(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
絶縁被覆されるべき電線部品の両端部を把持する少なくとも一対のクランプが、ベースの上に固定されており、前記一対のクランプのうちの少なくとも一方及びベースは、熱伝導材料により形成され、前記ベースは、平板状に形成されるとともに、前記一対のクランプの間に前記ベース板の厚さ方向に貫通する開口部が形成されていることを特徴とする電着塗装用治具。
【背景技術】
【0002】
いわゆるエナメル線等の絶縁被覆電線は、電線に絶縁樹脂をベースとする絶縁塗料(ワニス)を塗布して焼き付けることにより製造され、その絶縁塗料を塗布する技術として、電着塗装技術が注目されている。また、その絶縁被覆電線がモータやトランス等に用いられるコイルである場合には、電線の状態で絶縁被覆した後にコイルの部品形状に加工する際に絶縁被覆にクラック等が生じる場合があるため、絶縁被覆していない裸電線をコイルの形態に加工した後に、絶縁被覆することが試みられている。
【0003】
例えば、特許文献1には、平角導線をモータ用の電磁コイル形状に加工(エッジワイズ巻)したワークを電着塗装することが開示されている。この特許文献1では、ワークの両端部をチャックにより把持して吊り下げ状態に保持し、その吊り下げ状態で搬送しながら把持部分より下方部分を電着液に浸漬して塗装している。そして、塗装後、乾燥又は硬化により絶縁被覆を形成すると記載されている。
【0004】
また、特許文献2においても、ハンガーにより、コイルの両端部を把持して吊り下げ状態に保持し、その把持部分より下方を電着液に浸漬して塗装しており、その後、焼付け乾燥炉の中に配置され、赤外線や熱風を用いて加熱された後に冷却されることにより、被膜を硬化することが記載されている。また、絶縁皮膜の膜厚が大きくなると、表面に泡が発生し易いと記載されている。
【0005】
一方、特許文献3には、被膜中に発生する泡を除去する技術が開示されており、電着塗装工程の途中で電着液からワークを複数回取り出して、ワークに付着した気泡を除去しながら電着塗装することが記載されている。この特許文献3によれば、ワークを取り出さずに電着液に浸けておく連続浸漬時間を電着塗装工程の開始からの経過時間に伴って長くすると、効率的に気泡を除去することができるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、特許文献2に記載されているように、気泡は被膜が厚い部分に生じ易い。このため、コイル等に加工する前の線状の電線を電着塗装する場合は、均一な厚さの被膜を形成することが容易であるため、気泡の残存も少ないが、電線をコイル等の形態に加工した後に電着塗装する場合は、屈曲部等を有する形状であるため、被膜の厚さにばらつきが生じ易いとともに、その乾燥焼き付けも不均一になり易い。このため、気泡が残存し易いという問題がある。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、絶縁被覆内の気泡の残存を低減することができる絶縁被覆電線部品の製造方法及びその製造に用いて好適な電着塗装用治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の絶縁被覆電線部品の製造方法は、
電線塗装用治具を用いて電線部品に絶縁被覆して絶縁被覆電線を製造する方法であって、前記電線塗装用治具は、絶縁被覆されるべき電線部品の両端部を把持する少なくとも一対のクランプが、ベースの上に固定されており、前記一対のクランプのうちの少なくとも一方及びベースは、熱伝導材料により形成され、前記ベースは、平板状に形成されるとともに、前記一対のクランプの間に前記ベース板の厚さ方向に貫通する開口部が形成されており、前記電線部品の両端部を除き、該両端部の間の部分に電着により塗料を付着させる電着塗装工程と、電着塗装後の電線部品を加熱して前記電線部品に付着した塗料を焼き付けることにより該電線部品に絶縁被覆を形成する焼き付け工程とを有し、
前記電着塗装工程では、前記一対のクランプにより前記電線部品の両端部を把持した状態で前記塗料を付着させ、前記焼き付け工程では、
