絕緣電線和電氣/電子設備的製造方法與工藝
2023-09-10 07:16:55
本發明涉及絕緣電線和電氣/電子設備，更詳細而言，本發明涉及耐熱性等物性優異、作為安裝在電氣/電子設備等中的變壓器的繞組線和/或引線而有用的絕緣電線和使用該絕緣電線的變壓器等電氣/電子設備。
背景技術：
變壓器的結構是由IEC標準(InternationalElectrotechnicalCommunicationStandard，國際電工委員會標準)出版物950、65、335、601等規定的。即，這些標準中規定：1)在繞組線中被覆導體的漆包覆膜不認定為絕緣層，在一次繞組線與二次繞組線之間形成有包括輔助絕緣在內的至少3層絕緣層；或2)絕緣層的厚度為0.4mm以上，且例如一次繞組線與二次繞組線的爬電距離因施加電壓不同而不同，但是為5mm以上；3)進而，對一次側與二次側施加3000V時可承受1分鐘以上；等等。因此，至今為止，主流變壓器中一直採用如圖3所示的截面結構。即如下結構：帶凸緣的繞組線軸2插入至鐵氧體磁芯1中，以在繞組線軸2的周邊兩側端配置有用於確保爬電距離的絕緣障壁3的狀態卷繞經漆包被覆的一次繞組線4後，在該一次繞組線4上卷繞至少3層絕緣膠帶5，進而在該絕緣膠帶5上配置用於確保爬電距離的絕緣障壁3後，同樣地卷繞經漆包被覆的二次繞組線6。然而，近年來，圖2所示的不含絕緣障壁3、絕緣膠帶層5的結構的變壓器開始出現而取代了圖3所示的截面結構的變壓器。與圖3所示的變壓器相比，該變壓器具備可以使整體小型化並且可以省略絕緣膠帶5的卷繞作業等優點。在製造圖2所示的變壓器時，IEC標準要求在所使用的一次繞組線4和二次繞組線6中於任一者或這兩者的導體4a或6a的外周形成有3層絕緣層4b、4c和4d或者6b、6c和6d。另外，根據IEC標準，還要求在這些一次繞組線4和二次繞組線6中能夠在這些絕緣層間確認相互的層間。作為這種繞組線，已知有如下繞組線：在導體的外周卷繞絕緣膠帶而形成第1層絕緣層，進而在其上卷繞絕緣膠帶而依次形成第2層絕緣層、第3層絕緣層，從而形成可以確認到彼此的層間即絕緣層數的3層結構的絕緣層。另外，還已知有如下繞組線：將氟樹脂依次擠出被覆於經聚胺酯漆包被覆的導體的外周，整體上將3層結構的擠出被覆層作為絕緣層(例如參見專利文獻1)。另外，作為具有多層絕緣層的絕緣電線，例如提出了一種多層絕緣電線，其是具有導體與被覆該導體的3層以上擠出絕緣層而成的多層絕緣電線，其中，絕緣層的最內層(B)由含有在150℃的焊料槽中浸漬2秒時的伸長率處於特定範圍的熱塑性直鏈聚酯樹脂與乙烯系共聚物或含有環氧基的樹脂而成的樹脂的擠出被覆層所構成(專利文獻2)。另外，還提出了「一種多層絕緣電線，其是在導體上具有2層以上絕緣層的多層絕緣電線，其特徵在於，上述絕緣層是最外層由聚醯胺樹脂的擠出被覆層構成，其它層由聚醚碸的擠出被覆層構成」(專利文獻3)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本實開平3-56113號公報專利文獻2：日本專利第4579989號公報專利文獻3：日本特開平10-134642號公報
技術實現要素：
發明要解決的問題然而，最近對變壓器的小型化的要求高，由小型化所致的變壓器的發熱量增大等成為問題，利用上述3層絕緣電線所具有的耐熱等級B級(耐熱指標130℃)所無法對應的需求大量出現。為了滿足這種需求，需要開發進一步提高耐熱性而具有耐熱等級F級(耐熱指標155℃)的耐熱性絕緣電線。另外，對於絕緣電線，除絕緣層密合而不容易剝離以外，還要求耐損傷性優異以及耐變形性強，使得能夠耐受線圈成型時的衝擊。而且，絕緣電線也被用於馬達等會發熱的電氣/電子設備；或者設置在環境溫度會升降的使用環境中的電氣/電子設備。