CN115699223A - 导体与绝缘被膜的层叠体、线圈、旋转电机、绝缘涂料及绝缘膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种层叠体，其具备导体和包含金属氢氧化物水合物的绝缘被膜，在维持对局部放电的侵蚀抑制效果的同时提高了电特性、物理特性等性能，进而削减了制造成本。一种层叠体，其至少具备导体和绝缘被膜，绝缘被膜包含第一绝缘被膜第二绝缘被膜，第二绝缘被膜由包含金属氧化物水合物的树脂组合物构成，在树脂组合物中，相对于树脂100质量份，金属氧化物水合物的含量为6～50质量份，第二绝缘被膜厚度为5μm以上，第二绝缘被膜厚度的比例小于绝缘被膜整体的厚度的75％，在层叠体暴露于由逆变器浪涌产生的局部放电时，绝缘被膜形成无机绝缘层。

Description

导体与绝缘被膜的层叠体、线圈、旋转电机、绝缘涂料及绝 缘膜

技术领域

本发明涉及导体与绝缘被膜的层叠体、线圈、旋转电机、绝缘涂料及绝缘膜。

背景技术

作为在马达等电气设备中使用的电线，使用通过将使聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等树脂或树脂前体溶解于有机溶剂而成的绝缘涂料涂布于导体表面并进行烘烤来形成绝缘层的电线。

在工作电压高的电子设备、例如以高电压使用的马达等中，如果对构成线圈的绝缘电线施加高电压且在相邻的绝缘电线彼此或绝缘被膜中存在微小的空隙，则有时电场集中于该部分而发生局部放电。存在因这样的局部放电而在绝缘被膜中产生劣化，早期引起线圈的绝缘破坏，电子设备破损这样的问题。

此外，近年来，在通过为了节能、可变速而使用的逆变器来驱动马达等的系统中，即使在被分类为低电压驱动的设备中，也会在极短时间内且反复产生对驱动电压而言急剧的过电压(所谓逆变器浪涌)，引起绝缘破坏的情况增多。该绝缘破坏是因由逆变器浪涌而反复产生的过电压所引起的局部放电导致的。

作为提高相对于该局部放电的施电寿命的方法，发现在绝缘被膜中填充有金属氧化物水合物的情况下，能够有效地抑制由局部放电引起的侵蚀(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6567797号

发明内容

本发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种层叠体，其具备导体和包含金属氢氧化物水合物的绝缘被膜，在维持对局部放电的侵蚀抑制效果的同时，使电特性、物理特性等性能提高，进而削减了制造成本。进一步，本发明的目的还在于提供将该层叠体用作绝缘电线的线圈、旋转电机、以及用于形成该层叠体的绝缘涂料、绝缘膜。

用于解决课题的手段

本发明人等为了解决所述课题而进行了深入研究。其结果，是至少具备导体和绝缘被膜的层叠体，绝缘被膜包含第一绝缘被膜和第二绝缘被膜，第二绝缘被膜由包含金属氧化物水合物的树脂组合物构成，在树脂组合物中，相对于树脂100质量份，金属氧化物水合物的含量为6～50质量份，第二绝缘被膜的厚度为5μm以上，第二绝缘被膜的厚度的比例小于绝缘被膜整体的厚度的75％。发现该绝缘被膜在层叠体暴露于由逆变器浪涌产生的局部放电时形成无机绝缘层，能够在维持对局部放电的侵蚀抑制效果的同时提高电特性、物理特性等性能，进而能够削减制造成本。本发明是基于所述见解进一步反复进行研究而完成的发明。

即，本发明提供具备下述的构成的发明。

项1.一种层叠体，其至少具备导体和绝缘被膜，所述绝缘被膜包含第一绝缘被膜和第二绝缘被膜，所述第二绝缘被膜由包含金属氧化物水合物的树脂组合物构成，在所述树脂组合物中，相对于树脂100质量份，所述金属氧化物水合物的含量为6～50质量份，所述第二绝缘被膜的厚度为5μm以上，所述第二绝缘被膜的厚度的比例小于所述绝缘被膜整体的厚度的75％，在所述层叠体暴露于因逆变器浪涌而产生的局部放电时，所述绝缘被膜形成无机绝缘层。

项2.根据项1所述的层叠体，其中，所述第一绝缘被膜由不含填料的树脂构成。

项3.根据项1或2所述的层叠体，其中，所述第二绝缘被膜不与所述导体接触。

项4.根据项1～3中任一项所述的层叠体，其中，所述第一绝缘被膜和所述第二绝缘被膜分别包含共通的树脂。

项5.根据项1～4中任一项所述的层叠体，其中，所述金属氧化物水合物为氧化铝水合物。

项6.根据项1～5中任一项所述的层叠体，其中，构成所述树脂组合物和绝缘被膜的树脂为选自聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚酯酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺及它们的前体中的至少1种。

