(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被覆が導体上に形成されている絶縁電線であって、
前記絶縁被覆は、前記導体の直上に形成された第１絶縁被覆層と、前記第１絶縁被覆層の外側に形成された第２絶縁被覆層との少なくとも２層を有し、
前記第１絶縁被覆層は、ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂（Ａ）とポリアミドからなる樹脂（Ｂ）とが質量部比で「30/70 ≦Ｂ/Ａ≦ 90/10」の範囲で混和された樹脂組成物で構成され、
前記第２絶縁被覆層は、ポリフェニレンサルファイドまたはポリエーテルエーテルケトンからなる樹脂（Ｃ）を主成分とする樹脂組成物で構成されており、
前記第２絶縁被覆層を構成する樹脂組成物は、ポリアミドからなる樹脂（Ｄ）が前記樹脂（Ｃ）に対して5質量部以下で混和されていることを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁電線において、
前記第２絶縁被覆層を構成する樹脂組成物は、比誘電率が3.0未満であるポリオレフィンからなる樹脂（Ｅ）が前記樹脂（Ｃ）に対して質量部比で「5/95 ≦Ｅ/Ｃ≦ 50/50」の範囲で混和されていることを特徴とする絶縁電線。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の絶縁電線において、
前記樹脂（Ｂ）は、融点が280℃以上のポリアミドからなる樹脂であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項４】
請求項１に記載の絶縁電線において、
前記樹脂（Ｂ）および前記樹脂（Ｄ）は、融点が280℃以上のポリアミドからなる樹脂であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の絶縁電線において、
前記樹脂（Ｂ）は、ナイロン46、ナイロン6T、ナイロン6I、ナイロン9T、およびナイロンM-5Tからなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂を含有することを特徴とする絶縁電線。
【請求項６】
請求項１または請求項４に記載の絶縁電線において、
前記樹脂（Ｂ）および前記樹脂（Ｄ）のそれぞれは、ナイロン46、ナイロン6T、ナイロン6I、ナイロン9T、およびナイロンM-5Tからなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂を含有することを特徴とする絶縁電線。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の絶縁電線において、
前記第１絶縁被覆層は、250℃以上に加熱された前記導体上に形成されることを特徴とする絶縁電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機や変圧器などの電気機器のコイルに用いられる絶縁電線に係り、特に、押出被覆層を含む絶縁被覆が形成された絶縁電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機や変圧器などの電気機器のコイルに用いられている絶縁電線（エナメル被覆絶縁電線）は、一般的に、コイルの用途・形状に合致した断面形状（例えば、丸形状や四辺形状）に成形された導体の外周に単層または複数層の絶縁被覆が形成された構造をしている。該絶縁被覆を形成する方法には、樹脂を有機溶剤に溶解させた絶縁塗料を導体上に塗布・焼付けする方法と、予め調合した樹脂組成物を導体上に押出被覆する方法がある。
【０００３】
近年、電気機器への小型化の要求により、コイル巻線工程において絶縁電線を高い張力下で小径のコアに高密度で巻くようになってきており、絶縁被覆には過酷な加工ストレスに耐えられる機械的特性（例えば、密着性や耐摩耗性など）が求められている。また、電気機器への高効率化・高出力化の要求からインバータ制御や高電圧化が進展している。その結果、コイルの運転温度が以前よりも上昇傾向にあり、絶縁被覆には高い耐熱性も求められている。それらに加えて、インバータサージ電圧などのより高い電圧が電気機器中のコイルに掛かることから、部分放電の発生によって絶縁被覆が劣化・損傷することがあるという問題が生じていた。
【０００４】
部分放電による絶縁被覆の劣化・損傷を防ぐために、部分放電開始電圧の高い絶縁被覆の開発が進められている。絶縁被覆の部分放電開始電圧を高くする手段の一例として、絶縁被覆に比誘電率の低い樹脂を用いる方法や、絶縁被覆の厚さを厚くする方法が挙げられる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、特定の構造を有するフッ素系ポリイミド樹脂を含む巻線の絶縁被覆材料が開示されている。特許文献１に記載の絶縁被覆材料は、比誘電率が2.3〜2.8であり、従来の絶縁塗料の比誘電率（3〜4程度）と比較して有意に低く、その結果、絶縁被覆の発熱量が抑えられて熱による劣化が抑えられるとされている。
