【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁コイル板およびそれを積層してなるコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化・高性能化に伴い、駆動モーター部等に使用されるコイルはより小型・軽量であることが望まれている。
このようなコイルとして、従来より、薄型平角線を使用して集積率を高めたコイルが使用されているが、絶縁塗装（電着）工程、コイル巻き工程などの製造工程のコストの増大が問題となっている。
【０００３】
一方、コイル巻き工程を不要とした、銅鋼板を打抜き成型したコイル板を積層してなる新規コイルが提案されている。このようなコイルの場合、該コイルを構成するコイル板は導体部が既に所定の形状に成型されているので、表面を絶縁処理することで所定の磁性機能を付与することができる。
上記絶縁処理の方法としては、従来よりコイル板表面にフィルム状の絶縁層を貼り付ける方法が一般的であるが、複雑な形状のコイル板への貼り付けは製造工程を複雑にし、それゆえ製造コストを増大させるという問題がある。さらに、このような貼り付けには、通常、フィルム状の接着層が用いられるが、接着層および絶縁層を薄肉化することには限界があり、従って、得られるコイルの小型化、軽量化に限界がある。
【０００４】
一般的に、電着やディッピングによって板材に絶縁層の被覆を行った場合、断面コーナー部の被覆厚さは、平坦部の被覆厚さよりも薄くなる傾向にあるため、ある程度の耐電圧特性を維持させるためには、平坦部の被覆を厚くして、断面コーナー部の被覆を厚くすることで対応せざるを得なかった。その結果、平坦部の被覆を薄膜化することができず、製品（コイル）の小型化が困難であった。
また、積層タイプのコイルに使用される導電板の作製は、生産効率を考慮して、打抜き加工による作製が主流である。
打抜き加工によって作製された導電板は、図８に示すように、断面コーナー部が平角線の断面コーナー部よりも鋭利になっている。
このような断面コーナー部へは、耐電圧特性が良好でかつ薄膜の被覆が困難となる。また、打抜き機械の刃先が破損した状態で導電板が打抜き加工される場合もある。そのような状態で打抜かれた導電板の断面コーナー部には、図９に示すように、複数の角部（コーナー部）が形成されるので、ますます薄膜の被覆が困難となる。
従って、打抜き加工された導電板では、断面コーナー部の角部を、例えば、研磨などによって除去する工程が必要となり、よって、工程が煩雑となり、さらにはコストが上昇する。
また、トランスなど比較的高電圧で使用されるコイルに絶縁層を形成する際には、上記の理由に加えて以下の理由によって、電着被覆は行われていなかった。電着被覆によって絶縁層を形成した場合、絶縁被覆層内に不可避的にボイドが多数形成される。そのボイドを起点にして容易に絶縁層の破壊が起こるため、耐電圧特性が低くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電着被覆によって平板を絶縁被覆し、これを積層してコイルとする製造工程は、生産効率がよく、コストダウンを行うには魅力的であった。
本発明の課題は、上記問題を解決し、断面コーナー部の絶縁被覆層の厚みが平坦部の絶縁被覆層の厚みよりも厚肉になるような電着被覆を施したリング状絶縁コイル板、および当該リング状該絶縁コイル板を積層してなる小型・軽量のトランス用コイルを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の特徴を有するものである。
（１）断面形状が平角状でありかつ平面形状が開放部を有するリング状の導電板の表面に、アクリル系水分散樹脂ワニスの電着によって薄膜絶縁被覆層が形成されたリング状絶縁コイル板であって、該リング状の導電板の断面のコーナー部に形成された絶縁被覆層の厚みが、該導電板上の平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みよりも大きい、リング状絶縁コイル板。
（２）アクリル系水分散樹脂ワニスがエポキシ−アクリル系水分散樹脂ワニスである、上記（１）記載のリング状絶縁コイル板。
（３）開放部を有するリング状の導電板の平面上に複数のコーナーがある、上記（１）または（２）記載のリング状絶縁コイル板。
（４）リング状の導電板上の平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みが１０μｍ〜２００μｍである、上記（１）〜（３）のいずれか記載のリング状絶縁コイル板。
（５）リング状の導電板が打抜き加工によって作製されたものである、上記（１）〜（４）のいずれか記載のリング状絶縁コイル板。
（６）上記（１）〜（５）のいずれか記載のリング状絶縁コイル板を複数枚積層させてなるトランス用コイル。
（７）５０ｋＷ以下用である、上記（６）に記載のトランス用コイル。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明のリング状絶縁コイル板は、断面形状が平角状でありかつ平面形状が開放部を有するリング状の導電板の表面に、アクリル系水分散樹脂ワニスの電着によって薄膜絶縁被覆層が形成されたものである。ここで、該リング状の導電板の断面のコーナー部に形成された絶縁被覆層の厚みは、該導電板上の平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みよりも大きい。
【０００８】
上記構成とすることによって、製造コストを低減できると同時に、絶縁層の厚みをより薄くした絶縁コイル板を得ることができる。また、とりわけ、アクリル系水分散樹脂ワニスを使用することによって、リング状の導電板の断面のコーナー部の被覆性が向上し（断面のコーナー部が平坦部よりも厚肉に被覆される）、かつ得られるリング状絶縁コイル板の耐熱性が向上する。さらに、後述するように、当該絶縁コイル板を複数枚積層することによって、小型・軽量のトランス用コイルを得ることができる。
【０００９】
本発明で使用するリング状の導電板は、断面形状が平角状でありかつ平面形状が開放部を有するものであれば、全体の形状は特に限定されるものではなく、得られるコイル（後述するように、本発明のリング状絶縁コイル板を複数枚積層することによって得られる）の用途に応じて適宜選択される。特に、図１（図３（Ａ））に示すリング状の導電板（電着塗装したもの）を積層してコイルとした場合、様々な方向から端子を接続できる点（例えば、図４）で、複数個の平面コーナー部を有するリング状の導電板が好ましい。また、図４のように、一種類のリング状の導電板（電着塗装したもの）のみ（図３（Ａ）のリング状絶縁コイル板のみ）でコイルを形成してもよく、図３（Ａ）および（Ｂ）の異なる形状のリング状の導電板（電着塗装したもの）を積層して、図５および６に示すようなコイルを形成してもよい。
該導電板の厚みは、得られるコイルの小型化・軽量化などの観点から、好ましくは５０μｍ〜１５００μｍ、より好ましくは２００μｍ〜１０００μｍである。また、リング状の導電板が占有する面積は、縦の長さ×横の長さ（縦×横は、図１に示す通りである）が好ましくは１０ｍｍ×１０ｍｍ〜１５０ｍｍ×１５０ｍｍであり、より好ましくは２０ｍｍ×２０ｍｍ〜９０ｍｍ×９０ｍｍである。該導電板の材質としては、導電性の良好なものであれば特に限定されないが、金属材料が好ましく、特に、銀、銀合金、電気銅、銅、銅合金、銅クラッドアルミニウム、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金などが、電気伝導性が高い点で好ましい。また、導電板をリング状に加工する方法は、特に限定されるものではないが、好ましくは打抜き加工である。
【００１０】
リング状の導電板の表面に形成される薄膜絶縁被覆層の厚みは、該導電板の平坦部では、好ましくは１０μｍ〜２００μｍ、より好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。該厚みが１０μｍ未満であると、充分なＡＣ（交流）耐電圧の効果を得ることが困難となり、２００μｍを超えても顕著なＡＣ耐電圧の効果の向上は見られなく、さらに得られるコイルのサイズが大型化する。一方、該薄膜絶縁被覆層の、該導電板の断面のコーナー部での厚みは、断面のコーナー部でのＡＣ耐電圧の低下を防ぐために（断面のコーナー部分では、電界集中により、耐電圧特性が低下する）、平坦部での厚みよりも厚く、具体的には、平坦部での厚みの１．１倍以上である。しかしながら、得られるコイルの小型化・軽量化の観点から、好ましくは１．１倍〜２０倍、より好ましくは１．１倍〜１０倍、さらに好ましくは１．１倍〜５倍である。断面のコーナー部での厚みが平坦部での厚みの１．１倍未満であると、断面のコーナー部でのＡＣ耐電圧が、電界集中により大きく低下する。