その把持状態で前記ベースをヒーターの上に載置し、該ヒーターから前記電線部品への熱伝導によって該電線部品を加熱する。
【0010】
電線部品は電気良導体であるため、熱伝導性に優れており、焼き付け工程でヒーターの上に電線部品の端部を載置することにより、ヒーターの熱が端部から電線部品の長さ方向に伝導して電線部品を加熱する。このため、電線部品は内部から加熱されることになり、電線部品の周囲に付着した塗料も電線部品に接触している内側から加熱され、内側から外側に向けて硬化していくことになる。したがって、電線部品に付着した塗料中に気泡が残存していた場合でも、その塗料が内側から外側に向けて硬化していく際に、徐々に厚くなる硬化層によって気泡も内側から外側に押されて外表面から抜け易くなる。
また、電線部品の端部を把持するクランプを熱伝導材料により形成することにより、電着塗装工程においてはクランプに把持して電線部品を、絶縁塗料を満たした電着槽に浸漬することができ、絶縁塗料を付着させた後は、そのクランプをヒーターの上に載置することにより、ヒーターの熱をクランプから電線部品に伝えて電線部品を加熱することができ、その一連の工程の取り扱いを容易にすることができる。電線部品の両端部をヒーターの上に載置して加熱する場合は、各端部を把持するクランプの両方を熱伝導材料により構成するとよい。
【0013】
本発明の絶縁被覆電線部品の製造方法において、前記焼き付け工程では、さらに前記電線部品の周囲を断熱カバーによって覆うとよい。
電線部品からの放熱を断熱カバーによって抑制することができ、電線部品を十分に加熱して良好な絶縁被覆を形成することができる。
【0014】
本発明の電着塗装用治具は、絶縁被覆されるべき電線部品の両端部を把持する少なくとも一対のクランプが、ベースの上に固定されており、前記一対のクランプのうちの少なくとも一方及びベースは、熱伝導材料により形成され
、前記ベースは、平板状に形成されるとともに、前記一対のクランプの間に前記ベース板の厚さ方向に貫通する開口部が形成されている。
ベースの上のクランプにより電線部品を保持した状態として電着塗装を行い、その保持状態でベースをヒーターの上に載置することにより、ヒーターの熱をベースに伝え、ベースからクランプを介して電線部品に伝達することができ、電着塗装工程と焼き付け工程の両方で用いることができる。
また、ヒーターの熱はベース及びクランプを経由する熱伝達によって電線部品に伝えられるが、ベースをヒーターに載置した際に、開口部からヒーターの熱が輻射によっても電線部品に伝えられるので、電線部品内の熱伝導と、電線部品の外からの熱輻射との両方の作用により電線部品を効果的に加熱することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、絶縁塗料を付着した電線部品の端部からヒーターの熱を電線部品の長さ方向に伝導させて電線部品を加熱するようにしたので、絶縁塗料を内側から外側に向けて硬化させることができ、これにより気泡が外表面から抜け易くなり、気泡の残存を低減して良質な絶縁被膜を形成することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について説明する。
この実施形態における絶縁被覆電線部品は、電動機や発電機のステータに用いられるコイルセグメントであり、
図5に示すように、その電線部品1Aは、平角導体を逆U字状(あるいはアーチ状)に曲げ成形してなり、その両端部2Aを除き中央部分3Aが絶縁被覆されている。この絶縁被覆電線部品(コイルセグメント)は、平角導体が露出している両端部2Aが、ステータコアに結合される。
【0019】
この絶縁被覆電線部品は、平角導体を電線部品1Aの形状に加工する成形工程と、加工後の電線部品1Aを洗浄する洗浄工程と、洗浄後の電線部品1Aの両端部2Aを除き、中央部分3Aに電着塗装技術により絶縁塗料を付着する電着塗装工程と、電線部品1Aを加熱して、付着した絶縁塗料を乾燥し焼き付ける焼き付け工程とを経て製造される。
【0020】
成形工程では、通常のプレス成形等により平角導体を
