CN203931551U - 绝缘电线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种绝缘电线，即使实施扭曲等加工，在绝缘被膜中也难以发生裂纹。该绝缘电线具备扁平导体和绝缘被膜，该扁平导体具有角部形成为圆弧形的类矩形截面形状，该绝缘被膜通过加热涂布的绝缘涂料而形成从而被覆扁平导体外周，并且在外周方向上具有最厚部及最薄部。该扁平导体，就截面形状而言，角部的曲率半径为0.6mm以下，并且宽度方向的短边L1和长度方向的长边L2的比例L2/L1为2.0以下。将绝缘被膜的外周方向上的最厚部的膜厚设为d1、最薄部的膜厚设为d2时，其比例d1/d2为1.3以下。
Description
技术领域
本实用新型涉及绝缘电线，特别涉及适合于作为电动机、变压器等电器设备的线圈而使用的绝缘电线。
背景技术
电动机、变压器等电器设备具备线圈。通过将漆包线(绝缘电线)缠绕在线芯上来形成线圈。就构成线圈的绝缘电线而言，在导体的外周上具备绝缘被膜，绝缘被膜是通过在导体上涂布例如将树脂溶解于有机溶剂中的绝缘涂料并烧结来形成的。
近年来，在汽车电子领域中，在要求电动机等小型化方面，电动机中的线圈存在小型化的趋势。因此，在线圈中寻求提高绕组绝缘电线的占空比。
为了提高线圈中绝缘电线的占空比，在绝缘电线中，相比使用具有圆形截面导体(圆形导体)的绝缘电线(以下，也称为圆形绝缘电线)，使用具有类矩形截面导体(扁平导体)的绝缘电线(以下，也称为扁平绝缘电线)正得到使用。这是因为，就扁平绝缘电线而言，导体在其截面所占的面积比例比圆形绝缘电线大，能够更加提高占空比。
作为扁平绝缘电线的制造方法，例如，已知如下制造方法。首先，压延圆形导体，通过利用扁平拉丝模具进行拉伸加工来形成扁平导体。然后，将扁平导体引入退火炉中退火。退火后，将扁平导体引入涂料供应装置中在扁平导体的外周上涂布绝缘涂料。涂布后，通过扁平涂装模具调整涂布厚度，以使得绝缘涂料形成为规定的涂布厚度。然后，在烧结炉中，通过烧结绝缘涂料形成为规定膜厚的绝缘被膜。然后，通过重复这些工序(绝缘涂料的涂布、烧结等)形成规定膜厚的绝缘皮膜，从而制造扁平绝缘电线。
此外，作为其他制造方法，例如，已知如下制造方法。首先，在圆形导体的外周上涂布绝缘涂料并烧结，制造具有均匀膜厚绝缘被膜的圆形绝缘电线。然后，压延圆形绝缘电线以使截面形成扁平形状，进一步涂布绝缘涂料并烧结，从而制造扁平绝缘电线(例如，参照专利文献1及2)。
另外，就电动机而言，在进一步要求小型化而使用扁平绝缘电线来形成线圈时，将线圈末端部分进行线圈成形加工以使其变小。线圈末端是指在定子铁芯上缠绕扁平绝缘电线时从定子铁芯突出的部分。如果线圈末端大，也就是说突出的扁平绝缘电线的长度大，就会妨碍线圈及电动机的小型化。为了缩小该线圈末端，例如，建议如下线圈成形方法：将卷装于线圈末端的扁平绝缘电线以施加扭曲的形状或以阶梯状弯曲的形状成形(例如，参照专利文献3及4)。根据专利文献3及4，通过缩小扁平绝缘电线的突出部分并缩小线圈末端，能够使电动机小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-16428号公报
专利文献2：日本特开2011-142030号公报
专利文献3：日本特开2012-228093号公报
专利文献4：日本特开2009-112186号公报
