JP2006109637A - ワニス含浸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワニス含浸装置のチャッキング機構などに付着し得るワニスの剥離作業を容易に行えるようにすることで、モータの構成部品として用いるステータコイルなどのワニス処理の効率を高める。
【解決手段】ステータコイル２３がチャッキングされるワニス含浸装置１のチャッキング機構２１の表面には、フッ素樹脂であるＰＴＦＥと無電解ニッケルとの共折皮膜２５が被覆されている。これにより、ワニス９がチャッキング機構２１の表面に付着してしまった場合でも、共折皮膜２５が有する滑り性、非粘着性などの性質により、付着したワニス９を剥離させるメンテンス作業を容易に行うことができ、実質的に、ステータコイル２３の生産性を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばモータや発電機などのコイル部に絶縁ワニスを含浸させるためのワニス含浸装置に関する。

例えばモータのステータとして用いられる円管状のコイルを、その内径部分を通じてチャッキング機構により保持しつつ、このチャッキング機構と一体的にコイルをその軸心を中心に回転させ、この回転中のコイルに絶縁ワニスを滴下して含浸させるワニス含浸装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記したワニス含浸装置により、予熱されたコイルの巻線部にワニスが滴下されると、巻線どうしの間、巻線と鉄心との間、巻線部の表面に、ワニスによる絶縁層が形成され、以って巻線の放熱効果、耐熱強度、及び耐振強度の向上、並びに巻線の鉄心への固着力強化などが図られる。
特開平６−３２７２０１号公報

ところで、上記した従来のワニス含浸装置は、次のような課題を抱えている。
すなわち、コイルの巻線部に滴下されるべきワニスが巻線部以外に付着することがある。例えば、コイルを保持するチャッキング機構に、ワニスが付着してしまった場合、これを剥離する作業は、通常、鋭利な刃物で削り取る、所定の溶解液で溶解させる、若しくは、溶液での溶解が難しい場合、酸性の液槽に浸漬させて軟らかくしてから削り取る、といったように多大な労力が必要となる。さらに、ワニスの付着が強固である場合には、チャッキング機構を分解した後、別途、ワニスの剥離作業を行う必要などが生じる。この場合、メンテナンスに多くの時間を要することになり、生産効率の低下を招くことになる。

また、仮に、コイルの内径部分を保持するチャッキング機構の表面に多くのワニスが付着したままコイルがチャッキングされ、さらに含浸装置本体が駆動された場合には、次のような不具合を生じる。つまり、コイルの内径穴の内周面全体を均一な保持力で保持することが困難になるため、コイルが偏芯した状態で回転してしまうといった現象が発生する。この場合、偏芯状態で回転するコイルの巻線部とワニスの滴下位置とに相対的な位置ズレが生じるため、チャッキング機構に対しワニスを余計に付着させてしまう不具合や、コイル上の意図しない部位にワニスが付着することによるコイル自体の製品不良の発生などを招くことになる。また、チャッキング機構によるコイルの保持力の低下が原因で、チャッキング機構からコイルを落下させてしまうといった事態なども発生する。

そこで本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、チャッキング機構などに付着し得るワニスの剥離作業を容易に行えるようにすることで、製品の生産性を高めることができるワニス含浸装置を提供することにある。

本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、コイル部を備えた電子部品を回転可能に保持するチャッキング機構と、前記チャッキング機構に保持された前記電子部品のコイル部にワニスを滴下するワニス供給機構と、前記チャッキング機構の表面に被覆されたフッ素樹脂とニッケルとの共折皮膜と、を具備することを特徴とするワニス含浸装置を発明するに至った。

すなわち、本発明のワニス含浸装置では、チャッキング機構の表面にフッ素樹脂とニッケルとの共折皮膜が被覆されているので、ワニスがチャッキング機構の表面に付着してしまった場合でも、当該共折皮膜が発揮する滑り性、非粘着性（他の物質を付着させ難い性質）などによって、この付着したワニスを容易に剥離することができる。したがって、本発明によれば、例えばワニスを刃物で削り取る作業や、ワニスの付着部分を酸性の液槽などに浸漬させワニスを軟らかくした後、削り取る作業など、手間のかかる作業が不要となり、これにより、コイル部にワニスを含浸させて作製される電子部品の生産性を高めることができる。

ここで、本発明のワニス含浸装置においては、前記チャッキング機構の表面に被覆された前記共折皮膜に含有される前記フッ素樹脂の配合比は、５〜３０体積％であることが好ましい。また、上記共折皮膜中のフッ素樹脂の配合比は、１０〜３０体積％であることが、より望ましい。