なお、本発明において、リング状の導電板の表面に形成される薄膜絶縁被覆層の厚みとは、図７に示す通りである。すなわち、該導電板の平坦部での薄膜絶縁被覆層の厚みは、該導電板の断面の幅方向の辺の中心点での薄膜絶縁被覆層の厚み（図７中、Ｔｆ）をいい、該導電板の断面のコーナー部での薄膜絶縁被覆層の厚みは、図７中、Ｔｃをいう。
【００１１】
次に、薄膜絶縁被覆層を形成する方法について説明する。
本発明において、薄膜絶縁被覆層は、上記所定のリング状の導電板の表面に水分散樹脂ワニスを電着して電着皮膜を形成し、これを焼付ける方法にて形成される。その際、後述する電着条件により該導電板の断面のコーナー部に形成された絶縁被覆層の厚みが該導電板上の平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みの１．１倍以上となるようにする。次いで、通常の条件で焼付けを行っても良好な薄膜絶縁被覆層を形成することができる。なお参考のために付言すると、溶液タイプの樹脂ワニスを用いて電着して形成せしめた薄膜の皮膜はこれを焼付けると、形成された薄膜の皮膜が焼付け時に垂れを生じて均一な皮膜が形成できず、特にコーナー部においてはこれが著しくほとんど皮膜が形成できず、たとえ形成できたとしても部分的にしか形成できず、到底絶縁皮膜とはなり得ない。ピンホール数はやはり計数できない程の多数のレベルになる。
【００１２】
水分散樹脂ワニスと溶液型樹脂ワニスとの上記した相違については未だにその理由は十分解明されていないが、本発明者らは次のように考えている。
【００１３】
即ち、溶液型樹脂ワニスを使用する場合、該ワニスから形成された皮膜は、皮膜全体が樹脂と溶媒との均一物（濃厚溶液）となっているため、換言すれば皮膜自体が未だ溶媒で希釈された樹脂であるため、焼付け時の高温度での硬化より先に、溶媒の存在に起因する著しい粘度低下が起こり、表面張力の作用により樹脂がコーナー部から平坦部に流れる。しかも形成された皮膜が薄膜であるため、少しでも流れが生じると皮膜に欠損部が生じ、かかる理由により溶液型樹脂ワニスを用いた場合にはこの問題が致命的なものになると推定される。これに対して、水分散樹脂ワニスを電着して形成した皮膜は、樹脂の細粒が幾重にも重なり合って堆積し、この細粒間に分散媒たる水が存在する構造を有する。各細粒内には水が存在していないので、高温度での焼付け時に分散媒たる水による粘度の低下の問題はほとんど起こらず、電着時そのままの形状を保って硬化するものと考えられる。
【００１４】
本発明において使用する水分散樹脂ワニスとしては、電着により皮膜を形成し得るものであればよく、従来から電線などの他の分野において電着用水分散樹脂ワニスとして使用されているものがいずれも使用することができる。これらのなかで好ましいものは、アクリル系樹脂の水分散樹脂ワニスである。このようなアクリル系樹脂としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。すなわち、
（ａ）成分として、式（１）；
ＣＨ２＝ＣＲ１Ｒ２ （１）
（ここで、Ｒ１：水素原子、アルキル基、Ｒ２：ニトリル基、アルデヒド基、カルボキシエステル基）にて表される少なくとも１種の化合物、および、
（ｂ）成分として、式（２）
ＣＨ２＝ＣＲ３Ｒ４ （２）
（ここで、Ｒ３、Ｒ４：水素原子、アルキル基、アミド基、Ｎ−アルキルアミド基、アルキロール基、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、但し、Ｒ３とＲ４とが同時に水素原子、あるいはアルキル基の場合を除く）にて表される少なくとも１種の化合物、ならびに（ｃ）成分として（１）式あるいは（２）式で表される化合物の各二重結合と反応し得る少なくとも１つの二重結合を有する不飽和有機酸、の少なくとも３成分を反応させて得られる共重合体からなるアクリル系樹脂である。
【００１５】
上記（ａ）成分のＲ１、Ｒ２、（ｂ）成分のＲ３、Ｒ４、および（ｃ）成分である有機酸の各炭素数は、得られるアクリル系樹脂の耐熱性の点から、好ましくは約３０以下、特に好ましくは１５以下である。
【００１６】
（ａ）成分の好ましい例は、得られるアクリル系樹脂の耐熱性の点から、合計炭素数が１５以下のものであり、具体例としては、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸プロピル、アクロレインが挙げられる。
【００１７】
（ｂ）成分の好ましい例としては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタアクリレート、アリルグリシジルエーテル、アクリルアミド、メチロールアクリルアミド、エチロールアクリルアミドが挙げられる。
【００１８】
（ｃ）成分の好ましい例としては、一塩基酸として、アクリル酸、クロトン酸、ビニール酢酸、メタアクリル酸、α−エチルアクリル酸、β−メチルクロトン酸、チグリン酸、２−ペンテン酸、２−ヘキセン酸、２−ヘプテン酸、２−オクテン酸、１０−ウンデセン酸、９−オクタデセン酸、桂皮酸、アトロパ酸、α−ベンジルアクリル酸、メチルアトロパ酸、２，４−ペンタジエン酸、２，４−ヘキサジエン酸、２，４−ドデカンジエン酸、９，１２−オクダデカジエン酸等、二塩基酸として、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、ムコン酸、ジヒドロムコン酸等、三塩基酸として、１，２，４−ブテントリカルボン酸等が挙げられる。より好ましい（ｃ）成分の例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸が挙げられる。
【００１９】
上記アクリル系樹脂は、公知の重合法、例えば、乳化重合、溶液重合、懸濁重合法により、上記（ｂ）成分１モル当たり、（ａ）成分１〜２０モル、好ましくは２〜１０モル、最も好ましくは４〜６モルと、（ａ）成分プラス（ｂ）成分１モル当たり０．０１〜０．２モル、好ましくは０．０３〜０．１モルの（ｃ）成分とを反応させることにより得ることができる。
【００２０】
上記アクリル系樹脂は、スチレンおよびその誘導体、ジオレフィン等の変性剤により変性されたものであってもよい。スチレン誘導体としては、スチレンのフェニル基が、ニトリル基、ニトロ基、水酸基、アミノ基、ビニール基、フェニル基、塩素、臭素等のハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、Ｎ−アルキルアミノ基、の少なくとも１つにより置換された化合物が挙げられる。上記アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル等が挙げられ、アラルキル基としては、ベンジル基、αあるいはβ−フェニルエーテル等が挙げられ、Ｎ−アルキルアミノ基としては、Ｎ−メチルアミン、Ｎ−エチルアミン、Ｎ−プロピルアミン等が挙げられる。就中好ましいスチレン誘導体の例としては、メチルスチレン、エチルスチレン、ジビニルベンゼン、クロロスチレンが挙げられる。また、上記ジオレフィンの好ましい例としては、ブタジエン、ペンタジエン、メチルブタジエン等が挙げられる。これら変性剤を含むアクリル系樹脂は、上記の公知の重合法により、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分の混合物に１つあるいはそれ以上の上記変性剤を加えて重合することにより得られるが、スチレンおよびその誘導体やジオレフィンの添加量は、（ａ）成分１モル当たり前者の場合で約２モルあるいはそれ以下、後者の場合で約１モルあるいはそれ以下に抑えるべきである。この理由としては、スチレンの場合、得られるアクリル系樹脂の可撓性が乏しくなること、一方、ジオレフィンの場合、軟化温度が低くなることが挙げられる。
【００２１】
上記アクリル系樹脂は、通常、約１０，０００から１，０００，０００の重合度、好ましくは１００，０００から５００，０００程度の重合度を有する。重合度が１０，０００よりも低いと、強靭さが乏しくなり、一方、重合度が１，０００，０００よりも高いと、塗装に際し、作業性が悪くなる。
【００２２】