因此，對於絕緣電線、尤其是在上述電氣/電子設備或使用環境中所使用的絕緣電線，還要求即便反覆加熱也保持原本所具有的撓性的「加熱前後的撓性」。本發明的課題在於提供一種滿足提高耐熱性的要求、並且兼具線圈用途所要求的耐熱衝擊性、加熱前後的撓性及耐損傷性等必要特性的具有至少兩層絕緣層的絕緣電線。進而本發明的課題在於提供一種將兼具上述必要特性的絕緣電線卷繞而成的變壓器等電氣/電子設備，該電氣/電子設備具有即便在苛刻的加工條件、使用環境下也保持絕緣性這樣的高可靠性。用於解決問題的手段本發明的上述課題是通過以下所示的絕緣電線及使用該絕緣電線的變壓器而達成的。(1)一種絕緣電線，其具有被覆導體的兩層以上多層絕緣層，其特徵在於，上述多層絕緣層的最內絕緣層是由在300℃的儲能模量為10MPa以上的結晶性熱塑性樹脂形成的絕緣層，上述最內絕緣層以外的外側絕緣層包含由熔點為260℃以上、在25℃的儲能模量為1000MPa以上的結晶性熱塑性樹脂形成的絕緣層，相鄰的絕緣層之間處於如下關係：位於外側的絕緣層的熱塑性樹脂在25℃的儲能模量與位於內側的絕緣層的熱塑性樹脂在25℃的儲能模量相等或小於位於內側的絕緣層的熱塑性樹脂在25℃的儲能模量。(2)如(1)所述的絕緣電線，其特徵在於，上述最內絕緣層是由選自由聚醚醚酮樹脂、改性聚醚醚酮樹脂和熱塑性聚醯亞胺樹脂組成的組中的至少一種熱塑性樹脂所形成的絕緣層。(3)如(1)或(2)所述的絕緣電線，其特徵在於，上述多層絕緣層的最外絕緣層的至少之一為由聚醯胺樹脂形成的絕緣層。(4)如(1)～(3)中任一項所述的絕緣電線，其特徵在於，上述最內絕緣層是由聚醚醚酮樹脂或改性聚醚醚酮樹脂形成的絕緣層，上述最外絕緣層的至少之一為由聚醯胺66形成的絕緣層。(5)一種電氣/電子設備，其特徵在於，使用(1)至(4)中任一項所述的絕緣電線作為安裝在電氣/電子設備中的變壓器的繞組線和/或引線。在本發明中，多層絕緣層的層數是根據利用顯微鏡對絕緣電線的截面進行觀察時的層間界面來決定的。適當參照附圖並根據下述記載，可明確本發明的上述特徵及優點和其它特徵及優點。發明效果除了還充分滿足耐熱性等級以外，本發明的絕緣電線在線圈用途所要求的耐熱衝擊性、加熱前後的撓性及耐損傷性方面優異。因此，根據本發明，可以提供保持耐熱等級F級以上的耐熱性並且耐熱衝擊性、加熱前後的撓性及耐損傷性優異的絕緣電線。另外，使用兼具上述特性的本發明的絕緣電線的變壓器等電氣/電子設備即便在苛刻的加工條件、使用環境下也保持絕緣性，顯示高可靠性。附圖說明圖1(a)是表示本發明的絕緣電線的一個示例的截面圖，圖1(b)是表示本發明的絕緣電線的另一個示例的截面圖。圖2是表示將3層絕緣電線作為繞組線的結構的變壓器的示例的截面圖。圖3是表示現有結構的變壓器的一個示例的截面圖。具體實施方式本發明是一種絕緣電線，其具有被覆導體的兩層以上多層絕緣層，其特徵在於,多層絕緣層的最內絕緣層是由在300℃的儲能模量為10MPa以上的結晶性熱塑性樹脂形成的絕緣層，最內絕緣層以外的外側絕緣層包含由熔點為260℃以上、在25℃的儲能模量為1000MPa以上的結晶性熱塑性樹脂形成的絕緣層，相鄰的兩層絕緣層之間處於如下關係：位於外側的絕緣層的熱塑性樹脂在25℃的儲能模量與位於內側的絕緣層的熱塑性樹脂在25℃的儲能模量相等或小於位於內側的絕緣層的熱塑性樹脂在25℃的儲能模量。形成本發明的絕緣電線的各絕緣層的熱塑性樹脂的儲能模量是使用粘彈性分析儀(SeikoInstruments公司製造：DMS200(商品名))所測定的值。具體而言，使用由形成絕緣電線的各絕緣層的熱塑性樹脂所製作的厚度為0.2mm的試驗片，以升溫速度為2℃/min和頻率為10Hz的條件，記錄達到25℃和300℃時的儲能模量的值，並將該記錄值作為熱塑性樹脂在25℃或300℃的儲能模量。