絕緣電線和使用其的線圈以及絕緣電線的制造方法

絕緣電線和使用其的線圈以及絕緣電線的制造方法
【專利摘要】本發明提供可用于電源變壓器用線圈、開關電源用線圈等的、可實現線圈小型化、占空系數提高的絕緣電線和使用其的線圈以及絕緣電線的制造方法。本發明通過絕緣電線(10)而解決上述課題，該絕緣電線(10)為用于密接并卷繞而制成線圈的絕緣電線(10)，其具有：由線材(1)的構成金屬(1)和與該金屬(1)形成絡合物的化合物形成的化合物覆膜(2)所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材(3)；和覆蓋在使化合物覆膜覆蓋線材(3)多根絞合而成的絞線(4)的外周的絕緣層(5)。該化合物覆膜(2)優選為與構成金屬形成絡合物的咪唑化合物覆膜，化合物覆膜(2)和絕緣層(5)優選為由在焊接溫度下分解的材料構成。另外，通過使用了該絕緣電線(10)而成的線圈(20)來解決上述課題。
【專利說明】
絕緣電線和使用其的線圈從及絕緣電線的制造方法
技術領域
[0001] 本發明設及絕緣電線和使用其的線圈W及絕緣電線的制造方法。更詳細而言，本 發明設及可用于電源變壓器用線圈、開關電源用線圈等的、可低成本實現線圈小型化、占空 系數(space factor)提高的絕緣電線和使用其的線圈W及絕緣電線的制造方法。
【背景技術】
[0002] 在扼流線圈（choke coil)、變壓器、電感器等電子部件中，已使用使多根絕緣覆蓋 銅線絞合而成的利茲線（litz wire)、將該利茲線進一步進行絕緣覆蓋的絕緣電線等。運些 絕緣電線為了抑制在數十Wlz~數百k化的高頻區域中的由集膚效應導致的交流電阻的上 升，對絞合的線材逐根W漆包覆膜等進行了絕緣。
[0003] 例如專利文獻1中，提出了能夠使高頻區域中的電特性提高的利茲線。該技術是在 使漆包線多根絞合而成的利茲線中，在絞合而成的漆包線外側設置焊接性紫外線固化型樹 脂層。其結果，與W往相比，可使漆包覆膜厚度變薄、加工外徑變小。另外，專利文獻2中，提 出了占空系數優異而且可減少部分放電、電磁振動劣化的新型利茲線。該技術是將在導體 上具有漆包絕緣覆膜的漆包線7根絞合，并通過圓形模嘴，從而W不對漆包線賦予損傷的程 度進行社制來壓縮外徑，然后涂布自粘層并進行燒結而得到。
[0004] 另外，作為利茲線的末端處理方法，一般進行焊接，但有根據漆包涂料種類使直接 焊接成為可能的情況;通過化學藥品、機械加工而去除線材的表面覆膜后進行焊接的情況。 另外，在對利茲線進一步進行了絕緣覆蓋的絕緣電線中，有時W剝離器(stripper)等去除 絕緣覆膜，然后直接進行焊接或去除表面覆膜后進行焊接。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1:日本特開平5-250926號公報 [000引專利文獻2:日本特開平6-119825號公報

【發明內容】

[0009] 發明要解決的問題
[0010] 專利文獻1中提出的技術是在利茲線的外側W紫外線固化型樹脂薄薄地進行絕緣 覆蓋。另外，專利文獻2中提出的技術是使絞合的漆包線社制而成的。它們均是使設置于各 線材上的絕緣覆膜成為數WI1左右的厚度。例如專利文獻1中記載的導體直徑0.3πιπιΦ的巧中 聚氨基甲酸醋漆包線的覆膜厚度為10WI1~1祉m。假如，專利文獻1中記載的導體直徑0.3mm Φ的聚氨基甲酸醋漆包線為巧巾時，覆膜厚度成為7~13WI1左右。因此，在利茲線的外側W如 專利文獻1所記載的紫外線固化型樹脂薄薄地絕緣覆蓋時，成品外徑也變得對構成利茲線 的線材的漆包覆膜厚度有較大影響。使用了運樣的利茲線的線圈，導致占空系數低至僅漆 包覆膜厚度左右。需要說明的是，此處所謂的"2種"、"3種"是指基于"JIS(日本工業標準)C 3202"(對應的歐美標準為"IEC 60317"(歐洲)和"NEMA MW1000C'（美國））。