【０００６】
特許文献２では、導体の外周に、少なくとも１層のエナメル焼き付け層と、その外側に少なくとも１層の押出被覆樹脂層を有し、該エナメル焼き付け層と該押出被覆樹脂層の厚さの合計が60μm以上であり、前記エナメル焼き付け層の厚さが50μm以下であり、前記押出被覆樹脂層が、25℃における引張弾性率が1000 MPa以上であり、かつ250℃における引張弾性率が10 MPa以上である樹脂材料（ポリエーテルエーテルケトンを除く）からなることを特徴とする耐インバータサージ絶縁ワイヤが開示されている。特許文献２に記載の絶縁ワイヤは、導体と絶縁被覆層の接着強度を下げることなく、高い部分放電開始電圧（900 Vp程度）を有する絶縁ワイヤを提供することができるとされている。
【０００７】
また、特許文献３では、導体と前記導体を被覆する押出絶縁層を有してなる２層以上の多層絶縁電線であって、前記絶縁層の最内層以外の少なくとも１層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂を連続層とし、オレフィン系共重合体成分を分散相とする樹脂混和物で形成され、前記樹脂混和物からなる絶縁層が、ポリフェニレンスルフィド樹脂100質量部と、オレフィン系共重合体成分3〜40質量部とを含有することを特徴とする多層絶縁電線が開示されている。特許文献３に記載の絶縁電線は、耐熱性と耐薬品性に優れているとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−５６７２０号公報
【特許文献２】特許第４１７７２９５号公報
【特許文献３】再公表２００５−１０６８９８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１に記載されているようなフッ素系ポリイミド樹脂からなる絶縁塗料を用いて絶縁被覆を形成した場合、絶縁被覆自体の比誘電率を低くすることはできると考えられるが、フッ素系ポリイミド樹脂から形成した絶縁被覆は導体への密着性が低いため、例えば、コイル巻線工程などにおける過酷な加工ストレスによって、該絶縁被覆が導体から剥離する現象（被覆浮き）が発生してしまうことが懸念される。被覆浮きは、絶縁電線全体としての部分放電開始電圧を低下させる要因となる。
【００１０】
特許文献２に記載されているような押出被覆樹脂層を有する従来の絶縁電線は、押出被覆樹脂層の厚さを厚くすることによって部分放電開始電圧を高くすることができると考えられるが、押出被覆樹脂層の密着性を確保するために、導体と押出被覆樹脂層との間にエナメル焼き付け層を介在させている。また、特許文献２では、その好ましい態様としてエナメル焼き付け層と押出被覆樹脂層との間に接着層を更に介在させ、エナメル焼き付け層と押出被覆樹脂層との接着力を強化している。
【００１１】
しかしながら、エナメル焼き付け層と押出被覆樹脂層とは樹脂組成物の性質と形成方法とが大きく異なることから、特許文献２の絶縁電線は、製造工程が煩雑になりやすく製造コストが増大しやすい問題がある。加えて、それらの層間に接着層を更に介在させる場合、製造コストが更に増大する問題がある。
【００１２】
また、特許文献３に記載されているような従来の多層絶縁電線は、部分放電開始電圧に関する近年の要求（１例として、室温環境で1700 Vp以上）を必ずしも満たせるものではなかった。言い換えると、絶縁電線の部分放電開始電圧に関して、更なる向上が強く望まれている。
【００１３】
前述したように、コイルの運転温度（すなわち絶縁電線の使用温度）は、以前よりも上昇傾向にある。一方、樹脂材料の誘電率は、一般的に温度の上昇とともに増大する。このことから、最新の実使用環境に対応するために、室温環境での改善に加えて、高温環境（例えば、150℃）でも高い部分放電開始電圧を有する絶縁電線が求められている。従って、本発明の目的は、上記の課題を解決し、導体と絶縁被覆との密着性を従来技術と同等に確保しながら（導体と絶縁被覆との密着性を低下させることなく）、幅広い温度領域で従来よりも高い部分放電開始電圧を有する絶縁電線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため、絶縁被覆が導体上に形成されている絶縁電線であって、前記絶縁被覆は、前記導体の直上に形成された第１絶縁被覆層と、前記第１絶縁被覆層の外側に形成された第２絶縁被覆層との少なくとも２層を有し、前記第１絶縁被覆層は、ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂（Ａ）とポリアミドからなる樹脂（Ｂ）とが質量部比で「30/70 ≦Ｂ/Ａ≦ 90/10」の範囲で混和された樹脂組成物で構成され、前記第２絶縁被覆層は、ポリフェニレンサルファイドまたはポリエーテルエーテルケトンからなる樹脂（Ｃ）を主成分とする樹脂組成物で構成されており、前記第２絶縁被覆層を構成する樹脂組成物は、ポリアミドからなる樹脂（Ｄ）が前記樹脂（Ｃ）に対して5質量部以下で混和されていることを特徴とする絶縁電線を提供する。
