JP2011049072A - エナメル線の焼付方法及び焼付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱効率が良く、エネルギーロスの小さいエナメル線の焼付方法及び焼付装置を提供する。
【解決手段】焼付装置は、焼付室、絶縁ワニス槽、塗布ダイス、冷却室及びプーリーを備える。焼付室10は、マイクロ波発生装置110、導波管100及びショートプランジャー120を備え、導波管100の一端側にマイクロ波発生装置110が接続され、その他端側にショートプランジャー120が設置されている。導波管100の上下面には、導体2の挿通路となる２つの貫通孔、導入口101と排出口102とが設けられており、導波管100の内部には、導入口101から排出口102に亘るように誘電体からなる挿通管103が配置されている。また、ショートプランジャー120が、導入口101（挿通管103）の軸中心から導波管100の他端側に（2n−1）λ／4（n：自然数、λ：マイクロ波の波長）の距離L離れた位置に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明はエナメル線の焼付方法及び焼付装置に関する。特に、加熱効率が良く、エネルギーロスの小さいエナメル線の焼付方法及び焼付装置に関する。

従来、導体上に絶縁被覆を施したエナメル線が知られている。エナメル線は、例えば各種電気機器の配線、モータや変圧器などの巻線として広く利用されている。

一般的なエナメル線は、導体上に絶縁ワニスを塗布する工程と、これを焼付炉に通して絶縁ワニスを乾燥・硬化させて焼付する工程とを、絶縁被覆が所定の厚さに達するまで複数回繰り返すことで、製造されている。

エナメル線の焼付炉に関する技術が、例えば特許文献１〜３に開示されている。

特開昭６４−６３７８２号公報 特開平９−３５５５６号公報 特開２００３−１８７６５８号公報

しかし、従来の焼付炉では、熱源に電熱ヒータ（特許文献１）、熱風（特許文献２、３）を利用した外部加熱方式を採用しているため、炉内全体を加熱する必要があり、エネルギーロスが大きい。

また、絶縁ワニスを塗布した導体を外側から加熱する場合、絶縁ワニスの表面から乾燥、硬化が開始する。そのため、絶縁ワニスに含まれる有機溶剤が揮発しない状態で絶縁被覆内に残留したり、絶縁被覆表面に気泡痕が生じたりするなど、エナメル線の品質が低下する虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、加熱効率が良く、エネルギーロスの小さいエナメル線の焼付方法及び焼付装置を提供することにある。

本発明のエナメル線の焼付方法は、導体上に絶縁ワニスを塗布する塗布工程と、塗布した絶縁ワニスを焼付する焼付工程とを備える。そして、焼付工程では、絶縁ワニスを塗布した導体にマイクロ波を照射して加熱を行うことを特徴とする。
本発明のエナメル線の焼付装置は、マイクロ波発生装置と、マイクロ波発生装置で発生させたマイクロ波が伝搬する導波管とを備える。そして、導波管は、絶縁ワニスを塗布した導体の挿通路となる貫通孔を有することを特徴とする。

本発明のエナメル線の焼付方法及び焼付装置によれば、マイクロ波加熱を利用することで、導体自体が発熱体となるので、従来の外部加熱方式に比べて、加熱効率が高く、エネルギーロスが小さい。また、急速昇温が可能であり、加熱時間の短縮や、均一加熱などの効果が期待できる。

さらに、絶縁ワニスが内部から加熱されることで、絶縁ワニスに含まれる有機溶剤が内側から揮発していくため、エナメル線の品質が向上することが期待できる。

本発明の焼付方法において、マイクロ波を反射するショートプランジャーを設置する。そして、導体を、ショートプランジャーから（2n−1）λ／4（n：自然数、λ：マイクロ波の波長）の位置に沿って配置することが好ましい。
本発明の焼付装置において、導波管内を伝搬するマイクロ波を反射するショートプランジャーを備え、ショートプランジャーが、マイクロ波の進行方向における前記貫通孔から（2n−1）λ／4（n：自然数、λ：マイクロ波の波長）の位置に配置されていることが好ましい。

