TWI523048B - Insulated wire, electronic / electrical machine and insulated wire manufacturing method - Google Patents

Insulated wire, electronic / electrical machine and insulated wire manufacturing method Download PDF

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TWI523048B TW102108010A TW102108010A TWI523048B TW I523048 B TWI523048 B TW I523048B TW 102108010 A TW102108010 A TW 102108010A TW 102108010 A TW102108010 A TW 102108010A TW I523048 B TWI523048 B TW I523048B
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Furukawa Electric Co Ltd
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Description

絕緣線、電子/電氣機器及絕緣線之製造方法
本發明係關於一種絕緣線、電氣機器及絕緣線之製造方法。
反相器係作為有效之可變速控制裝置而安裝於大量電氣機器中。然而，於數kHz~數十kHz下進行切換，每一該等脈衝下產生突波電壓。此種反相器突波於傳播系統內之阻抗器之不連續點(例如連接之配線之始端或終端等)發生反射，其結果為最大時施加反相器輸出電壓之2倍電壓的現象。尤其是，藉由IGBT等高速切換元件產生之輸出脈衝其電壓梯度高，由此，即便連接纜線短，突波電壓亦高，進而由該連接纜線所致之電壓衰減亦較小，其結果為，產生反相器輸出電壓之近2倍之電壓。
於反相器相關機器，例如高速切換元件、反相器馬達、變壓器等電氣機器線圈中，主要使用漆包線即絕緣線作為電磁線。因此，如上所述，反相器相關機器中，施加反相器輸出電壓之近2倍之電壓，故而開始對絕緣線要求使由反相器突波所引起之局部放電劣化成為最低限。
通常，所謂局部放電劣化，係指因電氣絕緣材料之局部放電(存在微小空隙狀缺陷等之部分的放電)時產生之帶電粒子之碰撞所致的分子鏈切斷劣化、濺鍍劣化、因局部溫度上升所致之熱熔融或熱分解劣化、或者因放電時產生之臭氧所致之化學劣化等複雜地生成現象。實際之 局部放電時劣化之電氣絕緣材料可見其厚度減少等情況。
為了防止此種因局部放電所致之絕緣線劣化，提出有藉由於絕緣皮膜摻合粒子而提高耐電暈放電性之絕緣線。例如，提出有：使絕緣皮膜中含有金屬氧化物微粒子或矽氧化物微粒子者(參照專利文獻1)、或使絕緣皮膜中含有二氧化矽者(參照專利文獻2)。該等絕緣電線係藉由含有粒子之絕緣皮膜而降低因電暈放電所致之侵蝕劣化。然而，該等具有含有粒子之絕緣皮膜之的絕緣電線存在局部放電起始電壓降低或皮膜之可撓性降低的問題。
亦有獲得不產生局部放電之絕緣線，即局部放電之產生電壓較高之絕緣線的方法。於此可考慮加厚絕緣線之絕緣層厚度、或者對絕緣層使用相對介電常數較低之樹脂等方法。
然而，若加厚絕緣層則絕緣線變粗，其結果為，招致電氣機器之大型化。此種情況與近年來以馬達或變壓器為代表之電氣機器之小型化的要求相反。例如，具體而言，說是根據於定子槽中放入幾根電線而決定馬達等旋轉機之性能並不為過，其結果為，近年來要求使導體剖面面積相對於定子槽剖面面積之比率(占積率)尤高。因此，加厚絕緣層之厚度則占積率降低，若考慮要求性能則欠理想。
另一方面，針對絕緣層之相對介電常數，常用作絕緣層之材料之樹脂大多數相對介電常數為3~4之間，並無相對介電常數特別低者。又，現實情況下，於考慮對絕緣層所要求之其他特性(耐熱性、耐溶劑性、可撓性等)之情形時，常常未必可選擇相對介電常數較低者。
