JP2006527978A - 電気的な絶縁部材を付与するための方法 - Google Patents

Abstract

電気的な巻線を収容するための軸方向溝を備えた電気的な機械の主要部材の強磁性体、特に直流モータの電機子の溝を付けられた電機子ボディに電気的な絶縁部材を付与するための方法では、電機子ボディを静電的に帯電されたプラスチックパウダでコーティングする。確実な溝絶縁を保証すると同時に低い設備コスト及び保守整備のし易さに関して当該方法の経済性を改善するためには、コーティングを大きな層厚さで以て、接地された電機子ボディに直接にパウダスプレーすることにより行う。

Description

背景技術
本発明は請求項１の上位概念に記載の形式の、電気的な巻線を収容するための軸方向溝を備えた電気的な機械の主要部材の強磁性体、特に直流モータの電機子の溝を付けられた電機子ボディに電気的な絶縁部材を付与するための方法から出発する。

例えば図２に平面図で示したような直流モータの電機子の溝を付けられた電機子ボディは、軸方向で連続して並べられて積層鉄心を形成するように結合された、多数の積層体１１から成っている。電機子ボディ１０は電機子軸１３に圧着されている。電機子ボディ１０は多数の軸方向溝１４を支持しており、これらの軸方向溝１４は円筒形の電機子ボディ１０の両端面に対して開いており且つ溝開口１４１で以て電機子ボディ１０の円筒形の表面に開口している。軸方向溝１４には電機子巻線がコイルの形で巻き付けられる。これらのコイルは例えばラッカコーティングされた銅線等の絶縁されたコイル線材から巻かれる。電機子巻線を巻き付ける前に、軸方向溝１４と電機子ボディ１０の端面にも電気的な絶縁部材１５（図２では１軸方向溝１４に関してのみ図示）が設けられる。

このような絶縁部材１５を付与するための可能な方法では、静電的に帯電されたプラスチックパウダを用いた電機子ボディ１０のコーティングが最も経済的な方法であると認められた。これらの方法は、溝横断面が絶縁部材１５によって僅かにしか減少されず、これにより、電機子巻線のための著しく大きな溝充填率が得られるという付加的な利点を有している。

図１にフローチャートとして示した、静電パウダコーティングを用いて電機子ボディ１０に電気的な絶縁部材１５を付与するための公知の方法では、既に電機子軸１３に圧着された電機子ボディ１０をプレクリーニングし、これにより、製作時に発生する不純物を取り除き、例えば電機子軸１３等のコーティングされるべきでない箇所をマスキングして、静電的に帯電されたプラスチックパウダによってパウダフルード槽内でコーティングする。この場合、マスクは付加的に、フルード槽を通走する搬送システムに電機子ボディを固定するための緊締機能を引き受ける。このためには、電機子ボディをマスキング後に搬送システムに移動させねばならない。フルード槽の底部は多孔板から成っており、この多孔板を通ってイオン化された、つまり帯電された圧縮空気が流入し、この圧縮空気はパウダを均質に静電的に帯電させて当該パウダを流動化させるので、パウダは液体と同様に振る舞う。静電的に帯電されたパウダ粒子は、逆の電荷の引力に基づいてフルード槽を通って案内される電機子ボディに降下し且つこれらの電機子ボディに付着する。このようにしてコーティングされた電機子ボディは引き続く方法ステップにおいてフルード槽外でクリーニングされ、これにより、電機子ボディの円筒形の表面に付着したパウダが除去される。次いで、クリーニングされた電機子ボディを熱セクションに供給する。この熱セクションでは、供給熱によってパウダ層が溶融され且つ焼き付けられて、硬化する。電機子ボディは再び移動されて、引き続く方法ステップでマスクを除去される。次いで、マスクを除去された電機子ボディは低温ゾーンで冷却される。除去されたマスクはマスククリーニング装置に供給され、クリーニングされたマスクによって、新たなプレクリーニングされた電機子ボディがマスキングされる。冷却された電機子ボディ１０は加工装置から取り出されて自動巻線機に供給される。

