JP2005522840A - 磁気抵抗エナメル線及びその製造方法とこれを用いたコイル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗エナメル線に関するもので、詳しくは、コイルに製造時、異方性磁気抵抗またはトンネル型磁気抵抗と類似した効果を示し、導体の抵抗を減少して電気伝導率を向上しながら、外部的にも強い磁束密度を示す磁気抵抗エナメル線及びその製造方法とこれを用いて製造される磁気抵抗コイル及びその製造方法に関するものである。
従来の電気機器、通信機器、音響機器などに使用されるコイルには、絶縁層を備えた絶縁電線を所定形状の支持管に巻線した後、絶縁ワニス処理により電線相互間を接着・固定して製造される一般のコイルと、前記絶縁ワニス処理の代りに絶縁層を備えた絶縁電線の外部に自己融着(self-bonding)ワニスを処理しこれを巻線した後、加熱、通電、または溶剤処理などの適切な方法により自己融着ワニスを融着し、電線相互間を固定して製造される自己融着性ワニスを用いたコイルと、がある。
本発明は、従来の問題点を勘案して、エネルギー伝達過程で発生する導体の抵抗及び負荷を、磁気抵抗効果またはこれと類似した効果によって減少することで、通電時に温度上昇が抑制されるコイルを提供するとともに、エネルギー切断過程で発生するエネルギーの損失量を画期的に減少できる磁気抵抗エナメル線及びその製造方法とこれを用いた磁気抵抗コイル及びその製造方法を提供することを目的とする。
図1は、異方性磁気抵抗と類似した効果を示すための高透磁率材料が導体に被覆されたとき、磁界の形成方向を示した概念図である。
図2は、一般的なエナメル線における磁界の形成を図式化した概念図である。
図3は、本発明のエナメル線における磁界の形成を図式化した概念図である。
図4は、本発明のエナメル線の一部の要部切開斜視図である。
本発明は、このような目的を達成するために、異方性磁気抵抗物質または異方性磁気抵抗効果と類似した効果を示す物質が被覆された磁気抵抗エナメル線を提供する。
また、本発明は、磁気抵抗エナメル線の製造方法において、
a)伝導性心線を提供する段階と、
b)前記a)段階の心線の外周部に磁気抵抗効果と類似した効果を示すための物質を含むワニスを被覆・軟化する段階と、を含む磁気抵抗エナメル線の製造方法を提供する。
i)希土類金属または転移金属を1種以上含む磁気抵抗物質、特に高透磁率軟質磁性合金、
ii)前記希土類金属または転移金属を1種以上含む磁気抵抗物質、特に高透磁率軟質磁性複合酸化物、
iii)前記希土類金属または転移金属を1種以上含む磁気抵抗物質、特に高透磁率軟質磁性複合窒化物である。
(1)Ni-Fe-Mo系4%パーマロイ、
(2)Ni-Cu-Zn系軟磁性フェライト、
(3)Fe2O3、MnO、ZnOを主成分にして、NiO、MgO、CuO、SiO2、CaO、V2O5、TiO2、Nb2O5などが特性改善用に添加されるMn-Zn系軟磁性フェライト、
(4)Ni-Zn系軟磁性フェライト、
(5)Mg-Mn-Zn系軟磁性フェライト,
(6)Mg-Cu-Zn系軟磁性フェライト,
(7)Fe-Ti-N系軟磁性フェライト、
(8)Fe-Cr系軟磁性フェライト(副成分:C、N、Si、Mn、Ni、P、S、Cr、Al、Mo、Ti)、
(9)Fe-Co-Ni-N系軟磁性フェライト、
(10)Fe-Co系軟磁性フェライト、
(11)Fe-Al-Si系軟磁性合金粉末、
(12)Fe-Al系軟磁性合金粉末、
(13)Fe-Si-B-Cu-Nb系軟磁性合金粉末、
(14)Fe-Br-B-Cu系軟磁性合金粉末、
(15)Fe-B-M-N-R系軟磁性合金粉末(ここで、Mは、Hf、Zr、Nbから選択された一つの元素で、Nは、Cu元素で、Rは,Ti、V、Ta、Cr、Mn、Mo、W、Au、Ag、Zn、Ga、Geから選択される1種以上の添加元素)、
(16)Fe基軟磁性合金粉末((Fe1-xMx)100-a-b-c-dSiaAlbBckd)(ここで、Mは、Co、Niまたはそれらの混合物で、Kは、Nb、Mo、Zr、W、Ta、Hf、Ti、V、Cr、Mn、Y、Pd、Ru、Ge、C、Pから選択された1種以上の元素)、
(17)Fe系軟磁性合金粉末(Feをベースに、CO、Niのうち一つまたは両者を選択し、添加元素としてTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wからなるグループで1種以上選択された元素)、
(18)Fe-Zr-B-Ag系軟磁性合金粉末、
(19)Fe-Hf系軟磁性合金粉末、
(20)Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni系軟磁性合金粉末、
(21)Fe-(Ta、Hf、Zr、Nb、Mo、Al、Si、Ti、Cr、Wから1種以上選択される元素)-(C、N、O、Bから1種以上選択される元素)-Pにより構成される軟磁性合金粉末、
(22)酸化鉄(Fe2O3)、酸化ニッケル(NiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化銅(CuO)、酸化ビスマス(Bi2O3)により組成されたことを特徴とする軟磁性粉末、