また、本発明のワニス含浸装置では、前記電子部品は、鉄心とこの鉄心に巻装される前記コイル部とを円管状に形成したモータのステータコイルであって、前記チャッキング機構は、前記ステータコイルの内径穴に挿入可能に設けられた挿入部材と、前記挿入部材の外形部分を、前記ステータコイルの内壁部分に圧接させる圧接位置と、該内壁部分から離間させる圧接解除位置との間で移動させる圧接状態切替機構と、前記圧接状態切替機構及び前記挿入部材を通じて保持された前記ステータコイルを、その軸心を中心として、該圧接状態切替機構と該挿入部材とともに一体で回転させる回転シャフトと、を備えることを特徴とする。

上記発明においては、チャッキング機構を構成する挿入部材、圧接状態切替機構、回転シャフトの各表面に上記した共折皮膜が被覆されるので、この共折皮膜上に付着したワニスを容易に剥離することができる。したがって、この発明によれば、多くのワニスが例えば挿入部材に付着したことなどに起因して、例えばステータコイルが不完全な状態でチャッキングされてしまうことなどを極力回避することができる。これにより、上記した不完全なチャッキングが原因で、偏芯状態で回転するコイル上の意図しない部位に誤ってワニスを付着させ製品不良の発生を招くことや、また、チャッキング機構からステータコイルを落下させてしまうことなどを抑制することができる。

このように本発明によれば、チャッキング機構などに付着し得るワニスの剥離作業を容易に行えるようにすることで、製品の生産性を高めることが可能なワニス含浸装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るワニス含浸装置の構成を概略的に示す図、図２は、図１のワニス含浸装置が複数備えるコイル保持・回転ユニットを示す断面図、図３は、図２のコイル保持・回転ユニットに設けられたチャッキング機構を詳細に示す断面図である。

図１及び図２に示すように、このワニス含浸装置１は、モータの固定子に用いられるリング（円管）状に形成された複数のステータコイル２３を回転させつつ連続的に搬送し（自転させつつ公転させ）、このステータコイル２３の巻線部分（コイル部）２３ａに絶縁材料であるワニス９を滴下して含浸させるためのものである。

すなわち、ワニス含浸装置１は、コイル着脱部３と、コイル予熱部４と、ワニス滴下部７と、ワニス硬化部８と、コイル冷却部５とから主に構成されている。コイル着脱部３は、装置の本体部分に複数取り付けられたコイル保持・回転ユニット２に対しステータコイル２３の着脱を行う箇所として設けられている。コイル予熱部４は、コイル保持・回転ユニット２に装着されたステータコイル２３に予熱処理を施す。ワニス滴下部７は、予熱を与えられたステータコイル２３の巻線部分２３ａ（図３参照）にノズル６を通じてワニス９を滴下する。ワニス硬化部８は、ステータコイル２３の巻線部分２３ａに含浸されたワニス９を加熱して硬化させる。コイル冷却部５は、巻線部分２３ａにてワニス９が加熱硬化されたステータコイル２３を冷却する。また、コイル予熱部４、ワニス硬化部８、コイル冷却部５には、空調設備として複数のファン１０、１１が設けられている。

上記したコイル保持・回転ユニット２は、図２に示すように、ステータコイル２３を回転可能に保持するチャッキング機構２１と、チャッキング機構２１を駆動させる動力を伝達する駆動力伝達機構２０とが搭載されている。駆動力伝達機構２０には、後述する回転シャフト１６、１６ａを回転自在に支持する一対の主軸受１５及び補助軸受１９と、回転シャフト１６、１６ａに回転力を付与するスプロケット１８と、搬送用チェーン１２とが主に設けられている。

搬送用チェーン１２並びに一対の主軸受１５及び補助軸受１９は、取付台１４に取り付けられている。取付台１４上の一対の主軸受１５どうしの間には、スプロケット１８を位置決めするカラー１７が介挿されている。スプロケット１８は、回転シャフト１６、１６ａを矢印Ｓ１方向に回転させる回転力を該シャフトに付与する。搬送用チェーン１２は、図示しないレールに係合され、回転シャフト１６、１６ａを通じてチャッキング機構２１が回転駆動された状態で、コイル保持・回転ユニット２全体を搬送する（公転させる）ための搬送力を付与する。

一方、チャッキング機構２１は、図２及び図３に示すように、鉄鋼やステンレス鋼などで各々形成された、コイル挿入部材２２と、圧接状態切替機構２４と、上記した回転シャフト１６、１６ａとを備える。ここで、チャッキング機構２１によってチャッキングされるステータコイル２３は、例えば自動車などに搭載されるモータ用のコイルなどであって、円管状の外郭を形成する鉄心２３ｂ、及びこの鉄心２３ｂに巻装される巻線部分２３ａにて構成される。コイル挿入部材２２は、ステータコイル２３（鉄心２３ｂ）の内径穴に挿入可能に設けられている。

