TWI529749B - 多層覆皮之電絕緣電線 - Google Patents

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TWI529749B
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渡部貴智
福田克彥
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東特塗料股份有限公司
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Description

多層覆皮之電絕緣電線
本發明係關於一種多層覆皮之電絕緣電線。
以太陽能電池作為電源的電動馬達汽車之太陽能汽車(solar car)，係藉由太陽能電池將來自太陽的光能轉換成電能，再將該電能輸入電動馬達來作為動力，以令輪胎旋轉而行走。在此種電動汽車之太陽能汽車的電動馬達(電動機)中，為了最大限度地利用太陽能電池的電力，故要求要有輕便且高效率的電動機。
電動機是一種可將電能轉換成機械能的電力設備，由轉子(rotor)、跟轉子進行交互作用而產生旋轉動量的固定子(stator)、將轉子的旋轉傳遞到外部的旋轉軸、支承旋轉軸的軸承、以及用以冷卻因熱損失所產生的熱量之冷卻裝置等所構成。
電動機雖然有各式各樣的種類，然而基本上都是藉由令絕緣線圈捲繞於固定子上，並供給該線圈會變化之電流，而使其產生磁場的變動，由於藉由上述使用方式，該線圈勢必會帶有熱量而必須散熱，再者，馬達效率(力率)也被要求必須要優良。
該力率係表示表觀功率(apparent power)跟有效功率的比例，也是表示電壓跟電流的相位差之不同的比率，以上述太陽能電動車的電動馬達(電動機)作為起頭，使用了線圈(捲線)的被動元件之電抗器(reactor)(為了緩和由電容器所產生的高調波、並且又為了緩和輸入於進相電容器時之突入電流而設置)等之電器，幾乎都必須要有線圈成 份，形成了電流比電壓更延遲的「延遲力率」狀態，而在電流比電壓更延遲的狀態下，負載實際上所使用的「有效功率」，以及僅在負載與電源間往返而未消耗的「無效功率」，就會產生。包括因為上述延遲力率所損失掉的功率在內的功率，稱為表觀功率，表觀功率係表示包括了有效功率及無效功率而總體呈現出的外在功率，若能明判力率，就可以知道有效地消耗掉的有效功率，以及未消耗掉的無效功率。
在使用電熱器等之電器時，由於功率要完全轉換成熱能，故無效功率不存在，力率為1，力率的延遲完全不會發生。因此，在功率全部有效地被消化的情形下，力率(馬達效率)為1，也意指最高效率。
針對電器的散熱，過去以來多使用矽脂(silicon grease)，也使用在有機聚矽氧烷等之矽成份中摻入金屬氧化物或熱傳導性填充劑等的矽脂。關於藉由該熱傳導效應而使得電器的熱量能有效率地進行散熱之金屬氧化物或熱傳導性填充劑等，係使用氧化鋅、氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氧化矽、鋁粉、碳黑、微粉末二氧化矽、皂土(bentonite)、金剛石等(特公昭52-33272號公報、特開平10-110179號公報、特開2004-91743號公報、特開2008-255275號公報)。
另一方面，也有跟該矽脂的樣態不同，而呈現乳膠(emulsion)、油(oil)或絕緣塗料等之型態者，諸如由苯乙烯嵌段共聚物、賦予黏著性的樹脂及溶劑所構成的絕緣塗 料等。習知以來，亦提供了令絕緣塗料中含有以下等填料而提昇散熱性的構成：氮化硼(BN)、碳化矽(SiC)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiN)、氧化矽(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(TiO2)等之散熱用填料。(特開平11-246885號公報、特開2002-201483號公報、特開2008-174697號公報、特開2008-303263號公報、特開2008-026699號公報)。
由電器的電絕緣電線所構成的絕緣線圈，除了前述的散熱性及馬達效率的優良度等之外，為了防止因捲線間的電暈(corona)放電而導致電器使用壽命的降低等問題，故要求其需要具有耐電暈性；此外，也要求必須具有不會引發捲線使用上的捲線劣化，而於其基本特性的可撓性上優異；更進一步，為了在線圈的捲線加工時，令於高速下進行該作業的捲線不易受損，故必須賦予其潤滑性，以降低其摩擦係數。
組入於電器中的線圈，當位於上述的太陽能汽車內之馬達或電抗器(電感，inductance)中時，係藉由大電流而高電壓化等；此外，若從藉由加熱而自行熔融黏著的作業需在高溫下進行等觀點來看，於高溫時也具有優異的耐熱性(熱軟化溫度)，乃是作為線圈的基本要求，而位於該線圈之絕緣層，亦要求於2層等之多層時，必須屬於在高溫下被膜軟化程度少的絕緣電線，以增大絕緣阻抗，使絕緣性能維持在高段。