(23)Fe-Co-(希土類元素としてSm、Er、Tm、Yb、Hoから1種以上選択される元素)-(微細結晶化のためのC、N、O、Bから1種以上選択される元素)の組成を有する軟磁性粉末、
(24)Mg-Zn系、Mn-Al系、Co-Pt系、Cu-NI-Co系、Cu-Zn系、Mn系、Co系、LI系、Mg系、Mi系軟磁性フェライト粉末,
(25)Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4のうち1種または2種以上を主成分とする軟磁性複合酸化物粉末などが挙げられる。
i)ポリエステルエナメル線用ワニス、
ii)ポリウレタンエナメル線用ワニス、
iii)ポリビニルホルマールエナメル線用ワニス、
iv)ポリエステルイミドエナメル線用ワニス、
v)ポリアミドイミドエナメル線用ワニス、
vi)ポリイミドエナメル線用ワニスなどである。
i)ポリビニルブチラール系自己融着性ワニス、
ii)フェノキシ系自己融着性ワニス、
iii)ポリアミド系自己融着性ワニス、
iv)エポキシ系自己融着性ワニスなどがある。
<比較例1>
(一般のポリエステル系絶縁ワニスの製造)
ジメチルテレフタレート(D.M.T)28.11重量部、エチレングリコール(E.G)6.69重量部、グリセリン(純度:95重量%以上)6.63重量部、Tin系金属塩の金属触媒0.01重量部、及びメタ-クレゾール(メタ分:55重量部以上)17.28重量部を反応器に投入して150乃至250℃の温度で反応し、軟化点が85±2℃に到達すると反応を中断した後、反応物にフェノール7.41重量部、キシレン18.58重量部、ソルベント-ナフサ10.20重量部、テトラ-n-ブチルチタネート(T.B.T)1.75重量部、亜鉛含量8重量%の亜鉛オクトエート(Zn-Octoate)1.09重量部、及びポリイソシアネート(-NCO:5重量%含有)2.25重量部を順に投入して希釈し、ポリエステル系絶縁ワニスを製造した。このワニスの粘度は、25℃で測定したとき3±0.5poiseを示し、固形分は、35±0.5重量%(200℃で2時間乾燥)を示した。
前記製造された一般のポリエステル系絶縁ワニスを直径1.0mmの銅導体線にロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリエステル系軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例1で製造された一般のポリエステル系絶縁ワニス100重量部に、FeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質磁性材料1.225重量部、及びポリエチレン重合型保護コロイド系分散剤0.125重量部を追加的に投入して撹拌及び分散し、ポリエステル系軟質磁性材料を含むワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
一般のポリエステル系絶縁ワニスの代りに前記ワニスを塗装することを除いては、前記比較例1のような方法により軟質磁性材料型エナメル線を製造した。
(一般のポリビニルホルマール系絶縁ワニスの製造)
メタ-クレゾール(メタ分:55重量部以上)15.69重量部、ソルベント-ナフサ10.49重量部、キシレン11.89重量部、ポリイソシアネート(-NCO含量:5重量%)38.60重量部、ポリビニルブチラール樹脂(日本Chisso社製造、Vinylec-L)3.33重量部、亜鉛含量8重量%の亜鉛オクトエート(Zn-Octoate)0.25重量部、ポリエステルポリオール(-OH含量:4.5重量%)15.35重量部を反応器に投入して150乃至250℃の温度で反応し、ポリビニルホルマール系絶縁ワニスを製造した。このワニスの粘度は、25℃で測定したときに3±0.5poiseを示し、固形分は、35±0.5重量%(200℃で2時間乾燥)を示した。
前記製造された一般のポリビニルホルマール系絶縁ワニスを直径1.0mmの銅導体線にロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリビニルホルマール系軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例2で製造された一般のポリビニルホルマール系絶縁ワニス100重量部に、FeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質磁性材料1.10重量部、及び脂肪酸ポリアミド系の分散剤0.05重量部を追加的に投入して、撹拌及び分散してポリビニルホルマール系軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
一般のポリビニルホルマール系絶縁ワニスの代りに、前記ポリビニルホルマール系軟質磁性ワニスを塗装することを除いては、前記比較例2のような方法により磁気抵抗エナメル線を製造した。
(一般のポリウレタン系絶縁ワニスの製造)
