(57)【要約】【課題】端末処理を容易に行うことができる平角電線を提供すること。【解決手段】熱硬化性樹脂層により外周が被覆された平角導体を有する平角線が積層されて積層導体部を構成する。積層導体部は、その外周を熱可塑性樹脂層により被覆される。積層導体部における平角線どうしは、接着されていない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂層により外周が被覆された平角導体を有する平角線が積層されてなる積層導体部と、
前記積層導体部の外周を被覆する熱可塑性樹脂層と、
を有し、
前記積層導体部の前記平角線どうしは、接着されていない、
ことを特徴とする平角電線。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂は、ポリイミドであり、
前記熱可塑性樹脂は、ポリエーテルエーテルケトンである、
ことを特徴とする請求項１記載の平角電線。
【請求項３】
前記平角線の角部の曲率半径は、０．２〜０．５ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の平角電線。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂層の厚みは５〜５０μｍであり、
前記熱可塑性樹脂層の厚みは、５０〜１５０μｍである、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の平角電線。
【請求項５】
前記平角線の断面の横／縦は２〜５である、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の平角電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平角電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、電気機器の小型化が進められ、それに伴いこれらの機器内に装着するコイルも、従来の断面円形状のエナメル線（丸形エナメル線）を用いたものから、断面矩形状のエナメル線（平角エナメル線）を用いたものが主流になりつつある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この平角エナメル線は断面矩形状の導体（平角導体）上に絶縁塗料を塗布焼き付けて絶縁皮膜を設けたものである。平角エナメル線を用いることによって、コイルに巻き付けた際のエナメル線同士の隙間を小さくでき、（つまり、エナメル線の占積率を高めることができ）、コイルの小型化を図ることができる。そして、最近では、コイルのさらなる小型化を図るべく、エナメル線の細径化が進んでいる。
【０００４】
交流モータや、高周波数電気機器のコイル等に用いられる高周波用の平角電線としては、複数の平角エナメル線の外周に絶縁用のエナメル被覆あるいは酸化膜が形成された平角電線が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４５６６６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、積層された複数の平角エナメル線を有する従来の平角電線では、モータを組み立てる際に、平角電線の端末を処理して配線する際に、複数の平角エナメル線のそれぞれを接続対象に接続する作業が生じる。
この作業では、従来の平角銅線では、通常、複数の平角エナメル線どうしは、接着された状態であったため、複数の平角エナメル線の外周を被覆する絶縁用のエナメル被覆あるいは酸化膜とともに平角エナメル線を好適に分岐させる作業に手間がかかり、モータの組立作業に手間がかかるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、端末処理を容易に行うことができる平角電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】
【０００８】
本発明の平角電線の一つの態様は、
熱硬化性樹脂層により外周が被覆された平角導体を有する平角線が積層されてなる積層導体部と、
前記積層導体部の外周を被覆する熱可塑性樹脂層と、
を有し、
前記積層導体部の前記平角線どうしは、接着されていない構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、端末処理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る一実施の形態の平角電線を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る平角電線１０を示す断面図である。