[專利文獻1]
特公昭52-33272號公報、特開平10-110179號公報、特開2004-91743號公報、特開2008-255275號公報、特開平11-246885號公報、特開2002-201483號公報、特開2008-174697號公報、特開2008-303263號公報、特開2008-026699號公報。
本發明係用來解決上述習知技術所具有的缺點，並且，以提供能解決前述需求之技術為目的。
關於本發明之其他目的及新穎特徵，可由本案說明書及圖式之敘述中明白獲知。
本發明的申請專利範圍，係如以下所述。
(申請專利範圍第1項)
一種多層覆皮之電絕緣電線，其特徵在於：於導線的外圍，具有依內外層的順序形成第1散熱性電絕緣塗料層及第2散熱性電絕緣塗料層的2層覆皮所構成，該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加由石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯所構成的碳同位素而形成，該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物所形成。
(申請專利範圍第2項)
如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電 線，其特徵為，該碳同位素為石墨。
(申請專利範圍第3項)
如申請專利範圍第1項或第2項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，相對於耐熱性樹脂100重量份，石墨為5~30重量份。
(申請專利範圍第4項)
如申請專利範圍第1、2或3項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，添加氮化鋁。
(申請專利範圍第5項)
如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，相對於耐熱性樹脂100重量份，氮化鋁為5~50重量份。
(申請專利範圍第6項)
如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，於導線的外圍，由依內外層的順序形成第1散熱性電絕緣塗料層、耐電暈性電絕緣塗料層及第2散熱性電絕緣塗料層的3層覆皮所構成，該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加由石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯所構成的碳同位素而形成，該耐電暈性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加二氧化矽，而賦予其耐電暈性，該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物所形成。
(申請專利範圍第7項)
如申請專利範圍第6項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，相對於耐熱性樹脂100重量份，二氧化矽為5~50重量份。
(申請專利範圍第8項)
如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，於導線的外圍，由依內外層的順序形成第1散熱性電絕緣塗料層、耐熱性樹脂之電絕緣塗料層及第2散熱性電絕緣塗料層的3層覆皮所構成，該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加由石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯所構成的碳同位素而形成，該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物所形成。
(申請專利範圍第9項)
如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6或7項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，於導線的外圍，由依內外層的順序形成第1散熱性電絕緣塗料層、耐熱性樹脂之電絕緣塗料層、耐電暈性電絕緣塗料層及第2散熱性電絕緣塗料層的4層覆皮所構成，該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加由石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯所構成的碳同位素而形成，該耐電暈性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加二氧化矽，而賦予耐電暈性，該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物所形成。
