(57)【要約】【課題】  高周波特性、特に耐インバータサージ性と高伸長下でのコイル巻線性とに優れた耐熱型の複合エナメル線を提供する。【解決手段】  導体２の外周にポリエステル層３あるいは耐熱ポリエステル層を形成し、そのポリエステル層３あるいは耐熱ポリエステル層の外周にポリエステルイミド層４を形成し、そのポリエステルイミド層４の外周に自己潤滑ポリアミド層５を形成したものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周にポリエステル層あるいは耐熱ポリエステル層を形成し、そのポリエステル層あるいは耐熱ポリエステル層の外周にポリエステルイミド層を形成し、そのポリエステルイミド層の外周に自己潤滑ポリアミド層を形成したことを特徴とする複合エナメル線。
【請求項２】
上記ポリエステル層あるいは上記耐熱ポリエステル層の厚さが、そのポリエステル層あるいは耐熱ポリエステル層の厚さと、上記ポリエステルイミド層の厚さとの合計厚さの１０〜５０％である請求項１記載の複合エナメル線。
【請求項３】
上記自己潤滑ポリアミド層は、６ナイロン、６,６ナイロン、６,１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン等のポリアミドを有機溶剤に溶解し、そのポリアミドが溶解した有機溶剤にポリオレフィン系ワックスや脂肪酸エステル系ワックスを配合してなる塗料を、塗布、焼き付けして形成される請求項１または２記載の複合エナメル線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合エナメル線に係り、特に、高周波特性と高伸長下での巻線性とに優れた耐熱型の複合エナメル線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エナメル線は、導体の外周にエナメル塗料を繰り返し塗布、焼き付けしてなる絶縁電線である。このエナメル線は、構造面から区分すると、シングルコートエナメル線と、ダブルコートエナメル線、トリプルコートエナメル線等の複合エナメル線とがある。
【０００３】
シングルコートエナメル線は、導体の外周に１種類のエナメル線用塗料を塗布、焼き付けしたものであり、複合エナメル線は、導体の外周に２種類以上の異なるエナメル線用塗料を塗布、焼き付けしたものである。
【０００４】
複合化の目的は、各々の塗料によるエナメル線の特性や欠点をお互いに補えることや、特長を加え合わせることによって、さらには低コスト化を図ることによって、エナメル線として幅広い特性を付与させられることである。
【０００５】
複合エナメル線の中で、特に、滑り性がよい耐熱自己潤滑線と称されるエナメル線は、耐熱性が１５５〜１８０℃以上であり、内層にポリエステルイミドを用い、最外層に自己潤滑ポリアミドや自己潤滑ポリアミドイミドを用いたものが多い。この耐熱自己潤滑線は、特性とコストのバランスがよいことから、耐熱モータ、電装用モータ、変成器等の巻線として幅広く使用されている。
【０００６】
一方、電気機器に使用する産業用モータの分野では、エネルギー消費量低減のため、モータ駆動電源のインバータ化が進んでいる。このため、エナメル線には、優れた高周波特性、特に耐インバータサージ性（インバータサージ課電寿命の長寿命化）が要求されるようになってきている。
【０００７】
また、エナメル線使用量を少なくすることによって銅損を低減させ、モータの高効率化を図る集中巻線方式によるステータコイルの製造も進んでいる。集中巻線方式は、高テンションを加えながらエナメル線をステータに整列巻線するため、一般のインサータ巻線方式に比べ、エナメル線にダメージが加わりやすい。このため、集中巻線方式で使用されるエナメル線には、密着性、可とう性の向上が要求されるようになってきている。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１３８４４８号公報
【特許文献２】特開平２００２−３５８８３５号公報
