日本电磁线新技术新应用
New Technology and New Application of Magnet Wire in Japan
近年来，日本在电磁线产品的开发上出现一些新动向，主要有：为了改善电磁线的卷线加工性，提高电气设备的效率，开发了自润性漆包线、导体与绝缘膜之间粘结性得到改善的漆包线、小尺寸扁平形漆包线、耐高温漆包线等。在电磁线的制造方面通过采用缺陷检测装置进行在线监控从而提高产品质量。另外，为了适应环境保护的要求，电磁线的技术开发今后将显得越来越重要。
1. 历史回顾
电磁线产品广泛用于移动电话、家电、汽车、发电机、变压器等电气设备中。以前用户要求提高产品的性能，因此主要开发一些用作绝缘材料的合成树脂，但近年来几乎很少进行新材料的研究，而是将迄今已开发的材料加以组合以获得新功能或功能的改良。另外，从用户的角度来说，需求也转向使用方便、提高设备效率、降低成本等方面。
使用方便也就是说电磁线的卷线加工性要好，卷绕时的缺陷率要低，为此各厂商一直在进行自粘性漆包线、自润性漆包线、绝缘膜与导体粘结性改善等研究，以提高电磁线的耐加工性。
作为提高电气设备效率的一环，通过用扁平形导体代替圆形导体来谋求小型化和高效率，因此以往很少使用的厚度0.4mm以下的扁平形电磁线的要求不断增加。
降低电磁线的成本主要是降低材料成本，改善生产工艺，今后仍然是继续努力的方向。
另一方向，就绕包电磁线来说，将以往一直使用的玻璃纤维、耐热聚酰胺纸、加无机涂料的耐热薄膜组合而成的复合电磁线等已实用化，取得了相当的进展。
在生产技术方面，引入了高速烧附炉，推广无人值守的生产设备，增大线盘，从而降低了电磁线的成本。另外，在质量管理方面则采用了能在线监测漆包线缺陷的装置，从而防止了次品的流出，质量水平得到了提高。
2. 电磁线的研发趋势
2.1 提高产品的耐加工性
电机等生产厂商为了降低电磁线卷绕加工后产品的故障率，对电磁线的耐加工性要求提高。以往在这方面主要是提高电磁线表面的润滑性能，但仅此已不能满足现在的要求。
另外，为提高电机的生产效率，有些产品已从传统的嵌入式制造方法转而采用将绕组直接绕进定子中去的方法。在直接卷绕方式中，由于电磁线张力的关系，卷绕时会对电磁线的绝缘膜施加很大的力。而且，不仅是绝缘膜，对导体的抗拉强度和伸长率也必须加以考虑。
因此日本有关厂商近年来开发了具有高耐加工性的电磁线，不仅提高了导体与绝缘膜的粘结性，电磁线表面的润滑性也进一步提高，而且导体的物理性质也有所改善。以往的自润性漆包线在一定的负荷内具有很好的耐加工性，但超过这一范围，绝缘膜将被迅速破坏，从而引起绝缘特性降低。而即使在高负荷下，新型电磁线的绝缘膜也不会产生急剧的破坏，绝缘特性可保持在一定水平。


表1列出了采用高张力下特殊卷绕方法时漆包线的特性。这种漆包线表面的润滑性、导体的物理性质的控制非常重要，而且其制造方法也应采取相应的形式。
表2列出了采用高强度导体（铜银合金）电磁线的特性。这种导体是由原日本科学技术厅金属材料技术研究所和电线电缆公司共同开发的，并已用于漆包线上，特别是用线径有0.1mm以下的电磁线绕制线圈时，这种高强度导体有效防止高张力下出现断线。另外，其反复弯曲的特性也很好，因此在有振动部件的设备中也很少出现断线。
即使是对扁平形电磁线，耐加工性的要求也比以住要高。扁平形电磁线的适用范围不仅是传统的强电领域（发电机变压器），在其他领域也日益广泛。另外，扁平形电磁线与圆线相比，导体的占空系数可以提高，因此部分以往使用圆线的设备也可使用。
扁平形电磁线的情况与圆线的情况有所不同，因为不需要高速卷绕，因此不要求高度的润滑性，但在弯曲加工成小的形状时，绝缘膜会产生龟裂等问题。经过研究，发现采取两种措施可以解决这些问题，一是提高导体与绝缘膜之间的粘结性，二是提高绝缘膜的可挠曲性。而采用这些方法开发的扁平形电磁线的特性列于表3。

新开发的扁平形电磁线在将线拉伸10%以后沿2mm直径圆棒进行180度的边缘弯曲时，绝缘膜也不会发生皱纹和龟裂，因此具有优异的弯曲加工性。
2.2 超耐热电磁线异彩纷程
以昭和电线电缆公司为代表，一直在开发各种超耐热电磁线，而以往的绝缘材料主要采用无机聚合物，即聚硼硅氧烷系。不过，即使是超耐热电磁线，仅仅一种并不能满足用户要求的全部特性，所以需根据各种必要特性最合适的导体和绝缘种类。目前则已形成表4所列的各种耐热等级的超耐热电磁线。