作為減小絕緣層之實際相對介電常數之方法，可考慮以發 泡體形成絕緣層，自先前起具有導體與發泡絕緣層之發泡電線已廣泛用作通信電線。先前，例如使聚乙烯等烯烴系樹脂或氟樹脂發泡所獲得之發泡電線已為人熟知，且作為此種發泡電線，例如，專利文獻3中記載有發泡而成之聚乙烯絕緣電線，專利文獻4中記載有發泡而成之氟樹脂絕緣電線，專利文獻5中對兩者均有記載。
然而，於如該等般之先前之發泡電線中，皮膜之耐熱溫度低，耐損傷性亦較差，故而於該方面尚未滿足。
[專利文獻1]日本專利第3496636號公報
[專利文獻2]日本專利第4584014號公報
[專利文獻3]日本專利第3299552號公報
[專利文獻4]日本專利第3276665號公報
[專利文獻5]日本專利第3457543號公報
本發明係為解決上述課題而完成者，其目的在於提供一種具備高局部放電起始電壓、耐局部放電性、耐熱性以及耐磨耗性(耐損傷性)全部的優異之絕緣線及其製造方法。進而其目的在於提供一種使用上述性能優異之絕緣線的電氣機器。
本發明之課題係藉由下述手段解決。
(1)一種絕緣線，具有導體、使熱硬化性樹脂發泡而成之發泡絕緣層、及發泡絕緣層外圍之未發泡的填充層，其特徵在於：於上述填充層含有相對於樹脂為30質量%以下之耐局部放電性物質，上述發泡絕緣層厚度為發 泡絕緣層厚度與填充層厚度之合計的30%以上。
(2)如(1)之絕緣線，其中，於上述發泡絕緣層之內圍具有填充層。
(3)如(1)或(2)之絕緣線，其中，上述發泡絕緣層係使於內外圍或單側具有填充層之發泡層積層複數層而成。
(4)如(2)或(3)之絕緣線，其中，於上述發泡絕緣層及/或內圍之填充層含有耐局部放電性物質。
(5)如(1)至(4)中任一項之絕緣線，其中，上述耐局部放電性物質為二氧化鈦或二氧化矽。
(6)如(1)至(5)中任一項之絕緣線，其中，上述發泡絕緣層及填充層由聚醯亞胺、聚醯胺亞醯胺中之任一者構成。
(7)如(1)至(6)中任一項之絕緣線，其介電常數為4以下。
(8)如(1)至(7)中任一項之絕緣線，其中，發泡絕緣層之平均氣泡直徑為5μm以下。
(9)一種絕緣線之製造方法，其係(1)至(8)中任一項之絕緣線的製造方法，係於導體上直接或隔著填充層塗佈並燒製熱硬化性樹脂之清漆，並於該熱硬化性樹脂之清漆的燒製步驟中發泡，藉此形成上述發泡絕緣層。
(10)一種電子/電氣機器，其係將(1)至(3)中任一項之絕緣線用於馬達或變壓器而成。
根據本發明，可提供一種耐局部放電性、局部放電起始電壓、可撓性、耐熱性優異之絕緣線。而且可製造如上所述之特性優異的絕緣線。
本發明之上述及其他特徵及優點係適當參照附圖，並由下述記載而更加明確。
1‧‧‧導體
2‧‧‧發泡絕緣層
3‧‧‧耐局部放電性物質
4‧‧‧填充層
25‧‧‧填充層
26‧‧‧填充層
圖1(a)係表示本發明之發泡電線一實施態樣的剖面圖，圖1(b)係表示本發明之發泡電線另一實施態樣的剖面圖。
圖2(a)係表示本發明之發泡電線進而另一實施態樣的剖面圖，圖2(b)係表示本發明之發泡電線又一實施態樣的剖面圖。
以下，參照圖式對本發明之發泡電線之實施態樣進行說明。
剖面圖顯示於圖1(a)中之本發明之絕緣線之一實施態樣係具有導體1、被覆導體1之發泡絕緣層2、及含有耐局部放電性物質3之填充層4而成。
剖面圖顯示於圖1(b)中之本發明之絕緣線之另一實施態樣係使用剖面呈矩形者作為導體1，除此以外基本與圖1(a)相同，由於導體1之剖面呈矩形，故而發泡絕緣層2、含有耐局部放電性物質3之填充層4之剖面亦為矩形。
剖面圖顯示於圖2(a)中之本發明之絕緣線之進而另一實施態樣係於發泡絕緣層2之內側且導體1之外圍設置有填充層25，除此以外與圖1(a)相同。圖2(b)所示之本發明之絕緣線之又一實施態樣係於發泡絕緣層2中與發泡絕緣層2呈同心圓狀地具有填充層26者，相當於將圖2(a)之發 泡絕緣層2分割為複數層而積層之形態，該發泡絕緣層2設置於外圍設置有填充層25之導體1的外側。於本說明書中，所謂填充層係指不發泡之層。於以上各圖中相同符號表示相同者，不重複說明。
若如此於發泡絕緣層之內外圍或單側具有填充層，則導體與絕緣層之密合性或機械強度提高，故而更佳。然而，於該情形時，為不妨礙降低相對介電常數之效果，發泡絕緣層厚度較佳為發泡絕緣層厚度與填充層厚度之合計的30~90%。若發泡絕緣層厚度之比率過低，則耐局部放電性差，故而考慮該方面而規定其厚度之比率。
