JP2024070960A

JP2024070960A - コイル線の製造方法

Info

Publication number: JP2024070960A
Application number: JP2022181614A
Authority: JP
Inventors: 典子小川; 宏金原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-11-14
Filing date: 2022-11-14
Publication date: 2024-05-24

Abstract

【課題】製造コストを抑制可能なコイル線の製造方法を提供すること。【解決手段】本開示に係るコイル線の製造方法は、導線１１と、導線１１を被膜する絶縁被膜１２と、を備えるコイル線１の製造方法である。本開示に係るコイル線の製造方法は、含フッ素アクリル樹脂を揮発性溶媒に対して溶解させたコーティング液を、導線１１にスプレー塗布する工程と、コーティング液を塗布した導線１１を静置し、揮発性溶媒を揮発させる工程と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、コイル線の製造方法に関する。

含フッ素樹脂は、電気的な絶縁性に優れており、コイル線の絶縁被膜の素材として用いられる場合がある。
例えば、特許文献１には、熱硬化性樹脂及びフッ素樹脂からなる絶縁層を有する電線が記載されている。特許文献１に記載の電線は、熱硬化性樹脂溶液とフッ素樹脂オルガノゾルとを混合して得られた混合液を導線上に塗布し、焼き付けることによって形成される。

国際公開第２０１１／０２４８０９号

ところで、含フッ素樹脂は不純物として水を含みやすい。不純物として水を含んだ含フッ素樹脂を、撥水性を有する導線に対して塗布しようとすると、含フッ素樹脂が導線にはじかれ、適切に絶縁被膜を形成できない場合があった。

この場合、例えば、特許文献１に記載のように焼き付けを行えば絶縁被膜を形成できるものの、製造工程が増加するため、それに伴って製造コストが増加するという課題があった。即ち、従来技術に係るコイル線の製造方法においては、含フッ素樹脂を素材とする絶縁被膜を有するコイル線の製造コストを、抑制できないという課題があった。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、製造コストを抑制可能なコイル線の製造方法を提供することを目的としている。

本開示の一態様に係るコイル線の製造方法は、
導線と、前記導線を被膜する絶縁被膜と、を備えるコイル線の製造方法であって、
含フッ素アクリル樹脂を揮発性溶媒に対して溶解させたコーティング液を、前記導線にスプレー塗布する工程と、
前記コーティング液を塗布した前記導線を静置し、前記揮発性溶媒を揮発させる工程と、を備える、
コイル線の製造方法である。

このような構成によると、導線に対する密着性を有する樹脂素材を、常温常圧下で速やかに導線上に析出させることができるため、焼き増し等の工程を経ずとも、導線を絶縁被膜で適切に被膜できる。その結果として、本開示の一態様に係るコイル線の製造方法は、コイル線の製造コストを抑制できる。

本開示の一態様に係るコイル線の製造方法は、前記揮発性溶媒が、水、エタノール、及びアセトンよりなる群から選択される１種以上であってもよい。
このような構成によると、本開示の一態様に係るコイル線の製造方法は、製造工程の安全性を向上できる。

本開示の一態様に係るコイル線の製造方法は、前記コーティング液が、前記コーティング液全量に対し、５質量％以上１９質量％以下の含フッ素アクリル樹脂を含むようにしてもよい。
このような構成によると、開示の一態様に係るコイル線の製造方法は、絶縁被膜の製膜性を向上できる。

本開示により、製造コストを抑制可能なコイル線の製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係るコイル線の構成を示す断面図である。第１の実施形態に係るコイル線の構成を示す断面図である。第１の実施形態に係るコイル線の製造方法を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
＜コイル線の構成＞
以下、図面を参照しながら、本開示に係る第１の実施形態について詳細に説明する。まず始めに、本実施形態に係るコイル線の製造方法によって製造されるコイル線の構成について、詳細に説明する。

図１及び図２は、第１の実施形態に係るコイル線の構成を示す断面図である。より詳細には、図１は、第１の実施形態に係るコイル線を、コイル線の中心軸と垂直に切断した場合の断面図であり、図２は、第１の実施形態に係るコイル線を、コイル線の中心軸と平行に切断した場合の断面図である。
なお、当然のことながら、図１及び図２に示した右手系ｘｙｚ直行座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものであり、図面間で共通である。