焼付する際、絶縁ワニスを塗布した導体にマイクロ波を直接照射しても、絶縁ワニスの塗布厚が通常薄いため、絶縁ワニスを通り抜けて導体で反射するので、導体が加熱され難い。この構成によれば、ショートプランジャーにより、マイクロ波を平面波に変換することが可能であり、加熱効率の向上が期待できる。具体的には、ショートプランジャーが、導体（貫通孔）から（2n−1）λ／4（n：自然数、λ：マイクロ波の波長）離れた位置に配置されることで、定在波（共振）が発生し、導体がマイクロ波の電界が最大となる位置に配置されることから、より効果的な加熱が可能である。

本発明の焼付方法において、絶縁ワニスを塗布した導体を誘電体からなる挿通管に通し、挿通管の外周からマイクロ波を照射することが好ましい。
本発明の焼付装置において、導波管の内部に、貫通孔から挿入された導体が挿通される挿通管が配置され、挿通管が誘電体であることが好ましい。

この構成によれば、絶縁ワニスを塗布した導体が挿通管内に同軸上に配置されるため、マイクロ波を照射したときに、導体が同軸管の内部導体として作用し、マイクロ波がＴＥＭ波に変換される。そのため、ＴＥＭ波の電界と磁界によって導体に電流が流れ、ジュール熱が発生することから、加熱効率の向上が期待できる。また、挿通管が誘電体であるので、挿通管がその誘電損失によって発熱することから、絶縁ワニスを内側と外側から同時に加熱することが可能であり、加熱効率の向上が期待できる。誘電体としては、例えばガラス、石英、セラミックスなどが挙げられる。

本発明のエナメル線の焼付方法及び焼付装置によれば、マイクロ波加熱を利用することで、加熱効率が良く、エネルギーロスが小さい。また、絶縁ワニスが内部から加熱されることで、有機溶剤に起因する品質低下を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るエナメル線の焼付装置の一例を示す概略図である。 （A）は、実施例１に係るエナメル線の焼付装置を示す概略構成図であり、（B）は、導入口近傍の概略断面図である。 実施例２に係るエナメル線の焼付装置を示す概略構成図である。

図１に示すエナメル線の焼付装置の構成を説明する。焼付装置1は、焼付室10、絶縁ワニス槽20、塗布ダイス30、冷却室40及びプーリー51,52を備える。焼付室10の下面には、貫通する導入口101が設けられ、ここから導体2を焼付室10内部に挿入されるように構成されている。導入口101の下方には、塗布ダイス30と、絶縁ワニスが入れられた絶縁ワニス槽20が配置されている。塗布ダイス30は、余分な絶縁ワニスを除去して、絶縁ワニスの塗布厚を一定に調整するためのものである。

また、焼付室10の上面には、貫通する排出口102が設けられ、ここから焼付室10を通過した導体2が排出されるように構成されている。排出口102の上方には、導体2を冷却する冷却室40が配置されている。そして、プーリー51,52は、その間に絶縁ワニス槽20、塗布ダイス30、焼付室10並びに冷却室40が配置されており、絶縁ワニスを塗布した導体2が下方から上方に向かって走行するように構成されている。

つまり、上記構成の焼付装置1によれば、導体2は、絶縁ワニス槽20を通過することによって表面に絶縁ワニスが塗布された後、塗布ダイス30を通過することによって絶縁ワニスの塗布厚が一定に調整される。次に、導入口101から焼付室10に挿入され、焼付室10においてマイクロ波により加熱される。これにより、絶縁ワニスに含まれる有機溶剤が揮発し、絶縁ワニスが乾燥・硬化することで、表面に絶縁被覆が形成される。絶縁ワニスの焼付後、排出口102から冷却室40を通過することによって冷却された後、外部に引き出される。このような絶縁ワニスを塗布する塗布工程と絶縁ワニスを焼付する焼付工程とのサイクルを、絶縁被覆が所定の厚さに達するまで6〜10回程度繰り返し、エナメル線3が完成する。

以下、本発明の実施例を詳しく説明する。ここでは、本発明の特徴である焼付室について説明し、その他の構成は上述した実施の形態と同じであり、説明を省略する。

（実施例１）
図２に示す焼付室10の構成は、マイクロ波発生装置110、導波管100及びショートプランジャー120を備え、導波管100の一端側にマイクロ波発生装置110が接続され、その他端側にショートプランジャー120が設置されている。また、導波管100の内部には、誘電体からなる挿通管103が配置されている（図２（A）を参照）。

