JPH04303517A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高真空機器および高
温使用機器などにおいて配線用電線および巻線用電線等
に用いられる絶縁電線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】絶縁
電線は、加熱設備および火災報知器などの高温下におけ
る安全性が要求される設備などに使用されることがある
。また、絶縁電線は、自動車内の高温度に加熱される環
境下においても用いられる。このような絶縁電線ではと
しては、従来から、導体にポリイミドやフッ素樹脂等の
耐熱性有機樹脂が被覆された絶縁電線が知られている。

【０００３】しかしながら、ポリイミドのような耐熱性
樹脂であっても、その許容温度は高々３００℃であり、
それ以上の温度で使用することはできない。また真空中
で使用するような場合には、被覆材料の熱分解によるガ
ス放出が問題となるため使用できなかった。

【０００４】一方、有機材料を使用しない絶縁電線とし
ては、ステンレス合金等からなる耐熱合金製管に導体を
通し、その間に酸化マグネシウムなどの金属酸化物微粒
子を充填して絶縁した形のＭＩケーブルおよび、ガラス
繊維を紡織したガラス編組を絶縁部材として用いた電線
がある。

【０００５】前者は、導体の占積率が小さいという問題
があった。また耐熱合金製管の可撓性が悪いので、巻線
加工の作業性に問題があった。

【０００６】後者は編組の目が不均一になったり、端末
部が解けたりするので作業性が悪いという問題があった
。またガラス編組に有機樹脂を含浸させ、信頼性と作業
性を改善したものもあるが、この場合は前述のように樹
脂を使用しているため、耐熱性の問題があった。

【０００７】また、加熱によりセラミックス化する塗料
が知られており、このような塗料またはこの塗料にセラ
ミックス粒子を分散させた塗料を、金属導体の外周面に
塗布して絶縁電線を作る方法が知られている。

【０００８】しかしながら、この塗料を塗布し、加熱し
て完全にセラミックス化した後は、表面のセラミックス
層の靭性限界を越えて巻線加工すると、セラミックスの
皮膜に多くのクラックを生じるという問題があった。皮
膜にクラックを生じさせない方法として、有機材料とし
ての可撓性を残したまま、すなわち塗布した塗料を完全
にセラミックス化しないよう加熱処理する方法がある。

【０００９】しかしながら、この場合セラミックス化す
る前の皮膜の耐摩耗性に問題があり、巻線加工した際に
皮膜に傷が入ってしまい、セラミックス化後の皮膜にも
この傷が残り絶縁性に劣るという問題があった。

【００１０】この発明の目的は、高い温度でも優れた絶
縁性を発揮することのできる絶縁電線を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の絶縁電線は、
電気導体と、電気導体の外方に設けられる加熱によりセ
ラミックス化する絶縁物を含浸した絶縁性セラミックス
繊維層とを備えている。

【００１２】この発明において、電気導体は特に限定さ
れるものではない。しかしながら、導電率などの面から
は、銅または銅合金が好ましい。また銅または銅合金を
用いる場合には、耐酸化性を向上させる目的で、ニッケ
ルで被覆してもよい。この場合、銅とニッケルとの間で
は、高温において相互拡散反応が起こり、導電率が低下
するおそれがあるので、銅とニッケルとの間に、拡散防
止層を設けてもよい。

【００１３】図２は、このような電気導体を示しており
、銅線１１とニッケル層１３との間に拡散防止層１２が
設けられている。

【００１４】このような拡散防止層としては、ニオブ、
ステンレス、クロム、白金、ロジウムおよびパラジウム
などの金属を用いることができる。

【００１５】また拡散防止層として、導電性セラミック
スを用いてもよい。このような導電性セラミックスとし
ては、炭化タングステン、窒化ジルコニウム、硼化チタ
ン、および珪化チタンなどの遷移金属の炭化物、窒化物
、硼化物、および珪化物などが挙げられる。この他にも
、炭素および二硫化モリブデンなどが挙げられる。

【００１６】この発明において、絶縁性セラミックス繊
維層に含浸される、加熱によりセラミックス化する絶縁
物としては、金属アルコキシド等から形成される溶液を
用いることができる。このような溶液としては、金属ア
ルコキシド等の加水分解可能な有機基を有する化合物の
加水分解反応および脱水縮合反応により生成した、アル
コキシド基、ヒドロキシ基、およびメタロキサン結合を
有する金属有機化合物の高分子からなる溶液がある。こ
の溶液には、溶媒であるアルコール等の有機溶剤や、原
料の金属アルコキシド、および加水分解反応に必要な少
量の水と触媒が含まれている。