コイル線１は、絶縁被膜された金属線である。コイル線１は、螺旋形状に巻き付けられた後に、電流を流されることによって、コイルとして動作する。コイル線１は、例えば、自動車に搭載されるステータコイルに用いられるコイル線であってもよい。
コイル線１は、導線１１及び絶縁被膜１２を備える。

導線１１は、コイルの動作時に電流が流れる金属線である。導線１１は、例えば、銅やアルミニウム等を素材とする金属線である。導線１１は、銅やアルミニウム等を素材とする金属線であるため、撥水性を有している。
導線１１は、コイルの短絡を抑制するために、側面部が適切に絶縁されている必要がある。そのため、導線１１は、側面部が絶縁被膜１２によって被膜されている。

なお、図１に示すように、本実施形態に係る導線１１は、中心軸と垂直に切断した場合の断面が円形である。しかしながら、導線１１の断面の形状は円形に限定されず、例えば矩形であってもよい。

絶縁被膜１２は、導線１１の側面部上に形成された被膜であり、含フッ素アクリル樹脂を素材とする被膜である。
絶縁被膜１２は、コイルの短絡を抑制するために、導線１１を電気的に絶縁している。

＜コイル線の製造方法＞
次に、図面を参照しながら、本実施形態に係るコイル線の製造方法について詳細に説明する。図３は、第１の実施形態に係るコイル線の製造方法を示すフローチャートである。

本実施形態に係るコイル線の製造方法は、導線１１の側面に絶縁被膜１２を形成する。
まず始めに、本実施形態に係るコイル線の製造方法においては、含フッ素アクリル樹脂を揮発性溶媒に対して溶解させたコーティング液を、導線１１にスプレー塗布する（ステップＳ１）。
その後、導線１１を静置して揮発性溶媒を揮発させる（ステップＳ２）。揮発性溶媒が揮発すると、導線１１上に含フッ素アクリル樹脂が析出し、絶縁被膜１２が形成される。

ここで、コーティング液中に含まれる含フッ素アクリル樹脂は、化合物中のアクリル構造に由来して、金属部材に対する接着性、言い換えると、密着性を有している。また、コーティング液中に含まれる揮発性溶媒は、常圧常温下で容易に揮発する。

コーティング液中に含まれる含フッ素アクリル樹脂は、金属に対して密着性を有するため、導線１１にはじかれない。また、コーティング液中に含まれる揮発性溶媒は、常圧常温下で容易に揮発するため、加温せずとも、導線１１上から除くことができる。
これらの結果として、本実施形態に係るコイル線の製造方法は、焼き付け等の工程を行わずとも、導線１１上に絶縁被膜１２を適切に製膜できる。

＜コーティング液の構成＞
以下、ステップＳ１において用いたコーティング液について、更に詳細に説明する。
前述したように、本実施形態に係るコーティング液は、含フッ素アクリル樹脂を揮発性溶媒に対して溶解させたコーティング液である。つまり、本実施形態に係るコーティング液は、含フッ素アクリル樹脂と、揮発性溶媒とを成分として含む。

本実施形態に係るコーティング液が含む含フッ素アクリル樹脂は、揮発性溶媒の揮発に伴って、導線１１上に析出し、絶縁被膜１２を形成する。つまり、本実施形態に係るコーティング液が含む含フッ素アクリル樹脂は、絶縁被膜１２の主成分となる。

含フッ素アクリル樹脂は、例えば、下記式（１）及び式（２）で表される化合物であることが好ましく、また、下記式（１）及び式（２）で表される複数の化合物の混合物であってもよい。なお、以下、下記式（１）及び式（２）で表される化合物は、それぞれ、化合物１及び化合物２と記載する。

・・・式（１）

・・・式（２）

ただし、
Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^２１、及びＲ^２２は、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフルオロアルキル基であり、
Ｒ^１３は、水素原子、フッ素原子、メチル基、又はフルオロメチル基であり、
Ｒ^１４及びＲ^２４は、水素原子、末端に官能基を有していてもよいアルキル基、又は、末端に官能基を有していてもよいフルオロアルキル基であり、
ｎは１以上の整数であり、
Ｒ^２１、Ｒ^２２、Ｒ^２３、及びＲ^２４が複数ある場合、複数あるＲ^２１、Ｒ^２２、Ｒ^２３、及びＲ^２４は互いに同一であってもよく、異なっていてもよく、
化合物１及び化合物２は、少なくとも１つ以上のフッ素原子を含む。