项7.根据项1～6中任一项所述的层叠体，其为绝缘电线或膜的形态。

项8.一种线圈，其包含项7所述的绝缘电线。

项9.一种旋转电机，其特征在于，包含项8所述的绝缘电线。

项10.一种绝缘涂料，其用于制造项1～7中任一项所述的层叠体，所述绝缘涂料包含含有金属氧化物水合物的树脂组合物。

项11.一种绝缘膜，其用于形成项1～7中任一项所述的层叠体的绝缘被膜，所述绝缘膜是利用包含金属氧化物水合物的树脂组合物形成的。

发明效果

根据本发明，能够提供一种层叠体，其具备导体和包含金属氢氧化物水合物的绝缘被膜，在维持对局部放电的侵蚀抑制效果的同时提高电特性、物理特性等性能，进而削减了制造成本。进而，根据本发明，还能够提供将该层叠体用作绝缘电线的线圈、旋转电机以及用于形成该层叠体的绝缘涂料、绝缘膜。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的层叠体(膜)的一例的示意性截面图。

图2是表示本发明的实施方式的层叠体(绝缘电线)的一例的示意性截面图。

图3是表示本发明的实施方式的层叠体(绝缘电线)的另一例的示意性截面图。

图4是表示本发明的实施方式的层叠体(绝缘电线)的另一例的示意性截面图。

图5是用于说明局部放电暴露试验和V-t特性评价方法的示意性侧视图。

具体实施方式

以下，针对本发明的层叠体、线圈、旋转电机、绝缘涂料和绝缘膜进行详细描述。需要说明的是，在本说明书中，用“～”连接的数值表示包含“～”的前后的数值作为下限值及上限值的数值范围。在单独记载多个下限值和多个上限值的情况下，能够选择任意的下限值和上限值，以“～”连接。

本发明的层叠体是至少具有导体和形成于导体上的绝缘被膜。在本发明的层叠体中，绝缘被膜至少由2层构成。即，绝缘被膜包含第一绝缘被膜以及第二绝缘被膜。第二绝缘被膜由包含金属氧化物水合物的树脂组合物构成。另外，在该树脂组合物中，相对于树脂组合物所含的树脂100质量份，金属氧化物水合物的含量为6～50质量份。第二绝缘被膜的厚度为5μm以上，且第二绝缘被膜的厚度的比例小于绝缘被膜整体的厚度的75％。而且，如果层叠体暴露于因逆变器浪涌而产生的局部放电，则绝缘被膜形成无机绝缘层。本发明的层叠体通过具备这些构成，能够维持该层叠体对局部放电的侵蚀抑制效果，并且提高电特性、物理特性等性能，进而能够削减制造成本。更具体而言，例如，在具备导体和形成于导体上的绝缘被膜的层叠体中，与仅由第二绝缘被膜构成绝缘被膜的情况相比，能够将对局部放电的侵蚀抑制效果维持为同等以上，并且提高电特性、物理特性等性能，进而也能够削减制造成本。以下，参照图1～5对本发明的层叠体进行详细说明。

应予说明，在本发明中，“逆变器浪涌”是指通过逆变器的开关而产生的与驱动电压重叠的急剧的过电压。逆变器的开关频率从比较慢的1kHz左右高速达到100kHz，因此逆变器浪涌的产生频率也同样地从1kHz左右变为100kHz的极高频率。另外，关于电压，是从与工业用的逆变器马达的驱动电压即400V重叠的情况下的600V左右起，到与高电压驱动用逆变器马达的工作电压重叠的3kV左右的电压。

本发明的层叠体10的层叠结构只要是导体1与包含第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22的绝缘被膜2的层叠体就没有特别限制。例如，如图1所示，本发明的层叠体10可以是至少具有导体1和层叠于导体1之上的绝缘被膜2的膜的形态。另外，本发明的层叠体10可以为至少如图2～4所示那样在中心部分具有导体1、在该导体1的周围形成有绝缘被膜2的绝缘电线的形态。在将本发明的层叠体10设为绝缘电线的形态的情况下，作为截面形状，没有特别限制，可举出：圆形、椭圆形、多边形(可以是平角形状，也可以是不规则状)等。在图2～3中示出截面为圆形的绝缘电线。另外，在图4中示出截面为大致四边形的绝缘电线。

绝缘被膜2所包含的第一绝缘被膜21以及第二绝缘被膜22是互不相同的覆膜(层)。第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22的详细情况在后面叙述，但优选第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22由不同的材料构成。