上述耐局部放電性物質係指其為難以受到局部放電劣化之絕緣材料，且具有藉由分散於電線之絕緣皮膜中而提高供電壽命特性之作用的物質。其例有氧化物(金屬或非金屬元素之氧化物)、氮化物、玻璃、雲母等，作為具體例，耐局部放電性物質3可使用二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋅、氮化鎵等微粒子。更佳為二氧化矽、二氧化鈦。微粒子之1次粒子之粒徑較佳為1μm以下，更佳為500nm以下。下限並無限制，通常為1nm。
藉由將耐局部放電性物質之粒徑設為上述範圍，而具有電線之供電壽命提高之作用效果，若粒徑過大，則提高供電壽命之效果較小，而且絕緣皮膜之表面平滑性或可撓性惡化，若過小，則因凝集而難以獲得微細化之效果。
發泡絕緣層之外圍之未發泡之填充層中的耐局部放電性物質之含量係根據其目標作用效果方面而決定。較佳為相對於構成填充層之樹脂為30質量%以下，更佳為20~30質量%。決定可獲得維持可撓性並 且耐局部放電性之提高較大此作用的含量。若耐局部放電性物質之含量過多，則產生絕緣皮膜之可撓性惡化之問題，若過少，則提高供電壽命之效果變小。
於上述發泡絕緣層之內圍亦可具有填充層，或者上述發泡絕緣層亦可由積層有複數層於內外圍或單側具有填充層之發泡層者構成。耐局部放電性物質可含於發泡絕緣層及/或發泡絕緣層之內圍之填充層中。即，可含於外圍之填充層及內圍之填充層中，亦可含於外圍之填充層及發泡絕緣層中，亦可含於外圍之填充層及內圍之填充層及發泡絕緣層之全部中。該情形時耐局部放電性物質之量於發泡絕緣層中，相對於樹脂較佳為5~30%，於發泡絕緣層之內圍之填充層中，相對於樹脂較佳為30質量%以下、更佳為20~30質量%之範圍。於介電常數與可撓性方面，較佳為僅含於內圍與外圍之填充層中，於有效發揮耐局部放電性方面，尤佳為僅含於外圍之填充層中。
又，亦可對含有耐局部放電性物質之外圍之填充層之更外圍，即絕緣線之最外圍賦予不含耐局部放電性物質之填充層。如此構成者表面之平滑性較佳，滑動性優異。於該情形時，為了無損於耐局部放電性及介電常數之特性，最外圍之不含耐局部放電性物質之填充層之厚度較佳為整體厚度之5~10%。
上述導體1例如可由銅、銅合金、鋁、鋁合金或該等之組合等製作。導體1之截面形狀並無限定，可應用圓形、矩形(平角)等。
發泡絕緣層2較佳為形成為清漆狀者以使其塗佈並燒製於導體上而可形成絕緣皮膜。例如，可使用聚醚醯亞胺(PEI)、聚醚碸(PES)、 聚醯亞胺(PI)、聚醯胺亞醯胺(PAI)等。更佳為耐溶劑性優異之聚醯亞胺(PI)、聚醯胺亞醯胺(PAI)。再者，使用之樹脂可單獨使用1種，亦可將2種以上混合使用。
發泡絕緣層2可藉由如下方式而獲得：將絕緣清漆塗佈於導體周圍並進行燒製，該絕緣清漆混合有含有清漆之主要溶劑成分即有機溶劑與至少1種高沸點溶劑的2種或3種以上之溶劑(如下所述溶解熱硬化性樹脂之有機溶劑、作為高沸點溶劑之氣泡成核劑、及發泡劑之3種，然而，於高沸點溶劑發揮氣泡成核劑與發泡劑兩者之作用之情形時為2種)。清漆之塗佈可於導體上直接塗佈，亦可於其間隔著其他樹脂層而進行。
發泡絕緣層2可藉由將混合有含有特定之有機溶劑與至少1種高沸點溶劑的3種以上之溶劑的絕緣清漆塗佈於導體周圍並進行燒製而獲得。清漆之塗佈可於導體上直接塗佈，亦可於其間隔著其他樹脂層而進行。
上述有機溶劑係作為使熱硬化性樹脂溶解之溶劑而發揮作用。作為該有機溶劑，只要不阻礙熱硬化性樹脂之反應則並無特別限制，例如可列舉：N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)、N,N-二甲基甲醯胺等醯胺系溶劑；N,N-二甲基乙烯脲、N,N-二甲基丙烯脲、四甲基脲等脲系溶劑；γ-丁內酯、γ-己內酯等內酯系溶劑；碳酸丙二酯等碳酸酯系溶劑；甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶劑；乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸丁基賽路蘇、丁基卡必醇乙酸酯、乙酸乙基賽路蘇、乙基卡必醇乙酸酯等酯系溶劑；二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等乙二醇二甲醚系溶劑；甲苯、二甲苯、環己烷等烴系溶劑；環丁碸等碸系溶劑等。於該等之中，就高溶解性、高 反應促進性等方面而言，較佳為醯胺系溶劑、脲系溶劑，就不具有容易阻礙加熱所致之交聯反應的氫原子等方面而言，更佳為N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙烯脲、N,N-二甲基丙烯脲、四甲基脲，尤佳為N-甲基-2-吡咯啶酮。該有機溶劑之沸點較佳為160℃~250℃，更佳為165℃~210℃。
