JP4000187B2 - Method of removing insulation coating from coil end - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コイル端末の絶縁被覆除去方法に係り、特に、平角絶縁電線(例えば、平角エナメル線等)を渦巻状に巻回積層してなる超高占積率コイルに好適なコイル端末の絶縁被覆除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
昨今、モータやトランス等の小型化・薄型化の要請から、平角絶縁電線(例えば、平角エナメル線等)を渦巻状に巻回積層してなる超高占積率コイルが開発されている。このようなコイルを用いてフラットモータの界磁を製作する場合におけるコイルレイアウトの一例が図4に示されている。この例では、略扇形状を有する6個のコイル1a〜1fを全体として円形に配置することでフラットモータの界磁が構成される。それらのコイルのひとつが、図5に拡大して示されている。同図に示されるように、このコイルは、幅5mm及び厚さ20μmのテープ状平角エナメル線を側面形状が略扇形状となるように渦巻状に巻回積層して構成されている。なお、2はコイルの内周面に位置する巻き始め端、3はコイルの外周面に位置する巻き終わり端であり、これらのコイル端末2,3は、通常、結線状態にあってもコイル本体から浮かせることはなく、図6並びに図7に拡大して示されるように、コイル本体に密着して張り付いた状態に維持されている。これは、コイルの内外周に結線のための余分なスペースを形成しないためである。平角エナメル線のエナメル被覆の厚さは略3μm程度とされており、また断面形状は細長の長方形状とされている。そのため、コイルを構成する巻線の各層間は極めて密に接触することとなり、電流容量並びに巻き数の同等な丸エナメル線を使用したコイルに比べて、格段に占積率が高いと言う利点がある。
【0003】
ところで、この種の高占積率コイルに対する給電のためには、コイル端末のエナメル被覆を剥離しなければならない。図6において点線2aにて囲まれる領域が巻き始め端2におけるエナメル剥離予定領域であり、図7において点線3aにて囲まれる部分が巻き終わり端3におけるエナメル剥離予定領域である。前述のように、このエナメル被覆剥離作業は、巻き始め端2並びに巻き終わり端3がコイル本体に密に張り付いた状態のままで、行わなければならない。
【0004】
従来、エナメル被覆除去方法としては(1)コイル端末のエナメル被覆を薬品で腐食させて除去する方法、(2)コイル端末のエナメル被覆をヤスリ等を使用して手作業で削り取る方法、等が採用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コイル端末のエナメル被覆を薬品で腐食させて除去する方法(1)にあっては、先に説明したように、巻き始め端2並びに巻き終わり端3がコイル本体に密に張り付いた状態とされていることから、コイル内外周表層の平角エナメル線の表面のみに限定して腐食性薬品を付着させることがなかなか難しく、しばしば下層の平角エナメル線にまで腐食性薬品が浸透して層間短絡を引き起こすと言う問題がある。他方、コイル端末のエナメル被覆をヤスリ等を使用して手作業で削り取る方法(2)にあっても、表層に位置する平角絶縁電線の表面被覆のみを局部的に削り取る作業には極めて高度な熟練を要することに加えて、作業に時間がかかると言う問題点がある。
【0006】
この発明は、上述した従来問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、この種の平角絶縁電線を使用したコイルにおける端末被覆剥離作業の作業能率の向上を通じて作業工数の低減を図ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明方法は、平角絶縁電線を渦巻状に巻回積層してなるコイルにおけるコイル端末の絶縁被覆除去方法であって、
前記コイルの内周面に位置する巻き始め端並びに外周面に位置する巻き終わり端の表面に、それらの巻き始め端並びに巻き終わり端がコイル本体に密着して張り付いている状態のままで、レーザ光線を局部的に照射することにより、当該照射領域の絶縁被覆物質をレーザ光線のエネルギで昇華させて除去するものであり、さらに
前記レーザ光線の照射は、レーザマーカ装置の試料ステージの上に、前記コイルを一定の傾斜姿勢で支持する支持台を設け、前記レーザマーカ装置と前記コイルとの相対位置関係を、前記コイルを前記支持台ごと移動させて変更することにより、前記コイルの内周面並びに外周面に斜めからレーザ光線を走査しつつ照射する、ことを特徴とするものであります。
【0008】
このような構成によれば、絶縁被覆物質の除去にレーザ光線を使用するため、レーザ光線の照射領域さえ適切に管理すれば、コイル端末の絶縁被覆の除去を正確かつ迅速に行うことができ、また腐食性薬品を使用した場合のように、薬品の侵入による層間短絡の虞もなく、またヤスリを用いた手作業による場合のように、熟練作業員を必要とすることもない。加えて、レーザマーカ装置の諸々のパラメータを適切に設定したのちにあっては、対象となるコイルを支持台にセットするだけで、レーザマーカ装置とコイルとの相対位置関係を規定の関係に容易に設定することができ、しかもコイルの内周面と外周面とに対してほぼ同一の条件でレーザ照射を行うことができる。