図5に示すような電線部品1Aに加工する。この
図5に示す例では、電線部品1Aは、平角導体が屈曲されて全体としては逆U字状に形成されるとともに、端部2Aを下方に向けたときの端部2A間にまたがる中央部分(頭部)3Aが平角導体の厚さ方向に屈曲形成されており、このため、両端部2Aは電線部品1Aの厚さ方向にずれて配置されている。
【0021】
電着塗装工程では、
図2に示す電着塗装用治具11Aが用いられる。
この電着塗装用治具11Aは、電線部品1Aの両端部2Aを除き、両端部2Aの間の部分(
図5にハッチングした部分)に電着塗装するための治具であり、平板状のベース12と、このベース12の片面に固定された複数対のクランプ13とから構成されている。各クランプ13は電線部品1Aの端部2Aを把持するものであり、図示例では、ベース12に固定された固定側クランプ部材14と、この固定側クランプ部材14にネジ15により固定される可動側クランプ部材16とを備えており、両クランプ部材14,16の対向部間に、これらクランプ部材14,16を締結することにより電線部品1Aの端部2Aを挿入状態に保持するスロット部17が形成されている。また、スロット部17には、挿入した電線部品1Aの端部2Aに弾性接触するばね片18が設けられている。
【0022】
この場合、各クランプ13は、ベース12上に複数の列をなすように固定されるとともに、隣り合う列の間で対をなして配置されており、
図2の白抜き矢印で示すように、一対のクランプ13のスロット部17に電線部品1Aの端部2Aをそれぞれ挿入して把持することにより、各電線部品1Aをベース12に対して垂直に、かつクランプ13の列の間に架け渡すように保持する構成である。また、対をなすクランプ13が列状に並んで配置されているので、各電線部品1Aも相互に間隔をおいて列をなして、かつ同じ姿勢で配置される(
図1参照)。
また、ベース12には、対をなすクランプ13の間の部分を除去するように、厚さ方向に沿う開口部19が形成されている。
【0023】
図示例では、電線部品1Aが3個ずつで一列をなし、全部で3列配置されるようになっている。そして、各列で対をなすクランプ13の間にそれぞれ開口部19が形成されていることにより、各電線部品1Aは、この開口部19の上方をまたぐように配置される。
そして、このベース12及びクランプ13は、電気伝導及び熱伝導が良好な材料、例えばアルミニウム、銅などの金属によって形成されている。
なお、クランプ13は図示したネジ15により可動側クランプ部材16を固定する形式のものに限らず、バネ等を用いて可動側クランプ部材16を付勢する形式のものとしてもよい。
【0024】
次に、このような電着塗装用治具11Aを用いて、電線部品1Aに絶縁塗料を付着する電着塗装工程について説明する。
成形工程により加工された電線部品1Aの両端部2Aを電着塗装用治具11Aの各クランプ13に把持して、電線部品1Aをベース12の上に垂直に立設した状態に保持する。そして、この電線部品1Aを保持した電着塗装用治具11Aのベース12をハンガー(図示略)により支持して、電線部品1Aを吊り下げた状態とする。つまり、電線部品1Aはクランプ13で把持された端部2Aが上方を向き、端部2A間に配置される中央部分3Aが下方を向けた状態に支持される。また、ベース12にワニ口クリップ等により配線(ともに図示略)を接続する。なお、ハンガーは絶縁体により形成される。
【0025】
そして、この吊り下げ状態で、
図3に示すように、絶縁塗料21を満たした電着槽22内にクランプ13で把持されている端部2Aを除き、クランプ13から露出している中央部分3Aを電着槽22内に浸漬し、ベース12と電着槽22内の電極23との間に直流電源24から電流を流して電着塗装する。
電着槽22内に貯留される絶縁塗料21は、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂等をベース樹脂とした絶縁塗料(ワニス)であり、硬化剤等が添加される。
【0026】
電着槽22に所定時間浸漬した後、電着槽22から電線部品1Aを引き上げ、電線部品1Aに付着した塗料(絶縁塗料21)の焼き付け処理を行なう。
【0027】
