(57)【要約】【課題】従来の絶縁被覆と同等以上の優れた耐熱性と高い部分放電開始電圧とを有する絶縁電線を提供する。【解決手段】本発明に係る絶縁電線は、少なくとも１層の押出被覆層からなる絶縁被覆層が導体上に形成されている絶縁電線であって、前記少なくとも１層の押出被覆層は、ポリエーテルエーテルケトンが含まれる樹脂(A)を連続相とし、比誘電率が2.6以下の樹脂(B)を分散相とする相分離構造を有する樹脂組成物からなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層の押出被覆層からなる絶縁被覆が導体上に形成されている絶縁電線であって、
前記少なくとも１層の押出被覆層は、ポリエーテルエーテルケトンが含まれる樹脂(A)を連続相とし、比誘電率が2.6以下の樹脂(B)を分散相とする相分離構造を有する樹脂組成物からな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、
前記樹脂組成物は、前記樹脂(A)と前記樹脂(B)とが質量部比で「(A)/(B) ＝ 25/70 〜 60/35」の範囲で混合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(A)は、ポリエーテルエーテルケトン単体またはポリエーテルエーテルケトンとポリフェニレンサルファイドとの混合樹脂であり、
前記樹脂(B)は、ポリエチレン、ポリプロピレン、4-メチルペンテン-1、シンジオタクチックポリスチレンのうちの１種以上であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項４】
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(A)の380℃における見掛けの粘度は、前記樹脂(B)のそれよりも低いことを特徴とする絶縁電線。
【請求項５】
請求項４に記載の絶縁電線において、
前記樹脂(A)の380℃における見掛けの粘度が2000 Pa・s以下であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の絶縁電線において、
前記絶縁被覆は、熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミドおよびポリフェニレンサルファイドのいずれか１種の樹脂が、前記押出被覆層の外層に、更に少なくとも１層形成されてい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、押出被覆層からなる絶縁被覆層が設けられている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、丸形状や矩形状）に成形された導体の外層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】
また、特許文献２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２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】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−０５６７２０号公報
【特許文献２】再公表２００５−１０６８９８号公報
【特許文献３】特許第４１７７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、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。
【０００９】
特許文献２では、押出被覆層としてポリフェニレンスルフィド樹脂を過半に使用しているが、ポリフェニレンスルフィド樹脂の融点は約280℃であるため、絶縁電線の温度が局所的にでも300℃程度になると該押出被覆層が著しく変形し、絶縁性能を維持できなくなることが懸念される。言い換えると、特許文献２の絶縁電線は、耐熱性の観点で問題がある。
【００１０】
前述したように、電気機器の運転温度は以前よりも上昇傾向にある。加えて、より高い占積率となるようにコイル巻線されていることから、電気機器の運転時に絶縁電線の温度が局所的に上昇し易い状況にある。絶縁電線の温度が局所的にでも上昇した場合、その箇所での部分放電開始電圧が低下し絶縁電線の絶縁性が損なわれる場合があった。そのため、絶縁性能の低下が生じないように、耐熱性の更なる向上が強く望まれていた。
【００１１】
従って、本発明の目的は、上記の課題を解決し、優れた耐熱性と高い部分放電開始電圧と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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る絶縁電線の１つの態様は、少なくとも１層の押出被覆層からなる絶縁被覆層が導体上に形成されている絶縁電線であって、前記少なくとも１層の押出被覆層は、ポリエーテルエーテルケトンが含まれる樹脂(A)を連続相とし、比誘電率が2.6以下の樹脂(B)を分散相とする相分離構造を有する樹脂組成物からなることを特徴とする絶縁電線を提供する。なお、本発明は、必要に応じて樹脂組成物中に酸化防止剤や銅害防止剤、滑剤、着色剤などの添加剤・添加樹脂を添加することを妨げるものではない。
【００１３】
また、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。