メタ-クレゾール(メタ分:55重量部以上)40.00重量部、ソルベント-ナフサ9.40重量部、キシレン12.70重量部、ポリイソシアネート(-NCO含量:11重量%)16.00重量部、ポリイソシアネート(-NCO含量:12重量%)9.20重量部、ポリアミド樹脂(ドイツBASF社製造、Ultramid-1C)0.80重量部、亜鉛含量8重量%の亜鉛オクトエート(Zn-Octoate)0.40重量部、ポリエステルポリオール(-OH含量4.5重量%)17.50重量部を反応器に投入し、150乃至250℃の温度で反応してポリウレタン系絶縁ワニスを製造した。このワニスの粘度は、25℃で測定したときに3±0.5poiseを示し、固形分は35±0.5重量%(200℃で2時間乾燥)を示した。
前記製造された一般のポリウレタン系絶縁ワニスを直径1.0mmの銅導体線にロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は50m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリウレタン系軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例3で製造された一般のポリウレタン系絶縁ワニス100重量部に、FeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質磁性材料1.20重量部、及び脂肪酸アミド系の分散剤0.15重量部を追加的に投入し、撹拌及び分散してポリウレタン系軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
一般のポリウレタン系絶縁ワニスの代りに、前記ポリウレタン系軟質磁性ワニスを塗装することを除いては、前記比較例3のような方法により軟質磁性エナメル線を製造した。
(一般のポリエステルイミド系絶縁ワニスの製造)
キシレノール酸47.00重量部、エチレングリコール18.30重量部、ジエチレングリコール25.30重量部、トリス-ヒドロキシエチルイソシアヌレート(tris-hydorxyethylisocyanurate)77.80重量部、グリセリン(純度:95重量%以上)20.70重量部、ジメチルテレフタレート103.70重量部、酢酸亜鉛(Zn-acetate)0.24重量部、トリメリット酸無数物(tri-mellitic-anhydride)118.04重量部、ジアミノジフェニルメタン(di-amino-diphenylmethane)81.70重量部、メタ-クレゾール(メタ分:55重量部以上)421.00重量部、ソルベント-ナフサ140.00重量部、クレゾールチタネートポリマー15.50重量部、レゾール型フェノール樹脂7.76重量部、及びポリイソシアネート(-NCO含量:4.5重量%MDI系ブロッキング型)3.88重量部を反応器に投入して150乃至250℃の温度で反応し、ポリエステルイミド系絶縁ワニスを製造した。このワニスの粘度は、25℃で測定したときに3±0.5poiseを示し、固形分は35±0.5重量%(200℃で2時間乾燥)を示した。
前記製造された一般のポリエステルイミド系絶縁ワニスを直径1.0mmの銅導体線にロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリエステルイミド系軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例4で製造された一般のポリエステルイミド系絶縁ワニス100重量部に、FeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の異方性磁気抵抗物質1.20重量部、及びポリエチレン重合型保護コロイド系の分散剤0.07重量部を追加的に投入して撹拌及び分散し、ポリエステルイミド系軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
一般のポリエステルイミド系ワニスの代りに、前記ポリエステルイミド系軟質磁性ワニスを塗装することを除いては、前記比較例4のような方法により磁気抵抗エナメル線を製造した。
(一般のポリアミドイミド系絶縁ワニスの製造)
トリメリット酸無数物(tri-mellitic-anhydride)134.0重量部、4,4-メチレンジフェニルジイソシアネート175重量部、N-メチルピロリドン(N-methylpyrolidone)418.0重量部、及びジメチルホルムアミド(di-methyl-formamide)137.0重量部を反応器に投入して150乃至250℃の温度で反応し、ポリアミドイミド系絶縁ワニスを製造した。このワニスの粘度は、25℃で測定したときに3±0.5poiseを示し、固形分は35±0.5重量%(200℃で2時間乾燥)を示した。
前記製造された一般のポリアミドイミド系絶縁ワニスを直径1.0mmの銅導体線にロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリアミドイミド系軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例5で製造された一般のポリアミドイミド系絶縁ワニス100重量部に、FeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質磁性材料1.35重量部、及び脂肪酸アミド系の分散剤0.05重量部を追加的に投入して撹拌及び分散し、ポリアミドイミド系軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
