JPS6362042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は各種コイル装置等の巻線として使用
される耐熱絶縁電線、特に未焼成の状態でコイル
巻加工等の巻付け加工を行つた後高温で焼成して
使用する耐熱絶縁電線に関するものであり、使用
中に機械的振動などが加わる機器などの耐熱コイ
ル用に好適な耐熱絶縁電線を提供するものであ
る。 従来の耐熱絶縁電線としては導体上にセラミツ
クなどの無機質の絶縁物を被覆したものが一般的
であるが、これらの無機質絶縁物は耐熱性には富
むものの、通常は硬くて脆いため、モータなどの
回転や振動が加わる部分に使用した場合には線同
士のこすれや巻枠などとのこすれにより被覆層が
削られたり剥離したりして、線間短絡などの問題
を生じ易い欠点がある。このような問題を解決す
る方法としては、コイル巻付加工後に無機質の接
着剤をコイルに塗布、含浸してコイルの巻線を固
定する方法が一般的である。しかしながらこの場
合コイル固定用の無機質接着剤のバインダ物質と
して液状のガラス質物質を用いるのが通常であ
り、そのため高温での絶縁特性に問題を生じるこ
とが多く、またコイルの外側から含浸させる際に
コイルの内側まで完全に接着剤の骨材やバインダ
物質を含浸させることが困難であるため、コイル
の内側部分における線同士のこすれを完全に防止
することが困難である等の欠点がある。一方、絶
縁被覆層の上に耐熱性の潤滑物質を適当な液中に
分散して塗布した電線を用いて巻付け加工し、巻
線間を潤滑することにより被覆層の削れや剥離を
防止することも考えられるが、この場合には巻付
け加工時に大部分の潤滑物質が剥離してしまい、
そのためコイルの線間には潤滑物質が実際には殆
ど残らず、実用上の効果を得ることは困難であ
る。また一方、最近本発明者等が例えば特願昭53
−116239号（特開昭55−43746号）において提案
している如くアルミナ、シリカ等の無機物粉末と
シリコーン樹脂等の無機高分子などバインダ樹脂
とからなる複合層を導体上に形成した耐熱絶縁電
線にあつては、前述の問題を解決するために、複
合層中に無機質潤滑剤を他の骨材粒子（無機物粉
末）と混合して含有させておくことが考えられる
が、この場合潤滑剤の含有量が多量になれば特に
鱗片状のものでは高温時にバインダ樹脂の分解に
よつて生成するガスの放出が困難となつて被覆層
の飛びが発生し易くなり、これを避けるためにバ
インダ樹脂の量を減らせば可撓性が低下して巻付
け加工性が劣化する問題がある。 この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、前述のように既に本発明者が提案しているバ
インダーとしての無機高分子と無機物粉末とから
なる複合層を形成した耐熱絶縁電線を更に改良し
て、振動が加わる機器のコイルに使用した際にも
線同士のこすれ等により被覆層の剥離等が生じな
いようにし、しかも前述のような諸問題が生じな
いようにした耐熱絶縁電線を提供することを目的
とするものである。 すなわちこの発明の耐熱絶縁電線は、前述のよ
うに無機物粉末と無機高分子からなる複合層の上
に、無機質の固体潤滑性物質と少量のバインダー
樹脂とからなる潤滑性被覆層を設けることによつ
て前述の諸問題を解決したものである。 以下この発明の耐熱絶縁電線をより詳細に説明
する。 第１図はこの発明の耐熱絶縁電線の一構造例を
示すものであつて、導体１上には後述する如く無
機高分子と無機物粉末との混合物からなる複合層
２が形成されており、この複合層２の上には後述
するように無機質の固体潤滑性物質とバインダー
樹脂との混合物からなる潤滑性被覆層３が形成さ
れている。 前記導体１としては、銅線、銅合金線、アルミ
ニウム線、アルミニウム合金線、コンスタンタン
線、銀線、金線、白金線、ステンレス鋼線、ニク
ロム線さらにはニツケルや銀等の耐熱性金属もし
くは合金のメツキ銅線やクラツド銅線などの良導
電性金属線、望ましくは耐熱性を有する良導電性
金属線が用いられる。 前記複合層２のバインダ物質として用いられる
無機高分子は、複合層２に可撓性を附与するとと
もに、巻付け加工後の焼成熱処理された時の分解