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、上記の本発明に係る絶縁電線において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記第２絶縁被覆層を構成する樹脂組成物は、比誘電率が3.0未満であるポリオレフィンからなる樹脂（Ｅ）が前記樹脂（Ｃ）に対して質量部比で「5/95 ≦Ｅ/Ｃ≦ 50/50」の範囲で混和されている。
（ii）前記樹脂（Ｂ）および前記樹脂（Ｄ）は、融点が280℃以上のポリアミドからなる樹脂である。
（iii）前記樹脂（Ｂ）および前記樹脂（Ｄ）のそれぞれは、ナイロン46、ナイロン6T、ナイロン6I、ナイロン9T、およびナイロンM-5Tからなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂を含有する。
（iv）前記第１絶縁被覆層は、250℃以上に加熱された前記導体上に形成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、導体と絶縁被覆との密着性を従来技術と同等に確保しながら（導体と絶縁被覆との密着性を低下させることなく）、幅広い温度領域で従来よりも高い部分放電開始電圧を有する絶縁電線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る絶縁電線の実施形態の１例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者らは、絶縁電線における部分放電を幅広い温度領域で抑制するため、絶縁被覆層の樹脂組成物や構造を鋭意検討した。その結果、絶縁被覆層が少なくとも２層からなり、導体の直上に形成される第１絶縁被覆層としてポリフェニレンサルファイドからなる樹脂（Ａ）とポリアミドからなる樹脂（Ｂ）とを所定の質量部比で混和した樹脂組成物を用い、さらに第１絶縁被覆層の外側に形成される第２絶縁被覆層として、ポリフェニレンサルファイドまたはポリエーテルエーテルケトンからなる樹脂（Ｃ）を主成分とする樹脂組成物を用いることが有効であることを見出した。本発明は、それらの知見に基づいて完成されたものである。
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態を説明する。ただし、本発明はここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
【００２０】
図１は、本発明に係る絶縁電線の実施形態の１例を示す断面模式図である。図１に示したように、本発明に係る絶縁電線10は導体1上に絶縁被覆2が形成され、絶縁被覆2は導体1の直上に形成された第１絶縁被覆層3と、第１絶縁被覆層3の外側に形成された第２絶縁被覆層4とを有している。
【００２１】
前述したように、第１絶縁被覆層3は、ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂（Ａ）とポリアミドからなる樹脂（Ｂ）とが混和された樹脂組成物で構成されており、樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）とを混和する比率（質量部比）が「30/70 ≦Ｂ/Ａ≦ 90/10」の範囲であることが好ましい。このような構成とすることにより、導体1と第１絶縁被覆層3との密着性を良好にすることができる。
【００２２】
ポリフェニレンサルファイドからなる樹脂（Ａ）は、高い耐熱性と高い機械的特性とを有するが、それのみでは導体との密着性が十分と言えない場合がある。そこで、導体との密着性を向上させるためにポリアミドからなる樹脂（Ｂ）を混合させた樹脂組成物を検討した。樹脂（Ａ）と樹脂（Ｂ）との質量部比が「Ｂ/Ａ＜ 30/70」であると、樹脂（Ｂ）が少な過ぎて導体との密着性向上の効果が十分に得られない。一方、該質量部比が「Ｂ/Ａ＞ 90/10」になると、樹脂（Ｂ）が多過ぎてポリアミドの分子構造中に持つ極性基の影響が相対的に増大し、部分放電開始電圧を低下させる要因となる。
【００２３】
本発明では、上述した第１絶縁被覆層3の外側に、ポリフェニレンサルファイドまたはポリエーテルエーテルケトンからなる樹脂（Ｃ）を主成分とする樹脂組成物で構成される第２絶縁被覆層4が更に設けられている。第１絶縁被覆層3に加えて第２絶縁被覆層4を設けることにより、密着性を低下させることなく従来よりも高い部分放電開始電圧（例えば、1700 Vp以上の高い部分放電開始電圧）を達成することができる。