一般のポリアミドイミド系絶縁ワニスの代りに、前記ポリアミドイミド系軟質磁性ワニスを塗装することを除いては、前記比較例5のような方法により軟質磁性エナメル線を製造した。
(ポリビニルブチラール系自己融着性絶縁ワニスの製造)
メタ-クレゾール(メタ分:55重量%以上)31.50重量部、キシレン79.40重量部、ジメチルホルムアミド31.00重量部、エポキシ-フェノール変性樹脂1.35重量部、ポリビニルブチラール樹脂(Monsanto社製造、Morbital B-30H)を150乃至250℃の温度で反応してポリビニルブチラール系自己融着性絶縁ワニスを製造した。
前記比較例1で製造された一般のポリエステル系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に前記製造したポリビニルブチラール系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリエステル系軟質磁性ワニス層及びポリビニルブチラール系自己融着性絶縁ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例1で製造されたポリエステル系軟質磁性ワニスが塗装されたエナメル線に前記比較例6のポリビニルブチラール系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリビニルブチラール系自己融着性軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例6で製造されたポリビニルブチラール系自己融着性絶縁ワニス100重量部に、FeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質磁性材料0.70重量部、及びポリエチレン重合型保護コロイド系の分散剤0.05重量部を追加的に投入して撹拌及び分散し、ポリビニルブチラール系自己融着性軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
前記比較例1で製造された一般のポリエステル系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に前記製造されたポリビニルブチラール系自己融着性軟質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリエステル系軟質磁性ワニス層及びポリビニルブチラール系自己融着性軟質磁性ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例1で製造されたポリエステル系軟質磁性ワニスが塗装されたエナメル線に前記比較例7で製造されたポリビニルブチラール系自己融着性軟質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(フェノキシ系自己融着性絶縁ワニスの製造)
メタ-クレゾール(メタ分:55重量%以上)12.30重量部、ソルベント-ナフサ19.50重量部、キシレン19.50重量部、フェノキシ樹脂(PKHH-3038)20.00重量部、フェノール8.18重量部、ブチルカルビトール(butyl carbitol)20.5重量部、及び無水フタル酸0.02重量部を150乃至250℃の温度で反応してフェノキシ系自己融着性絶縁ワニスを製造した。
前記比較例2で製造された一般のポリビニルホルマール系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に、前記製造したフェノキシ系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリビニルホルマール系軟質磁性ワニス層及びフェノキシ系自己融着性絶縁ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例2で製造されたポリビニルホルマール系軟質磁性ワニスが塗装されたエナメル線に前記比較例7のフェノキシ系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(フェノキシ系自己融着性軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例7で製造されたフェノキシ系自己融着性絶縁ワニス100重量部に、FeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質磁性材料1.00重量部、及びポリエチレン重合型保護コロイド系の分散剤0.12重量部を追加的に投入して撹拌及び分散し、フェノキシ系自己融着性軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
