JP5878031B2 - Wire rod manufacturing method - Google Patents

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Description

本願発明は、線材の製造方法、線材、これを用いて形成されたコイル及びステータに関する。詳しくは、厚みが均一な絶縁被覆を備える線材の製造方法等に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a wire, a wire, a coil formed using the wire, and a stator. In detail, it is related with the manufacturing method etc. of a wire provided with insulation coating with uniform thickness.

たとえば、電動機を構成するステータ等に用いるコイルは、銅等の導電性材料から形成された線材材料の外周面に、絶縁被覆を設けて形成される。従来、上記絶縁被覆は、熱硬化性樹脂材料を溶剤に溶解した液体を上記線材材料の外周面に塗着し、その後加熱処理することにより硬化させて形成されている。   For example, a coil used for a stator or the like constituting an electric motor is formed by providing an insulating coating on the outer peripheral surface of a wire material made of a conductive material such as copper. Conventionally, the insulating coating is formed by applying a liquid obtained by dissolving a thermosetting resin material in a solvent to the outer peripheral surface of the wire material and then curing it by heat treatment.

上記線材材料の外周面に塗着されるとともに溶剤が消失した上記熱硬化性樹脂材料は、上記加熱処理により一旦軟化し、その後に硬化反応が進行して硬化させられて絶縁被覆となる。ところが、加熱処理により軟化した際に、表面張力や重力の影響が大きくなって上記熱硬化性樹脂が流動する。このため、厚みが大きい塗膜を硬化させようとすると、塗膜の厚みが一定であっても、上記厚みを維持したまま硬化させるのは困難である。したがって、均一な厚みを有する絶縁被覆を形成することができない。   The thermosetting resin material that has been applied to the outer peripheral surface of the wire material and has lost the solvent is once softened by the heat treatment, and then the curing reaction proceeds to be cured to form an insulating coating. However, when softened by heat treatment, the influence of surface tension and gravity increases and the thermosetting resin flows. For this reason, when it is going to harden the coating film with large thickness, even if the thickness of a coating film is constant, it is difficult to harden | cure while maintaining the said thickness. Therefore, it is not possible to form an insulating coating having a uniform thickness.

特に、矩形状断面等を有する線材材料に所要厚みの絶縁被覆を設ける場合、図7に示すように、角部の塗着材料が隣接する辺部へ流動し、矩形断面の角部の絶縁被覆の厚みが薄くなる一方、各辺の上記角部近傍における絶縁被覆の厚みが厚くなり、矩形断面の周囲に均一な絶縁被覆を形成できないという問題がある。   In particular, when an insulation coating having a required thickness is provided on a wire material having a rectangular cross-section, the corner coating material flows to adjacent sides as shown in FIG. On the other hand, the thickness of the insulating coating in the vicinity of the corners on each side increases, and there is a problem that a uniform insulating coating cannot be formed around the rectangular cross section.

従来、上記問題を回避するために、厚みの薄い塗着層を形成した後加熱して硬化させる工程を複数回繰り返すことにより、所要の厚みを有するとともに厚みが均一な絶縁被覆を形成している。   Conventionally, in order to avoid the above problem, an insulating coating having a required thickness and a uniform thickness is formed by repeating a process of forming a thin coating layer followed by heating and curing a plurality of times. .

特開2010−287576JP 2010-287576

たとえば、近年、電動機等のコイルを用いた機器の分野においては、出力向上及び小型化が求められている。上記要請に応えるために、各コイルに大きな電流を流すとともに、大きな電圧を作用させることが考えられる。コイルは銅等の導電性を有する線材から形成される巻線を隣接して巻き回すことにより形成されるものであるため、隣接する巻線間の絶縁性を確保する必要がある。このため、コイル外周面には、絶縁被覆が所定の厚みで形成されている。   For example, in recent years, in the field of equipment using a coil such as an electric motor, output improvement and downsizing have been demanded. In order to meet the above requirements, it is conceivable to apply a large voltage and a large voltage to each coil. Since the coil is formed by winding a winding formed of a conductive wire such as copper adjacent to each other, it is necessary to ensure insulation between the adjacent windings. For this reason, the insulation coating is formed in the coil outer peripheral surface by predetermined thickness.