【００２４】
第２絶縁被覆層4を構成する樹脂組成物は、ポリアミドからなる樹脂（Ｄ）が樹脂（Ｃ）に対して5質量部以下で混和されていることが好ましい。樹脂（Ｄ）を混和することにより、温度上昇に伴う比誘電率の増大が抑制され、密着性を低下させることなく幅広い温度領域で高い部分放電開始電圧を保持することに有効である。樹脂（Ｄ）の混和比率が、樹脂（Ｃ）に対して5質量部を超えると、第２絶縁被覆層4の比誘電率が増大し（例えば3.0以上となり）、高い部分放電開始電圧を得られない場合がある。
【００２５】
また、第２絶縁被覆層4を構成する樹脂組成物は、比誘電率が3.0未満であるポリオレフィンからなる樹脂（Ｅ）が樹脂（Ｃ）に対して質量部比で「5/95 ≦Ｅ/Ｃ≦ 50/50」の範囲で混和されていることが好ましい。樹脂（Ｅ）を混和することにより、第２絶縁被覆層4の比誘電率が低下し、部分放電開始電圧を高めることが可能となる。樹脂（Ｃ）と樹脂（Ｅ）との質量部比が「Ｅ/Ｃ＜ 5/95」であると、樹脂（Ｅ）が少な過ぎて部分放電開始電圧を高める効果が十分に得られない。一方、該質量部比が「Ｅ/Ｃ＞ 50/50」になると、樹脂（Ｅ）が多過ぎて耐熱性が低下する。
【００２６】
樹脂（Ｂ）および樹脂（Ｄ）は、融点が280℃以上のポリアミドからなる樹脂を用いることが好ましい。融点が280℃以上のポリアミドとしては、例えば、脂肪族ポリアミドであるナイロン46、芳香族ポリアミドであるナイロン6T（ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸との共縮重合体）やナイロン6I（ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸との共縮重合体）、ナイロン9T（ノナンジアミンとテレフタル酸との共縮重合体）、ナイロンM-5T（メチルペンタジアミンとテレフタル酸との共縮重合体）、ナイロン6T/66（ナイロン6Tとナイロン66との共重合体）、ナイロン6T/6I（ナイロン6Tとナイロン6Iとの共重合体）、ナイロン6T/6I/66（ナイロン6Tとナイロン6Iとナイロン66との共重合体）、ナイロン6T/M-5T（ナイロン6TとナイロンM-5Tとの共重合体）、ナイロン6T/6（ナイロン6Tとナイロン6との共重合体）などが挙げられる。樹脂（Ｂ）および樹脂（Ｄ）として上記のポリアミドを単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。また、樹脂（Ｂ）と樹脂（Ｄ）とは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００２７】
樹脂（Ｅ）としては、例えば、ポリエチレン、エチレン‐酢酸ビニル共重合体、エチレン‐エチルアクリレート共重合体、エチレン‐メチルアクリレート共重合体、エチレングリシジルメタクリレート共重合体から構成されるエチレン共重合体からなる群から選ばれる１種の樹脂（Ｅ１）や、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、ポリメチルペンテンからなる群から選ばれる１種の樹脂（Ｅ２）が好ましく用いられる。また、樹脂（Ｅ１）や樹脂（Ｅ２）を無水マレイン酸および/またはグリシジルメタクリレートで変性させてなる樹脂（Ｅ３）でもよい。樹脂（Ｅ１）〜（Ｅ３）の内の１種を単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
本発明に係る絶縁電線の製造方法として、第１絶縁被覆層3を導体1上に押出被覆で形成することは好ましい。特に、導体1を250℃以上に加熱した状態で第１絶縁被覆層3を押出被覆することが好ましい。これにより、導体1と第１絶縁被覆層3との密着性が更に向上する。密着性が向上することで、絶縁電線10を小径（例えば、自己径）に屈曲させてもシワの発生を防止できるとともに耐摩耗性も向上する。
【００２９】
導体1の加熱方法に特段の限定はなく、電気炉やバーナー、温風加熱装置、誘導加熱装置などを用いることができる。加熱温度は、押出被覆する樹脂組成物のガラス転移温度（Tg）よりも100℃以上高く、該樹脂組成物の融解が開始する温度である250℃以上にすると大きな効果が得られる。加熱時間にも特段の限定はないが、数十秒間から数分間保持するのが好ましい。なお、加熱温度が250℃未満の場合、加熱処理による更なる効果が得られない。
【００３０】
第２絶縁被覆層4の形成方法に特段の限定はないが、製造工程の簡素化の観点から、第２絶縁被覆層4も押出被覆（例えば、同時押出やタンデム押出）で形成することが好ましい。
【００３１】