前記比較例2で製造された一般のポリビニルホルマール系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に前記製造されたフェノキシ系自己融着性硬質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリビニルホルマール系軟質磁性ワニス層及びフェノキシ系自己融着性軟質磁性ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例2で製造されたポリビニルホルマール系軟質磁性ワニスが塗装されたエナメル線に前記実施例10で製造されたフェノキシ系自己融着性軟質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリアミド系自己融着性絶縁ワニスの製造)
メタ-クレゾール(メタ分:55重量%以上)120.0重量部、ソルベント-ナフサ1.3重量部、キシレン126.0重量部、フェノール8.3重量部、アルキルフェノール樹脂0.75重量部、ポリイソシアネート(-NCO含量:4.5重量%、MDI系ブロッキング型)0.9重量部、亜鉛含量8重量%の亜鉛オクトエート0.6重量部、ポリアミド共重合体(ナイロン11系)60.0重量部を150乃至250℃の温度で反応してフェノキシ系自己融着性絶縁ワニスを製造した。
前記比較例5で製造された一般のポリアミドイミド系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に前記製造したポリアミド系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリアミドイミド系軟質磁性ワニス層及びポリアミド系自己融着性絶縁ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例5で製造されたポリアミドイミド系軟質磁性ワニスが塗装されたエナメル線に前記比較例8のポリアミド系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリアミド系自己融着性軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例8で製造されたポリアミド系自己融着性絶縁ワニス100重量部にFeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質磁性材料1.30重量部、及び脂肪酸アミド系の分散剤0.05重量部を追加的に投入して撹拌及び分散し、ポリアミド系自己融着性軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
前記比較例5で製造された一般のポリアミドイミド系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に前記製造されたポリアミド系自己融着性軟質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリアミドイミド系軟質磁性ワニス層及びポリアミド系自己融着性軟質磁性ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例5で製造されたポリアミドイミド系軟質磁性ワニスが塗装されたエナメル線に前記実施例13で製造されたポリアミド系自己融着性軟質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(エポキシ系自己融着性絶縁ワニスの製造)
エポキシ樹脂(エポキシ当量186)62.0重量部、ヒドロキノン9.16重量部、トリ-n-ブチルアミン(試薬級)1.53重量部、レゾルシン(resorcin)9.16重量部、及びメチルカルビトール(methyl carbitol)186.7重量部を150乃至250℃の温度で反応してエポキシ系自己融着性絶縁ワニスを製造した。
前記比較例3で製造された一般のポリウレタン系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に前記製造したエポキシ系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリウレタン系軟質磁性ワニス層及びエポキシ系自己融着性絶縁ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例3で製造されたポリウレタン系磁気抵抗ワニスが塗装されたエナメル線に前記比較例9のエポキシ系自己融着性絶縁ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(エポキシ系自己融着性軟質磁性ワニスの製造)
前記比較例9で製造されたエポキシ系自己融着性絶縁ワニス100重量部にFeO約63%、FeO約23%、CoFeO約9%を主成分とする複合酸化物の軟質)磁性材料1.20重量部、及びポリエチレン重合型保護コロイド系の分散剤0.15重量部を追加的に投入して撹拌及び分散し、エポキシ系自己融着性軟質磁性ワニスを製造した。製造されたワニスの軟化度は4を示した。
前記比較例3で製造された一般のポリウレタン系絶縁ワニスが塗装されたエナメル線に前記製造されたエポキシ系自己融着性軟質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
