JP2019003913A - エナメル線の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属線材の表面の洗浄ムラや損傷を引き起こすことなく、かつ金属線材の表面に有する絶縁被覆に発泡が生じにくい方法で伸線によって金属線材に付着する異物を好適に取り除くことが可能なエナメル線の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】エナメル線の製造方法は、伸線ダイスによって伸線された金属線材に対して、前記金属線材に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を照射する工程を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、エナメル線の製造方法および製造装置に関する。

例えば、モータや変圧器などの電気機器のコイルには、導体の外周を被覆するように絶縁被覆を設けたエナメル線が使用されている。このエナメル線は、例えば、導体となる金属線材を伸線ダイスに導入して伸線する工程と、伸線した金属線材の周囲に絶縁塗料を塗布・加熱して絶縁被覆を形成する工程とを、金属線材を搬送しながら行うことで、連続的に作製される。

エナメル線の作製において、伸線された金属線材の表面には、伸線ダイスとの摩擦を低減するために使用された潤滑剤や、伸線の際に伸線ダイスとの摩擦により生じたダイスカス（例えば金属粉）などが異物として付着しているため、絶縁被覆を形成する前に、これら異物を除去する必要がある。線材表面に異物が残存していると、例えば、異物が絶縁被覆中に混入して欠陥を生じさせたり、絶縁塗料の塗布ダイスに混入して目詰まりを生じさせたりするおそれがある。

この洗浄方法としては、例えば、ブラシが設けられたハウジング内に金属線材を導入し、このハウジング内に空気を導入してブラシを回転させることにより、金属線材の表面を洗浄する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また例えば、金属線材を洗浄液中に導入して超音波洗浄するとともに、ブラシで洗浄する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。また例えば、一対のローラを互いに接触するように配置し、このローラ間に金属線材を通過させて、各ローラに異物を転写して取り除く方法が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。

特開昭６２−１４８０４４号公報 特開平０１−２５４３１８号公報 特許第３２１７９７４号公報

しかしながら、上記洗浄方法では、以下のような問題点がある。すなわち、特許文献１〜３のようにブラシやローラなどを金属線材に接触させると、その表面に傷がついてしまうことがある。また、特許文献２のように洗浄液中に金属線材を通過させると、洗浄液が表面に残存してしまうことがある。また、特許文献１のようにブラシのみで洗浄する場合、金属粉などを除去できても、潤滑油などの潤滑剤を十分に洗浄できないため、洗浄ムラが生じるおそれがある。また、特許文献３のようにローラで金属線材を一方向のみに洗浄する場合、ある領域では異物が除去されずに残存してしまうといったように洗浄ムラが生じるおそれがある。

また、上記以外の洗浄方法としては、有機溶剤によって金属線材の表面を洗浄した後に金属線材を焼鈍して加熱して金属線材の表面に付着した有機溶剤を蒸発させるような洗浄方法も考えられる。しかしながら、このような洗浄方法では、有機溶剤の使用によってＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）が発生することや、焼鈍した後に金属線材を水冷却などで冷却することによって金属線材の表面に水分が付着し、この水分を含む金属線材の表面に形成された絶縁被覆に発泡が発生すること等が懸念される。

したがって、本発明の目的は、金属線材の表面の洗浄ムラや損傷を引き起こすことなく、かつ金属線材の表面に有する絶縁被覆に発泡が生じにくい方法で伸線によって金属線材に付着する異物を好適に取り除くことが可能なエナメル線の製造方法および製造装置を提供することである。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記のエナメル線の製造方法およびエナメル線の製造装置を提供する。

［１］伸線ダイスによって伸線された金属線材に対して、前記金属線材に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を照射する工程を有するエナメル線の製造方法。
［２］前記光は、近赤外線である上記［１］に記載のエナメル線の製造方法。
［３］前記光は、レーザ光である上記［１］に記載のエナメル線の製造方法。
［４］伸線ダイスによって伸線された金属線材に対して、前記金属線材に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を照射する照射装置を備えるエナメル線の製造装置。

