することができる。
【００３７】
なお、濾過精度は、作業性、製造コスト、特性等を考慮して適宜調整することができ、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の高低に対応して潤滑油１０８を濾過する際の濾過精度を最適値に決定することが望ましい。より具体的には、伸線工程Ｓ１０１において、潤滑油１０８に混入される異物（導体粉を含む）に起因した導体１０１の傷のサイズと絶縁電線１００のグリセリン浸漬時の電界強度による絶縁破壊電圧との相関関係を予めシミュレーションで解析しておき、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧が目標値以上となるように潤滑油１０８を濾過する際の濾過精度を決定する。例えば、濾過精度を５μｍ、２５μｍ、７５μｍと高くするに連れて（濾過フィルタの目を細かくするに連れて）、導体１０１に規定の電圧を印加したときの導体１０１と絶縁被膜１０３との界面における電界強度の最大値が小さくなることがシミュレーションにより明らかになる。一方、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧と濾過精度との相関関係は図２に示すようになるため、この相関関係に基づいて潤滑油１０８を濾過する際の適切な濾過精度を決定する。
【００３８】
これにより、高いグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を有することが保証された絶縁電線１００を最小の製造コストで製造することができ、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧の向上と絶縁電線１００のコストの増大抑制との両立を図ることが可能となる。
【００３９】
これまで説明してきたように、本発明は、これを改善することにより、絶縁電線１００のグリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させるものである。
【００４０】
即ち、本発明によれば、従来と同様の絶縁塗料を使用しながらも、絶縁被膜厚を増加させること無く、グリセリン浸漬時絶縁破壊電圧を向上させることが可能な絶縁電線及びその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  絶縁電線
１０１  導体
１０２  伸線ダイス
１０３  絶縁被膜
１０４  送出機
１０５  テンションローラ
１０６  巻取機
１０７  噴射器
１０８  潤滑油
１０９  濾過装置
【図１】
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【図２】
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