(ポリウレタン系軟質磁性ワニス層及びエポキシ系自己融着性軟質磁性ワニス層を含む自己融着性軟質磁性エナメル線の製造)
前記実施例3で製造されたポリウレタン系軟質磁性ワニスが塗装されたエナメル線に前記実施例16で製造されたエポキシ系自己融着性軟質磁性ワニスをロールコーティング方式により被覆して軟化炉で軟化した後、乾燥炉で乾燥した。このとき、軟化炉の長さは4Mで、軟化炉の温度は460℃を維持し、軟化炉及び乾燥炉の線束は35m/Minであった。また、乾燥炉の長さは3.4Mで、乾燥炉の温度は、入口で460℃、出口で540℃を維持した。
本発明の効果を確認するために、小型機器を製作した。前記小型機器は、前記比較例1で製造した約2kgのシングルコーティングエナメル線に2次層としてポリエステル絶縁層を追加的に形成し、定格電圧24ボルトおよび定格電流1Aで2,800rpmに回転するモータである。前記モータを製作するために、モータの回転子にエナメル線を巻線した後、含浸処理により固定し、その他の条件は、従来のモータ製作方法と同一方法で京畿道富川市所在の(株)オメガ電子によって製作した。
前記実施例1で製造したエナメル線を用いて前記比較例10と同一の方法で同種のモータ2台を製造した。製造されたモータの試験結果は、下記の表12に示した。
前記比較例1でポリエステルエナメル線用ワニスを用いて直径0.4mmの裸銅線に1次層として0.013mmの絶縁層を形成し、2次層として同種のエナメル線ワニスを0.007mm形成した絶縁エナメル線を製造し、前記エナメル線のその他の物性は、下記の表13に示した。
(ポリエステル系磁気抵抗ワニスの製造)
前記比較例1のポリエステル系絶縁ワニス100重量部に、磁気抵抗物質としてFe2O3、Fe3O4、CoFe2O4を主成分にする酸化物系高透磁率材料1.225重量部、及びポリエチレン重合型保護コロイド系分散剤0.125重量部を追加的に投入してロールミールにより充分にワニス液を吸入した後、撹拌及び分散してポリエステル系磁気抵抗ワニスを製造した。
製造したポリエステル系磁気抵抗ワニスを、前記比較例11で1次層を形成したエナメル線の2次層に適用して0.007mm形成し、その他の物性は、下記の表13に示した。
本発明の高透磁率軟質磁性材料を磁気抵抗物質に使用したときの効果を確認するために、小型機器を製作した。前記小型機器は、前記比較例11で製造したエナメル線を約2kg用いて回転子に形成し、定格電圧90ボルトおよび定格電流1Aで1,750rpmに回転する直流モータである。前記モータを製作するために、モータの回転子にエナメル線を巻線した後、含浸処理により固定し、その他の条件は、従来のモータ製作方法と同一の方法で製作した。
前記実施例20で製造したエナメル線を用いて前記比較例12のような方法により同種のモータを製造した。製造されたモータの試験結果は、下記の表14に示した。
前記[表14]の効果を一層明確に検証するために、比較例12および実施例21のモータの回転子を対向させ、前記回転子を柔軟性のあるゴムバンドやテープなどで固定した後、徐々に定格電圧の90ボルトまで上昇しながら発生する電圧を測定し、その結果を、下記の表15に示した。
前記[表15]の効果を一層明確に検証するために、比較例12および実施例21のモータを同種の第3のモータを用いて回転子を対向させ、前記回転子を柔軟性のあるゴムバンドやテープなどで固定した後、徐々に定格電圧の90ボルトまで上昇しながら発生する電圧を測定し、その結果を、下記の表15に示した。
本発明のエナメル線の誘導電動機における効果を検証するために、(株)現代重工業の回転器設計部の支援を受けて直径の相異なるエナメル線を用いた比較実験をし、前記試験結果は、下記の表17に示しだ。
Claims (20)
- 伝導性心線及び前記心線の外周部に被覆される被覆物質により構成されるエナメル線において、
前記被覆物質は、磁気抵抗物質であることを特徴とする磁気抵抗エナメル線。 - 磁気抵抗物質は、異方性磁気抵抗物質であることを特徴とする請求項1記載のエナメル線。
- 前記エナメル線は、
a)伝導性心線と、
b)前記a)の心線の外周部に位置され、磁気抵抗物質を含む少なくとも一つ以上のワニス層と、を含む請求項1記載の磁気抵抗エナメル線。 - b)のワニス層は、絶縁ワニス層または自己融着性絶縁ワニス層であることを特徴とする請求項3記載の磁気抵抗エナメル線。
- 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち
i)希土類金属または転移金属を1種以上含む高透磁率軟質磁性合金と、
ii)前記希土類金属または転移金属を1種以上含む高透磁率軟質磁性複合酸化物と、
iii)前記希土類金属または転移金属を1種以上含む高透磁率軟質磁性複合窒化物と、からなる群から1種以上選択される請求項1記載の磁気抵抗エナメル線。 - 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち高透磁率軟質磁性材料である純鉄、センダスト、硅素鋼、パーマロイ、アモルファスからなる群から1種以上選択される請求項1記載の磁気抵抗エナメル線。