導波管100の上下面には、導体2の挿通路となる２つの貫通孔、導入口101と排出口102とが設けられており、導入口101から排出口102に亘るように挿通管103が取り付けられている。図２（B）に示すように、挿通管103の一端にはフランジが設けられており、これにより、導波管100（導入口101）に対する挿通管103の位置決めを容易に行うことができる。

マイクロ波発生装置110で発生させたマイクロ波（図中波線矢印で示す）は、導波管100の一端側から入射され、導波管100内を伝搬するようになっている。

ショートプランジャー120は、マイクロ波を反射する機能を有し、導波管100内で位置調整が可能である。ここでは、ショートプランジャー120が、導入口101（挿通管103）の軸中心から導波管100の他端側に（2n−1）λ／4（n：自然数、λ：マイクロ波の波長）の距離L離れた位置に配置されている。なお、マイクロ波の周波数が2450MHz場合、波長λは約12cmである。

絶縁ワニスを塗布した導体2は、導入口101から導波管100内に挿入され、挿通管103内を走行し、挿通管103に挿通された状態でマイクロ波が照射されることになる。また、マイクロ波はショートプランジャー120で反射される。

以上説明した実施例１の焼付装置では、次の効果が期待できる。

マイクロ波加熱を利用することで、導体自体が発熱体となるので、加熱効率が高く、エネルギーロスが小さい。また、急速昇温が可能であるため、例えば導体の線速を上げたり、或いは焼付室の上下方向の長さをコンパクト化することが可能である。

ショートプランジャーが導体の挿通路から所定の距離L離れた位置に配置されることで、共振したマイクロ波の電界が最大となる位置に導体が配置されることから、より効果的な加熱が可能である。

導体が挿通管に挿通された状態でマイクロ波が照射されることで、マイクロ波がＴＥＭ波に変換され、導体に電流が流れてジュール熱が発生する。また、挿通管が誘電体からなり、その誘電損失によって発熱することから、絶縁ワニスを内側と外側から同時に加熱することが可能である。その結果、加熱効率の向上が期待できる。

（実施例２）
図３に示す焼付室10の構成は、導波管100の内部に挿通管103が配置されていない点が図２に示す実施例１の焼付室と異なり、その他の構成は実施例１とほぼ同じであり、説明を省略する。

実施例２の焼付室であっても、絶縁ワニスの乾燥・硬化が十分に可能であり、従来に比べて、加熱効率が高く、エネルギーロスが小さい。

なお、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施例で説明した焼付室を多段に配置して焼付装置を構成してもよい。また、焼付装置を、絶縁ワニスを乾燥する乾燥領域と絶縁ワニスを硬化する硬化領域とに分け、少なくとも一方の領域にマイクロ波加熱を利用してもよい。一方にマイクロ波加熱を利用する場合、他方には、例えば熱源に電熱ヒータ、熱風などを利用する他、高周波加熱（誘導加熱）を利用してもよい。例えば、乾燥領域にマイクロ波加熱を利用し、硬化領域に高周波加熱を利用することが挙げられる。

本発明は、エナメル線の製造に好適に利用することができる。

1 焼付装置 2 導体 3 エナメル線
10 焼付室
100 導波管 110 マイクロ波発生装置 120 ショートプランジャー
101 導入口 102 排出口
103 挿通管
20 絶縁ワニス槽 30 塗布ダイス
40 冷却室 51,52 プーリー

Claims (4)

1. 導体上に絶縁ワニスを塗布する塗布工程と、
   塗布した絶縁ワニスを焼付する焼付工程とを備え、
   前記焼付工程では、前記絶縁ワニスを塗布した導体にマイクロ波を照射して加熱を行うことを特徴とするエナメル線の焼付方法。
2. 前記マイクロ波を反射するショートプランジャーを設置し、
   前記導体を、前記ショートプランジャーから（2n−1）λ／4（n：自然数、λ：マイクロ波の波長）の位置に沿って配置することを特徴とする請求項１に記載のエナメル線の焼付方法。
3. 前記絶縁ワニスを塗布した導体を誘電体からなる挿通管に通し、前記挿通管の外周からマイクロ波を照射することを特徴とする請求項１又は２に記載のエナメル線の焼付方法。
4. マイクロ波発生装置と、
   前記マイクロ波発生装置で発生させたマイクロ波が伝搬する導波管とを備え、
   前記導波管は、絶縁ワニスを塗布した導体の挿通路となる貫通孔を有することを特徴とするエナメル線の焼付装置。

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