コイル挿入部材２２は、上記内径穴に内接可能な複数のシャフトで構成されていてもよいし、また、上記内径穴にそれぞれ内接可能で且つ単一の円筒を縦割したかたちの断面が円弧形状となる複数の円筒片などで構成されていてもよい。圧接状態切替機構２４は、コイル挿入部材２２の外形部分を、ステータコイル２３の内壁部分に圧接させる圧接位置と、内壁部分から離間させる圧接解除位置との間で移動させる。すなわち、圧接状態切替機構２４は、おおむね円筒状に形成されており、その内径部分が回転シャフト１６、１６ａに固定されているとともに、その外径部分がコイル挿入部材２２の内側部分（コイル挿入部材２２における回転シャフト１６、１６ａ側の部位）に固定されている。つまり、圧接状態切替機構２４は、自身のその外径部分の位置を径方向に拡縮（拡大及び縮小）可能に構成されている。

回転シャフト１６及び回転シャフト１６ａは、互いの軸方向に直列的に連結されている。これら回転シャフト１６、１６ａは、スプロケット１８からの駆動力を受けて、前記圧接状態切替機構２４及びコイル挿入部材２２を通じて保持されたステータコイル２３を、その軸心を中心として圧接状態切替機構２４とコイル挿入部材２２とともに一体で矢印Ｓ１方向に回転させる。

次に、本実施形態のワニス含浸装置１の上記したチャッキング機構２１の表面に施された表面処理について詳述する。
すなわち、チャッキング機構２１を構成するコイル挿入部材２２、圧接状態切替機構２４、及び回転シャフト１６、１６ａの各表面には、フッ素樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：テフロン（登録商標））とニッケル（無電解ニッケル）との共折皮膜２５が被覆されている。つまり、この共析皮膜２５は、ＰＴＦＥと無電解ニッケルとを処理液中で共析させ、成膜後に熱処理を行って、ＰＴＦＥと無電解ニッケルとを強固に密着させた複合皮膜である。

共折皮膜２５の性質としては、非粘着性、滑り性（潤滑性）、高温環境における耐熱性、及び（ＰＴＦＥ粒子が積層された構造となるため）耐食性に優れ、しかも、コイル挿入部材２２や回転シャフト１６、１６ａの母材との密着力にも優れている。ここで、皮膜中に含有させるＰＴＦＥの配合比は、５〜３０体積％であることが好ましく、１０〜３０体積％であれば最適である。なお、非粘着性、滑り性の向上を図る場合、３０体積％により近づけた値で、ＰＴＦＥを含有させることが望ましく、一定以上の非粘着性、滑り性を確保しつつ、皮膜の表面硬度の向上を図る場合、１０体積％により近づけた値で、ＰＴＦＥを含有させることが好ましい。皮膜の表面硬度の向上を図った場合、ステータコイル２３の着脱に対するチャッキング機構２１の耐久性を向上させることができる。

ここで、皮膜の表面硬度としては、皮膜の焼成処理後、マイクロビッカース硬度計による測定値にて、３０体積％のＰＴＦＥの配合比で、Ｈｖ３００程度、１０体積％のＰＴＦＥの配合比でＨｖ６００程度の値を得ることができる。また、共折皮膜２５は、例えば５〜２０μｍ程度の膜厚で形成され、また、いわゆる無電解メッキであるため、皮膜はエッジ部などに厚く成膜されることがなく、複雑な形状でもつきまわり性が良好となる。さらに、皮膜形成処理前に母材表面に梨地加工（例えばガラスビーズブラスト［ＧＢＢ］処理など）を施すことで、滑り性（潤滑性）の向上を図ることができる。また、このような共折皮膜２５としては、例えばアルバックテクノ社製のニフグリップ（ＮＩＦＧＲＩＰ）や、コダマ社製のコダスケートなどが例示される。