可用於氣泡形成用之高沸點溶劑的沸點較佳為180℃~300℃，更佳為210℃~260℃。具體而言，可使用：二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、四乙二醇二甲醚、四乙二醇單甲醚等。於氣泡直徑之不均較小方面，更佳為三乙二醇二甲醚。可使用：二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙基甲基醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇二***、二乙二醇單甲醚、二乙二醇丁基甲基醚、三丙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇單丁醚、乙二醇單苯醚、三乙二醇單甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇丁基甲基醚、聚乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇單甲醚、丙二醇單甲醚等。於上述之中，四乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、三乙二醇單甲醚等作為氣泡成核劑較佳。高沸點溶劑之至少2種之較佳之組合為：四乙二醇二甲醚與二乙二醇二丁醚、二乙二醇二丁醚與三乙二醇二甲醚、三乙二醇單甲醚與四乙二醇二甲醚、三乙二醇丁基甲基醚與四乙二醇二甲醚，更佳為包含二乙二醇二丁醚與三乙二醇二甲醚、三乙二醇單甲醚與四乙二醇二甲醚之組合者。
氣泡形成用之高沸點溶劑之沸點必需高於使熱硬化性樹脂溶解之有機溶劑，於添加1種至清漆中之情形時，較佳為比使熱硬化性樹脂溶解之有 機溶劑高10℃以上。又，可知於使用1種之情形時高沸點溶劑具有氣泡成核劑與發泡劑兩者之作用。另一方面，於使用2種以上高沸點溶劑之情形時，沸點最高者作為發泡劑而發揮作用，具有使熱硬化性樹脂溶解之有機溶劑與沸點最高之高沸點溶劑中間之沸點的氣泡形成用高沸點溶劑作為氣泡成核劑而發揮作用。沸點最高之溶劑較佳為比熱硬化性樹脂之溶劑高20℃以上，更佳為高30~50℃。具有中間沸點之氣泡形成用高沸點溶劑只要於作為發泡劑而發揮作用之溶劑之沸點與熱硬化性樹脂之溶劑的中間具有沸點即可，較佳為與發泡劑之沸點具有10℃以上之沸點差。於具有中間沸點之氣泡形成用高沸點溶劑其熱硬化性之溶解度比作為發泡劑而發揮作用之溶劑高之情形時，在清漆燒製後可形成均勻之氣泡。
於本發明中，於不對特性造成影響之範圍內，亦可於獲得發泡絕緣層之原料中摻合氣泡化成核劑、抗氧化劑、抗靜電劑、紫外線抑制劑、光穩定劑、螢光增白劑、顏料、染料、相容劑、潤滑劑、強化劑、難燃劑、交聯劑、交聯助劑、塑化劑、增黏劑、減黏劑、及彈性體等各種添加劑。又，對所獲得之絕緣線可積層由含有該等添加劑之樹脂構成之層，亦可塗佈含有該等添加劑之塗料。
於所獲得之絕緣線中，為獲得局部放電發生電壓提高之效果，絕緣線有效之相對介電常數較佳為4.0以下，進而較佳為3.0以下。相對介電常數之下限並無限制，較佳為1.5以上。相對介電常數可使用市售之測定器進行測定。關於測定溫度及測定頻率，可視需要進行變更，但於本說明書中只要無特別記載，則將測定溫度設為25℃，將測定頻率設為50Hz進行測定。
為實現必需之相對介電常數，發泡絕緣層2之發泡倍率較佳為1.2倍以上，更佳為1.4倍以上。發泡倍率之上限並無限制，通常較佳為設為5.0倍以下。發泡倍率係利用水中置換法測定為了發泡而被覆之樹脂之密度(ρf)及發泡前之密度(ρs)，並藉由(ρs/ρf)算出。