ところが、上述したように、一度の塗着工程において大きな厚みの絶縁被覆を形成しようとすると、均一な厚みの絶縁被覆を形成することができず、所要の絶縁性能を確保することができない。したがって、絶縁性能が高い大きな厚みを有するとともに、均一な厚みを有する絶縁被覆を形成するには、塗着工程−硬化工程の繰り返し数が多くなり、製造コストが増加するという問題が生じる。   However, as described above, if an insulating coating with a large thickness is formed in a single coating process, an insulating coating with a uniform thickness cannot be formed, and the required insulating performance cannot be ensured. Therefore, in order to form an insulating coating having a large thickness with high insulation performance and a uniform thickness, there is a problem that the number of repetitions of the coating process-curing process increases, and the manufacturing cost increases.

また、電動機の出力向上及び小型化の要請に応えるためには、コイルの占積率を高める必要がある。占積率を高めるために、断面積の大きな線材材料をあらかじめ所要の形態に成形した複数のセグメントコイルをコアのスロットに装着し、上記スロットから延出するコイルエンド部の接続端部を溶接等することにより接続してコイルを構成する手法を採用することができる。上記セグメントコイルでは、コイル断面積を大きく設定することができるため大電流を流すことができるとともに、スロット内の占積率を大きく設定することが可能となり、電動機の出力を高めることができる。   Further, in order to meet the demand for improving the output of the motor and reducing the size, it is necessary to increase the space factor of the coil. In order to increase the space factor, a plurality of segment coils in which a wire material having a large cross-sectional area is formed in a required shape in advance are mounted in the core slot, and the connection end of the coil end portion extending from the slot is welded. Thus, it is possible to adopt a method of connecting and configuring the coil. In the segment coil, the coil cross-sectional area can be set large, so that a large current can flow, the space factor in the slot can be set large, and the output of the motor can be increased.

一方、上記セグメントコイルに大きな電流が流されるため、コイルエンド部において異なる相に属するセグメントコイルが近接あるいは接触して配置される場合、コイル間の電圧が大きくなって部分放電が生じやすい。占積率を低下させることなく部分放電が生じやすいコイル間の絶縁性を確保するためには、コイルエンド部の部分放電が生じやすい外周面に厚みの大きな絶縁被覆を設けるのが効果的である。ところが、上記従来の手法では、コイルの外周面の一部の領域に大きな厚みを有する絶縁被覆を形成するのは非常に困難である。   On the other hand, since a large current flows through the segment coil, when segment coils belonging to different phases are arranged close to or in contact with each other at the coil end portion, the voltage between the coils increases and partial discharge tends to occur. In order to ensure insulation between coils where partial discharge is likely to occur without reducing the space factor, it is effective to provide a thick insulating coating on the outer peripheral surface where partial discharge is likely to occur at the coil end portion. . However, with the conventional method, it is very difficult to form an insulating coating having a large thickness in a partial region of the outer peripheral surface of the coil.

本願発明は、上記従来の問題を解決し、膜厚が厚くしかも均一な絶縁被覆を、少ない工程で形成できるとともに、絶縁性を確保する必要がある所要の部位に厚みが均一な絶縁被覆を設けることができる線材の製造方法及び線材を提供することを課題とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and can form a thick and uniform insulating coating with a small number of processes, and provide a uniform insulating coating at a required site where it is necessary to ensure insulation. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a wire and a wire that can be used.