アクリル系樹脂のうち、特に好ましいのはエポキシアクリル系樹脂である。また、一般に乳化重合により製造されるアクリル系樹脂の乳化物それ自体、あるいは界面活性剤と共にアクリル系樹脂を水中に分散せしめたものがワニスとして好ましい。
【００２３】
本発明のリング状絶縁コイル板を製造する場合における水分散樹脂ワニスの濃度は、好ましくは０．１〜１０重量％、より好ましくは０．３〜５重量％程度である。水分散樹脂ワニスの濃度が１０重量％より高くなると、良好な薄膜が形成し難くなり、一方、０．１重量％より低くなると、ピンホール数が増加して絶縁性が不充分となる。また、この水分散樹脂ワニス中の樹脂分散粒子の大きさは、通常１．０μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以下程度である。樹脂分散粒子の大きさが１．０μｍより大きくなると、良好な薄膜が形成し難くなる。
【００２４】
上記水分散樹脂ワニスにリング状の導電板を浸漬し電着する。電着条件としては、電着電圧は、好ましくはＤ．Ｃ．電圧５〜１００Ｖ、より好ましくは７〜３０Ｖであり、電着時間は、通常０．０１〜３０秒、好ましくは０．０３〜１５秒程度であり、電着の際のワニス温度は、好ましくは５〜４０℃、より好ましくは１０〜３５℃である。また、電着層の焼付け温度は、通常１００〜７００℃、好ましくは２００〜６００℃である。電着電圧が５Ｖよりも低いと、電着絶縁被覆層を形成させることが困難となる傾向があり、１００Ｖよりも高いと、電着絶縁被覆層を均一な厚みで形成することが困難となる傾向がある。電着時間が０．０１秒よりも短いと、電着絶縁被覆層を形成させることが困難となる傾向があり、３０秒よりも長いと、単に電着絶縁被覆層の厚みが厚くなるだけである。ワニス温度が５℃よりも低いと、電着絶縁被覆層を形成させることが困難となる傾向があり、４０℃よりも高いと、温度管理が必要となり生産コストを上げる要因となる。さらに、焼付け温度が１００℃よりも低いと、焼付けに要する時間が長時間となり、７００℃よりも高いと、電着絶縁被覆層が劣化する傾向がある。なお、電着の際、Ｄ．Ｃ．荷電にＡ．Ｃ．荷電を重畳させることも可能である。
【００２５】
次に、本発明のリング状絶縁コイル板の製造方法を、一例を挙げてさらに詳細に説明する。
Ｄ．Ｃ．電源の陽極側に接続されたリング状の導電板を、水分散樹脂ワニスで満たされた電着バス中を通過させる。円筒状の陰極が電着バス中に配置されており、陽極であるリング状の導電板と陰極間の電位差により樹脂がリング状の導電板上に均一に析出し、電着層が形成する。電着層は、リング状の導電板全体を被覆してもよく、リング状の導電板の端子部を除いて電着してもよい。リング状の導電板全体を被覆した場合、コイルとして積層する前に、端子部の電着被覆を除去する必要がある。
【００２６】
なお、本発明において、水分散樹脂ワニスとして上記アクリル系樹脂ワニスを用いた場合、その電着層を直ちに乾燥、焼付けしてもよいが、乾燥、焼付け前に、有機溶剤を満たした溶剤槽中を通過させることが特に好ましい。この有機溶剤としては、水を少なくとも約１重量％、好ましくは少なくとも約１０重量％溶解し、かつリング状の導電板上に析出した乾燥、焼付け前の、而して半硬化状態またはそれより前のアクリル系樹脂を少なくとも膨潤、好ましくは溶解するものが用いられる。このような有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン等の１価または多価アルコール、あるいはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル等のセロソルブ類、あるいはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の含窒素溶剤、ジメチルスルホキシド等の含硫黄溶剤が挙げられる。中でも特に、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシドが好ましい。
【００２７】
上記有機溶剤による処理により、電着層中のアクリル系樹脂粒子同士の焼付け時における融合が効果的に進行し、而して一層ピンホールの少ない均一な皮膜を形成することができる。なお、電着層を溶剤槽中を通過させることに代えて、上記有機溶剤の蒸気やミスト中を通過させることによっても同様に効果的な処理を行うことができる。
【００２８】
次に、電着槽および有機溶剤槽の出口に、例えば、エアーワイパー、ローラーワイパー等のワイピング装置を設け、電着層上に付着した電着槽液および有機溶剤槽液の過剰分を連続的に除去してもよい。特に高速にて電着塗装を行った際、付着した槽液が焼付け工程にて発泡作用し、高速作業を妨げることがある。このため、上記したワイピング方法により槽液を除去すれば、発泡が防止される。
【００２９】
有機溶剤槽を出たリング状の導電板は、乾燥装置に入る。そこでリング状の導電板は加熱され、電着層中の有機溶剤および水が蒸発除去される。乾燥装置の温度は、有機溶剤の種類により変わるが、一般に約６０〜３００℃、好ましくは約１００〜２５０℃である。乾燥装置において、液体の蒸発除去の促進とリング状の導電板上の電着樹脂の半硬化または完全硬化とを同時に行うために、高温度（例えば、約２００〜５００℃）が適用され得る。換言すれば、乾燥装置の最後の部分を、電着樹脂を硬化し得るような高温に維持してもよいし、また、乾燥装置の後に別の焼付け、硬化装置を設けてもよい。この場合、電着層は最初約１５０℃程度の比較的低温にて乾燥し、その後高温にて焼付け、硬化する。
【００３０】
乾燥終了後、リング状の導電板は焼付け炉に移送され、焼付け、硬化が行われる。焼付け温度は２００〜７００℃前後で行われる。なお、乾燥時に焼付け硬化まで充分行われたものは、焼付け炉での焼付け、硬化を省略してもよい場合がある。
【００３１】
上記のようにして、本発明の、リング状の導電板の表面に水分散樹脂ワニスの電着によって薄膜絶縁被覆層が形成されたリング状絶縁コイル板が得られる。
【００３２】
本発明のコイルは、上記リング状絶縁コイル板を複数枚積層させてなるものである。上記リング状絶縁コイル板を積層することによって、得られるコイルをより小型化・軽量化することができる。上記リング状絶縁コイル板の積層枚数は、１個のコイルの中に入力端子および出力端子を何個設けるか、使用するリング状の導電板の形状等によって適宜決定すればよく、例えば、図４に示すように図３（Ａ）のリング状絶縁コイル板４枚を上下左右に方向を変えて積層する、図５に示すように、図３（Ａ）および（Ｂ）の２種類の異なる形状のリング状絶縁コイル板４枚（図３（Ａ）の形状のコイル板を２枚、図３（Ｂ）の形状のコイル板を２枚）を積層する、図６に示すように、図３（Ａ）および（Ｂ）の２種類の異なる形状のリング状絶縁コイル板８枚（図３（Ａ）の形状のコイル板を４枚、図３（Ｂ）の形状のコイル板を４枚）を積層する等がある。本発明のリング状絶縁コイル板をトランス用コイルに使用する場合、５０ｋＷ以下で使用されるトランス用コイルに適している。使用条件が５０ｋＷを超えると、厚肉の被覆層が必要となるため、電着で対応できる被覆厚さではなくなり、また、被覆層内に不可避的に存在するボイドの影響により、被覆厚さに相当する耐電圧特性を得ることができなくなる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
（実施例１）
堅型炉にて、下記条件の電着塗装法に従って、陽極である打抜きによって作製された銅製のリング状の導電板（厚さ：５００μｍ、図１に示す形状のもの、縦：４０ｍｍ、横：２０ｍｍ）に、エポキシ−アクリル系水分散樹脂ワニス（アクリロニトリル４．５モル、アクリル酸０．８モル、グリシジルメタアクリレート０．５モル、イオン交換水７５０ｇ、ラウリル硫酸エステルソーダ７．０ｇ、過硫酸ソーダ０．１５ｇからなる混合物をフラスコ内に入れ、室温、窒素気流下、１０〜３０分間、攪拌を続ける。その後、この混合物を５７℃の温度にて５時間反応させる）を水で希釈し、１０重量％の濃度としたものを塗布した。電着条件は以下に示す通りである。
陰極：白金電極
極間距離：１．５ｃｍ
電着電圧：１０Ｖ
電着時間：５秒
ワニス温度：２５℃
【００３４】
次いで、得られた塗装導電板を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液に浸漬する。そこで導電板上に析出しているエポキシ−アクリル樹脂上にＤＭＦ溶液を付与する。このようにＤＭＦ溶液で処理された析出層を、２００℃で５分間乾燥し、４００℃で１０分間焼付けし、薄膜絶縁被覆層（平坦部の厚さ：２０μｍ、断面のコーナー部の厚さ：１００μｍ）が形成されたリング状絶縁コイル板を得た。