（１）前記樹脂組成物は、前記樹脂(A)と前記樹脂(B)とが質量部比で「(A)/(B) ＝ 25/70 〜 60/35」の範囲で混合されている。なお、「25/70 〜 60/35」とは、「25/70以上、60/35以下」を意味するものとする。
（２）前記樹脂(A)は、ポリエーテルエーテルケトン単体またはポリエーテルエーテルケトンとポリフェニレンサルファイドとの混合樹脂であり、前記樹脂(B)は、ポリエチレン、ポリプロピレン、4-メチルペンテン-1、シンジオタクチックポリスチレンのうちの１種以上である。
（３）前記樹脂(A)の380℃における見掛けの粘度は、前記樹脂(B)のそれよりも低い。
（４）前記樹脂(A)の380℃における見掛けの粘度が2000 Pa・s以下である。
（５）前記絶縁被覆は、熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミドおよびポリフェニレンサルファイドのいずれか１種の樹脂が、前記押出被覆層の外層に、更に少なくとも１層形成されている。なお、前述と同様に本発明は、被覆層を構成する樹脂中に必要に応じて酸化防止剤や銅害防止剤、滑剤、着色剤などの添加剤・添加樹脂を添加することを妨げるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、優れた耐熱性と高い部分放電開始電圧と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】
【００１５】
【図１】本発明に係る絶縁電線の実施形態の第１の例を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る絶縁電線の実施形態の第２の例を示す断面模式図である。
【図３】本発明に係る絶縁電線の実施形態の第３の例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、押出被覆層からなる絶縁被覆層が導体上に設けられている絶縁電線において、高温環境（例えば、200℃以上）を経験しても良好な耐部分放電特性を有する絶縁電線を目指して、該押出被覆層を構成する樹脂組成物の組成や構造を鋭意検討した。その結果、ポリエーテルエーテルケトンが含まれる樹脂(A)を連続相とし、比誘電率が2.6以下の樹脂(B)を分散相とする相分離構造を有する樹脂組成物を用いて導体上に押出被覆層を形成することが、少なくとも室温環境で高い部分放電開始電圧（1300 Vp以上）を達成するのに有効であることを見出した。また、そのような押出被覆層を有する絶縁電線は、高温環境を経験しても良好な耐部分放電特性を有することが確認された。本発明は、それらの知見に基づき完成されたものである。
【００１７】
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。
【００１８】
前述したように、本発明に係る絶縁電線の押出被覆層は、ポリエーテルエーテルケトンが含まれる樹脂(A)を連続相とし、比誘電率が2.6以下の樹脂(B)を分散相とする相分離構造を有する樹脂組成物であることを特徴とする。本発明で用いる樹脂(A)と樹脂(B)との組み合わせは、高温においても比誘電率の上昇がほとんどないため、室温から高温まで部分放電開始電圧を向上させる効果がある。
【００１９】
連続相となる樹脂(A)は、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）単体であってもよいし、ポリエーテルエーテルケトンとポリフェニレンサルファイド（PPS）との混合樹脂であってもよい。PEEKとPPSとを混合する場合、PPSの配合量は、PEEKの配合量と同じか多くすることが好ましい。そのようにすることで、本発明の効果をより安定して得ることができる。
【００２０】
分散相となる樹脂(B)としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、4-メチルペンテン-1、シンジオタクチックポリスチレンのうちの１種以上を好適に用いることができる。比誘電率が2.6以下のポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン等が挙げられる。比誘電率が2.6以下のポリプロピレンとしては、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、ホモポリプロピレン、あるいはポリプロピレンとエチレンプロピレンとの共重合体等が挙げられる。また、これらの樹脂と比誘電率が2.6以下である4-メチルペンテン-1やシンジオタクチックポリスチレンを併用することも可能である。さらに、超高分子量ポリエチレンを併用すると、樹脂(B)の粘度を調整する（例えば、粘度を増加させる）のに効果的である。
【００２１】
樹脂(A)と樹脂(B)とは、質量部比で「(A)/(B) ＝ 25/70 〜 60/35」の範囲で混合することが好ましく、「(A)/(B) ＝ 25/70 〜 50/45」の範囲で混合することがより好ましい。樹脂(A)と樹脂(B)との質量部比（混合する質量比率）が「(A)/(B) ＜ 25/70」になると、必要とされる耐熱性が得られない。一方、該質量部比が「(A)/(B) ＞ 60/35」になると、比誘電率を低下させる作用が小さくなり、必要とされる部分放電開始電圧が得られない。所定の範囲の質量部比で樹脂(A)と樹脂(B)とを混合させることにより、室温環境での部分放電開始電圧の向上と高温環境における部分放電開始電圧の向上とを両立させることができる。また、部分放電開始電圧の向上は、絶縁被覆層厚さを低減できることにつながる。