後の生成物質が無機物粉末の結合剤として作用し
てより強固なセラミツク層を生成させる作用を果
たすものである。このような無機高分子として
は、各種のシリコーン樹脂や変性シリコーン樹
脂、例えばシロキサンとメチルメタクリレート、
アクリロニトリル等の有機モノマーとの共重合
物、あるいはシリコーン樹脂とアルキツド樹脂、
フエノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂と
の共重合物など、さらにはSiとTi，Ｂ，Al，Ｎ，
Ｐ，Ge，As，Sb等の元素の１種以上と酸素とを
骨格に持つた無機高分子、またはSiとTi，Ｂ，
Al，Ｎ，Ｐ，Ge，As，Sb等の元素の１種以上と
酸素と炭素とを骨格に持つた無機高分子、さらに
はTi，Ｂ，Al，Ｎ，Ｐ，Ge，As，Sb等の元素の
１種以上と酸素とを骨格に持つた無機高分子、ま
たはこれらと前記有機モノマーや樹脂との共重合
物等を使用することができるが、これらの各種の
無機高分子の内でも可撓性に優れかつ耐熱温度以
上では炭化水素基等が徐々に分解するタイプの無
機高分子、例えばメチル−フエニルシリコーンの
如く、分解温度の異なる２種以上の基を持つ無機
高分子であつて、望ましくは分解生成する無機物
量の割合がより多いものが最も適当である。なお
複合層のバインダとしては前述のようなシリコー
ン樹脂等の無機高分子を単独で使用しても良い
が、特に機械的強度等を考慮して無機高分子に他
の有機樹脂例えばエポキシ樹脂、ポリカーボネー
ト、フエノール樹脂等を混合して用いることがで
きる。また前記複合層２に使用される無機物粉末
としては、バインダーとして使用されるシリコー
ン樹脂等の分解温度附近で半融または溶融しない
もの、すなわち望ましくは融点が550℃以上、よ
り望ましくは800℃以上のものであつて電気的絶
縁特性が優れたものを使用することが望ましい。
例えば結晶質粉末、ガラス質粉末、またはこれら
の混合粉末が使用され、より具体的にはアルミナ
（Al₂O₃）、チタン酸バリウム（BaTiO₃）、チタン
酸カルシウム（CaTiO₃）、チタン酸鉛
（PbTiO₃）、ジルコン（ZrSiO₄）、ジルコン酸バ
リウム（BaZrO₃）、ステアタイト（MgSiO₃）、
シリカ（SiO₂）、ベリリア（BeO）、ジルコニア
（ZrO₂）、マグネシア（MgO）、クレー、モンモ
リロナイト、ベントナイト、カオリン、あるいは
通常の高融点ガラスフリツト、マイカ等の酸化
物、ボロンナイトライド（BN）、窒化ケイ素等
の窒化物、またはこれらの混合粉末等が使用され
る。これらの無機物粉末の粒径は導体の径に応じ
て適宜の大きさのものが使用されるが、通常は
10μm以下のものが好ましい。また無機物粉末の
粒度は均一であつても良いが、複合層が可及的に
緻密な構造となるよう、大径の粒子と小径の粒子
とがうまく組合された状態とすることが望まし
い。 なお、複合層２の各層に使用される前記混合物
は、無機高分子を主成分とするバインダー物質が
少な過ぎれば複合層２の可撓性が不足してコイル
巻加工が困難となり、逆に無機高分子を主成分と
するバインダー物質が多過ぎれば使用時において
高温で軟質化して機械的に弱くなるとともに高温
分解時に発生するガス量が多くなつて複合層に飛
びや剥離が生じるおそれがあり、これらの理由か
ら複合層２における混合物の配合比は、無機物粉
末100重量部に対して無機高分子10〜200重量部、
好ましくは20〜60重量部とする。なお複合層２の
厚みは１〜100μm程度とすることが望ましい。 上述のような複合層２の上に形成される潤滑性
被覆層３の混合物に使用される無機質固体潤滑性
物質としては、ボロンナイトライド（BN）、二
硫化モリブデン（MoS₂）、二硫化タングステン
（WS₂）、フツ化黒鉛（（CF）_o）、雲母等があるが、
これらの内では耐熱性と絶縁特性に優れたBNが
最も適当である。またこの固体潤滑性物質の粒径
は1μm〜5μm程度が好ましい。一方、潤滑性被覆
層３に用いられるバインダー樹脂としては、巻付
加工時に可撓性等の点で複合層２に悪影響を与え
ないものであることが望ましく、そのためには柔
軟で伸び特性の優れた樹脂、例えばガラス転移温
度が35〜50℃で融点が80〜100℃程度のものがよ