得られたリング状絶縁コイル板の断面観察図を図１に示す。また、図２に、得られたリング状絶縁コイル板の各部位での絶縁被覆層の厚さを図示する。
【００３５】
（実施例２）
実施例１と同様のリング状の導電板に、エポキシ−アクリル系水分散樹脂ワニス（アクリロニトリル５モル、マレイン酸１．２モルおよびグリシジルメタアクリレート０．５モルを単量体として、ならびにイオン交換水８５０ｇ、ラウリル硫酸エステルソーダ１０ｇおよび過硫酸ソーダ０．１４ｇを用いたこと以外は、実施例１で使用したワニスと同様の方法で調製した）を水で希釈し、１０重量％の濃度としたものを塗布した。電着条件およびそれ以降の工程は実施例１と同様にして、薄膜絶縁被覆層（平坦部の厚さ：４５μｍ、断面のコーナー部の厚さ：１８０μｍ）が形成されたリング状絶縁コイル板を得た。
【００３６】
（実施例３）
実施例１と同様のリング状の導電板に、アクリル系水分散樹脂ワニス（アクリル酸エチル５モル、アクリル酸１モルおよびメチロールアクリルアミド０．３モルを単量体として、ならびにイオン交換水１２００ｇ、ラウリル硫酸エステルソーダ１２ｇおよび過硫酸ソーダ０．２ｇを用いたこと以外は、実施例１で使用したワニスと同様の方法で調製した）を水で希釈し、１０重量％の濃度としたものを塗布した。電着条件およびそれ以降の工程は実施例１と同様にして、薄膜絶縁被覆層（平坦部の厚さ：１５μｍ、断面のコーナー部の厚さ：９０μｍ）が形成されたリング状絶縁コイル板を得た。
【００３７】
（比較例１）
実施例１と同様のリング状の導電板に、水溶性アクリルワニスを水で希釈し、１０重量％の濃度としたものを塗布した。電着条件およびそれ以降の工程は実施例１と同様にして、薄膜絶縁被覆層（平坦部の厚さ：４５μｍ、断面のコーナー部の厚さ：５μｍ）が形成されたリング状絶縁コイル板を得た。
【００３８】
（比較例２）
実施例１と同様のリング状の導電板に、水溶性ポリエステルワニスを水で希釈し、１０重量％の濃度としたものを塗布した。電着条件およびそれ以降の工程は実施例１と同様にして、薄膜絶縁被覆層（平坦部の厚さ：２０μｍ、断面のコーナー部の厚さ：３μｍ）が形成されたリング状絶縁コイル板を得た。
【００３９】
（比較例３）
実施例１と同様のリング状の導電板に、水溶性ポリイミドワニスを水で希釈し、１０重量％の濃度としたものを塗布した。電着条件およびそれ以降の工程は実施例１と同様にして、薄膜絶縁被覆層（平坦部の厚さ：１５μｍ、断面のコーナー部の厚さ：３μｍ）が形成されたリング状絶縁コイル板を得た。
【００４０】
（比較例４）
実施例１と同様のリング状の導電板に、水溶性アクリルワニスを水で希釈し、１０重量％の濃度としたものをディッピングで塗布した。ディッピング以降の工程は実施例１と同様にして、薄膜絶縁被覆層（平坦部の厚さ：５０μｍ、断面のコーナー部の厚さ：６μｍ）が形成されたリング状絶縁コイル板を得た。
【００４１】
上記で得られた各リング状絶縁コイル板を、以下の項目について評価した。その結果を表１に示す。
【００４２】
（被覆厚さ）
図１の（Ａ）部（２箇所の平均被覆厚さ）および（Ｂ）部（２箇所の平均被覆厚さ）の断面のコーナー部の平均被覆厚さが、平坦部の平均被覆厚さの１．１倍以上であるリング状絶縁コイル板を○で示し、１．１倍未満であるリング状絶縁コイル板を×で示す。
【００４３】
（ピンホール試験）
ＪＩＳ Ｃ３００３に準拠して、ｎ＝５０のリング状絶縁コイル板に対してピンホールの有無を調査した。ピンホールが確認されなかったリング状絶縁コイル板を○で示し、ピンホールが確認されたリング状絶縁コイル板を×で示す。
【００４４】
（ＡＣ破壊電圧）
ＪＩＳ Ｃ ３００３に準拠して、ＡＣ破壊電圧を測定した。すなわち、２枚のリング状絶縁コイル板を重ね合わせた状態にする。各板に交流電圧発生器を接続し、電圧を上昇させて、短絡した電圧を破壊電圧とする。
【００４５】
（耐熱性（温度指数））
ＪＩＳ Ｃ ３００３に準拠して、温度指数を測定した。なお、本発明では、温度指数＝連続使用温度とする。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１から分かるように、実施例１〜３のリング状絶縁コイル板は、コーナー部に形成された絶縁被覆層の厚みが平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みの１．１倍以上であり、ピンホール試験の結果、ＡＣ破壊電圧および耐熱性も良好であった。一方、比較例１〜４のリング状絶縁コイル板は、アクリル系水分散樹脂ワニスではなく、水溶性のワニスを使用したため、コーナー部に形成された絶縁被覆層の厚みが平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みの１．１倍未満であった。
【００４８】
さらに、図１から分かるように、実施例１のリング状絶縁コイル板は、リング状の導電板上の平坦部にだけでなく、該導電板の断面のコーナー部（図中、（Ａ）部分）にも薄膜絶縁被覆層が良好に形成されている。また、図２から分かるように、実施例１のリング状絶縁コイル板は、リング状の導電板の平面の各部分で薄膜絶縁被覆層が良好に形成されており、特に、コーナー部（図中、▲４▼および▲５▼の部分）でも薄膜絶縁被覆層が良好に形成されている。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のリング状絶縁コイル板は、断面形状が平角状でありかつ平面形状が開放部を有するリング状の導電板の表面に、アクリル系水分散樹脂ワニスの電着によって薄膜絶縁被覆層が形成されたものであり、該リング状の導電板の断面のコーナー部に形成された絶縁被覆層の厚みが、該導電板上の平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みよりも大きい。これによって、製造コストを低減できると同時に、絶縁層の厚みをより薄くしたリング状絶縁コイル板を提供することができる。また、とりわけ、アクリル系水分散樹脂ワニスを使用することによって、リング状の導電板の断面のコーナー部の被覆性が向上し（断面のコーナー部が平坦部よりも厚肉に被覆される）、かつ得られるリング状絶縁コイル板の耐熱性が向上する。さらに、本発明のリング状絶縁コイル板を複数枚積層することによって、小型・軽量のトランス用コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で得られたリング状絶縁コイル板の断面を示す図である。
【図２】本発明の実施例１で得られたリング状絶縁コイル板の各部位での絶縁被覆層の厚さを示す図である。
【図３】本発明のリング状絶縁コイル板の形状の一例を示す図である。
【図４】本発明のトランス用コイルにおける、リング状絶縁コイル板の１つの積層形態を示す図である。
【図５】本発明のトランス用コイルにおける、リング状絶縁コイル板の別の積層形態を示す図である。
【図６】本発明のトランス用コイルにおける、リング状絶縁コイル板の別の積層形態を示す図である。
【図７】本発明のリング状絶縁コイル板における、リング状の導電板の断面のコーナー部に形成された絶縁被覆層の厚みおよび導電板上の平坦部に形成された絶縁被覆層の厚みを模式的に示す断面図である。なお、図面を明瞭にするために、断面を示すハッチングは省略してある。
【図８】打抜き加工によって作製された導電板の、鋭利な断面コーナー部を示す図である。
【図９】打抜き機械の刃先が破損した状態で打抜き加工された導電板の、複数の角部（コーナー部）が形成された断面コーナー部を示す図である。
【符号の説明】
１ リング状絶縁コイル板
２ コイル
３ 入力端子
４ 出力端子
５ リング状の導電板
６ 絶縁被覆層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an insulated coil plate and a coil obtained by laminating the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and high performance of electronic devices, it has been desired that coils used in a drive motor unit and the like be smaller and lighter.