[0011] 另外，前述利茲線直接作為焊接時，有絕緣覆膜的焦渣、氧化物作為異物附著于末 端而發生連接不良的問題。另外，與裸線材相比由于焊接條件為高溫且長時間，因此會存在 由軟針焊腐蝕導致的導體變細為起因而使線圈品質、成品率降低的問題。另外，對前述的利 茲線在去除絕緣覆膜后進行焊接時，存在工序數增加、覆膜去除時斷線等問題。另外，前述 利茲線是對線材一根一根重復進行漆包涂布和高溫干燥來實施了漆包覆膜的漆包線多根 絞合而得到的，因此，制造工序多，結果與單線材的絕緣電線等相比成為大幅昂貴的制品。
[0012] 本發明是為了解決上述課題而完成的。其目的在于，可廉價地提供可用于電源變 壓器用線圈、開關電源用線圈等的、可實現線圈的小型化、占空系數的提高、進而可更容易 地進行焊接的絕緣電線和使用其的線圈、W及低成本的絕緣電線的制造方法。
[001引用于解決問題的方案
[0014] (1)用于解決上述課題的本發明的絕緣電線的特征在于，為密接并卷繞而用于制 成線圈的絕緣電線，其具有：由線材的構成金屬和與前述金屬形成絡合物的化合物形成的 化合物覆膜所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材;和覆蓋在使該化合物覆膜覆蓋線材多根絞合而 成的絞線的外周的絕緣層。
[0015] 根據本發明，由于具有由線材的構成金屬和與該金屬形成絡合物的化合物形成的 化合物覆膜所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材，因此，所覆蓋的化合物覆膜厚度薄，從而可使絕 緣電線的外徑減小，所述絕緣電線是在將上述化合物覆膜所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材絞 合而成的絞線的外周覆蓋絕緣層而成的。結果，通過使用該絕緣電線，可實現線圈的小型 化，并且可提高每單位體積的絕緣電線的占空系數。另外，化合物覆膜的形成可通過使化合 物溶液與線材接觸并干燥而進行，因此與W往的漆包覆膜相比，W簡易的裝置就能夠形成， 可短時間且極其有效地制作絞線。因此，可廉價地提供使用其的絕緣電線。
[0016] 本發明的絕緣電線中，前述化合物覆膜優選為與前述構成金屬形成絡合物的咪挫 化合物覆膜。
[0017] 本發明的絕緣電線中，前述化合物覆膜優選由在焊接溫度下分解的材料構成。
[0018] 本發明的絕緣電線中，前述絕緣層優選為絕緣性涂布覆膜、絕緣性擠出樹脂或絕 緣性膠帶。
[0019] (2)為了解決上述課題的本發明的線圈的特征在于，使用上述本發明的絕緣電線 而形成。
[0020] 根據本發明，由于使用具有W厚度薄的化合物覆膜所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材 的絕緣電線，因此可減小絕緣電線的外徑，可實現線圈的小型化，并且可提高每單位體積的 絕緣電線的占空系數。
[0021] 本發明的線圈中，可構成為電源變壓器用。
[0022] (3)為了解決上述課題的本發明的絕緣電線的制造方法，其特征在于，其為密接并 卷繞而用于制成線圈的絕緣電線的制造方法，
[0023] 使與線材的構成金屬形成絡合物的化合物溶液與前述線材接觸、干燥，用由前述 金屬和前述化合物形成的化合物覆膜形成化合物覆膜覆蓋線材，
[0024] 將前述化合物覆膜覆蓋線材多根絞合而制作絞線，
[0025] 在前述絞線的外周形成絕緣層。