化合物１は、水素原子の一部または全てがフッ素原子に置換されたアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、又はメタクリル酸エステルである。また、化合物２は、水素原子の一部または全てがフッ素原子に置換されたポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、又はポリメタクリル酸エステルである。
なお、化合物２の末端構造は、特に限定されず、例えば、水素原子であってもよいし、フッ素原子であってもよいし、アルキル基であってもよいし、フルオロアルキル基であってもよい。

上述したように、化合物１及び化合物２はフッ素原子を含む。このような構成によると、化合物１及び化合物２を主成分として含む絶縁被膜１２の絶縁性が向上する。
また、化合物１及び化合物２は、カルボキシル基又はカルボン酸エステル結合を部分構造として含む。これらの部分構造は、導線１１表面の金属原子と相互作用するため、化合物１及び化合物２を主成分として含む絶縁被膜１２は、導線１１に対する密着性を有する。

Ｒ^１１及びＲ^１２は、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフルオロアルキル基である。Ｒ^１１及びＲ^１２は、化合物１の疎水性向上の観点から、少なくとも一方が、アルキル基又はフルオロアルキル基であることが好ましい。
化合物１の疎水性が向上すると、含フッ素アクリル樹脂中に不純物として含まれる水が減少する。ここで、導線１１の素材として用いられる銅やアルミニウム等の金属は撥水性である。そのため、含フッ素アクリル樹脂中に不純物として含まれる水が減少すると、導線１１と絶縁被膜１２との密着性がより向上する。

Ｒ^２１及びＲ^２２は、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフルオロアルキル基である。Ｒ^２１及びＲ^２２は、合成容易性及び重合度増加の観点から、水素原子又はフッ素原子であることが好ましい。化合物２の重合度が増加すると、即ち、上記式（２）中のｎが増加すると、含フッ素アクリル樹脂の疎水性が向上し、その結果として、導線１１と絶縁被膜１２との密着性がより向上する。

Ｒ^１４及びＲ^２４は、水素原子、末端に官能基を有していてもよいアルキル基、又は末端に官能基を有していてもよいフルオロアルキル基である。Ｒ^１４及びＲ^２４は、疎水性向上の観点から、アルキル基又はフルオロアルキル基であることが好ましい。
Ｒ^１４及びＲ^２４が、末端に官能基を有するアルキル基又はフルオロアルキル基である場合、末端に有する官能基の例としては、アルコキシ基、フルオロアルコキシ基、及びトシル基等が挙げられる。

本実施形態に係るコーティング液に含まれる化合物１、化合物２、又はこれらの混合物の割合は、コーティング液全量に対し、５質量％以上であることが好ましい。言い換えると、本実施形態に係るコーティング液は、コーティング液全量に対し、５質量％以上の含フッ素アクリル樹脂を含むことが好ましい。
このような構成によると、本実施形態に係るコイル線の製造方法は、被膜できていない部分の発生を抑制しつつ、導線１１上に絶縁被膜１２を形成できる。

また、本実施形態に係るコーティング液に含まれる化合物１、化合物２、又はこれらの混合物の割合は、コーティング液全量に対し、１９質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることが特に好ましい。
言い換えると、本実施形態に係るコーティング液は、コーティング液全量に対し、１９質量％以下の含フッ素アクリル樹脂を含むことが好ましい。
このような構成によると、本実施形態に係るコイル線の製造方法は、膜厚が均一な絶縁被膜１２を導線１１上に形成できる。

つまり、本実施形態に係るコーティング液は、製膜性の観点から、コーティング液全量に対し、５質量％以上１９質量％以下の含フッ素アクリル樹脂を含むことが好ましい。

本実施形態に係るコーティング液に含まれる揮発性溶媒は、常温常圧下で容易に揮発する溶媒を指す。例えば、揮発性溶媒は、世界保健機関の定義に則って定められた揮発性有機化合物からなる群に、水を加えたものを指してもよい。
また、揮発性溶媒は、複数の揮発性溶媒を混合した混合溶媒を含んでもよい。

