(57)【要約】  平角導体上に絶縁皮膜を厚膜化しても優れた可とう性を有する絶縁電線及び当該絶縁電線を用いたコイルを提供する。  絶縁電線１は、平角導体１０と、平角導体１０の周囲に設けられた絶縁皮膜１１とを備える。絶縁皮膜１１は、分子中にイミド構造を含む樹脂からなり、５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失弾性率と貯蔵弾性率の比で表される損失正接tanδのピーク値が１．０未満であることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角導体と、前記平角導体の周囲に設けられた絶縁皮膜とを備えた絶縁電線であって、
前記絶縁皮膜は、分子中にイミド構造を含む樹脂からなり、５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失弾性率と貯蔵弾性率の比で表される損失正接tanδのピーク値が１．０未満であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
前記絶縁皮膜は、前記損失正接tanδのピーク値が０．８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】
前記樹脂は、ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の絶縁電線。
【請求項４】
前記樹脂は、イミド濃度が２８質量％以上３７質量％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項５】
前記絶縁皮膜は、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（ＢＡＰＢ）、２，２−ビス[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]プロパン（ＢＡＰＰ）及び１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ-Ｒ）から選ばれる１種以上、並びに、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）及び３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）から選ばれる１種以上を原料として得られるポリアミック酸塗料を前記平角導体の周囲に塗装後、焼き付けして形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項６】
前記絶縁皮膜は、その皮膜厚さが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁電線
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の絶縁電線を用いて形成されたことを特徴とするコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁電線及び当該絶縁電線を用いたコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モータや変圧器等の電気機器のコイル用として用いられる絶縁電線には優れた絶縁性や耐熱性、可とう性などの機械的特性が求められている。【０００３】
近年、モータは小型化及び軽量化がなされている。小さなスペースに高出力のモータを組み込む場合、そこで使用される絶縁電線における導体の断面積の割合を高くするために、断面形状が平角形状である絶縁電線が広く用いられるようになってきている。【０００４】
また、高出力のための高電圧駆動化とともに、動力性能向上のためのインバータ駆動化が急速に進んでいる。モータが高電圧駆動され、同時にインバータ駆動されることで、高電圧駆動とインバータサージの重畳により、モータの絶縁電線に部分放電が発生し、絶縁破壊に至るリスクが高まっている。【０００５】
そのため、近年では、部分放電の発生による絶縁破壊を防止するべく、絶縁電線の部分放電開始電圧（ＰＤＩＶ；Partial Discharge Inception Voltage）を高くすることがなされている。【０００６】
絶縁電線のＰＤＩＶは、例えば、絶縁皮膜の低誘電率化により向上することが知られている。低誘電率化した絶縁皮膜を有する絶縁電線として、例えば、ビスフェノールＡジフタル酸二無水物（ＢＰＡＤＡ）と所定の芳香族ジアミンを用いて、ポリイミド前駆体樹脂のイミド化後のイミド基濃度を１５〜２０％としたポリイミド樹脂ワニスを絶縁層に用いた絶縁電線が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２２４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
絶縁電線のＰＤＩＶを高くする一方で、近年では、モータを作製する際に、各相間に挿入していた相間絶縁紙を省くようにする試みもなされている。相間絶縁紙の挿入は非常に手間がかかるため、コスト増の要因となっており、相間絶縁紙を省くことでコストの削減に繋がる。このため、相間絶縁紙を省いたモータを作製するのに好適な絶縁電線が求められている。【０００９】
