JP3998612B2 - 含浸硬化巻線、そのための含浸硬化処理方法、含浸硬化処理システム、含浸硬化処理装置、ワニス塗布装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻線をポリウレタンワニスで含浸硬化した含浸硬化巻線、その含浸硬化巻線の含浸硬化処理方法、そのためのシステム、含浸硬化処理装置、ワニス塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の巻線構造、例えば、レゾルバのステータ巻線構造は以下のようになっている（例えば、特許文献１参照）。レゾルバのステータの各磁極歯に巻回されたステータ巻線は、エポキシ樹脂を用いたワニスを塗布して含浸させ、乾燥させて硬化させることにより、ステータ巻線をステータに固定させている。また、端子に接続されたステータ巻線は端子全体を溶融樹脂で覆って硬化させている。ステータ巻線を固定するためのワニスとしてはエポキシ系樹脂を用いる。エポキシ系樹脂は硬度が高いため、温度差の大きい場所で用いた場合樹脂にクラック等が発生して断線に至る場合がある。また、製造時に、このワニスの硬化には、高温によるキュアが必要であり、そのための温度槽が不可欠で、その温度管理等に多大のコストを必要としていた。具体的には、ステータの磁極歯に１対の輪状絶縁キャップを介して巻回して設けられたステータ巻線は、渡り線を介して各磁極歯に直列に接続されている。ステータの各磁極歯および周縁部の表面には、液状又は溶融状の樹脂材料がポッテイング処理等によって樹脂モールド状に供給され、ステータ巻線に含浸されてステータ巻線が磁極歯に固定されると共に、端子も周縁部にて固定されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−２１５３９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平１１−４５８１７号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平０８−２８３６５９号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開２００２−３３２４５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来、巻線を用いたレゾルバ等の角度検出器および回転電機の巻線の固定処理に用いられるワニス特性は、電気絶縁性、接着性等の良好なものが求められていた。しかし、エポキシ樹脂は硬度が高く、硬化後の弾性が小さくなる欠点がある。
【０００８】
図５は電線が断線に至るメカニズムを説明する図である。図５（ａ）は、低温時のワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。図５（ｂ）は、高温時のワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。図５（ｃ）は、ワニスにクラックが入り始めた状態におけるワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。図５（ｄ）は、巻線が断線した状態におけるワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。
【０００９】
図５（ａ）〜（ｄ）は、磁極を構成する珪素鋼板のスタック１０１上にインシュレータ１０２を被せ、インシュレータ１０２に電線１０３を巻回し、電線１０３にワニス１０４を含浸し、このワニス１０４を乾燥して、インシュレータ１０２に電線１０３を固定した渡り線付近の断面図を示す。この図の例において、温度が下がった図５（ａ）の場合、図中の矢印の向きにそれぞれ応力が働く。絶縁性の樹脂からなるインシュレータ１０２には中心から両側に向かう収縮力（Ｃ、Ｃ’）が働く。主に銅線からなる電線１０３には両側から中心に向かう収縮力（Ｂ、Ｂ’）が働く。樹脂材料からなるワニス硬化物には両側から中心に向かう収縮力（Ａ、Ａ’）が働く。この状態から図５（ｂ）に示すように温度が上がると前記各部材には図５（ａ）の矢印と逆の向きの応力が働く。即ち、インシュレータ１０２には両側から中心に向かう伸長力（Ｃ’’、Ｃ’’’）が働く。電線１０３には中心から両側に向かう伸長力（Ｂ’’、Ｂ’’’）が働く。ワニス硬化物には中心から両側に向かう伸長力（Ａ’’、Ａ’’’）が働く。
【００１０】
このため、ワニスを含浸した巻線を冷熱サイクル（温度差の変化）の厳しい状況下で使用した場合、材質の異なる構造部材との熱膨張係数の差及び熟膨張・収縮方向の違い等により図５（ｃ）に示すようにワニスに応力（Ｄ、Ｄ’）がかかりクラックが発生する。
【００１１】
その後、さらに、振動・衝撃が常にかかる状況下では、電線に応力がかかり、引張強度が小さい電線は図５（ｄ）に示すように断線に至る。
【００１２】
また、巻線固定にワニスを使用しない場合、冷熱サイクル、振動・衝撃が激しい環境下では、巻線の緩み、電線間の擦れによる絶縁被膜の損傷が発生する可能性がある。
【００１３】
このため、引張強度が小さい電線を冷熱サィクル、振動・衝撃の厳しい環境下で使用できる様にするための巻線固定材料を選定する必要がある。
【００１４】
ここで、電線が断線に至るメカニズムをまとめておく。
（１）冷熱サイクル環境下では、（ａ）材質の熱膨張係数の差、（ｂ）ワニス内部の温度差、（ｃ）ワニス形状による応力集中、（ｄ）ワニス硬化時の残留応力、（ｅ）熱劣化によるワニス強度の低下、（ｆ）熱膨張・収縮の方向の違いによる応力、等の発生により、ワニスにクラックが発生する。
（２）クラックの発生後、更にインシュレータとスタック、ワニス、電線の熱膨張係数の差により、電線に局所的に繰り返し応力がかかる。
（３）その結果、電線が断線（疲労破壊）する。
【００１５】
本発明の目的は、前記問題点に鑑み、電線とワニスの熱膨張係数の差を少なくし、クラックによる断線を抑制すると共に、ワニスを電線間に均等に含浸硬化させた含浸硬化巻線、そのための含浸硬化処理方法、含浸硬化処理システム、含浸硬化処理装置、ワニス塗布装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、巻線を含浸硬化するワニスとしてポリウレタンワニスを採用する。
（ポリウレタンワニスを含浸硬化剤として用いる理由）
前記ワニスクラックの発生メカニズムからみて、クラックの発生防止の為には、ワニス材料の熱膨張係数が電線の熱膨張係数に近いことが要求される。さらに、インシュレータの熱膨張係数が電線の熱膨張係数に近ければ好ましい。このような要求を満たす材料としてポリウレタンワニスがある。
【００１７】
ポリウレタンワニスは、従来、電線の表面に塗布・焼き付けされる絶縁被覆として用いられていた（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４ 参照）。しかし、巻線を含浸固定する充填剤として用いられた例は見当たらない。
【００１８】
ポリウレタンワニスは、下記表１に示すように、破断に対する耐性を示す伸び率が大きく、周囲に追従する特性を示すヤング率が小さく、柔らかさを示すガラス転位温度が非常に低いことから高い柔軟性を有している。そのため、部品が熱膨張・収縮したときでもポリウレタンワニスが周囲の構造物の変化に追従し、発生応力をポリウレタンワニスの許容引張強度内に抑えることができる。
【００１９】
ここで「部品」は、被巻回体に電線を巻回した構造体、例えば、電線をコイルボビンに巻回したコイルや、電線を磁極に巻回したローターおよびステータ等をいう。また、電線を複数回巻いたものを巻線という。
【００２０】
また、「含浸硬化巻線」は、電線を所定形状（被巻回体、例えばコイルボビン、磁極等の形状）に巻回した巻線に、ワニス等を含浸し硬化させた含浸硬化巻線を意味する。
【００２１】
この結果、巻線を有する部品を用いた角度検出器及び回転電機において、冷熱サイクル環境下での部品の熱膨張・収縮を許容することができ、弾性が大きいポリウレタンワニスを巻線固定、電気絶縁用として使用することができるようになる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
ワニスの材料であるポリウレタン樹脂は、大きく２つのタイプに分けられる。１つはポリマー型といわれ、ポリウレタンを揮発性の溶剤に溶解したもので、短時間で乾燥する用途、例えば、ライン塗装や印刷等に用いられる。もう１つは反応型といわれるもので、ハイブリッドで含浸でき、硬化後の成形体が極めて強靱であるという特徴を有するが、硬化に時間を要する。反応型ポリウレタン樹脂には、主に、高分子ポリオールからなる主剤とポリイソシアネート化合物からなる助剤を使用直前に混合する２液型や、イソシアネート末端プレポリマーからなる１液型（湿気硬化型）がある。ポリウレタン樹脂の場合、有機溶剤としては、クレゾール、フェノール、キシレン、ソルベントナフサ等の高沸点炭化水素などの有機溶剤を使用することができる。
【００２４】
一般的に、前記２液型のポリウレタンワニスは、主剤と硬化剤を混合した後の粘度が高い為、注型剤または封止剤として利用されている。
【００２５】
前記２液型のポリウレタンワニスを、巻線間へ十分に充填させる為には、主剤と硬化剤を混合した後の粘度を低くしなければ巻線間へ十分に充填することができない。
【００２６】
そこで、ポリウレタンワニスにおける硬化特性をみると、下記の（１）（２）の特徴を有することがわかる。
（１）一般的に、ポリウレタンワニスは、常温時に粘度が高く、高温時に粘度が下がる温度−粘度特性を有している。
【００２７】
図６はポリウレタンワニスにおける粘度の温度変化を表す粘度−温度特性のグラフである。
【００２８】
ポリウレタンワニスとしては、日本ベルノックス社製 商品名ＭＵ−１１５Ａ／Ｂを使用。グラフは２液を混合した直後の粘度−温度特性を示し、下記表２の測定データに基づく。
【００２９】
【表２】
【００３０】
このグラフの特性からみて、低温下でワニスを硬化させた時には、粘度が高く、巻線間への浸透が不十分になる箇所が発生する恐れがでる。高温下でワニスを硬化させた時には、巻線間への浸透が十分に達成できるが、粘度が下がりワニスの垂れまたは偏りが発生する恐れがある。
（２）２液型ポリウレタンワニスは、反応速度が速く、混合後数秒を経過すると粘度が経過時間に応じて急激に増加する特性を有している。
【００３１】
図７はポリウレタンワニスにおける粘度の時間変化を表す粘度−時間特性のグラフである。
【００３２】
ポリウレタンワニスとしては、日本ベルノックス社製 商品名ＭＵ−１１５Ａ／Ｂを使用。グラフは２液を混合した直後を０秒（ｍｉｎ）とする粘度−時間特性を示し、下記表３の測定データに基づく。
