JP5943505B2 - 高電圧コイル - Google Patents

Description

本発明は、高電圧コイルに関するものである。

電力制御用のパワーリレー、電源トランスやＤＣ−ＤＣコンバーター等のスイッチングトランス、プラグ点火用のコイル等に用いられる高電圧コイルは、一般に１００ボルト以上の電圧が印加される状況で使用され、射出成形などによる樹脂部品がその外周にマグネットワイヤーを巻線して用いられる。

このような高電圧コイルを、例えばハイブリッド自動車のエンジン周りの電気系統で用いる場合、自動車の軽量化や、材料の使用量削減の点から、薄肉化できるように十分な絶縁耐圧を持つことが求められる。併せて、エンジンルームなどの高温環境で用いられ、通電下の発熱により、１００℃以上での絶縁耐圧が求められる。

従来、高電圧コイルの形成材料として、ポリフェニレンオキサイドとポリスチレン混合組成物が広く用いられてきた。また、近年では、液晶ポリマー等の材料も用いることが検討されている（例えば、特許文献１）。

特開２００２−１５９２８号公報

このような高電圧コイルは、使用環境や通電による加熱で高温となる。そのため、高電圧コイルの高温環境下における剛性が低い場合、反りや変形が生じるおそれがある。また、高電圧コイルは、高電圧が印加されることから、高温環境下での絶縁耐圧が弱い場合、絶縁破壊が生じ信頼性が低下するおそれがある。

しかし、上記特許文献においては、このように予想される課題に対する検討が充分開示されておらず、液晶ポリマーを形成材料に用いた高電圧コイルについて、検討の余地があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、高温下での絶縁性および剛性に優れた高電圧コイルを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、ボビンと、前記ボビンの巻回部に巻回された導線と、前記ボビンとの間に前記導線を封止する封止剤と、を有し、前記封止剤が、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）で表される繰返し単位を有する液晶ポリエステルを形成材料として含み、前記液晶ポリエステル中のｍ−フェニレン基を有する繰返し単位の含有量が、全繰返し単位の合計量に対して、０モル％以上６．５モル％以下である高電圧コイルを提供する。
（１）−Ｏ−Ａｒ^１−ＣＯ−
（２）−ＣＯ−Ａｒ^２−ＣＯ−
（３）−Ｘ−Ａｒ^３−Ｙ−
（Ａｒ^１は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ａｒ^２及びＡｒ^３は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式（４）で表される基を表す。Ｘ及びＹは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基（−ＮＨ−）を表す。Ａｒ^１、Ａｒ^２又はＡｒ^３で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数６〜２０のアリール基で置換されていてもよい。）
（４）−Ａｒ^４−Ｚ−Ａｒ^５−
（Ａｒ^４及びＡｒ^５は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Ｚは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。）

本発明においては、前記Ａｒ^１が、ｐ−フェニレン基または２，６−ナフチレン基であり、前記Ａｒ^２が、ｐ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基または２，６−ナフチレン基であり、前記Ａｒ^３が、ｐ−フェニレン基または４，４’−ビフェニリレン基であり、前記Ｘおよび前記Ｙが、酸素原子であることが望ましい。

本発明においては、前記液晶ポリエステルが、全繰返し単位の合計量に対して、前記式（１）で表される繰返し単位を３０モル％以上８０モル％以下、前記式（２）で表される繰返し単位を１０モル％以上３５モル％以下、前記式（３）で表される繰返し単位を１０モル％以上３５モル％以下有することが望ましい。

本発明においては、前記液晶ポリエステルとガラス繊維とを含む組成物を形成材料とすることが望ましい。

本発明においては、前記ガラス繊維の含有量が、前記液晶ポリエステル１００質量部に対して、１０質量部以上１００質量部以下であることが望ましい。

本発明においては、前記ボビンが、前記液晶ポリエステルを形成材料として含むことが望ましい。

本発明においては、前記ボビンが、前記封止剤と同じ形成材料を用いて形成されていることが望ましい。

本発明によれば、高温下での絶縁性および剛性に優れた高電圧コイルを提供することができる。

本実施形態の高電圧コイルを有するリレーを示す概略断面図である。

本実施形態の高電圧コイルは、ボビンと、前記ボビンの巻回部に巻回された導線と、前記ボビンとの間に前記導線を封止する封止剤と、を有し、前記封止剤が、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）で表される繰返し単位を有する液晶ポリエステルを形成材料として含み、前記液晶ポリエステル中のｍ−フェニレン基を有する繰返し単位の含有量が、全繰返し単位の合計量に対して、０モル％以上６．５モル％以下である。
（１）−Ｏ−Ａｒ^１−ＣＯ−
（２）−ＣＯ−Ａｒ^２−ＣＯ−
（３）−Ｘ−Ａｒ^３−Ｙ−
（Ａｒ^１は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ａｒ^２及びＡｒ^３は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式（４）で表される基を表す。Ｘ及びＹは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基（−ＮＨ−）を表す。Ａｒ^１、Ａｒ^２又はＡｒ^３で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数６〜２０のアリール基で置換されていてもよい。）
（４）−Ａｒ^４−Ｚ−Ａｒ^５−
（Ａｒ^４及びＡｒ^５は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Ｚは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。）