【特許文献３】特開平２００２−３５８８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、現在の耐熱自己潤滑線は、インバータ駆動電源下で使用すると寿命が比較的短いことが分かってきた。すなわち、ポリエステルイミドとポリアミドあるいはポリアミドイミドを組み合わせた耐熱自己潤滑線は、機械的特性や耐熱性が良好であるが、インバータ駆動電源で使用するモータでは、予想外に寿命が短くなることが分かってきている。
【００１１】
また、集中巻線方式のように、エナメル線が高伸長されながら巻線されるステータコイルでは、現在の耐熱自己潤滑線を使用した場合、密着性、可とう性が低いので、皮膜に亀裂等が発生しやすくなり、モータとしての電気特性低下の心配があることが分かってきている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、高周波特性、特に耐インバータサージ性と高伸長下でのコイル巻線性とに優れた耐熱型の複合エナメル線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、導体の外周にポリエステル層あるいは耐熱ポリエステル層を形成し、そのポリエステル層あるいは耐熱ポリエステル層の外周にポリエステルイミド層を形成し、そのポリエステルイミド層の外周に自己潤滑ポリアミド層を形成した複合エナメル線である。
【００１４】
請求項２の発明は、上記ポリエステル層あるいは上記耐熱ポリエステル層の厚さが、そのポリエステル層あるいは耐熱ポリエステル層の厚さと、上記ポリエステルイミド層の厚さとの合計厚さの１０〜５０％である請求項１記載の複合エナメル線である。
【００１５】
請求項３の発明は、上記自己潤滑ポリアミド層は、６ナイロン、６,６ナイロン、６,１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン等のポリアミドを有機溶剤に溶解し、そのポリアミドが溶解した有機溶剤にポリオレフィン系ワックスや脂肪酸エステル系ワックスを配合してなる塗料を、塗布、焼き付けして形成される請求項１または２記載の複合エナメル線である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００１７】
（１）高周波特性、特に耐インバータサージ性や密着性、可とう性に優れ、インバータ駆動電源による各種モータの信頼性を向上できる。
【００１８】
（２）また、高伸長化でのコイル巻線性に優れ、加工劣化の厳しいコイル巻線方式（例えば、集中巻線方式）への適用が可能であり、工業上有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１は、本発明の好適実施の形態を示す複合エナメル線の横断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態に係る複合エナメル線１は、導体２の外周にポリエステル（樹脂塗膜）層（あるいは耐熱ポリエステル（樹脂塗膜）層）３を形成し、そのポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３の外周にポリエステルイミド（樹脂塗膜）層４を形成し、そのポリエステルイミド層４の外周に自己潤滑ポリアミド（樹脂塗膜）層５を形成したものである。これらポリエステル層３、ポリエステルイミド層４、自己潤滑ポリアミド層５は、それぞれ皮膜とも呼ばれる。
【００２２】
ポリエステル層３は、例えば、主としてテレフタル酸等からなる多塩基酸成分と、エチレングリコール、グリセリン等からなる多価アルコール成分とを反応してなるポリエステル樹脂を、有機溶剤に溶解してポリエステル樹脂エナメル塗料（ポリエステルエナメル線用塗料）とし、このポリエステル樹脂エナメル塗料を導体２の外周に塗布、焼き付けして形成される。
【００２３】
このポリエステル層３の代わりに、耐熱ポリエステル層３を使用してもよい。耐熱ポリエステル層３は、例えば、多価アルコール成分としてトリス−２−ヒドロキシイソシアヌレートを用いる以外は、ポリエステル樹脂エナメル塗料と同様にして耐熱ポリエステル樹脂エナメル塗料（耐熱ポリエステルエナメル線用塗料）とし、この耐熱ポリエステル樹脂エナメル塗料を導体２の外周に塗布、焼き付けして形成される。