[002引發明的效果
[0027] 根據本發明的絕緣電線及其制造方法，由于具有由與線材的構成金屬形成絡合物 的化合物覆膜所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材，因此，可使覆蓋的化合物覆膜厚度薄，可使絕 緣電線的外徑減小，所述絕緣電線是在W該化合物覆膜所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材進行 了絞合的絞線的外周覆蓋絕緣層而成的。另外，在末端處理時可容易進行焊接。另外，可廉 價地提供絕緣電線。
[0028] 根據本發明的線圈，由于使用上述絕緣電線構成線圈（電子部件），因此可廉價地 實現線圈的小型化，并且可提高每單位體積的絕緣電線的占空系數。
【附圖說明】
[0029] 圖1為示出本發明的絕緣電線的一例的剖視結構圖。
[0030] 圖2為圖1的絕緣電線說明圖。
[0031] 圖3為示出本發明的電子部件的例子的剖視結構圖(A)、(B)。
【具體實施方式】
[0032] W下，關于本發明的絕緣電線和使用其的線圈W及絕緣電線的制造方法，邊參照 附圖邊進行說明。另外，本發明不限定于圖示的實施方式。
[0033] [絕緣電線]
[0034] 本發明的絕緣電線10可用于電源變壓器用線圈、開關電源用線圈等，可W低成本 實現線圈的小型化、占空系數的提高。而且，該絕緣電線10為用于密接并卷繞而制成線圈的 絕緣電線，如圖1及圖2所示，具有：由線材1的構成金屬和與該構成金屬形成絡合物的化合 物形成的化合物覆膜2所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材3;和覆蓋在使該化合物覆膜覆蓋線材 3多根絞合而成的絞線4的外周的絕緣層5。
[0035] 該絕緣電線10中，化合物覆膜2的厚度在其性質上變薄，可使所得絕緣電線10的外 徑減小。其結果，通過使用該絕緣電線10,可W低成本實現線圈的小型化，并且可提高每單 位體積的絕緣電線10的占空系數。
[0036] W下，關于各構成進行說明。本說明中，絕緣層5可為單層或多層，有時總稱為"絕 緣層5"。
[0037] (線材）
[0038] 線材1為構成絞線4的導體。優選為可焊接的導電性的導體。作為線材1的材質，可 W為銅或銅合金、侶或侶合金、包覆銅的侶等復合材料、對它們鍛敷了其他金屬的鍛敷材 料。
[0039] 可W為線材本身可焊接，在導體本身為不可焊接的情況下，也可W通過鍛敷等制 成為可焊接。作為由鍛敷等而設置的可焊接的金屬，可列舉出錫、焊料、儀、金、銀、銅、鈕、或 它們的1種或巧巾W上的合金。
[0040] 線材1的直徑并未特別限定，但可設為例如0.03mmW上且0.5mmW下的程度。運樣 的線材1可對任意粗細的母材進行熱加工、冷加工等而得到。
[0041] (化合物覆膜）
[0042] 化合物覆膜2為與構成線材1的金屬形成絡合物的化合物的覆膜，且設置于線材1 的外周。運樣的化合物只要是具有與線材1的構成金屬形成絡合物的性質的化合物即可。盡 管該化合物覆膜2的厚度如后述那樣薄，其電阻值也不會高至W往的漆包覆膜，在數十kHz ~數百k化的高頻區域中的交流電阻的上升可獲得與W往的實施了漆包覆膜的線材大致同 等的結果。
[0043] 作為化合物，可列舉出咪挫、胺有機酸鹽等。其中，優選可列舉出下述化學式1所示 的咪挫。該咪挫可由市售品獲得。咪挫通過與構成線材1的例如銅反應，形成下述化學式2、3 所示的銅咪挫絡合物。化合物覆膜2為由運樣的銅咪挫絡合物形成的咪挫覆膜。
[0044]