(申請專利範圍第10項)
如申請專利範圍第1、2、3、4、5、6、7、8或9項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，於導線的外圍，由依內外層的順序形成第1散熱性電絕緣塗料層、耐熱性樹脂之電絕緣塗料層、耐電暈性電絕緣塗料層、第2散熱性電絕緣塗料層及耐熱性樹脂之電絕緣塗料層的5層覆皮所構成，該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加由石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯所構成的碳同位素而形成，該耐電暈性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加二氧化矽，而賦予其耐電暈性，該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物而形成。
(申請專利範圍第11項)
如申請專利範圍第1~10項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中該耐熱性樹脂為聚醯亞胺系合成樹脂。
(申請專利範圍第12項)
如申請專利範圍第1~11項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中該耐熱性樹脂為聚醯胺亞胺或聚酯亞胺。
根據本發明，具有以下優點。
依據本發明，如申請專利範圍第1項所述，由於在導線的外圍，依內外層的順序形成添加有不同種類的填料之第1散熱性電絕緣塗料層及第2散熱性電絕緣塗料層，故散熱性優異，散熱性能可維持在高段，又，馬達效率優異，熱不停留則散熱優良，此外，由於馬達效率優良，其絕緣 線圈(電絕緣電線)可以使太陽能汽車等之電動馬達(電動機)及電抗器(電感)等各種電器的使用壽命延長。
依據本發明，構成第1散熱性電絕緣塗料層之填料及構成第2散熱性電絕緣塗料層之填料分別不同，構成該第1散熱性電絕緣塗料層之填料為由石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯所構成的碳同位素。該石墨所構成的填料，係生長成具有規則性的鬚狀(whisker)薄石墨，跟導線的密著性非常良好，此外，耐熱性也佳。
構成該第2散熱性電絕緣塗料層之填料使用氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物。該氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物，會跟上述石墨等的碳同位素共同作用而使得散熱性顯著地提昇，也會提高馬達效率。
依據本發明，如申請專利範圍第2項所述，構成該第1散熱性電絕緣塗料層之填料，從上述觀點來看，較佳使用石墨。
依據本發明，如申請專利範圍第3項所述，構成該第1散熱性電絕緣塗料層之填料的石墨，從與導線的密著性及上述鬚狀效果來看，較佳為相對於耐熱性樹脂100重量份使用5~30重量份。
依據本發明，如申請專利範圍第4項所述，構成該第2散熱性電絕緣塗料層之填料，從與構成第1散熱性電絕緣塗料層之填料的關係、散熱性及馬達效率皆優良等觀點來看，以添加氮化鋁為較佳。
依據本發明，如申請專利範圍第5項所述，當使用氮 化鋁作為構成該第2散熱性電絕緣塗料層之填料時，若從散熱性及馬達效率的觀點來看，相對於耐熱性樹脂100重量份，較佳添加5~50重量份的氮化鋁。
依據本發明，如申請專利範圍第6項所述，較佳在該第1散熱性電絕緣塗料層及該第2散熱性電絕緣塗料層之間，引入於耐熱性樹脂中添加二氧化矽而賦予耐電暈性之耐電暈性電絕緣塗料層而形成3層覆皮(被膜、層)。如申請專利範圍第1項所述的由該第1散熱性電絕緣塗料層及該第2散熱性電絕緣塗料層所構成的2層覆皮之基本結構，雖然在散熱性方面很優異，然而在也要求耐電暈性的情況下，對於耐電暈性的要求必須更充足，因此較佳引入在耐熱性樹脂中添加二氧化矽而賦予耐電暈性之耐電暈性電絕緣塗料層而構成的3層覆皮。除了二氧化矽以外，雖然也可以使用碳化矽、氮化矽、二硫化鉬等，然而從不使捲線的基本特性之可撓性惡化、並能提升耐電暈性的觀點來看，較佳使用二氧化矽(SiO2)。
依據本發明，如申請專利範圍第7項所述，當在該第1散熱性電絕緣塗料層及該第2散熱性電絕緣塗料層之間，引入在耐熱性樹脂中添加二氧化矽而賦予耐電暈性之耐電暈性電絕緣塗料層的情況下，從不使捲線的基本特性之可撓性惡化、並能提升耐電暈性的觀點來看，相對於耐熱性樹脂100重量份，較佳添加5~50重量份的二氧化矽。
依據本發明，如申請專利範圍第8項所述，較佳在該第1散熱性電絕緣塗料層及該第2散熱性電絕緣塗料層之 間，引入耐熱性樹脂之電絕緣塗料層而形成3層覆皮(被膜、層)。如申請專利範圍第1項所述，由該第1散熱性電絕緣塗料層及該第2散熱性電絕緣塗料層所構成的2層覆皮之基本結構，雖然在散熱性方面很優異，然而在混合填料後會變硬，使得捲線使用上的基本特性之可撓性不優良，容易引起捲線劣化，為了彌補這點，較佳引入耐熱性樹脂之電絕緣塗料層。