【００３３】
【表３】
【００３４】
このグラフの特性からみて、ワニスの硬化が急激に始まるのは実用上約５分が限界であり、ワニス塗布直後に巻線間にワニスを浸透させてしまわなければ、ワニスが巻線間に均一に浸透しない箇所が発生することが予想される。
【００３５】
上記の特性から、ワニスが巻線間に均一に浸透しなくなると、巻線間にワニスの存在しない箇所が生じる。この箇所では、振動・衝撃の厳しい環境下では最悪の場合、電線同士がこすれ絶縁層が破損しレアショートが発生する。このため、電線間にポリウレタンワニスを均一に浸透させる方法が求められる。
【００３６】
また、コイルボビン巻線を有し巻線固定にポリウレタンワニスを用いた角度検出機、例えばトランス巻線を有するレゾルバ、及び回転機、静止機において、幅の狭いコイルボビンにワニス塗布機にてポリウレタンワニスのように粘度が高い樹脂を微量（例えば、約０．０３〜０．０４ｇ程度）塗布すると以下の問題が発生する。
（１）ポリウレタンワニスは粘度が高い為、ワニスの切れが悪く、ワニス塗布機の吐出操作を停止させてもワニス塗布機の吐出用のノズルの先端にワニスの滴が発生し、微量塗布時部品に塗布するワニス量がばらつく問題が発生する。即ち、吐出用のノズルの先端にできるワニスの滴は、表面張力が大きいため、大きな滴になり、その滴が巻線に滴下されるか否かによって含浸樹脂の量が大幅に相違し、従って、巻線間に充填されるワニス量に大幅な相違が発生することになる。
（２）幅の狭いコイルボビンに正確にノズルを挿入させることは難しく、設定に時間がかかる問題が発生する。従って、ワニス粘度が高く、微量塗布時でも部品への塗布量が安定するワニス塗布装置の設定方法及び、簡易的なノズル位置設定方法を考慮する必要がある。
【００３７】
本発明は、上記塗布時の問題を解決し、前記目的を達成するために、更に下記Ａ，Ｂの解決手段を採用する。
［Ａ］ ポリウレタンワニスを電線間に均一に浸透させる為に以下（１）（２）（３）の手段を用いる。
（１）塗布時、ワニスが部品と接触した時に粘度を下げ、電線間へのワニス浸透性を向上させる為、ワニス塗布前にワニスを塗布する部品を十分加熱する。（第１加熱装置によるプレヒート）。
（２）ワニス塗布後、ワニスの垂れまたは偏りを防止する為、直ぐに部品を回転させワニスがゲル化する迄部品を回転させる。（ワニス塗布装置による塗布）。
２液型ポリウレタンワニスは混合後の粘度が高く、自重により下方向へ移動する速度が遅い為、低速回転にて部品を回転させる。
（３）ワニス硬化工程においてアニリングを行う、即ち、ワニス硬化工程において、一度含浸したワニスを再度加熱して低粘度化させ更に電線間へワニスを浸透させる。このため、ワニス塗布後から再加熱迄の時間に制限を設ける。（第２加熱装置によるオーブン加熱）。
［Ｂ］ 幅の狭いコイルボビンにワニス塗布装置にてポリウレタンワニスのように粘度が高い樹脂を微量塗布する為に以下（４）（５）（６）（７）の手段を用いる。即ち、ワニス粘度が高く、かつ微量塗布時でも部品への塗布量が安定するワニス塗布装置の設定方法及び、簡易的なノズル位置設定方法、即ち、ノズル位置及び高さを簡易的に設定できる方法を用いる。
【００３８】
図２は本発明の幅の狭いコイルボビンにワニスを塗布するための方法と冶具を示す図である。
図２（ａ）はノズルの先端に残った滴を塗布層に塗りつける方法を説明する為の説明図である。図２（ｂ）はノズルの先端に残った滴を塗布層に塗りつける他の方法を説明する説明図である。図２（ｃ）はノズルの先端の位置合わせを行うための冶具の正面図である。図２（ｄ）は図２（ｃ）のＡＡ’断面図である。
（ノズルの位置決め）
（４）ワニスの吐出を停止した時のノズル高さを、予め冶具によりまたは既に設定した時のデータに基づき、
（ａ）図２（ａ）の様に、ノズルの先端を、部品１３の巻線１４に塗布したワニス塗布層１５の表面と接触する様に位置決めし、部品１３を定速回転させながら、部品１３のワニス塗布層１５の表面にノズルの先端に溜まったワニスを均等に塗りつけることができるノズル高さに設定する。または、
（ｂ）図２（ｂ）の様に、ノズル先端の最後の滴１２が、部品１３の巻線１４に塗布したワニス塗布層１５の表面と接触する様に位置決めし、部品１３を定速回転させながら、部品１３のワニス塗布層１５の表面にノズルの先端に溜まったワニスを均等に塗りつけることができるノズル高さに設定する。
（塗り付け処理）
幅の狭いコイルボビンに巻回した巻線１４にワニスを充填する場合、上記（ａ）のようにノズルの位置決めを行い、ワニスの吐出を行う。吐出終了時、図２（ａ）に示すように、細長いノズルの先端が部品１３のワニス塗布層１５の表面に接触した状態になる。この状態から部品１３を回転させることにより、ノズルの先端に残ったワニスをワニス塗布層１５の表面に塗りつける。
【００３９】
また、他の方法として、同じく、上記（ｂ）のようにノズルの位置決めを行い、ワニスの吐出を行う。吐出終了時、図２（ｂ）に示すように、細長いノズルの先端に残ったワニスの滴１２をワニス塗布層１５の表面に接触させたまま、部品１３を回転させることにより、ノズルの先端に残ったワニスの滴１２をワニス塗布層１５の表面に塗りつける。
【００４０】
これにより、ワニス吐出停止時のノズルの先端にできる最後の滴を、塗布層の表面に均等に塗ることができる。
【００４１】
もし、ノズルの先端がワニス塗布層内に侵入してしまうと、以下のような問題点が発生する。
（ａ）巻線の絶縁層を損傷してレアショート等を発生する恐れが生じる。
（ｂ）また、ポリウレタンワニスは粘度が高いため、コイルボビンを回転駆動しながら充填すると、ノズルの先端の軌跡（表面が平らにならずに、段差が生じる）が生じる恐れがある。
（ｃ）また、ノズルの先端がワニス塗布層内に侵入すると、ワニス塗布層の表面が予定より持ち上がり、その結果、予定していないコイルボビン側面にもワニスが塗布されることになり、ワニス塗布層の表面高さが変動する。
【００４２】
これらの問題点を解消するために、
（イ） ノズルの先端をワニス塗布層の表面の高さに設定することにより、ノズルの先端をワニス塗布面に接触させる。
（ロ） または、ノズルの先端を、ノズルの先端に溜まった滴がワニス塗布層の表面に接触する高さに設定することにより、滴をワニス塗布面に接触させる。
【００４３】
前記（イ）（ロ）のようにノズルの高さおよび位置を設定することにより、前記問題点（ａ）（ｂ）（ｃ）を解決する。
【００４４】
図３は部品１３の回転状況説明図である。
図３（ａ）はワニスを吐出停止した際の惰走回転状態を示す図である。図３（ｂ）は回転乾燥工程における回転状態を示す図である。
（５） 前記（４）を確実に行なう為、ワニス塗布装置のワニス吐出操作停止後、ノズル１１の内部圧力とノズル外部の圧力が均衡状態になる迄、ノズル位置を変えずに図３（ａ）に示す部品１３を惰走回転させ（図２（ａ）および図２（ｂ）の手前または奥方向へ回転）、ノズルの先端に溜まった最後のワニスの滴をワニス塗布層に均等に塗りつける。
【００４５】
ここで「惰走回転」は、ワニス塗布装置の塗布操作を停止した状態のまま、惰性でコイルボビンを複数回回転駆動させることを意味する。
【００４６】
これにより、塗布されるワニスの全量を一定にすることができる。即ち、ワニス吐出操作停止後のノズルの先端の最後の滴を塗布面に接触させながらコイルボビンを回転させて塗布面に均等に塗りつけることが可能になる。
（６）ノズルと電線との間の幅を狭めた時電線ヘダメージを与えない様に、ノズル材質は可撓性又は弾性の値の大きい樹脂（柔らかい樹脂）、例えば、テフロン（登録商標）とする。
（７）ノズル位置と高さを設定する（段取りする）ための時間を短縮する為に、ノズルの位置と高さを同時に設定可能な図２（ｃ）および図２（ｄ）に示す基準治具を用いる。
【００４７】
幅の狭いコイルボビン専用の冶具２０は、中心に軸２１を設けた薄型の円筒体に、ノズル位置を規定すると共にノズル高さを規定する凹溝２２を環状に設けて構成されている。ノズル位置設定データの採取時、この冶具２０をワニス塗布装置に装着し、ノズルの先端を前記凹溝２２に位置合わせして、部品１３装着時のノズル位置設定データを採取する。
【００４８】
この後、冶具２０を取り外し、部品１３をセットし、ノズルの位置を前記採取したデータに基づいてセットする。前記ノズルの位置データは記録しておき、必要に応じて読み出すこともできる。
【００４９】
具体的な解決手段は以下のようになる。
（１）巻線の含浸硬化処理方法が、前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱工程と、加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布工程と、前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布工程時のワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥工程とからなることを特徴とする。
（２）上記（１）記載の巻線の含浸硬化処理方法において、前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする。
（３）上記（１）または（２）記載の巻線の含浸硬化処理方法において、前記ワニス塗布工程と前記高温回転乾燥工程との間に、常温で、前記部品を低速等速回転させる常温回転乾燥工程を組み込んだことを特徴とする。
（４）巻線の含浸硬化処理システムが、前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱装置と、加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布装置と、前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布装置でのワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥装置とからなることを特徴とする。
（５）上記（４）記載の巻線の含浸硬化処理システムにおいて、前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする。
（６）上記（４）または（５）記載の巻線の含浸硬化処理システムにおいて、前記ワニス塗布装置においてワニス塗布された前記部品を、常温で低速等速回転させ、高温回転乾燥装置へ送り出す常温回転乾燥装置を組み込んだことを特徴とする。