对于第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22的层叠顺序没有限制，可以从导体1侧起依次层叠第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22，也可以从导体1侧起依次层叠第二绝缘被膜22和第一绝缘被膜21。从更进一步适当地发挥本发明的效果的观点出发，优选从导体1侧起依次层叠第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22。另外，从同样的观点出发，优选第一绝缘被膜21与第二绝缘被膜22相邻。另外，从同样的观点出发，优选第二绝缘被膜22不与导体1接触。

绝缘被膜2可以仅由第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22构成(即2层构成)，也可以进一步包含1层以上的其他绝缘被膜(即3层以上的构成)。其他绝缘被膜例如只要是第一绝缘被膜21、第二绝缘被膜22或如后述的绝缘层3、4那样具备不阻碍本发明的效果的绝缘性的被膜即可。

在本发明的层叠体10中，除了导体1、绝缘被膜2以外，还可以包含其他层。作为其它层，例如可举出绝缘层3、4。例如，在图3中示出了具备导体1、形成于其周围的绝缘层3、以及进一步形成于其周围的绝缘被膜2的层叠体10(绝缘电线)。另外，在图4中示出了具备导体1、形成于其周围的绝缘层3、形成于其周围的绝缘被膜2、以及进一步形成于其周围的绝缘层4的层叠体10(绝缘电线)。另外，作为构成绝缘层3、4的原材料，可举出后述的耐热性树脂等。

绝缘层3、4可以分别由与第一绝缘被膜21或第二绝缘被膜22相同的材料构成，也可以由其他绝缘材料构成。另外，绝缘层3和绝缘层4可以由相同的材料构成，也可以由其他绝缘材料构成。另外，绝缘层3、4可以分别设置在绝缘被膜2之下(即，导体1侧)，也可以设置在绝缘被膜2之上(即，与导体1侧相反的一侧)。

另外，作为其它层，还可举出在导体1表面与绝缘被膜2之间形成的由与导体1不同的金属形成的镀层等。

作为构成导体1的原材料，只要是导电性材料就没有特别限制，例如除了铜(低氧铜、无氧铜、铜合金等)以外，还可举出铝、银、镍、铁等金属。构成导体1的原材料可以根据本发明的用途适当选择。

导体1的尺寸(厚度、直径等)根据层叠体10的应用对象而适当调整。例如，如果层叠体10是绝缘电线，则直径例如为0.02～3.2mm。另外，如果层叠体10是膜，则导体1的厚度例如为0.02～1.0mm。

第一绝缘被膜21优选由树脂构成。作为树脂，只要是耐热性优异的树脂(耐热性树脂)即可，例如可以使用公知的绝缘电线等中使用的树脂。作为树脂的具体例，可举出聚乙烯醇缩甲醛树脂(日文：ホルマール樹脂)、聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚酰胺、聚酯酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等、它们的前体。其中，从进一步提高耐热性的观点出发，优选使用聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等酰亚胺系树脂。构成第一绝缘被膜21的树脂可以是1种，也可以是2种以上。

作为酰亚胺系树脂，可举出使公知的二胺与酸酐进行脱水缩合而成的芳香族聚酰亚胺。作为所述公知的二胺，可举出4,4'-二氨基二苯基醚等，作为所述酸酐，可举出均苯四甲酸酐、联苯四羧酸二酐等。作为所述酰亚胺系树脂，可以使用市售品，作为市售品，可举出Pyre ML RC-5019(株式会社IST制)、TORAYSEE(日语：トレニース)#3000(东丽株式会社制)、UPIA(注册商标)-AT、UPIA(注册商标)-ST(宇部兴产株式会社制)、PIQ(日立化成工业株式会社制)、SPI-200N、SPI-300N(新日铁化学株式会社制)、RIKACOAT SN-20(新日本理化株式会社制)、Neoheat 8600(东特涂料株式会社制)、HPC-5012(昭和电工材料株式会社制)等。它们可以单独使用，或者也可以将2种以上混合使用。作为混合2种的例子，也可以混合PyreML RC-5019和UPIA-AT。另外，在第一绝缘被膜21中，可以在不使第一绝缘被膜21的性能降低的范围内混合无机或有机的填料、气泡作为第三成分，但从电特性、物理特性、成本的观点出发，优选不含有无机或有机的填料。

第一绝缘被膜21以及第二绝缘被膜22也可以分别包含共通的树脂。从提高第一绝缘被膜21与第二绝缘被膜22的密合性的观点出发，第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22所包含的树脂优选为同种树脂。在构成第二绝缘被膜22的树脂组合物所含的树脂为酰亚胺系树脂的情况下，构成第一绝缘被膜21的树脂也优选为酰亚胺系树脂。在第一绝缘被膜21与第二绝缘被膜22的密合性低的情况下，在它们之间产生空隙，对局部放电的耐性降低，有可能在被膜间发生剥离。