As such a coil, a coil whose integration rate has been increased by using a thin rectangular wire has conventionally been used. However, an increase in the cost of a manufacturing process such as an insulating coating (electrodeposition) process and a coil winding process is problematic. It has become.
[0003]
On the other hand, there has been proposed a novel coil formed by laminating coil plates formed by stamping and forming a copper steel plate, which eliminates the coil winding step. In the case of such a coil, a predetermined magnetic function can be imparted by insulating the surface of the coil plate constituting the coil, since the conductor portion is already formed in a predetermined shape.
As a method of the insulation treatment, a method of pasting a film-like insulating layer to the surface of the coil plate has been generally used. However, pasting to a coil plate having a complicated shape complicates the manufacturing process, and therefore the production There is a problem of increasing costs. Further, a film-like adhesive layer is usually used for such attachment, but there is a limit to reducing the thickness of the adhesive layer and the insulating layer, and therefore, it is necessary to reduce the size and weight of the obtained coil. There is a limit.
[0004]
In general, when a sheet material is coated with an insulating layer by electrodeposition or dipping, the coating thickness at the corner of the cross section tends to be smaller than the coating thickness at the flat part, so that a certain level of withstand voltage characteristics is maintained. In order to achieve this, it is necessary to increase the thickness of the coating on the flat portion and the thickness of the coating on the corners of the cross section. As a result, the coating on the flat portion could not be made thinner, and it was difficult to reduce the size of the product (coil).
The production of conductive plates used for laminated coils is mainly performed by punching in consideration of production efficiency.
As shown in FIG. 8, the conductive plate manufactured by the punching process has a sharper cross-sectional corner than a cross-sectional corner of a flat wire.
Such sectional corners have good withstand voltage characteristics and are difficult to cover with a thin film. The conductive plate may be punched in a state where the cutting edge of the punching machine is broken. As shown in FIG. 9, a plurality of corners (corners) are formed at the corners of the cross section of the conductive plate punched in such a state, so that it becomes more and more difficult to coat the thin film.
Therefore, in the case of the punched conductive plate, a step of removing the corners of the cross-sectional corners by, for example, polishing is required, so that the steps are complicated and the cost is increased.
Further, when an insulating layer is formed on a coil used at a relatively high voltage such as a transformer, electrodeposition coating has not been performed for the following reasons in addition to the above reasons. When the insulating layer is formed by electrodeposition coating, many voids are inevitably formed in the insulating coating layer. Since the insulating layer is easily broken starting from the void, the withstand voltage characteristics are lowered.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, a manufacturing process in which a flat plate is insulated by electrodeposition coating and laminated to form a coil has high production efficiency and is attractive for cost reduction.
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a ring-shaped insulated coil plate that has been subjected to electrodeposition coating such that the thickness of the insulating coating layer at the cross-sectional corner becomes thicker than the thickness of the insulating coating layer at the flat portion. Another object of the present invention is to provide a small and lightweight transformer coil obtained by laminating the ring-shaped insulating coil plates.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following features.
(1) A ring-shaped insulated coil plate in which a thin-film insulating coating layer is formed by electrodeposition of an acrylic water-dispersed resin varnish on the surface of a ring-shaped conductive plate having a rectangular cross section and an open portion in a plane shape. A ring-shaped insulating coil, wherein a thickness of an insulating coating layer formed at a corner of a cross section of the ring-shaped conductive plate is larger than a thickness of an insulating coating layer formed at a flat portion on the conductive plate. Board.
(2) The ring-shaped insulating coil plate according to (1), wherein the acrylic water-dispersed resin varnish is an epoxy-acrylic water-dispersed resin varnish.
(3) The ring-shaped insulated coil plate according to the above (1) or (2), wherein a plurality of corners are present on a plane of the ring-shaped conductive plate having an open portion.
(4) The ring-shaped insulated coil plate according to any one of (1) to (3), wherein the thickness of the insulating coating layer formed on the flat portion on the ring-shaped conductive plate is 10 μm to 200 μm.
(5) The ring-shaped insulated coil plate according to any one of the above (1) to (4), wherein the ring-shaped conductive plate is produced by punching.
(6) A transformer coil obtained by laminating a plurality of the ring-shaped insulated coil plates according to any one of (1) to (5).
(7) The transformer coil according to (6), which is used for 50 kW or less.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the ring-shaped insulated coil plate of the present invention, a thin-film insulating coating layer is formed by electrodeposition of an acrylic water-dispersed resin varnish on the surface of a ring-shaped conductive plate having a rectangular cross section and an open portion having a planar shape. It was done. Here, the thickness of the insulating coating layer formed at the corner of the cross section of the ring-shaped conductive plate is larger than the thickness of the insulating coating layer formed at the flat portion on the conductive plate.
[0008]
With the above configuration, the manufacturing cost can be reduced, and at the same time, an insulating coil plate having a thinner insulating layer can be obtained. In particular, by using an acrylic water-dispersed resin varnish, the coverage of the corners of the cross section of the ring-shaped conductive plate is improved (the corners of the cross section are more thickly covered than the flat portions), And the heat resistance of the obtained ring-shaped insulated coil plate is improved. Furthermore, as described later, a small and lightweight transformer coil can be obtained by laminating a plurality of the insulating coil plates.
[0009]
The overall shape of the ring-shaped conductive plate used in the present invention is not particularly limited as long as the cross-sectional shape is a rectangular shape and the planar shape has an open portion. (Obtained by laminating a plurality of the ring-shaped insulated coil plates of the present invention) as described above. In particular, when a ring-shaped conductive plate (electrodeposited) shown in FIG. 1 (FIG. 3A) is laminated to form a coil, terminals can be connected from various directions (for example, FIG. 4). A ring-shaped conductive plate having a plurality of planar corners is preferable. Also, as shown in FIG. 4, the coil may be formed only by one type of ring-shaped conductive plate (electrodeposited) (only the ring-shaped insulating coil plate of FIG. 3A). A coil as shown in FIGS. 5 and 6 may be formed by laminating ring-shaped conductive plates (electrodeposited) having different shapes of A) and (B).
The thickness of the conductive plate is preferably from 50 μm to 1500 μm, more preferably from 200 μm to 1000 μm, from the viewpoint of reducing the size and weight of the obtained coil. Further, the area occupied by the ring-shaped conductive plate is preferably from 10 mm × 10 mm to 150 mm × 150 mm, preferably vertical length × horizontal length (vertical × horizontal is as shown in FIG. 1). Preferably it is 20 mm × 20 mm to 90 mm × 90 mm. The material of the conductive plate is not particularly limited as long as it has good conductivity, but a metal material is preferable, and in particular, silver, silver alloy, electrolytic copper, copper, copper alloy, copper clad aluminum, aluminum, and aluminum alloy , Iron, iron alloys and the like are preferable in terms of high electric conductivity. The method of processing the conductive plate into a ring shape is not particularly limited, but is preferably punching.
[0010]
The thickness of the thin-film insulating coating layer formed on the surface of the ring-shaped conductive plate is preferably 10 μm to 200 μm, more preferably 20 μm to 100 μm in the flat portion of the conductive plate. If the thickness is less than 10 μm, it will be difficult to obtain a sufficient AC (alternating current) withstand voltage effect, and if the thickness exceeds 200 μm, no remarkable improvement in the effect of the AC withstand voltage will be observed. The size increases. On the other hand, the thickness of the thin-film insulating coating layer at the corner of the cross section of the conductive plate is set to prevent the AC withstand voltage from decreasing at the corner of the cross section. Is decreased), and is thicker than the thickness at the flat portion, specifically, 1.1 times or more the thickness at the flat portion. However, from the viewpoint of reducing the size and weight of the obtained coil, it is preferably 1.1 to 20 times, more preferably 1.1 to 10 times, and still more preferably 1.1 to 5 times. When the thickness at the corner of the cross section is less than 1.1 times the thickness at the flat portion, the AC withstand voltage at the corner of the cross section is greatly reduced due to electric field concentration.