（７）巻線の含浸硬化処理装置が、前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱部と、加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布装置部と、前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布装置でのワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥部とを覆体内に工程順に配置したことを特徴とする。
（８）上記（７）記載の巻線の含浸硬化処理装置において、前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする。
（９）上記（７）または（８）記載の巻線の含浸硬化処理装置において、前記ワニス塗布装置部においてワニス塗布された前記部品を、常温で低速等速回転させ、高温回転乾燥部へ送り出す常温回転乾燥部を組み込んだことを特徴とする。
（１０）巻線用ポリウレタンワニス塗布装置が、先端に可撓性を有するノズルが設けられ、２液型ポリウレタンワニスの主剤と硬化剤とがそれぞれポンプを介して供給されて内部で混合され、前記ノズルから吐出される吐出装置と、前記ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、前記混合を行う混合手段と、前記吐出装置を位置決めする位置決め手段と、前記巻線を有する部品を装着する部品装着軸を駆動する部品装着軸駆動手段と、コントローラとを備え、前記コントローラの制御の下に、前記部品装着軸に装着した前記部品が有する前記巻線に位置決め手段により前記ノズルの先端を位置決めし、前記部品装着軸駆動手段により前記部品を回転しながら、前記ポンプ駆動手段および前記攪拌手段により前記ポリウレタンワニスを前記巻線に前記ノズルを介して連続塗布し、前記塗布した塗布層の表面に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記位置決め手段によって位置決めし、前記塗布のためのワニス吐出操作終了制御後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記部品装着軸駆動手段により前記部品を複数回惰走回転させることを特徴とする。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明の含浸硬化巻線、そのための含浸硬化処理方法、含浸硬化処理システム、含浸硬化処理装置、ワニス塗布装置について、実施の形態を図に基づいて以下詳細に説明する。順番は、（第１実施例）一連のワニス工程の説明、（第２実施例）塗布装置の説明、（第３実施例）幅の狭いコイルボビンにも塗布可能なワニス塗布機の設定方法及び、簡易的なノズル位置設定方法を説明する。
（第１実施例）
本発明の基本工程を説明する。
【００５１】
図１は本発明の基本工程、基本工程を組み込んだ含浸硬化処理システム及び含浸硬化処理装置を示す説明図である。図１（ａ）は覆体内で連続処理可能に工程を組んだ含浸硬化処理装置の構成図である。図１（ｂ）は個別装置により工程を組んだ含浸硬化処理システムの構成図である。図１（ｃ）は処理対象を例示する図である。
【００５２】
基本工程は、図１（ａ）に示すように、順に、（１）予備加熱工程、（２）ワニス塗布工程、（３）省略可能な常温回転乾燥工程、（４）高温回転乾燥工程、からなる。以下詳細に説明する。
【００５３】
基本工程を組む含浸硬化処理装置は、図１（ａ）の各処理部による流れ作業を覆体内で行う構成を採用し、図１（ｂ）の含浸硬化処理システムは、図１（ａ）の前記各処理部をそれぞれ別個の装置とする構成を採用している。
【００５４】
図１（ａ）の含浸硬化処理装置は、覆体（工程全体を覆うもの）１内部に、工程順に、予備加熱部３、ワニス塗布装置部２、常温回転乾燥部４、高温回転乾燥部５が配置されている。
【００５５】
この含浸硬化処理装置における工程は、まず狭い幅のコイルボビン等の必要性に応じて、調整のために、▲１▼冶具により、又は読み出しデータにより、ワニス塗布装置部２におけるノズルの位置決めを行う（調整工程）。この調整工程はワニス吐出の終了時における、ノズルの先端の最後の滴を塗り付け処理するために必要となる。
【００５６】
ノズル位置設定後、ワニス処理工程として、図１（ｃ）に例示するような、部品装着軸４４に任意数の部品１３を挿通した処理対象をラインに流す。なお、部品装着軸４４を用いずに、１個ずつラインに流すことも可能である。部品装着軸は各種部品の形状に応じて種々の形状を採り得る。
【００５７】
処理対象は、覆体１内を流れ、まず予備加熱部３において以下で説明する予備加熱工程の処理が施され、ワニス塗布装置部２において以下で説明するワニス塗布（回転塗布）工程の処理が施され、常温回転乾燥部４において以下で説明する常温回転乾燥工程の処理が施され、高温回転乾燥部５において以下で説明する高温回転乾燥工程の処理が施される。
【００５８】
図１（ｂ）の含浸硬化処理システムでは、工程順に、予備加熱装置６、ワニス塗布装置７、常温回転乾燥装置８、高温回転乾燥装置９が配置されている。
【００５９】
この工程は、前記図１（ａ）の場合と同じく、まず狭い幅のコイルボビン等の必要性に応じて、調整のために、▲１▼冶具により、又は読み出しデータにより、ワニス塗布装置７におけるノズルの位置決めを行う（調整工程）。
【００６０】
その後、ワニス処理工程として、同じく、図１（ｃ）に例示するような、部品装着軸４４に任意数の部品１３を挿通した処理対象をラインに流す。なお、部品装着軸４４を用いずに、１個ずつラインに流すことも可能である。部品装着軸は同じく各種部品の形状に応じて種々の形状を採り得る。
【００６１】
処理対象は、まず予備加熱装置６において以下で説明する予備加熱工程の処理が施され、ワニス塗布装置７において以下で説明するワニス塗布（回転塗布）工程の処理が施され、常温回転乾燥装置８において以下で説明する常温回転乾燥工程の処理が施され、高温回転乾燥装置９において以下で説明する高温回転乾燥工程の処理が施される。
【００６２】
次に、各工程について図１（ｂ）の例を用いて説明する。
（１）予備加熱工程：
図１（ｂ）の第１加熱装置において、電線を巻回した部品を、後の乾燥工程での乾燥温度以上の温度、例えば１２０℃で加熱する。加熱温度は、図６に示した粘度−温度特性に基づいて粘度が低下するように設定する。加熱温度を１２０℃にすると、高温回転乾燥工程の温度１００℃よりもワニスの粘度を下げることができ、ワニスを最初の段階で巻線間に十分に浸透できるようになる。高温回転乾燥工程の温度１００℃は再浸透の際の粘度として実用上必要な程度を満たす。
【００６３】
２液型のポリウレタンワニスは、混合後、時間と共に粘度が急激に上昇するため、塗布直後に巻線間に浸透させる必要があるが、このように部品を予め加熱しておき、この加熱状態の部品にワニスを塗布すると、ワニスの温度が上がり、それに応じて、ワニスの粘度が下がり、ワニスの浸透性が向上し、部品の巻線間に十分に浸透させることができる。
（２）ワニス塗布（回転塗布）工程：
塗布装置のノズルの先端の位置および高さが前記の調整工程により予め設定されている。次に、塗布装置に部品を取り付け、部品を等速回転させながら、ワニスを連続吐出する。ワニスを所定量吐出操作した後、塗布したワニス塗布層の表面にノズルの先端またはノズルの先端のワニス滴が接触する。粘度が高いためにノズルの先端に残った最後のワニス滴を、ワニス塗布層の表面にノズルの先端またはノズルの先端のワニス滴を接触させたまま、図３（ａ）に示すように、部品を複数回惰走回転させて、均等に塗りつける。
【００６４】
これにより、ワニスを部品の巻線に均一に塗布することができるようになる。また、ワニスの最後の滴を部品の巻線に均一に塗布することができるため、ワニス塗布量のバラツキを低減できる。
（３）常温回転乾燥工程：
ワニス塗布後、常温で直ぐに、図３（ｂ）に示すように、部品を低速で等速回転させる。塗布直後から乾燥迄の時間に制限を設ける。
【００６５】
塗布直後は部品温度が高いためワニス粘度が低くなっている。そのため、ワニス塗布後直ぐに部品を回転させて、ワニスが垂れたり、偏ったりしないようにする必要がある。
【００６６】
次の高温回転乾燥工程時、再度ワニスを高温にして粘度を下げ巻線間へ浸透させるため、次の高温回転乾燥工程までを含めて制限時間を設ける。
即ち、図７に示した粘度−時間特性のグラフから分かるように、塗布から硬化が急激に始まるまでの時間内で次の高温回転乾燥工程までの工程を組む。
【００６７】
次の高温回転乾燥工程は実際にはオーブン内での工程にあたり、大量に処理対象を収納して処理する都合上、処理対象をストックしておく必要がある。この常温回転乾燥工程は、処理対象のストックを行い、処理を促進する効果がある。連続して次の高温回転乾燥工程があれば、省略可能である。この工程までのワニスの粘度は、図７の粘度−時間特性の特性曲線にのる。
（４）高温回転乾燥工程：
常温での前記回転乾燥工程後、または前記ワニス塗布工程後直ちに、１００℃の高温中で、ワニスの粘度を再度下げて巻線間に再浸透させながら図３（ｂ）に示すように回転させて均一化させ、ワニスがゲル化するまで、またはそれ以上部品を回転させる。最終的にワニスを含浸・乾燥させる。加熱温度は、前記粘度−温度特性に基づいて粘度が低下するように設定する。
【００６８】
このように、ワニス温度が塗布時よりも高くなることから、再度ワニスの粘度が下がり、前回浸透が不十分になっていた箇所に浸透させることができる。このとき、粘度が下がって垂れたり偏ったりすることを防止するために、部品を回転させる。この工程でのワニスの粘度は、図７の粘度−時間特性の特性曲線にはのらず、この曲線より粘度が下がることになる。
（第２実施例）
次に、本発明のワニス塗布装置の構成を説明する。図４は、本発明のワニス塗布装置の構成図である。
【００６９】
吐出装置３１は、両側に液体供給用のパイプ３２、３３を備え、先端にノズル１１を有し、内部に攪拌用の（図示しない）スクリュー（攪拌部材）を収納した構成になっている。前記スクリューは攪拌モータ（攪拌部材駆動手段）４１に連結されている。前記攪拌モータ４１はコントローラ４０に接続されている。前記両パイプ３２、３３には液体送出用のギヤポンプ３４、３５がそれぞれ接続されている。両ギヤポンプ３４、３５にはそれぞれ制御モータ（ポンプ駆動手段）３６、３７が連結されている。両制御モータ３６、３７はコントローラ４０に接続されている。ギヤポンプ３５には主剤タンク３９が連結され、ギヤポンプ３４には硬化剤タンク３８が連結されている。コントローラ４０は、マイクロコンピュータ（図示しない）により構成され、所定の制御用ソフトウエアを備え、このソフトウエアにより所定の操作を行う。