[0045] 化合物覆膜2是化合物與構成線材1的例如銅反應而得到的層，厚度優選為Ο.ΟΙμπι W上且0.5ymW下。由于W該范圍內的厚度設置化合物覆膜2,因此，可防止線材1的氧化，可 制成焊料濕潤性優異的制品。進而，對減小最終的絕緣電線10的直徑可做出貢獻。另外，化 合物覆膜2由于沒有厚至W往的漆包覆膜，因此，焊接時的焦渣非常微量，存在不易發生因 焊接連接部的焦渣引起的問題的優點。需要說明的是，在W往中，雖然漆包覆膜為氨基甲酸 醋等耐熱溫度低的物質可直接焊接，但此時發生焊接渣淳、作為焊接異物而附著，有可能發 生連接不良。另外，關于聚酷亞胺等耐熱溫度高的物質，在進行焊接前有必要通過化學藥 品、機械加工去除漆包覆膜之后進行焊接，導致加工工序數大幅增加。
[0046] 另外，化合物覆膜2由于具有運樣薄的厚度，因此可使絕緣電線10的外徑減小，所 述絕緣電線10是W薄的化合物覆膜2所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材3進行了絞合的絞線4的 外周覆蓋后述的絕緣層5而成的。
[0047] 化合物覆膜2優選為由在焊接溫度下分解的材料構成。此時的焊接溫度是指在200 °C~450°C范圍內的任意溫度。上述咪挫、胺有機鹽均在焊接溫度下分解，因此，在最終的末 端處理時可進行焊接的末端處理。
[0048] 化合物覆膜2的形成可通過使化合物溶液與線材1接觸并干燥而進行。作為接觸方 法，可使線材1浸潰在化合物溶液中，也對線材1涂布或吹附化合物溶液等。干燥是為了去除 構成化合物溶液的溶劑(例如水或有機溶劑等)而進行的。運樣的化合物覆膜2的形成工序 不需要如W往的賠燒工序，從而可減少工序數。另外，可W在實施了前述的接觸方法后進行 干燥等，從而形成化合物覆膜2。另外，也可邊進行涂布等接觸方法邊立即設置絞合工序。該 情況下，由于可連續地進行化合物覆膜2的形成與絞線加工，因此，與W往的漆包覆膜相比， W簡易的裝置就能夠形成，可短時間且極其有效地制作絞線4。因此，可廉價地提供使用了 絞線的絕緣電線10。
[0049] (絞線）
[0050] 絞線4是將W化合物覆膜2所覆蓋的化合物覆膜覆蓋線材3多根絞合而成的。作為 絞合，可列舉出束絞、同屯、復絞等，也可對絞線實施壓縮加工而進一步減小外徑。關于扭絞 間距可任意設定，并未特別限定。另外，化合物覆膜覆蓋線材3的根數并未特別限定，可根據 所要求的制品規格、線圈規格任意設定。
[00引](絕緣層）
[0052] 絕緣層5被覆蓋在絞線4的外周，優選為例如絕緣性涂布覆膜、絕緣性擠出樹脂、絕 緣性膠帶。該絕緣層5也可由在焊接溫度下分解的材料構成。該情況下，可通過焊接進行末 端處理。
[0053] 作為絕緣層5的構成材料，可列舉出構成絕緣電線的各種樹脂。例如作為能夠形成 可焊接的絕緣層的樹脂，可列舉出聚氨基甲酸醋樹脂、聚醋樹脂、聚醋酷亞胺樹脂等熱固性 樹脂。它們之中，優選為聚氨基甲酸醋樹脂、聚醋樹脂。另外，雖然為不可焊接性的材料，但 可列舉出聚苯硫酸(PPS)、乙締-四氣乙締共聚物化TFE)、四氣乙締-六氣丙締共聚物(FEP)、 氣樹脂共聚物(全氣烷氧基氣樹脂:PFA)、聚酸酸酬(P邸K)、聚對苯二甲酸乙二醋(PET)、聚 酷胺(PA)、聚苯硫酸(PPS)、四氣乙締-六氣丙締共聚物(FEP)等。
[0054] 絕緣層5為絕緣性涂布覆膜、絕緣性擠出樹脂、絕緣性膠帶時，可為單層也可為多 層。將絕緣層5制成多層形式時，可設置2層W上的前述相同或不同的熱固性樹脂層，也可在 熱固性樹脂層上層疊熱塑性樹脂層。另外，熱塑性樹脂層可組合膠帶卷繞和擠出而進行層 疊。
