JP5619591B2 - マグネットワイヤの製造方法及びマグネットワイヤの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、マグネットワイヤの製造方法及びマグネットワイヤの製造装置に関するものである。

従来より、コイル形に巻かれて使用されるマグネットワイヤ（巻線）が知られている。このマグネットワイヤの製造方法としては、例えば特許文献１のように、電線電着塗料として水分散型電着塗料に少量の水溶性添加剤又は水分散性添加剤を添加したものを用い、裸導線にそれを電着し、次いで有機溶剤又は有機溶剤蒸気で処理した後、焼き付ける電着エナメル電線の製造方法は知られている。

特開昭５８−９７２１７号公報

しかしながら、例えば図３に示すような従来の電着方式によるマグネットワイヤの製造装置１０１では、電着ワニス１０６（電着材料を含む樹脂状の材料を溶媒に溶かした溶液）が充満した電着槽１０２の中に裸銅線１０７を通過させる際に電極１０５に電圧を荷電して電着するが、電着被膜１０８が形成されて次第に厚くなるに従って絶縁となってしまうために、電気が流れにくくなり電着被膜１０８が形成されにくくなる。荷電する電圧を高くすることで更に電着被膜１０８を厚くすることが可能であるが、裸銅線１０７が電着槽１０２内に入ったところは電着被膜１０８がなくて最も電気が流れやすく、その箇所に高電圧を荷電すると電着反応及び水の電気分解反応が激しくなり、裸導線１０７からの銅イオンの溶出や酸素ガスの発生が多くなることから電着被膜１０８に悪影響を及ぼす。そのため、このような電着方式では、電着ワニス１０６のクーロン効率（１クーロンあたりに生成される電着被膜の厚さ）に応じたある一定までの被膜厚さしか形成することができない、という問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マグネットワイヤの電着被膜を銅イオン等の溶出や酸素ガスの発生を防ぎながら効率よく形成することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、複数の電着槽を並べ各電着槽でそれぞれ異なる電圧をかけて電着を多段に行うにした。

具体的には、第１の発明では、導体に電着被膜を形成するマグネットワイヤの製造方法を前提とし、
荷電する電圧に合わせて徐々に濃度が大きくなる電着ワニスに電極が浸された複数の電着槽を並べ、
上記複数の電着槽の上記電極に銅イオンの溶出や酸素ガスの発生を防ぎながら徐々に高い電圧を荷電し、
上記導体を低い電圧の電着槽から高い電圧の電着槽へ順次通過させながら、上記電着被膜を徐々に厚く形成する構成とする。

すなわち、電着被膜は、乾燥及び焼付けにより完全な絶縁体となると、更に電着を行うことはできないが、乾燥前の溶媒が残留している状態であれば、更に電着を行うことができる。最初の電着槽の入口付近では導体の状態にあって電着が行いやすいので、低い電圧を荷電して電着被膜を薄目に形成し、次いで、一定の電着被膜が形成された状態の銅線を電着被膜が乾ききらないうちに、すなわち加熱処理などを行うことなく、次のより高い電圧が荷電された電着槽に通過させ、薄目の電着被膜の上から更に電着被膜を形成する。２番目以降の電着槽では、導体はすでにある程度電着被膜に覆われているので、高めの電圧をかけても銅イオン等が溶出したり酸素ガスが発生したりしにくい。このように、順次高い電圧が荷電された電着槽に銅線を通過させることにより、必要以上に高い電圧を荷電して銅イオン等を溶出させたり酸素ガスの発生させたりすることなく、厚い電着被膜が形成される。なお、導体としては、銅、アルミニウム、銅合金、銅クラッドアルミニウム、ニッケルメッキ銅等の良導電性金属を用いるとよい。また、２つめの電着槽から電着被膜が徐々に厚くなるので、段々と電着被膜を形成しにくくなるが、電着ワニスの濃度をそれに合わせて高くすることで、できるだけ荷電する電圧を高くしないようにして銅イオン等の溶出や酸素ガスの発生を防止しながら効率よく厚い電着被膜が形成される。