【００７０】
前記吐出装置３１は、ノズル１１先端の高さおよび位置を決めるために、位置決め装置４２に連結されている。位置決め装置４２は、駆動源として（図示しない）モータを備えている。
【００７１】
また、例えば、コイルボビン１３に巻線１４を巻回した部品を装着するための部品装着軸４４を備えた制御モータ（部品装着軸駆動手段）４３を有する。
【００７２】
部品装着軸駆動手段のモータ（図示しない）を備えた前記位置決め装置４２、攪拌部材駆動手段としての前記攪拌モータ４１、部品装着軸駆動手段としての制御モータ４３および前記ギヤポンプ駆動手段としての両制御モータ３６、３７は、コントローラ４０により、所定のノズル位置決め、ノズル高さ決め、コイルボビンの回転、ワニスの吐出開始および吐出終了等の制御を行うように構成されている。
【００７３】
２液型ポリウレタンワニスの主剤は主剤タンク３９に、同じく硬化剤は硬化剤タンク３８に充填されている。両タンク３８、３９の主剤と硬化剤は、それぞれギヤポンプ３４、３５を介して、パイプ３２、３３から吐出装置３１内部へ加圧供給される。吐出装置３１内に供給された両剤はスクリュー（図示しない）によって攪拌され、ギヤポンプ３４、３５の加圧力によりノズル１１から押し出される。
【００７４】
（ワニス塗布装置の動作）
ワニス塗布装置は、コントローラ４０の制御により以下の操作を行う
（ワニス塗布工程）：
予めワニスの粘度が低下する程度の温度に加熱されている部品の巻線に対して、ノズルが適切な高さおよび位置にくるように位置決め装置を制御する。但し、ノズル先端の位置・高さのデータは予め冶具を用いて採取してある。次に両制御モータ３６、３７によってギヤポンプ３４、３５を駆動し、両タンク３８、３９の主剤と硬化剤を吐出装置３１内へ供給する。攪拌モータ４１でスクリュー（図示しない）を回転駆動し、両剤を混合してギヤポンプ３４、３５の加圧力によりノズル１１から前記巻線１４へ塗布する。巻線１４上に塗布層１５が形成されたら、塗布層１５表面にノズル１１の先端又はノズル１１の先端のワニスの滴が接するように位置決め装置を制御する。吐出制御が終了して攪拌モータ４１を停止した際、前記位置決め装置４２のノズル１１の先端又はノズル１１の先端のワニスの滴の位置および高さを変更せずに部品装着軸４４用の制御モータ４３を惰走回転させる。
【００７５】
（常温回転乾燥工程）：部品１３を装着した制御モータ４３をワニスが垂れたり偏ったりしないように低速で等速回転させる。
【００７６】
（高温回転乾燥工程）：コントローラ４０により、ワニスがゲル化するまで、またはそれ以上部品１３を回転する。ワニスが垂れたり偏ったりしないように低速で等速回転させる。
【００７７】
（第３実施例）
本発明の巻線が巻回してあるコイルボビン、特に溝幅が狭いコイルボビンに塗布する場合のための冶具を説明する。
【００７８】
図２（ｃ）および図２（ｄ）の冶具２０を部品装着軸４４に取り付け、冶具２０の外周に設けた環状の凹溝２２に吐出装置３１のノズル１１の先端を位置決めされるようにコントローラ４０は位置決め装置４２を制御する。コントローラ４０にこの時の位置決め装置４２の位置決めデータを記憶させる。
【００７９】
この後、部品装着軸４４から冶具２０を取り外し、代わりに部品１３を装着し、コントローラ４０により、先ほどの位置決めデータを読出し、位置決め装置４２を制御しノズル１１の先端の位置および高さを設定する。
【００８０】
前記環状の凹溝２２の形状は幅が狭いコイルボビンにおける巻線溝の幅に形成する。凹溝２２の高さは、ワニス塗布終了時のワニス表面にノズル１１の先端又はノズル１１の先端の滴が接する高さに設定されている。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の効果を以下詳述する。
（１）含浸硬化巻線は、電線を所定の形状に巻回した巻線に、ポリウレタンワニスを含浸硬化させて構成するので、少なくとも電線とワニスとの熱膨張係数の差を少なくでき、ワニスのクラック発生を抑制でき、従って電線の断線を防止できる。
（２）含浸硬化処理方法は、電線を所定の形状に巻回し、その巻回した巻線にワニスとしてポリウレタンワニスを含浸し硬化させるので、少なくとも電線との熱膨張係数の差を少なくでき、ワニスのクラックを抑制できるポリウレタンワニスを充填剤として電線に含浸し硬化することができる。
（３）ワニス塗布前にワニスを塗布する部品を十分加熱しておくので、塗布時、部品と接触するワニスの粘度を下げることができ、従って、電線間へのワニス浸透性を向上することができる。
（４）ワニス塗布後、常温又は高温中で、直ぐに部品を回転させワニスがゲル化する迄部品を回転させることにより、ワニスの垂れまたは偏りを防止することができる。
（５）ワニス硬化工程において、一度含浸したワニスを再度加熱して低粘度化させることにより、更に電線間へワニスを浸透させることができる。
（６）予備加熱温度を１２０℃としたので、ポリウレタンワニスの粘度を十分に下げて巻線間へ十分に浸透させることが可能になる。また、乾燥温度を１００℃としたので、一旦浸透して少し形が定まりかけたワニスが再度粘度が極端に低下して全部垂れて落ちることがないようにできる。従って、予備加熱時に少し残っていた空間に完全にワニスを充填することができる。
（７）ワニスの吐出を停止した際、ノズル高さを、ノズルの先端又はノズルの先端の滴が、部品の巻線に塗布したワニス塗布層の表面と接触する様にノズルを位置決めし、部品を低速定速回転させるようにしたので、部品のワニス塗布層の表面にノズルの先端に溜まったワニスを均等に塗りつけることができる。
（８）ワニス塗布機のワニス吐出操作停止後、ノズルの内部圧力とノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、ノズル位置を変えずに部品を惰走回転させるようにしたので、ノズルの先端に溜まったワニスの滴をワニス塗布層に均等に塗りつけることができる。
（９）ノズルの位置と高さを同時に設定可能な基準治具を用いて同時に設定することにより、ノズル位置と高さを設定するための時間を短縮できる。
（１０）予備加熱工程を予備加熱装置で行い、ワニス塗布工程をワニス塗布装置で行い、高温回転乾燥工程を高温回転乾燥装置で行い、必要に応じて、常温回転乾燥工程を常温回転乾燥装置で行い、これらの装置でシステムを組むようにしたので、所期の工程をすべて実行することができる。
（１１）予備加熱工程を予備加熱部で行い、ワニス塗布工程をワニス塗布装置部で行い、高温回転乾燥工程を高温回転乾燥部で行い、必要に応じて、常温回転乾燥工程を常温回転乾燥部で行い、これらの各部を覆体内に組み込んだので、所期の工程をすべて覆体内で効率よく連続的に実行することができる。
（１２）巻線用ポリウレタンワニス塗布装置を請求項１０記載のように構成したので、所期の、ノズルの位置決め制御、ポリウレタンワニスの吐出制御および部品の回転制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本工程、基本工程を組み込んだ含浸硬化処理シス テム及び含浸硬化処理装置を示す説明図である。
【図２】本発明の幅の狭いコイルボビンにワニスを塗布するための方法と冶具を示す図である。
【図３】本発明の部品の回転状況説明図である。図３（ａ）はワニスを吐出停止した際の惰走回転状態を示す図である。図３（ｂ）は回転乾燥工程における回転状態を示す図である。
【図４】本発明のワニス塗布装置の構成図である。
【図５】電線が断線に至るメカニズムを説明する図である。
【図６】ポリウレタンワニスにおける粘度の温度変化を表す粘度−温度特性のグラフである。
【図７】ポリウレタンワニスにおける粘度の時間変化を表す粘度−時間特性のグラフである。
【符号の説明】
１ 覆体
２ ワニス塗布装置部
３ 予備加熱部
４ 常温回転乾燥部
５ 高温回転乾燥部
６ 予備加熱装置
７ ワニス塗布装置
８ 常温回転乾燥装置
９ 高温回転乾燥装置
１１ ノズル
１２ 滴
１３ 部品
１４ 巻線
１５ ワニス塗布層
２０ 冶具
２１ 軸
２２ 凹溝
３１ 吐出装置
３２、３３ パイプ
３４、３５ ギヤポンプ
３６、３７、４３ 制御モータ
３８ 硬化剤タンク
３９ 主剤タンク
４０ コントローラ
４１ 攪拌モータ
４２ 位置決め装置
４４ 部品装着軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻線をポリウレタンワニスで含浸硬化した含浸硬化巻線、その含浸硬化巻線の含浸硬化処理方法、そのためのシステム、含浸硬化処理装置、ワニス塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の巻線構造、例えば、レゾルバのステータ巻線構造は以下のようになっている（例えば、特許文献１参照）。レゾルバのステータの各磁極歯に巻回されたステータ巻線は、エポキシ樹脂を用いたワニスを塗布して含浸させ、乾燥させて硬化させることにより、ステータ巻線をステータに固定させている。また、端子に接続されたステータ巻線は端子全体を溶融樹脂で覆って硬化させている。ステータ巻線を固定するためのワニスとしてはエポキシ系樹脂を用いる。エポキシ系樹脂は硬度が高いため、温度差の大きい場所で用いた場合樹脂にクラック等が発生して断線に至る場合がある。また、製造時に、このワニスの硬化には、高温によるキュアが必要であり、そのための温度槽が不可欠で、その温度管理等に多大のコストを必要としていた。具体的には、ステータの磁極歯に１対の輪状絶縁キャップを介して巻回して設けられたステータ巻線は、渡り線を介して各磁極歯に直列に接続されている。ステータの各磁極歯および周縁部の表面には、液状又は溶融状の樹脂材料がポッテイング処理等によって樹脂モールド状に供給され、ステータ巻線に含浸されてステータ巻線が磁極歯に固定されると共に、端子も周縁部にて固定されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−２１５３９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平１１−４５８１７号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平０８−２８３６５９号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開２００２−３３２４５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来、巻線を用いたレゾルバ等の角度検出器および回転電機の巻線の固定処理に用いられるワニス特性は、電気絶縁性、接着性等の良好なものが求められていた。しかし、エポキシ樹脂は硬度が高く、硬化後の弾性が小さくなる欠点がある。