In the present invention, the thickness of the thin-film insulating coating layer formed on the surface of the ring-shaped conductive plate is as shown in FIG. That is, the thickness of the thin film insulating coating layer at the flat portion of the conductive plate is determined by the thickness of the thin film insulating coating layer at the center point of the widthwise side of the cross section of the conductive plate (T in FIG. 7). f ), And the thickness of the thin-film insulating coating layer at the corner of the cross section of the conductive plate is T in FIG. c Say.
[0011]
Next, a method of forming the thin film insulating coating layer will be described.
In the present invention, the thin film insulating coating layer is formed by a method in which a water-dispersed resin varnish is electrodeposited on the surface of the above-mentioned predetermined ring-shaped conductive plate to form an electrodeposition film, and this is baked. At this time, the thickness of the insulating coating layer formed at the corner of the cross section of the conductive plate is 1.1 times or more the thickness of the insulating coating layer formed on the flat portion on the conductive plate under the electrodeposition conditions described below. To be. Next, a good thin-film insulating coating layer can be formed even if baking is performed under normal conditions. Note that, for reference, a thin film formed by electrodeposition using a solution-type resin varnish is baked, and when it is baked, the formed thin film sags and a uniform film is formed. It cannot be formed, especially at the corners, where the film cannot be formed significantly, and even if it can be formed, it can only be formed partially and cannot be an insulating film at all. The number of pinholes is still too many to count.
[0012]
The reason for the difference between the water-dispersed resin varnish and the solution-type resin varnish has not been elucidated yet, but the present inventors consider as follows.
[0013]
That is, when a solution-type resin varnish is used, the film formed from the varnish is a uniform product (concentrated solution) of the resin and the solvent. In other words, the film itself is still diluted with the solvent. Since the resin is a cured resin, a significant decrease in viscosity due to the presence of the solvent occurs prior to curing at a high temperature during baking, and the resin flows from the corner portion to the flat portion due to the effect of surface tension. In addition, since the formed film is a thin film, even if a little flow occurs, a defect occurs in the film, and for this reason, it is presumed that this problem is fatal when a solution type resin varnish is used. On the other hand, a film formed by electrodeposition of a water-dispersed resin varnish has a structure in which fine particles of resin are deposited in a multi-layered manner, and water serving as a dispersion medium exists between the fine particles. Since there is no water in each fine grain, there is almost no problem of a decrease in viscosity due to water as a dispersion medium at the time of baking at a high temperature, and it is considered that the composition retains its shape during electrodeposition and cures. .
[0014]
The water-dispersed resin varnish used in the present invention may be any as long as it can form a film by electrodeposition, and any of those conventionally used as electrodeposited water-dispersed resin varnishes in other fields such as electric wires can be used. Can be used. Of these, a water-dispersed resin varnish of an acrylic resin is preferred. Examples of such an acrylic resin include the following. That is,
As the component (a), formula (1);
CH 2 = CR 1 R 2 (1)
(Where R 1 : Hydrogen atom, alkyl group, R 2 : Nitrile group, aldehyde group, carboxy ester group) and at least one compound represented by
As the component (b), the formula (2)
CH 2 = CR 3 R 4 (2)
(Where R 3 , R 4 : Hydrogen atom, alkyl group, amide group, N-alkylamide group, alkylol group, glycidyl ether group, glycidyl ester group, provided that R 3 And R 4 Is a hydrogen atom or an alkyl group at the same time), and each double bond of the compound represented by the formula (1) or (2) as the component (c) And an unsaturated organic acid having at least one double bond capable of reacting with an acrylic resin.
[0015]
R of component (a) 1 , R 2 , (B) component R 3 , R 4 And the number of carbon atoms of the organic acid as the component (c) is preferably about 30 or less, particularly preferably 15 or less, from the viewpoint of the heat resistance of the obtained acrylic resin.
[0016]
Preferred examples of the component (a) are those having a total carbon number of 15 or less from the viewpoint of heat resistance of the obtained acrylic resin. Specific examples include acrylonitrile, methacrylonitrile, methyl acrylate, ethyl acrylate, Examples include propyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, and acrolein.
[0017]
Preferred examples of the component (b) include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, acrylamide, methylolacrylamide, and ethylolacrylamide.
[0018]
Preferred examples of the component (c) include monobasic acids such as acrylic acid, crotonic acid, vinyl acetic acid, methacrylic acid, α-ethylacrylic acid, β-methylcrotonic acid, tiglic acid, 2-pentenoic acid, and 2-pentenoic acid. Hexenoic acid, 2-heptenoic acid, 2-octenoic acid, 10-undecenoic acid, 9-octadecenoic acid, cinnamic acid, atropic acid, α-benzylacrylic acid, methylatropic acid, 2,4-pentadienoic acid, 2,4-hexadiene Acid, 2,4-dodecanedienoic acid, 9,12-octadecadienoic acid, and the like; dibasic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, glutaconic acid, muconic acid, dihydromuconic acid, and the like; Examples of the tribasic acid include 1,2,4-butenetricarboxylic acid and the like. More preferred examples of the component (c) include acrylic acid, methacrylic acid, α-ethylacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, and fumaric acid.
[0019]
The acrylic resin is prepared by a known polymerization method, for example, emulsion polymerization, solution polymerization, or suspension polymerization, with respect to 1 mol of the component (b), 1 to 20 mol, preferably 2 to 10 mol, of the component (a). Most preferably, 4 to 6 moles of the component (a) plus 0.01 to 0.2 mole, preferably 0.03 to 0.1 mole, of the component (c) per mole of the component (b). Can be obtained by
[0020]
The acrylic resin may be modified with a modifier such as styrene and derivatives thereof, and diolefin. As the styrene derivative, the phenyl group of styrene is at least one of a nitrile group, a nitro group, a hydroxyl group, an amino group, a vinyl group, a phenyl group, a halogen atom such as chlorine and bromine, an alkyl group, an aralkyl group, and an N-alkylamino group. Compounds substituted by one are mentioned. Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, butyl and the like, examples of the aralkyl group include a benzyl group, α and β-phenyl ether, and the like, and examples of the N-alkylamino group include N-methylamine, N-ethylamine, N-propylamine and the like can be mentioned. Examples of particularly preferred styrene derivatives include methylstyrene, ethylstyrene, divinylbenzene, and chlorostyrene. Preferred examples of the diolefin include butadiene, pentadiene, methylbutadiene and the like. The acrylic resin containing these modifiers is obtained by adding one or more of the above modifiers to a mixture of the components (a), (b) and (c) and polymerizing the mixture by the above-mentioned known polymerization method. However, the amount of styrene and its derivative or diolefin to be added should be suppressed to about 2 mol or less per mol of the component (a) in the former case and to about 1 mol or less in the latter case. This is because, in the case of styrene, the resulting acrylic resin has poor flexibility, while in the case of diolefin, the softening temperature is low.
[0021]
The acrylic resin generally has a degree of polymerization of about 10,000 to 1,000,000, preferably about 100,000 to 500,000. If the degree of polymerization is lower than 10,000, the toughness will be poor. On the other hand, if the degree of polymerization is higher than 1,000,000, workability during coating will be poor.
[0022]
Among the acrylic resins, particularly preferred is an epoxy acrylic resin. Further, an emulsion of an acrylic resin itself generally produced by emulsion polymerization, or a dispersion of an acrylic resin in water together with a surfactant is preferable as a varnish.