く、また高温焼成時に複合層２の飛びが起きない
ように複合層２に用いられるバインダー樹脂と同
程度もしくはそれ以下の温度で分解する有機質樹
脂、または有機質の基が分解する無機高分子の樹
脂を用いることが望ましい。さらに高温焼成時に
おける潤滑性被覆層３からのガス発生を可及的に
少なくするため、出来るだけ少量の配合比で所望
の接着力が得られるバインダー樹脂を選択するこ
とが望ましい。これらの点を考慮して、潤滑性被
覆層３のバインダー樹脂としては、有機質樹脂と
してはポリエチレンオキサイド、メタクリル酸エ
ステル系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、ポリ
ウレタン、あるいはヒドロキシエチルセルローズ
やメチルセルローズなどのセルローズ類、さらに
はポリビニルアルコールなどを使用することが好
ましく、無機高分子としてはシリコーン系樹脂の
比較的低重合物が好ましい。なお潤滑性被覆層３
を構成するバインダー樹脂と無機質固体潤滑性物
質との配合比は、固体潤滑性物質100重量部に対
しバインダー樹脂0.1〜50重量部とする。バイン
ダー樹脂が0.1重量部未満では接着力が不足して
巻付加工時に潤滑性被覆層３が剥離するおそれが
あり、50重量部を越えれば焼成時に樹脂の分解に
よつて発生するガス量が多量になつて複合層２も
飛んでしまうおそれがある。すなわち、固体潤滑
性物質としては層状格子を有する鱗片状の粒子が
主体となるが、このような鱗片状の粒子では焼成
時のバインダー樹脂の分解ガスの放出を妨げやす
く、そのため焼成時に多量の分解ガスが発生すれ
ば飛びや剥離が生じやすくなるが、バインダー樹
脂の配合量を50重量部以下と少量に規制すること
によつて、焼成時の分解ガス発生量を少なくし、
飛びや剥離を防止して焼成後も支障なく使用する
ことができる。なお潤滑性被覆層３の厚みは1μm
〜20μm程度が好ましい。 前記複合層２は、無機高分子と無機物粉末を適
宜の溶剤によりスラリー状の組成物とし、これを
導体上に塗布して硬化または半硬化させたり、あ
るいは無機高分子と無機物粉末との混合物を導体
上に押出被覆する等の適宜の手段により形成すれ
ば良い。一方、前記潤滑性被覆層３を形成するた
めには、例えば分散媒として水、有機溶剤などを
用いて溶解した前記バインダー樹脂溶液に必要に
応じて適当な分散媒や増粘剤を添加してBNなど
の潤滑剤を分散させ、得られたスラリーを前記複
合層上に塗布し、分散媒を揮散させるかもしくは
バインダー樹脂を硬化または半硬化させるなどの
方法を採用することができる。また場合によつて
は雲母などをバインダー樹脂によつて適当な基材
上に貼着したテープ状のものを複合層上に巻付け
るかまたは縦添えして被覆することにより前記潤
滑性被覆層を形成しても良い。但し後者の場合に
は高温焼成時における複合層からのガス放出が妨
げられないように被覆する必要がある。 以上のように導体１上に複合層２および潤滑性
被覆層３を形成した耐熱電線は、未焼成のままの
状態で第２図に示すようにボビン等の巻枠４にコ
イル巻加工する。未焼成のままの状態では複合層
２は可撓性に富み、したがつて巻付け加工によつ
て複合層２に割れが発生するおそれは少ない。ま
た潤滑性被覆層３の主要成分であるBN等の固体
潤滑性物質はバインダー樹脂によつて結合されて
いるから、巻付加工時に剥離してしまうことが防
止される。 上述のようにして巻付加工を行つた後、400〜
700℃程度に加熱して複合層２を焼成する。この
焼成熱処理によつて複合層２中の無機高分子が分
解するとともにその分解生成物が無機物粉末に対
するバインダーとして作用して、複合層２が強固
に結合されたセラミツク層となる。同時に潤滑性
被覆層３のバインダー樹脂が分解消失し、これに
より潤滑性被覆層３が崩壊もしくは半崩壊状態と
なつて第３図に示すように固体潤滑性物質の粉未
３′が線間を埋めることになる。したがつて振動
が加わつても線同士すなわち隣り合う線の複合層
同士がこすれ合うことがなく、しかも線間を埋め
ている固体潤滑性物質の粉末の間に適当な空隙が
存在するため振動が吸収され、そのため強い機械
的振動に対しても短絡などの問題が生じにくい。 なお前述の説明では導体上に直接複合層を形成
