耐电晕特性优异的薄膜及以该薄膜作为绝缘材料的绝缘电线、绕组和电动机制造技术

一种耐电晕特性优异的薄膜，其特征在于：在基体薄膜的至少一个表面上层叠导热系数为２Ｗ／ｍ·Ｋ以上的无机化合物或无机物。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐电晕特性优异的薄膜及以该薄膜作为绝缘材料的绝缘电线、绕组和电动机。详细地说，是涉及近年来以车辆用电动机交流化为背景而开始受到重视的耐电晕特性得到改善的塑料薄膜及采用该薄膜制作的构成符合电气化铁路用车辆高速化、高加速减速化等的等级的绝缘系统、电动机部件的绝缘电线、绕组以及采用该绕组制作的电动机，尤其是车辆用高压电动机。
技术介绍
电气化铁路用车辆的高速化、高加速减速化等要求日益强烈，作为主电动机希望不断地大容量化、小型轻量化。该主电动机的大容量化、小型轻量化，因结构简单化、磁性材料性能提高、绝缘材料耐热及耐压特性提高等而加快发展着。特别是，与悬挂式主电动机的万向架装主电动机出现以后的大容量化、小型轻量化与绝缘技术的进步有密切关系，近年来开发了众多的、展示优异特性的绝缘材料，由于使用该绝缘材料而推进了主电动机的大容量化、小型轻量化。作为一例，在七十年代以后，由于将聚酰亚胺薄膜等超耐热性树脂作为绝缘材料使用因而可采用H类绝缘，因而在转矩方面有了大幅度地提高。可是，作为对这种绝缘材料所要求的特性方面，除了耐热性是必不可少的以外，还可举出在宽的温度范围内具备稳定的机械、电气特性。具体地说，还要评价材料抗拉强度-热老化特性、绝缘击穿强度-热老化特性等。此外，在对绝缘材料要求的特性方面还有耐电晕特性，耐电晕特性近年来以车辆用电动机交流化为背景而开始受到特别的重视。该交流电动机化与直流电动机相比，由于能使电动机小型化、能提高转数、其结果是能提高转矩、而且易于维修等，所以正进行着研制开发。作为所采用的绝缘电线或绕组的绝缘材料，希望不仅耐热性优异、且机械、电气特性稳定，而且耐电晕特性也是优异的。聚酰亚胺薄膜，除耐热性以外，在上述机械、电气特性上也具备优异的结果，作为主电动机的绝缘材料使用能令人满意，但其耐电晕特性就未必能获得满意的结果。因此，为改善聚酰亚胺薄膜的耐电晕特性，采取了各种方法。作为提高耐电晕特性的相应手段，例如可实施将云母与聚酰亚胺薄膜复层粘合，或在聚酰亚胺薄膜内分散云母、氧化铝、二氧化硅等作为填充物的方法。但是，将云母与塑料薄膜迭层粘合后的薄膜，除迭层云母本身是有效的之外，存在着在与塑料粘合时使用的粘合剂的可靠性低、及因加工工序增加而使成本提高的问题。另外，在塑料薄膜内分散填充物时，会在制造薄膜时因更换品种造成困难，存在着关系到产品成本增加的问题。具体地说，特别以塑料薄膜是聚酰亚胺薄膜的情况为例加以说明，则其制造过程如图9所示，首先，将聚酰亚胺前期原料及填充物投入反应釜1，经过合成与聚合，然后导入清漆中间罐2，接着，在将清漆中间罐2内将清漆与反应固化剂在混合器3中混合，到此为止，需要一个所谓薄膜注塑的非常长的工序。所以当更换添加的填充物的品种时，在设备清洗等的过程中将会产生极大的机械损耗。其结果是，导致薄膜成本增加，在采用聚酰亚胺薄膜作为绝缘材料使用时，这种情况将造成很大的问题。再有，如在薄膜中添加更多的填充物则耐电晕特性提高，但存在薄膜机械强度降低的问题。根据添加的填充物种类其添加量的多少虽然不同，但在聚酰亚胺薄膜内添加平均粒径为几10nm的氧化铝时，其添加的极限为20wt％左右。因此，在添加填充物的方法中，不能大幅度地改善薄膜的耐电晕特性。此外，作为现有技术，有通过涂布15～20μm厚的散热性优良的涂层改进散热性或耐电晕特性的特开平4-122783号及特开昭50-66534。然而，就这些技术中所用的涂层厚度而言，例如使用上述施加了涂层的薄膜绝缘带电线后的绝缘电线或具有绝缘性的绕组等时，因上述薄膜较厚，如用绝缘带线材则会使整个绝缘电线或绕组等体积增大。