そのような絶縁電線として絶縁塗料を導体上に塗布し、焼付けすることによって得られる絶縁皮膜を厚膜化した絶縁電線が考えられるが、当該絶縁電線では、コイル成形加工時（例えば絶縁電線の伸長、曲げ、捻り、端末部のプレス加工時）の絶縁皮膜への負荷が大きくなるため、絶縁皮膜の加工部に亀裂が発生する。特に導体が平角形状の場合、均一でかつ厚い厚さの絶縁皮膜を形成することが難しいため、厚さが不均一な部分を起点に亀裂が生じやすくなる。【００１０】
なお、特許文献１の絶縁電線では、低誘電率化、皮膜の柔軟性の向上にともない、耐熱性の低下が懸念され、さらに平角導体に絶縁塗料で絶縁皮膜を形成する際に、絶縁皮膜の厚さが不均一になり易くなると考えられる。【００１１】
そこで、本発明の目的は、平角導体上に絶縁皮膜を厚膜化しても優れた可とう性を有する絶縁電線及び当該絶縁電線を用いたコイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明者らは、絶縁皮膜の損失弾性率と貯蔵弾性率の比である損失正接tanδに着目し、ｔａｎδのピーク値（最大値）が一定以下の貯蔵弾性率を有する材料を用いることで、平角導体上に絶縁皮膜を厚膜化しても絶縁皮膜が均一に形成され易いことを見出し、絶縁皮膜を厚膜化しても優れた可とう性を有する絶縁電線を発明するに至った。【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、下記の絶縁電線及び当該絶縁電線を用いたコイルを提供する。【００１４】
［１］平角導体と、前記平角導体の周囲に設けられた絶縁皮膜とを備えた絶縁電線であって、前記絶縁皮膜は、分子中にイミド構造を含む樹脂からなり、５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失弾性率と貯蔵弾性率の比で表される損失正接tanδのピーク値が１．０未満であることを特徴とする絶縁電線。
［２］前記絶縁皮膜は、前記損失正接tanδのピーク値が０．８以下であることを特徴とする前記［１］に記載の絶縁電線。
［３］前記樹脂は、ポリイミド樹脂であることを特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の絶縁電線。
［４］前記樹脂は、イミド濃度が２８質量％以上３７質量％以下であることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の絶縁電線。
［５］前記絶縁皮膜は、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（ＢＡＰＢ）、２，２−ビス[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]プロパン（ＢＡＰＰ）及び１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ-Ｒ）から選ばれる１種以上、並びに、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）及び３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）から選ばれる１種以上を原料として得られるポリアミック酸塗料を前記平角導体の周囲に塗装後、焼き付けして形成されることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の絶縁電線。
［６］前記絶縁皮膜は、その皮膜厚さが５０μｍ以上であることを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれか１つに記載の絶縁電線。
［７］前記［１］〜［６］のいずれか１つに記載の絶縁電線を用いて形成されたことを特徴とするコイル。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、平角導体上に絶縁皮膜を厚膜化しても優れた可とう性を有する絶縁電線及び当該絶縁電線を用いたコイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る絶縁電線の一例を示す横断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコイルの一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔絶縁電線〕
図１は、本発明の実施の形態に係る絶縁電線の一例を示す横断面図である。
本発明の実施の形態に係る絶縁電線１は、平角導体１０と、平角導体１０の周囲に設けられた絶縁皮膜１１とを備えた絶縁電線であって、絶縁皮膜１１は、分子中にイミド構造を含む樹脂からなり、５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失弾性率と貯蔵弾性率の比で表される損失正接tanδのピーク値（最大値）が１．０未満である。
【００１８】
（平角導体）
平角導体１０は、銅等の導電材料からなる。銅としては、無酸素銅や低酸素銅などが主に用いられる。また、平角導体１０は、多層構造を有してもよく、例えば、銅線の表面にニッケル等の金属めっきを施したものであってもよい。平角導体１０の断面形状は、四角形状である。なお、ここでいう四角形状とは、四角形の角部が丸みを有する四角形状も含むものとする。