そして、焼き付け工程では、
図4に示す焼き付け装置31が用いられる。この焼き付け装置31は、トンネル状の断熱カバー32により囲まれた通路33の入口に、受け入れステーション34が設置され、断熱カバー32の内側に、乾燥ステーション35、焼き付けステーション36、冷却ステーション37が順次設置され、通路33の出口に取出しステーション38が設置される。そして、乾燥ステーション35及び焼き付けステーション36にヒーター39がそれぞれ設けられ、冷却ステーション37には冷風を供給する送風機(図示略)が設けられている。また、これら各ステーション34〜38は、シャッターで仕切られている。各ステーション34〜38間の移送は、例えばウォーキングビーム等の間欠搬送手段(図示略)により電線部品1Aを間欠的に移動することにより行われる。
【0028】
乾燥ステーション35及び焼き付けステーション36に設置されるヒーター39は、板状に形成されており、通路33上に水平に配置され、その上面が放熱面39aとされている。
そして、電線部品1Aを上に向けた状態で電着塗装用治具11Aのベース12を受け入れステーション34に載置し、間欠搬送手段によって乾燥ステーション35、焼き付けステーション36の各ヒーター39の上に順次搬送する。
図1に示すように、ヒーター39の放熱面39aの上に、電線部品1Aを保持したベース12を載置すると、このベース12及びクランプ13は熱伝導が良好な材料(アルミニウム、銅等)により形成されているので、ヒーター39の熱が放熱面39aから速やかに伝わって、内部を伝導し、クランプ13から電線部品1Aの端部2Aに伝わり、電線部品1A内を長さ方向に伝導する。この電線部品1Aは電気良導体であり、熱伝導にも優れるから、速やかに加熱される。
【0029】
このようにして、乾燥ステーション35では、乾燥用のヒーター39により電線部品1Aを例えば150℃に加熱して絶縁塗料を乾燥させ、焼き付けステーション36では、焼き付け用のヒーター39により電線部品1Aを例えば200℃〜300℃に加熱して塗料を焼き付ける。そして、最後に冷却ステーション37で冷却した後、取出しステーション38から取り出され、電着塗装用治具11Aのクランプ13から外すと、絶縁被覆電線として製品となる。
【0030】
以上のように、この実施形態の電着塗装においては、電着塗装用治具11Aに電線部品1Aを保持した状態で電着塗装し、さらに焼き付け処理することにより、電着塗装工程から焼き付け工程までの一連の工程中の電線部品1Aの取り扱いを容易にすることができる。
また、焼き付け工程においては、ヒーター39の熱を電線部品1Aの端部2Aから長さ方向に伝導して電線部品1Aを内部から加熱するので、電線部品1Aに付着した塗料も内側から外側に向けて硬化していくことになり、電線部品1Aに付着した塗料中に気泡が残存していた場合でも、徐々に厚くなる硬化層によって気泡も内側から外側に押されて外表面から抜け易くなる。したがって、気泡の残存を低減して、良質な絶縁被膜を形成することができる。
【0031】
さらに、この焼き付け工程において、ベース12に開口部19が形成され、電線部品1Aがこの開口部19をまたぐように配置されているので、この開口部19に臨む部分のヒーター39からの輻射熱が電線部品1Aに伝わり、電線部品1Aを外部からも加熱することができる。さらに、断熱カバー32により放熱が抑制された状態となっており、電線部品1Aを効果的かつ均一に加熱することができる。
なお、このように輻射熱が追加された場合においても、内部からの加熱が主となるため、気泡抑制の効果に影響はない。
【0032】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態では、電着塗装用治具11Aに電線部品1Aの両端部2Aを保持し、その両端部2Aともヒーター39の上に載置されるようにしたが、両端部2Aのうちの一方の端部のみをヒーター39の上に載置して、この一端部から電線部品1Aの全体に熱伝導されるようにしてもよい。その場合、その一方の端部を把持するクランプが熱伝導材料により構成されていればよい。
【0033】
また、上記実施形態では、