第一绝缘被膜21的厚度没有特别限定，但在由第二绝缘被膜22引起的局部放电耐性不降低的范围内越厚越优选。第一绝缘被膜21的厚度优选为2～150μm，更优选为10～100μm，进一步优选为15～80μm。

第一绝缘被膜21例如可以通过涂布将所述树脂溶解或分散于溶剂中而成的绝缘涂料并进行烘烤而形成。作为使耐热性树脂溶解或分散的溶剂，优选使用以甲酚为主体的酚类、芳香族系的醇类、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、DMI(1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)、碳酸酯系溶剂、内酯系溶剂、二醇醚系等主要是高沸点溶剂。在绝缘涂料中，为了分散稳定化，可以包含微量的酸成分或碱成分。同样地，也可以包含水、低沸点醇、或者有助于绝缘涂料的粘度降低的低粘度溶剂等。需要说明的是，在绝缘涂料中，也可以根据需要添加分散剂、表面处理剂以改善疏水化、分散性。

第二绝缘被膜22由至少含有耐热性树脂和金属氧化物水合物的树脂组合物构成。作为耐热性树脂，只要是耐热性优异的树脂(耐热性树脂)即可，可以使用公知的绝缘电线等中使用的公知的树脂。作为耐热性树脂的具体例，例示出了与在第一绝缘被膜21中所例示的树脂相同的树脂。第二绝缘被膜22所包含的耐热性树脂可以是1种，也可以是2种以上。

另外，在制备形成第二绝缘被膜22的绝缘涂料时，耐热性树脂也可以以溶解或分散在溶剂中的形态(树脂清漆等)使用。另外，如后所述，优选在绝缘涂料中进一步分散金属氧化物水合物，在第二绝缘被膜22的形成中使用。

从通过局部放电而适当地形成无机绝缘层而制成耐局部放电特性优异的层叠体的观点出发，第二绝缘被膜22中的耐热性树脂的含量的下限优选为50质量％，更优选为60质量％，上限优选为94质量％，更优选为90质量％，进一步优选为85质量％。

金属氧化物水合物在本发明的层叠体的绝缘被膜2暴露于局部放电后，在形成有绝缘被膜2的部分的一部分形成后述的无机绝缘层即可。从形成特别牢固的无机绝缘层出发，作为金属氧化物水合物，优选为氧化铝水合物。作为氧化铝水合物，例如可举出三氢氧化物(trihydroxide)(Al(OH)₃)以及羟基氧化铝(AlO(OH))这2种变形、勃姆石(γ-羟基氧化铝)和水铝石(α-羟基氧化铝)。需要说明的是，勃姆石被分类为拟结晶性勃姆石和微结晶性勃姆石，但在本发明中均可以使用。此外，如果层叠体10暴露于由逆变器浪涌产生的局部放电，则形成由与第二绝缘被膜22的金属氧化物水合物不同的其他金属氧化物水合物以及金属氧化物中的至少一方构成的无机绝缘层。该现象例如类似于氧化铝水合物因加热而脱水，形成与原来的氧化铝水合物不同的氧化铝水合物或氧化铝氧化物的现象。第二绝缘被膜22所含的金属氧化物水合物可以是1种，也可以是2种以上。

金属氧化物水合物优选以微粒的形态包含于绝缘被膜2，只要均匀地分散于绝缘被膜2中即可，其粒径优选为例如100nm以下。另外，金属氧化物水合物的形状也没有特别限制，从容易形成无机绝缘层的方面出发，优选为长径比(一边/厚度)大的扁平状的微粒，优选长径比为4～200。

金属氧化物水合物优选在绝缘被膜2中以纳米尺寸均匀地分散。其分散状态可以通过TEM进行观察，优选观察不到例如金属氧化物水合物的粒径的5倍以上的粒径的凝聚的颗粒。在存在凝聚的颗粒的情况下，在凝聚的部分，局部放电集中，有可能不形成无机绝缘层5，而导致绝缘破坏。在此所说的纳米尺寸是指500nm以下的分散粒径。

将金属氧化物水合物和树脂混合的方法只要在第二绝缘被膜22中金属氧化物水合物均匀分散即可，优选使用金属氧化物水合物溶胶。通过使用金属氧化物水合物溶胶，在第二绝缘被膜22中金属氧化物水合物容易均匀地分散。在使用金属氧化物水合物粉体或凝胶的情况下，在第二绝缘被膜22中生成金属氧化物水合物的凝聚体，在凝聚的部分，局部放电集中，有可能不形成无机绝缘层而导致绝缘破坏。

关于第二绝缘被膜22中的金属氧化物水合物的含量，相对于树脂100质量份为6～50质量份。关于下限，更优选为10质量份，进一步优选为15质量份。另外，关于上限，更优选为50质量份，进一步优选为30质量份。如果金属氧化物水合物的含量少于6质量份，则有可能在短时间内导致绝缘破坏。如果多于50质量份，则有可能丧失绝缘被膜2的柔软性，挠性降低。