依據本發明，如申請專利範圍第9項所述，若在該第1散熱性電絕緣塗料層及該第2散熱性電絕緣塗料層之間，引入賦予耐電暈性之耐電暈性電絕緣塗料層的同時，再引入耐熱性樹脂之電絕緣塗料層，而構成4層覆皮，就可以令可撓性及耐電暈性兩項功能同時提昇，故而較佳。
依據本發明，如申請專利範圍第10項所述，若在該第1散熱性電絕緣塗料層及該第2散熱性電絕緣塗料層之間，引入賦予耐電暈性之耐電暈性電絕緣塗料層的同時，再引入耐熱性樹脂之電絕緣塗料層，並更進而於最上層引入耐熱性樹脂之電絕緣塗料層，而構成5層覆皮，就可以令可撓性及耐電暈性兩項功能提昇，同時電絕緣電線之該第2散熱性電絕緣塗料層會被該耐熱性樹脂之電絕緣塗料層所被覆而保護，於線圈的捲線加工時，在高速下進行該作業捲線也不易受到損傷，故可再針對該耐熱性樹脂之電絕緣塗料層而賦予其潤滑性，以降低摩擦係數。
依據本發明，如申請專利範圍第11項所述，構成電絕緣電線之樹脂，可使用耐熱性樹脂。組入電器中的線圈， 以位於上述的太陽能汽車內之馬達或電抗器(電感)為起點，藉由大電流的高電壓化等，或從藉由加熱的捲線自行熔融黏著作業需在高溫下進行等觀點，要求即使於高溫時也需具有優異的耐熱性(熱軟化溫度)，該線圈中由2層等所構成的多層覆皮之絕緣層皆為以耐熱性樹脂構成、且在高溫下被膜的軟化程度少的絕緣電線。該耐熱性樹脂，從上述要求觀點來看，以聚醯亞胺系合成樹脂為佳。
依據本發明，如申請專利範圍第12項所述，由該聚醯亞胺系合成樹脂所構成的耐熱性樹脂，若從耐熱性、可撓性、熔融黏著性等優異，且對於前述太陽能汽車內之馬達或電抗器(電感)等藉由大電流而高電壓化的方法具有耐受性等觀點來考量，以聚醯胺亞胺或聚酯亞胺為較佳。
本發明中第1散熱性電絕緣塗料層所使用的碳同位素，除了石墨(graphite)以外，還包括碳黑(carbon black)、不定形碳、金剛石(diamond)、富勒烯(fullerene)。
上述碳同位素雖然可以粒狀、片狀、短纖維狀等之任意形狀來使用，然若使用粉末者，從散熱性及馬達效率等觀點來看較佳。
富勒烯(fullerene)係由複數碳原子所構成的群簇(cluster)之最小結構的總稱，結構的起源跟14個金剛石及6個石墨不同，其為從數十個數目的原子起始的碳元素 同素異構體。
該碳同位素也包括由碳管(carbon tube)等碳所做成的六環網狀結構(石墨片)所組成單層或多層之同軸管狀的物質。奈米碳管(carbon nanotube)是碳的同素異構體，也類屬於前述富勒烯的一種。
以該碳同位素而言，若從長成具有規則性的鬚狀(whisker)薄石墨、與導線的密著性良好、又耐熱性也優良等觀點來看，較佳使用石墨。
該石墨，相對於耐熱性樹脂(樹脂成份、非揮發成份)100重量份，為5~30重量份，較佳為10~20重量份。
石墨若未達5重量份，鬚狀效果會變少，又若超過30重量份，與導線的密著性則會變差。
本發明中第2散熱性電絕緣塗料層所使用的填料，可舉例如氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物。
該氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物與上述石墨等碳同位素共同作用而使得散熱性顯著地向上提昇，此外，也會提高馬達效率。
氮化鋁(AlN)的熱傳導率約為170(W/m‧K)，氮化硼(BN)的熱傳導率約為210(W/m‧K)，碳化矽(SiC)的熱傳導率約為270(W/m‧K)。
以該金屬氧化物而言，可舉例氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦等。亦可為金屬製奈米粒子。
構成該第2散熱性電絕緣塗料層之填料，從與構成第1散熱性電絕緣塗料層之填料的關係、散熱性及馬達效率 皆優良等觀點來看，以添加氮化鋁(AlN)為佳。
依據本發明，當使用氮化鋁來作為構成該第2散熱性電絕緣塗料層之填料時，相對於耐熱性樹脂(樹脂成份、非揮發成份)100重量份，氮化鋁為5~50重量份，較佳為10~30重量份。
當氮化鋁未滿5重量份時，從散熱性及馬達效率的觀點變差，另一方面，若超過50重量份，則難形成塗料化。
本發明中為了令耐電暈性的要求更充足，引入在耐熱性樹脂中添加二氧化矽而賦予耐電暈性之耐電暈性電絕緣塗料層，而可令該耐電暈性提升的無機化合物，也可為碳化矽、氮化矽、二硫化鉬等，然而從不使捲線基本特性之可撓性惡化、並能提升耐電暈性的觀點來看，以使用二氧化矽(SiO2)為佳。
該二氧化矽(SiO2)的粒徑為20μm以下者，不使捲線基本特性之可撓性惡化，並能提升耐電暈性，故而較佳。粒徑為20μm以下較佳，更佳為10~20μm。