發泡絕緣層2將平均氣泡直徑設為5μm以下，較佳為3μm以下，進而較佳為1μm以下。若超過5μm，則絕緣破壞電壓降低，藉由設為5μm以下而可良好地維持絕緣破壞電壓。進而，藉由設為3μm以下而可更確實地保持絕緣破壞電壓。平均氣泡直徑之下限並無限制，1nm以上較實際而較佳。發泡絕緣層2之厚度並無限制，10~200μm較實際而較佳。
耐局部放電性物質3可使用二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋅、氮化鎵等微粒子。更佳為二氧化矽、二氧化鈦。微粒子之粒徑較佳為1μm以下，更佳為500nm以下。
填充層4於本發明中係指不發泡之層。為提高耐局部放電性而於絕緣皮膜之最外層含有耐局部放電性物質3。此外之填充層中可含有耐局部放電性物質，亦可為全層含有耐局部放電性物質。
[實施例]
繼而，基於實施例進一步詳細說明本發明，但此並不限制本發明。再者，下述之例中，表示組成之%係指質量%。
以如下方式製作實施例、比較例之絕緣線。用於發泡絕緣層之聚醯胺亞醯胺清漆係藉由如下方式而獲得：於2L容積可分離燒瓶中放入HI-406(樹脂成分32質量%之NMP溶液)(商品名，日立化成公司製 造)1000g，並於該溶液中添加三乙二醇單甲醚100g與四乙二醇二甲醚150g作為氣泡形成劑。用於填充層之聚醯胺亞醯胺清漆係使用1000g HI-406。該聚醯胺亞醯胺清漆1000g係使用NMP作為溶劑製成30質量%樹脂溶液使用。
用於發泡絕緣層之聚醯亞胺清漆係藉由在2L容積可分離燒瓶中放入U Imide(樹脂成分25質量%之NMP溶液)(Unitika公司製造之商品名)1000g，並添加NMP 75g、DMAC 150g、四乙二醇二甲醚200g作為溶劑而獲得。用於填充層之聚醯亞胺清漆係使用U Imide，於該樹脂1000g中添加DMAC 250g作為溶劑進行製備。
將所獲得之各絕緣清漆塗佈於1mm之銅導體上，以爐溫520℃進行燒製，獲得膜厚26~29μm之絕緣線。對所獲得之絕緣線評價尺寸、介電常數、局部放電起始電壓、供電壽命、耐熱性、可撓性。
(實施例1)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度18μm)、聚醯胺亞醯胺之內部填充層(4μm)、以及聚醯胺亞醯胺中含有20%之二氧化矽(粒徑15nm)之外側填充層(4μm)構成之絕緣線(參照圖2(a))。氣泡直徑為4μm。
(實施例2)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度18μm)、聚醯胺亞醯胺之內部填充層(4μm)、以及聚醯胺亞醯胺中含有20%之二氧化鈦(粒徑15nm)之外側填充層(5μm)構成之絕緣線(參照圖2(a))。氣泡直徑為4μm。
(實施例3)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度18μm)、聚醯胺亞醯胺之內部填充 層(4μm)、以及聚醯胺亞醯胺中含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之外側填充層(4μm)構成之絕緣線(參照圖2(a))。氣泡直徑為4μm。
(實施例4)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度10μm)、聚醯胺亞醯胺之內部填充層(4μm)、以及聚醯胺亞醯胺中含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之外側填充層(15μm)構成之絕緣線(參照圖2(a))。氣泡直徑為4μm。
(實施例5)
獲得由發泡聚醯亞胺層(厚度17μm)、聚醯亞胺之內部填充層(4μm)、以及聚醯胺亞醯胺中含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之外側填充層(5μm)構成之絕緣線(參照圖2(a))。氣泡直徑為2μm。
(實施例6)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度20μm)、聚醯胺亞醯胺中含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之內部填充層(4μm)、以及外側填充層(6μm)構成之絕緣線(參照圖2(a))。氣泡直徑為4μm。