熱塑性樹脂的熔點例如可通過差示掃描量熱分析(DSC)進行測定。具體而言，使用熱分析裝置「DSC-60」(島津製作所製造)讀取使試樣10mg以5℃/min的速度升溫時在超過250℃的區域內觀察到的由熔化引起的熱量的峰值溫度，作為熔點。需要說明的是，在存在兩個以上峰值溫度時，將溫度更高的峰值溫度作為熔點。本發明的絕緣電線具備兩層以上多層絕緣層作為被覆導體的絕緣層。在本發明中，構成多層絕緣層的絕緣層至少為兩層，特別優選為三層。在本發明中，多層絕緣層中，將靠近導體且被覆導體的絕緣層稱作最內絕緣層，將最內絕緣層以外的絕緣層稱作外側絕緣層，且將外側絕緣層中自導體起最外側的絕緣層稱作最外絕緣層。對本發明的絕緣電線的優選實施方式的結構進行說明。作為其中之一的實施方式，可舉出圖1(a)所示的具有2層絕緣層的絕緣電線10。如圖1(a)所示，該絕緣電線10具有導體11、被覆導體11的最內絕緣層12和被覆最內絕緣層12的最外絕緣層13。在該絕緣電線10中，最外絕緣層13也是外側絕緣層。另外，作為另一實施方式，可舉出圖1(b)所示的具有3層絕緣層的絕緣電線20。如圖1(b)所示，該絕緣電線20具有導體21、被覆導體21的最內絕緣層22、被覆最內絕緣層22的中間絕緣層23和被覆中間絕緣層23的最外絕緣層24。在該絕緣電線20中，中間絕緣層23和最外絕緣層24形成外側絕緣層。需要說明的是，本發明的範圍並不僅限於這些實施方式，能夠在不損害本發明的精神的範圍內施加各種變更。例如，最內絕緣層12或22也可以如圖1所示那樣直接被覆導體11或21，並且也可以隔著其它層進行被覆。導體11可以使用金屬裸線(單線)或將兩條以上金屬裸線絞合而成的多芯絞線等。這些絞線的絞線數可以根據高頻用途隨意選擇。另外，在金屬裸線的數量較多時，也可以不是絞線。在不是絞線時，例如可以僅將兩條以上金屬裸線大致平行地綑紮，或者可以在綑紮後以非常大的間距進行絞合。在任一情況下均優選導體11截面為大致圓形。對形成導體11的金屬沒有特別限制，例如可舉出銅、銅合金等。多層絕緣層中的最內絕緣層12或22為由結晶性熱塑性樹脂形成的被覆層。若最內絕緣層12或22由結晶性熱塑性樹脂形成，則絕緣電線發揮高耐熱性。該最內絕緣層12或22為由在300℃的儲能模量為10MPa以上的熱塑性樹脂形成的被覆層。儲能模量低於10MPa的情況下無法得到絕緣電線所要求的耐熱性，因此不適合作為最內絕緣層12或22。形成最內絕緣層12或22的熱塑性樹脂的儲能模量優選為50MPa以上。對該儲能模量的上限沒有特別限制，但是在實用上為500MPa，優選為200MPa。形成最內絕緣層12或22的熱塑性樹脂只要在300℃的儲能模量處於上述範圍內即可，對其它物性沒有特別限制。例如，對於該熱塑性樹脂在25℃的儲能模量沒有特別限制，若舉出該儲能模量的一個示例，則可以為1500～6000MPa，進一步可以為1800～4000MPa。另外，對形成最內絕緣層12或22的熱塑性樹脂的熔點沒有特別限制，若舉出該熔點的一個示例，則可以為310～400℃，進一步可以為340～390℃。若熱塑性樹脂在25℃的儲能模量和熔點處於上述範圍內，則絕緣電線發揮高耐熱性。形成最內絕緣層12或22的熱塑性樹脂只要是在300℃的儲能模量為10MPa以上的結晶性熱塑性樹脂即可，考慮在300℃的儲能模量和結晶性而適當選擇。作為這種熱塑性樹脂，可以舉出例如聚醚醚酮樹脂(以下稱作PEEK)、改性聚醚醚酮樹脂(以下稱作改性PEEK)、熱塑性聚醯亞胺樹脂(以下稱作熱塑PI)等。在該發明中，熱塑性樹脂優選為選自由PEEK樹脂、改性PEEK樹脂和熱塑性PI樹脂所組成的組中的至少一種的熱塑性樹脂。在300℃...