【0009】
また、レーザ光線の照射に際しては、前記レーザマーカ装置から前記コイルへ向かうレーザ光線の光路にその側方より目隠し板を所定量だけ突出させ、該目隠し板によりレーザ光線の走査範囲を制限することが好ましい。
【0010】
このようにすれば、レーザ光線の走査範囲をレーザマーカ装置のパラメータ設定のみならず、目隠し板の突出量によっても制限することができ、これによりレーザ光線の照射範囲をより高精度に制御することによって、コイル側面の被覆が余分に除去されて層間短絡を起こす事態を一層確実に防止できる。
【0011】
さらに、本発明は、平角エナメル線を使用した超高占積率コイルに適用した場合に特に顕著な効果を有する。すなわち、この種の超高占積率コイルにおける端末被覆剥離作業が手軽に行えることから、フラットモータやトランス等の電気機器への普及が一層促進される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0013】
先に説明したように、本発明方法は、平角絶縁電線を渦巻状に巻回積層してなるコイルにおけるコイル端末の絶縁被覆除去方法であって、前記コイルの内周面に位置する巻き始め端並びに外周面に位置する巻き終わり端の表面に、それらの巻き始め端並びに巻き終わり端がコイル本体に密着して張り付いている状態のままで、レーザ光線を局部的に照射することにより、当該照射領域の絶縁被覆物質をレーザ光線のエネルギで昇華させて除去することを特徴とするものである。
【0014】
レーザ光線の照射手段としては、種々のレーザ光線照射装置が利用できるが、必要なレーザ光線の強度やその取り扱いに際する操作性等を考慮すれば、現行製品の中では、いわゆるレーザマーカ装置が最適と考えられる。レーザマーカ装置の基本構造の一例が図1に示されている。同図に示されるレーザマーカ装置4にあっては、YAGレーザ発振器から直接にきた、又は光ファイバを通ってきたレーザ光5は、先ずX軸回転ミラー6に入射して、そこで全反射してからY軸回転ミラー7に入射し、このミラー7で全反射してのち集光レンズ8によって、試料ステージ9の上に置かれたマーキング対象物(図示せず)の表面に集光される。試料ステージ9上のレーザビームスポットの位置は、X方向においてはX軸回転ミラー6の角度、Y方向においてはY軸回転ミラー7の角度により一義的に決定される。X軸回転ミラー6は、X軸ガルバノメータ・スキャナ10によって矢印A,A´方向に回転振動するようになっている。一方、Y軸回転ミラー7は、Y軸ガルバノメータ・スキャナ11によって矢印B,B´方向に回転振動するようになっている。両スキャナ10,11には、電気ケーブル12,13を介して、制御部(図示せず)からのスキャニング制御信号が与えられる。
【0015】
以上の構成において、YAGレーザ発振器(図示せず)から発射されるパルス状レーザ光5が所定のタイミングで到来するたびに、それと同期して両スキャナ10,11が両回転ミラー6,7を所定角度で振ることにより、試料ステージ9に置かれたマーキング対象物(この例では、コイル)の表面に任意の軌跡を描くようにしてレーザビームスポットが照射される。このレーザビームスポットの照射軌跡は、通常、各種のバラメータを介して教示することにより、コンピュータにより自動制御される。
【0016】
このような構造のレーザマーカ装置を使用して本発明方法を実施する場合、絶縁被覆除去の対象となるコイルは試料ステージ9の上に載置される。このとき注意すべきは、図5を参照して明らかなように、コイル外周面上に位置する巻き終わり端3に対してはレーザ光を真上から垂直に照射できるのに対して、コイル内周面上に位置する巻き始め端2に対してはレーザ光を斜め上方からでなければ照射できないことである(第1の注意点)。さらに、注意すべきは、レーザ光照射予定領域(図6,図7に点線2a,3aにて囲まれた領域)を外れて、レーザ光がコイルの側面を誤って照射すると、層間絶縁が破壊されて層間短絡が引き起こされることである(第2の注意点)。
【0017】
そこで、図2並びに図3に示される実施の形態では、幾つかの工夫が採用されている。すなわち、第1の注意点に対しては、レーザマーカ装置の試料ステージ9の上に、前記コイル1を一定の傾斜姿勢で支持する支持台14を設け、レーザマーカ装置4とコイル1との相対位置関係を、コイル1を支持台14ごと移動させて変更することにより、コイル1の内周面並びに外周面に斜めからレーザ光線を局部的に照射するようにしている。さらに詳しく説明すると、図2はコイル1の巻き終わり端3の絶縁被覆を除去する場合であり、レーザ光5はコイル1の外周面に対して斜め上方から照射されている。これに対して、図3はコイル1の巻き始め端2の絶縁被覆を除去する場合であり、レーザ光5はコイル1の内周面に対して斜め上方から照射されている。このような構成を採用しているため、レーザマーカ装置4の諸々のパラメータを適切に設定したのちにあっては、対象となるコイル1を支持台14にセットするだけで、レーザマーカ装置4とコイル1との相対位置関係を規定の関係に容易に設定することができ、しかもコイル1の内周面と外周面とに対してほぼ同一の条件でレーザ照射を行うことができる。なお、レーザ光の走査方式としては、図6並びに図7に示される照射予定領域(点線2a,3aにて囲まれる)を埋め尽くすものであれば任意の方式を採用することができる。例えば、照射予定領域を多数の平行線で埋め尽くすいわゆる一筆書き方式やその中心を移動させつつ多数の円弧を重ねてゆくいわゆるウォブリング方式等を採用することができる。