【００２４】
ポリエステルイミド層４は、例えば、主としてテレフタル酸とイミド酸等からなる多塩基酸成分と、エチレングリコール、トリス−２−ヒドロキシジイソシアヌレート等からなる多価アルコール成分とを反応してなる耐熱ポリエステルイミド樹脂を、有機溶剤に溶解して耐熱ポリエステルイミド樹脂エナメル塗料（ポリエステルイミドエナメル線用塗料）とし、この耐熱ポリエステルイミド樹脂エナメル塗料をポリエステル層３の外周に塗布、焼き付けして形成される。
【００２５】
ただし、ポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３の厚さｄ３は、ポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３の厚さｄ３と、ポリエステルイミド層４の厚さｄ４との合計厚さ（以下、（ｄ３＋ｄ４））の１０〜５０％にする。これは、ポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３の厚さｄ３が（ｄ３＋ｄ４）の１０％未満であると、高周波特性、特に耐インバータサージ性、密着性、可とう性の向上効果が少ないからである。また、ポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３の厚さｄ３が（ｄ３＋ｄ４）の５０％を超えると、耐熱性が低下しやすくなるからである。
【００２６】
つまり、複合エナメル線１は、ポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３の厚さｄ３が（ｄ３＋ｄ４）の１０〜５０％なので、耐熱エナメル線としての特性を維持しつつ、これまでは困難であった高周波特性、密着性、可とう性を効果的に改良して向上した点に特徴がある。
【００２７】
自己潤滑ポリアミド層５は、例えば、６ナイロン、６,６ナイロン、６,１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン等のポリアミド樹脂を有機溶剤に溶解し、そのポリアミド樹脂が溶解した有機溶剤にポリオレフィン系ワックスや脂肪酸エステル系ワックスを適量配合して自己潤滑ポリアミド樹脂エナメル塗料（自己潤滑ポリアミドエナメル線用塗料）とし、この自己潤滑ポリアミド樹脂エナメル塗料をポリエステルイミド層４の外周に塗布、焼き付けて形成される。
【００２８】
自己潤滑ポリアミド層５の厚さは特に限定されない。これは、自己潤滑ポリアミド層５の厚さを複合エナメル線１の用途や目的に合わせ、自在に変えることができるようにするためである。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
まず、導体径φ１．０ｍｍの導体２としての銅線の外周に、一般的な製法で得たポリエステルエナメル線用塗料を塗布、焼き付けし、厚さが０．００４ｍｍのポリエステル層３を形成した。次に、ポリエステル層３の外周に、一般的な製法で得たポリエステルイミドエナメル線用塗料を塗布、焼き付けし、厚さが０．０２６ｍｍのポリエステルイミド層４を形成した。さらに、ポリエステルイミド層４の外周に、一般的な製法で得た自己潤滑ポリアミドエナメル線用塗料を塗布、焼き付けし、厚さが０．００２ｍｍの自己潤滑ポリアミド層５を形成し、複合エナメル線１を得た。ポリエステル層３の厚さｄ３は、（ｄ３＋ｄ４）の約１３．３％である。ただし、皮膜厚の測定はＪＩＳ  Ｃ  ３００３に基づいて行った。
【００３０】
（実施例２）
ポリエステル層３の厚さを０．０１０ｍｍ、ポリエステルイミド層４の厚さを０．０２０ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして複合エナメル線１を得た。ポリエステル層３の厚さｄ３は、（ｄ３＋ｄ４）の約３３．３％である。
【００３１】
（実施例３）