【００１７】また加熱によりセラミックス化する絶縁物
には、金属有機化合物を適当な有機溶媒に混合し溶解し
た溶液も含まれる。

【００１８】以上の溶液から形成されるセラミックスは
、たとえばＳｉＯ２、Ａｌ２　Ｏ３　、ＺｒＯ２　、Ｔ
ｉＯ２　、およびＭｇＯ等がある。有機酸塩としては、
ナフテン酸、カプリル酸、ステアリン酸、およびオクチ
ル酸等の金属塩が好ましい。また金属アルコキシドとし
ては、エトキシド、プロポキシドおよびブトキシド等が
用いられる。

【００１９】また、加熱によりセラミックス化する絶縁
物として、窒化物および炭化物などのセラミックスにな
るような材料でもよい。ポリカルボシランからは炭化珪
素を形成させることができる。ポリボロシロキサンから
は硼炭化珪素を形成させることができる。ポリシラザン
からは窒化珪素を形成させることができる。ポリチタノ
カルボシランからはチタンを含む炭化珪素を形成させる
ことができる。

【００２０】これらの炭化物および窒化物は、加熱の条
件により一部酸化されてもよい。

【００２１】このセラミックス化する絶縁物には、絶縁
性セラミックス粒子が添加により混合されていてもよい
。このようなセラミックス粒子としては、アルミナ、シ
リカ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素およびこれらの
複合体ならびにマイカなどの粒子を挙げることができる
。

【００２２】また、この発明において、絶縁性セラミッ
クス繊維層に含浸される絶縁物は完全にセラミックス化
させる必要はなく、その途中の段階のものでもよい。ま
た高真空中等で使用する用途等によっては、完全にセラ
ミックス化させた方が好ましい。

【００２３】この発明において、電気導体の外方に設け
る絶縁性セラミックス繊維層は、セラミックス繊維から
形成させることができる。セラミックス繊維の材質とし
ては、アルミナセラミックス繊維、シリカセラミックス
繊維、ジルコニアセラミックス繊維、アルミナ，シリカ
，ジルコニアからなる複合セラミックス繊維、炭化珪素
セラミックス繊維、およびその他一般にガラス繊維と呼
ばれる繊維を用いることができる。

【００２４】このようなセラミックス繊維は、紡織して
編組体とすることによって絶縁性セラミックス繊維層と
することができる。また、セラミックス繊維テープを作
製し、これを電気導体のまわりに巻きつけてもよい。

【００２５】また、この発明においては絶縁性絶縁性セ
ラミックス繊維層に、加熱によりセラミックス化する絶
縁物が含浸されている。このような加熱によりセラミッ
クス化する絶縁物としては、上記のもの以外に、水ガラ
スおよびシリカゾルなども用いることができる。

【００２６】図１は、この発明の一実施例を示す断面図
である。図１を参照して、電気導体１のまわりには、絶
縁性セラミックス繊維層２が設けられている。絶縁セラ
ミックス繊維層２には、加熱によりセラミックス化する
絶縁物が含浸されている。

【００２７】

【発明の作用効果】この発明の絶縁電線では、絶縁性セ
ラミックス繊維層により、絶縁性を向上させることがで
き、高い絶縁破壊電圧を得ることができる。

【００２８】また、絶縁性セラミックス繊維層は、セラ
ミックス繊維から構成されるものであるため、可撓性を
有している。このため可撓性を損なうことなく絶縁性を
向上させることができる。

【００２９】さらに、この発明では、絶縁性セラミック
ス繊維層には、加熱によりセラミックス化する絶縁物が
含浸されている。この絶縁物によっても、さらに絶縁性
が向上され、より高い絶縁性を得ることができる。

【００３０】

【実施例】実施例１ 無酸素銅線に厚さ１５μｍのニッケルメッキ層を形成し
た、線径０．５ｍｍのニッケルメッキ銅線を電気導体と
して用いた。このニッケルメッキ銅線の上に、線径５μ
ｍの炭化珪素ファイバの長繊維を紡織して、編組体にし
、絶縁性セラミックス繊維層を形成した。

【００３１】次に、ポリシランをオートクレーブ中、４
６０℃で熱分解縮合反応させて得たポリカルボシランに
、炭化珪素粉末（公称粒径０．５μｍ）を３重量％混合
した。