該二氧化矽(SiO2)可以有機二氧化矽溶膠(分散於有機溶劑中的二氧化矽溶膠)的形態來使用。該有機二氧化矽溶膠可使用市面上所販售的成品。例如：DMAC-ST、IPA-ST、EG-ST、NPC-ST-30(日產化學工業股份有限公司製)，而上述有機二氧化矽溶膠具有以下的物理特性。
DMAC-ST為SiO2含量20~21%、H2O含量3以下、分散溶劑為N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethylacetamide)、粒徑10~20μm、黏度1~10cp(20℃)的有機二氧化矽溶膠。
IPA-ST為SiO2含量30~31%、H2O含量2以下、分散溶劑為異丙醇、粒徑10~20μm、黏度3~20cp(20℃)的有機二氧化矽溶膠。
EG-ST為SiO2含量20~21%、H2O含量2以下、分散溶劑為乙二醇(ethylene glycol)、粒徑10~20μm、黏度20~100cp(20℃)的有機二氧化矽溶膠。
NPC-ST-30為SiO2含量30~31%、H2O含量1.5以下、分散溶劑為乙二醇單丙醚、粒徑10~15μm、黏度25cp以下(20℃)的有機二氧化矽溶膠。
上述的有機二氧化矽溶膠之中，特佳為DMAC-ST。
此外，也可使用Degussa/Aero系列產品(東新化成公司製)等。
該無機化合物，相對於耐熱性樹脂(樹脂成份、非揮發成份)100重量份，以5~50重量份的比例添加。
若該添加量未滿5重量份，無法發揮耐電暈性(耐電暈放電破壞性)的效果；另一方面，若超過50重量份，則即使耐電暈性優異，但使得可撓性劣化，特別是當塗料薄膜變薄時可撓性變差，此外，超過50重量份後即使再添加，因為耐電暈性的效果已飽和，因此並不經濟。
本發明中所使用的耐熱性樹脂，也可以使用聚酯等，然而從耐熱性、可撓性、熔融黏著性等優異、且對於前述太陽能汽車內之馬達或電抗器(電感)等藉由大電流而高電壓化的方法具有耐受性等觀點來考量，較佳為聚醯亞胺系樹脂，更進一步，該聚醯亞胺系樹脂以例如聚醯胺亞胺、 聚酯亞胺為佳。
本發明中第1散熱性電絕緣塗料層及第2散熱性電絕緣塗料層之間引入的耐熱性樹脂之電絕緣塗料層，或者作為絕緣層上層(被覆層)的耐熱性樹脂之電絕緣塗料層，例如可使用令耐熱性樹脂或於耐熱性樹脂中添加各種添加劑所構成的樹脂組合物溶解於有機溶劑中，而形成電絕緣塗料。
該有機溶劑可舉例甲酚、苯酚、N-甲基吡咯烷酮(N-methyl pyrrolidone)、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲苯、溶劑石腦油(solvent naphtha)。
該添加劑中，除了上述的填料等之外，還可使用例如交聯劑，該交聯劑之例可列舉矽烷偶合劑。
該添加劑視需要也可添加層狀黏度礦物、著色劑、酚系抗氧化劑等之抗氧化劑(耐氣候劑)、難燃劑及反應觸媒等。
本發明中，位於絕緣層最上層(被覆層)的耐熱性樹脂之電絕緣塗料層中，也可加入潤滑劑來加強效果，藉由賦予潤滑性，可降低電線的劣化，並使其具有自身的潤滑性。
潤滑劑可使用例如脂肪酸酯、低分子聚乙烯、蠟等。
本發明之電絕緣電線之結構例，如第1圖所示。
圖式中的電絕緣電線(magnet wire)M，於銅線等之導線R的外圍，具有第1散熱性電絕緣塗料層1及第2散熱性電絕緣塗料層4之基本結構，於該第1散熱性電絕緣塗料層1及第2散熱性電絕緣塗料層4之間，引入耐熱性樹 脂中添加二氧化矽而賦有耐電暈性之耐電暈性電絕緣塗料層3、及/或耐熱性樹脂之電絕緣塗料層2，而構成3層覆皮或4層覆皮；又，更進一步，以耐熱性樹脂之電絕緣塗料層5被覆於第2散熱性電絕緣塗料層4的表面，而構成5層覆皮。該圖式例係表示該5層覆皮之電絕緣電線的結構例。
[實施例]
以下列舉實施例就本發明進行更詳細的說明。然而本發明並不以下述實施例中所述者為限。
[實施例1] 絕緣電線之結構及製法：
(a)製作下述結構的5層覆皮之絕緣電線
底層：Neoheat AI-26M
聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
+石墨(相對於上述樹脂成份、非揮發成份100重量份而言，添加20重量份)
中層：Neoheat AI-602
聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
Neoheat AI-26M
聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
+SiO2(相對於上述樹脂成份、非揮發成份100重量份而言，添加20重量份)
Neoheat AI-26M
聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
+AlN(相對於上述樹脂成份、非揮發成份100重量份而言，添加20重量份)
上層：Neoheat AI-26M
聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
(b)藉由以下的製法，製作絕緣電線。
(1)擠壓方法(dies)及次數