【0018】
次に、第2の注意点に対しては、レーザマーカ装置4からコイル1へ向かうレーザ光線5の光路にその側方より目隠し板15を所定量だけ突出させ、該目隠し板15によりレーザ光線5の走査範囲を制限するようにしている。すなわち、図2並びに図3において、目隠し板15は矢印C,C´に示されるように水平方向へとスライド微調整自在に支持されており、この目隠し板15の突出量を調整することにより、コイル1の側面を照射しようとするレーザ光5を確実に遮ることができる。このような構成を採用しているため、レーザ光線の走査範囲をレーザマーカ装置4のパラメータ設定のみならず、目隠し板15の突出量によっても制限することができ、これによりレーザ光線の照射範囲をより高精度に制御することによって、コイル側面の被覆が余分に除去されて層間短絡を起こす事態を一層確実に防止できる。
【0019】
【実施例】
以下に、本発明の好適な一実施例について説明する。
【0020】
(1)使用されたレーザマーカ装置
製造社名:ミヤチテクノス株式会社
型式:ML−4141A
(2)設定条件
スキャニングの速さ:100mm/秒
Qスイッチの周波数:4kHz
ランプ投入電流:12A
コイルの内周面若しくは外周面に対するレーザ入射角度(垂直入射を角度0度とする):45度前後
(3)絶縁被覆除去対象とされたコイル
平角絶縁電線の素材:平角絶縁エナメル線
電線の寸法:幅5mm、厚さ20μm、絶縁被覆の厚さ3μm
(4)結果
上記のコイルに対して、本発明方法を適用してコイル端末の絶縁被覆除去を試みたところ、巻き始め端並びに巻き終わり端のいずれに関しても、十分満足のゆく導通性が得られた。コイル一個当たりの処理時間は大凡2秒程度であり、従来のヤスリを使用した手作業の場合の処理時間が20秒程度であったことを考慮すると、約10倍の効率アップが確認された。また、層間絶縁破壊は全く確認されておらず、この点でも従来の腐食性薬品を使用する方法に比べて格段の精度向上を達成できた。
【0021】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、絶縁被覆物質の除去にレーザ光線を使用するため、レーザ光線の照射領域さえ適切に管理すれば、コイル端末の絶縁被覆の除去を正確かつ迅速に行うことができ、また腐食性薬品を使用した場合のように、薬品の侵入による層間短絡の虞もなく、またヤスリを用いた手作業による場合のように、熟練作業員を必要とすることもない。加えて、レーザマーカ装置の諸々のパラメータを適切に設定したのちにあっては、対象となるコイルを支持台にセットするだけで、レーザマーカ装置とコイルとの相対位置関係を規定の関係に容易に設定することができ、しかもコイルの内周面と外周面とに対してほぼ同一の条件でレーザ照射を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法の実施に使用されるレーザマーカ装置の基本構造の一例を示す斜視図である。
【図2】 本発明方法を用いてコイルの巻き終わり端の絶縁被覆除去を行う様子を示す模式的説明図である。
【図3】 本発明方法を用いてコイルの巻き始め端の絶縁被覆除去を行う様子を示す模式的説明図である。
【図4】 平角絶縁電線を使用したコイルを用いてフラットモータの界磁を製作する場合におけるコイルレイアウトの一例を示す図である。
【図5】 本発明が適用される平角絶縁電線を使用したコイルの拡大斜視図である。
【図6】 同コイルの巻き始め端近傍の拡大図である。
【図7】 同コイルの巻き終わり端近傍の拡大図である。
【符号の説明】
1,1a〜1f コイル
2 巻き始め端
3 巻き終わり端
4 レーザマーカ装置
5 レーザ光
6 X軸回転ミラー
7 Y軸回転ミラー
8 集光レンズ
9 試料ステージ
10 X軸ガルバノメータ・スキャナ
11 Y軸ガルバノメータ・スキャナ
12,13 電線
14 支持台
15 目隠し板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for removing an insulation coating on a coil end, and in particular, insulation of a coil end suitable for an ultra-high space factor coil in which a flat insulated wire (for example, a flat enameled wire) is spirally wound and laminated. The present invention relates to a coating removal method.