实用新型内容
实用新型要解决的问题
然而，如专利文献3及4所示，如果为了将线圈及电动机小型化，将扁平绝缘电线加工成施加扭曲的形状或者以阶梯状弯曲的形状，那么在扭曲的部分、弯曲的部分(特别是扭曲或弯曲部分的顶部周边部分)应力集中，存在在绝缘被膜上产生裂纹的可能。
因此，本实用新型的目的是提供即使进行扭曲等加工，绝缘被膜上也难以发生裂纹的绝缘电线及其制造方法。
解决课题的手段
根据本实用新型的第1形态，提供具备扁平导体和绝缘被膜的绝缘电线，该扁平导体具有角部形成为圆弧形的类矩形截面形状，该绝缘被膜通过加热涂布的绝缘涂料而形成从而被覆上述扁平导体的外周，其在外周方向上具有最厚部分以及最薄部分。上述扁平导体，就截面形状而言，上述角部的曲率半径为0.6mm以下，并且宽度方向的短边L1和长度方向的长边L2的比例L2/L1为2.0以下，将上述绝缘被膜的外周方向上的上述最厚部分的膜厚设为d1、上述最薄部分的膜厚设为d2时，其比例d1/d2为1.3以下。
根据本实用新型的第2形态，提供如下的第1形态的绝缘电线：上述绝缘涂料在30℃时涂料粘度为5Pa·s以上且20Pa·s以下。
根据本实用新型的第3形态，提供如下的第1形态或第2形态的绝缘电线：上述绝缘涂料包含选自聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯酰亚胺的至少1种树脂。
实用新型的效果
根据本实用新型，能够获得即使进行扭曲等加工，绝缘被膜上也难以发生裂纹的绝缘电线。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施方式的绝缘电线的截面图。
符号说明
1：绝缘电线 10：扁平导体 11：绝缘被膜
具体实施方式
本实用新型的发明人为了实现上述目的，对在对绝缘电线进行扭曲等线圈加工时产生裂纹的因素进行了研究。从该结果中确认：就以往的绝缘被膜而言，如果外周方向上的烧结程度不均匀，机械强度等特性就会变得不均匀，因此产生裂纹。
在形成绝缘被膜的情况下，以均匀的涂布厚度涂布绝缘涂料以使绝缘被膜的膜厚在外周方向上均匀并烧结来形成绝缘被膜。然而，由于涂布的绝缘涂料在硬化前会因表面张力而流动，形成不均匀的涂布厚度，因此在实际烧结时，会在外周方向上烧结形成不均匀涂布厚度(涂布厚度存在偏差)的绝缘涂料。具体地，在扁平导体的角部中，绝缘涂料会因表面张力而流出并使涂布厚度变薄，相反，在角部之间的平面部中，因从角部流出的绝缘涂料流入而使涂布厚度变厚。因此，绝缘涂料在扁平导体的外周方向上形成涂布厚度最厚的部分(最厚涂布部)和最薄的部分(最薄涂布部)，从而在涂布厚度中产生偏差。由此，如果烧结在涂布厚度中存在偏差的绝缘涂料，就会形成外周方向上膜厚不均匀的绝缘被膜。在该绝缘被膜中，由于膜厚不同的部分烧结程度不同，因此绝缘被膜外周方向上的烧结程度变得不均匀。特别地，在绝缘被膜中，由最厚涂布部形成的厚度为最厚部分的最厚部和由最薄涂布部形成的厚度为最薄部分的最薄部，其烧结程度很大不同。如果绝缘被膜中的烧结程度差异很大，绝缘被膜的各特性(例如，机械强度等)在外周方向上也变得不均匀。其结果是，在膜厚不均匀的绝缘被膜中，在扭曲等线圈加工时，因施加的应力局部集中而产生裂纹。
本实用新型基于如上见解而形成。
本实用新型的一个实施方式