第２の発明では、導体に電着被膜を形成するマグネットワイヤの製造装置を対象とし、
上記製造装置は、
荷電する電圧に合わせて徐々に濃度が大きくなる電着ワニスが収容された複数の電着槽と、
上記複数の電着槽の電着ワニスにそれぞれ浸され、各電着槽ごとに銅イオンの溶出や酸素ガスの発生を防ぎながら低い電圧から高い電圧まで荷電される電極と、
低い電圧が荷電された電極を有する電着槽から高い電圧が荷電された電極を有する電着槽へ順番に導体を通過させる導体繰出装置とを備える構成とする。

すなわち、電着被膜は、乾燥及び焼付けにより完全な絶縁体となると、更に電着を行うことはできないが、乾燥前の溶媒が残留している状態であれば、更に電着を行うことができる。最初の電着槽の入口付近では導体の状態にあって電着が行いやすいので、低い電圧を荷電して電着被膜を薄目に形成し、次いで、一定の電着被膜が形成された状態の銅線を電着被膜が乾ききらないうちに、すなわち加熱処理などを行うことなく、導体繰出装置によって次のより高い電圧が荷電された電着槽に通過させ、薄目の電着被膜の上から更に電着被膜を形成する。２番目以降の電着槽では、導体はすでに電着被膜に覆われているので、高めの電圧をかけても銅イオン等が溶出したり酸素ガスが発生したりしにくい。このように、導体繰出装置によって順次高い電圧が荷電された電着槽に銅線を通過させることにより、必要以上に高い電圧を荷電して銅イオン等を溶出させたり酸素ガスの発生させたりすることなく、厚い電着被膜が形成される。また、２つめの電着槽から電着被膜が徐々に厚くなるので、段々と電着被膜を形成しにくくなるが、電着ワニスの濃度をそれに合わせて高くすることで、できるだけ荷電する電圧を高くしないようにして銅イオン等の溶出や酸素ガスの発生を防止しながら効率よく厚い電着被膜が形成される。

以上説明したように、本発明によれば、複数の電着槽に徐々に高い電圧を荷電し、導体を低い電圧の電着槽から高い電圧の電着槽へ順次通過させるようにしたことにより、マグネットワイヤの電着被膜を銅イオン等の溶出や酸素ガスの発生を防ぎながら効率よく形成することができるので、品質が高く製造コストの安いマグネットワイヤが得られる。

本発明のマグネットワイヤの製造方法の一例を示す説明図である。 本発明のマグネットワイヤの製造方法の一例を示すフローチャートである。 従来のマグネットワイヤの製造方法の一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態のマグネットワイヤの製造方法を行うための製造装置１を示し、この製造装置１は、複数の電着槽２，３，４を有し、各電着槽２，３，４には、電極５が設けられ、この電極５が電着ワニス６に浸されている。各電極５には、電源１０，１１，１２の陽極が接続され、導体としての裸銅線７には、電源１０，１１，１２の陰極が接続されている。なお、図１では、電着槽の数は、３つとしているが、２つ以上であればいくつでもよい。導体としては、他にアルミニウム、銅合金、銅クラッドアルミニウム、ニッケルメッキ銅等の良導電性金属を用いることができる。

電着ワニス６は、裸銅線７に荷電したときに電着被膜８がつきやすく、電着被膜８が形成されると絶縁となるものであれば特に限定されないが、例えば、アクリル系、エポキシ系、ポリエステル系、ウレタン系、ポリイミド系などの樹脂を含むものが用いられる。ポリイミド樹脂は、耐熱性が高く電気絶縁性が良好で、機械的強度が高いという利点がある。アクリル樹脂及びエポキシ樹脂は、耐熱性が低いが機械的強度が高い。ウレタン樹脂及びポリエステル樹脂は、耐熱性が低いが、熱で分解しやすいので剥離しやすい。

各電着槽２，３，４における裸銅線７が進む方向の長さは、例えば２０ｃｍ程度の比較的短いものが使用される。

荷電する電圧は、例えば、電源１０，１１，１２を１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖに調整することにより、第１電着槽２が１０Ｖ、第２電着槽３が２０Ｖ及び第３電着槽４が３０Ｖに設定される。電圧を上昇させる程度は、電着槽２，３，４の数が増えるほど緩やかにするとよい。電圧の増加に合わせて電着ワニス６の濃度を第１電着槽２から第３電着槽４にかけて徐々に高くしてもよい。