本願の請求項1に記載した発明は、絶縁被覆を備える線材の製造方法であって、基礎絶縁被覆が設けられた線材材料の外周面の所定領域に、ポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、またはポリアミドイミド樹脂からなる絶縁性樹脂材料を上記基礎絶縁被覆に重ねて所定厚みで塗着した塗着層を設ける塗着層形成工程と、プラズマ処理することによって上記塗着層の表面を硬化させる表面硬化層形成工程と、加熱処理することによって上記塗着層の内部まで硬化させる熱硬化工程とを含んで構成される。 Invention of Claim 1 of this application is a manufacturing method of a wire provided with insulation coating , Comprising: In the predetermined area | region of the outer peripheral surface of the wire material provided with the basic insulation coating , polyimide resin, polyesterimide resin, or polyamideimide and the coating layer forming step of forming a coating adhesive layer was coated wearing predetermined thickness of the insulating resin material made of resin overlaid on the basic insulation coating, the surface hardened layer to cure the surface of the coating adhesive layer by plasma treatment It includes a forming step and a thermosetting step of curing the coating layer to the inside by heat treatment.

本願発明では、表面硬化層形成工程において、絶縁性樹脂材料を線材材料に塗着して形成された塗着層の表面をプラズマ処理によって硬化させる。その後、加熱処理を行うことにより、塗着層の全体を硬化させて絶縁被覆が形成される。   In the present invention, in the surface hardened layer forming step, the surface of the coating layer formed by applying the insulating resin material to the wire material is cured by plasma treatment. Thereafter, by performing a heat treatment, the entire coating layer is cured to form an insulating coating.

上記表面硬化層を形成した後に熱硬化工程が行われるため、熱硬化工程初期において軟化あるいは溶融した上記絶縁性樹脂材料が流動するのを防止できる。このため、塗着後の表面形態を保持したまま、塗着層の全体を硬化させることができる。これにより、熱硬化工程において、塗着層の厚みが変化することを防止することが可能となり、厚みの大きな塗着層を形成した場合であっても、均一な厚みを有する塗着層を形成することができる。しかも、一度の塗着層形成工程及び熱硬化工程によって、厚みの大きな絶縁被覆を形成することが可能となり、製造工程及び製造コストを大幅に削減することが可能となる。   Since the thermosetting process is performed after the surface hardened layer is formed, the insulating resin material softened or melted in the initial stage of the thermosetting process can be prevented from flowing. For this reason, the whole coating layer can be hardened, maintaining the surface form after coating. This makes it possible to prevent the thickness of the coating layer from changing in the thermosetting process, and even when a thick coating layer is formed, a coating layer having a uniform thickness is formed. can do. In addition, a thick insulating coating can be formed by a single coating layer forming process and thermosetting process, and the manufacturing process and manufacturing cost can be greatly reduced.

対象となる線材の種類や形態は特に限定されることはない。円形断面を有する線材のみならず、矩形断面等を有する線材の絶縁被覆を、均一な厚みで形成することが可能となる。   The type and form of the target wire are not particularly limited. It is possible to form not only a wire having a circular cross section but also an insulating coating of a wire having a rectangular cross section with a uniform thickness.

本願発明に係る絶縁被覆は、線材の外周面の全体に形成することもできるし、一部の領域に形成することもできる。本願発明を採用することにより、塗着層の表面を覆うように上記硬化層が形成され、表面形態を保持したまま塗着層の全体を硬化させることができるため、コイルの一部の領域に、厚みが大きくかつ均一な絶縁被覆層を形成することが可能となる。   The insulating coating according to the present invention can be formed on the entire outer peripheral surface of the wire, or can be formed in a part of the region. By adopting the present invention, the cured layer is formed so as to cover the surface of the coating layer, and the entire coating layer can be cured while maintaining the surface form. It is possible to form an insulating coating layer having a large thickness and a uniform thickness.

たとえば、請求項2に記載した発明のように、上記線材が矩形断面を有するセグメントコイル用線材であり、上記塗着層形成工程を、上記矩形断面の少なくとも1辺を含む側面の所定長さ範囲に上記絶縁性樹脂材料を塗着することにより行
うことができる。
For example, as in the invention described in claim 2, the wire is a segment coil wire having a rectangular cross section, and the coating layer forming step includes a predetermined length range of a side surface including at least one side of the rectangular cross section. It can be performed by applying the insulating resin material.