[0023]
The concentration of the water-dispersed resin varnish in producing the ring-shaped insulated coil plate of the present invention is preferably about 0.1 to 10% by weight, more preferably about 0.3 to 5% by weight. When the concentration of the water-dispersed resin varnish is higher than 10% by weight, it is difficult to form a good thin film. On the other hand, when the concentration is lower than 0.1% by weight, the number of pinholes increases and the insulating property becomes insufficient. The size of the resin-dispersed particles in the water-dispersed resin varnish is usually about 1.0 μm or less, preferably about 0.5 μm or less. When the size of the resin-dispersed particles is larger than 1.0 μm, it becomes difficult to form a good thin film.
[0024]
A ring-shaped conductive plate is dipped in the water-dispersed resin varnish and electrodeposited. As the electrodeposition conditions, the electrodeposition voltage is preferably D.E. C. The voltage is 5 to 100 V, more preferably 7 to 30 V, the electrodeposition time is usually about 0.01 to 30 seconds, preferably about 0.03 to 15 seconds, and the varnish temperature at the time of electrodeposition is preferably The temperature is 5 to 40C, more preferably 10 to 35C. The baking temperature of the electrodeposition layer is usually 100 to 700C, preferably 200 to 600C. When the electrodeposition voltage is lower than 5 V, it tends to be difficult to form the electrodeposition insulating coating layer, and when it is higher than 100 V, it is difficult to form the electrodeposition insulating coating layer with a uniform thickness. Tend. When the electrodeposition time is shorter than 0.01 second, it tends to be difficult to form the electrodeposition insulating coating layer. When the electrodeposition time is longer than 30 seconds, the thickness of the electrodeposition insulating coating layer simply increases. is there. If the varnish temperature is lower than 5 ° C., it tends to be difficult to form an electrodeposition insulating coating layer. If the varnish temperature is higher than 40 ° C., temperature control is required, which increases production costs. Further, when the baking temperature is lower than 100 ° C., the time required for baking becomes long, and when it is higher than 700 ° C., the electrodeposition insulating coating layer tends to deteriorate. At the time of electrodeposition, D.I. C. A. for charging C. It is also possible to superimpose charges.
[0025]
Next, the manufacturing method of the ring-shaped insulated coil plate of the present invention will be described in more detail by way of an example.
D. C. The ring-shaped conductive plate connected to the anode side of the power supply is passed through an electrodeposition bath filled with a water-dispersed resin varnish. A cylindrical cathode is arranged in the electrodeposition bath, and a resin is uniformly deposited on the ring-shaped conductive plate due to a potential difference between the ring-shaped conductive plate serving as an anode and the cathode to form an electrodeposited layer. The electrodeposition layer may cover the entire ring-shaped conductive plate, or may be electrodeposited except for the terminal portion of the ring-shaped conductive plate. When the entire ring-shaped conductive plate is covered, it is necessary to remove the electrodeposition covering of the terminal portion before laminating as a coil.
[0026]
In the present invention, when the acrylic resin varnish is used as the water-dispersed resin varnish, the electrodeposited layer may be immediately dried and baked. However, before drying and baking, the electrodeposition layer is placed in a solvent tank filled with an organic solvent. Is particularly preferred. As the organic solvent, water is dissolved in at least about 1% by weight, preferably at least about 10% by weight, and is deposited on a ring-shaped conductive plate before drying and baking, and thus in a semi-cured state or before. Is used which at least swells, and preferably dissolves, the acrylic resin. Examples of such an organic solvent include mono- or polyhydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol and glycerin, or ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol isopropyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether. , Ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, and other cellosolves; or nitrogen-containing solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and dimethyl. Sulfur-containing solvents such as sulfoxides are exemplified. Among them, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and dimethylsulfoxide are particularly preferable.
[0027]
By the treatment with the organic solvent, the fusion of the acrylic resin particles in the electrodeposition layer at the time of baking effectively proceeds, and thus a uniform film with less pinholes can be formed. In addition, instead of passing the electrodeposited layer through the solvent bath, an effective treatment can be similarly performed by passing through the vapor or mist of the organic solvent.
[0028]
Next, at the outlet of the electrodeposition tank and the organic solvent tank, for example, a wiping device such as an air wiper or a roller wiper is provided, and the excess of the electrodeposition tank liquid and the organic solvent tank liquid adhered on the electrodeposition layer is continuously discharged. May be removed. In particular, when electrodeposition coating is performed at a high speed, the adhering tank liquid foams during the baking process, which may hinder high-speed operation. Therefore, if the bath liquid is removed by the wiping method described above, foaming is prevented.
[0029]
The ring-shaped conductive plate that has left the organic solvent tank enters a drying device. Then, the ring-shaped conductive plate is heated, and the organic solvent and water in the electrodeposition layer are removed by evaporation. The temperature of the drying apparatus varies depending on the type of the organic solvent, but is generally about 60 to 300C, preferably about 100 to 250C. In the drying apparatus, a high temperature (for example, about 200 to 500 ° C.) can be applied to simultaneously promote the evaporative removal of the liquid and semi-curing or complete curing of the electrodeposited resin on the ring-shaped conductive plate. In other words, the last part of the drying device may be maintained at a high temperature at which the electrodeposition resin can be cured, or another baking and curing device may be provided after the drying device. In this case, the electrodeposition layer is first dried at a relatively low temperature of about 150 ° C., and then baked and cured at a high temperature.
[0030]
After the drying is completed, the ring-shaped conductive plate is transferred to a baking furnace, where it is baked and cured. The baking temperature is about 200 to 700 ° C. In addition, baking and hardening in a baking furnace may be omitted for those which have been sufficiently baked and hardened during drying.
[0031]
As described above, a ring-shaped insulated coil plate of the present invention in which a thin-film insulating coating layer is formed on the surface of a ring-shaped conductive plate by electrodeposition of a water-dispersed resin varnish is obtained.
[0032]
The coil of the present invention is obtained by laminating a plurality of the ring-shaped insulated coil plates. By laminating the ring-shaped insulating coil plates, the obtained coil can be further reduced in size and weight. The number of stacked ring-shaped insulating coil plates may be determined as appropriate according to the number of input terminals and output terminals provided in one coil, the shape of the ring-shaped conductive plate used, and the like. As shown in FIG. 3, four ring-shaped insulated coil plates shown in FIG. 3A are stacked in different directions in the vertical and horizontal directions. As shown in FIG. 5, two different shapes shown in FIGS. 3A and 3B are used. 3 are laminated (two coil plates having the shape shown in FIG. 3A and two coil plates having the shape shown in FIG. 3B), as shown in FIG. Eight ring-shaped insulated coil plates of two different shapes (A) and (B) (four coil plates of FIG. 3 (A) and four coil plates of FIG. 3 (B)) Are laminated. When the ring-shaped insulated coil plate of the present invention is used for a transformer coil, it is suitable for a transformer coil used at 50 kW or less. When the use condition exceeds 50 kW, a thick coating layer is required, so that the coating thickness cannot be covered by electrodeposition. In addition, due to the voids inevitably present in the coating layer, the coating thickness is reduced. Corresponding withstand voltage characteristics cannot be obtained.
[0033]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(Example 1)
A copper ring-shaped conductive plate (thickness: 500 μm, having a shape shown in FIG. 1, length: 40 mm, width: 20 mm), an epoxy-acrylic aqueous dispersion resin varnish (acrylonitrile 4.5 mol, acrylic acid 0.8 mol, glycidyl methacrylate 0.5 mol, ion-exchanged water 750 g, lauryl sulfate ester soda 7.0 g, sodium persulfate) 0.15 g of the mixture was placed in a flask, and stirring was continued at room temperature under a nitrogen stream for 10 to 30 minutes. Thereafter, the mixture was reacted at a temperature of 57 ° C. for 5 hours. A solution having a concentration of% by weight was applied. The electrodeposition conditions are as shown below.
Cathode: platinum electrode
Distance between poles: 1.5cm
Electrodeposition voltage: 10V
Electrodeposition time: 5 seconds
Varnish temperature: 25 ° C
[0034]
Next, the obtained coated conductive plate is immersed in an N, N-dimethylformamide (DMF) solution. Then, a DMF solution is applied on the epoxy-acrylic resin deposited on the conductive plate. The deposited layer thus treated with the DMF solution is dried at 200 ° C. for 5 minutes and baked at 400 ° C. for 10 minutes to obtain a thin film insulating coating layer (flat portion thickness: 20 μm, cross-sectional corner portion thickness: 100 μm) was obtained.