以下，参照图1的同时对本实用新型的一个实施方式的绝缘电线及其制造方法进行说明。图1是表示本实用新型的一个实施方式的绝缘电线的截面的图。
(1)绝缘电线
本实用新型的一个实施方式的绝缘电线1具备扁平导体10和绝缘被膜11，该扁平导体10具有角部R形成为圆弧形的类矩形截面形状，该绝缘被膜11通过加热涂布的绝缘涂料而形成从而被覆扁平导体10的外周，并且在外周方向上具有最厚部11a以及最薄部11b。扁平导体10，在截面形状中，角部R的曲率半径为0.6mm以下，并且宽度方向的短边L1和长度方向的长边L2的比例L2/L1为2.0以下。而且，将绝缘被膜11外周方向上的最厚部11a的膜厚设为d1、最薄部11b的膜厚设为d2时，其比例d1/d2为1.3以下。也就是说，通过将最厚部11a的膜厚d1和最薄部11b的膜厚d2的差抑制得很小来使绝缘被膜11在外周方向上受到均匀加热。由此，由于在绝缘被膜11的外周方向上形成基本均匀的状态，因此绝缘被膜11的各特性(例如，机械强度等)在外周方向上基本均匀。其结果是，在扭曲等线圈加工时施加的应力，即使在施加扭曲等的部分的顶部周边部分等局部集中，也难以在绝缘被膜11中发生裂纹。
扁平导体10具有角部R形成为圆弧形的类矩形截面形状，并且具有四角的角部R和位于角部R之间的平面部F。角部R形成为圆弧形，其曲率半径为0.6mm以下。如果曲率半径大于0.6mm，则在扁平导体10的外周上涂布绝缘涂料时，难以充分抑制由绝缘涂料的表面张力引起的流动。
此外，扁平导体10在其截面形状中具有宽度方向的短边L1以及长度方向的长边L2，短边L1和长边L2的比例L2/L1为2.0以下。如果该比例大于2.0，则在扁平导体10的外周上涂布绝缘涂料时，难以充分抑制由绝缘涂料的表面张力引起的流动。另外，短边L1以及长边L2的大小没有特别限定，可以根据用途适当地选择最佳数值，例如，短边L1优选为1.5mm以上且3.5mm以下，长边L2优选为3.0mm以上且4.0mm以下。
扁平导体10没有特别限定，例如，可以使用由低氧铜、无氧铜等构成的铜线、铜合金线以外的铝、银及镍等其他金属线等。此外，扁平导体10也可以在其表面上实施镍等镀敷。
绝缘被膜11通过加热涂布的绝缘涂料而形成从而被覆扁平导体10的外周，其在外周方向上具有最厚部11a以及最薄部11b。如上所述，在扁平导体10的外周上涂布的绝缘涂料会在硬化之前因表面张力而流动，因此，在角部R，绝缘涂料会因表面张力而流出，其涂膜厚度相对变薄，此外，在平面部F，因从角部R流出的绝缘涂料流入，其涂膜厚度相对变厚。其结果是，在绝缘被膜11中，在平面部F形成最厚部11a(膜厚d1)，在角部R形成最薄部11b(膜厚d2)。
然而，在本实施方式中，通过使用具有规定截面形状的扁平导体10，在涂布规定粘度的绝缘涂料时，能够抑制因绝缘涂料的表面张力而导致的流动。由此，最厚部11a中的绝缘涂料与最薄部11b中的绝缘涂料具有能够均匀加热的涂布厚度。也就是说，在加热而形成的绝缘被膜11中，最厚部11a具有能够与具有规定膜厚d2的最薄部11b均匀加热的膜厚d1。
最厚部11a具有能够与具有规定膜厚d2的最薄部11b均匀加热的膜厚d1，能够均匀加热的膜厚d1由与膜厚d2的关系决定。即，最厚部11a的膜厚d1以及最薄部11b的膜厚d2满足比例d1/d2为1.3以下的关系。因此，将绝缘被膜11的外周方向上的膜厚的偏差抑制得较小。