本実施形態の高電圧コイルは、例えば、電源制御用のパワーリレー（リレー）、電源トランス、ＤＣ−ＤＣコンバーター等のスイッチングトランスとして用いることができる。

リレーは、高電圧の直流電流が流れる回路において、電極（接点）の接触または非接触により、回路の導通または非導通を切り替える装置である。このようなリレーにおいては、装置内の高電圧コイルに印加することにより、開閉可能に設けられた一対の電極の一方（可動電極）を可動させるリニアソレノイドを構成している。

電源トランスは、入力巻線（１次巻線）に入力される交流電流により、周期的に変化する磁場を発生させ、当該磁場を相互インダクタンスで結合された出力巻線（２次巻線）に伝えることにより、２次巻線に電流を生じさせる。このとき、各巻線の巻数を変更することにより、入力される交流電流よりも高い電圧（昇圧）または低い電圧（降圧）に変換する。このような電源トランスにおいては、各巻線が巻かれるコイルとして高電圧コイルが用いられる。

スイッチングトランスは、スイッチング電源に用いられ、上述の電源トランスと同様に、入力される直流電力から、電圧を変化させた異なる直流電力に変換する装置である。このようなスイッチングトランスにおいても、各巻線が巻かれるコイルとして高電圧コイルが用いられる。

以下、本実施形態の高電圧コイルを有するリレーについて、図を用いて説明しながら、本実施形態の高電圧コイルについて説明する。
図１は、本実施形態の高電圧コイルを有するリレーの概略断面図である。本実施形態のリレー１は、接点封止部１０と駆動部２０とを有する、いわゆるプランジャー形のリレーである。

接点封止部１０は、筐体１１と、筐体１１内に挿入された固定電極１２と、を有している。筐体１１は、開口部１１１ａを有し絶縁性の材料を用いて設けられるとともに、電極を収容する空間（内部空間Ｓ１）を有する基体１１１と、基体１１１の開口部１１１ａを閉じるように設けられた金属製の蓋材１１２と、を有している。

基体１１１は、例えばセラミックスのような、樹脂材料よりもガス透過率が低い絶縁性材料を用いて形成されており、基体１１１と金属製の蓋材１１２で囲まれた内部空間Ｓは、高い気密性を有する空間となっている。内部空間Ｓ１には、例えば水素やヘリウム，アルゴン，窒素，６フッ化イオウ（ＳＦ_６）等を主体としたガスが加圧状態で封入され、気密に封止されている。

筐体１１において、基体１１１の蓋材１１２に対向する壁面には２つの貫通孔１１ａが設けられている。貫通孔１１ａには、固定電極１２が挿入され接合されている。固定電極１２は、筐体１１の内外を接続する端子１２１と、端子１２１の筐体内側の端部に設けられた接点１２２と、を有している。

また、蓋材１１２における内部空間Ｓ１側の面の全面を覆って、アーク遮蔽板１５が設けられている。アーク遮蔽板１５は、蓋材１１２の表面に設けられる１ｍｍ厚〜２ｍｍ厚の板状の部材であり、蓋材１１２の表面を絶縁している。なお、アーク遮蔽板１５は、蓋材１１２と一体の部材として形成されることとしてもよく、蓋材１１２と別体の部材として形成されることとしてもよい。

駆動部２０は、内部空間Ｓ２を有する基体２１と、内部空間Ｓ２に収容された非磁性体製のボビン２２と、ボビン２２の外周に巻かれて形成された導線２３と、ボビン２２の内周側に一部が挿入された軸部２４と、ボビン２２の一端に設けられるともに、軸部２４が挿通する鉄製の固定鉄芯２５と、軸部２４の一端側２４ａに設けられた可動電極２６と、可動電極２６に設けられた接点２７と、固定鉄芯２５と蓋材１１２との間に設けられたばね２８と、を有している。

導線２３は、絶縁性の樹脂材料である封止剤２３ａによってボビン２２との間に封止されている。ボビン２２と導線２３と封止剤２３ａとが、本発明の高電圧コイル１００に該当する。封止剤２３ａについては後に詳述する。

接点封止部１０の蓋材１１２およびアーク遮蔽板１５には、連通する貫通孔１１ｂが設けられており、軸部２４は貫通孔１１ｂに挿通されている。軸部２４の一端側２４ａは、接点封止部１０の内部空間Ｓ１に位置し、可動電極２６は内部空間Ｓ１に配置されている。可動電極２６の接点２７は、固定電極１２の接点１２２と対向して設けられている。