[0002]
[Prior art]
Recently, in response to the demand for miniaturization and thinning of motors and transformers, an ultra-high space factor coil has been developed in which flat insulated wires (for example, flat enameled wires) are spirally wound and laminated. FIG. 4 shows an example of a coil layout in the case of producing a flat motor field using such a coil. In this example, the field of a flat motor is comprised by arrange | positioning the six
[0003]
By the way, in order to supply power to this type of high space factor coil, the enamel coating on the coil end must be peeled off. In FIG. 6, the area surrounded by the
[0004]
Conventional enamel coating removal methods include (1) a method of removing the enamel coating on the coil end by corroding with chemicals, and (2) a method of manually scraping off the enamel coating on the coil end using a file or the like. Has been.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method (1) for removing the enamel coating of the coil end by corroding with a chemical, as described above, the
[0006]
The present invention has been made by paying attention to the above-described conventional problems, and the object of the invention is to reduce work man-hours by improving the work efficiency of the terminal covering peeling work in the coil using this type of flat insulated wire. Is to plan.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method of the present invention is a method for removing an insulation coating on a coil terminal in a coil formed by winding a rectangular insulated wire in a spiral shape,
While the winding start end located on the inner peripheral surface of the coil and the surface of the winding end end located on the outer peripheral surface, the winding start end and the winding end end are in close contact with the coil body, by locally irradiating the laser beam, which is removed by sublimation of insulation material of the irradiated region with an energy of the laser beam, further
For the irradiation of the laser beam, a support base for supporting the coil in a fixed inclination posture is provided on the sample stage of the laser marker apparatus, and the relative positional relationship between the laser marker apparatus and the coil is determined. It is characterized by irradiating the inner peripheral surface and outer peripheral surface of the coil while irradiating the laser beam obliquely by moving each of them and changing them.
[0008]
According to such a configuration, since the laser beam is used for the removal of the insulating coating material , the insulation coating of the coil terminal can be removed accurately and quickly if only the irradiation region of the laser beam is appropriately managed . Moreover, there is no risk of interlayer short-circuiting due to the invasion of chemicals as in the case of using corrosive chemicals, and there is no need for skilled workers as in the case of manual work using files. In addition, after appropriately setting various parameters of the laser marker device, the relative positional relationship between the laser marker device and the coil can be easily set to the specified relationship simply by setting the target coil on the support base. In addition, the laser irradiation can be performed on the inner and outer peripheral surfaces of the coil under substantially the same conditions.
[0009]
Further, when irradiating the laser beam, it is preferable that a blindfold is projected from the side by a predetermined amount in the optical path of the laser beam from the laser marker device to the coil, and the scanning range of the laser beam is limited by the blindfold. .
[0010]
In this way, the scanning range of the laser beam can be limited not only by the parameter setting of the laser marker device but also by the projection amount of the blindfold, thereby controlling the laser beam irradiation range with higher accuracy. Further, it is possible to more reliably prevent a situation in which the coating on the coil side surface is excessively removed and an interlayer short circuit is caused.