本発明によれば、金属線材の表面の洗浄ムラや損傷を引き起こすことなく、かつ金属線材の表面に有する絶縁被覆に発泡が生じにくい方法で伸線によって金属線材に付着する異物を好適に取り除くことができるエナメル線の製造方法および製造装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るエナメル線の製造装置の概略構成図である。 （ａ）および（ｂ）は、エナメル線の構成例を示す概略断面図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態に係る絶縁電線の製造装置および絶縁電線の製造方法について図を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁電線の製造装置の概略構成図である。

〔絶縁電線の製造装置〕
製造装置１００は、金属線材１を送出機１１０から送り出しつつ、巻取機１２０で巻き取ることで、金属線材１を連続的に供給できるように構成され、金属線材１の搬送経路に沿って、上流から順に、伸線ダイス１３０、洗浄装置１４０、照射装置１５０、空冷装置１６０、および絶縁被覆形成装置１７０を備えて構成されている。

伸線ダイス１３０は、金属線材１の搬送方向（図１では、紙面上の左側から右側の方向）の上流側から下流側に向かって径が細くなる貫通孔（図示略）を有し、この貫通孔に金属線材１が通過することにより、金属線材１の外径を細くできるように構成されている。また、伸線ダイス１３０は、金属線材１との摩擦を軽減するために、貫通孔を通過する金属線材１の表面に潤滑剤（例えば潤滑油）を塗布するように構成されている。

伸線ダイス１３０の下流には、金属線材１の表面を洗浄するための洗浄装置１４０が設けられている。洗浄装置１４０では、伸線ダイス１３０で伸線され、表面に潤滑剤や金属粉が付着している金属線材１がその内部を通過するときに、金属線材１に対して温水（例えば６０℃以上１００℃以下の温水）を噴射する。これにより、伸線ダイス１３０にて金属線材１を伸線したときに金属線材１の表面に付着した潤滑剤や金属粉を除去することを促進することができる。

洗浄装置１４０は、金属線材１の表面に付着した潤滑剤や異物を効果的に除去するために、洗浄装置１４０内において、金属線材１の周囲に複数のノズルが設けられていることが好ましい。複数のノズルは、例えば、それらの先端が金属線材１の表面から離間した位置（例えば、金属線材１の表面から０ｍｍ超５ｍｍ以下の近接距離）に設けられて、ノズルの先端から金属線材１の表面に上述した温度からなる温水が噴射されることが好ましい。

洗浄装置１４０の下流には、照射装置１５０が設けられている。照射装置１５０は、伸線ダイスによって伸線された後の金属線材１に対して、金属線材１に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を照射する。具体的には、洗浄装置１４０で洗浄された金属線材１の表面に残留する潤滑剤を除去するべく、潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ近赤外線やレーザ光からなる光を、照射装置１５０の内部を通過するときに金属線材１の表面に照射する。照射装置１５０では、このようにして、金属線材１の表面に光を照射することにより、金属線材１の表面に付着した潤滑剤に含まれる油分のみを選択的に加熱することができる。加熱された油分は、分解されて揮発することによって除去されることになる。

照射装置１５０において、金属線材１に照射される光の波長は、金属線材１に付着した潤滑剤の油分が吸収する光のピーク波長を含む波長域であればよく、例えば、３０００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、３３００ｎｍ以上３７００ｎｍ以下の範囲内であることが最も好ましい。

また、照射装置１５０では、金属線材１に光を照射する際に、金属線材１の搬送方向に対向する方向から金属線材１の表面に光源の先端が向けられるように光源を配置して、搬送される金属線材１に対して光源から特定の波長を有する光を照射することや、光が照射される部分の金属線材１の周囲を囲うように反射板を設置して、金属線材１の全面に光が当たるように照射すること等を行うことが好ましい。

照射装置１５０の下流には、空冷装置１６０が設けられている。空冷装置１６０では、照射装置１５０から通過した金属線材１の表面にエアを噴射する。なお、エアとしては、圧縮空気などを用いることができる。