【００１２】
図１に示す平角電線１０は、例えば、平角導体２０と熱硬化性樹脂の層（「熱硬化性樹脂層」という）３０とを有する平角線４０、５０が積層された積層導体部６０と、積層導体部６０の外周を被覆する熱可塑性樹脂の層（「熱可塑性樹脂層」という）７０とを有する。
【００１３】
［平角線４０、５０］
平角線４０、５０は、本実施の形態では、同様の構成を有する。平角線４０、５０のそれぞれは、平角導体２０と、平角導体２０の外周を被覆する熱硬化性樹脂により形成される熱硬化性樹脂層３０とを有する。
平角線４０、５０は、例えば、厚みより幅が大きい矩形状断面を有する。ここで、矩形状断面は、対向する一対の短辺が円弧状に張り出した略矩形状の断面形状、即ち、互いに対向する一対の長辺と互いに対向し、且つ、それぞれ外側に向かって凸状に湾曲した短辺とを有する楕円形状の断面を含む。本実施の形態では、平角導体２０は、互いに対向する一対の長辺と互いに対向する短辺とを有する矩形状断面を有する。
【００１４】
平角線４０の矩形状断面における４ヶ所の角部４０ａには、丸みが付されている。これら角部４０ａに関しては、丸みが付されていなくてもよい。角部４０ａについては、コイルに巻き付けた際の占積率を高める観点からは、丸みが付されていない（つまり、断面が矩形である）か、丸みが付されている場合であっても、その丸みの半径（角部の曲率半径Ｒ）が０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。角部４０ａに丸みがある場合は、丸みがない（角部４０ａが直角形状である）場合と比較すると、両側辺にそれぞれ角部４０ａを有し、且つ、互いに接触する平角線４０、５０の接触する面どうしは、断面視するとそれぞれ両側辺に向かって離間する。これにより、平角線４０、５０どうしはそれぞれの両側辺から引き剥がされ易くなる。また、角部４０ａに丸みを付けた場合、その丸みの半径（角部の曲率半径Ｒ）が０．５ｍｍよりも大きくなると、平角線４０、５０同士の接触面も小さくなるので、好適に積層しにくくなる。この結果、平角線４０，５０を積層してなる積層導体部６０の外周を、熱可塑性樹脂層７０で好適に被覆することができない。よって、平角電線１０の端末において平角線４０、５０を容易に分岐させることができず、その分岐作業、つまり、平角電線１０の端末処理作業に手間がかかる。
角部４０ａに丸みが付けられている場合、丸みの半径（Ｒ）は、０．３であることが好ましい。なお、平角線５０は平角線４０と同様であるので説明は省略する。
【００１５】
図１に示すように、平角線４０の断面の、一対の短辺間に形成される長軸の長さＬと一対の長辺間で形成される短軸の長さＳとの比Ｌ／Ｓ（アスペクト比）は、２〜５であることが好ましい。比Ｌ／Ｓが５より大きかったり、また、２より小さかったりすると、平角電線１０の端末を接続対象に接続する際に、端部の平角線４０、５０が剥がれにくくなる。なお、一対の短辺間に形成される長軸の長さＬは、一対の長辺間の距離の最大値に相当する。一対の長辺間に形成される短軸の長さＳは、一対の短辺間の距離に相当する。長軸と短軸は、互いに直交していることが好ましい。長軸の長さＬは、平角導体２０の長軸の長さと略同じ（平角導体２０の幅＋熱硬化性樹脂層３０×２）であり、短軸の長さＳは、平角導体２０の短軸の長さと略同じ長さ（平角導体２０の厚み＋熱硬化性樹脂層３０の厚み×２）である。長軸の長さＬと短軸の長さＳとの比Ｌ／Ｓ（アスペクト比）が２〜５であるとき、例えば、角部４０ａの丸みの半径（Ｒ）を０．３ｍｍとすれば、平角電線１０の端末における平角線４０、５０の端部は、半径（Ｒ）を０．２〜０．５ｍｍとした場合において一層好適に剥がれ易くなる。
【００１６】
以下、平角線４０、５０を構成する各層について説明する。
【００１７】
［平角導体２０］
平角導体２０は、例えば、厚みより幅が大きい矩形状断面を有する。ここで、矩形状断面は、対向する一対の短辺が円弧状に張り出した略矩形状の断面形状、即ち、互いに対向する一対の長辺と互いに対向し、且つ、それぞれ外側に向かって凸状に湾曲した短辺とを有する楕円形状の断面を含む。本実施の形態では、平角導体２０は、互いに対向する一対の長辺と互いに対向する短辺とを有する矩形状断面を有する。
【００１８】
平角導体２０の材質は、銅、銅合金、アルミニウム、鉄、銀、これらの合金等であり得るが、機械的強度、導電率等の観点から、銅又は銅合金であることが好ましい。平角導体２０は、圧延等の伸線加工された導体である。
【００１９】