在制备形成第二绝缘被膜22的绝缘涂料时，优选通过制成在溶剂中溶解或分散有耐热性树脂、且分散有金属氧化物水合物的绝缘涂料，并对其进行涂布、烘烤，从而形成绝缘被膜2。作为在使耐热性树脂溶解或分散的同时使金属氧化物水合物适当地分散的溶剂，优选使用以甲酚为主体的酚类、芳香族系的醇类、NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、DMI(1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)、碳酸酯系溶剂、内酯系溶剂、二醇醚系等主要是高沸点溶剂。在绝缘涂料中，为了分散稳定化，可以包含微量的酸成分或碱成分。同样地，也可以包含水、低沸点醇、或者有助于绝缘涂料的粘度降低的低粘度溶剂等。需要说明的是，在绝缘涂料中，可以根据需要混合其它金属氧化物溶胶，也可以为了疏水化、分散性改善而添加分散剂、表面处理剂。

已知一般的绝缘被膜所包含的树脂的绝缘破坏电压等电性能、挠性等机械性能优异，但在绝缘层中混合金属氧化物等填料的情况下，其比例越增加，这些性能越降低。在第二绝缘被膜22所包含的金属氧化物水合物的情况下也是同样的，在电性能方面，绝缘破坏电压、局部放电开始电压(PDIV)、局部放电消失电压(PDEV)有可能比未混合金属氧化物水合物的绝缘被膜低，在机械性能方面，有挠性比未混合金属氧化物水合物的绝缘被膜下降的倾向。

这些性能的降低与由包含金属氧化物水合物的树脂组合物构成的第二绝缘被膜22的厚度相对于绝缘被膜2整体的厚度的比例成比例，因此如果减薄第二绝缘被膜22的厚度，则能够抑制性能的降低。然而，如果使第二绝缘被膜22变薄，则会使局部放电耐性显著降低。为了在维持充分的局部放电耐性的同时维持其他电性能、机械性能所需的第二绝缘被膜22的厚度为5μm以上，优选为10μm以上。另外，为了维持部分放电耐性以外的电性能和机械性能，由包含金属氧化物水合物的树脂组合物构成的第二绝缘被膜22的厚度相对于绝缘被膜2整体的厚度小于75％，优选为50％以下，更优选为25％以下。具体而言，例如，如果绝缘被膜2整体的厚度为37μm，则第二绝缘被膜22的厚度优选为28μm以下，更优选为20μm以下。

另外，金属氧化物水合物比树脂昂贵，还需要有将金属氧化物水合物和树脂均匀地混合的操作，因此通常第二绝缘被膜22的形成比第一绝缘被膜21的形成的成本高。由此，通过在使第二绝缘被膜22的厚度为5μm以上的基础上，将第二绝缘被膜22的厚度的比例设定为小于绝缘被膜2整体的厚度的75％，从而成为从绝缘破坏耐性以及成本的观点出发成为了优异的绝缘被膜2。

另外，通常填料比有机树脂昂贵，进而需要与树脂混合的操作，因此混合有填料的树脂组合物的价格变高。因此，从成本的观点出发，所述第一绝缘被膜21优选由不含填料的树脂构成。

需要说明的是，本发明的层叠体10与例如仅由包含金属氧化物水合物的树脂组合物所构成的绝缘被膜和导体构成的层叠体相比，发挥优异的局部放电耐性。其原理尚不明确，但认为与PDIV、PDEV有关系。如果PDIV、PDEV变高，则在对层叠体施加电压时，施加于空间的电压(施电压-PDIV或施电压-PDEV)变低，即放电的电压变低。由此，认为本发明的层叠体10的局部放电耐性提高。

如果本发明的层叠体10暴露于由逆变器浪涌产生的局部放电，则在第二绝缘被膜22的一部分形成无机绝缘层。无机绝缘层由与构成第二绝缘被膜22的树脂组合物所含的金属氧化物水合物不同的其他金属氧化物水合物和金属氧化物中的至少一者构成。更具体而言，如果层叠体10暴露于由逆变器浪涌产生的局部放电，则在绝缘被膜2的产生了局部放电的区域形成无机绝缘层。绝缘被膜2的产生了局部放电的区域由于局部放电而导致绝缘被膜被轻微侵蚀。

无机绝缘层例如形成在绝缘被膜2的与导体1侧相反的一侧。因此，在该情况下，在本发明的层叠体10暴露于因逆变器浪涌而产生的局部放电、形成无机绝缘层之后，本发明的层叠体10成为至少具备导体1、形成于导体1之上的绝缘被膜2、以及形成于绝缘被膜2的一部分(更具体而言为第二绝缘被膜22的上侧)上的无机绝缘层的层叠体10。