軸部２４の他端側には磁性体で形成されたコア２４ｂが設けられており、導線２３と、コア２４ｂを有する軸部２４と、がリニアソレノイドを形成している。

このようなリレー１では、高電圧コイル１００（導線２３）に高電圧の電流を通電すると、生じる磁界によってコア２４ｂが励磁し、励磁したコア２４ｂが鉄製の固定鉄芯２５に引き寄せられることにより、軸部２４全体がボビン２２の内部からボビン２２の外部に移動する。そのため、軸部２４の一端側２４ａでは、可動電極２６の接点２７と、固定電極１２の接点１２２とが接続する。このとき、ばね２８が圧縮される。

一方、導線２３への通電を停止すると、ばね２８が弾性回復するために、可動電極２６の接点２７が、固定電極１２の接点１２２と離間する。
以上のようにしてリレー１では、接点の開閉を行っている。

（液晶ポリエステル）
本実施形態の高電圧コイル１００を構成する封止剤は、溶融状態で液晶性を示す液晶ポリエステルであり、４５０℃以下の温度で溶融するものであることが好ましい。なお、液晶ポリエステルは、液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。液晶ポリエステルは、原料モノマーとして芳香族化合物のみを用いてなる全芳香族液晶ポリエステルであることが好ましい。

そして、本実施形態では、液晶ポリエステルとして、下記式（１）で表される繰返し単位（以下、「繰返し単位（１）」と称することがある）と、下記式（２）で表される繰返し単位（以下、「繰返し単位（２）」と称することがある）と、式（３）で表される繰返し単位（以下、「繰返し単位（３）」と称することがある）と、を有し、液晶ポリエステル中のｍ−フェニレン基を有する繰返し単位の含有量が、全繰返し単位の合計量に対して、０モル％以上６．５モル％以下であるものを用いる。
（１）−Ｏ−Ａｒ^１−ＣＯ−
（２）−ＣＯ−Ａｒ^２−ＣＯ−
（３）−Ｘ−Ａｒ^３−Ｙ−
（Ａｒ^１は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ａｒ^２及びＡｒ^３は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式（４）で表される基を表す。Ｘ及びＹは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基（−ＮＨ−）を表す。Ａｒ^１、Ａｒ^２又はＡｒ^３で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数６〜２０のアリール基で置換されていてもよい。）
（４）−Ａｒ^４−Ｚ−Ａｒ^５−
（Ａｒ^４及びＡｒ^５は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Ｚは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。）

ここで、本明細書において「全繰返し単位の合計量」とは、液晶ポリエステルを構成する各繰返し単位の質量をその各繰返し単位の式量で割ることにより、各繰返し単位の物質量相当量（モル）を求め、それらを合計した値のことである。

これにより、封止剤を構成する液晶ポリエステルの骨格が剛直なものとなり、高温下での剛性に優れ、反りなどの変形が生じにくい高電圧コイルとなる。また、このような骨格を有する液晶ポリエステルは、メソゲン部分が結晶化し、高密度になりやすいため、高温下での絶縁性に優れ隣り合う端子間の距離が短くても絶縁破壊が生じ難い高電圧コイルを得ることができる。

前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。

前記アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−オクチル基及びｎ−デシル基が挙げられ、その炭素数は、通常１〜１０である。

前記アリール基の例としては、フェニル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、１−ナフチル基及び２−ナフチル基が挙げられ、その炭素数は、通常６〜２０である。

Ａｒ^１、Ａｒ^２又はＡｒ^３で表される前記基にある水素原子がこれらの基で置換されている場合、その数は、Ａｒ^１、Ａｒ^２又はＡｒ^３で表される前記基毎に、それぞれ独立に、通常２個以下であり、好ましくは１個以下である。

前記アルキリデン基の例としては、メチレン基、エチリデン基、イソプロピリデン基、ｎ−ブチリデン基及び２−エチルヘキシリデン基が挙げられ、その炭素数は通常１〜１０である。

上記液晶ポリエステルがｍ−フェニレン基を含む繰返し単位を有する場合、ｍ−フェニレン基は、繰返し単位（１）〜繰り返し単位（３）のいずれに含まれていてもよい。
ｍ−フェニレン基を有する繰返し単位の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、好ましくは６モル％以下、より好ましくは４モル％以下、さらに好ましくは３モル％以下である。また、ｍ−フェニレン基を有する繰返し単位の含有量が少ないほど、封止剤の絶縁性が向上し易いが、あまり少ないと、液晶ポリエステルが成形し難くなるため、ｍ−フェニレン基を有する繰返し単位の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、１モル％以上であることが好ましい。

繰返し単位（１）は、所定の芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する繰返し単位である。繰返し単位（１）としては、Ａｒ^１がｐ−フェニレン基であるもの（ｐ−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位）、及びＡｒ^１が２，６−ナフチレン基であるもの（６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸に由来する繰返し単位）が好ましい。