上記製造方法を採用することにより、コアのスロットから延出するとともに、電位差の大きなセグメントコイル同士が対接あるいは近接する部分に厚みの大きな絶縁被覆を形成し、これら部位における部分放電を効果的に防止することが可能となる。なお、上記絶縁被覆を設ける部位は、隣接して配置されるセグメントコイルに応じて、矩形断面の1辺を含む側面の所定長さ範囲に形成することもできるし、矩形断面の全周を覆う絶縁被覆を所定長さにわたって形成することもできる。   By adopting the above manufacturing method, it extends from the slot of the core and forms a thick insulation coating at the part where the segment coils having a large potential difference come into contact or close to each other. It becomes possible to prevent. In addition, the site | part which provides the said insulation coating can also be formed in the predetermined length range of the side surface containing one side of a rectangular cross section according to the segment coil arrange | positioned adjacently, or covers the perimeter of a rectangular cross section. The insulating coating can also be formed over a predetermined length.

本願発明に係る上記表面硬化層工程を行うためのプラズマ処理は、塗着層の少なくとも表面部分の架橋反応を促進して硬化させることができるものであれば特に限定されることはない。たとえば、請求項3に記載した発明のように、上記プラズマ処理を、グロー放電による低温プラズマを用いて行うことができる。 The plasma treatment for performing the surface hardened layer step according to the present invention is not particularly limited as long as it can be cured by promoting the crosslinking reaction of at least the surface portion of the coating layer. For example, as in the invention described in claim 3 , the plasma treatment can be performed using low temperature plasma by glow discharge.

低温プラズマ処理は、作用温度が低いため、耐熱性の低い樹脂に対して適用することができるとともに軟化することもほとんどないため、塗着層の表面に所要の硬化層を形成することができる。また、低温プラズマ処理を施した塗着層の表面は、有機薄膜が高度に架橋した構造を有しているため、絶縁被覆の耐熱性や耐摩耗性等の機械的特性が高まるという効果も期待できる。   Since the low temperature plasma treatment has a low operating temperature, it can be applied to a resin having low heat resistance and hardly softens, so that a required cured layer can be formed on the surface of the coating layer. In addition, since the surface of the coating layer that has been subjected to low-temperature plasma treatment has a structure in which organic thin films are highly crosslinked, it is also expected to increase the mechanical properties such as heat resistance and wear resistance of the insulating coating. it can.

上記グロー放電による低温プラズマ処理は、周波数1〜13.56MHz、圧力10〜100Pa、出力10〜100W、ガス流量5〜100ml/min、時間10〜100秒で実施することができる。さらに、周波数10〜13.56MHz、圧力30〜50Pa、出力40〜60W、ガス流量10〜30ml/min、時間30〜60秒で実施するのがより好ましい。   The low-temperature plasma treatment by glow discharge can be performed at a frequency of 1 to 13.56 MHz, a pressure of 10 to 100 Pa, an output of 10 to 100 W, a gas flow rate of 5 to 100 ml / min, and a time of 10 to 100 seconds. Furthermore, it is more preferable to carry out at a frequency of 10 to 13.56 MHz, a pressure of 30 to 50 Pa, an output of 40 to 60 W, a gas flow rate of 10 to 30 ml / min, and a time of 30 to 60 seconds.

本願発明に係る線材を用いて種々のコイルを形成できる。また、上記コイルを、モータ用ステータのみならず、発電用ステータ等の種々のステータに適用することができる。   Various coils can be formed using the wire according to the present invention. Further, the coil can be applied not only to a motor stator but also to various stators such as a power generation stator.

厚みが大きく、かつ均一な厚みの絶縁被覆を備える線材を安価に製造することができる。   A wire having a large thickness and a uniform insulation coating can be manufactured at low cost.