空冷装置１６０では、金属線材１にエアを噴射する際に、金属線材１に対して搬送方向に対向する方向から金属線材１の表面にエアを噴射することによって金属線材１を空冷することが好ましい。また、空冷装置１６０では、金属線材１が６０℃以下となるように空冷することが好ましい。このような温度に金属線材１を空冷することにより、絶縁被覆形成装置１７０において金属線材１の周囲に塗布された塗料中へ異物が混入すること、若しくは金属線材１を水冷却するときにおいて金属線材１の表面に水分が残留することが要因となって生じる塗膜発泡や、絶縁被覆形成装置１７０において塗布された塗料の温度が急激に高温化することが要因となって生じる塗膜発泡を抑制することができる。また、金属線材１にエアを噴射することにより、金属線材１の表面に付着した異物、例えば、伸線による金属粉や搬送時に各ガイド、プーリー類から転写した異物などを振るい落とすことも空冷と同時に行うことができる。

空冷装置１６０の下流には、絶縁被覆形成装置１７０が設けられている。絶縁被覆形成装置１７０には、空冷装置１６０から搬送される金属線材１の周囲に絶縁塗料を塗布する塗料塗布部（図示略）と、塗布された絶縁塗料の塗布厚（塗布量）を調整する塗装ダイス（図示略）と、絶縁塗料を焼き付ける（加熱する）焼付炉（図示略）とが設けられている。

〔絶縁電線の製造方法〕
次に、上述した製造装置１００を用いて絶縁電線３を製造する方法について説明する。本実施形態では、金属線材１を連続的に搬送しながら、伸線工程、洗浄工程、照射工程、空冷工程および絶縁被覆形成工程を行うことにより、長尺の絶縁電線３を作製する。以下、各工程について詳述する

（伸線工程）
送出機１１０から送り出された金属線材１に潤滑剤を塗布し、伸線ダイス１３０の貫通孔に導入することで、金属線材１を伸線する。伸線により金属線材１を引き伸ばし、所望の外径となるようにする。伸線された金属線材１の表面には、潤滑剤や、伸線の際に生じた金属粉などの異物が付着することになる。

金属線材１としては、導電性の高い金属、例えば、低酸素銅や無酸素銅、もしくはアルミニウムからなる線材を用いることができる。また、その断面形状は、特に限定されないが、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、断面形状が矩形の平角線や円形の丸線を用いることができる。なお、金属線材１は表面に錫やニッケル等の金属メッキが施されていてもよい。

（洗浄工程）
続いて、伸線した金属線材１を洗浄装置１４０に導入する。洗浄装置１４０にて金属線材１の表面に温水（例えば、６０℃以上１００℃以下の温水）を噴射し、洗浄する。これにより、金属粉や潤滑剤などの異物を金属線材１の表面から概ね除去させることができる。

洗浄工程において、洗浄装置１４０は、金属線材１の表面に付着した潤滑剤や異物を効果的に除去するために、金属線材１の周囲に複数のノズルが設けられていることが好ましい。複数のノズルは、例えば、それらの先端が金属線材１の表面から離間した位置（例えば、金属線材１の表面から０ｍｍ超５ｍｍ以下の近接距離）に設けられて、ノズルの先端から金属線材１の表面に上述した温度からなる温水が噴射されることが好ましい。

（照射工程）
続いて、洗浄工程後の金属線材１を、照射装置１５０に導入する。照射装置１５０では、金属線材１に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を、金属線材１の表面に照射する。このようにして、金属線材１の表面に特定の波長を持つ光を照射することにより、金属線材１の表面に付着した潤滑剤に含まれる油分のみを選択的に加熱することができる。加熱された油分は、分解されて揮発することによって除去されることになる。

照射装置１５０において金属線材１に照射される光の波長は、金属線材１に付着した潤滑剤の油分が吸収する光のピーク波長を含む波長域であればよく、例えば、３０００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、３３００ｎｍ以上３７００ｎｍ以下の範囲内であることが最も好ましい。

（空冷工程）
続いて、照射工程後の金属線材１を、空冷装置１６０に導入する。空冷装置１６０では、金属線材１を空冷する。具体的には、金属線材１に対して搬送方向に対向する方向から金属線材１の表面にエアを噴射することによって金属線材１が例えば６０℃以下になるように空冷する。このように空冷することにより、このような温度に金属線材１を空冷することにより、絶縁被覆形成において金属線材１の周囲に塗布された塗料中へ異物が混入すること、若しくは金属線材１を水冷却するときにおいて金属線材１の表面に水分が残留することが要因となって生じる塗膜発泡や、絶縁被覆形成において塗布された塗料の温度が急激に高温化することが要因となって生じる塗膜発泡を抑制することができる。