FIG. 1 shows a cross-sectional observation view of the obtained ring-shaped insulated coil plate. FIG. 2 illustrates the thickness of the insulating coating layer at each part of the obtained ring-shaped insulated coil plate.
[0035]
(Example 2)
An epoxy-acrylic water-dispersed resin varnish (acrylonitrile 5 mol, maleic acid 1.2 mol and glycidyl methacrylate 0.5 mol as monomers and ion-exchange water (Prepared in the same manner as the varnish used in Example 1 except that 850 g, 10 g of sodium lauryl sulfate ester and 0.14 g of sodium persulfate) were diluted with water to a concentration of 10% by weight. Was applied. The electrodeposition conditions and the subsequent steps were the same as in Example 1, and a ring-shaped insulating coil plate on which a thin-film insulating coating layer (flat portion thickness: 45 μm, cross-sectional corner portion thickness: 180 μm) was formed. Obtained.
[0036]
(Example 3)
Acrylic water-dispersed resin varnish (5 mol of ethyl acrylate, 1 mol of acrylic acid and 0.3 mol of methylol acrylamide as monomers, 1200 g of ion-exchanged water, lauryl) were placed on the same ring-shaped conductive plate as in Example 1. (Prepared in the same manner as in the varnish used in Example 1 except that 12 g of sodium sulfate and 0.2 g of sodium persulfate were used), diluted with water to a concentration of 10% by weight, and applied. . The electrodeposition conditions and the subsequent steps were the same as in Example 1, and a ring-shaped insulated coil plate on which a thin-film insulating coating layer (flat portion thickness: 15 μm, cross-sectional corner portion thickness: 90 μm) was formed. Obtained.
[0037]
(Comparative Example 1)
A water-soluble acrylic varnish diluted with water to a concentration of 10% by weight was applied to the same ring-shaped conductive plate as in Example 1. The electrodeposition conditions and the subsequent steps were the same as in Example 1, and a ring-shaped insulated coil plate on which a thin-film insulating coating layer (flat portion thickness: 45 μm, cross-sectional corner portion thickness: 5 μm) was formed. Obtained.
[0038]
(Comparative Example 2)
A water-soluble polyester varnish diluted with water to a concentration of 10% by weight was applied to the same ring-shaped conductive plate as in Example 1. The electrodeposition conditions and the subsequent steps were the same as in Example 1, and a ring-shaped insulating coil plate on which a thin-film insulating coating layer (flat portion thickness: 20 μm, cross-sectional corner portion thickness: 3 μm) was formed. Obtained.
[0039]
(Comparative Example 3)
A water-soluble polyimide varnish diluted with water and having a concentration of 10% by weight was applied to the same ring-shaped conductive plate as in Example 1. The electrodeposition conditions and the subsequent steps were the same as in Example 1, and a ring-shaped insulated coil plate on which a thin-film insulating coating layer (flat portion thickness: 15 μm, cross-sectional corner portion thickness: 3 μm) was formed. Obtained.
[0040]
(Comparative Example 4)
A water-soluble acrylic varnish diluted with water to a concentration of 10% by weight was applied to a ring-shaped conductive plate similar to that in Example 1 by dipping. The steps after dipping were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a ring-shaped insulated coil plate on which a thin-film insulating coating layer (flat portion thickness: 50 μm, cross-section corner portion thickness: 6 μm) was formed.
[0041]
Each of the ring-shaped insulated coil plates obtained above was evaluated for the following items. Table 1 shows the results.
[0042]
(Coating thickness)
The average coating thickness at the corners of the cross sections of the (A) portion (average coating thickness at two locations) and (B) (average coating thickness at two locations) in FIG. A ring-shaped insulated coil plate that is 1.1 times or more is indicated by o, and a ring-shaped insulated coil plate that is less than 1.1 times is indicated by x.
[0043]
(Pinhole test)
In accordance with JIS C3003, the presence or absence of a pinhole was examined for a ring-shaped insulated coil plate of n = 50. A ring-shaped insulated coil plate where pinholes were not confirmed is indicated by ○, and a ring-shaped insulated coil plate where pinholes were confirmed is indicated by x.
[0044]
(AC breakdown voltage)
The AC breakdown voltage was measured according to JIS C 3003. That is, two ring-shaped insulated coil plates are superposed. An AC voltage generator is connected to each plate, the voltage is increased, and the short-circuited voltage is defined as the breakdown voltage.
[0045]
(Heat resistance (temperature index))
The temperature index was measured according to JIS C 3003. In the present invention, the temperature index is set to the continuous use temperature.
[0046]
[Table 1]
[0047]
As can be seen from Table 1, in the ring-shaped insulated coil plates of Examples 1 to 3, the thickness of the insulating coating layer formed at the corner portion was 1.1 times or more the thickness of the insulating coating layer formed at the flat portion. As a result of the pinhole test, the AC breakdown voltage and the heat resistance were also good. On the other hand, the ring-shaped insulating coil plates of Comparative Examples 1 to 4 used water-soluble varnish instead of acrylic water-dispersed resin varnish, so that the thickness of the insulating coating layer formed at the corner portion was formed at the flat portion. It was less than 1.1 times the thickness of the insulating coating layer.
[0048]
Further, as can be seen from FIG. 1, the ring-shaped insulated coil plate of the first embodiment is not only formed on the flat portion on the ring-shaped conductive plate, but also on the corner portion ((A) portion in the figure) of the cross section of the conductive plate. 3), the thin film insulating coating layer is well formed. Further, as can be seen from FIG. 2, the ring-shaped insulated coil plate of the first embodiment has a thin-film insulating coating layer formed well on each of the plane portions of the ring-shaped conductive plate. , (4) and (5)), the thin-film insulating coating layer is well formed.
[0049]
【The invention's effect】
In the ring-shaped insulated coil plate of the present invention, a thin-film insulating coating layer is formed by electrodeposition of an acrylic water-dispersed resin varnish on the surface of a ring-shaped conductive plate having a rectangular cross section and an open portion having a planar shape. The thickness of the insulating coating layer formed at the corner of the cross section of the ring-shaped conductive plate is larger than the thickness of the insulating coating layer formed at the flat portion on the conductive plate. This makes it possible to provide a ring-shaped insulated coil plate in which the manufacturing cost can be reduced and the thickness of the insulating layer is made thinner. In particular, by using an acrylic water-dispersed resin varnish, the coverage of the corners of the cross section of the ring-shaped conductive plate is improved (the corners of the cross section are more thickly covered than the flat portions), And the heat resistance of the obtained ring-shaped insulated coil plate is improved. Furthermore, a small and lightweight transformer coil can be provided by laminating a plurality of ring-shaped insulated coil plates of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a cross section of a ring-shaped insulated coil plate obtained in Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the thickness of an insulating coating layer at each part of a ring-shaped insulated coil plate obtained in Example 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a shape of a ring-shaped insulated coil plate of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing one laminated form of a ring-shaped insulated coil plate in the transformer coil of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing another laminated form of the ring-shaped insulating coil plate in the transformer coil of the present invention.
FIG. 6 is a view showing another laminated form of the ring-shaped insulating coil plate in the transformer coil of the present invention.
FIG. 7 shows the thickness of the insulating coating layer formed at the corner of the cross section of the ring-shaped conductive plate and the thickness of the insulating coating layer formed at the flat portion on the conductive plate in the ring-shaped insulating coil plate of the present invention. It is sectional drawing which shows typically. Note that hatching indicating a cross section is omitted for clarity of the drawings.
FIG. 8 is a view showing a sharp cross-sectional corner of a conductive plate manufactured by punching.
FIG. 9 is a view showing a cross-sectional corner portion of a conductive plate punched in a state where the cutting edge of the punching machine is broken, in which a plurality of corner portions (corner portions) are formed.
[Explanation of symbols]
1 ring-shaped insulated coil plate
2 coils
3 Input terminal
4 Output terminal
5 Ring-shaped conductive plate
6 Insulation coating layer