【０００８】
図５は電線が断線に至るメカニズムを説明する図である。図５（ａ）は、低温時のワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。図５（ｂ）は、高温時のワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。図５（ｃ）は、ワニスにクラックが入り始めた状態におけるワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。図５（ｄ）は、巻線が断線した状態におけるワニスを含浸した渡り線付近の断面図である。
【０００９】
図５（ａ）〜（ｄ）は、磁極を構成する珪素鋼板のスタック１０１上にインシュレータ１０２を被せ、インシュレータ１０２に電線１０３を巻回し、電線１０３にワニス１０４を含浸し、このワニス１０４を乾燥して、インシュレータ１０２に電線１０３を固定した渡り線付近の断面図を示す。この図の例において、温度が下がった図５（ａ）の場合、図中の矢印の向きにそれぞれ応力が働く。絶縁性の樹脂からなるインシュレータ１０２には中心から両側に向かう収縮力（Ｃ、Ｃ’）が働く。主に銅線からなる電線１０３には両側から中心に向かう収縮力（Ｂ、Ｂ’）が働く。樹脂材料からなるワニス硬化物には両側から中心に向かう収縮力（Ａ、Ａ’）が働く。この状態から図５（ｂ）に示すように温度が上がると前記各部材には図５（ａ）の矢印と逆の向きの応力が働く。即ち、インシュレータ１０２には両側から中心に向かう伸長力（Ｃ’’、Ｃ’’’）が働く。電線１０３には中心から両側に向かう伸長力（Ｂ’’、Ｂ’’’）が働く。ワニス硬化物には中心から両側に向かう伸長力（Ａ’’、Ａ’’’）が働く。
【００１０】
このため、ワニスを含浸した巻線を冷熱サイクル（温度差の変化）の厳しい状況下で使用した場合、材質の異なる構造部材との熱膨張係数の差及び熟膨張・収縮方向の違い等により図５（ｃ）に示すようにワニスに応力（Ｄ、Ｄ’）がかかりクラックが発生する。
【００１１】
その後、さらに、振動・衝撃が常にかかる状況下では、電線に応力がかかり、引張強度が小さい電線は図５（ｄ）に示すように断線に至る。
【００１２】
また、巻線固定にワニスを使用しない場合、冷熱サイクル、振動・衝撃が激しい環境下では、巻線の緩み、電線間の擦れによる絶縁被膜の損傷が発生する可能性がある。
【００１３】
このため、引張強度が小さい電線を冷熱サィクル、振動・衝撃の厳しい環境下で使用できる様にするための巻線固定材料を選定する必要がある。
【００１４】
ここで、電線が断線に至るメカニズムをまとめておく。
（１）冷熱サイクル環境下では、（ａ）材質の熱膨張係数の差、（ｂ）ワニス内部の温度差、（ｃ）ワニス形状による応力集中、（ｄ）ワニス硬化時の残留応力、（ｅ）熱劣化によるワニス強度の低下、（ｆ）熱膨張・収縮の方向の違いによる応力、等の発生により、ワニスにクラックが発生する。
（２）クラックの発生後、更にインシュレータとスタック、ワニス、電線の熱膨張係数の差により、電線に局所的に繰り返し応力がかかる。
（３）その結果、電線が断線（疲労破壊）する。
【００１５】
本発明の目的は、前記問題点に鑑み、電線とワニスの熱膨張係数の差を少なくし、クラックによる断線を抑制すると共に、ワニスを電線間に均等に含浸硬化させた含浸硬化巻線、そのための含浸硬化処理方法、含浸硬化処理システム、含浸硬化処理装置、ワニス塗布装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、基本的には、巻線を含浸硬化するワニスとしてポリウレタンワニスを採用する。
（ポリウレタンワニスを含浸硬化剤として用いる理由）
前記ワニスクラックの発生メカニズムからみて、クラックの発生防止の為には、ワニス材料の熱膨張係数が電線の熱膨張係数に近いことが要求される。さらに、インシュレータの熱膨張係数が電線の熱膨張係数に近ければ好ましい。このような要求を満たす材料としてポリウレタンワニスがある。
【００１７】
ポリウレタンワニスは、従来、電線の表面に塗布・焼き付けされる絶縁被覆として用いられていた（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４ 参照）。しかし、巻線を含浸固定する充填剤として用いられた例は見当たらない。
【００１８】
ポリウレタンワニスは、下記表１に示すように、破断に対する耐性を示す伸び率が大きく、周囲に追従する特性を示すヤング率が小さく、柔らかさを示すガラス転位温度が非常に低いことから高い柔軟性を有している。そのため、部品が熱膨張・収縮したときでもポリウレタンワニスが周囲の構造物の変化に追従し、発生応力をポリウレタンワニスの許容引張強度内に抑えることができる。
【００１９】
ここで「部品」は、被巻回体に電線を巻回した構造体、例えば、電線をコイルボビンに巻回したコイルや、電線を磁極に巻回したローターおよびステータ等をいう。また、電線を複数回巻いたものを巻線という。
【００２０】
また、「含浸硬化巻線」は、電線を所定形状（被巻回体、例えばコイルボビン、磁極等の形状）に巻回した巻線に、ワニス等を含浸し硬化させた含浸硬化巻線を意味する。
【００２１】
この結果、巻線を有する部品を用いた角度検出器及び回転電機において、冷熱サイクル環境下での部品の熱膨張・収縮を許容することができ、弾性が大きいポリウレタンワニスを巻線固定、電気絶縁用として使用することができるようになる。
【００２２】
【表１】
ワニスの材料であるポリウレタン樹脂は、大きく２つのタイプに分けられる。１つはポリマー型といわれ、ポリウレタンを揮発性の溶剤に溶解したもので、短時間で乾燥する用途、例えば、ライン塗装や印刷等に用いられる。もう１つは反応型といわれるもので、ハイブリッドで含浸でき、硬化後の成形体が極めて強靱であるという特徴を有するが、硬化に時間を要する。反応型ポリウレタン樹脂には、主に、高分子ポリオールからなる主剤とポリイソシアネート化合物からなる助剤を使用直前に混合する２液型や、イソシアネート末端プレポリマーからなる１液型（湿気硬化型）がある。ポリウレタン樹脂の場合、有機溶剤としては、クレゾール、フェノール、キシレン、ソルベントナフサ等の高沸点炭化水素などの有機溶剤を使用することができる。
【００２４】
一般的に、前記２液型のポリウレタンワニスは、主剤と硬化剤を混合した後の粘度が高い為、注型剤または封止剤として利用されている。
【００２５】
前記２液型のポリウレタンワニスを、巻線間へ十分に充填させる為には、主剤と硬化剤を混合した後の粘度を低くしなければ巻線間へ十分に充填することができない。
【００２６】
そこで、ポリウレタンワニスにおける硬化特性をみると、下記の（１）（２）の特徴を有することがわかる。
（１）一般的に、ポリウレタンワニスは、常温時に粘度が高く、高温時に粘度が下がる温度−粘度特性を有している。
【００２７】
図６はポリウレタンワニスにおける粘度の温度変化を表す粘度−温度特性のグラフである。
【００２８】
ポリウレタンワニスとしては、日本ベルノックス社製 商品名ＭＵ−１１５Ａ／Ｂを使用。グラフは２液を混合した直後の粘度−温度特性を示し、下記表２の測定データに基づく。
【００２９】
【表２】
このグラフの特性からみて、低温下でワニスを硬化させた時には、粘度が高く、巻線間への浸透が不十分になる箇所が発生する恐れがでる。高温下でワニスを硬化させた時には、巻線間への浸透が十分に達成できるが、粘度が下がりワニスの垂れまたは偏りが発生する恐れがある。
（２）２液型ポリウレタンワニスは、反応速度が速く、混合後数秒を経過すると粘度が経過時間に応じて急激に増加する特性を有している。
【００３１】
図７はポリウレタンワニスにおける粘度の時間変化を表す粘度−時間特性のグラフである。
【００３２】
ポリウレタンワニスとしては、日本ベルノックス社製 商品名ＭＵ−１１５Ａ／Ｂを使用。グラフは２液を混合した直後を０秒（ｍｉｎ）とする粘度−時間特性を示し、下記表３の測定データに基づく。
【００３３】
【表３】
このグラフの特性からみて、ワニスの硬化が急激に始まるのは実用上約５分が限界であり、ワニス塗布直後に巻線間にワニスを浸透させてしまわなければ、ワニスが巻線間に均一に浸透しない箇所が発生することが予想される。
【００３５】
上記の特性から、ワニスが巻線間に均一に浸透しなくなると、巻線間にワニスの存在しない箇所が生じる。この箇所では、振動・衝撃の厳しい環境下では最悪の場合、電線同士がこすれ絶縁層が破損しレアショートが発生する。このため、電線間にポリウレタンワニスを均一に浸透させる方法が求められる。
【００３６】
また、コイルボビン巻線を有し巻線固定にポリウレタンワニスを用いた角度検出機、例えばトランス巻線を有するレゾルバ、及び回転機、静止機において、幅の狭いコイルボビンにワニス塗布機にてポリウレタンワニスのように粘度が高い樹脂を微量（例えば、約０．０３〜０．０４ｇ程度）塗布すると以下の問題が発生する。
（１）ポリウレタンワニスは粘度が高い為、ワニスの切れが悪く、ワニス塗布機の吐出操作を停止させてもワニス塗布機の吐出用のノズルの先端にワニスの滴が発生し、微量塗布時部品に塗布するワニス量がばらつく問題が発生する。即ち、吐出用のノズルの先端にできるワニスの滴は、表面張力が大きいため、大きな滴になり、その滴が巻線に滴下されるか否かによって含浸樹脂の量が大幅に相違し、従って、巻線間に充填されるワニス量に大幅な相違が発生することになる。
（２）幅の狭いコイルボビンに正確にノズルを挿入させることは難しく、設定に時間がかかる問題が発生する。従って、ワニス粘度が高く、微量塗布時でも部品への塗布量が安定するワニス塗布装置の設定方法及び、簡易的なノズル位置設定方法を考慮する必要がある。
【００３７】
本発明は、上記塗布時の問題を解決し、前記目的を達成するために、更に下記Ａ，Ｂの解決手段を採用する。
［Ａ］ ポリウレタンワニスを電線間に均一に浸透させる為に以下（１）（２）（３）の手段を用いる。
（１）塗布時、ワニスが部品と接触した時に粘度を下げ、電線間へのワニス浸透性を向上させる為、ワニス塗布前にワニスを塗布する部品を十分加熱する。（第１加熱装置によるプレヒート）。
（２）ワニス塗布後、ワニスの垂れまたは偏りを防止する為、直ぐに部品を回転させワニスがゲル化する迄部品を回転させる。（ワニス塗布装置による塗布）。
２液型ポリウレタンワニスは混合後の粘度が高く、自重により下方向へ移動する速度が遅い為、低速回転にて部品を回転させる。
