JP2008085077A - リング状絶縁コイル板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の製品であっても絶縁被覆層の厚さが高い次元で均一化し得る、リング状絶縁コイル板の製造方法およびリング状絶縁コイル板を提供すること。
【解決手段】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絶縁被覆層を形成する工程を有するリング状絶縁コイル板１の製造方法であって、絶縁被覆層は非エマルジョン型のカチオン電着塗料、特にエポキシ系カチオン電着塗料の電着によって形成される、前記製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、リング状絶縁コイル板およびその製造方法に関する。

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。

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コイルが提案されている。このような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。

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。
こういった課題に対して、本出願人は特許文献１において、アクリル系溶液型のカチオン電着塗料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、すなわち、断面のコーナー部が平坦部よりも厚肉に被覆され、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ことを開示した。
特開２００４−１５２６２２号公報

近時の電子機器の小型化にともない、コイル板も小型化し、電着処理を施すときの電解密度の不均一性が大きくなっている。とりわけ、コイル板の角部付近などにおいて電解密度が低くなり、特許文献１の技術を適用しても絶縁被覆層の厚さが変動しがちである。本発明の課題は、小型の製品であっても絶縁被覆層の厚さが高い次元で均一化し得る、リング状絶縁コイル板の製造方法およびリング状絶縁コイル板を提供することである。

本発明は以下の特徴を有する。
（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絶縁被覆層を形成する工程を有するリング状絶縁コイル板の製造方法であって、絶縁被覆層は非エマルジョン型のカチオン電着塗料の電着によって形成される、前記製造方法。
（２）カチオン電着塗料がエポキシ系カチオン電着塗料である（１）記載の製造方法。
（３）上記導電板の開放部の幅が０．１〜５．０ｍｍであり、該開放部に面する導電板の厚さが０．０５〜１０ｍｍである、（１）または（２）記載の製造方法。
（４）（１）〜（３）のいずれかに記載の製造方法によって製造されるリング状絶縁コイル板。

絶縁被覆層を非エマルジョン型のカチオン電着塗料を用いて形成すると、電着によって析出した樹脂塗膜が絶縁として働くため、電解密度の変化を伴いながら電着プロセスが進行する。電着塗装の初期の段階では電解密度の高い部位において集中的に被膜が形成されるが、被膜が成長してきた部位は絶縁性が高まって徐々に電解密度が低下する。その結果、被膜が所定の厚さになると通電が遮断されてその部位の成膜が停止する。このような段階を経て、電着塗装の後半の段階では、当初、電解密度が低かった領域で成膜成長が見られるようになる。そして、最終的には、導電板全面に所定の厚さの絶縁被膜が形成されたときに系の電流値が非常に小さくなって、被膜の成長が停止する。この段階が電着終了すべきときである。このようにして、被膜均一性およびピンホール性に優れる絶縁被膜を得ることができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法の対象物であるリング状絶縁コイル板の模式的な平面図である。
リング状絶縁コイル板１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絶縁被覆層が形成されたものである。このような絶縁コイル板１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。

図２はリング状絶縁コイル板の断面形状（図１のＡ−Ａ断面）を模式的に表す。
リング状絶縁コイル板においては、導電板１１の表面に絶縁被覆層１２が形成されている。

本発明で使用するリング状の導電板１１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、最終的に得られるコイルの用途に応じて適宜選択される。なお、本発明の製造方法で得られるリング状絶縁コイル板からコイルを得ることができるところ、一種類のリング状の導電板に電着塗装してコイルを形成してもよいし、異なる形状のリング状の導電板に電着塗装・積層してコイルを形成してもよい。

導電板の厚みは、好ましくは０．０５〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．０５〜５．０ｍｍであり、さらに好ましくは０．０５〜２．０ｍｍである。導電板の厚みは開放部に面する部分の厚さで定義する。図面を参照すると、図３は図１におけるＢ−Ｂの断面図であり、開放部に面する導電板１１の厚さは図３において符号Ｔで表される。また、導電板１１の開放部の幅（図３における符号Ｗ）は好ましくは０．１〜５．０ｍｍであり、より好ましくは０．１〜２．０ｍｍである。開放部付近の寸法ＴやＷが上記範囲内であれば、得られるコイルなどの小型化・軽量化を図ることができる。

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。

リング状の導電板１１の表面に形成される絶縁被覆層１２の厚みは、好ましくは１．５〜３０μｍ、より好ましくは５〜２０μｍである。上記の範囲内であれば、ピンホールのない均一な絶縁被膜が得られ、充分なＡＣ（交流）耐電圧の効果が得易く、かつ、コイルの小型化が図られる。

次に、絶縁被覆層を形成する方法について説明する。
絶縁被覆層１２は、リング状の導電板１１の表面に非エマルジョン型のカチオン電着塗料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。

本発明において使用する非エマルジョン型のカチオン電着塗料を説明する。
カチオン電着は、被塗物を水溶性塗料中に浸漬してその被塗物を陰極として、そして塗料を陽極として直流電圧を印加し、被塗物に塗膜を形成させる電着法である。