この方法は、良好な熱及び電気的特性を備えた約５０〜１００μｍの薄い絶縁層を軸方向溝にもたらすが、決定的なコスト面での欠点を有している。つまり、前記フルード槽は、その他の製作プロセスでは大抵垂直方向で加工される電機子ボディの水平方向位置を要求するので、その結果、工程の進行に伴って電機子ボディを複数回移動させねばならない。更に、フルード槽を通して電機子ボディを搬送するための、著しく手間のかかる搬送システムが必要とされる。フルード槽損傷時には、設備に組み込まれたフルード槽の交換が必要であり、このことは著しく多くの時間を要し且つコストのかかる設備停止時間を生ぜしめる。マスクは付加的に、搬送時の電機子ボディの緊締機能を引き受ける。マスクが摩耗すると、電機子ボディの緊締が不十分になる恐れがあり、このことはプロセス経過の危機及び停止時間を生ぜしめる。

発明の利点
請求項１の特徴部に記載の構成手段を有する本発明による方法は、公知の方法よりも大幅に経済的に実現可能であると同時に、確実な溝絶縁を伴う効果的なパウダコーティングを保証するという利点を有している。この方法を実施するために必要とされるコンポーネントは、例えば自動車塗装に際して使用されるか、又は装飾表面用の別の塗装に使用され且つ世界中に供与可能であるような、市場で一般的な標準コンポーネントである。これらの標準コンポーネントは少ない投資費用しか必要とせず、更に保守整備し易いので、機能部品を迅速に交換することができ、保守整備及び修理のための停止時間は最低限に減少される。エラー又は材料処理量の不足に際しては、パウダ流を直ちに停止させ、これにより使用パウダを最適化することができる。

即ち、本発明による方法は、装飾表面のための静電パウダスプレーコーティングのあらゆる利点を引き継いでおり且つこの方法とは違い、プラスチックパウダにより確実に絶縁する溝壁のコーティングをも保証する。大きな層厚さの被着により、溝壁にも十分な厚さのパウダ層が沈着するということが保証される。このパウダ層は、一般には電機子ボディの円筒形の表面のパウダ層よりは薄いが、溝の確実な絶縁ライニングを提供する。被着された大きな層厚さは、装飾表面のパウダコーティング時に得られる層厚さよりも１０〜５０倍だけ大きく、約１〜１．５ｍｍである。静電パウダスプレーの場合、軸方向溝は磁界フリーのいわゆるファラデーケージを成す。それというのも、スプレー源と、有利には接地された電機子ボディとの間に形成される、帯電されたパウダ粒子の運動する磁界の磁力線が、先端部と突出部に集中して軸方向溝には侵入しないからである。「静電的に包囲」する、つまり、磁力線を電機子ボディの端面にも延在させることにより、溝端部にはパウダが静電的に堆積させられるが、溝内部には堆積されない。本発明に基づいて大きな層厚さを付与することにより、まずコーティングプロセスの開始時に磁力線が著しく集中する箇所でパウダの堆積が行われる。更にスプレーすると、前記箇所の飽和が生じる。これらの飽和箇所を更にコーティングすることはできない。それというのも、ここに電荷集中が発生するからである。引き続き到来するパウダ粒子は同じ電荷を帯びており、静電的な反発力に基づいて電機子ボディから弾かれる（バックスプレー効果）。スプレー源は同じ電荷に帯電されているので、パウダ粒子は戻されるのではなく、むしろ磁力線による外力を最早受けずに、軸方向溝の内部へ侵入する。

本発明による方法の別の利点は、製作プロセスにおける電機子ボディのハンドリングの改善にある。それというのも、フルード槽を使用する公知の方法とは異なり、電機子ボディに任意の位置でスプレーすることができ、必ずしも水平方向位置へもたらさなくともよいからである。このことは電機子ボディの移動を１回省くので、処理過程における別の補助ステーションの数を節減することができる。

請求項２〜９に記載した手段により、請求項１に記載した方法の有利な改良が可能である。この方法を実施するための有利な装置は請求項１０及び１１に記載されている。

実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

電気的な巻線を収容するための軸方向溝を備えた電気的な機械の主要部材、即ちステータ又はロータの強磁性体に電気的な絶縁部材を付与するための方法を、直流モータの電機子の、溝を付けられた電機子ボディ１０に基づいて説明する。図２に端面図で示した電機子ボディ１０は、軸方向で連続していわゆる積層鉄心を形成するように相接して並べられ且つ軸方向で互いに固着された、多数の積層体１１から成っている。積層鉄心の代わりに、電機子ボディ１０は軟磁性の複合材料、即ちいわゆるＳＭＣ（Ｓｏｆｔ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ−Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）材料から成る中実円筒として構成されていてもよい。電機子ボディ１０は、公知の形式で該電機子ボディの全周にわたって等間隔で配置された多数の軸方向溝１４を、電機子巻線を収容するために備えている。

