JPH08161936A - 絶縁電線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温度状態など過酷な条件下で使用される場
合においても、絶縁特性の劣化を抑制して寿命の長期化
及び信頼性の向上を実現すること。 【構成】 絶縁電線１１は、銅材料より成るワイヤ状の
導体１２の表面にこれを覆うようにセラミック材料製の
第１の絶縁被膜１３を形成すると共に、この第１の絶縁
被膜１３の表面にこれを覆うようにエナメル材料製の第
２の絶縁被膜１４を形成して構成されている。第１の絶
縁被膜１３は、金属アルコキシドを材料としたもので、
ゾル−ゲル法により形成した被膜を、ダイスにより一定
厚さに絞った状態で、第２の絶縁被膜１４の焼き付け温
度と同等若しくはそれに近い温度で低温焼成して硬化す
ることにより形成される。第２の絶縁被膜１４は、通常
のエナメル線と同様の手段により形成される

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２層の絶縁被膜を備え
た耐熱性の絶縁電線、特にはマグネットワイヤに好適す
る絶縁電線に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般的な低圧回転電機に用い
られる固定子にあっては、エナメル線より成るマグネッ
トワイヤを鉄心溝に収納した後にコイルエンドの結束を
行い、この状態でワニス処理を行って加熱硬化させると
いう工程を経て製作されるものである。この場合、上記
マグネットワイヤとしては、銅線に絶縁用エナメルを塗
布して焼き付けるという工程を複数回繰り返して製造さ
れた絶縁電線が使用されるのが通常であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回転電機が
過酷な条件下で使用される場合には、マグネットワイヤ
の劣化が早期に進行することがあり、このためマグネッ
トワイヤが本来の寿命より短い時間で絶縁破壊される場
合があった。しかるに、このようにマグネットワイヤが
早期に絶縁破壊される原因の一つに、以下のような現象
があることが分かってきた。

【０００４】即ち、マグネットワイヤのエナメル層は、
一般的に数十μｍ程度と薄いため、回転電機の運転に伴
いマグネットワイヤの温度が高くなった状態では、酸素
がエナメル層を通って拡散して導体（銅線）の表面が酸
化し、これによりマグネットワイヤが劣化することが分
かってきた。図４には、このような現象の一例を摸式的
に示している。この図４において、銅線より成る導体１
にエナメル層２を焼き付けて成るマグネットワイヤ３
は、その導体１の表面がエナメル層２を通って酸化され
ると、その部分に銅酸化物４が形成されるようになり、
この銅酸化物４によりエナメル層２自体の劣化が加速さ
れることになる。このようなエナメル層２の劣化に伴う
マグネットワイヤ３の電気的強度の低下が、早期の絶縁
破壊の原因になる。また、銅酸化物４が生成されると、
導体１に対するエナメル層２の密着性が低下して、エナ
メル層２の機械的な強度の低下を来たす可能性もあり、
これに起因した絶縁劣化が発生する虞もあった。

【０００５】尚、導体１にアルミニウム線を使用すれ
ば、上記のような問題は生じないが、アルミニウムは、
銅に比較して抵抗率が高いこと、強度が小さいこと、過
負荷耐久力が低いことなどから、一般的には銅線を使用
することがほとんどである。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、高温度状態など過酷な条件下で使用
される場合においても絶縁特性が劣化し難くなり、以て
寿命の長期化及び信頼性の向上を実現できるようになる
絶縁電線を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ワイヤ状の導体表面にこれを覆うように形
成されたセラミック材料製の第１の絶縁被膜と、前記第
１の絶縁被膜の表面にこれを覆うように焼き付けられた
エナメル材料製の第２の絶縁被膜とを備えた構成とした
ものである（請求項１）。

【０００８】この場合、前記第１の絶縁被膜を、前記第
２の絶縁被膜の焼き付け温度と同等若しくはそれに近い
温度で低温焼成可能なゾル−ゲル法により形成するよう
にしても良い（請求項２）。

【０００９】また、前記第１の絶縁被膜を構成するセラ
ミック材料として、オルガノアルコキシシラン、金属ア
ルコキシド、金属アシレート、シリコンアシレートの何
れかを用いることができる（請求項３）。

【００１０】

【作用】請求項１記載の絶縁電線では、導体の表面に
は、セラミック材料製の第１の絶縁被膜が形成され、こ
の上にエナメル材料製の通常の第２の絶縁被膜が形成さ
れるから、高温度条件下で使用された場合において、エ
ナメル材料製の第２の絶縁被膜を通って拡散する酸素が
導体の表面に到達する事態がセラミック材料製の第１の
絶縁被膜により阻止されることになる。このため、導体
の表面が酸化する事態が未然に防止されて、導体として
銅材料を使用した場合でも、その導体表面での酸化物の
生成に起因した絶縁特性の劣化が抑止されるから、耐熱
性の向上に伴う寿命の長期化及び信頼性の向上を実現で
きるようになる。