本願発明に係る線材から形成されたコイルを装着したステータの一例を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows an example of the stator which mounted | wore with the coil formed from the wire which concerns on this invention. 図1に示すコイルの要部の正面図である。It is a front view of the principal part of the coil shown in FIG. 図2におけるIII−III線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the III-III line in FIG. 図3の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part of FIG. 図2に示すコイルの断面における絶縁被覆層の各部の厚み、及び平均厚みとの差を示す図である。It is a figure which shows the difference with the thickness of each part of the insulating coating layer in the cross section of the coil shown in FIG. 2, and average thickness. 本願発明の第2の実施形態に係るコイルの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the coil which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の手法によって形成したコイル断面の特徴を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the characteristic of the coil cross section formed by the conventional method. 従来の手法によって形成したコイル断面における絶縁被覆の各部の厚み、及び平均厚みとの差を示す図であり、図5に相当する図である。It is a figure which shows the difference with the thickness of each part of insulation coating in the coil cross section formed by the conventional method, and average thickness, and is a figure equivalent to FIG.

以下、本願発明の実施形態を図に基づいて具体的に説明する。なお、本実施形態は、本願発明を、矩形断面を有する線材に適用し、この線材を用いてセグメントコイルを形成したものである。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a wire having a rectangular cross section, and a segment coil is formed using this wire.

図1は、本願発明に係るセグメントコイル1を環状コア3に装着して構成されるステータ2の要部の斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of a main part of a stator 2 configured by mounting a segment coil 1 according to the present invention on an annular core 3.

上記環状コア3は磁性材料から形成された厚肉環状構造を備えており、内周部に軸方向に貫通するとともに内周面に開口するスロット4が所定間隔で形成されている。なお、図1では、理解を容易にするため、スロット4の一部にセグメントコイル1の一部を装着した状態を示している。   The annular core 3 has a thick annular structure made of a magnetic material, and slots 4 that penetrate the inner peripheral portion in the axial direction and open to the inner peripheral surface are formed at predetermined intervals. FIG. 1 shows a state in which a part of the segment coil 1 is attached to a part of the slot 4 for easy understanding.

上記スロット4は、セグメントコイル1の幅にほぼ対応して形成されており、たとえば、図2に示すような形成を備えるセグメントコイル1の直線部1bを上記スロット4に収容することにより、複数のセグメントコイル1がコア3に装着される。   The slot 4 is formed so as to substantially correspond to the width of the segment coil 1. For example, by accommodating the straight portion 1b of the segment coil 1 having the formation as shown in FIG. The segment coil 1 is attached to the core 3.

上記コア3を構成する材料は特に限定されることはない。たとえば、磁性粉体を圧粉成形して形成されたコアや、磁性鋼板を積層して形成されるコアを採用することができる。   The material which comprises the said core 3 is not specifically limited. For example, a core formed by compacting magnetic powder or a core formed by stacking magnetic steel plates can be employed.

たとえば、3相誘導電動機においては、U相、V相及びW相にグループ分けされたそれぞれ複数のセグメントコイルが、上記スロット4に所定間隔で組み付けられる。   For example, in a three-phase induction motor, a plurality of segment coils each grouped into a U phase, a V phase, and a W phase are assembled in the slot 4 at a predetermined interval.

図2に示すように、各セグメントコイル1は、上記スロット4に収容される一対の直線部1bと、上記スロット4の軸方向両端部から延出させられるとともに山形形状を備える一対のコイルエンド部1a,1cとを備えて構成される。一方のコイルエンド部1cには、絶縁被覆を除去することにより、同相のセグメントコイルとの接続を行うための接続部5a,5bが設けられている。なお、ステータの半径方向最内側と最外側に配置されるセグメントコイルのコイルエンド部1cは、異なるスロットに収容された同相のセグメントコイルに接続されるため、図2に示す形態とは異なる所要のパターンで曲折されるとともに、隣接するセグメントコイルとの接続を行う接続部が設けられている。   As shown in FIG. 2, each segment coil 1 includes a pair of linear portions 1b accommodated in the slot 4, and a pair of coil end portions that extend from both axial ends of the slot 4 and have a mountain shape. 1a and 1c. One coil end portion 1c is provided with connection portions 5a and 5b for connecting to a segment coil of the same phase by removing the insulation coating. The coil end portions 1c of the segment coils arranged on the innermost and outermost sides in the radial direction of the stator are connected to the same-phase segment coils accommodated in different slots. A connecting portion that is bent in a pattern and connects to an adjacent segment coil is provided.