電機子軸１３に圧着された電機子ボディ１０は、第１の方法ステップ２１「プレクリーニング」（図３）において、打抜き屑等の製作残留物及び冷媒残留物を除去するためにプレクリーニングされる。プレクリーニングされた電機子ボディ１０は、電機子軸１３を固定する緊締装置２３（図４）によって搬送ベルト２２に載置され、この搬送ベルト２２により３つの方法ステップ、即ち２４「コーティング」、２５「クリーニング」、２６「焼付け」を通って案内される。方法ステップ２４「コーティング」では、電機子ボディ１０を静電的に帯電されたプラスチックパウダによってコーティングする。このコーティングは、約１〜２ｍｍ、有利には約１．０〜１．５ｍｍ（製作に起因する偏差を含む）の層厚さを以て、有利には接地された電機子ボディ１０に直接にパウダスプレーすることによって行われる。電機子ボディ１０はプラスチックパウダに比べて電気的に低い電位を有していれば十分である。勿論、このことは接地により最も簡単に達成可能である。但し、電機子ボディ１０が比較的高い電位を有しているということも可能である。重要なのは、電機子ボディ１０が静電的に帯電されたプラスチックパウダに対して、プラスチックパウダが電機子ボディ１０に到達するような電位差を有していることである。

方法ステップ２５「クリーニング」では、コーティングされた電機子ボディ１０の円筒形の表面から、そこに付着したパウダ層を除去し、方法ステップ２６「焼付け」では、コーティングされた電機子ボディ１０を供給熱に晒し、これにより、各電機子ボディ１０に被着されたパウダ層が溶融して硬化する。この場合、層厚さはスプレーされたパウダ層の約１／３に減少する。その後、電機子ボディ１０を移動工具２７（図４）を用いて搬送ベルト２２から取り外し、方法ステップ２８「冷却」において冷却する。最終的に、絶縁部材の設けられた電機子ボディ１０を方法ステップ２９「電機子取外し」において処理回路から取り出して、例えば自動巻線機に供給する。搬送ベルト２２の戻り区間において、搬送ベルト２２の緊締装置２３からクリーニングブラシ３０によってパウダ残留物を除去する。

図５には、方法ステップ２４「コーティング」を実施するために必要なコンポーネントの回路図が示されている。接地された電機子ボディ１０に対する静電的に帯電されたプラスチックパウダのスプレーは閉鎖されたスプレー室３１で行われ、このスプレー室３１を通って搬送ベルト２２の上側の供給区間が延びている。部品の流れ、つまり、電機子ボディ１０の室３１の通過は矢印２０で示されている。電機子ボディ１０の接地は、それ自体が接地された、緊締装置２３を備えた搬送ベルト２２を介して行われる。室３１にはスプレー装置３２が組み込まれており、このスプレー装置３２は少なくとも１つのスプレー箇所３３を介して圧縮空気により、調量されたパウダ量を各電機子ボディ１０にスプレーする。このためには、各スプレー箇所３３にそれぞれいわゆるスプレーピストル又はコロナピストルが配置されており、このスプレーピストル又はコロナピストルのスプレー方向は、通過する各電機子ボディ１０に向けられている。このようなスプレーピストルは、標準コンポーネントとして市場で入手可能であり、例えば装飾表面の塗装時に使用される。この場合、スプレーピストルはパウダ粒子を帯電させるために、約７０ｋＶの電圧値に接続されている。１電機子ボディ１０当たりのスプレーされるパウダ量は、電機子ボディ１０に有利には１．０〜１．５ｍｍの層厚さが生ぜしめられるように調量されている。この場合、パウダ粒子が１５０μｍよりも大きな平均直径を有する粗いプラスチックパウダが使用される。これらの重たいパウダ粒子は、冒頭で説明したファラデー効果の克服を改善し且つ電機子ボディ１０の軸方向溝１４の溝壁のコーティングを改良し且つ均質化する。電機子ボディ１０に到達しないパウダは「オーバースプレー」導管３４を介してパウダホッパ３６に供給される。このパウダホッパ３６ではパウダ粒子のチャージされた圧縮空気がフィルタを貫通案内され、排気（矢印３７）として周辺環境へ流出する。フィルタに保持されたパウダ粒子は、パウダホッパ３６に蓄積されたパウダストックに戻る。