裸銅線７は、例えば、外径が０．１〜２．０ｍｍのもので、裸銅線７が巻かれた導体繰出装置９により、例えば、５〜１０ｍ／ｍｉｎの速度で繰り出される。電着被膜８が形成されたマグネットワイヤは、図示しない乾燥装置や焼付装置で完全に乾燥され、焼付けされた上で巻取装置に巻き取られる。各電着槽２，３，４間の距離は、常温で電着ワニス６内の溶媒が乾燥しきらないように設定すればよい。電着被膜８の厚さは、例えば５〜３０μｍである。

−マグネットワイヤの製造方法−
次に、本実施形態にかかるマグネットワイヤの製造方法について説明する。

まず、図２に示すように、ステップＳ０１において、最初に電極５がそれぞれ電着ワニス６に浸された複数の電着槽２，３，４と裸銅線７を繰り出す導体繰出装置９とを準備する。

例えば、３つの電着槽２，３，４に徐々に高い電圧（１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ）を荷電する。つまり、裸銅線７に、電圧１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖをそれぞれ発生させる電源１０，１１，１２のマイナス側を接続し、プラス側を各電着槽２，３，４の電極５に接続する。

次いで、ステップ０２〜０４において、裸銅線７を例えば、５〜１０ｍ／分の速度で繰り出し、低い電圧の第１電着槽２から高い電圧の第３電着槽４へ順次通過させる。

まずステップＳ０２の第１電着工程において、第１電着槽２に入った裸銅線７は、１０Ｖの電圧が荷電された電極５との電位差により、徐々に電着被膜８が形成され、この電着被膜８の厚さは第１電着槽２の出口付近で最も厚くなる。第１電着槽２の入口付近では、裸銅線７には絶縁物が被膜されていないことから、過剰な電着反応及び水の電気分解反応が発生しやすいが、電極５の電圧を１０Ｖに抑えているので、銅イオンや酸素ガスの発生が抑えられる。

次いで、ステップＳ０３の第２電着工程において、裸銅線７に形成された電着被膜８の溶媒が乾燥しきらないうちに素早く、すなわち加熱することなく常温で第２電着槽３に被膜された裸銅線７を通過させる。つまり、電着被膜８は、乾燥及び焼付けにより完全な絶縁体となると、更に電着を行うことはできないが、乾燥前の溶媒が残留している状態であれば、更に電着を行うことができる。このとき、裸銅線７は、すでに一定厚さの電着被膜８が形成されているので、若干電着反応が起こりにくくなっている。このため、第２電着槽３では、電極５に第１電着槽２よりも高い電圧である２０Ｖの電圧を荷電しても、過剰な電着反応及び水の電気分解反応が発生することなく、更に電着被膜８が形成される。

次いで、ステップＳ０４の第３電着工程において、裸銅線７に更に厚く形成された電着被膜８の溶媒が乾燥しきらないうちに被覆された裸銅線７を素早く第３電着槽４に通過させる。ここでも、常温で加熱等を行わなければ溶媒が乾ききることはない。この裸銅線７は、更に厚い電着被膜８が形成されているので、更に電着反応が起こりにくくなっている。第３電着槽４では、電極５に第２電着槽３よりも高い電圧である３０Ｖの電圧が荷電されているが、このときもすで電着被膜８が形成されているので、過剰な電着反応及び水の電気分解反応が発生することなく、更に電着被膜８が形成される。

次いで、ステップＳ０５の洗浄工程において、有機溶剤を収容した溶剤槽（図示せず）中を通過させる。有機溶剤としては、乾燥及び焼付け前の半硬化状態又はその状態に至る前の電着被膜８を膨潤又は溶解するものが用いられる。この洗浄工程は必須ではない。

次いで、ステップＳ０６の乾燥工程において、洗浄後のマグネットワイヤを乾燥装置（図示せず）に導入する。これにより、洗浄後のマグネットワイヤが加熱され、電着被膜８中の有機溶剤及び水が蒸発除去される。乾燥装置の温度は有機溶剤の種類によって適宜選択することができるが、一般に約６０〜３００℃、好ましくは約１００〜２５０℃である。乾燥工程又は、その前段階において、液体の蒸発の促進と、又は電着被膜８の半硬化又は完全硬化を同時に行うために、例えば約２００〜５００℃の高温処理を適用してもよい。