本実施形態に係るセグメントコイル1は、銅等の導電性金属から形成されるとともに矩形断面を有する線材材料9を、所要の形態に曲げ加工することにより形成される。上記接続部5a,5bを除く外周の全域には、基礎絶縁被覆10が形成されている。上記基礎絶縁被覆10によって、スロット4内で隣接する同相のセグメントコイルや環状コア3との間の絶縁性を確保できるように構成されている。上記基礎絶縁被覆10は、厚みが5μm〜25μmのポリイミド樹脂から形成されている。上記基礎絶縁被覆10は、既知の従来手法によって形成されているとともに、上記基礎絶縁被覆10を形成した後に、曲げ加工が施されている。   The segment coil 1 according to the present embodiment is formed by bending a wire material 9 that is formed of a conductive metal such as copper and has a rectangular cross section into a required form. A basic insulating coating 10 is formed on the entire outer periphery excluding the connecting portions 5a and 5b. The basic insulating coating 10 is configured to ensure insulation between adjacent in-phase segment coils and the annular core 3 in the slot 4. The basic insulating coating 10 is made of a polyimide resin having a thickness of 5 μm to 25 μm. The basic insulating coating 10 is formed by a known conventional method, and is bent after the basic insulating coating 10 is formed.

上記形態のステータ2においては、コイルエンド部1a,1cにおいて異なる相に属するコイルと接触あるいは近接させられる。このため、これら部分のコイル間において部分放電が生じやすい。   In the stator 2 of the said form, it is made to contact or adjoin with the coil which belongs to a different phase in coil end part 1a, 1c. For this reason, partial discharge tends to occur between the coils of these portions.

本実施形態では、上記部分放電が生じやすい領域に、付加絶縁被覆11を形成している。図3に示すように、上記付加絶縁被覆11は、上記基礎絶縁被覆10に重ねるようにして厚みの大きな絶縁性樹脂からなる絶縁被覆を設けて構成されている。   In the present embodiment, the additional insulating coating 11 is formed in a region where partial discharge is likely to occur. As shown in FIG. 3, the additional insulating coating 11 is configured by providing an insulating coating made of an insulating resin having a large thickness so as to overlap the basic insulating coating 10.

上記付加絶縁被覆11は、次のようにして形成される。   The additional insulating coating 11 is formed as follows.

上記基礎絶縁被覆10が形成され、所定形態に曲げ加工されたセグメントコイル用線材のコイルエンド部1a,1cの所定部位に、絶縁性樹脂材料を塗着した塗着層11aが形成される。本実施形態に係るセグメントコイル1では、上記基礎絶縁被覆10に重ねて80μm〜100μmの厚みの塗着層11aが所定長さにわたって形成される。   The base insulating coating 10 is formed, and a coating layer 11a coated with an insulating resin material is formed on a predetermined portion of the coil end portions 1a and 1c of the segment coil wire that is bent into a predetermined shape. In the segment coil 1 according to the present embodiment, a coating layer 11a having a thickness of 80 μm to 100 μm is formed over a predetermined length so as to overlap the basic insulating coating 10.

上記絶縁性樹脂材料として、種々の熱硬化性樹脂を採用することができる。たとえば、基礎絶縁被覆10と同じポリイミド樹脂を採用することができる。また、付加絶縁被覆11には曲げ加工が施されないため、破断伸び率が小さい安価な絶縁性樹脂材料を採用することができる。たとえば、上記ポリイミド樹脂の他に、ポリエステルイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を採用することができる。   Various thermosetting resins can be used as the insulating resin material. For example, the same polyimide resin as the basic insulating coating 10 can be used. Further, since the additional insulating coating 11 is not subjected to bending, an inexpensive insulating resin material having a low elongation at break can be employed. For example, in addition to the polyimide resin, a polyesterimide resin, a polyamideimide resin, a phenol resin, an epoxy resin, or the like can be used.