【００１９】
（絶縁皮膜）
絶縁皮膜１１は、分子中にイミド構造を含む樹脂からなる。分子中にイミド構造を含む樹脂としては、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリイミド樹脂が挙げられるが、耐熱性や機械特性の観点からポリイミド樹脂であることが好ましい。特に、イミド濃度が２８質量％以上であることが良い。２８質量％未満であると耐熱性が低下しやすくなる。イミド濃度の上限は限定されるものではないが、３７質量％以下であることが好ましい。なお、イミド濃度は、分子中にイミド構造を含む樹脂を構成する成分（例えば、ポリイミド樹脂の場合は、後述するジアミン成分と酸成分）の原料やその配合量で調整が可能である。
【００２０】
絶縁皮膜１１は、５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失弾性率（Ｇ"）と貯蔵弾性率（Ｇ'）の比（Ｇ"／Ｇ'）で表される損失正接tanδのピーク値（tanδの最大値）が１．０未満である。損失正接tanδのピーク値は０．８以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましい。損失正接tanδのピーク値の下限は限定されるものではないが、０．０５以上であることが好ましい。
【００２１】
絶縁皮膜１１の５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失正接tanδのピーク値が１．０未満であると、平角導体に絶縁塗料を塗布・焼付けして得られる絶縁皮膜が均一の厚さで形成しやすくなる。つまり、１．０以上であれば絶縁皮膜の厚さが均一に形成し難くなると考えられ、この状態で加工を行った場合、絶縁皮膜の厚さが不均一な部分を起点として絶縁皮膜に亀裂が生じ易くなる。
【００２２】
貯蔵弾性率は硬さ、損失弾性率は柔らかさの指標とされる。貯蔵弾性率と損失弾性率の比で表される損失正接ｔａｎδのピーク値が大きいほど、粘性が大きくなり、絶縁皮膜の付きまわりに影響すると考えられる。なお、損失正接ｔａｎδは、イミド濃度を小さくしたときに大きくなる傾向にあると考えられる。この詳細なメカニズムは不明だが、イミド濃度が小さくなると粘性が大きくなるため、損失正接ｔａｎδが大きくなる傾向にあると推察される。
【００２３】
損失正接ｔａｎδは、原料の配合で調整が可能である。例えば、ポリアミック酸の場合、剛直な成分や網目構造などを導入することでｔａｎδを小さく、屈曲構造を導入することで大きくすることも可能である。
【００２４】
絶縁皮膜１１は、例えば、ポリイミド樹脂前駆体を溶媒に溶解してなる塗料（ポリアミック酸塗料）を、平角導体１０の外周に塗布し、焼付けすることにより形成される。このポリイミド樹脂前駆体は、ジアミン成分と、酸成分とを１００℃以下の温度で反応させたものからなる。
【００２５】
ジアミン成分としては、１，４−ジアミノベンゼン（ＰＰＤ）、１，３−ジアミノベンゼン（ＭＰＤ）、４，４'−ジアミノジフェニルメタン（ＤＡＭ）、４，４'−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、３，３’−ジメチル−４，４'−ジアミノビフェニル、２，２’−ジメチル−４，４'−ジアミノビフェニル（ｍ−ＴＢ）、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）４，４'−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、３，３'−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、４，４'−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン（ＦＤＡ）、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ−Ｑ）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ−Ｒ）、４，４'−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（ＢＡＰＢ）、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン（ＢＡＰＰ）、ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］スルホン（ＢＡＰＳ）、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＢＡＰＰ）などが挙げられる。これらのうちの１種を単独で用いるほか、２種以上を併用することもできる。特性の観点から、４，４'−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）、４，４'−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（ＢＡＰＢ）、２，２−ビス[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]プロパン（ＢＡＰＰ）及び１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ-Ｒ）から選ばれる１種以上を用いることが好ましい。また、上記の物に限定されるものではなく、得られるポリイミド樹脂の５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失正接tanδのピーク値を１．０未満にできるジアミン成分であれば使用できる。