【００２２】
また、樹脂(A)と樹脂(B)とを混合させ相分離構造をより安定させるために、上述した樹脂組成物にエチレン共重合体（例えば、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など）や、前述したポリエチレンやポリプロピレン等を無水マレイン酸やグリシジルメタクリレート等で変性させた樹脂を混和してもよい。
【００２３】
本発明に係る絶縁電線は、その押出被覆層において、樹脂(A)が連続相となり樹脂(B)が分散相となる相分離構造を形成する。これにより、良好な耐熱性と高い部分放電開始電圧とを両立することができる。そのような相分離構造を得るためには、押出被覆工程中における樹脂(A)の見掛けの粘度（樹脂が溶融した状態の粘度）が、樹脂(B)の見掛けの粘度よりも低いことが好ましい。より具体的には、樹脂(A)の380℃における見掛けの粘度が、2000 Pa・s以下であることが好ましい。
【００２４】
また、樹脂(A)の平均分子量は、樹脂(B)の平均分子量よりも低いことが好ましい。樹脂(A)と樹脂(B)との平均分子量の関係をそのようにすることにより、樹脂(A)と樹脂(B)との見掛けの粘度の関係を調整しやすくなる。
【００２５】
図１は、本発明に係る絶縁電線の実施形態の第１の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の直上に第１押出被覆層2が形成されている。第１押出被覆層2は、PEEK単体またはPEEKとPPSとの混合樹脂からなる樹脂(A)を連続相とし、比誘電率が2.6以下のポリエチレン、ポリプロピレン、4-メチルペンテン-1、シンジオタクチックポリスチレンのうちの１種以上からなる樹脂(B)を分散相とする相分離構造を有している。
【００２６】
図２は、本発明に係る絶縁電線の実施形態の第２の例を示す断面模式図である。本発明に係る絶縁電線20は、第１押出被覆層2の外層に更に熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミドおよびポリフェニレンサルファイドのいずれか１種の樹脂を用いて押出被覆により形成された第２押出被覆層3を有する。
【００２７】
なお、第１押出被覆層2の押出方法に特段の限定は無いが、第１被覆層2と第２被覆層3とを昇温させた状態で接触（接合）させることが好ましい。各層を構成する樹脂を互いに高い温度で接触させることにより、被覆層同士の密着性をより向上させることができ機械的強度を確保しやすくなる。第１押出被覆層2と第２押出被覆層3とを同時に形成する方法（同時押出）、または同一製造装置上で第１押出被覆層2を押出形成した直後に第２押出被覆層3を続けて押出形成する方法（タンデム押出）によって製造することで、絶縁被覆の製造工程を簡素化（すなわち低コスト化）することができる。
【００２８】
また、図３は、本発明に係る絶縁電線の実施形態の第３の例を示す断面模式図である。本発明に係る絶縁電線30は、第２押出被覆層3の外層に更に熱可塑性ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミドおよびポリフェニレンサルファイドのいずれか１種の樹脂を用いて押出被覆により形成された第３押出被覆層4を有する。このような多層絶縁被覆構造とすることにより、導体1と第１押出被覆層2との密着性、および第１押出被覆層2と第２押出被覆層3との密着性を向上させ、絶縁被覆層全体の耐熱性も向上させることができる。また、層間の密着性を更に向上させるための添加樹脂（例えば、エチレングリシジルメタクリレート共重合樹脂やポリアミド46など）を第１押出被覆層2、第２押出被覆層3および第３押出被覆層4を構成する樹脂に添加してもよい。
【００２９】
また、多層絶縁被覆構造とすることにより、耐摩耗性をより向上させることが可能となる。耐摩耗性の向上は、例えば、コイル成形における巻線工程などにおいて、強い外力（張力）が掛かる場合でも絶縁被覆のクラック等（例えば、クラック、クレージング、しわ、被覆浮き）の発生を防ぐのに有効である。
【００３０】
前述と同様に、第３押出被覆層4の押出方法に特段の限定は無いが、第２押出被覆層3と第３押出被覆層4とを昇温された状態で接触（接合）させることが好ましい。各層を構成する樹脂を互いに高い温度で接触させることにより、被覆層同士の密着性をより向上させることができ機械的強度を確保しやすくなる。第１押出被覆層2から第３押出被覆層4までを同時押出またはタンデム押出によって形成することで、絶縁被覆層の製造工程を簡素化することができる。
【００３１】
第１押出被覆層3、第２押出被覆層4、第３押出被覆層5の厚さは、それぞれ20μm以上であることが好ましい。一方、絶縁被覆層全体の厚さは、50〜100μmであることが好ましい。また、各被覆層を構成する樹脂組成物中に、必要に応じて酸化防止剤や銅害防止剤、滑剤、着色剤などを添加してもよい。また、導体1の材料に特段の限定は無く、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。なお、図１〜図３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、矩形状の断面を有する導体であってもよい。
【実施例】
【００３２】
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。