【００３２】次に、この溶液を、絶縁性セラミックス繊
維層の上に塗布して繊維層中に含浸させた。含浸後、大
気中、３５０℃で１０分間加熱処理した。この絶縁電線
の線径は、１．０ｍｍであった。

【００３３】以上のようにして得られた絶縁電線につい
て、絶縁性試験１〜３を以下のようにして行なった。

【００３４】絶縁性試験１：長さ２０ｃｍのサンプルの
中央に、１０ｃｍの幅にわたって金属箔を巻付け、導体
と金属箔の間で絶縁破壊試験を行なった。

【００３５】絶縁性試験２：得られた絶縁電線２本を長
さ１２ｃｍあたり所定の撚り回数で撚り合せ、得られた
撚線１２ｃｍについて導体間で絶縁破壊試験を行なった
。

【００３６】絶縁電線の線径として２．１〜３．２ｍｍ
のものを用いた場合には３回撚りとし、線径１．３〜２
．０ｍｍのものを用いた場合には６回撚りとし、線径０
．７５〜１．２ｍｍのものを用いた場合には９回撚りと
した。

【００３７】絶縁性試験３：６００℃の大気中で、絶縁
性試験１と同様の絶縁破壊試験を行なった。

【００３８】実施例１で得られた絶縁電線については、
以下のような結果が得られた。

【００３９】絶縁性試験１：４．６ｋＶ絶縁性試験２：
４．０ｋＶ 絶縁性試験３：２．６ｋＶ

【００４０】比較例 実施例１の比較として、同じ電気導体を用い、実施例１
と同様にして加熱によりセラミックス化する絶縁物の溶
液を調製し、これを直接電気導体に塗布した後、加熱し
た。この絶縁電線では、絶縁性セラミックス繊維を使用
せず、絶縁電線を作製した。この絶縁電線の線径は、０
．５６ｍｍであった。これを、実施例１と同様にして絶
縁性試験を行なった。ただし、絶縁性試験２では、１２
回撚りとした。その結果は以下のとおりであった。

【００４１】絶縁性試験１：２．０ｋＶ絶縁性試験２：
１．７ｋＶ 絶縁性試験３：０．８ｋＶ 以上の実施例１および比較例との比較から明らかなよう
に、この発明に従う絶縁電線は、曲げ加工を加えた状態
においても高い絶縁破壊電圧を示し、可撓性に優れてい
る。また高温においても、高い絶縁破壊電圧を示し、耐
熱性に優れていることがわかる。

【００４２】実施例２ 無酸素銅線にニオブおよびニッケルの順で、それぞれ８
０μｍおよび１２０μｍ被覆し、線径１．８ｍｍのクラ
ッド線を作製した。このクラッド線の上に、線径５μｍ
のシリカファイバを紡織して編組し、絶縁性セラミック
ス繊維層を形成した。

【００４３】この絶縁性セラミックス繊維層の上に塗布
するコーティング溶液を以下のように調製した。

【００４４】まず、トリス（Ｎ−メチルアミノ）メチル
シランをオートクレーブ中５００℃で３時間加熱して、
ポリシラザンを調製した。この得られたポリシラザン１
０ｇを、テトラヒドロフラン１００ｍｌで希釈し、これ
を室温まで放冷した後に、公称粒径１．５μｍのアルミ
ニウムナイトライド粒子を３ｇ混合し、コーティング溶
液とした。このコーティング溶液を絶縁性セラミックス
繊維層の上に塗布し、含浸させ、含浸後窒素中で２５０
℃１５分間加熱処理した。この絶縁電線の線径は、２．
３ｍｍであった。

【００４５】このようにして得られた絶縁電線について
、実施例１と同様にして絶縁性試験を行なった。結果は
以下のとおりである。

【００４６】絶縁性試験１：３．６ｋＶ絶縁性試験２：
３．４ｋＶ 絶縁性試験３：２．８ｋＶ 実施例３ 無酸素銅線にステンレス（ＳＵＳ３０４）およびニッケ
ルの順で、それぞれ１５０μｍおよび１００μｍ被覆し
た、線径１．８ｍｍのクラッド線を作成した。

【００４７】このクラッド線の上に、線径５μｍのアル
ミナセラミックスファイバを紡織して編組し、絶縁性セ
ラミックス繊維層を形成した。

【００４８】次に、トリブトキシアルミニウム：トリエ
タノールアミン：水：イソプロピルアルコール＝５：１
０：５：８０のモル比で混合した溶液を、温度５０℃で
１時間加熱攪拌し、コーティング液を調製した。