表4中的PIMK-U型线主要是为了提高以往作为超耐热电磁线的绝缘耐压性能而开发的产品。采用这种结构，获得了可使用于300℃的超耐热绝缘电磁线，这是以往用有机绝缘（耐热性最好的是聚酰亚胺）不可能达到的。
另外，这种电磁线的可挠曲性明显优于以往的无机绝缘电线，同时不需要为陶瓷化而加热烧结。PIMK-U型线与PIW型的特性比较参见表5。

2.3 V-T特性优异的电磁线
近年来，关于在绝缘膜中含有无机氧化物的V-t特性提高了的电磁线已有报道和销售，这种电磁线可望成为提高电气设备可靠性和小型化程度的方法之一。对此，日本有关厂商也通过在绝缘膜中添加各种添加剂而对绝缘膜进行了质量的研究，从而开发了V-t特性，而且耐热性也有所提高，今后很有发展前途。
2.4 扁平形电磁线的小尺寸化颇受关注
在近年电气设备的小型化、轻量化和高效化进程中，在以往尚未使用扁平形电磁线的家电、信息设备等领域也开始采用扁平形电磁线。
在这些领域使用的电磁线主要是截面积在0.6mm2以下的圆线，这与一般的扁平形电磁线尺寸不一致。市场上也有这种尺寸的扁平形电磁线，但在价格、性能方面并没有多大吸引力，所以使用的并不多。
为此，日本有关厂商通过对绝缘材料及制造方法的研究，开发了扁平导体的四角也能形成充分绝缘膜的细尺寸扁平形电磁线，使绝缘特性比以往的产品提高了一步。这种小尺寸扁平形电磁线的除了绝缘特性好外，还可选择从105℃到220℃内各个耐热等级的绝缘材料。表7列出了这种电磁线的结参数。


2.5 自粘性漆包线已成系列化
自粘性漆包线在绝缘层上加粘结层，通过线圈绕制好后的加热，粘结层自行粘结，从而使线圈固定。
对自粘性漆包线的要求因用户而异，每逢这样的情况就要开发新的材料。在多数情况下是要求在组合线圈时保持粘结特性及高温条件下的粘结力，但与这些特性相反的要求也不少，因此谋求不同特性要求的平衡就成了研究的重点，现以开发出了从低温下能粘结力的各种系列产品，表8列出了这些产品的特点。

2.6 绕包线耐热产品不断推出
绕包线主要用于发电机和变压器等。在这些领域多数选择已有的材料而很少进行新材料的研究。不过有些设备要求耐热性更好一些，所以也有使用耐热绝缘膜等的情况。采用各种耐热绝缘膜试制的电磁线的特性列于表9和表10。


绕包线的特性取决于绕包薄膜本身具有的物理性质。绕包薄膜的选择应很好考虑绕包薄膜向导体绕包，薄膜绕包后电磁线的加工条件，设备所要求耐热性和使用环境（有无水分、气体）等。
3 电磁线制造工艺的新动向
电磁线制造工艺的发展动向是引入高速烧附炉、生产设备的无人化管理、线盘的大型化，从而降低电磁线成本，并改善产品质量。
电磁线绝缘膜的厚度只有0.01～0.06mm的，因此整个绝缘膜电气特性的稳定非常重要。 为了确保用户所要求的质量特性，仅依赖传统的端末试验已经不够。因此已在漆包线的制造过程中引入了能实时监控全长电气特性、尺寸、外观、制造状况的监控系统。引入这种系统的后，能发现制造过程中有无异常，从而可以及早加以处置；防止用端末试验能发现的次品流出；可根据所检出次品的调查结果设法提高质量水平。
4. 电磁线的未来发展与应用前景
以面向信息设备为主的小尺寸扁平形电磁线等产品今后将继续得到发展。另外，在汽车领域，混合型汽车和电动汽车等在今后市场中不断增加，它们所使用的电磁线将成为新的需求。为了节能和防止地球变暖，在电气设备中要求不改变原来的设计而明显提高效率，电磁线的线圈卷绕加工方法也必须不断改进。在采用冷媒的电器中，正在由替代氟里昂来取代原来用的特定氟里昂， 为了防止气候变暖，很多电器已经使用新型冷媒（碳化氢系）来代替氟里昂。电磁线必须根据环保要求进行改进。
在电磁线行业中，为了降低成本和提高生产效率，兼并和重组也是必不可少的，日本的电磁线厂商间已经开始了新一轮的合并。■

（转载自《今日电子》2002年10期）