【００３３】
（実施例１〜９および比較例１〜３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表１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。押出被覆時の樹脂温度は約360℃とし、絶縁被覆層（第１押出被覆層）の厚さは約100μmとした。表１には、実施例１〜９および比較例１〜３の押出被覆層を構成する樹脂組成物の組成を示した。なお、表１中、樹脂(A)の見掛けの粘度は、キャピラリーレオメータ（東洋精機株式会社製、CAPIROGRAPH 1B）を用いて温度380℃、せん断速度10 sec-1で測定したものである。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
上記のように作製した絶縁電線（実施例１〜９および比較例１〜３）に対して、次のような測定および試験を行った。
【００３６】
（１）樹脂組成物の相分離構造観察
樹脂組成物の相分離構造については、透過型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製、H-7650）または走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製、S-3500N）を用いて第１押出被覆層の観察を行い、樹脂(A)が連続相となっているか分散相となっているか判定した。
【００３７】
（２）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の絶縁被覆層をアビソフィックス装置で剥離した。その後、絶縁被覆層の乾燥のため、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。
【００３８】
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課電した。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。1300 Vp以上の部分放電開始電圧を合格と判定した。
【００３９】
（３）密着性試験
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、絶縁被覆層の浮き（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より長いものを「×：不合格の意味」とした。
【００４０】
（４）耐熱性試験（高温での耐部分放電特性評価）
耐熱性試験は次のような手順で行った。前述した部分放電開始電圧測定と同様に、作製した絶縁電線を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。次に、老化試験機（東洋精機株式会社製、ギヤー・オーブンSTD60P）において300℃で10分保持して加熱老化させた。その後、部分放電開始電圧を前述と同じ方法で測定した。その時の部分放電開始電圧の低下が、先の測定値（加熱老化させる前の測定値）と比較して20％未満のものを「○：合格の意味」、20％以上のものを「×：不合格の意味」とした。
【００４１】
実施例１〜９および比較例１〜３における測定評価結果（絶縁被覆層厚さ、相分離構造、部分放電開始電圧、密着性、耐熱性）を表２に示す。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
表２に示したように、本発明に係る実施例１〜９の絶縁電線は、樹脂(A)が連続相となり樹脂(B)が分散相となる相分離構造を形成し、絶縁被覆の厚さが100μmでも1300 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・耐熱性試験に関しても、実施例１〜９の絶縁電線は良好な特性を有していることが確認された。
【００４４】
より詳細に見ると、樹脂(A)の見掛けの粘度の平均が2000 Pa・s以下となる実施例１〜７は、実施例８および９と比較して、より高い部分放電開始電圧（1400 Vp以上）を示した。また、樹脂(A)と樹脂(B)との質量部比が「(A)/(B) ＝ 25/70 〜 50/45」の範囲内である実施例１〜６は、更に高い部分放電開始電圧（1500 Vp以上）を示した。
【００４５】
一方、比較例１は、樹脂(A)と樹脂(B)との見掛けの粘度のバランスが本発明の規定に合わなかったことから、樹脂(B)が連続相となり樹脂(A)が分散相となる相分離構造を形成し、不十分な部分放電開始電圧（1300 Vp未満）を示すとともに耐熱性が劣る結果となった。樹脂(B)を含まず相分離構造を有しない比較例２は、不十分な部分放電開始電圧を示すとともに密着性が劣る結果となった。また、樹脂(A)がPEEKを含まず樹脂(B)と混合していない比較例３は、部分放電開始電圧、密着性、耐熱性の全てにおいて劣る結果となった。
【００４６】
以上のことから、本発明に係る実施例１〜９の絶縁電線は、優れた耐熱性および密着性を有し、かつ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】
【００４７】
1…導体、2…第１押出被覆層、3…第２押出被覆層、4…第３押出被覆層、
10，20，30…絶縁電線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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