因此，虽然要求更薄一些、但却仍然要求以耐电晕特性为主的优异的电气特性，然而出于设计方面的原因，在所需要的最新小型高输出电动机的使用方面存在困难。因此，本专利技术者们为解决上述现有的问题，并鉴于上述市场要求，在本申请中以大力改进上述各项技术为目的进行了多次反复的锐意研究，结果是完成了本专利技术。即，在保持作为绝缘材料的基体材料，即塑料薄膜(例如聚酰亚胺薄膜)的机械强度、绝缘性的同时，还进一步增加了优异的耐电晕特性，而且还考虑到不使基体厚度有很大改变的薄膜的问题。因此，通过采用这种薄膜，能以低成本提供适用于对最新绝缘材料要求的小型、高输出化的薄膜材料，进一步提供满足电气化铁路用车辆的高速化、高加速减速化等要求的绝缘电线、绕组和电动机。专利技术的公开与本专利技术有关的耐电晕特性优异的薄膜的要点在于在基体薄膜的至少一个表面上层叠导热系数为2W/m·K以上的无机化合物或无机物。尤其是，在涉及到这种耐电晕特性优异的薄膜方面，上述无机化合物或无机物的导热系数最好在6W/m·K以上，而15W/m·K以上则更好。另外，在涉及到这种耐电晕特性优异的薄膜方面，上述无机化合物或无机物是金属氧化物、氮化物、碳化物或硅化物中的任何一种。与本专利技术有关的耐电晕特性优异的薄膜的另一关键在于基体薄膜的至少一侧表面的表面电阻要在1013Ω以下，且体积电阻率要在1014Ω·cm以上。与本专利技术有关的耐电晕特性优异的薄膜的又一关键在于在基体薄膜的至少一个表面上形成显示1013Ω以下表面电阻的低电阻层，所得到的薄膜的体积电阻率在1014Ω·cm以上。此外，在涉及到这种耐电晕特性优异的薄膜方面，上述低电阻层是在基体薄膜上层叠无机化合物或无机物而构成。特别是，在涉及到这种耐电晕特性优异的薄膜方面，上述表面电阻最好是在1012Ω以下。而上述体积电阻率在1015Ω·cm以上。在上述任何一项中所述的本专利技术的耐电晕特性优异的薄膜方面，上述基体薄膜就是聚酰亚胺薄膜。其次，本专利技术涉及的绝缘电线的关键在于是用上述任何一项中所述的耐电晕特性优异的薄膜绝缘带1根或多根电线构成。本专利技术涉及的绕组的关键在于将上述绝缘电线集束并用绝缘材料绝缘带该集束后的多根绝缘电线而构成。另外，本专利技术有关的电动机的关键在于是用上述绕组制成的。本专利技术通过在基体薄膜的至少一个表面上层叠导热系数高的无机化合物或无机物层，或者将基体薄膜至少一个表面的表面电阻及体积电阻率调整到特定值，抑制薄膜表面的热蓄积，使耐电晕特性得以改善而又不致降低薄膜的机械强度。薄膜(绝缘材料)的电晕老化，一般认为是以因电子·离子碰撞产生的自由基交联反应、因电晕产生的臭氧而引起的氧化老化、以及由焦耳热造成的热老化3种机理进行的，本专利技术者们则是根据抑制薄膜表面热蓄积的思路来改善薄膜耐电晕特性的。即，作为抑制薄膜表面的热蓄积的手段，通过在基体薄膜的至少一个表面上层叠导热系数高的无机化合物或无机物作为高导热层，使薄膜表面的导热系数增大，从而抑制产生热的蓄积。另外，作为抑制薄膜表面的热蓄积的另一手段，还通过将基体薄膜至少一个表面的表面电阻及体积电阻率调整到特定值，不使其失去作为薄膜绝缘材料的功能，且能抑制因放电电子·离子碰撞产生热量，从而抑制产生热的蓄积。并且，由于抑制薄膜表面的热蓄积，所以不仅能抑制薄膜的热老化，而且能降低因自由基的交联反应、氧化老化等引起的薄膜电晕老化的反应速度，从而使薄膜的耐电晕特性得以改善。另外，作为上述导热系数高的无机化合物或无机物，最好是金属氧化物、氮化物、碳化物或硅化物中的一种。这样的无机化合物或无机物与薄膜的粘附力好，容易层叠，所以能以使低成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：栗林荣一郎，西田圭吾，大成义秀，
申请(专利权)人：钟渊化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：