したがって、このように構成された本実施形態のワニス含浸装置１では、チャッキング機構２１の表面にＰＴＦＥとニッケルとの共折皮膜２５が被覆されているので、ワニス９がチャッキング機構２１の表面に付着してしまった場合でも、当該共折皮膜２５が有する滑り性、非粘着性などの性質によって、付着したワニス９を剥離させるメンテンス作業を容易に行うことができる。これにより、ワニス含浸装置１によれば、例えばワニス９を刃物で削り取る作業や、ワニスの付着部分を酸性の液槽などに浸漬させワニス９を軟らかくした後、削り取る作業など、手間のかかる作業が不要となり、ステータコイル２３の生産性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るワニス含浸装置１では、上述したように、チャッキング機構２１の表面に付着したワニス９を容易に剥離できるので、例えばコイル挿入部材２２に多量のワニス９が付着しステータコイル２３が不完全な状態でチャッキングされることなどを抑制できる。これにより、上記した不完全なチャッキングが原因となってステータコイル２３が偏芯状態で回転し、これに起因してステータコイル２３上の意図しない部位に誤ってワニス９を付着させ製品不良の発生を招くことや、また、チャッキング機構２１からステータコイル２３を落下させてしまう事態などを極力回避することができる。さらに、ワニス含浸装置１によれば、ワニス９がチャッキング機構に付着しても簡単に剥離できるので、チャッキング機構を構成する上での構造的な制約が少なくなり、チャッキング機構を設計する際の自由度を広げることができる。

以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明は前記実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した実施形態では、ワニスを含浸させる対象のコイルが、モータのステータコイルであったが、ロータ側のコイルにワニスを含浸させる場合や、さらには、発電機やソレノイドなどの磁気回路を構成するコイルなどにワニスを含浸させる場合などにも、勿論、本発明を適用することができる。また、上記したワニス含浸装置１では、環境内のワニス雰囲気によって、経時的にはワニスが徐々に付着して行くことが予想されるため、コイル保持・回転ユニット２の駆動力伝達機構２０の表面や、また、ワニス含浸装置１の本体内の所定箇所にも上記した共析皮膜２５を被覆するようにしてもよい。

次に、本発明を実施例により説明する。
この実施例では、上記発明の実施の形態で説明を行った図１ないし図３に示すワニス含浸装置１を適用し、そのチャッキング機構２１の表面に被覆したフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）とニッケル（無電解ニッケル）との共折皮膜の評価を行った。
まず、各々異なる表面処理を施した５台分のチャッキング機構の各表面にワニス９をそれぞれ滴下しこれを硬化させるために各チャッキング機構を乾燥炉に入れ、６０分経過後に、これを取り出しさらにワニス９を完全に硬化させるために一晩放置した。

各皮膜の評価方法としては、チャッキング機構２１の例えばコイル挿入部材２２の表面に付着したワニス９の剥離強度を測定した。詳細には、コイル挿入部材２２のエッジ部分にメカニカルフォースゲージを係止させ、このコイル挿入部材２２の表面に沿った方向に対し１５°傾けた方向への引き剥がし力（剥離せん断力）を測定した。
ここで、チャッキング機構に施した５種類の表面処理の条件を表１に示すとともに、ワニスの剥離試験の結果を表２に示す。

表１、表２に示した結果から明らかなように、実施例１、２のＰＴＦＥと無電解ニッケルとの共折皮膜（ニフグリップ）２５は、容易にワニス９を剥離できることが検証された。

本発明の実施形態に係るワニス含浸装置の構成を概略的に示す図。 図１のワニス含浸装置が複数備えるコイル保持・回転ユニットを示す断面図。 図２のコイル保持・回転ユニットに設けられたチャッキング機構を詳細に示す断面図。

符号の説明

１…ワニス含浸装置、２…コイル保持・回転ユニット、６…ノズル、９…ワニス、１６，１６ａ…回転シャフト、２０…駆動力伝達機構、２１…チャッキング機構、２２…コイル挿入部材、２３…ステータコイル、２３ａ…巻線部分（コイル部）、２３ｂ…鉄心、２４…圧接状態切替機構、２５…共析皮膜。

Claims (3)

1. コイル部を備えた電子部品を回転可能に保持するチャッキング機構と、
   前記チャッキング機構に保持された前記電子部品のコイル部にワニスを滴下するワニス供給機構と、
   前記チャッキング機構の表面に被覆されたフッ素樹脂とニッケルとの共折皮膜と、
   を具備することを特徴とするワニス含浸装置。
2. 前記共折皮膜に含有される前記フッ素樹脂の配合比は、５〜３０体積％であることを特徴とする請求項１記載のワニス含浸装置。
3. 前記電子部品は、鉄心とこの鉄心に巻装される前記コイル部とを円管状に形成したモータのステータコイルであって、
   前記チャッキング機構は、
   前記ステータコイルの内径穴に挿入可能に設けられた挿入部材と、
   前記挿入部材の外形部分を、前記ステータコイルの内壁部分に圧接させる圧接位置と、該内壁部分から離間させる圧接解除位置との間で移動させる圧接状態切替機構と、
   前記圧接状態切替機構及び前記挿入部材を通じて保持された前記ステータコイルを、その軸心を中心として、該圧接状態切替機構と該挿入部材とともに一体で回転させる回転シャフトと、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のワニス含浸装置。

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