【自動車・輸送・物流】EVの進化を支える気泡！住友電工・住友電工ウインテックの「高強度・低誘電率な絶縁電線」

【課題】放電を防ぐための「気泡」が、電線を脆くする

インバータ制御による高電圧化で発生する「部分放電」を防ぐには、絶縁層の「誘電率」を下げる（電気を溜め込みにくくする）ことが非常に効果的です。手っ取り早く誘電率を下げるには、絶縁層を分厚くするか、絶縁層の中に空気（誘電率がほぼ1）の泡をたくさん入れる手法が考えられます。

しかし、絶縁層を厚くするとモータのサイズが大きくなり、車の軽量化・小型化に逆行してしまいます。

一方で、絶縁層に気泡をたくさん入れると、スポンジのようにスッカスカになってしまいます。モータの製造工程では、電線を狭い隙間にギュウギュウに押し込んだり、急角度で曲げたりする過酷な加工（巻線加工）が行われます。気泡だらけの脆い被膜では、この加工中に破れたり潰れたりしてしまい、実用に耐えられないという大きなジレンマを抱えていました。

【解決策】気泡を保ちながら「引張強さ60MPa以上」を死守する

住友電工グループは、使用する樹脂（ワニス）の分子構造から徹底的に見直し、「低誘電率」と「高強度」という相反する性質を見事に両立させるレシピを開発しました。

1. 「独立気孔」による誘電率の大幅な低減

本技術では、絶縁層の中に気泡同士が繋がっていない「独立気孔」を均一に形成します（図1）。

特殊な発泡剤や溶剤の揮発を利用して、焼き付けの工程でミクロン単位の微細な気孔を生成させます。これにより、絶縁層の厚みを変えずに全体の誘電率を「2.5以下」にまで劇的に下げることに成功しました。誘電率が下がったことで、部分放電の発生開始電圧（PDIV）が大きく跳ね上がります。

2. 特殊な樹脂配合による「強度の維持」

しかし、単に気泡を入れただけでは強度が落ちてしまいます。

そこで本特許では、ベースとなる熱硬化性樹脂（ポリイミドなど）の架橋密度を最適化し、かつ引張強さが「60MPa（メガパスカル）以上」という高い強靭性を発揮する配合を突き止めました。

表1が示すように、強度が60MPa未満になってしまった比較例（No.3等）では、気泡が潰れやすく部分放電への耐性が不安定になります。気孔を設けつつも樹脂の骨格を極限まで強くすることで、モータ巻線時の強烈な引っ張りや摩擦にも耐えうる「強靭なスポンジ状の被膜」を完成させたのです。

【効果】次世代モータの小型化・高出力化を根本から支える

この絶縁電線およびワニス技術により、自動車産業に以下のような大きな効果がもたらされます。

• モータの小型化・高出力化の実現： 被膜を厚くすることなく高電圧（インバータサージ）に耐えられるため、限られたスペースに電線を隙間なく巻き付けることができ、モータの小型・高出力化に直結します。
• 製造工程での歩留まり向上： 引張強さが高いため、過酷な自動巻線機による高速な曲げや擦れのダメージに耐え、被膜剥がれによる不良品の発生を大幅に抑えられます。
• HEV・EVの信頼性・寿命の向上： 部分放電による被膜の侵食（コロナ劣化）を長期間にわたって防ぐことができるため、車両の心臓部であるモータの寿命と信頼性が飛躍的に向上します。

電気自動車の性能は、バッテリーだけでなくモータの性能にも大きく依存します。見えない「気泡」の力でモータの限界を押し上げたこの技術は、大阪発明協会会長賞の受賞にふさわしい、電動化社会を根底から支える偉大なマテリアル・イノベーションです。

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