（絶縁被覆形成工程）
続いて、潤滑剤や異物が除去された金属線材１を絶縁被覆形成装置１７０に導入する。絶縁被覆形成装置１７０にて、まず、塗料塗布部により金属線材１の周囲に絶縁塗料を塗布する。その後、絶縁塗料が塗布された金属線材１を塗装ダイスに導入し、塗布厚を所定の値となるように調整し、焼付炉に導入して絶縁塗料を焼付けることにより絶縁被覆２を形成する。

なお、絶縁塗料は、有機溶媒に絶縁被覆２を構成する樹脂成分を溶解させたものであり、公知の塗料を用いることができる。例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などを極性溶媒であるジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルスルホオキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などに溶解させた絶縁塗料を用いることができる。また例えば、ホルマール樹脂やポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂などをクレゾールやキシロールなどに溶解させた塗料を用いることもできる。

以上により、金属線材１の周囲に絶縁被覆２を形成して絶縁電線３を製造することができる。

〔本実施形態に係る効果〕
本実施形態によれば、潤滑剤を用いて伸線された金属線材１を例えば洗浄装置１４０に導入して洗浄している。これにより、本実施形態では、金属線材１の表面に付着する潤滑剤や伸線によって生じた金属粉などの異物を、絶縁被覆２の形成時に発泡が生じないように除去させることができる。

また、本実施形態によれば、洗浄装置１４０を通過した金属線材１を照射装置１５０に導入し、金属線材１に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を、金属線材１の表面に照射することにより、金属線材１の表面に付着した潤滑剤に含まれる油分のみを選択的に加熱することができるため、加熱された油分を分解して除去することができる。これにより、本実施形態では、金属線材１の温度を他の加熱装置を用いて金属線材１を加熱せずに金属線材１の表面に付着した潤滑剤を除去できるため、金属線材１を無闇に加熱させずにすむ。そのため、金属線材１の表面が酸化することを抑制し、絶縁塗料と金属線材１との密着性を安定して得ること（つまり、密着性のばらつきを低減すること）ができる。

さらに、本実施形態によれば、照射装置１５０において潤滑剤の油分のみを選択的に加熱して除去した金属線材１は、例えば２００℃以上といった極端な高温化はされておらず、その後の工程において金属線材１の水冷却が不要となるため、金属線材１中に水分が残留することによる塗膜発泡が発生することがない。また、本実施形態によれば、空冷装置１６０に導入することにより、絶縁被覆形成において絶縁塗料を金属線材１の周囲に塗布した直後に塗膜発泡が発生することを抑制することができる。

これにより、本実施形態では、従来のようなブラシやローラなどを金属線材に接触させて洗浄する方法、あるいは有機溶剤を用いて金属線材を洗浄する方法などを用いずに、伸線によって金属線材１に付着する異物を好適に取り除くことができる。そのため、上述した従来の洗浄方法で生じていた洗浄ムラや金属線材の表面損傷、あるいは絶縁被覆の発泡を防止することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

上記に記載した実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１ 金属線材
２ 絶縁被覆
３ 絶縁電線
１００ 製造装置
１１０ 送出機
１２０ 巻取機
１３０ 伸線ダイス
１４０ 洗浄装置
１５０ 照射装置
１６０ 空冷装置
１７０ 絶縁被覆形成装置

Claims (4)

1. 伸線ダイスによって伸線された金属線材に対して、前記金属線材に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を照射する工程を有するエナメル線の製造方法。
2. 前記光は、近赤外線である請求項１に記載のエナメル線の製造方法。
3. 前記光は、レーザ光である請求項１に記載のエナメル線の製造方法。
4. 伸線ダイスによって伸線された金属線材に対して、前記金属線材に付着した潤滑剤に含まれる油分が吸収するピーク波長に合致する波長を持つ光を照射する照射装置を備えるエナメル線の製造装置。

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