本実施形態では、上記絶縁性樹脂材料を溶剤に溶かして上記塗着層を形成できる粘度等に調整したワニスを、上記基礎絶縁被覆の上に重ね塗りして上記塗着層11aを形成する塗着層形成工程が行われる。上記塗着層形成工程は、種々の手法によって行うことができる。たとえば、付加絶縁被覆11を形成しない領域に、テープ材料等によってマスキングを施しておき、マスキングを施していない表面領域に上記ワニスを塗着することができる。   In the present embodiment, a varnish adjusted to a viscosity or the like that can form the coating layer by dissolving the insulating resin material in a solvent is overcoated on the basic insulating coating to form the coating layer 11a. A deposition layer forming step is performed. The coating layer forming step can be performed by various methods. For example, the region where the additional insulating coating 11 is not formed can be masked with a tape material or the like, and the varnish can be applied to the surface region where masking is not performed.

次に、上記塗着層11aを設けたセグメントコイル1に、プラズマ処理を施す。本実施形態に係るプラズマ処理は、グロー放電によって得られる低温プラズマを利用し、HeガスやArガスを用いて行われる。たとえば、周波数13.56MHz、圧力40Pa、出力50W、ガス流量20ml/min、時間40秒で実施することができる。   Next, the segment coil 1 provided with the coating layer 11a is subjected to plasma treatment. The plasma processing according to the present embodiment is performed using He gas or Ar gas using low temperature plasma obtained by glow discharge. For example, it can be carried out at a frequency of 13.56 MHz, a pressure of 40 Pa, an output of 50 W, a gas flow rate of 20 ml / min, and a time of 40 seconds.

本実施形態では、上述したように、HeやArのガス環境下において、プラズマ処理を行うように構成したが、O2ガスやN2ガス環境下でプラズマ処理を行うこともできる。O2ガスやN2ガス環境下でプラズマ処理を行うことにより、表面に親水性や接着性を付加することが可能となる。表面に親水性や接着性をもたせることにより、たとえば、コイルエンド部を樹脂材料中に埋め込む場合等に、樹脂材料等との接着性を向上させることができる。 In the present embodiment, as described above, the plasma processing is performed in the He or Ar gas environment, but the plasma processing can also be performed in the O 2 gas or N 2 gas environment. By performing plasma treatment in an O 2 gas or N 2 gas environment, it becomes possible to add hydrophilicity or adhesiveness to the surface. By making the surface hydrophilic or adhesive, for example, when the coil end portion is embedded in the resin material, the adhesiveness with the resin material or the like can be improved.

上記塗着層11aにプラズマ処理を施すと、図4に示すように、上記塗着層11aの少なくとも表面部分の架橋反応が促進されて表面硬化層12aが形成される。上記プラズマ処理は、低温で処理が行われるため、上記塗着層11aが軟化あるいは溶融することもなく、塗着層11aの表面形態を保持した状態で表面部分が硬化させられる。上記プラズマ処理によって形成される表面硬化層12aの厚みは特に限定されることはなく、次に説明する熱硬化工程において塗着層の内部が軟化した場合にも表面形態を保持できる厚みで形成されていればよい。たとえば、50μm〜150μmの厚みの表面硬化層を設けることができる。   When the coating layer 11a is subjected to plasma treatment, as shown in FIG. 4, at least the surface portion of the coating layer 11a is promoted to form a hardened surface layer 12a. Since the plasma treatment is performed at a low temperature, the coating layer 11a is not softened or melted, and the surface portion is cured while maintaining the surface form of the coating layer 11a. The thickness of the surface hardened layer 12a formed by the plasma treatment is not particularly limited, and is formed with a thickness that can maintain the surface form even when the inside of the coating layer is softened in the thermosetting step described below. It only has to be. For example, a hardened surface layer having a thickness of 50 μm to 150 μm can be provided.