平角導体２０の矩形状断面における４ヶ所の角部には、丸みが付されていても付されていなくてもよい。これら角部に関しては、コイルに巻き付けた際の占積率を高める観点からは、丸みが付されていない（つまり、断面が矩形である）か、丸みが付されている場合であっても、その丸みの半径（角部の曲率半径Ｒ）が０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。本実施の形態では、平角導体２０の角部には丸みが付けられている。なお、平角導体２０の角部の丸みの半径は、平角線４０、５０の角部と相似の関係にあり、熱硬化性樹脂層３０が極めて膜薄であるため、平角導体２０の角部と平角線４０、５０の角部の曲率半径は同様であるといえる。
【００２０】
平角導体２０の断面において、一対の短辺間の長さ、より具体的には、一対の短辺間に形成される長軸の長さ（幅Ｌ）は、１．０〜１０．０ｍｍであることが好ましい。一対の長辺間の長さ、より具体的には、一対の長辺間に形成される短軸の長さ（厚みＳ）は、０．５〜５．０ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
［熱硬化性樹脂層３０］
熱硬化性樹脂層３０は、平角導体２０の外周に設けられ、平角導体２０を被覆する層である。熱硬化性樹脂層３０は、平角線４０、５０に耐熱性と絶縁性を付与する機能を有する。熱硬化性樹脂層３０は、従来用いられているものを使用することができる。例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエステルイミド（ＰＥｓＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミドヒダントイン変性ポリエステル、ポリアミド（ＰＡ）、ホルマール、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエステル（ＰＥ）、ポリビニルホルマール、エポキシ、ポリヒダントインが挙げられる。このうち、耐熱性に優れる、ポリイミド（ＰＩ）が好ましい。本実施の形態では、熱硬化性樹脂層３０はポリイミド（ＰＩ）からなる層で有りを用いており、ポリイミドによる熱硬化性樹脂層が平角導体２０を被覆している。
【００２２】
ポリイミドは、特に制限はなく、全芳香族ポリイミドおよび熱硬化性芳香族ポリイミドなど、通常のポリイミドを用いることができる。例えば、市販品（東レ社製、商品名：トレニース＃３０００）を用いるか、テトラカルボン酸成分単位と、ジアミン成分単位とを溶媒中で反応させ、被覆する際の焼き付け時の加熱処理によってイミド化させることによって得られるものを用いることもできる。
【００２３】
ポリイミドを構成するテトラカルボン酸成分単位は、例えばビフェニルテトラカルボン酸無水物（ＢＰＤＡ）単位等を含むことが好ましい。また、必要に応じて他の芳香族テトラカルボン酸単位や脂肪族テトラカルボン酸単位をさらに含んでもよい。また、ポリイミドを構成するジアミン成分単位は、芳香族ジアミン単位又は脂肪族ジアミン単位を含むことが好ましい。
【００２４】
ポリイミド等による熱硬化性樹脂層３０の厚みは、例えば、５μｍ〜５０μｍであることが好ましく、更に好ましくは、５μｍ〜２０μｍである。この厚みより、熱硬化性樹脂層３０を有する平角線４０、５０どうしは端部から剥離し易くなる。
【００２５】
熱硬化性樹脂層３０の厚みは、好ましくは、５〜５０μｍである。熱硬化性樹脂層３０の厚みが５μｍよりも薄い場合、或いは、５０μｍよりも厚い場合では、平角線４０，５０において互いに当接し合う熱硬化性樹脂層３０同士が好適に分岐にしくくなり、その分岐作業に手間がかかる。
【００２６】
［熱可塑性樹脂層７０］
熱可塑性樹脂層７０は、平角線４０、５０が積層されてなる積層導体部６０の外周に設けられ、積層導体部６０を被覆する層である。熱可塑性樹脂層７０は、熱可塑性樹脂を含み、平角線４０、５０に耐熱性と絶縁性を付与する機能を有する。熱可塑性樹脂層７０は、融点が２００℃以上４５０℃以下であることが好ましい。これにより、熱可塑性樹脂層７０は、積層導体部６０との接着強度及び耐溶剤性にも優れることとなる。なお、熱可塑性樹脂の融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて分析及び測定可能である。熱可塑性樹脂層７０は、押出成形可能であり、本実施の形態では、熱可塑性樹脂層７０は、熱可塑性樹脂を押出成形して積層導体部６０の外周に設けられている。
熱可塑性樹脂層７０は、矩形状若しくはだ円形状の断面外形を有する。
なお、積層導体部６０の外周に熱可塑性樹脂を設ける際に、プライマー樹脂は使用しない。積層導体部６０の平角線４０、５０同士を接着してしまうからである。
【００２７】