ポリエステル層３の厚さを０．０１４ｍｍ、ポリエステルイミド層４の厚さを０．０１６ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして複合エナメル線１を得た。ポリエステル層３の厚さｄ３は、（ｄ３＋ｄ４）の約４６．７％である。
【００３２】
（実施例４）
導体径φ１．０ｍｍの銅線の外周に、ポリエステル層３の代わりに、一般的な製法で得た耐熱ポリエステルエナメル線用塗料を塗布、焼き付けし、厚さが０．０１０ｍｍの耐熱ポリエステル層３を形成した。この耐熱ポリエステル層３の外周に厚さが０．０２０ｍｍのポリエステルイミド層４を形成する以外は、実施例１と同様にして複合エナメル線１を得た。耐熱ポリエステル層の厚さｄ３は、耐熱ポリエステル層の厚さｄ３と、ポリエステルイミド層の厚さｄ４との合計厚さ（ｄ３＋ｄ４）の約３３．３％である。
【００３３】
（比較例１）
導体径φ１．０ｍｍの銅線の外周に、直接厚さが０．０３０ｍｍのポリエステルイミド層４を形成し、その後は実施例１と同様にして複合エナメル線を得た。比較例１の複合エナメル線は、現在の耐熱自己潤滑線の代表的なものである。
【００３４】
（比較例２）
ポリエステル層３の厚さを０．００２ｍｍ、ポリエステルイミド層４の厚さを０．０２８ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして複合エナメル線を得た。ポリエステル層３の厚さｄ３は、（ｄ３＋ｄ４）の約６．６７％である。
【００３５】
（比較例３）
ポリエステル層３の厚さを０．０１６ｍｍ、ポリエステルイミド層４の厚さを０．０１４ｍｍにした以外は、実施例１と同様にして複合エナメル線を得た。ポリエステル層３の厚さｄ３は、（ｄ３＋ｄ４）の約５３．３％である。
【００３６】
（複合エナメル線の特性試験方法）このようにして得られた実施例１〜４および比較例１〜３の各複合エナメル線に対し、以下のような特性試験を行った。
【００３７】
１）高伸長下でのコイル巻線性  −その１−  導体との密着性試験
各複合エナメル線を長さ２５０ｍｍに採取し、それからＪＩＳ  Ｃ  ３００３に基づいて捻回し、皮膜の剥離開始捻回回数を求めた（ピール法）。
【００３８】
２）高伸長下でのコイル巻線性  −その２−  ２０％伸長後の巻き付け試験
まず、各複合エナメル線を２０％伸長した。次に、その２０％伸長した複合エナメル線を導体径の１〜１０倍の巻き付け棒へ巻き付け、皮膜の亀裂発生有無を観察した。結果は皮膜に亀裂発生が見られない最小巻き付け倍径（ｄ）で示した。
【００３９】
３）絶縁破壊電圧試験
各複合エナメル線について、ＪＩＳ  Ｃ  ３００３に基づいて２ヶ撚り試料を作製し、その２ヶ撚り試料の絶縁破壊電圧（ｋＶ）を測定した。
【００４０】
４）耐インバータサージ性
ＪＩＳ  Ｃ  ３００３に基づいて２ヶ撚り試料を作製し、その２ヶ撚り試料について４００Ｖ級インバータ（最大波高値１．８ｋＶｐ−ｐ）による課電寿命（時間）を測定した。
【００４１】
５）耐熱劣化性
まず、各複合エナメル線について、ＪＩＳ  Ｃ  ３００３に基づいて２ヶ撚り試料を作製し、その２ヶ撚り試料を２４０℃で７日間加熱した。次に、加熱後の２ヶ撚り試料の絶縁破壊電圧を測定した。最後に、この絶縁破壊電圧を３）で求めた初期値の絶縁破壊電圧と対比して絶縁破壊電圧残率（％）を求め、耐熱劣化性の優劣を評価した。
【００４２】
表１に、実施例１〜４および比較例１〜３の各複合エナメル線の構成およびその特性試験結果を示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１に示すように、実施例１〜３の各複合エナメル線１は、導体２の外周にポリエステル層３が形成され、その厚さｄ３が（ｄ３＋ｄ４）の１０〜５０％なので、インバータサージによる課電寿命が１８８，４８６，６２１時間と耐インバータサージ性に優れ、密着性が８０，８４，８６回と優れ、可とう性が１〜２ｄ，１ｄ，１ｄと優れている。しかも、絶縁破壊電圧残率が７８，６５，５８％と耐熱劣化性に優れ、絶縁破壊電圧が１２．２，１２．１，１２．４ｋＶと高い。したがって、実施例１〜３の各複合エナメル線１は、非常にバランスがよい耐熱エナメル線である。