【００２６】
２種以上を用いた場合の配合割合は特に限定されるものではないが、例えば、ＯＤＡとＢＡＰＢを併用した場合、配合割合（ＯＤＡ／ＢＡＰＢ）を４０／６０〜９５／５とすることが好ましい。特性やコストの観点から５０／５０〜９０／１０とすることがより好ましい。
【００２７】
酸成分としては、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）、４，４‘−オキシジフタル酸二無水物（ＯＤＰＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、４，４’−（２，２−ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸二無水物（６ＦＤＡ）、２，２−ビス[４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル]プロパン酸二無水物（ＢＰＡＤＡ）などが例示される。また、必要に応じ、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロ−３−フラニル）−３−メチル−３−シクロへキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、或いは上記例示したテトラカルボン酸無水物を水添した脂環式テトラカルボン酸二無水物類等を用いることができる。これらのうちの１種を単独で用いるほか、２種以上を併用することもできる。特性の観点から、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）及び３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）から選ばれる１種以上を用いることが好ましい。また、上記の物に限定されるものではなく、得られるポリイミド樹脂の５０℃〜４００℃の範囲で測定したときの損失正接tanδのピーク値を１．０未満にできる酸成分であれば使用できる。
【００２８】
２種以上を用いた場合の配合割合は特に限定されるものではないが、例えば、ＰＭＤＡとＢＰＤＡを併用した場合、配合割合（ＰＭＤＡ／ＢＰＤＡ）を４０／６０〜９０／１０とすることが好ましい。特性やコストの観点から５０／５０〜８０／２０とすることがより好ましい。
【００２９】
絶縁電線１は、従来の方法で上記絶縁塗料（ポリアミック酸塗料）を平角導体１０に塗装し、例えば３５０〜６００℃程度で焼付けることを繰り返し、所望の皮膜厚さの絶縁皮膜１１を形成することで製造できる。なお、絶縁電線１の製造方法はこれに限られるものではなく、導体上に所望の皮膜厚さの絶縁皮膜１１を形成することが可能な方法であればよい。
【００３０】
絶縁皮膜１１は、その皮膜厚さ（最薄皮膜厚：絶縁皮膜１１の周方向で最も皮膜厚さが薄い箇所）が５０μｍ以上であることが好ましい。５０μｍ未満であると、絶縁皮膜の厚膜化によるＰＤＩＶの向上の効果が小さくなる。皮膜厚さの上限は、限定されるものではないが、１５０μｍ以下であることが好ましく、１３０μｍ以下であることがより好ましい。
【００３１】
また、密着性の高い皮膜（密着層）を絶縁皮膜１１の下側に設けることで、平角導体１０と絶縁皮膜１１の密着性を上げることができる。密着層は、絶縁電線の特性を損ねない程度に薄く設ける程度でよい。例えば、密着層の皮膜厚さは、１〜１０μｍである。この密着層を設けることで絶縁皮膜１１と平角導体１０、又は、この絶縁皮膜１１とともに絶縁電線１を構成する他の絶縁皮膜との密着性を向上させることができる。
【００３２】
また、絶縁皮膜１１の周囲に潤滑性を付与するための絶縁皮膜や、耐傷性を付与するための絶縁皮膜などを形成しても良い。これらの絶縁皮膜は、絶縁塗料を塗布、焼付けすることによって形成されることが好ましい。
【００３３】
〔コイル〕
図２は、本発明の実施の形態に係るコイルの一例を示す斜視図である。
コイル２は、上記本発明の実施の形態に係る絶縁電線１を用いて形成されたことを特徴とする。
【００３４】
コイル２は、例えば、モータや発電機等の電気機器を構成するコイルであり、絶縁電線１にエッジワイズ曲げ加工を施すことにより形成される。例えば、電気機器の固定子コアに装着されるコイルとする場合、固定子コアの形状に対応して、絶縁電線１を台形形状に巻回して形成される。
【実施例】
【００３５】
以下に、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。【００３６】
（実施例１）
攪拌機、還流冷却管、窒素流入管、及び温度計を備えたフラスコ内で、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解した後、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）を等モルとなるように配合し、室温で１２時間撹拌し、ポリアミック酸塗料を得た。このポリアミック酸塗料は塗装作業性のために希釈調整を行った。【００３７】