繰返し単位（２）は、所定の芳香族ジカルボン酸に由来する繰返し単位である。繰返し単位（２）としては、Ａｒ^２がｐ−フェニレン基であるもの（テレフタル酸に由来する繰返し単位）、Ａｒ^２がｍ−フェニレン基であるもの（イソフタル酸に由来する繰返し単位）、Ａｒ^２が２，６−ナフチレン基であるもの（２，６−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位）が好ましい。

繰返し単位（３）は、所定の芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシルアミン又は芳香族ジアミンに由来する繰返し単位である。繰返し単位（３）としては、Ａｒ^３がｐ−フェニレン基であるもの（ヒドロキノン、ｐ−アミノフェノール又はｐ−フェニレンジアミンに由来する繰返し単位）、及びＡｒ^３が４，４’−ビフェニリレン基であるもの（４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４−アミノ−４’−ヒドロキシビフェニル又は４，４’−ジアミノビフェニルに由来する繰返し単位）が好ましい。

繰返し単位（１）の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、３０モル％以上、好ましくは３０モル％以上８０モル％以下、より好ましくは４０モル％以上７０モル％以下、さらに好ましくは４５モル％以上６５モル％以下である。

繰返し単位（２）の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、３５モル％以下、好ましくは１０モル％以上３５モル％以下、より好ましくは１５モル％以上３０モル％以下、さらに好ましくは１７．５モル％以上２７．５モル％以下である。

繰返し単位（３）の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、３５モル％以下、好ましくは１０モル％以上３５モル％以下、より好ましくは１５モル％以上３０モル％以下、さらに好ましくは１７．５モル％以上２７．５モル％以下である。

繰返し単位（１）の含有量が多いほど、溶融流動性や耐熱性や強度・剛性が向上し易いが、あまり多いと、溶融温度や溶融粘度が高くなり易く、成形に必要な温度が高くなり易い。

繰返し単位（２）の含有量と繰返し単位（３）の含有量との割合は、［繰返し単位（２）の含有量］／［繰返し単位（３）の含有量］（モル／モル）で表して、通常０．９／１〜１／０．９、好ましくは０．９５／１〜１／０．９５、より好ましくは０．９８／１〜１／０．９８である。

なお、液晶ポリエステルは、繰返し単位（１）〜（３）を、それぞれ独立に、２種以上有してもよい。また、液晶ポリエステルは、繰返し単位（１）〜（３）以外の繰返し単位を有してもよいが、繰返し単位（１）〜（３）以外の繰返し単位の含有量は、全繰返し単位の合計量に対して、１０モル％以下、好ましくは５モル％以下である。

このような液晶ポリエステルは、繰返し単位（１）を与えるモノマー（芳香族ヒドロキシカルボン酸）と、繰返し単位（２）を与えるモノマー（芳香族ジカルボン酸）と、繰返し単位（３）を与えるモノマー（芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシルアミン又は芳香族ジアミン）とを、重合（重縮合）させることにより、製造することができる。その際、ｍ−フェニレン基を含むモノマーの量が、全モノマーの合計量に対して、０モル％以上６．５モル％以下になるように調整する。

ここで、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンは、それぞれ独立に、その一部又は全部に代えて、その重合可能な誘導体が用いられてもよい。

芳香族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸のようなカルボキシル基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、カルボキシル基をアルコキシカルボニル基又はアリールオキシカルボニル基に変換してなるもの（エステル）、カルボキシル基をハロホルミル基に変換してなるもの（酸ハロゲン化物）、及びカルボキシル基をアシルオキシカルボニル基に変換してなるもの（酸無水物）が挙げられる。

芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジオール及び芳香族ヒドロキシアミンのようなヒドロキシル基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、ヒドロキシル基をアシル化してアシルオキシル基に変換してなるもの（アシル化物）が挙げられる。

芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンのようなアミノ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、アミノ基をアシル化してアシルアミノ基に変換してなるもの（アシル化物）が挙げられる。

また、液晶ポリエステルは、モノマーを溶融重合させ、得られた重合物（プレポリマー）を固相重合させることにより、製造することが好ましい。これにより、耐熱性や溶融張力が高い液晶ポリエステルを操作性良く製造することができる。溶融重合は、触媒の存在下に行ってもよく、この触媒の例としては、酢酸マグネシウム、酢酸第一錫、テトラブチルチタネート、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、三酸化アンチモン等の金属化合物や、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン、Ｎ−メチルイミダゾール等の含窒素複素環式化合物が挙げられ、含窒素複素環式化合物が好ましく用いられる。

液晶ポリエステルは、その流動開始温度が、好ましくは２８０℃以上、より好ましくは２９０℃以上、さらに好ましくは２９５℃以上であり、また、通常３８０℃以下、好ましくは３５０℃以下である。流動開始温度が高いほど、耐熱性や溶融張力が向上し易いが、あまり高いと、溶融させるために高温を要し、成形時に熱劣化し易くなる。