【００４９】絶縁性セラミックス繊維層の上に、このコ
ーティング溶液を塗布し含浸させた。含浸後大気中で２
００℃１５分間加熱処理した。この絶縁電線の線径は、
２．３ｍｍであった。

【００５０】以上のようにして得られた絶縁電線につい
て、実施例１と同様にして絶縁性試験を行なった。結果
は以下に示すとおりである。

【００５１】絶縁性試験１：３．６ｋＶ絶縁性試験２：
３．１ｋＶ 絶縁性試験３：３．１ｋＶ 実施例４ 無酸素銅線にクロムおよびニッケルの順で、それぞれの
厚みが５μｍおよび１０μｍとなるように被覆した、線
径０．５ｍｍのメッキ銅線を作成し、これを電気導体と
して用いた。この電気導体の上に、線径５μｍのアルミ
ナ・シリカ複合セラミックスファイバを紡織して、編組
し、絶縁性セラミックス繊維層を形成した。

【００５２】この絶縁性セラミックス繊維層の上に、以
下のようにして調製したコーティング液を塗布し含浸さ
せた。

【００５３】テトラブチルオルトシリケイト：水：イソ
ブチルアルコール＝８：３２：６０（モル比）を混合し
た溶液に、硝酸をテトラブチルオルトシリケイトに対し
、１００分の３モルの割合で添加し、その後温度８０℃
で２時間加熱した。この溶液１ｌに対し、公称粒径０．
３μｍのアルミナ粉末を３０ｇ添加し、コーティング溶
液とした。

【００５４】このコーティング溶液を絶縁性セラミック
ス繊維層に含浸させた後、大気中で６００℃１５分間加
熱処理してセラミックス化した。この絶縁電線の線径は
、１．０ｍｍであった。

【００５５】得られた絶縁電線について、実施例１と同
様にして絶縁性試験を行なった。

【００５６】結果は以下に示すとおりである。

【００５７】絶縁性試験１：３．５ｋＶ絶縁性試験２：
３．４ｋＶ 絶縁性試験３：３．０ｋＶ 実施例５ 無酸素銅線に、ロジウムおよびニッケルの順で、それぞ
れ厚みが５μｍおよび１０μｍとなるように被覆した、
線径０．５ｍｍのメッキ銅線を作成し、電気導体として
用いた。この電気導体の上に、線径５μｍのアルミナ・
シリカ複合ファイバを紡織して編組し、絶縁性セラミッ
クス繊維層を形成した。

【００５８】この絶縁性セラミックス繊維層に、シリカ
ゾルＳ−３０Ｌ（触媒化成工業（株）製）１リッタに公
称粒径１５μｍアスペクト比１０の天然マイカ２５ｇを
添加した溶液を含浸させ、含浸後７０℃で６０分間加熱
処理し、さらに１２０℃で１５分間加熱処理した。この
絶縁電線の線径は、１．０ｍｍであった。

【００５９】このようにして得られた絶縁電線について
、実施例１と同様にして絶縁性試験を行なった。結果は
以下に示すとおりである。

【００６０】絶縁性試験１：３．４ｋＶ絶縁性試験２：
３．１ｋＶ 絶縁性試験３：３．０ｋＶ

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従う一実施例を示す断面図である。

【図２】この発明において用いることができる、拡散防
止層を有する電気導体を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　電気導体 ２　　絶縁性セラミックス繊維層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電気導体と、前記電気導体の外方に設
   けられる、加熱によりセラミックス化する絶縁物を含浸
   した絶縁性セラミックス繊維層とを備える、絶縁電線。
2. 【請求項２】　　前記加熱によりセラミックス化する絶
   縁物が、添加により混合された絶縁性セラミックス粒子
   を含む、請求項１に記載の絶縁電線。
3. 【請求項３】　　前記加熱によりセラミックス化される
   絶縁物が、金属アルコキシド、金属有機酸塩、シリコー
   ン樹脂、ポリカルボシラン、ポリボロシロキサン、ポリ
   シラザン、ポリチタノカルボシラン、水ガラスおよびシ
   リカゾルからなるグループより選ばれる少なくとも１種
   のセラミックス前駆体から形成される、請求項１に記載
   の絶縁電線。
4. 【請求項４】　　前記絶縁性セラミックス繊維層中の前
   記絶縁物が、完全にセラミックス化していない状態のも
   のを含んでいる、請求項１に記載の絶縁電線。