（実施例２）
攪拌機、還流冷却管、窒素流入管、及び温度計を備えたフラスコ内で、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）及び２，２−ビス[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]プロパン（ＢＡＰＰ）をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解した後、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）をＯＤＡとＢＡＰＰの合計量と等モルとなるように配合し、室温で１２時間撹拌し、ポリアミック酸塗料を得た。このポリアミック酸塗料は塗装作業性のために希釈調整を行った。【００３８】
（実施例３）
攪拌機、還流冷却管、窒素流入管、及び温度計を備えたフラスコ内で、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ及び４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル（ＢＡＰＢ）をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解した後、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）を合計量がＯＤＡとＢＡＰＢの合計量と等モルとなるように配合し、室温で１２時間撹拌し、ポリアミック酸塗料を得た。このポリアミック酸塗料は塗装作業性のために希釈調整を行った。【００３９】
（実施例４）
攪拌機、還流冷却管、窒素流入管、及び温度計を備えたフラスコ内で、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）及び１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン（ＴＰＥ−Ｒ）をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解した後、ピロメリット酸無水物（ＰＭＤＡ）をＯＤＡとＴＰＥ−Ｒの合計量と等モルとなるように配合し、室温で１２時間撹拌し、ポリアミック酸塗料を得た。このポリアミック酸塗料は塗装作業性のために希釈調整を行った。【００４０】
（比較例１）
攪拌機、還流冷却管、窒素流入管、及び温度計を備えたフラスコ内で、２，２−ビス[４−（４−アミノフェノキシ）フェニル]プロパン（ＢＡＰＰ）をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解した後、ビスフェノールＡジフタル酸二無水物を等モルとなるように配合し、室温で１２時間撹拌し、ポリアミック酸塗料を得た。このポリアミック酸塗料は塗装作業性のために希釈調整を行った。【００４１】
（実施例１〜４及び比較例１の絶縁電線の製造）
希釈調整したポリアミック酸塗料をそれぞれ常法により平角導体に塗装を行い、３５０〜６００℃程度で焼き付けることを繰り返し、皮膜厚５０μｍの絶縁電線を得た。【００４２】
（粘弾性測定）
上記の通りに作製した絶縁電線から絶縁皮膜の一部を切り出し、動的粘弾性装置DVA-200（アイティー計測制御（株）製）にて粘弾性の測定を行った。測定温度は５０℃から４００℃、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、１Ｈｚで行った。動的粘弾性の測定結果より、損失弾性率及び貯蔵弾性率を求め、さらに損失弾性率と貯蔵弾性率の比で表される損失正接tanδのピーク値を求めた。【００４３】
（可とう性評価）
可とう性の評価は、以下の通りにして行った。
上記の通りに製造した絶縁電線を３０％伸張した後に、２倍径（平角導体の幅の２倍、幅が２ｍｍの場合はφ４ｍｍ）でのエッジワイズ曲げ試験を行い、顕微鏡で亀裂の有無にて合否を判断した。亀裂が無いものを合格（〇）とし、亀裂が有ったものを不合格（×）とした。表１に評価結果を示す。【００４４】
【表１】
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【００４５】
実施例１〜４の損失正接ｔａｎδの最大値は０．０８〜０．６０であり、１．０未満であった。比較例1の損失正接ｔａｎδは１．７であった。可とう性評価結果は表１に示す通りであり、損失正接tanδのピーク値が１．０未満である実施例１〜４において、可とう性が優れていることがわかった。【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず種々に変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１：絶縁電線、２：コイル、１０：平角導体、１１：絶縁被膜
【図１】
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【図２】
2015198491.tif 000005
【国際調査報告】
2015198491.tif 000006
2015198491.tif 000007