次いで、ステップＳ０７の焼付工程において、焼付炉（図示せず）にて電着被膜８を硬化処理して電着被膜８を完成させる。焼付温度は通常１００〜７００℃、好ましくは１５０〜６００℃、より好ましくは１７０〜３００℃である。また、乾燥工程と焼付工程は一連の加熱装置を介して行ってもよい。

このようにして、裸銅線７上に厚く電着被膜８が形成されたマグネットワイヤが得られ、得られたマグネットワイヤは、巻取り機（図示せず）により巻き取られる。

このように、電着槽を３つに分割し、各電着槽２，３，４の裸銅線７の進む方向の長さが２０ｃｍ程度の短い長さに保たれていることも、銅イオンや酸素ガスの発生の防止に役立っている。すなわち、各電着槽２，３，４の長さが長くなると、電着被膜８の厚さの差が大きくなって場所によって流れる電流の差が大きくなり、各電着槽２，３，４の入口付近で電着反応及び水の電気分解反応が激しくなり、銅イオンや酸素ガスが多く発生するという問題が生じるが、この問題が各電着槽２，３，４の長さを短くすることで回避されている。

各電着槽２，３，４の長さが短くなった分、電着槽２，３，４の数を増やすことにより、電圧を必要以上に上げることなく、従来と同じ厚さの電着被膜８が得られる。

また、各電着槽２，３，４内で裸銅線７に流れる電流の差が小さく保たれるので、銅イオンや酸素ガスの発生を抑えながら高い電圧を加えることもでき、従来よりも厚い電着被膜８を形成することが可能となる。

また、電着ワニス６の濃度を荷電する電圧に合わせて徐々に大きくした場合には、第２電着槽３から電着被膜８が徐々に厚くなるので、徐々に電着被膜８を形成しにくくなるが、電着ワニス６の濃度をそれに合わせて高くすることで、できるだけ荷電する電圧を高くしないようにして銅イオンの溶出や酸素ガスの発生を防止しながら効率よく厚い電着被膜８を形成することができる。

したがって、本実施形態にかかるマグネットワイヤの製造方法によると、複数の電着槽２，３，４に徐々に高い電圧を荷電し、裸銅線７を進行方向の長さが短く保たれた、低い電圧の第１電着槽２から高い電圧の第３電着槽４へ順次通過させるようにしたので、マグネットワイヤの電着被膜８を銅イオンの溶出や酸素ガスの発生を防ぎながら効率よく形成することができる。このため、電着被膜８への悪影響が最小限に抑えられるので、品質が高く製造コストの安いマグネットワイヤが得られる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、マグネットワイヤの製造方法及びマグネットワイヤの製造装置について有用である。

１ 製造装置
２ 第１電着槽
３ 第２電着槽
４ 第３電着槽
５ 電極
６ 電着ワニス
７ 裸銅線
８ 電着被膜
９ 導体繰出装置

Claims (2)

1. 導体に電着被膜を形成するマグネットワイヤの製造方法において、
   荷電する電圧に合わせて徐々に濃度が大きくなる電着ワニスに電極が浸された複数の電着槽を並べ、
   上記複数の電着槽の上記電極に銅イオンの溶出や酸素ガスの発生を防ぎながら徐々に高い電圧を荷電し、
   上記導体を低い電圧の電着槽から高い電圧の電着槽へ順次通過させながら、上記電着被膜を徐々に厚く形成する
   ことを特徴とするマグネットワイヤの製造方法。
2. 導体に電着被膜を形成するマグネットワイヤの製造装置において、
   荷電する電圧に合わせて徐々に濃度が大きくなる電着ワニスが収容された複数の電着槽と、
   上記複数の電着槽の電着ワニスにそれぞれ浸され、各電着槽ごとに銅イオンの溶出や酸素ガスの発生を防ぎながら低い電圧から高い電圧まで荷電される電極と、
   低い電圧が荷電された電極を有する電着槽から高い電圧が荷電された電極を有する電着槽へ順番に導体を通過させる導体繰出装置とを備える
   ことを特徴とするマグネットワイヤの製造装置。

Images