スプレーピストルに供給されるパウダ量は調量装置３５によって供与され、この調量装置３５もやはり、パウダホッパ３６から空圧式のパウダ搬送装置３８を介してパウダを供給される。このパウダ搬送装置３８は、弁４１によって制御可能な吸込み導管４０を介してパウダホッパ３６に接続されており且つ吸込み導管４０内に負圧を生ぜしめ、この負圧により、弁４１が開かれるとパウダホッパ３６からパウダが吸い出され、このパウダは圧縮空気によって調量装置３５に供給される。

図６には、共通のケーシング４２内でパウダホッパ３６と統合されたスプレー室３１が、コーティング室のコンパクトな組込み手段として概略的に示されている。スプレー箇所３３若しくはスプレーピストルから出発する、パウダのチャージされた空気流は、電機子ボディ１０を流過するとすぐにパウダホッパ３６へ案内され、このパウダホッパ３６において空気はフィルタ３９を介して排気（矢印３７）として周辺環境へ流出することができる。フィルタ３９に堆積したパウダ残留物量は、深くされたパウダホッパ３６の底部に貯蔵されたパウダストックに落下する。そこからパウダは空圧式のパウダ搬送装置３８によって吸い出され、調量装置３５を介して再びスプレー箇所３３に供給される。図面を見やすくするために、図５では２つのスプレー箇所３３を示し、図６では１つのスプレー箇所３３しか示していない。但し、スプレー装置３２のスプレー箇所３３の数は任意であり且つ室３１による電機子ボディ１０の所望の処理速度に適合される。

従来技術に基づく電気的な機械のための電機子ボディに絶縁部材を付与するための方法のフローチャートを示した図である。 電機子軸に圧着された電機子ボディの横断面図である。 本発明による電機子ボディの絶縁コーティング法のフローチャートを示した図である。 コーティングプロセスにおける電機子ボディの通走に関する搬送システムの概略図である。 静電パウダスプレーコーティング用装置の回路構成図である。 パウダストックを備えたパウダコーティング室の概略図である。

Claims (11)

1. 電気的な巻線を収容するための軸方向溝を備えた電気的な機械の主要部材の強磁性体、特に直流モータの電機子の溝を付けられた電機子ボディに電気的な絶縁部材を付与するための方法であって、電機子ボディを静電的に帯電されたプラスチックパウダでコーティングする形式のものにおいて、
   コーティングを大きな層厚さで以て、プラスチックパウダに対して電位差を有する電機子ボディに直接にパウダスプレーすることにより行い、スプレーしようとする層厚さを約１．０〜２ｍｍに規定することを特徴とする、電気的な絶縁部材を付与するための方法。
2. プラスチックパウダに比べて低い電位を有する、接地された電機子ボディにコーティングする、請求項１記載の方法。
3. パウダスプレー用に、パウダ粒子が１５０μｍよりも大きな平均直径を有する粗いプラスチックパウダを使用する、請求項１又は２記載の方法。
4. パウダスプレーを圧縮空気により実施する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. パウダスプレーを、高圧電位に接続されたスプレー装置（３２）を備えた閉鎖されたスプレー室（３１）で実施し、前記スプレー装置に、電機子ボディに向けられた少なくとも１つのスプレー箇所（３３）を設ける、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. プラスチックパウダを吸込み空気によってパウダストックから取り出し、調量されたパウダ量を圧縮空気によりスプレー装置（３２）に供給する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 電機子ボディ表面に付着したパウダを除去するために、静電パウダスプレーコーティング後に電機子ボディをクリーニングする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. コーティングされ且つクリーニングされた電機子ボディを熱処理してパウダコーティングの焼付けを生ぜしめる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 焼付け後に電機子ボディを冷却する、請求項８記載の方法。
10. 電機子ボディを取り付ける搬送ベルトが通走するスプレー室（３１）が設けられており、該スプレー室が少なくとも１つのスプレー箇所（３３）を備えたスプレー装置（３２）を有しており、該スプレー装置（３２）の手前に接続された調量装置（３５）が設けられており、パウダホッパ（３６）と空圧式のパウダ搬送装置（３８）とが設けられており、該パウダ搬送装置がパウダをパウダホッパ（３６）から吸い出して調量装置（３５）に供給することを特徴とする、請求項６から９までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置。
11. パウダホッパ（３６）とスプレー室（３１）とが共通のケーシング（４２）に組み込まれている、請求項１０記載の装置。

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