需要说明的是，在本发明的层叠体10中，通过所述局部放电而形成的无机绝缘层例如形成肉眼也能够确认的程度的明确的层(例如，观察为白色的层)。

从制成耐局部放电特性优异层叠体的观点出发，无机绝缘层的厚度的下限优选为50nm，更优选为100nm。进而，如果无机绝缘层的厚度超过100nm，则施电寿命急剧延长。即，阻隔局部放电且抑制因局部放电而导致的绝缘破坏的效果变得显著。如上所述，在耐热性树脂部分消失的同时形成无机绝缘层，但其厚度根据由局部放电引起的耐热性树脂部分的消失量、金属氧化物水合物的含量、绝缘被膜2的设计厚度和实际施加的电场强度等而变化。另外，关于无机绝缘层的厚度的上限，例如为5μm。

例如，在进行电气设备(例如旋转电机)的线圈的绝缘设计时，根据实际施加的电场强度和电气设备的保修寿命期间，确定所需的无机绝缘层的厚度。所述厚度适当设计成达到与电气设备的种类对应的绝缘被膜2、以及无机绝缘层的厚度。

无机绝缘层可以含有空隙，无机绝缘层的空隙率优选为20％以下。无机绝缘层越致密，抑制由局部放电引起的绝缘破坏的效果变得越显著。

本发明的无机绝缘层通过使层叠体暴露于由逆变器浪涌产生的局部放电而形成于绝缘被膜2的一部分。该局部放电例如是在频率为1kHz～100kHz、电压为600V～3kV的情况下形成的。

本发明的层叠体10可以通过在导体1上至少层叠第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22来制造。第一绝缘被膜21可以通过涂布含有所述树脂的绝缘涂料并进行烘烤而形成。第二绝缘被膜22可以通过涂布包含树脂和金属氧化物水合物的绝缘涂料并进行烘烤而形成。例如，如果是在导体1的表面层叠第一绝缘被膜21以及第二绝缘被膜22的情况，则可以通过在导体1的表面涂布形成第一绝缘被膜21的绝缘涂料并进行烘烤之后，涂布形成第二绝缘被膜22的绝缘涂料并进行烘烤而形成。需要说明的是，例如可以通过光学显微镜的观察来来判断是将第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22层叠而成的绝缘被膜。

关于绝缘涂料的涂布方法，可举出利用涂布机进行涂布的方法、通过浸涂机、模具反复进行涂布干燥而得到规定厚度的被膜的方法、利用喷雾的涂装等，没有特别限定。另外，烘烤例如可以通过在高温度(例如300℃以上)下加热规定时间来进行。第一绝缘被膜21以及第二绝缘被膜22的形成分别可以通过将涂布和加热的一系列操作反复进行多次直至各覆膜达到规定的厚度来进行。另外，在第二绝缘被膜22的成型中，根据金属氧化物水合物的种类，将烘烤温度和时间设定为金属氧化物水合物不会因热而变质为其他金属氧化物水合物或金属氧化物的温度和时间。

例如，如果是将本发明的层叠体10制成绝缘电线的形态的情况，则可以反复进行在导体1的外周上、或者被覆导体1的外周的其他层上涂布绝缘涂料并进行烘烤的操作而形成绝缘被膜2，从而制造绝缘电线。如上所述，第一绝缘被膜21和第二绝缘被膜22的形成分别可以通过反复进行多次(例如10～20次)将绝缘涂料以规定的厚度涂布在导体1上，并在高温(例如300～500℃以上)下加热规定时间(例如1～2分钟)的一系列操作(涂布和加热)直至成为规定的厚度的被膜来进行。

本发明的线圈可以通过将所述的绝缘电线卷绕在芯体上而形成。此外，本发明的旋转电机中，将本发明的线圈用于马达等。即，本发明的旋转电机可以是使用本发明的绝缘电线而制成的旋转电机的电机，也可以是在使用导体1而形成旋转电机之后，在导体1的表面上形成绝缘被膜2，由此形成电线的电机。

作为旋转电机，例如可举出马达、发电机(generator)等。

实施例

下面，通过实施例更具体地对本发明进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。

＜聚酰亚胺涂料＞

(聚酰亚胺涂料1)

在具备搅拌器和温度计的10L的四口烧瓶中加入4,4'-二氨基二苯基醚400.8g和4109g的NMP，一边在氮气中搅拌一边升温至40℃使其溶解。接着，在溶解液中缓慢添加均苯四甲酸酐220.0g和联苯四羧酸二酐279.5g。添加结束后搅拌1小时，得到以18.0质量％的浓度溶解下述式(I)所示的芳香族聚酰胺酸而成的聚酰亚胺涂料。需要说明的是，下述式(I)中，n为2以上的整数。