（３）ワニス硬化工程においてアニリングを行う、即ち、ワニス硬化工程において、一度含浸したワニスを再度加熱して低粘度化させ更に電線間へワニスを浸透させる。このため、ワニス塗布後から再加熱迄の時間に制限を設ける。（第２加熱装置によるオーブン加熱）。
［Ｂ］ 幅の狭いコイルボビンにワニス塗布装置にてポリウレタンワニスのように粘度が高い樹脂を微量塗布する為に以下（４）（５）（６）（７）の手段を用いる。即ち、ワニス粘度が高く、かつ微量塗布時でも部品への塗布量が安定するワニス塗布装置の設定方法及び、簡易的なノズル位置設定方法、即ち、ノズル位置及び高さを簡易的に設定できる方法を用いる。
【００３８】
図２は本発明の幅の狭いコイルボビンにワニスを塗布するための方法と冶具を示す図である。
図２（ａ）はノズルの先端に残った滴を塗布層に塗りつける方法を説明する為の説明図である。図２（ｂ）はノズルの先端に残った滴を塗布層に塗りつける他の方法を説明する説明図である。図２（ｃ）はノズルの先端の位置合わせを行うための冶具の正面図である。図２（ｄ）は図２（ｃ）のＡＡ’断面図である。
（ノズルの位置決め）
（４）ワニスの吐出を停止した時のノズル高さを、予め冶具によりまたは既に設定した時のデータに基づき、
（ａ）図２（ａ）の様に、ノズルの先端を、部品１３の巻線１４に塗布したワニス塗布層１５の表面と接触する様に位置決めし、部品１３を定速回転させながら、部品１３のワニス塗布層１５の表面にノズルの先端に溜まったワニスを均等に塗りつけることができるノズル高さに設定する。または、
（ｂ）図２（ｂ）の様に、ノズル先端の最後の滴１２が、部品１３の巻線１４に塗布したワニス塗布層１５の表面と接触する様に位置決めし、部品１３を定速回転させながら、部品１３のワニス塗布層１５の表面にノズルの先端に溜まったワニスを均等に塗りつけることができるノズル高さに設定する。
（塗り付け処理）
幅の狭いコイルボビンに巻回した巻線１４にワニスを充填する場合、上記（ａ）のようにノズルの位置決めを行い、ワニスの吐出を行う。吐出終了時、図２（ａ）に示すように、細長いノズルの先端が部品１３のワニス塗布層１５の表面に接触した状態になる。この状態から部品１３を回転させることにより、ノズルの先端に残ったワニスをワニス塗布層１５の表面に塗りつける。
【００３９】
また、他の方法として、同じく、上記（ｂ）のようにノズルの位置決めを行い、ワニスの吐出を行う。吐出終了時、図２（ｂ）に示すように、細長いノズルの先端に残ったワニスの滴１２をワニス塗布層１５の表面に接触させたまま、部品１３を回転させることにより、ノズルの先端に残ったワニスの滴１２をワニス塗布層１５の表面に塗りつける。
【００４０】
これにより、ワニス吐出停止時のノズルの先端にできる最後の滴を、塗布層の表面に均等に塗ることができる。
【００４１】
もし、ノズルの先端がワニス塗布層内に侵入してしまうと、以下のような問題点が発生する。
（ａ）巻線の絶縁層を損傷してレアショート等を発生する恐れが生じる。
（ｂ）また、ポリウレタンワニスは粘度が高いため、コイルボビンを回転駆動しながら充填すると、ノズルの先端の軌跡（表面が平らにならずに、段差が生じる）が生じる恐れがある。
（ｃ）また、ノズルの先端がワニス塗布層内に侵入すると、ワニス塗布層の表面が予定より持ち上がり、その結果、予定していないコイルボビン側面にもワニスが塗布されることになり、ワニス塗布層の表面高さが変動する。
【００４２】
これらの問題点を解消するために、
（イ） ノズルの先端をワニス塗布層の表面の高さに設定することにより、ノズルの先端をワニス塗布面に接触させる。
（ロ） または、ノズルの先端を、ノズルの先端に溜まった滴がワニス塗布層の表面に接触する高さに設定することにより、滴をワニス塗布面に接触させる。
【００４３】
前記（イ）（ロ）のようにノズルの高さおよび位置を設定することにより、前記問題点（ａ）（ｂ）（ｃ）を解決する。
【００４４】
図３は部品１３の回転状況説明図である。
図３（ａ）はワニスを吐出停止した際の惰走回転状態を示す図である。図３（ｂ）は回転乾燥工程における回転状態を示す図である。
（５） 前記（４）を確実に行なう為、ワニス塗布装置のワニス吐出操作停止後、ノズル１１の内部圧力とノズル外部の圧力が均衡状態になる迄、ノズル位置を変えずに図３（ａ）に示す部品１３を惰走回転させ（図２（ａ）および図２（ｂ）の手前または奥方向へ回転）、ノズルの先端に溜まった最後のワニスの滴をワニス塗布層に均等に塗りつける。
【００４５】
ここで「惰走回転」は、ワニス塗布装置の塗布操作を停止した状態のまま、惰性でコイルボビンを複数回回転駆動させることを意味する。
【００４６】
これにより、塗布されるワニスの全量を一定にすることができる。即ち、ワニス吐出操作停止後のノズルの先端の最後の滴を塗布面に接触させながらコイルボビンを回転させて塗布面に均等に塗りつけることが可能になる。
（６）ノズルと電線との間の幅を狭めた時電線ヘダメージを与えない様に、ノズル材質は可撓性又は弾性の値の大きい樹脂（柔らかい樹脂）、例えば、テフロン（登録商標）とする。
（７）ノズル位置と高さを設定する（段取りする）ための時間を短縮する為に、ノズルの位置と高さを同時に設定可能な図２（ｃ）および図２（ｄ）に示す基準治具を用いる。
【００４７】
幅の狭いコイルボビン専用の冶具２０は、中心に軸２１を設けた薄型の円筒体に、ノズル位置を規定すると共にノズル高さを規定する凹溝２２を環状に設けて構成されている。ノズル位置設定データの採取時、この冶具２０をワニス塗布装置に装着し、ノズルの先端を前記凹溝２２に位置合わせして、部品１３装着時のノズル位置設定データを採取する。
【００４８】
この後、冶具２０を取り外し、部品１３をセットし、ノズルの位置を前記採取したデータに基づいてセットする。前記ノズルの位置データは記録しておき、必要に応じて読み出すこともできる。
【００４９】
具体的な解決手段は以下のようになる。
（１）巻線の含浸硬化処理方法が、前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱工程と、加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布工程と、前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布工程時のワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥工程とからなることを特徴とする。
（２）上記（１）記載の巻線の含浸硬化処理方法において、前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする。
（３）上記（１）または（２）記載の巻線の含浸硬化処理方法において、前記ワニス塗布工程と前記高温回転乾燥工程との間に、常温で、前記部品を低速等速回転させる常温回転乾燥工程を組み込んだことを特徴とする。
（４）巻線の含浸硬化処理システムが、前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱装置と、加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布装置と、前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布装置でのワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥装置とからなることを特徴とする。
（５）上記（４）記載の巻線の含浸硬化処理システムにおいて、前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする。
（６）上記（４）または（５）記載の巻線の含浸硬化処理システムにおいて、前記ワニス塗布装置においてワニス塗布された前記部品を、常温で低速等速回転させ、高温回転乾燥装置へ送り出す常温回転乾燥装置を組み込んだことを特徴とする。
（７）巻線の含浸硬化処理装置が、前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱部と、加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布装置部と、前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布装置でのワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥部とを覆体内に工程順に配置したことを特徴とする。
（８）上記（７）記載の巻線の含浸硬化処理装置において、前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする。
（９）上記（７）または（８）記載の巻線の含浸硬化処理装置において、前記ワニス塗布装置部においてワニス塗布された前記部品を、常温で低速等速回転させ、高温回転乾燥部へ送り出す常温回転乾燥部を組み込んだことを特徴とする。
（１０）巻線用ポリウレタンワニス塗布装置が、先端に可撓性を有するノズルが設けられ、２液型ポリウレタンワニスの主剤と硬化剤とがそれぞれポンプを介して供給されて内部で混合され、前記ノズルから吐出される吐出装置と、前記ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、前記混合を行う混合手段と、前記吐出装置を位置決めする位置決め手段と、前記巻線を有する部品を装着する部品装着軸を駆動する部品装着軸駆動手段と、コントローラとを備え、前記コントローラの制御の下に、前記部品装着軸に装着した前記部品が有する前記巻線に位置決め手段により前記ノズルの先端を位置決めし、前記部品装着軸駆動手段により前記部品を回転しながら、前記ポンプ駆動手段および前記攪拌手段により前記ポリウレタンワニスを前記巻線に前記ノズルを介して連続塗布し、前記塗布した塗布層の表面に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記位置決め手段によって位置決めし、前記塗布のためのワニス吐出操作終了制御後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記部品装着軸駆動手段により前記部品を複数回惰走回転させることを特徴とする。
【００５０】
【発明の実施の形態】
本発明の含浸硬化巻線、そのための含浸硬化処理方法、含浸硬化処理システム、含浸硬化処理装置、ワニス塗布装置について、実施の形態を図に基づいて以下詳細に説明する。順番は、（第１実施例）一連のワニス工程の説明、（第２実施例）塗布装置の説明、（第３実施例）幅の狭いコイルボビンにも塗布可能なワニス塗布機の設定方法及び、簡易的なノズル位置設定方法を説明する。