[0055] 作為絕緣層5的形成方法，W熱固性樹脂材料形成絕緣層5時的組合物除了熱固性 樹脂材料W外還含有交聯劑、溶劑。另外，根據需要含有各種添加劑。運些交聯劑、溶劑和添 加劑并未特別限定。絕緣層5可W通過涂布形成用組合物而形成、或者膠帶卷繞而形成、或 者擠出成形而形成。
[0056] 絕緣層5的厚度無論是單層還是多層，均沒有特別限定，通常優選為上。絕 緣層5的厚度不足20μπι時，過薄而無法確保充分的絕緣性。
[0057] [電子部件]
[0058] 如圖3的(A)所示，本發明的電子部件20為使用上述本發明的絕緣電線10而形成的 線圈。該電子部件20由于使用外徑小的絕緣電線10,因此可實現線圈的小型化，并且可提高 每單位體積的絕緣電線的占空系數。
[0059] 圖3為線圈（電子部件20)的剖面圖。圖3的(A)為本發明的絕緣電線10與線軸21密 接纏繞成應時的剖面圖。圖3的（B)為外徑大的W往的絕緣電線22纏繞至線軸21時的剖面 圖。如圖3的(A)、(B)所示，在相同尺寸的線軸上W相同圈數纏繞絕緣電線時，纏繞本發明的 絕緣電線10時的纏繞厚度a與纏繞W往的絕緣電線22時的纏繞厚度b相比變小。
[0060] 實施例
[0061] W下，利用實施例更詳細地說明本發明。需要說明的是，本發明不限定于此。
[0062] [實施例。
[00創準備21根直徑0.1mm的銅線作為線材1。將21根線材mSOm/分鐘的速度浸潰于咪 挫水溶液中0.3秒，接著在130°C下干燥，形成設置有厚度0.1 wii的化合物覆膜2的化合物覆 膜覆蓋線材3。將21根化合物覆膜覆蓋線材3直接W間距18mm加搶，制作直徑約0.53mm的絞 線4。需要說明的是，作為咪挫水溶液使用含有咪挫5質量％、乙酸10質量％、其他添加劑0.5 質量％左右的水溶液。
[0064] 接著，在絞線4上，使PET帶纏繞3層而形成厚度85μπι的絕緣層5。如此制作直徑約 0.70mm的絕緣電線10。
[0065] [實施例2]
[0066] 實施例1中，將21根線材m 10m/分鐘的速度浸潰于咪挫水溶液中1.5秒，接著在 13(TC下干燥，形成設置有厚度0.5μπι的化合物覆膜2的化合物覆膜覆蓋線材3。除此之外，與 實施例1同樣地制作絞線4和絕緣電線10。
[0067] [比較例1]
[006引制作W往的漆包利茲線。準備21根直徑0.1mm的銅線作為線材1。將21根線材1分別 往方法重復5次的漆包涂布和36(TC下的加熱干燥，進行漆包賠燒，形成設置有厚度3μπι 的漆包層的化合物覆膜覆蓋線材3,且分別卷取到線軸上。然后，從21個線軸抽出化合物覆 膜覆蓋線材3，W間距18mm加搶，制作直徑約0.56mm利茲線。需要說明的是，漆包涂布材料使 用W溶劑稀釋了聚氨基甲酸醋樹脂涂料(商品名:TPU F2-NC，東特涂料株式會社制）。
[0069] 接著，在利茲線上，使PET帶纏繞3層而形成厚度85WI1的絕緣層5。如此制作直徑約 0.73mm的外徑大的W往的絕緣電線22。
[0070] [高頻區域中的交流電阻的評價]
[007。 使用實施例1、2和比較例1制作的絕緣電線，WAgilent Technologies公司制的 HP4284A PreciSion LCR計評價高頻區域中的交流電阻。在該評價時，將絕緣電線纏繞到外 徑87mm的線軸上5圈制成線圈形狀來進行測定。將結果示于表1中。由表1的結果確認，實施 例1、2的絕緣電線10得到與比較例1同等的結果，可作為在高頻區域中的交流電阻的上升被 抑制的絕緣電線使用。
[0072] [表1]
[0073] 表 1
[0074]
[0075] [焊接評價]