[0011]
Furthermore, the present invention has a particularly remarkable effect when applied to an ultra-high space factor coil using a flat enameled wire. That is, since the terminal coating peeling work in this type of ultra-high space factor coil can be easily performed, the spread to electric devices such as flat motors and transformers is further promoted.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0013]
As described above, the method of the present invention is a method for removing the insulation coating from a coil end of a coil formed by winding and winding flat rectangular insulated wires in a spiral shape, and is a winding start end located on the inner peripheral surface of the coil. In addition, the surface of the winding end located on the outer peripheral surface is locally irradiated with a laser beam while the winding start end and the winding end end are in close contact with the coil body. The insulating coating material in the irradiated region is removed by sublimation with the energy of the laser beam.
[0014]
Various laser beam irradiation devices can be used as the laser beam irradiation means, but so-called laser marker devices are the most suitable among the current products in consideration of the intensity of the required laser beam and operability when handling it. it is conceivable that. An example of the basic structure of the laser marker device is shown in FIG. In the laser marker device 4 shown in the figure, the
[0015]
In the above configuration, each time the
[0016]
When the method of the present invention is carried out using the laser marker device having such a structure, the coil to be subjected to insulation coating removal is placed on the sample stage 9. As should be noted at this time, as apparent with reference to FIG. 5, the winding
[0017]
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 2 and FIG. 3, some ideas are adopted. That is, for the first point of caution, a
[0018]
Next, with respect to the second precaution, the
[0019]
【Example】
A preferred embodiment of the present invention will be described below.
[0020]
(1) Laser marker device used Manufacturer name: Miyachi Technos Co., Ltd. Model: ML-4141A
(2) Setting conditions Scanning speed: 100 mm / sec. Q switch frequency: 4 kHz
Lamp input current: 12A
Laser incident angle with respect to inner or outer peripheral surface of coil (vertical incidence is 0 degree): around 45 degrees (3) Coil for which insulation coating is to be removed Flat rectangular insulated wire material: Flat insulated enamel wire Wire dimensions :
(4) Results When the method of the present invention was applied to the above coil to remove the insulation coating from the coil end, sufficiently satisfactory conductivity was obtained for both the winding start end and the winding end end. It was. The processing time per coil was about 2 seconds, and considering that the processing time in the case of manual operation using a conventional file was about 20 seconds, an efficiency increase of about 10 times was confirmed. In addition, no interlayer dielectric breakdown has been confirmed, and in this respect as well, a significant improvement in accuracy can be achieved as compared with the conventional method using a corrosive chemical.
[0021]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, since the laser beam is used for the removal of the insulation coating material, the removal of the insulation coating on the coil terminal can be accurately and accurately performed even if the irradiation region of the laser beam is appropriately managed. can be performed rapidly, also as in the case of using corrosive chemicals, possibility of inter-layer short circuit due to penetration of chemicals even rather than, also as is the case by hand using a rasp, it requires skilled personnel I don't have to. In addition, after appropriately setting various parameters of the laser marker device, the relative positional relationship between the laser marker device and the coil can be easily set to the specified relationship simply by setting the target coil on the support base. In addition, the laser irradiation can be performed on the inner and outer peripheral surfaces of the coil under substantially the same conditions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a basic structure of a laser marker device used for carrying out a method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a state in which the insulation coating is removed from the winding end of the coil using the method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a state in which the insulation coating is removed from the winding start end of the coil using the method of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a coil layout in the case of producing a flat motor field using a coil using a flat insulated wire.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of a coil using a flat insulated wire to which the present invention is applied.
FIG. 6 is an enlarged view near the winding start end of the coil.
FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the winding end of the coil.
[Explanation of symbols]
1, 1a to
Claims (3)
前記レーザ光線の照射は、レーザマーカ装置の試料ステージの上に、前記コイルを一定の傾斜姿勢で支持する支持台を設け、前記レーザマーカ装置と前記コイルとの相対位置関係を、前記コイルを前記支持台ごと移動させて変更することにより、前記コイルの内周面並びに外周面に斜めからレーザ光線を局部的に照射するものである、ことを特徴とするコイル端末の絶縁被覆除去方法。The rectangular insulated wire to the surface of the winding end terminal is located in the winding start end and the outer circumferential surface located on the inner peripheral surface of the coil formed by laminating wound spirally, their winding start end and the winding end coil body A method for removing the insulating coating material in the irradiated region by sublimation with the energy of the laser beam by locally irradiating the laser beam while being in close contact with the laser beam ,
For the irradiation of the laser beam, a support base for supporting the coil in a fixed inclination posture is provided on the sample stage of the laser marker apparatus, and the relative positional relationship between the laser marker apparatus and the coil is determined. A method of removing an insulation coating from a coil terminal , wherein the laser beam is locally irradiated obliquely onto the inner and outer peripheral surfaces of the coil by moving and changing each of the coils.
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