なお、流動開始温度は、フロー温度又は流動温度とも呼ばれ、内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのノズルを持つ毛細管レオメータを用い、９．８ＭＰａ（１００ｋｇ／ｃｍ^２）の荷重下において、４℃／分の昇温速度で液晶ポリエステルの加熱溶融体をノズルから押し出すときに、溶融粘度が４８００Ｐａ・ｓ（４８，０００ポイズ）を示す温度であり、液晶ポリエステルの分子量の目安となるものである（小出直之編、「液晶ポリマー−合成・成形・応用−」、株式会社シーエムシー、１９８７年６月５日、ｐ．９５参照）。

本実施形態の封止剤の形成材料は、上述の液晶ポリエステルに充填材、添加剤、液晶ポリエステル以外の樹脂等の他の成分を１種以上配合して、液晶ポリエステル組成物として用いてもよい。

充填材は、繊維状充填材であってもよいし、板状充填材であってもよいし、繊維状及び板状以外で、球状その他の粒状充填材であってもよい。また、充填材は、無機充填材であってもよいし、有機充填材であってもよい。

繊維状無機充填材の例としては、ガラス繊維；シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維等のセラミック繊維が挙げられる。また、チタン酸カリウムウイスカー、チタン酸バリウムウイスカー、ウォラストナイトウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、窒化ケイ素ウイスカー、炭化ケイ素ウイスカー等のウイスカーも挙げられる。

繊維状有機充填材の例としては、ポリエステル繊維及びアラミド繊維が挙げられる。

板状無機充填材の例としては、タルク、マイカ、グラファイト、ウォラストナイト、ガラスフレーク、硫酸バリウム及び炭酸カルシウムが挙げられる。マイカは、白雲母であってもよいし、金雲母であってもよいし、フッ素金雲母であってもよいし、四ケイ素雲母であってもよい。

粒状無機充填材の例としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、ガラスビーズ、ガラスバルーン、窒化ホウ素、炭化ケイ素及び炭酸カルシウムが挙げられる。

これらの充填材の配合量は、液晶ポリエステル１００質量部に対して、０質量部以上１００質量部以下であることが好ましい。

中でも液晶ポリエステルにガラス繊維を配合することにより、封止剤にガラス繊維を含ませると、封止剤の強度、延いては高電圧コイルの強度が向上し易いので、好ましい。

ガラス繊維の量は、液晶ポリエステル１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上１００質量部以下、より好ましくは３０質量部以上１００質量部以下、さらに好ましくは３０質量部以上８０質量部以下である。ガラス繊維の量があまり少ないと、強度向上効果が不十分であり、あまり多いと、異方性が生じ易くなる。

また、ガラス繊維は、その数平均繊維径が好ましくは２５μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下であり、その数平均繊維長が好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下である。ガラス繊維の数平均繊維径及び数平均繊維長は、電子顕微鏡で観察することにより測定できる。

添加剤の例としては、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤、難燃剤及び着色剤が挙げられる。添加剤の配合量は、液晶ポリエステル１００質量部に対して、０質量部以上５質量部以下であることが好ましい。

液晶ポリエステル以外の樹脂の例としては、ポリプロピレン、ポリアミド、液晶ポリエステル以外のポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド等の液晶ポリエステル以外の熱可塑性樹脂；及びフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。液晶ポリエステル以外の樹脂の配合量は、液晶ポリエステル１００質量部に対して、０質量部以上２０質量部以下であることが好ましい。

液晶ポリエステル組成物は、液晶ポリエステル及び必要に応じて用いられる他の成分を、押出機を用いて溶融混練し、ペレット状に押し出すことにより調製することが好ましい。押出機としては、シリンダーと、シリンダー内に配置された１本以上のスクリュウと、シリンダーに設けられた１箇所以上の供給口とを有するものが、好ましく用いられ、さらにシリンダーに設けられた１箇所以上のベント部を有するものが、より好ましく用いられる。

高電圧コイルの成形は、溶融成形法により行うことが好ましく、射出成形法により行うことがより好ましい。すなわち、射出成形で得られたボビンに導線を巻回したものを、再度射出成形機の金型内に設置し、上述の液晶ポリエステルまたは液晶ポリエステル組成物を射出成形することにより、封止剤にて導線を封止して高電圧コイルを成形する。そのため、ボビンは、封止剤の加工温度において変形しない程度の耐熱性が求められる。

このとき、ボビンの形成材料として上述の液晶ポリエステルまたは液晶ポリエステル組成物を用いることとすると、ボビンにも高い耐熱性と絶縁性を付与することができ好ましい。さらに、ボビンの形成材料と封止剤の形成材料とに共通の材料を用いると、ボビンと封止剤との界面が剥離しにくい信頼性の高い高電圧コイルとすることができるため、より好ましい。