[化学式1]

(聚酰亚胺涂料2)

使用株式会社IST制造的Pyre ML RC-5019。

＜绝缘涂料＞

以下，分别以成为表1的组成的方式制造绝缘涂料1～4。

[表1]

(绝缘涂料1)

在聚酰亚胺涂料1中，相对于其树脂成分80质量份，以作为氧化铝水合物的勃姆石(粒径约10nm×50nm、厚度约1～5nm、长径比(长边/厚度)10～50的长方形的平板状的颗粒)为20质量份的方式进行混合，使其均匀地分散，得到绝缘涂料1。需要说明的是，在进行混合时，勃姆石使用预先分散于NMP中的溶胶。另外，为了防止凝胶化，在勃姆石溶胶中加入相对于勃姆石100质量份为6质量份的磷酸乙酯(酸式磷酸乙酯(Ethyl Phosphate(Mono-andDi-Ester mixture)、东京化成工业制、单酯含量35.0～47.0％、二酯含量53.0～67.0％))。

(绝缘涂料2)

使用聚酰亚胺涂料2代替聚酰亚胺涂料1，相对于其树脂成分85质量份，将勃姆石设为15质量份，除此以外，与绝缘涂料1同样地操作，得到绝缘涂料2。

(绝缘涂料3)

将聚酰亚胺涂料1直接用作绝缘涂料3。

(绝缘涂料4)

将聚酰亚胺涂料2直接用作绝缘涂料4。

＜层叠有导体和绝缘膜的电线的制造＞

(实施例1)

使用绝缘涂料2和绝缘涂料4，制作在导体(直径约1mm的铜线)的表面以成为表2的构成的方式具有厚度37μm的绝缘被膜的绝缘电线。具体而言，将用于形成第一绝缘被膜的绝缘涂料4涂布于铜导体(直径约1mm)，反复进行一边使温度从入口350℃连续地上升至出口420℃，一边以约1分钟进行烘烤的工序，直至第一绝缘被膜成为表2的厚度为止。接着，用同样的方法将用于形成第二绝缘被膜的绝缘涂料2涂布、烘烤，反复进行直至第二绝缘被膜成为表2的厚度为止，制作在导体的表面具有厚度为37μm的绝缘被膜(包含仅由聚酰亚胺构成的第一绝缘被膜和由含有氧化铝水合物15质量份％的聚酰亚胺树脂组合物构成的第二绝缘被膜)的绝缘电线。

(实施例2)

以成为表2中记载的厚度的方式与实施例1同样地制作绝缘电线。

(实施例3)

以成为表2中记载的厚度的方式与实施例1同样地制作绝缘电线。

(比较例1)

反复进行如下工序：将绝缘涂料2涂布于导体(直径约1mm的铜线)，一边使温度从入口350℃连续地上升至出口420℃，一边以约1分钟进行烘烤，制作在导体的表面具有厚度为37μm的绝缘被膜(包含由含有氧化铝水合物15质量份％的聚酰亚胺树脂组合物构成的第二绝缘被膜)的绝缘电线。

(比较例2)

除了使用绝缘涂料4来代替绝缘涂料2以外，与比较例1同样地制作在导体的表面具有厚度为37μm的绝缘被膜(包含仅由聚酰亚胺构成的第一绝缘被膜)的绝缘电线。

＜层叠有导体和绝缘被膜的膜的制造＞

(实施例4)

使用绝缘涂料1及绝缘涂料3，制造导体与绝缘被膜的层叠膜。具体而言，以成为表3中记载的厚度的方式在作为导体的铝箔(厚度300μm)的表面均匀地涂布绝缘涂料3，在温度300℃下烘烤1小时，形成第一绝缘被膜。接着，在第一绝缘被膜上同样地涂布绝缘涂料1，进行烘烤，由此形成第二绝缘被膜，制作在导体的表面层叠有绝缘被膜(合计厚度50μm)的膜。

(实施例5)

以成为表3中记载的厚度的方式与实施例4同样地制作膜。

(实施例6)

以成为表3中记载的厚度的方式与实施例4同样地制作膜。

[测定方法]

(实施例7)

以成为表3中记载的厚度的方式与实施例4同样地制作膜。

[评价]

＜挠性评价＞

对于所述得到的各电线以及各膜，分别通过以下的方法评价挠性。将结果示于表2和表3。关于电线，按照JIS C3216-5-1卷绕试验进行试验。另外，关于膜，按照JIS K5600-5-1的圆筒形心轴弯曲试验法进行试验。