[0076] 使用實施例1、實施例2和比較例1制作的絞線4W及利茲線進行焊接評價。焊接為 使絞線4W及利茲線的一側的距離端部10mm的長度與溫度設定為300°C、350°C、370°C、400 °C、430°C的烙融焊料(焊料種類:千住金屬工業株式會社制，商品名:M31，組成：Sn-3.5Ag- 0.75化)接觸直至附著焊料為止的時間，測定該時間。接觸通過在烙融焊料槽中使其升降的 移動浸潰法進行。將其結果示于表2中。由表2的結果，實施例1、實施例2的絞線4與比較例1 的利茲線相比，能夠W更短的時間進行焊接。另外，實施例1、實施例2的絞線4由于沒有漆包 層，因此存在僅發生微量焦渣的優點，在接下來的連接工序中不引起問題。
[0077] [表 2]
[0078] 表 2
[0079]
[0080] [細徑化]
[0081 ] 實施例1、實施例2的絕緣電線10的直徑為約0.70mm。比較例1的絕緣電線22直徑約 0.73mm。實施例1、實施例2的絕緣電線10與在高頻區域中的交流電阻同程度的比較例1的絕 緣電線22相比，可實現4%的細徑化。
[00劇附圖標記說明
[0083] 1:線材
[0084] 2:化合物覆膜
[0085] 3:化合物覆膜覆蓋線材
[0086] 4:絞線
[0087] 5:絕緣層
[0088] 10:絕緣電線
[0089] 20:電子部件(線圈）
[0090] 21:線軸
[0091] 22:外徑大的W往的絕緣電線
【主權項】
1. 一種絕緣電線，其特征在于，其為用于密接并卷繞而制成線圈的絕緣電線，其具有： 由線材的構成金屬和與所述金屬形成絡合物的化合物形成的化合物覆膜所覆蓋的化 合物覆膜覆蓋線材;和覆蓋在使該化合物覆膜覆蓋線材多根絞合而成的絞線的外周的絕緣 層。2. 根據權利要求1所述的絕緣電線，其中，所述化合物覆膜為與所述構成金屬形成絡合 物的咪唑化合物覆膜。3. 根據權利要求1或2所述的絕緣電線，其中，所述化合物覆膜由在焊接溫度下分解的 材料構成。4. 根據權利要求1~3中任一項所述的絕緣電線，其中，所述絕緣層由絕緣性涂布覆膜、 絕緣性擠出樹脂或絕緣性膠帶、以及它們的組合來形成。5. -種線圈，其特征在于，使用權利要求1~4中任一項所述的絕緣電線而形成。6. 根據權利要求5所述的線圈，其為電源變壓器用。7. -種絕緣電線的制造方法，其特征在于，其為用于密接并卷繞而制成線圈的絕緣電 線的制造方法， 使與線材的構成金屬形成絡合物的化合物溶液與所述線材接觸、干燥，用由所述金屬 和所述化合物形成的化合物覆膜形成化合物覆膜覆蓋線材， 將所述化合物覆膜覆蓋線材多根絞合而制作絞線， 在所述絞線的外周形成絕緣層。
【文檔編號】H01B7/00GK106062891SQ201580011394
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年11月17日 公開號201580011394.3, CN 106062891 A, CN 106062891A, CN 201580011394, CN-A-106062891, CN106062891 A, CN106062891A, CN201580011394, CN201580011394.3, PCT/2015/82260, PCT/JP/15/082260, PCT/JP/15/82260, PCT/JP/2015/082260, PCT/JP/2015/82260, PCT/JP15/082260, PCT/JP15/82260, PCT/JP15082260, PCT/JP1582260, PCT/JP2015/082260, PCT/JP2015/82260, PCT/JP2015082260, PCT/JP201582260
【發明人】駒村昇平, 宮澤賢治, 柳原正宏, 宮原正平, 羽生勝夫
【申請人】東京特殊電線株式會社