図5に示されるように、平角導体を逆U字状に曲げ成形した電線部品1Aに絶縁被覆して絶縁被覆電線部品を製造する場合について説明したが、本発明が適用される電線部品は、この
図5に示される形状に限るものではなく、各種形状の電線部品を採用できる。
例えば、本発明が適用される電線部品として、
図6に示すように、偏平な横断面を有する平角導線を螺旋状に巻回して複数の巻回部4を形成することにより偏平状に形成したコイル部品1Bからなり、その両端部2Bを除いた中央部分3B(
図6にハッチングで示した部分)が絶縁被膜された絶縁被膜付コイル(コイルセグメント)を採用できる。この絶縁被膜付コイルは、例えば、電動機や発電機のステータに用いられるものである。
なお、電着塗装用治具11Bに用いられるクランプ等の構成要素は、
図1及び
図2に示される電着塗装用治具11Aと同じものであり、
図6及び
図7において、第1実施形態と共通する要素には同一符号を付して説明を省略する。
【0034】
このコイル部品1Bの電着塗装においても、
図7に示す電着塗装用治具11Bにコイル部品1Bを保持した状態で電着塗装し、さらに焼き付け処理することにより、電着塗装工程から焼き付け工程までの一連の工程中のコイル部品1Bの取り扱いを容易にすることができる。また、電着塗装用治具11Bでは、一対のクランプ13のスロット部17にコイル部品1Bの端部2Bをそれぞれ挿入して把持することにより、コイル部品1Bの両端部2Bの間に形成された複数の巻回部4どうしの間隔をあけ伸長状態にし、すなわち、巻回部4どうしを重なり合わせることなく線状の状態で電着塗装を施し、乾燥焼き付けを行うことができる。そして、この電着塗装用治具11Bにおいても、焼き付け工程は、ヒーター39の熱をコイル部品1Bの端部2Bから長さ方向に伝導してコイル部品1Bを内部から加熱するので、コイル部品1Bに付着した塗料も内側から外側に向けて硬化していくことになり、コイル部品1Bに付着した塗料中に気泡が残存していた場合でも、徐々に厚くなる硬化層によって気泡も内側から外側に押されて外表面から抜け易くなる。したがって、コイル部品1Bの導線の回りに均一な厚さの絶縁被膜を形成でき、気泡の残存を低減して、良質な絶縁被膜を形成できる。
【実施例】
【0035】
本発明の効果確認のために、以下の実験を行った。
表1の実施例1〜5及び比較例1〜5では、無酸素銅により厚さ1mm、幅3mmの平角導体を
図5に示すように1辺を20cmに屈曲させた形状の電線部品を作製した。また、表1の実施例6〜9では、無酸素銅により、
図6に示すように偏平な横断面(0.6mm×12mm)を有する平角導線を螺旋状に10回巻回して、巻回部を長円状(巻外径が100mm×50mmの偏平状)に形成したコイル部品を作製した。
電線部品の電着塗装用治具として
図2に示す構成のものを作製し、ベース及びクランプはアルミニウムを用いて作製した。また同様に、コイル部品の電着塗装用治具として
図7に示す構成のものを作製し、ベース及びクランプはアルミニウムを用いて作製した。そして、電線部品又はコイル部品にポリアミドイミド(PAI)を主体とする絶縁塗料と、ポリイミド(PI)の樹脂を主体とする絶縁塗料とを用いて、電着塗装した後、実施形態で述べたものと同様の方法でヒーターの上に電着塗装用治具を載置し、熱伝導により電線部品を加熱した。
また、比較例1〜5は、電着塗装した電線部品をマッフル炉内に設置し、炉壁からの輻射熱によって加熱した。
【0036】
いずれも電線部品の温度として、150℃まで昇温し、150℃で5分間保持して乾燥し、その後250℃で3分間保持して焼き付け後に冷却した。昇温速度は表1に示す通りとし、焼き付け後の絶縁被膜の膜厚を測定し、気泡の残存状況を検査した。気泡は目視観察にて確認できる気泡があった場合を気泡「有」とし、確認できなかった場合に「無」とした。
その結果を表1に示す。
【0037】
【表1】
【0038】
表1から明らかなように、実施例のものはいずれも絶縁被膜に気泡の残存は認められなかった。この結果により、熱伝導によって電線部品の内部から加熱することで、気泡のない良質な絶縁被膜を形成することができることがわかる。