- 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち高透磁率軟質磁性材料である45パーマロイ、78パーマロイ、81パーマロイ、Moパーマロイ、Crパーマロイ、Cuパーマロイ、Siパーマロイ、Tiパーマロイ、Mu金属、Co基アモルファス、Fe基アモルファス、Ni-Fe基アモルファス(付加元素:Mn、Cr、Co、Nb、V、Mo、Ta、W、Zrから選択された少なくとも1種の元素を含む)からなる群から1種以上選択される請求項1記載の磁気抵抗エナメル線。
- 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち中高透磁率軟質磁性材料である
(1)Ni-Fe-Mo系4%パーマロイと、
(2)Ni-Cu-Zn系軟磁性フェライトと、
(3)Fe2O3、MnO、ZnOを主成分としてNiO、MgO、CuO、SiO2、CaO、V2O5、TiO2、Nb2O5などが特性改善用に添加されるMn-Zn系軟磁性フェライトと、
(4)Ni-Zn系軟磁性フェライトと、
(5)Mg-Mn-Zn系軟磁性フェライトと、
(6)Mg-Cu-Zn系軟磁性フェライトと、
(7)Fe-Ti-N系軟磁性フェライトと、
(8)Fe-Cr系軟磁性フェライト(副成分:C、N、Si、Mn、Ni、P、S、Cr、Al、Mo、Ti)と、
(9)Fe-Co-Ni-N系軟磁性フェライトと、
(10)Fe-Co系軟磁性フェライトと、
(11)Fe-Al-Si系軟磁性合金粉末と、
(12)Fe-Al系軟磁性合金粉末と、
(13)Fe-Si-B-Cu-Nb系軟磁性合金粉末と、
(14)Fe-Br-B-Cu系軟磁性合金粉末と、
(15)Fe-B-M-N-R系軟磁性合金粉末(ここで,Mは、Hf、Zr、Nbから選択された一つの元素で、Nは,Cu元素で、Rは、Ti、V、Ta、Cr、Mn、Mo、W、Au、Ag、Zn、Ga、Geから選択される1種以上の添加元素)と、
(16)Fe系軟磁性合金粉末((Fe1-xMx)100-a-b-c-dSiaAlbBcKd)(ここで、Mは、Co、Niまたはそれらの混合物で、Kは、Nb、Mo、Zr、W、Ta、Hf、Ti、V、Cr、Mn、Y、Pd、Ru、Ge、C、Pから選択された1種以上の元素)と、
(17)Fe系軟磁性合金粉末(Feをベースに、Co、Niのうち一つまたは両者を選択し、添加元素としてTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wからなるグループから1種以上選択された元素)と、
(18)Fe-Zr-B-Ag系軟磁性合金粉末と、
(19)Fe-Hf系軟磁性合金粉末と、
(20)Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni系軟磁性合金粉末と、
(21)Fe-(Ta、Hf、Zr、Nb、Mo、Al、Si、Ti、Cr、Wから1種以上選択される元素)-(C、N、O、Bから1種以上選択される元素)-Pにより構成される軟磁性合金粉末と、
(22)酸化鉄(Fe2O3)、酸化ニッケル(NiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化銅(CuO)、酸化ビスマス(Bi2O3)により組成されたことを特徴とする軟磁性粉末と、
(23)Fe-Co-(希土類元素としてSm、Er、Tm、Yb、Hoから1種以上選択される元素)-(微細結晶化のためのC、N、O、Bから1種以上選択される元素)の組成を有する軟磁性粉末と、
(24)Mg-Zn系、Mn-Al系、Co-Pt系、Cu-NI-Co系、Cu-Zn系、Mn系、Co系、LI系、Mg系、Mi系軟磁性フェライト粉末と、
(25)Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4のうち1種または2種以上を主成分とする軟磁性複合酸化物粉末と、からなる群から1種以上選択される請求項1記載の磁気抵抗エナメル線。 - 前記b)のワニス層内の磁気抵抗物質の含量は、0.3重量%乃至30重量%である請求項3記載の磁気抵抗エナメル線。
- 磁気抵抗エナメル線の製造方法において、
a)伝導性心線を提供する段階と、
b)前記a)段階の心線の外周部に磁気抵抗物質を含むワニスを被覆して軟化する段階と、を含むことを特徴とする磁気抵抗エナメル線の製造方法。 - 前記b)のワニスは、絶縁ワニスまたは自己融着性絶縁ワニスである請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。
- 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち、
i)希土類金属または転移金属を1種以上含む高透磁率軟質磁性合金と、
ii)前記希土類金属または転移金属を1種以上含む高透磁率軟質磁性複合酸化物と、
iii)前記希土類金属または転移金属を1種以上含む高透磁率軟質磁性複合窒化物と、からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。 - 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち高透磁率軟質磁性材料である純鉄、センダスト、硅素鋼、パーマロイ、アモルファスからなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。