（第１実施例）
本発明の基本工程を説明する。
【００５１】
図１は本発明の基本工程、基本工程を組み込んだ含浸硬化処理システム及び含浸硬化処理装置を示す説明図である。図１（ａ）は覆体内で連続処理可能に工程を組んだ含浸硬化処理装置の構成図である。図１（ｂ）は個別装置により工程を組んだ含浸硬化処理システムの構成図である。図１（ｃ）は処理対象を例示する図である。
【００５２】
基本工程は、図１（ａ）に示すように、順に、（１）予備加熱工程、（２）ワニス塗布工程、（３）省略可能な常温回転乾燥工程、（４）高温回転乾燥工程、からなる。以下詳細に説明する。
【００５３】
基本工程を組む含浸硬化処理装置は、図１（ａ）の各処理部による流れ作業を覆体内で行う構成を採用し、図１（ｂ）の含浸硬化処理システムは、図１（ａ）の前記各処理部をそれぞれ別個の装置とする構成を採用している。
【００５４】
図１（ａ）の含浸硬化処理装置は、覆体（工程全体を覆うもの）１内部に、工程順に、予備加熱部３、ワニス塗布装置部２、常温回転乾燥部４、高温回転乾燥部５が配置されている。
【００５５】
この含浸硬化処理装置における工程は、まず狭い幅のコイルボビン等の必要性に応じて、調整のために、▲１▼冶具により、又は読み出しデータにより、ワニス塗布装置部２におけるノズルの位置決めを行う（調整工程）。この調整工程はワニス吐出の終了時における、ノズルの先端の最後の滴を塗り付け処理するために必要となる。
【００５６】
ノズル位置設定後、ワニス処理工程として、図１（ｃ）に例示するような、部品装着軸４４に任意数の部品１３を挿通した処理対象をラインに流す。なお、部品装着軸４４を用いずに、１個ずつラインに流すことも可能である。部品装着軸は各種部品の形状に応じて種々の形状を採り得る。
【００５７】
処理対象は、覆体１内を流れ、まず予備加熱部３において以下で説明する予備加熱工程の処理が施され、ワニス塗布装置部２において以下で説明するワニス塗布（回転塗布）工程の処理が施され、常温回転乾燥部４において以下で説明する常温回転乾燥工程の処理が施され、高温回転乾燥部５において以下で説明する高温回転乾燥工程の処理が施される。
【００５８】
図１（ｂ）の含浸硬化処理システムでは、工程順に、予備加熱装置６、ワニス塗布装置７、常温回転乾燥装置８、高温回転乾燥装置９が配置されている。
【００５９】
この工程は、前記図１（ａ）の場合と同じく、まず狭い幅のコイルボビン等の必要性に応じて、調整のために、▲１▼冶具により、又は読み出しデータにより、ワニス塗布装置７におけるノズルの位置決めを行う（調整工程）。
【００６０】
その後、ワニス処理工程として、同じく、図１（ｃ）に例示するような、部品装着軸４４に任意数の部品１３を挿通した処理対象をラインに流す。なお、部品装着軸４４を用いずに、１個ずつラインに流すことも可能である。部品装着軸は同じく各種部品の形状に応じて種々の形状を採り得る。
【００６１】
処理対象は、まず予備加熱装置６において以下で説明する予備加熱工程の処理が施され、ワニス塗布装置７において以下で説明するワニス塗布（回転塗布）工程の処理が施され、常温回転乾燥装置８において以下で説明する常温回転乾燥工程の処理が施され、高温回転乾燥装置９において以下で説明する高温回転乾燥工程の処理が施される。
【００６２】
次に、各工程について図１（ｂ）の例を用いて説明する。
（１）予備加熱工程：
図１（ｂ）の第１加熱装置において、電線を巻回した部品を、後の乾燥工程での乾燥温度以上の温度、例えば１２０℃で加熱する。加熱温度は、図６に示した粘度−温度特性に基づいて粘度が低下するように設定する。加熱温度を１２０℃にすると、高温回転乾燥工程の温度１００℃よりもワニスの粘度を下げることができ、ワニスを最初の段階で巻線間に十分に浸透できるようになる。高温回転乾燥工程の温度１００℃は再浸透の際の粘度として実用上必要な程度を満たす。
【００６３】
２液型のポリウレタンワニスは、混合後、時間と共に粘度が急激に上昇するため、塗布直後に巻線間に浸透させる必要があるが、このように部品を予め加熱しておき、この加熱状態の部品にワニスを塗布すると、ワニスの温度が上がり、それに応じて、ワニスの粘度が下がり、ワニスの浸透性が向上し、部品の巻線間に十分に浸透させることができる。
（２）ワニス塗布（回転塗布）工程：
塗布装置のノズルの先端の位置および高さが前記の調整工程により予め設定されている。次に、塗布装置に部品を取り付け、部品を等速回転させながら、ワニスを連続吐出する。ワニスを所定量吐出操作した後、塗布したワニス塗布層の表面にノズルの先端またはノズルの先端のワニス滴が接触する。粘度が高いためにノズルの先端に残った最後のワニス滴を、ワニス塗布層の表面にノズルの先端またはノズルの先端のワニス滴を接触させたまま、図３（ａ）に示すように、部品を複数回惰走回転させて、均等に塗りつける。
【００６４】
これにより、ワニスを部品の巻線に均一に塗布することができるようになる。また、ワニスの最後の滴を部品の巻線に均一に塗布することができるため、ワニス塗布量のバラツキを低減できる。
（３）常温回転乾燥工程：
ワニス塗布後、常温で直ぐに、図３（ｂ）に示すように、部品を低速で等速回転させる。塗布直後から乾燥迄の時間に制限を設ける。
【００６５】
塗布直後は部品温度が高いためワニス粘度が低くなっている。そのため、ワニス塗布後直ぐに部品を回転させて、ワニスが垂れたり、偏ったりしないようにする必要がある。
【００６６】
次の高温回転乾燥工程時、再度ワニスを高温にして粘度を下げ巻線間へ浸透させるため、次の高温回転乾燥工程までを含めて制限時間を設ける。
即ち、図７に示した粘度−時間特性のグラフから分かるように、塗布から硬化が急激に始まるまでの時間内で次の高温回転乾燥工程までの工程を組む。
【００６７】
次の高温回転乾燥工程は実際にはオーブン内での工程にあたり、大量に処理対象を収納して処理する都合上、処理対象をストックしておく必要がある。この常温回転乾燥工程は、処理対象のストックを行い、処理を促進する効果がある。連続して次の高温回転乾燥工程があれば、省略可能である。この工程までのワニスの粘度は、図７の粘度−時間特性の特性曲線にのる。
（４）高温回転乾燥工程：
常温での前記回転乾燥工程後、または前記ワニス塗布工程後直ちに、１００℃の高温中で、ワニスの粘度を再度下げて巻線間に再浸透させながら図３（ｂ）に示すように回転させて均一化させ、ワニスがゲル化するまで、またはそれ以上部品を回転させる。最終的にワニスを含浸・乾燥させる。加熱温度は、前記粘度−温度特性に基づいて粘度が低下するように設定する。
【００６８】
このように、ワニス温度が塗布時よりも高くなることから、再度ワニスの粘度が下がり、前回浸透が不十分になっていた箇所に浸透させることができる。このとき、粘度が下がって垂れたり偏ったりすることを防止するために、部品を回転させる。この工程でのワニスの粘度は、図７の粘度−時間特性の特性曲線にはのらず、この曲線より粘度が下がることになる。
（第２実施例）
次に、本発明のワニス塗布装置の構成を説明する。図４は、本発明のワニス塗布装置の構成図である。
【００６９】
吐出装置３１は、両側に液体供給用のパイプ３２、３３を備え、先端にノズル１１を有し、内部に攪拌用の（図示しない）スクリュー（攪拌部材）を収納した構成になっている。前記スクリューは攪拌モータ（攪拌部材駆動手段）４１に連結されている。前記攪拌モータ４１はコントローラ４０に接続されている。前記両パイプ３２、３３には液体送出用のギヤポンプ３４、３５がそれぞれ接続されている。両ギヤポンプ３４、３５にはそれぞれ制御モータ（ポンプ駆動手段）３６、３７が連結されている。両制御モータ３６、３７はコントローラ４０に接続されている。ギヤポンプ３５には主剤タンク３９が連結され、ギヤポンプ３４には硬化剤タンク３８が連結されている。コントローラ４０は、マイクロコンピュータ（図示しない）により構成され、所定の制御用ソフトウエアを備え、このソフトウエアにより所定の操作を行う。
【００７０】
前記吐出装置３１は、ノズル１１先端の高さおよび位置を決めるために、位置決め装置４２に連結されている。位置決め装置４２は、駆動源として（図示しない）モータを備えている。
【００７１】
また、例えば、コイルボビン１３に巻線１４を巻回した部品を装着するための部品装着軸４４を備えた制御モータ（部品装着軸駆動手段）４３を有する。
【００７２】
部品装着軸駆動手段のモータ（図示しない）を備えた前記位置決め装置４２、攪拌部材駆動手段としての前記攪拌モータ４１、部品装着軸駆動手段としての制御モータ４３および前記ギヤポンプ駆動手段としての両制御モータ３６、３７は、コントローラ４０により、所定のノズル位置決め、ノズル高さ決め、コイルボビンの回転、ワニスの吐出開始および吐出終了等の制御を行うように構成されている。
【００７３】
２液型ポリウレタンワニスの主剤は主剤タンク３９に、同じく硬化剤は硬化剤タンク３８に充填されている。両タンク３８、３９の主剤と硬化剤は、それぞれギヤポンプ３４、３５を介して、パイプ３２、３３から吐出装置３１内部へ加圧供給される。吐出装置３１内に供給された両剤はスクリュー（図示しない）によって攪拌され、ギヤポンプ３４、３５の加圧力によりノズル１１から押し出される。
【００７４】
（ワニス塗布装置の動作）
ワニス塗布装置は、コントローラ４０の制御により以下の操作を行う
（ワニス塗布工程）：
予めワニスの粘度が低下する程度の温度に加熱されている部品の巻線に対して、ノズルが適切な高さおよび位置にくるように位置決め装置を制御する。但し、ノズル先端の位置・高さのデータは予め冶具を用いて採取してある。次に両制御モータ３６、３７によってギヤポンプ３４、３５を駆動し、両タンク３８、３９の主剤と硬化剤を吐出装置３１内へ供給する。攪拌モータ４１でスクリュー（図示しない）を回転駆動し、両剤を混合してギヤポンプ３４、３５の加圧力によりノズル１１から前記巻線１４へ塗布する。巻線１４上に塗布層１５が形成されたら、塗布層１５表面にノズル１１の先端又はノズル１１の先端のワニスの滴が接するように位置決め装置を制御する。吐出制御が終了して攪拌モータ４１を停止した際、前記位置決め装置４２のノズル１１の先端又はノズル１１の先端のワニスの滴の位置および高さを変更せずに部品装着軸４４用の制御モータ４３を惰走回転させる。
【００７５】
（常温回転乾燥工程）：部品１３を装着した制御モータ４３をワニスが垂れたり偏ったりしないように低速で等速回転させる。
【００７６】
（高温回転乾燥工程）：コントローラ４０により、ワニスがゲル化するまで、またはそれ以上部品１３を回転する。ワニスが垂れたり偏ったりしないように低速で等速回転させる。
【００７７】
（第３実施例）