特に、本実施形態に係る揮発性溶媒は、安全性の観点から、水、エタノール、及びアセトンよりなる群から選択される１種以上であることが好ましい。
つまり、本実施形態に係る揮発性溶媒は、水、エタノール、アセトン、又はこれらの溶媒の２種以上を混合した混合溶液であることが好ましい。

このような構成によると、加熱工程等を経ることなく、塗布されたコーティング液から溶媒が揮発し、含フッ素アクリル樹脂が、絶縁被膜１２として速やかに析出する。

本実施形態に係るコーティング液は、１種以上の添加物を含んでいてもよい。
ただし、ここでいう添加剤とは、絶縁被膜１２の劣化を抑制することや、絶縁被膜１２に対して更なる機能を付与することを目的として、コーティング液に対して添加される化合物を指す。例えば、本実施形態に係るコーティング液は、重合禁止剤や、着色剤等を添加剤として含んでもよい。

なお、本実施形態に係るコーティング液は、市販の含フッ素アクリル樹脂を含むコーティング剤を、適切な濃度となるように、揮発性溶媒で希釈したものであってもよい。
また、本実施形態に係るコーティング液は、含フッ素アクリル樹脂及び揮発性溶媒の合成における副生成物を含んでいてもよい。

以上、説明したように、本開示に係るコイル線の製造方法は、常温常圧下で容易に揮発する揮発性溶媒と、導線１１への密着性の高い含フッ素アクリル樹脂とを成分として含むコーティング液を、スプレー塗布によって導線１１側面に塗布する。
このような構成によると、本開示に係るコイル線の製造方法は、焼き付け等の工程を行わずとも絶縁被膜１２を形成できる。その結果として、本実施形態に係るコイル線の製造方法は、コイル線の製造コストを抑制できる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本開示をより具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
フッ素を含む一般市販剤を、コーティング液全量に対する濃度が８質量％となるように、水に対して溶解させ、コーティング液を作成した。
作成したコーティング液を、幅長さ１００ｍｍ、縦長さ１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの銅板にスプレー塗布し、１５秒間静置して、試験片を作成した。

［比較例１］
フッ素を含む一般市販剤を、コーティング液全量に対する濃度が８質量％となるように、水に対して溶解させ、コーティング液を作成した。
作成したコーティング液に、幅長さ１００ｍｍ、縦長さ１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの銅板をXX秒間浸した後、１０秒間静置して、試験片を作成した。

［比較例２］
フッ素を含む一般市販剤を、コーティング液全量に対する濃度が４質量％となるように、水に対して溶解させた点以外は、比較例１と同様にして、試験片を作成した。

［比較例３］
フッ素を含む一般市販剤を、コーティング液全量に対する濃度が２０質量％となるように、水に対して溶解させた点以外は、比較例１と同様にして、試験片を作成した。

＜製膜評価＞
上記実施例および比較例で得られた試験片をそれぞれ肉眼で観察し、製膜できていない部分があるか否かと、絶縁被膜上に凹凸があるか否かとを確認した。結果を表１に示す。

上記製膜評価の結果、表１に示されるように、実施例１及び比較例１のコーティング液を用いることにより、比較例２及び３のコーティング液を用いた場合に対して、より良好な状態の絶縁被膜を製膜できることが分かった。
また、実施例１のようにコーティング液をスプレー塗布することによって、比較例１の場合と同様に絶縁被膜を製膜できることが分かった。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１コイル線
１１導線
１２絶縁被膜

Claims

導線と、前記導線を被膜する絶縁被膜と、を備えるコイル線の製造方法であって、
含フッ素アクリル樹脂を揮発性溶媒に対して溶解させたコーティング液を、前記導線にスプレー塗布する工程と、
前記コーティング液を塗布した前記導線を静置し、前記揮発性溶媒を揮発させる工程と、を備える、
コイル線の製造方法。
前記揮発性溶媒が、水、エタノール、及びアセトンよりなる群から選択される１種以上である、
請求項１に記載のコイル線の製造方法。
前記コーティング液が、前記コーティング液全量に対し、５質量％以上１９質量％以下の含フッ素アクリル樹脂を含む、
請求項１又は２に記載のコイル線の製造方法。