しかつその複合層上に直接潤滑性被覆層を形成す
るものとしたが、場合によつては第４図Ａに示す
ように導体１上に前記複合層に用いられている無
機高分子と同様の無機高分子からなる１〜5μm程
度の薄層５を形成し、その上に複合層２および潤
滑性被覆層３をその順に形成しても良い。このよ
うに無機高分子の薄層５を導体１と複合層２との
間に介在させておけば、複合層と導体との結合力
が増大して未焼成時の巻付加工時や焼成後の振動
等によつて導体から剥離することを効果的に防止
できる。また第４図Ｂに示すように導体１上に形
成された複合層２と潤滑性被覆層３との間に複合
層２に用いられている無機高分子と同様な無機高
分子からなる１〜5μm程度の薄層６を介在させて
も良く、斯くすれば複合層２に対する潤滑性被覆
層３の結合力が増大して巻付加工時に潤滑性被覆
層３が剥離することを効果的に防止できる。さら
には第４図Ｃに示すように導体１と複合層２との
間、および複合層２と潤滑性被覆層３との間にそ
れぞれ無機高分子の薄層５，６を介在させても良
い。 以下にこの発明の実施例および比較例を記す。 実施例 １ 外径0.4mmの銀線上にシリコーンワニス（樹脂
分）32重量部、平均粒径1.5μm以下のアルミナ粉
末粒子68重量部、および溶剤からなる組成物を塗
布して350〜450℃の温度で硬化させ、24μm厚の
複合層を形成した。次いで複合層上にポリエチレ
ンオキサイド１重量部、BN粉末99重量部および
溶媒からなるスラリーを塗布乾燥し、7μm厚の潤
滑性被覆層を形成して耐熱絶縁電線を得た。 実施例 ２ 外径0.30mmのニツケルメツキ線上に実施例１で
用いたと同様の組成物を塗布して硬化させ、
23μm厚の複合層を形成した。次いでその複合層
上にシリコーンワニス（樹脂分）５重量部、BN
粉末95重量部および溶剤からなるスラリーを塗布
して乾燥させ、さらにBN粉末を塗布した上で殆
ど硬化しない程度に熱処理して、約6μm厚の潤滑
性被覆層を有する耐熱絶縁を得た。 比較例 １ 外径0.30mmのニツケルメツキ線上に実施例１で
用いたと同様の組成物を塗布して、23μm厚の複
合層のみを形成した耐熱絶縁電線を得た。 上記各実施例および比較例の耐熱絶縁電線を50
mmφのボビンに７層巻付け、400〜700℃の温度で
焼成して複合層をセラミツク化した後、各コイル
についてJISD1601（77）法にしたがつて4Gにて
振動試験を行つた。その結果を次の第１表に示
す。なお、第１表中において○印は「異常なし」、
×印は「線間短絡発生」を示す。

【表】 第１表から明らかなようにこの発明の実施例の
耐熱絶縁電線を用いて巻付加工および焼成したコ
イルはいずれも良好な耐振動特性が得られた。特
に実施例１のものは密着性が悪い銀導体を用いた
ものであるが、この場合にも支障なく使用し得る
ことが明らかとなつた。 以上の説明で明らかなようにこの発明の耐熱絶
縁電線は、各種コイル装置に使用している状態で
強い振動や加速度が加わつても線同士のこすれ等
により電線の絶縁被覆である複合層が剥離したり
することが有効に防止され、しかも電線自体の巻
付加工性を損つたりすることがない等、各種の効
果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の耐熱絶縁電線の一構造例を
示す略解的な断面図、第２図は同上電線をコイル
巻加工した状態を示す略解的な断面図、第３図は
第２図のコイルを高温で熱処理した状態を示す略
解的な断面図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれこの
発明の耐熱絶縁電線の他の構造例を示す略解的な
断面図である。 １…導体、２…複合層、３…潤滑性被覆層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導体上に無機物粉末100重量部と無機高分子
   10〜200重量部とからなる複合層が形成され、さ
   らにその複合層の上に無機質の固体潤滑性物質
   100重量部とバインダー樹脂0.1〜50重量部とから
   なる潤滑性被覆層が形成されていることを特徴と
   する耐熱絶縁電線。