以上のような構成の高電圧コイルは、高温下での絶縁性および剛性に優れたものとなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本実施例においては、ｍ−フェニレン基を含む繰返し単位を与えるモノマーとしてイソフタル酸を用い、イソフタル酸の使用率を変更した液晶ポリエステルを重合した。そして、高電圧コイルの封止剤のモデルサンプルとして、このような液晶ポリエステルを用いた平板状の試験片を成形した後、当該試験片について耐熱性および耐電性を測定することで、各液晶ポリエステルを用いた成形体の耐熱性および耐電性を確認した。

〔流動開始温度〕
液晶ポリエステルの流動開始温度は、フローテスター（（株）島津製作所の「ＣＦＴ−５００型」）を用いて測定した。液晶ポリエステル約２ｇを、内径１ｍｍ及び長さ１０ｍｍのノズルを有するダイを取り付けたフローテスターのシリンダーに充填し、９．８ＭＰａ（１００ｋｇ／ｃｍ^２）の荷重下において、昇温速度４℃／分で液晶ポリエステルを溶融させ、ノズルから押し出しながら溶融粘度を測定し、４８００Ｐａ・ｓ（４８０００ポイズ）の粘度を示す温度を流動開始温度とした。

〔合成例１：液晶ポリエステル（１）〕
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、ｐ−ヒドロキシ安息香酸８２８．８ｇ（６．０モル）、テレフタル酸４７３．４ｇ（２．８５モル）、イソフタル酸２４．９ｇ（０．１５モル）、４，４’−ジヒドロキシビフェニル５５８．６ｇ（３．０モル）及び無水酢酸１３４７．６ｇ（１３．２モル）を入れ、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から１５０℃まで１５分かけて昇温し、１５０℃で３時間還流させた。

次いで、副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、１５０℃から３２０℃まで２時間５０分かけて昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出し、室温まで冷却した。

得られた固形物を、粉砕機で粉砕し、窒素ガス雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から３２０℃まで５時間かけて昇温し、３２０℃で３時間保持することにより、固相重合させた後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル（１）を得た。

この液晶ポリエステル（１）は、全繰返し単位の合計量に対して、ｐ−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位を５０モル％、テレフタル酸に由来する繰返し単位を２３．７５モル％、イソフタル酸に由来する繰返し単位（ｍ−フェニレン基を含む繰返し単位）を１．２５モル％、４，４’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位を２５モル％有する。流動開始温度を測定したところ、３８０℃であった。

〔合成例２：液晶ポリエステル（２）〕
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び環流冷却器を備えた反応器に、ｐ−ヒドロキシ安息香酸９９４．５ｇ（７．２モル）、テレフタル酸３５８．８ｇ（２．１６モル）、イソフタル酸３９．９ｇ（０．２４モル）、４，４’−ジヒドロキシビフェニル４４６．９ｇ（２．４モル）及び無水酢酸１３４７．６ｇ（１３．２モル）及び１−メチルイミダゾール０．２０ｇを入れ、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から１５０℃まで３０分かけて昇温し、１５０℃で６０分還流させた。

次いで、１−メチルイミダゾール０．９ｇを加え、副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、２時間５０分かけて３２０℃まで昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出し、室温まで冷却した。

得られた固形物を、粉砕機で粉砕し、窒素ガス雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から３０５℃まで５時間かけて昇温し、３０５℃で３時間保持することにより、固相重合させた後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル（２）を得た。

この液晶ポリエステル（２）は、全繰返し単位の合計量に対して、ｐ−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位を６０モル％、テレフタル酸に由来する繰返し単位を１８モル％、イソフタル酸に由来する繰返し単位を２モル％、４，４’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位を２０モル％有する。流動開始温度を測定したところ、３５７℃であった。

〔合成例３：液晶ポリエステル（３）〕
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、ｐ−ヒドロキシ安息香酸９９４．５ｇ（７．２モル）、テレフタル酸２９９．０ｇ（１．８モル）、イソフタル酸９９．７ｇ（０．６モル）、４，４’−ジヒドロキシビフェニル４４６．９ｇ（２．４モル）、無水酢酸１３４７．６ｇ（１３．２モル）及び１−メチルイミダゾール０．１８ｇを入れ、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から１５０℃まで３０分かけて昇温し、１５０℃で３０分還流させた。

次いで、１−メチルイミダゾール２．４ｇを加え、副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、１５０℃から３２０℃まで２時間５０分かけて昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出し、室温まで冷却した。

得られた固形物を、粉砕機で粉砕し、窒素ガス雰囲気下、室温から２５０℃まで１時間かけて昇温し、２５０℃から２９５℃まで５時間かけて昇温し、２９５℃で３時間保持することにより、固相重合させた後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル（３）を得た。