熱可塑性樹脂層７０の熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、変性ポリエーテルエーテルケトン（ｍｏｄｉｆｉｅｄ−ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等である。本実施の形態では、熱可塑性樹脂として、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いており、積層導体部６０の外周は、ＰＥＥＫを含む熱可塑性樹脂層７０により被覆されている。
【００２８】
ポリエーテルエーテルケトンは、ＵＬ７４６Ｂに規定される連続使用温度が２６０℃であり、耐熱性に優れている。さらに、ポリエーテルエーテルケトンは、曲げ特性に優れており、曲げられた際の熱可塑性樹脂層７０における亀裂や皺の発生を抑制する。また、ポリエーテルエーテルケトンは、比較的硬いことから、積層導体部６０を囲むように押出成成形したときに、積層される平角線４０、５０どうし、つまり平角線４０の熱硬化性樹脂層３０と平角線５０の熱硬化性樹脂層３０との当接状態に影響を与えることなく、当該当接状態を維持する。また、ポリエーテルエーテルケトンは、難燃性、耐摩耗性、耐薬品性、電気絶縁性等についても、他の一般的な樹脂に比べて優れている。
【００２９】
ポリエーテルエーテルケトン等による熱可塑性樹脂層７０の厚みは、例えば、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、更に好ましくは、５０μｍ〜１００μｍである。加えて、平角線４０、５０は、５μｍ〜５０μｍの厚みの熱硬化性樹脂層３０を有し、且つ、平角線４０、５０は、角部４０ａに０．１〜０．５ｍｍの半径（Ｒ）を有する。これにより、平角線４０、５０どうしは、端部から剥離し易くなる。
【００３０】
なお、熱可塑性樹脂層７０は、ポリエーテルエーテルケトン以外にも、必要に応じて他の成分をさらに含んでもよい。他の成分の例には、酸化防止剤、潤滑剤等が含まれる。
【００３１】
酸化防止剤は、熱可塑性樹脂層７０に含まれる熱可塑性樹脂の熱劣化を防止する機能を有し得る。酸化防止剤の例には、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が含まれる。
【００３２】
潤滑剤の例には、ポリエチレンワックス、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂等の合成系滑剤、蜜蝋、カルナウバ蝋及びキャンデリラワックス等の天然系滑剤が含まれる。
【００３３】
熱可塑性樹脂層７０の厚みは、５０〜１５０μｍである。熱可塑性樹脂層７０の厚みが５０μｍよりも薄い場合、或いは、熱可塑性樹脂層７０の厚みが１５０μｍよりも厚い場合、平角線の端末において平角線４０、５０を分岐させる際に、好適に分岐させにくく、分岐作業に手間がかかる。特に、熱可塑性樹脂層７０の厚みが５０〜１５０μｍの範囲外であり、且つ、熱硬化性樹脂層３０の厚みが５〜５０μｍの範囲外である場合では、平角電線１０の端末において、平角線４０、５０同士を、同様な形状で好適に分岐させることが一層困難になり、分岐作業を行いにくくなる。
【００３４】
なお、平角電線１０は、必要に応じて他の層をさらに含んでもよい。また、平角電線１０は、例えば産業用及び自動車用モータ、発電機等の、耐熱性を要求される電機コイルの巻線として好ましく用いることができる。
【００３５】
[平角電線１０の製造方法]
本実施の形態の平角電線１０は、１）平角導体２０の外周が、前述のポリイミド等を含む熱硬化性樹脂層３０で覆われた平角線４０、５０を得る平角線４０、５０の平角線製造工程と、２）圧延された平角線を積層し、その外周に、熱可塑性樹脂層７０をさらに形成する熱可塑性樹脂被覆工程とを含む。
【００３６】
１）平角線製造工程について
導体の外周に、前述のポリイミドを含む熱硬化性樹脂層３０を形成して、平角線４０、５０を得る。
熱硬化性樹脂層３０の形成は、原材料としての平角導体の外周に、ポリイミド前駆体ワニス（ポリアミック酸を溶かした溶液）又はポリイミドワニス（ポリイミドを溶かした溶液）を付与した後、焼き付けして行うことができる。ポリイミド前駆体ワニス又はポリイミドワニスの付与は、例えば塗布法、浸漬法、又は電着法等で行うことができる。ポリイミド前駆体ワニス又はポリイミドワニスを付与した後、焼き付ける操作は、１回だけ行ってもよいし、複数回行ってもよい。焼き付け温度は、少なくともワニス中の溶媒を除去できる温度（ポリイミド前駆体ワニスを用いる場合は、ポリイミド前駆体を硬化できる温度）であればよく、例えば２００〜５００℃、好ましくは３００〜４００℃とし得る。
ポリイミドによる熱硬化性樹脂層３０の軟化温度は、熱可塑性樹脂層７０の軟化温度よりも高い。