(實施例7)
獲得由含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度20μm)、相同地含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之聚醯胺亞醯胺之內部填充層(4μm)、以及外側填充層(6μm)構成之絕緣線(參照圖2(a))。氣泡直徑為4μm。
(比較例1)
獲得由聚醯胺亞醯胺層(26μm)構成之絕緣線。
(比較例2)
獲得由含有30%之二氧化矽(粒徑15nm)之聚醯胺亞醯胺層(27μm)構成之絕緣線。
(比較例3)
獲得由含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之聚醯胺亞醯胺層(28μm)構成之絕緣線。
(比較例4)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度18μm)、聚醯胺亞醯胺之內部填充層(5μm)、以及聚醯胺亞醯胺之外側填充層(4μm)構成之絕緣線。
(比較例5)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度19μm)、聚醯胺亞醯胺之內部填充層(4μm)、以及聚醯胺亞醯胺中含有40%之二氧化鈦(粒徑15nm)之外側填充層(4μm)構成之絕緣線。氣泡直徑為4μm。
(比較例6)
獲得由發泡聚醯胺亞醯胺層(厚度5μm)、聚醯胺亞醯胺之內部填充層(4μm)、以及聚醯胺亞醯胺中含有30%之二氧化鈦(粒徑15nm)之外側填充層(20μm)構成之絕緣線。氣泡直徑為4μm。
將實施例1~5及比較例1~6中所獲得之絕緣線之構成、物性與評價試驗結果示於表1、表2。
評價方法係如下所述。
[發泡絕緣層之厚度及平均氣泡直徑]
發泡絕緣層之厚度及平均氣泡直徑係藉由利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測發泡電線之剖面而求出。若對平均氣泡直徑進一步具體說明，則測定 自以SEM觀察之剖面任意選擇之20個氣泡之直徑，並求出其等之平均值。
[空隙率]
空隙率係利用水中置換法測定發泡電線之密度(ρf)及發泡前之密度(ρs)，並藉由(ρf/ρs)算出。
[相對介電常數]
相對介電常數係測定發泡電線之靜電電容並算出由靜電電容與發泡絕緣層之厚度所獲得之相對介電常數。於靜電電容之測定中，使用LCR HiTESTER(日置電機股份有限公司製造，型式3532-50)。
[局部放電發生電壓]
製作使2根電線呈麻花狀地撚合而成之試驗片，於各個導體間施加正弦波50Hz之交流電壓，一面連續升壓一面測定放電電荷量為10pC時之電壓(有效值)。測定溫度設為常溫。於局部放電發生電壓之測定中使用局部放電試驗機(菊水電子工業製造，KPD2050)。
[供電壽命]
撚合2根電線，於各個導體間施加正弦波10kHz-1kVp之交流電壓，測定直至進行絕緣破壞為止之時間。測定溫度設為常溫。將直至絕緣破壞為止之時間為100分鐘以上設為合格。
◎：1000分鐘以上
○：100分鐘以上、未達1000分鐘
×：未達100分鐘
[耐熱性]
將電線於200℃之高溫槽中放置500小時，以目視檢查皮膜有無龜裂。
○：無龜裂
×：有龜裂
[可撓性]
於各電線自身之周圍以線與線接觸之方式緊密捲繞10次，以目視檢查此時之皮膜有無龜裂。
○：無龜裂
×：有龜裂
[粒徑]
粒徑係藉由利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測而求出。測定任意選擇之20個1次粒子之直徑，並定義為其等之平均值。
[氣泡直徑]
平均氣泡直徑係藉由利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測發泡層之剖面而求出。若對平均氣泡直徑進一步具體說明，則測定自以SEM觀察之剖面任意選擇之20個氣泡於絕緣層之厚度方向上的長度，並定義為其等之平均值。
[燒製條件]
各實施例、比較例之發泡絕緣層、填充層之燒製溫度係如下述表1、2中所彙總。
根據表1可知，具有發泡絕緣層與其外圍之含有耐局部放電性物質之填充層的實施例1~4之漆包線可見發泡所致之相對介電常數之降低與局部放電起始電壓之提高，又，供電壽命、耐熱性、可撓性良好。