＜局部放电暴露试验及V-t特性评价、无机绝缘层的形成的确认＞

对于所述得到的各膜，通过以下的方法进行局部放电暴露试验和V-t特性评价(电压-局部放电寿命时间特性试验)。试验方法中，使用各膜，使用棒状电极对电极与膜间施加电压。作为具体的试验方法，如图5所示，在不锈钢制基座33上设置形成有绝缘被膜2的铝板(导体1)。从其上方依次载置金属球32(2mmφ)、铜管31，并以自重进行按压的方式进行固定。通过将铜管31和铝板(导体1)与电源连接，将金属球32作为高电压电极，将铝板(导体1)作为低电压电极。电压使用日新脉冲电子株式会社的逆变器脉冲发生器PG-W03KP-A，产生脉冲宽度5μs、频率10kHz的双极性矩形波而施加。

另外，对于所述得到的各电线，通过以下的方法进行局部放电暴露试验和V-t特性评价(电压-局部放电寿命时间特性试验)。使用各电线，按照JIS C 3216制作双绞线试样，对2线间施加电压。电压使用日新脉冲电子株式会社的逆变器脉冲发生器PG-W03KP-A，产生脉冲宽度5μs、频率10kHz的双极性矩形波而施加。V-t特性试验施加2.0kVp、2.5kVp的电压，测量直至样品达到绝缘破坏为止的时间。另外，对于全部样品，目视观察施加2.5kVp后的样品，确认有无表面的无机绝缘层的形成。将结果示于表2和表3。

＜绝缘破坏电压试验＞

使用各电线，按照JIS C 3216制作双绞线试样，逐渐提高施加于2线间的电压，测定绝缘破坏的电压。测定装置使用绝缘破坏耐压试验机(安田精机制作所制造)。将结果示于表2。

＜局部放电开始电压、局部放电消失电压试验＞

使用各电线，按照JIS C 3216制作双绞线试样，逐渐提高施加于2线间的电压，测定产生局部放电的电压(局部放电开始电压)。然后，逐渐降低电压，测定局部放电消失的电压。测定是将日新脉冲电子株式会社的逆变器脉冲发生器PG-W03KP-A与日新脉冲电子株式会社的局部放电测定机NPD-1连接而进行测定的。将结果示于表2。

＜绝缘被膜的成本计算＞

为了参考，将第一绝缘被膜的每单位厚度的成本设为“1”，将由于使用勃姆石而成本高的第二绝缘被膜的每单位厚度的成本假定为2倍的“2”，根据以下的计算式，对实施例及比较例的绝缘被膜的成本进行比较。将结果示于表2和表3。

〔第一绝缘被膜的厚度(μm)/绝缘被膜的总厚度(μm)×1〕+〔第二绝缘被膜的厚度(μm)/绝缘被膜的总厚度(μm)×2〕

[表2]

[表3]

符号说明

1导体

2绝缘被膜

21第一绝缘被膜

22第二绝缘被膜

3绝缘层

4绝缘层

10层叠体

31电极(铜管)

32金属球

33不锈钢制基座。

Claims (11)

1.一种层叠体，其特征在于，至少具备导体和绝缘被膜，

所述绝缘被膜包含第一绝缘被膜和第二绝缘被膜，

所述第二绝缘被膜由包含金属氧化物水合物的树脂组合物构成，

在所述树脂组合物中，相对于树脂100质量份，所述金属氧化物水合物的含量为6～50质量份，

所述第二绝缘被膜的厚度为5μm以上，

所述第二绝缘被膜的厚度的比例小于所述绝缘被膜整体的厚度的75％，

在所述层叠体暴露于因逆变器浪涌而产生的局部放电时，所述绝缘被膜形成无机绝缘层。

2.根据权利要求1所述的层叠体，其中，所述第一绝缘被膜由不含填料的树脂构成。

3.根据权利要求1或2所述的层叠体，其中，所述第二绝缘被膜不与所述导体接触。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的层叠体，其中，所述第一绝缘被膜和所述第二绝缘被膜分别包含共通的树脂。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的层叠体，其中，所述金属氧化物水合物为氧化铝水合物。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的层叠体，其中，

构成所述树脂组合物和绝缘被膜的树脂为选自聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚酯酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺及它们的前体中的至少1种。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的层叠体，其中，所述层叠体为绝缘电线或膜的形态。

8.一种线圈，其特征在于，包含权利要求7所述的绝缘电线。

9.一种旋转电机，其特征在于，包含权利要求8所述的绝缘电线。

10.一种绝缘涂料，其特征在于，用于制造权利要求1～7中任一项所述的层叠体，所述绝缘涂料包含含有金属氧化物水合物的树脂组合物。

11.一种绝缘膜，其特征在于，其用于形成权利要求1～7中任一项所述的层叠体的绝缘被膜，所述绝缘膜是利用包含金属氧化物水合物的树脂组合物形成的。

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