【００３７】
ポリイミド前駆体ワニス又はポリイミドワニスは、ポリイミド前駆体又はポリイミドが溶媒に溶解したものである。
【００３８】
平角線製造工程１）の後の熱可塑性樹脂被覆工程２）の前に、１）の平角線製造工程で得られた平角線４０、５０を、得られる平角線４０、５０の断面形状が所定の形状となるように圧延する。具体的には、平角線４０、５０の圧延は、得られる平角線４０、５０が図１に示されるような断面形状を有し、且つ平角線４０、５０の断面の長軸の長さＬと短軸の長さＳとの比（アスペクト比）Ｌ／Ｓが２〜５となるように行う。
【００３９】
２）熱可塑性樹脂被覆工程について
所定のアスペクト比で形成された平角線４０、５０を積層して積層導体部６０とする。積層導体部６０では、平角線４０、５０どうしは接着されておらず、詳細には、互いに点接触した状態で積層される。
この状態の積層導体部６０の外周に、熱可塑性樹脂（本実施の形態ではポリエーテルエーテルケトン）を押出成形する。これにより、積層導体部６０の外周を被覆する断面外形矩形状あるいは断面楕円形状の熱可塑性樹脂層７０が形成する。
【００４０】
本実施の形態の平角電線１０によれば、熱可塑性樹脂層（ポリエーテルエーテルケトン層）７０の耐熱性よりも平角線４０、５０の耐熱性（ポリイミド層）の方が高いため、平角電線１０の外側が劣化した場合でも、平角線４０、５０は正常に維持され、互いが導通することがない。
【００４１】
平角線４０、５０は、それぞれ平角導体２０の外周にポリイミド前駆体又はポリイミドが溶媒を塗布等して熱硬化性樹脂層３０を設けている。このため、平角線４０、５０の製造に関して従来からの共通の課題として、絶縁被膜の厚さが周方向で不均等になる（絶縁被膜の厚さを周方向で均等に形成できない）。具体的には、矩形状の角部で絶縁被膜の厚さが選択的に薄くなり、それに伴って該角部を挟む領域で絶縁被膜厚さが厚くなるという偏肉化現象（いわゆるドックボーンと呼ばれる形状）が生じる。なお、ドックボーンは、塗布した絶縁塗料の表面張力に起因する現象と言われており、平角線において不可避的な現象と考えられている。このため、積層する平角線４０、５０は面接触せず点接触の状態で積層される。また、平角線４０、５０同士は接着材を用いて接合されていない。
【００４２】
よって、積層導体部６０の外周に熱可塑性樹脂を押出成形する際に、押出成形時の高温で加熱されても、平角線４０、５０どうしは接着されることがない。なお、平角導体２０の厚み０．５〜５．０ｍｍ，幅１．０〜１０．０ｍｍ、熱硬化性樹脂層３０の膜厚５〜５０μｍである場合の平角線４０、５０における積層面（厚さ）の偏肉に関しては、通常の厚み：偏肉部分の厚み＝１：１．１〜２．０程度である。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、外周が熱硬化性樹脂層３０により被覆された平角導体２０をそれぞれ有する平角線４０、５０を積層した積層導体部６０の外周が熱可塑性樹脂層７０により被覆されている。積層導体部６０の平角線４０、０５どうしは、接着されていない。熱硬化性樹脂は、ポリイミドであり、熱可塑性樹脂は、ポリエーテルエーテルケトンである。また、平角線４０、５０の角部の曲率半径は、０．１〜０．５であり、熱硬化性樹脂層の厚みは５〜５０μｍ、熱可塑性樹脂層の厚みは、５０〜１５０μｍである。更には、平角線４０、５０の断面の横／縦は２〜５となる。
【００４４】
したがって、配線等のために平角電線１０の端末処理を行う際に、平角線４０、５０どうしを容易に剥離させて分岐させることができ、これにより容易に配線でき、端末処理を容易に行うことができる。
【００４５】
また、本実施の形態の平角電線１０によれば、平角導体２０を被覆する熱硬化性樹脂がポリイミドであり、ポリイミドで覆われた平角導体２０の積層体の外周を覆う熱可塑性樹脂がポリエーテルエーテルケトンであるので、この組み合わせによって、平角電線１０において、低誘電率が寄与され、部分放電開始電圧を高くすることができる。
【００４６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、絶縁層のひび割れが抑制され、且つ高い耐熱性と、導体との良好な密着性や層内密着性とを有する絶縁電線を提供することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  平角電線
２０  平角導体
３０  熱硬化性樹脂層
４０、５０  平角線
６０  積層導体部
７０  熱可塑性樹脂層
４０ａ  角部
【図１】
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