【００１１】請求項２記載の絶縁電線では、第１の絶縁
被膜が、第２の絶縁被膜の焼き付け温度と同等若しくは
それに近い温度で低温焼成可能なゾル−ゲル法により形
成されるから、第１の絶縁被膜の形成工程と第２の絶縁
被膜の形成工程とを同一手法の処理手段により順次実行
可能となり、結果的に製造性の向上を図り得るようにな
る。

【００１２】請求項３記載の絶縁電線では、第１の絶縁
被膜を構成するセラミック材料として、絶縁特性に優れ
且つ低温でのセラミック化（硬化）が可能な材料である
オルガノアルコキシシラン、金属アルコキシド、金属ア
シレート、シリコンアシレートの何れかを使用する構成
としたから、良好な絶縁特性が得られると共に、硬化時
の歪が小さくなって、その製造を安定した状態で行い得
るようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１〜図３
を参照しながら説明する。図１には、絶縁電線１１の断
面構造が示されている。この図１において、ワイヤ状の
導体１２は、例えば銅材料より成るもので、その表面に
は、これを覆うようにセラミック材料製の第１の絶縁被
膜１３が形成され、さらに、この第１の絶縁被膜１３の
表面にこれを覆うようにエナメル材料製の第２の絶縁被
膜１４を形成した構成となっている。

【００１４】図２及び図３には、上記絶縁電線１１を製
造するための装置の概略が示されている。尚、この製造
装置は、従来より存するエナメル線製造のための装置と
基本的に同じ構造のものである。図３において、焼鈍炉
１５は、スプール１６から導出された導体１２の焼鈍を
行う。焼鈍炉１５を通過した導体１２は、一対のガイド
ローラ１７、１８間に螺旋状に複数回数巻回されてそれ
らガイドローラ１７、１８間を所定回数往復するように
なっており、最終的に巻取ドラム１９に巻き取られる構
成となっている。上記ガイドローラ１７、１８間には、
下方のガイドローラ１７から上方のガイドローラ１８へ
の導体通路に位置するようにして、処理槽２０、ダイス
２１及び焼付炉２２が下方からこの順に配置されてい
る。

【００１５】この場合、上記処理槽２０は、図２に示す
ように、仕切壁２０ａにより互いに隔絶されたセラミッ
ク処理液槽２０ｂとエナメル処理槽２０ｃとを備えてお
り、焼鈍炉１５を通過した導体１２は、まず、セラミッ
ク処理液槽２０ｂを通過した後にダイス２１、焼付炉２
２、上部ガイドローラ１８及び下部ガイドローラ１９を
この順に通過し、しかる後に、エナメル処理槽２０ｃ、
ダイス２１及び焼付炉２２をこの順に複数回通過するよ
うになっている。尚、図２中には、導体１２の移動方向
を矢印で示した。

【００１６】さて、上記セラミック処理槽２０ｂには、
セラミック材料、例えば、株式会社日板研究所製の金属
（シリコン及びアルミニウム）アルコキシド系Ｇ９２−
５のＡ液及びＢ液を混合した後に、その混合液を約２時
間放置して熟成させたものが注入される。また、エナメ
ル処理槽２０ｃには、通常のエナメル線製造時と同様に
エナメルワニスが注入されている。

【００１７】この場合において、上記金属アルコキシド
混合液は、加水分解してゲルを形成すると共に、重縮合
反応により部分縮合物を生じ、さらに高分子化して０．
１μｍ径以下の粒子より成る薄膜となるものであり、こ
のようなゾル−ゲル法により被膜を形成できるようにな
る。実例を挙げて説明すると、シリコン系の化合物の場
合、加水分解反応は次式（１）で行われ、重縮合反応は
次式（２）、（３）で行われる。

【００１８】

【化１】 これにより、焼鈍炉１５を通過した導体１２は、セラミ
ック処理槽２０ｂを通過する過程で表面に上記セラミッ
ク材料処理液が付着すると共に、ダイス２１を通過する
過程で付着処理液の厚さが一定に絞られ、この後に焼付
炉２２にて焼成される。このような焼成により、導体１
２の表面にはシリカとアルミナとの混合層より成る第１
の絶縁被膜１３が形成されるものであり、その絶縁被膜
１３の厚さ寸法は０．１〜２μｍ程度に設定される。

【００１９】尚、第１の絶縁被膜１３の形成のために、
ゾル−ゲル法で合成した０．１μｍ径以下の粒子が用い
られることになるから、表面エネルギが増加して低温焼
成が可能となる。具体的には、上記Ｇ９２−５を使用し
た場合には、エナメル材料製の第２の絶縁被膜１４の焼
き付け温度と同等若しくはそれに近い温度で低温焼成可
能であり、本実施例では、２５０℃３０分程度で焼成を
行っている。但し、焼成温度は、それより低温或いは高
温でも可能であり、高温にした場合には焼成時間を短く
できる。