【００４５】
実施例４の複合エナメル線も、導体２の外周に耐熱ポリエステル層３が形成され、その厚さｄ３が（ｄ３＋ｄ４）の１０〜５０％なので、インバータサージによる課電寿命が４６８時間と耐インバータサージ性に優れ、密着性が８２回と優れ、可とう性が１〜２ｄと優れている。しかも、絶縁破壊電圧残率が８８％と耐熱劣化性に優れ、絶縁破壊電圧が１２．３ｋＶと高い。したがって、実施例４の複合エナメル線も、非常にバランスがよい耐熱エナメル線である。
【００４６】
実施例１〜４の各複合エナメル線は、表１中には記載していないが、機械的特性も優れている。
【００４７】
また、表１の例では、自己潤滑ポリアミド層５の厚さが０．００２ｍｍと非常に薄い。したがって、最外層が自己潤滑ポリアミド層５であると、複合エナメル線を細径化できるので、低コスト化、コイル巻数の減少、コイルの小型化につながる。一方、自己潤滑ポリアミド層５の代わりにポリアミドイミド層を使用した場合、厚さを０．００５ｍｍにしないと表１のインバータサージ課電寿命と同等の特性が得られない。すなわち、実施例１〜４の各複合エナメル線は、最外層を自己潤滑ポリアミド層５としているので、最外層がポリアミドイミド層の場合に比べて約４０％の厚さにしても、同等の特性を有する。
【００４８】
つまり、自己潤滑ポリアミド層５を使用すると、複合エナメル線１の機械的特性および耐熱性が向上するという長所がある。一方、自己潤滑ポリアミド層５の代わりにポリアミドイミド層を使用すると、（ｉ）皮膜厚を厚くしなければならないので、コイル形状が大きくなってしまう、（ｉｉ）エナメル線製造時、塗装回数が増えるため生産効率が下がる、という短所がある。
【００４９】
これに対し、現在の耐熱自己潤滑線に代表される比較例１の複合エナメル線は、絶縁破壊電圧残率が８３％と耐熱劣化性に優れているが、ポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３を設けていないので、インバータサージによる課電寿命が１２０時間と短い。また密着性（７２回）、可とう性（２〜３ｄ）とも実施例１〜４に比べて劣っている。
【００５０】
比較例２の複合エナメル線は、ポリエステル層３が形成されているので、絶縁破壊電圧残率が８０％と耐熱劣化性が優れているが、ポリエステル層３の厚さｄ３は、（ｄ３＋ｄ４）の約６．６７％と１０％未満なので、インバータサージによる課電寿命（１２４時間）や密着性（７６回）、可とう性（２〜３ｄ）の向上効果が少ない。
【００５１】
比較例３の複合エナメル線は、ポリエステル層３の厚さｄ３は、（ｄ３＋ｄ４）の約５３．３％と５０％を超えており、ポリエステル層３が厚いので、インバータサージによる課電寿命（６２０時間）、密着性（８７回）、可とう性（１ｄ）が優れている反面、耐熱劣化性（５１％）が実施例１〜４に比べて劣っている。
【００５２】
このように、本実施の形態に係る複合エナメル線１は、ポリエステル層（あるいは耐熱ポリエステル層）３の厚さｄ３が（ｄ３＋ｄ４）の１０〜５０％なので、耐熱エナメル線としての特性を維持しつつ、高周波特性、特に耐インバータサージ性や密着性、可とう性に優れ、インバータ駆動電源による各種モータの信頼性を向上できる。
【００５３】
また、複合エナメル線１は、可とう性に優れているので、高伸長化でのコイル巻線性に優れ、加工劣化の厳しいコイル巻線方式（例えば、集中巻線方式）への適用が可能であり、工業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す複合エナメル線の横断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  複合エナメル線
２  導体
３  ポリエステル層
４  ポリエステルイミド層
５  自己潤滑ポリアミド層
【図１】
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