D11(1+3+2+2+3)
(1.05/1.06,1.07,1.08/1.09,1.10/1.11,1.12/1.13,1.14,1.15)
(2)燒結溫度(℃)
370-450-500℃、回火550-580℃
(3)線速：20m/min
(4)導體徑：1.0mm
(5)皮膜厚：0.042mm
電線特性之評價： (A)散熱及馬達效率
(1)試驗方法
將依照上述方法所做成的絕緣電線，捲繞於太陽能汽車中作為實驗裝置的馬達之核芯狹槽(core slot)上，該馬達係由用以捲繞電線的核芯狹槽、磁鐵及外殼所構成，並測定隨著時間(S)經過，捲線溫度與室溫的差(℃)。另外，該溫度測定係以10A上升至捲線溫度50℃之後，定格於4A運轉30分鐘，測定每1分鐘的溫度。馬達效率則是於開始的5分鐘及結束的5分鐘進行測定。
以上結果係如第2圖的曲線圖所示。結果如表1所示。
(B)電線特性之測定
針對以下電線特性之評價方法，進行電線特性之測定。
(a)破壞電壓：根據JIS C 3216-4的規定，測定絕緣破壞電壓(kV)。
(b)B.D.V.殘存率：測定經260℃、168小時加熱處理後之絕緣破壞電壓(kV)，再測定相對於上述(a)的絕緣破壞電壓(kV)之殘存率(%)。
(c)甘油(glycerin)耐壓：測定在甘油中之絕緣破壞電壓(kV)
(d)熱衝擊(1)：根據NEMA法，測定經220℃、0.5小時加熱處理後之龜裂數。
(e)熱衝擊(2)：測定經240℃、1小時加熱處理後之龜裂數。
(f)可撓性：測定10%、20%、30%拉伸捲曲時之針孔(pin hole)的龜裂數。以1d(自體徑)來測定。
(g)反覆磨耗試驗：測定max/min下之反覆磨耗的次數之平均值。
(h)耐軟化試驗：在負重2000gf/N下來進行測定。算出平均值 (℃)。
(i)玻璃轉移溫度(Tg)：根據加熱法及金屬浴法，測定出Tg(Tan δ)(℃)。結果如表2所示。
[實施例2]
除了是製作出下述結構的4層覆皮之絕緣電線以外，其餘步驟與實施例1相同，進行電線特性之測定。其結果如表2所示。
底層：Neoheat AI-26M聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)+石墨(相對於上述樹脂成份、非揮發成份100重量份而言，添加20重量份)
中層：Neoheat AI-602聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)Neoheat AI-26M聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)+AlN(相對於上述樹脂成份、非揮發成份100重量份而言，添加20重量份)
上層：Neoheat AI-26M聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
針對上述的4層覆皮之絕緣電線，以跟實施例1相同的試驗方式，測定散熱及馬達效率，得到與實施例1相同的結果。
[比較例1]
除了是製作出下述結構的5層覆皮之絕緣電線以外，其餘步驟與實施例1相同，並進行散熱及馬達效率的測定，也進行電線特性之測定。
底層：Neoheat AI-26M聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
中層：Neoheat AI-602聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)Neoheat AI-26M聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
上層：Neoheat AI-26M聚醯胺亞胺系塗料(東特塗料股份有限公司製)
結果如第2圖、表1及表2所示。
[結果]
由實施例及比較例的結果來看，如第2圖所示，本發明的絕緣電線其溫度差高於比較例，顯示散熱優良；另一方面，比較例的溫度差低，散熱性較本發明遜色。
又，關於馬達效率，如表1所示，雖然在試驗開始1~5分鐘的效率差異不大，然而開始後經過了26~30分鐘的時間點，本發明之實施例較比較例高出0.6%效率，以最高效 率的力率為1來考量，可推斷得知此力率優良。
又從上述實施例及比較例的結果來看，可判斷本發明在耐熱性、可撓性、耐電暈性及潤滑性上皆優良。
[產業上可利用性]
本發明可適用於各種電絕緣電線及電絕緣塗料上。
1‧‧‧第1散熱性電絕緣塗料層
2‧‧‧耐熱性樹脂層
3‧‧‧耐電暈性電絕緣塗料層
4‧‧‧第2散熱性電絕緣塗料層
5‧‧‧耐熱性樹脂層
M‧‧‧電絕緣電線
R‧‧‧導線
第1圖係本發明的電絕緣電線之一例的結構圖。
第2圖係表示本發明跟比較例的散熱效果之差的曲線圖。
1‧‧‧第1散熱性電絕緣塗料層
2‧‧‧耐熱性樹脂層
3‧‧‧耐電暈性電絕緣塗料層
4‧‧‧第2散熱性電絕緣塗料層
5‧‧‧耐熱性樹脂層
M‧‧‧電絕緣電線
R‧‧‧導線

Claims (12)