【００２０】そして、上記のように第１の絶縁被膜１３
が形成された状態の導体１２は、エナメル処理槽２０
ｃ、ダイス２１及び焼付炉２２をこの順に通過する工程
が複数回行われることによって、第１の絶縁被膜１３の
表面にこれを覆った状態のエナメル材料製の第２の絶縁
被膜１４が形成されるものであり、巻取ドラム１９に
は、図１の断面構造を有した絶縁電線１１が巻き取られ
ることになる。

【００２１】従って、本実施例による絶縁電線１１は、
エナメル材料製の第２の絶縁被膜１４を通って酸素が拡
散した場合でも、セラミック材料製の第１の絶縁被膜１
３が酸素の通過を阻止するようになるから、その酸素が
導体１２の表面に到達する虞がなくなる。このため、絶
縁電線１１が高温度条件下で使用される場合のように、
酸素が第２の絶縁被膜を通って拡散するような事態とな
った場合でも、導体１２の表面が酸化する事態が未然に
防止されて、導体１２として銅材料を使用した場合で
も、その導体１２の表面での銅酸化物の生成に起因した
従来のような絶縁特性の劣化が抑止されるから、耐熱性
が向上するようになって寿命の長期化を図り得ると共に
信頼性の向上を実現できるようになる。

【００２２】この場合、セラミック材料製の第１の絶縁
被膜１３は、その厚さ寸法は０．１〜２μｍ程度に設定
されるものであるから、セラミックの欠点である割れ易
さを克服できるようになると共に、一般のエナメル線と
同様に取り扱い得るようになる。

【００２３】また、セラミック材料製の第１の絶縁被膜
１３は、エナメル材料製の第２の絶縁被膜１４の焼き付
け温度と同等若しくはそれに近い温度で低温焼成可能な
ゾル−ゲル法により形成されるものであるから、従来よ
り提供されている図３のようなエナメル線製造用の装置
をそのまま転用できるものであり、これにより製造性の
向上も実現できることになる。また、第１の絶縁被膜１
３の材料である金属アルコキシドは、絶縁特性に優れ、
しかも上述のように比較的低温でのセラミック化が可能
であるから、良好な絶縁特性が得られると共に、硬化時
の歪が小さくなって、その製造を安定した状態で行い得
るようになる。

【００２４】尚、上記実施例では、第１の絶縁被膜１３
を構成するセラミック材料として金属アルコキシドを用
いるようにしたが、オルガノアルコキシシラン、金属ア
シレート、シリコンアシレートなどを使用しても良いも
のである。特に、金属アシレートやオルガノアルコキシ
シランを用いた場合には、さらに良好な絶縁特性が得ら
れるようになる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１記載の発明によれば、絶縁電線を、ワイヤ状の導
体と、この導体の表面を覆うセラミック材料製の第１の
絶縁被膜と、この第１の絶縁被膜を覆うエナメル材料製
の第２の絶縁被膜とに構成したから、上記導体として銅
材料を使用した場合でも、高温度状態など過酷な条件下
での使用時においても絶縁特性が劣化し難くなり、これ
により寿命の長期化及び信頼性の向上を実現できるとい
う優れた効果を奏するものである。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、前記第１の
絶縁被膜を、前記第２の絶縁被膜の焼き付け温度と同等
若しくはそれに近い温度で低温焼成可能なゾル−ゲル法
により形成する構成としたから、第１の絶縁被膜の形成
工程と第２の絶縁被膜の形成工程とを同一手法の処理手
段により順次実行可能となり、製造性の向上を図り得る
ようになる。

【００２７】請求項３記載の発明によれば、前記第１の
絶縁被膜を構成するセラミック材料として、オルガノア
ルコキシシラン、金属アルコキシド、金属アシレート、
シリコンアシレートの何れかを用いる構成としたから、
良好な絶縁特性が得られると共に、硬化時の歪が小さく
なって、その製造を安定した状態で行い得るようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す絶縁電線の拡大断面図

【図２】絶縁電線の製造装置の要部を示す縦断面図

【図３】同製造装置の全体構成を概略的に示す側面図

【図４】従来構成の絶縁電線の欠点を説明するための拡
大断面図

【符号の説明】

図面中、１１は絶縁電線、１２は導体、１３は第１の絶
縁被膜、１４は第２の絶縁被膜、２０は処理槽、２２は
焼付炉を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ状の導体表面にこれを覆うように
   形成されたセラミック材料製の第１の絶縁被膜と、 前記第１の絶縁被膜の表面にこれを覆うように焼き付け
   られたエナメル材料製の第２の絶縁被膜とを備えたこと
   を特徴とする絶縁電線。
2. 【請求項２】 前記第１の絶縁被膜は、前記第２の絶縁
   被膜の焼き付け温度と同等若しくはそれに近い温度で低
   温焼成可能なゾル−ゲル法により形成されることを特徴
   とする請求項１記載の絶縁電線。
3. 【請求項３】 前記第１の絶縁被膜を構成するセラミッ
   ク材料として、オルガノアルコキシシラン、金属アルコ
   キシド、金属アシレート、シリコンアシレートの何れか
   が用いられることを特徴とする請求項１または２記載の
   絶縁電線。