典型的なカチオン電着塗料としては、エレコート（（株）シミズ）、インシュリード（日本ペイント（株））などが公知である。このうち、本発明では、「非エマルジョン型」の塗料を用いる。本明細書では、「非エマルジョン型」は、「エマルジョン」と対立する概念として用い、非エマルジョン型の塗料は有機樹脂を水に分散させて得られる電着塗料であって乳化剤を含まない塗料を意味する。水に不溶である有機樹脂を分散させるためには一般的には乳化剤を用いてエマルジョンを形成することが多いが、本発明で用いる非エマルジョン型の電着塗料では、例えば、懸濁重合法、溶液重合法などの手法によって分散を達成している。

このような非エマルジョン型のカチオン電着塗料をリング状の導電板に電着する。電着条件は従来技術を適宜参照してよく、例えば、電着電圧は、好ましくは０．５〜２５０Ｖであり、より好ましくは５〜１００Ｖであり、電着の際の塗料の温度は、好ましくは４〜４０℃であり、より好ましくは１５〜３０℃であり、電着層の焼付け温度は、好ましくは８０〜３００℃であり、より好ましくは１００〜２００℃である。電着電圧が上記範囲内であれば均一な厚みの絶縁被覆層を形成しやすく、電着の際の塗料の温度が上記範囲内であれば生産コストが過大になることなく容易に絶縁被覆層を形成させることができ、焼付け温度が上記範囲内であれば短時間で高品質な絶縁被覆層を形成することができる。

本発明の製造方法を、一例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の製造方法は以下の例に限定されない。
Ｄ．Ｃ．電源の陰極側に接続されたリング状の導電板を、非エマルジョン型のカチオン電着塗料で満たされた電着バス中を通過させる。円筒状の陽極が電着バス中に配置されており、陰極であるリング状の導電板と陽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。

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など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。また、溶媒を用いて被膜表面を洗浄してもよい。洗浄のための溶媒は水や有機溶媒などから適宜選択することができる。洗浄により、被膜上に付着した余分な塗料を除去することができ、外観の向上や被膜均一性の向上が図られる。

その後、リング状の導電板を乾燥装置に入れる。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８０〜１５０℃、好ましくは１００〜１２０℃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、１００〜２００℃といった高温度が適用されてもよい。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８０〜１２０℃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。

乾燥終了後、リング状の導電板は焼付け炉に移送され、上述した温度にて焼付け、硬化が行われる。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。

本発明の製造方法によって、リング状の導電板の表面に絶縁被覆層を均一の厚さで形成することができる。そのように製造されたリング状絶縁コイル板もまた本発明に包含される。本発明の製造方法によって得られるリング状絶縁コイル板を複数枚積層させることによって、小型、軽量のコイルを得ることができる。リング状絶縁コイル板を積層してコイルを得るための具体的な積層手順として、特許文献１などといった先行技術を適宜援用してもよい。

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＞
以下の電着塗料、被着対象物を用いて電着を行った。
（電着塗料）
エポキシ系カチオン電着塗料として、インシュリードＮｏ．３１２０（日本ペイント）を用いた。この塗料の固形分濃度約２０％である。
（被着対象物）
図１に示す形状のリング状の銅板を使用した。寸法としては、図３における開放部の幅Ｗが０．５ｍｍであり、銅板の厚さＴが１．０ｍｍである。

（電着条件）
被着対象物を電着塗料中に浸漬して５０Ｖにて６０秒間電流を流した。その後、電圧を１２０Ｖに上げて１２０秒間電流を流した。電着の後に、２００℃において２０分間、焼付け処理を行った。

（結果）
リング状の銅板の開放部付近、つまり、図１におけるＢ−Ｂ断面において、銅板の外周に形成された電着塗膜からなる絶縁被覆層の厚さを測定した。その結果、開放部に面している部分では絶縁被覆層の厚さが２１〜２５μｍであり、それ以外の部分では絶縁被覆層の厚さが２２〜２６μｍであり、銅板の形状が複雑であるにもかかわらず、ほぼ一定の厚さの絶縁被覆層を得ることができた。

リング状絶縁コイル板の模式的な平面図である。 図１におけるＡ−Ａの断面図である。 図１におけるＢ−Ｂの断面図である。

符号の説明

１ リング状絶縁コイル板
１１ 導電板
１２ 絶縁被覆層

Claims (4)

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絶縁被覆層を形成する工程を有するリング状絶縁コイル板の製造方法であって、絶縁被覆層は非エマルジョン型のカチオン電着塗料の電着によって形成される、前記製造方法。
2. カチオン電着塗料がエポキシ系カチオン電着塗料である請求項１記載の製造方法。
3. 上記導電板の開放部の幅が０．１〜５．０ｍｍであり、該開放部に面する導電板の厚さが０．０５〜１０ｍｍである、請求項１または２記載の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されるリング状絶縁コイル板。

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