在本实施方式中，通过抑制绝缘被膜11的膜厚的偏差，能够抑制最薄部11b的膜厚d2的过度减少。因此，考虑到最薄部11b的膜厚d2的减少，没有必要增加绝缘被膜11的平均膜厚。也就是说，能够使绝缘被膜11的平均膜厚变薄。
就构成绝缘被膜11的绝缘涂料而言，涂料粘度没有特别限定，如果涂料粘度过低，绝缘涂料存在流动的可能，相反，如果粘度过高，绝缘涂料的涂布性存在降低的可能。为此，涂料粘度优选在30℃时为5Pa·s以上且20Pa·s以下。通过使用这种涂料粘度的绝缘涂料，使绝缘涂料的涂布厚度均匀，使绝缘被膜11的外周方向上的烧结程度均匀变得容易。
作为绝缘涂料中含有的树脂，能够依据绝缘电线1中要求的特性适当改变。从提高绝缘电线1的绝缘特性、机械特性的观点出发，绝缘涂料优选含有选自聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺以及聚酯酰亚胺的至少1种树脂。
另外，在本实施方式中，如图1所示，对绝缘被膜11的最厚部11a位于扁平导体10的平面部F、绝缘被膜11的最薄部11b位于扁平导体10的角部R的情况进行了说明，但本实用新型不限定于该情况。最薄部11b通常容易位于角部R，依据绝缘涂料的流动方向，也应考虑位于角部R以外的区域。无论如何，根据本实用新型，通过抑制绝缘涂料的流动，使绝缘被膜11的外周方向上膜厚的偏差得到抑制。
此外，可以设置填充于扁平导体10与绝缘被膜11之间用于提高密接性的密接性赋予绝缘被膜、提高可挠性的可挠性赋予绝缘被膜等。此外，在绝缘被膜11上可以设置赋予润滑性的润滑性赋予绝缘被膜、赋予耐伤性的耐伤性赋予绝缘被膜等。这些密接性赋予绝缘被膜、可挠性赋予绝缘被膜、润滑性绝缘被膜以及耐伤性赋予绝缘被膜可以通过涂布、烧结绝缘涂料来形成。
此外，在图1中，绝缘被膜11为单层结构，也可以设为多层结构。即，在扁平导体10与绝缘被膜11之间可以设置由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺或H种聚酯等构成的有机绝缘被膜来形成多层结构。
(2)绝缘电线的制造方法
首先，准备具有将角部R形成为圆弧形的类矩形截面形状的扁平导体10。此时，就截面形状而言，准备角部R的曲率半径为0.6mm以下，并且宽度方向的短边L1和长度方向的长边L2的比例L2/L1为2.0以下的扁平导体10。
其次，在扁平导体10的外周上以规定的涂布厚度(例如，4μm)涂布规定涂料粘度(例如，在30℃时粘度为5Pa·s以上且20Pa·s以下)的绝缘涂料。此时，由于在扁平导体10的角部R比平面部F作用更大的表面张力，绝缘涂料存在流动的可能。然而，在本实施方式中，由于使用了具有规定截面形状的扁平导体10，能够抑制从绝缘涂料的角部R的流出同时抑制向平面部F的流入。也就是说，可以以均匀的涂布厚度来涂布绝缘涂料。
此时，就涂布的绝缘涂料而言，在扁平导体10的平面部F形成规定的涂布厚度(膜厚d1)，在角部R形成规定的涂布厚度(膜厚d2)。在本实施方式中，由于抑制了涂布厚度的偏差，在平面部F以及角部R中能够均匀加热并烧结绝缘涂料。也就是说，在形成的绝缘被膜11的外周方向上能够抑制烧结程度的偏差。
再次，烧结在扁平导体10上涂布的绝缘涂料，形成规定厚度，例如4μm的绝缘被膜。就形成的绝缘被膜而言，其外周方向上的膜厚的偏差得到抑制。