この液晶ポリエステル（３）は、全繰返し単位の合計量に対して、ｐ−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位を６０モル％、テレフタル酸に由来する繰返し単位を１５モル％、イソフタル酸に由来する繰返し単位を５モル％、４，４’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位を２０モル％有する。流動開始温度を測定したところ、３３０℃であった。

〔合成例４：液晶ポリエステル（４）〕
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、ｐ−ヒドロキシ安息香酸９９４．５ｇ（７．２モル）、テレフタル酸２３９．２ｇ（１．４４モル）、イソフタル酸１５９．５ｇ（０．９６モル）、４，４’−ジヒドロキシビフェニル４４６．９ｇ（２．４モル）、無水酢酸１３４７．６ｇ（１３．２モル）及び１−メチルイミダゾール０．１８ｇを入れ、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から１５０℃まで３０分かけて昇温し、１５０℃で３０分還流させた。

次いで、１−メチルイミダゾール２．４ｇを加え、副生酢酸及び未反応の無水酢酸を留去しながら、１５０℃から３２０℃まで２時間５０分かけて昇温し、トルクの上昇が認められた時点で、反応器から内容物を取り出し、室温まで冷却した。

得られた固形物を、粉砕機で粉砕し、窒素ガス雰囲気下、室温から２２０℃まで１時間かけて昇温し、２２０℃から２４０℃まで３０分かけて昇温し、２４０℃で１０時間保持することにより、固相重合させた後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル（４）を得た。

この液晶ポリエステル（４）は、全繰返し単位の合計量に対して、ｐ−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位を６０モル％、テレフタル酸に由来する繰返し単位を１２モル％、イソフタル酸に由来する繰返し単位を８モル％、４，４’−ジヒドロキシビフェニルに由来する繰返し単位を２０モル％有する。流動開始温度を測定したところ、２９０℃であった。

〔ガラス繊維〕
ガラス繊維として、次のものを用いた。
ガラス繊維（１）：日本板硝子（株）の「ＲＥＶ８」（数平均繊維径１３μｍ、数平均繊維長７０μｍ）
ガラス繊維（２）：セントラルガラス（株）の「ＥＦＨ７５−０１」（数平均繊維径１１μｍ、数平均繊維長７５μｍ）

（実施例１）
液晶ポリエステル（１）１００質量部と、ガラス繊維（１）６７質量部とを混合し、２軸押出機（池貝鉄工（株）の「ＰＣＭ−３０」）を用いて、シリンダー温度３９０℃で造粒して、ペレット状の液晶ポリエステル組成物を得た。得られた液晶ポリエステル組成物を射出成形して、６４ｍｍ×６４ｍｍ×厚さ０．５、１．０および１．６ｍｍの成形体を得た。得られた成形体について、次の方法にて絶縁破壊電圧および成形体の反りを測定した。

〔絶縁破壊電圧〕
得られた成形体について、ＪＩＳ Ｃ２１１０に従い、短時間破壊試験法にて室温、１００℃および２００℃の絶縁破壊電圧を測定した。測定に用いた電極は、上部電極が直径２０ｍｍの球状電極であり、下部電極が、直径２５ｍｍの円板状電極である。

なお、本実施例における絶縁破壊電圧とは、上記方法に準拠して絶縁材料である成形体に電圧を加えたときに、成形体が破壊される最小の電圧（実効値）のことであり、成形体の単位厚さに対する破壊電圧として表現する（単位：ｋＶ／ｍｍ）。本実施例の測定結果は、５枚の成形体（ｎ＝５）についてそれぞれ測定した値の平均値（算術平均値）として求めた。

〔成形体の反り〕
成形体の反りは、得られた厚み０．５ｍｍの成形体を用いて、窒素雰囲気下２５０℃で５０００時間加熱した後、成形体の四隅の頂点のうち、一点を指で押さえた時の対角側にある頂点について、成形体を載置した面からの浮き上がりを測定して求めた。１枚の成形体について、それぞれの頂点について測定することで得られた４つの値を平均し、成形体の反りの値とした。

上記方法による反りの測定限界は２ｍｍ程度であり、最大１ｍｍの測定誤差を考慮することで、上記方法における検出限界を３ｍｍ以下とした。

（実施例２）
液晶ポリエステル（２）１００質量部と、ガラス繊維（２）６７質量部とを混合し、ペレット加工時のシリンダー温度を３６０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。得られた成形体について、実施例１と同様にして絶縁破壊電圧および成形体の反りを測定した。

（実施例３）
液晶ポリエステル（３）１００質量部と、ガラス繊維（２）６７質量部とを混合し、ペレット加工時のシリンダー温度を３４０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。得られた成形体について、実施例１と同様にして絶縁破壊電圧および成形体の反りを測定した。