絶縁被覆層2の厚さに特段の限定はないが、100μm以上であることが好ましい。絶縁被覆層2の可撓性を向上させるため、ポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸あるいはグリジシルメタクリレートで変性した樹脂組成物を副素材として上記の樹脂組成物にブレンドしてもよい。また、必要に応じて、酸化防止剤や銅害防止剤、滑剤、着色剤などを上記樹脂組成物に添加してもよく、第２絶縁被覆層4の外周に潤滑層を別途形成してもよい。
【００３２】
導体1の材料にも特段の限定はなく、エナメル被覆絶縁電線で常用される材料（例えば、無酸素銅や低酸素銅など）を用いることができる。図１においては導体1として丸形状の断面を有する例を示したが、それに限定されることはなく、四辺形状の断面を有する導体であってもよい。なお、本発明における四辺形状とは、角部が丸みを有する四角形状や角丸長方形状を含むものとする。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例１〜１２の絶縁被覆を構成する樹脂組成物の組成を後述する表１〜２に示し、比較例１〜４の絶縁被覆を構成する樹脂組成物の組成を後述する表３に示した。
【００３４】
（実施例１〜１２および比較例１〜４の作製）
導体として外径1.25 mmの銅線を用い、該銅線の外層に押出機を用いて後述する表１〜表３に示した樹脂組成物を押出被覆して、図１に示すような形状の絶縁電線を作製した。表中の高密度ポリエチレン（HDPE）としては、密度が0.91 g/cm3、メルトフローレート（MFR）が0.8 g/10minのものを用いた。絶縁被覆の厚さは約150μmとした。
【００３５】
上記のように作製した絶縁電線（実施例１〜１２および比較例１〜４）に対して、次のような測定および試験を行った。
【００３６】
（１）部分放電開始電圧測定
部分放電開始電圧の測定は次のような手順で行った。絶縁電線を500 mmの長さで２本切り出し、39 N（4 kgf）の張力を掛けながら撚り合わせて中央部の120 mmの範囲に６回の撚り部を有するツイストペアの試料を用意した。試料端部10 mmの絶縁被覆をアビソフィックス装置で剥離した。その後、絶縁被覆の乾燥のため、120℃の恒温槽中に30分間保持し、デシケータ中で室温になるまで18時間放置した。部分放電開始電圧は、部分放電自動試験システム（総研電気株式会社製、DAC-6024）を用いて測定した。測定条件は、25℃で相対湿度50％の雰囲気、および150℃の雰囲気とし、50 Hzの電圧を10〜30 V/sで昇圧しながらツイストペア試料に荷電した。ツイストペア試料に50 pCの放電が50回発生した電圧を部分放電開始電圧（Vp）とした。
【００３７】
（２）密着性評価
密着性は、JIS C3003に準拠した急激伸張試験を実施することにより評価した。急激伸張試験の結果、絶縁被覆の浮き（剥離）の長さが破断点から2 mm以下のものを「◎：優秀の意味」、2〜20 mmのものを「○：合格の意味」、20 mmよりも長いものを「×：不合格の意味」とした。
【００３８】
実施例１〜１２の樹脂組成物の組成および測定評価結果を表１〜表２に示し、比較例１〜４の樹脂組成物の組成および測定評価結果を表３に示す。
【００３９】
【表１】
0005699971.tif 000002
【００４０】
【表２】
0005699971.tif 000003
【００４１】
【表３】
0005699971.tif 000004
【００４２】
表１〜表２に示したように、本発明に係る実施例１〜１２の絶縁電線は、従来技術と同等な絶縁被覆厚さ（約150μm）において、25℃環境下で1700 Vp以上の高い部分放電開始電圧を有し、150℃環境下でも1500 Vp以上の高い部分放電開始電圧を有していることが確認された。さらに、密着性評価に関しても、実施例１〜１２の絶縁電線は必要十分な特性を有していることが確認された。特に、導体温度を250℃以上とした実施例３、４及び７〜１２は、導体温度が250℃未満である実施例１、２及び５、６と比べて、密着性が更に向上していることが判る。
【００４３】
これらに対し、表３に示したように、第１絶縁被覆層の組成が本発明の規定する範囲外である比較例１と比較例２とは、密着性と部分放電開始電圧のいずれか一方で要求を達成することができなかった。また、比較例３および比較例４も第１絶縁被覆層の組成が本発明の規定範囲外であり、いずれの環境温度でも部分放電開始電圧が明らかに低下し、要求を達成することができなかった。
【００４４】
以上のことから、本発明に係る実施例１〜１２の絶縁電線は、導体と絶縁被覆との密着性を従来技術と同等に確保しながら（導体と絶縁被覆との密着性を低下させることなく）、幅広い温度領域で従来よりも高い部分放電開始電圧を有していることが実証された。
【符号の説明】
【００４５】
10…絶縁電線、
1…導体、2…絶縁被覆、3…第１絶縁被覆層、4…第２絶縁被覆層。
【図１】
0005699971.tif 000005