再次，以规定次数重复上述绝缘涂料的涂布及烧结，层叠并形成厚度为4μm的绝缘被膜，例如，形成40μm的绝缘被膜。因此，获得本实施方式的绝缘电线1。
实施例
其次，说明本实用新型的实施例。
在本实施例中，以30℃时的粘度不同的绝缘涂料形成绝缘被膜，从而制造了绝缘电线。然后，测定了制造的绝缘电线的绝缘被膜中外周方向的膜厚，并评价了其均匀性。
使用扁平模具，在具有规定尺寸以及曲率半径的扁平导体的外周上通过涂布规定涂料粘度的绝缘涂料并烧结形成绝缘被膜。然后，通过多次重复该操作，形成具有规定膜厚的绝缘被膜，从而制造绝缘电线。
在实施例1～3以及比较例1、2中，以如下表1所示，使用了具有规定尺寸及曲率半径的扁平导体。此外，在实施例1～3以及比较1、2中，使用了在30℃时涂料粘度不同的绝缘涂料，各涂料粘度：实施例1为10mPa·s、实施例2为5mPa·s、实施例3为20mPa·s、比较例1为3mPa·s、比较例2为30mPa·s。此外，将绝缘被膜的平均膜厚在实施例1～3中设为40μm，在比较例1、2中设为20μm。
表1
通过用光学显微镜对制造的绝缘电线的绝缘被膜观察如图1所示的绝缘电线的截面，测定了绝缘被膜的外周方向的厚度，并计算出最大膜厚d1和最小膜厚d2的比例(d1/d2)。然后，以该比例为基础，评价了绝缘被膜外周方向上膜厚的均匀性。将评价结果表示在上述表1中。
在实施例1～3中，使用了30℃时涂料粘度为5Pa·s以上且20Pa·s以下的绝缘涂料，如表1所示，将最大膜厚d1和最小膜厚d2的比(d1/d2)设为1.3以下时，确认了能够将绝缘被膜的外周方向上膜厚的偏差抑制得较小。此外，在实施例1～3中，确认了即使是在扁平导体的曲率半径减小的情况下，也能够将绝缘被膜的外周方向中膜厚的偏差抑制得较小。即，根据实施例1～3的绝缘电线，能够抑制膜厚的偏差并使线圈的占空比提高。
另一方面，在比较例1中，确认了由于绝缘涂料的涂料粘度过低，不能够充分抑制由表面张力引起的绝缘涂料的流动，从而形成的绝缘被膜在外周方向上膜厚变得不均匀。此外，在比较例2中，确认了由于绝缘涂料的涂料粘度过高，发生导体增长。导体增长产生于将涂布绝缘涂料的扁平导体***涂布模具中，调整其涂布厚度时，如果绝缘涂料的涂料粘度过高，由于***扁平导体变得困难，因此扁平导体被拉长而增长。就扁平导体而言，由于发生导体增长，绝缘涂料的涂布前和涂布后的截面积发生变化。在比较例2中，确认了相比绝缘涂料涂布前扁平导体的截面积(D1)，绝缘涂料涂布后扁平导体的截面积(D2)的变化率大于1％。因此，在比较例2中，没有测定出绝缘被膜外周方向的膜厚。另外，在实施例1～3及比较例1中，绝缘涂料涂布前后的截面积变化率小于1％，没有确认上述导体增长的发生。
Claims (1)
1.一种绝缘电线，具备扁平导体和绝缘被膜，其特征在于，
所述扁平导体具有角部形成为圆弧形的类矩形截面形状，
所述绝缘被膜通过加热涂布的绝缘涂料而形成从而被覆所述扁平导体外周，并且在外周方向上具有最厚部及最薄部，
所述扁平导体的截面形状中，所述角部的曲率半径为0.6mm以下，并且宽度方向的短边L1和长度方向的长边L2的比例L2/L1为2.0以下，
将所述绝缘被膜的外周方向上的所述最厚部的膜厚设为d1、所述最薄部的膜厚设为d2时，其比例d1/d2为1.3以下。
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