（比較例１）
液晶ポリエステル（４）１００質量部と、ガラス繊維（２）６７質量部とを混合し、ペレット加工時のシリンダー温度を３００℃としたこと以外は、実施例１と同様にして成形体を得た。得られた成形体について、実施例１と同様にして絶縁破壊電圧および成形体の反りを測定した。

実施例１〜３および比較例１について、絶縁破壊電圧および反りの測定結果を以下の表１に示す。

測定の結果、０．５ｍｍ厚の成形体についての反りの測定結果から、実施例１〜３の成形体よりも、比較例１の成形体は反りが大きく、高温条件下で変形しやすいことが分かった。また、実施例１〜３の中でも、実施例１、２の反りは３ｍｍより小さく、実施例３よりも高い耐熱性を有していることが分かった。

また、０．５ｍｍ厚の成形体についての絶縁破壊電圧の測定結果から、いずれの温度においても実施例１〜３の成形体よりも、比較例１の成形体は耐電性が低いことが分かった。

さらに、室温における絶縁破壊電圧の測定結果から、実施例３（液晶ポリエステルのイソフタル酸含有率が５モル％）と比較例１（同８モル％）との間で急激に耐電圧が低下することが確かめられた。実施例１（同１．２５モル％）を基準とすると、イソフタル酸の含有率が６．５モル％以上であれば実施例１の９０％以上の耐電圧を維持することが可能であり、高い耐電圧を実現可能であることが分かった。

これらの結果から、本発明の有用性が確かめられた。

１…リレー、１０…接点封止部、１１…筐体、１１ａ…貫通孔、１１ｂ…貫通孔、１２…固定電極、１５…アーク遮蔽板、２０…駆動部、２１…基体、２２…ボビン、２３…導線、２３ａ…封止剤、２４…軸部、２４ａ…一端側、２４ｂ…コア、２５…固定鉄芯、２６…可動電極、２７…接点、２８…ばね、１００…高電圧コイル、１１１ａ…開口部、１１１…基体、１１２…蓋材、１２１…端子、１２２…接点、Ｓ１…内部空間、Ｓ２…内部空間、

Claims (8)

1. ボビンと、前記ボビンの巻回部に巻回された導線と、前記ボビンとの間に前記導線を封止する封止剤と、を有し、
   前記封止剤が、下記式（１）、下記式（２）及び下記式（３）で表される繰返し単位を有する液晶ポリエステルを形成材料として含み、前記液晶ポリエステル中のｍ−フェニレン基を有する繰返し単位の含有量が、全繰返し単位の合計量に対して、０モル％以上６．５モル％以下である高電圧コイル。
   （１）−Ｏ−Ａｒ^１−ＣＯ−
   （２）−ＣＯ−Ａｒ^２−ＣＯ−
   （３）−Ｘ−Ａｒ^３−Ｙ−
   （Ａｒ^１は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表す。Ａｒ^２及びＡｒ^３は、それぞれ独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式（４）で表される基を表す。Ｘ及びＹは、それぞれ独立に、酸素原子又はイミノ基（−ＮＨ−）を表す。Ａｒ^１、Ａｒ^２又はＡｒ^３で表される前記基にある水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数６〜２０のアリール基で置換されていてもよい。）
   （４）−Ａｒ^４−Ｚ−Ａｒ^５−
   （Ａｒ^４及びＡｒ^５は、それぞれ独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。Ｚは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又はアルキリデン基を表す。）
2. 前記Ａｒ^１が、ｐ−フェニレン基または２，６−ナフチレン基であり、前記Ａｒ^２が、ｐ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基または２，６−ナフチレン基であり、前記Ａｒ^３が、ｐ−フェニレン基または４，４’−ビフェニリレン基であり、前記Ｘおよび前記Ｙが、酸素原子である請求項１に記載の高電圧コイル。
3. 前記液晶ポリエステルが、全繰返し単位の合計量に対して、前記式（１）で表される繰返し単位を３０モル％以上８０モル％以下、前記式（２）で表される繰返し単位を１０モル％以上３５モル％以下、前記式（３）で表される繰返し単位を１０モル％以上３５モル％以下有する請求項１又は２に記載の高電圧コイル。
4. 前記液晶ポリエステルとガラス繊維とを含む組成物を形成材料とする請求項１から３のいずれかに記載の高電圧コイル。
5. 前記ガラス繊維の含有量が、前記液晶ポリエステル１００質量部に対して、１０質量部以上１００質量部以下である請求項４に記載の高電圧コイル。
6. 前記ボビンが、前記液晶ポリエステルを形成材料として含む請求項１から５のいずれか１項に記載の高電圧コイル。
7. 前記ボビンが、前記液晶ポリエステルとガラス繊維とを含む組成物を形成材料とする請求項６に記載の高電圧コイル。
8. 前記ボビンが、前記封止剤と同じ形成材料を用いて形成されている請求項６または７に記載の高電圧コイル。

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