本発明の巻線が巻回してあるコイルボビン、特に溝幅が狭いコイルボビンに塗布する場合のための冶具を説明する。
【００７８】
図２（ｃ）および図２（ｄ）の冶具２０を部品装着軸４４に取り付け、冶具２０の外周に設けた環状の凹溝２２に吐出装置３１のノズル１１の先端を位置決めされるようにコントローラ４０は位置決め装置４２を制御する。コントローラ４０にこの時の位置決め装置４２の位置決めデータを記憶させる。
【００７９】
この後、部品装着軸４４から冶具２０を取り外し、代わりに部品１３を装着し、コントローラ４０により、先ほどの位置決めデータを読出し、位置決め装置４２を制御しノズル１１の先端の位置および高さを設定する。
【００８０】
前記環状の凹溝２２の形状は幅が狭いコイルボビンにおける巻線溝の幅に形成する。凹溝２２の高さは、ワニス塗布終了時のワニス表面にノズル１１の先端又はノズル１１の先端の滴が接する高さに設定されている。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の効果を以下詳述する。
（１）含浸硬化巻線は、電線を所定の形状に巻回した巻線に、ポリウレタンワニスを含浸硬化させて構成するので、少なくとも電線とワニスとの熱膨張係数の差を少なくでき、ワニスのクラック発生を抑制でき、従って電線の断線を防止できる。
（２）含浸硬化処理方法は、電線を所定の形状に巻回し、その巻回した巻線にワニスとしてポリウレタンワニスを含浸し硬化させるので、少なくとも電線との熱膨張係数の差を少なくでき、ワニスのクラックを抑制できるポリウレタンワニスを充填剤として電線に含浸し硬化することができる。
（３）ワニス塗布前にワニスを塗布する部品を十分加熱しておくので、塗布時、部品と接触するワニスの粘度を下げることができ、従って、電線間へのワニス浸透性を向上することができる。
（４）ワニス塗布後、常温又は高温中で、直ぐに部品を回転させワニスがゲル化する迄部品を回転させることにより、ワニスの垂れまたは偏りを防止することができる。
（５）ワニス硬化工程において、一度含浸したワニスを再度加熱して低粘度化させることにより、更に電線間へワニスを浸透させることができる。
（６）予備加熱温度を１２０℃としたので、ポリウレタンワニスの粘度を十分に下げて巻線間へ十分に浸透させることが可能になる。また、乾燥温度を１００℃としたので、一旦浸透して少し形が定まりかけたワニスが再度粘度が極端に低下して全部垂れて落ちることがないようにできる。従って、予備加熱時に少し残っていた空間に完全にワニスを充填することができる。
（７）ワニスの吐出を停止した際、ノズル高さを、ノズルの先端又はノズルの先端の滴が、部品の巻線に塗布したワニス塗布層の表面と接触する様にノズルを位置決めし、部品を低速定速回転させるようにしたので、部品のワニス塗布層の表面にノズルの先端に溜まったワニスを均等に塗りつけることができる。
（８）ワニス塗布機のワニス吐出操作停止後、ノズルの内部圧力とノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、ノズル位置を変えずに部品を惰走回転させるようにしたので、ノズルの先端に溜まったワニスの滴をワニス塗布層に均等に塗りつけることができる。
（９）ノズルの位置と高さを同時に設定可能な基準治具を用いて同時に設定することにより、ノズル位置と高さを設定するための時間を短縮できる。
（１０）予備加熱工程を予備加熱装置で行い、ワニス塗布工程をワニス塗布装置で行い、高温回転乾燥工程を高温回転乾燥装置で行い、必要に応じて、常温回転乾燥工程を常温回転乾燥装置で行い、これらの装置でシステムを組むようにしたので、所期の工程をすべて実行することができる。
（１１）予備加熱工程を予備加熱部で行い、ワニス塗布工程をワニス塗布装置部で行い、高温回転乾燥工程を高温回転乾燥部で行い、必要に応じて、常温回転乾燥工程を常温回転乾燥部で行い、これらの各部を覆体内に組み込んだので、所期の工程をすべて覆体内で効率よく連続的に実行することができる。
（１２）巻線用ポリウレタンワニス塗布装置を請求項１０記載のように構成したので、所期の、ノズルの位置決め制御、ポリウレタンワニスの吐出制御および部品の回転制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本工程、基本工程を組み込んだ含浸硬化処理シス テム及び含浸硬化処理装置を示す説明図である。
【図２】本発明の幅の狭いコイルボビンにワニスを塗布するための方法と冶具を示す図である。
【図３】本発明の部品の回転状況説明図である。図３（ａ）はワニスを吐出停止した際の惰走回転状態を示す図である。図３（ｂ）は回転乾燥工程における回転状態を示す図である。
【図４】本発明のワニス塗布装置の構成図である。
【図５】電線が断線に至るメカニズムを説明する図である。
【図６】ポリウレタンワニスにおける粘度の温度変化を表す粘度−温度特性のグラフである。
【図７】ポリウレタンワニスにおける粘度の時間変化を表す粘度−時間特性のグラフである。
【符号の説明】
１ 覆体
２ ワニス塗布装置部
３ 予備加熱部
４ 常温回転乾燥部
５ 高温回転乾燥部
６ 予備加熱装置
７ ワニス塗布装置
８ 常温回転乾燥装置
９ 高温回転乾燥装置
１１ ノズル
１２ 滴
１３ 部品
１４ 巻線
１５ ワニス塗布層
２０ 冶具
２１ 軸
２２ 凹溝
３１ 吐出装置
３２、３３ パイプ
３４、３５ ギヤポンプ
３６、３７、４３ 制御モータ
３８ 硬化剤タンク
３９ 主剤タンク
４０ コントローラ
４１ 攪拌モータ
４２ 位置決め装置
４４ 部品装着軸
Claims (10)
- 巻線にポリウレタンワニスを含浸させて硬化させる巻線の含浸硬化処理方法が、
前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱工程と、
加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布工程と、
前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布工程時のワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥工程とからなる
ことを特徴とする巻線の含浸硬化処理方法。 - 前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする請求項１記載の巻線の含浸硬化処理方法。
- 前記ワニス塗布工程と前記高温回転乾燥工程との間に、常温で、前記部品を低速等速回転させる常温回転乾燥工程を組み込んだことを特徴とする請求項１または２記載の巻線の含浸硬化処理方法。
- 巻線にポリウレタンワニスを含浸させて硬化させる巻線の含浸硬化処理システムが、
前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱装置と、
加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布装置と、
前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布装置でのワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥装置とからなる
ことを特徴とする巻線の含浸硬化処理システム。 - 前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする請求項４記載の巻線の含浸硬化処理システム。
- 前記ワニス塗布装置においてワニス塗布された前記部品を、常温で低速等速回転させ、高温回転乾燥装置へ送り出す常温回転乾燥装置を組み込んだことを特徴とする請求項４または５記載の巻線の含浸硬化処理システム。
- 巻線にポリウレタンワニスを含浸させて硬化させる巻線の含浸硬化処理装置が、
前記巻線を有する部品を前記ポリウレタンワニスの粘度が下がる温度であって且つ乾燥温度以上の予備加熱温度に加熱する予備加熱部と、
加熱した前記部品を等速回転させながら前記ポリウレタンワニスを前記巻線にノズルを介して連続塗布し、塗布した前記ポリウレタンワニスによるワニス塗布層に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記ノズルを位置決めし、前記ポリウレタンワニス塗布のためのワニス吐出操作停止後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記ノズルの位置を変えずに前記部品を複数回惰走回転させるワニス塗布装置部と、
前記ポリウレタンワニスを前記ワニス塗布装置でのワニス温度より高い乾燥温度で加熱しながら前記ポリウレタンワニスを乾燥させる高温回転乾燥部と
を覆体内に工程順に配置した
ことを特徴とする巻線の含浸硬化処理装置。 - 前記予備加熱温度を１２０℃に設定し、前記乾燥温度を１００℃に設定したことを特徴とする請求項７記載の巻線の含浸硬化処理装置。
- 前記ワニス塗布装置部においてワニス塗布された前記部品を、常温で低速等速回転させ、高温回転乾燥部へ送り出す常温回転乾燥部を組み込んだことを特徴とする請求項７または８記載の巻線の含浸硬化処理装置。
- 巻線にポリウレタンワニスを含浸させて硬化させる巻線の含浸硬化システムにおいて用いられる巻線用ポリウレタンワニス塗布装置が、
先端に可撓性を有するノズルが設けられ、２液型ポリウレタンワニスの主剤と硬化剤とがそれぞれポンプを介して供給されて内部で混合され、前記ノズルから吐出される吐出装置と、
前記ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、
前記混合を行う混合手段と、
前記吐出装置を位置決めする位置決め手段と、
前記巻線を有する部品を装着する部品装着軸を駆動する部品装着軸駆動手段と、
コントローラとを備え、
前記コントローラの制御の下に、前記部品装着軸に装着した前記部品が有する前記巻線に位置決め手段により前記ノズルの先端を位置決めし、前記部品装着軸駆動手段により前記部品を回転しながら、前記ポンプ駆動手段および前記攪拌手段により前記ポリウレタンワニスを前記巻線に前記ノズルを介して連続塗布し、前記塗布した塗布層の表面に前記ノズルの先端または前記ノズルの先端の滴が接するように前記位置決め手段によって位置決めし、前記塗布のためのワニス吐出操作終了制御後、前記ノズルの内部圧力と前記ノズルの外部圧力とが均衡状態になる迄、前記部品装着軸駆動手段により前記部品を複数回惰走回転させる
ことを特徴とする巻線用ポリウレタンワニス塗布装置。
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