又，關於在內圍與外圍具有含有耐局部放電性物質之填充層的實施例6、及於內圍與外圍之填充層及發泡絕緣層中均含有耐局部放電性物質的實施例7之漆包線，亦同樣地可見發泡所致之相對介電常數之降低與局部放電起始電壓之提高，又，供電壽命、耐熱性、可撓性良好。
另一方面，根據表2可知，不具有發泡絕緣層與含耐局部放電物質之填充層的比較例1係局部放電起始電壓、供電壽命較差。具有含耐局部放電物質之填充層但不具有發泡絕緣層的比較例2~3係局部放電起始電壓較差。具有發泡絕緣層但不具有含耐局部放電物質之填充層的比較例4係供電壽命較差。具有發泡絕緣層與含耐局部放電物質之填充層但耐局部放電物質之含量為40%的比較例5係可撓性較差。具有發泡絕緣層與含耐局部放電物質之填充層但發泡絕緣層之比率以層之厚度計為17%的比較例6係局部放電起始電壓較差。
本發明之絕緣線為如圖1及圖2中剖面圖所示般之剖面。實施例1~5為於發泡絕緣層之內側及外側具有填充層、如圖2(a)中剖面圖所示般之剖面。相對於該等，本發明之發泡電線亦可如圖1(a)中剖面圖所示般使用無內側填充層之情形，或者如圖1(b)中剖面圖所示般使用矩形之導體。
本發明可不限定於上述實施態樣而於本發明之技術性事項之範圍內進行各種變更。
[產業上之可利用性]
本發明可用於以汽車為首之各種電氣/電子機器等需要耐電壓性或耐熱性的領域。本發明之絕緣線可提供用於馬達或變壓器等中之高性能之電氣/電子機器。尤其是較佳地用作HV(油電混合車)或EV(電動汽車)之驅動馬達用之繞線。
雖說明本發明與其實施態樣，但只要本發明沒有特別指定，則即使在說明本發明之任一細部中，皆非用以限定本發明，且只要在不違反本案申請專利範圍所示之發明精神與範圍下，應作最大範圍的解釋。
本案主張基於2012年3月7日於日本提出申請之特願2012-51037之優先權，本發明係參照此申請案並將其內容加入作為本說明書記載之一部份。
1‧‧‧導體
2‧‧‧發泡絕緣層
3‧‧‧耐局部放電性物質
4‧‧‧填充層

Claims (10)

  1. 一種絕緣線，具有導體、使熱硬化性樹脂發泡而成之發泡絕緣層、及發泡絕緣層外圍之未發泡的填充層，其特徵在於：於該填充層含有相對於樹脂為30質量%以下之耐局部放電性物質之微粒子，該發泡絕緣層厚度為發泡絕緣層厚度與填充層厚度之合計的30%以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之絕緣線，其中，於該發泡絕緣層之內圍具有填充層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之絕緣線，其中，該發泡絕緣層係使於內外圍或單側具有填充層之發泡層積層複數層而成。
  4. 如申請專利範圍第2項之絕緣線，其中，於該外圍填充層及該內圍填充層，或該外圍填充層及該發泡絕緣層，或該外圍填充層及該發泡絕緣層及該內圍填充層含有耐局部放電性物質之微粒子。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之絕緣線，其中，該耐局部放電性物質為二氧化鈦或二氧化矽。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之絕緣線，其中，該發泡絕緣層及填充層係由聚醯亞胺、聚醯胺亞醯胺中之任一者構成。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之絕緣線，其中，由發泡絕緣層與填充層所構成之層的介電常數為4以下。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之絕緣線，其中，發泡絕緣層之平均氣泡直徑為5μm以下。
  9. 一種絕緣線之製造方法，其係申請專利範圍第1或2項之絕緣線的製造方法，係於導體上直接或隔著填充層塗佈並燒製熱硬化性樹脂之清漆， 於該熱硬化性樹脂之清漆的燒製步驟中發泡，藉此形成該發泡絕緣層。
  10. 一種電子/電氣機器，其係將申請專利範圍第1或2項之絕緣線用於馬達或變壓器而成。
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