- 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち高透磁率軟質磁性材料である45パーマロイ、78パーマロイ、81パーマロイ、Moパーマロイ、Crパーマロイ、Cuパーマロイ、Siパーマロイ、Tiパーマロイ、Mu金属、Co基アモルファス、Fe基アモルファス、Ni-Fe基アモルファス(付加元素:Mn、Cr、Co、Nb、V、Mo、Ta、W、Zrから選択された少なくとも1種の元素を含む)からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。
- 前記磁気抵抗物質は、強磁性材料のうち高透磁率軟質磁性材料である、
(1)Ni-Fe-Mo系4%パーマロイと、
(2)Ni-Cu-Zn系軟磁性フェライトと、
(3)Fe2O3、MnO、ZnOを主成分としてNiO、MgO、CuO、SiO2、CaO、V2O5、TiO2、Nb2O5などが特性改善用に添加されるMn-Zn系軟磁性フェライトと、
(4)Ni-Zn系軟磁性フェライトと、
(5)Mg-Mn-Zn系軟磁性フェライトと、
(6)Mg-Cu-Zn系軟磁性フェライトと、
(7)Fe-Ti-N系軟磁性フェライトと、
(8)Fe-Cr系軟磁性フェライト(副成分:C、N、Si、Mn、Ni、P、S、Cr、Al、Mo、Ti)と、
(9)Fe-Co-Ni-N系軟磁性フェライトと、
(10)Fe-Co系軟磁性フェライトと、
(11)Fe-Al-Si系軟磁性合金粉末と、
(12)Fe-Al系軟磁性合金粉末と、
(13)Fe-Si-B-Cu-Nb系軟磁性合金粉末と、
(14)Fe-Br-B-Cu系軟磁性合金粉末と、
(15)Fe-B-M-N-R系軟磁性合金粉末(ここで、Mは、Hf、Zr、Nbから選択された一つの元素で、Nは、Cu元素で、Rは、Ti、V、Ta、Cr、Mn、Mo、W、Au、Ag、Zn、Ga、Geから選択される1種以上の添加元素)と、
(16)Fe系軟磁性合金粉末((Fe1-xMx)100-a-b-c-dSiaAlbBcKd)(ここで、Mは、Co、Niまたはそれらの混合物で、Kは、Nb、Mo、Zr、W、Ta、Hf、Ti、V、Cr、Mn、Y、Pd、Ru、Ge、C、Pから選択された1種以上の元素)と、
(17)Fe系軟磁性合金粉末(Feをベースに、Co、Niのうち一つまたは両者を選択し、添加元素としてTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、Wからなるグループから1種以上選択された元素)と、
(18)Fe-Zr-B-Ag系軟磁性合金粉末と、
(19)Fe-Hf系軟磁性合金粉末と、
(20)Fe-Si系、Fe-Si-Al系、Fe-Ni系軟磁性合金粉末と、
(21)Fe-(Ta、Hf、Zr、Nb、Mo、Al、Si、Ti、Cr、Wから1種以上選択される元素)-(C、N、O、Bから1種以上選択される元素)-Pにより構成される軟磁性合金粉末と、
(22)酸化鉄(Fe2O3)、酸化ニッケル(NiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化銅(CuO)、酸化ビスマス(Bi2O3)により組成されたことを特徴とする軟磁性粉末と、
(23)Fe-Co-(希土類元素としてSm、Er、Tm、Yb、Hoから1種以上選択される元素)-(微細結晶化のためのC、N、O、Bから1種以上選択される元素)の組成を有する軟磁性粉末と、
(24)Mg-Zn系、Mn-Al系、Co-Pt系、Cu-NI-Co系、Cu-Zn系、Mn系、Co系、LI系、Mg系、Mi系軟磁性フェライト粉末と、
(25)Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4のうち1種または2種以上を主成分とする軟磁性複合酸化物粉末と、からなる群から1種以上選択されることを特徴とする請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。 - 前記b)段階のワニス層内の磁気抵抗物質の含量は、0.3重量%乃至30重量%である請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。
- 前記b)段階の被覆方法は、ローラ塗装により実施されることを特徴とする請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。
- 前記b)段階の軟化は、400乃至700℃の温度で実施されることを特徴とする請求項10記載の磁気抵抗エナメル線の製造方法。
- 請求項1に記載の磁気抵抗エナメル線を含むコイル。
- 磁気抵抗コイルの製造方法において、請求項1に記載の磁気抵抗エナメル線を巻線してコイルを製造する段階を含む磁気抵抗コイルの製造方法。
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