  1. 一種多層覆皮之電絕緣電線，其特徵在於：於導線的外圍，具有依內外層的順序形成第1散熱性電絕緣塗料層及第2散熱性電絕緣塗料層所構成的2層覆皮；該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯之至少一種的碳同位素所形成；及該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物之至少一種所形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，該碳同位素為石墨。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，相對於耐熱性樹脂100重量份，石墨為5~30重量份。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，在該第2散熱性電絕緣塗料層添加氮化鋁。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，相對於耐熱性樹脂100重量份，氮化鋁為5~50重量份。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，於導線的外圍，形成於上述第1散熱性電絕緣塗料層及上述第2散熱性電絕緣塗料層之間更包含耐電暈性電絕緣塗料層的3層覆皮； 該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯之至少一種的碳同位素所形成；該耐電暈性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加二氧化矽，而賦予其耐電暈性；及該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物之至少一種所形成。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，相對於耐熱性樹脂100重量份，二氧化矽為5~50重量份。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，於導線的外圍，形成於上述第1散熱性電絕緣塗料層及上述第2散熱性電絕緣塗料層之間更包含耐熱性樹脂之電絕緣塗料層的3層覆皮；該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯之至少一種的碳同位素所形成；及該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物之至少一種所形成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中，於導線的外圍，形成於上述第1散熱性電絕緣塗料層及上述第2散熱性電絕緣塗料層之間，依內外層的順序更包含耐熱性樹脂之電絕緣塗料層及耐電暈性電絕緣塗料層的4層覆皮； 該第1散熱性電絕緣塗料層，係於耐熱性樹脂中添加石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯之至少一種的碳同位素所形成；該耐電暈性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加二氧化矽，而賦予耐電暈性；及該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物之至少一種所形成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其特徵為，於導線的外圍，形成於上述第1散熱性電絕緣塗料層及上述第2散熱性電絕緣塗料層之間，依內外層的順序更包含耐熱性樹脂之電絕緣塗料層及耐電暈性電絕緣塗料層，並於上述第2散熱性電絕緣塗料層的外層更包含耐熱性樹脂之電絕緣塗料層的5層覆皮；該第1散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加石墨、碳黑、不定形碳、金剛石、富勒烯之至少一種的碳同位素所形成；該耐電暈性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加二氧化矽，而賦予其耐電暈性；及該第2散熱性電絕緣塗料層係於耐熱性樹脂中添加氮化鋁、氮化硼、碳化矽、金屬氧化物之至少一種所形成。
  11. 如申請專利範圍第1~10項任一項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中該耐熱性樹脂為聚醯亞胺系合成樹脂。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之多層覆皮之電絕緣電線，其中該耐熱性樹脂為聚醯胺亞胺或聚酯亞胺。
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