次に、上記プラズマ処理を施したセグメントコイル1を所定温度で加熱処理することにより、上記塗着層11aの内部まで硬化させる熱硬化工程が行われる。   Next, a heat curing step is performed in which the segment coil 1 that has been subjected to the plasma treatment is heat-treated at a predetermined temperature to cure the interior of the coating layer 11a.

上記熱硬化工程は、採用した熱硬化性樹脂材料や塗着層11aの厚みに応じて、加熱温度及び加熱時間が設定される。本実施形態では、セグメントコイルの全体を250℃の温度で0.5時間加熱することにより、上記熱硬化工程が行われる。上記熱硬化工程を行うことにより、内部硬化層12bが形成される。   In the thermosetting step, the heating temperature and the heating time are set according to the employed thermosetting resin material and the thickness of the coating layer 11a. In the present embodiment, the thermosetting process is performed by heating the entire segment coil at a temperature of 250 ° C. for 0.5 hours. By performing the thermosetting step, the internal hardened layer 12b is formed.

本実施形態では、所定形状にあらかじめ切断して曲げ加工が施された線材を用いてセグメントコイル1を構成しているため、セグメントコイル1の全体を加熱炉に投入して均一に加熱することができる。このため、塗着層11aを確実に硬化させることができる。   In this embodiment, since the segment coil 1 is configured using a wire material that has been cut into a predetermined shape and bent in advance, the entire segment coil 1 can be put into a heating furnace and heated uniformly. it can. For this reason, the coating layer 11a can be hardened reliably.

本実施形態では、上記表面硬化層12aを形成した後に上記熱硬化工程が行われるため、熱硬化工程初期において軟化あるいは溶融した絶縁性樹脂材料が流動するのを防止できる。このため、塗着層形成後の表面形態を保持したまま、塗着層11aの全体を硬化させることができる。これにより、熱硬化工程において、塗着層11aの厚みが変化することを防止することが可能となり、厚みの大きな塗着層11aを形成した場合であっても、均一な厚みを有する付加絶縁被覆11を形成することができる。しかも、一度の塗着層形成工程及び熱硬化工程によって、厚みの大きな付加絶縁被覆11を形成することが可能となり、製造工程及び製造コストを大幅に削減することが可能となる。   In this embodiment, since the thermosetting process is performed after the surface hardened layer 12a is formed, it is possible to prevent the insulating resin material softened or melted in the initial stage of the thermosetting process from flowing. For this reason, the whole coating layer 11a can be hardened, maintaining the surface form after coating layer formation. This makes it possible to prevent the thickness of the coating layer 11a from changing in the thermosetting process, and even when the thick coating layer 11a is formed, the additional insulating coating having a uniform thickness is formed. 11 can be formed. In addition, the additional insulating coating 11 having a large thickness can be formed by a single coating layer forming process and thermosetting process, and the manufacturing process and manufacturing cost can be greatly reduced.

また、低温プラズマ処理は、作用温度が低いため、耐熱性の低い樹脂に対して適用することができるとともに軟化することもほとんどないため、塗着層の表面に所要の硬化層を形成することができる。しかも、低温プラズマ処理を施した塗着層の表面は、プラズマ処理に加えて加熱処理も施されるため、有機薄膜が高度に架橋された構造を有している。このため、重合度、硬度、密度等が大きな表面硬化層が形成され、付加絶縁被覆表面の耐熱性や耐摩耗性等の機械的特性が高まるという効果も期待できる。   In addition, since the low temperature plasma treatment has a low operating temperature, it can be applied to a resin having low heat resistance and hardly softens, so that a required cured layer can be formed on the surface of the coating layer. it can. Moreover, the surface of the coating layer that has been subjected to the low-temperature plasma treatment is subjected to a heat treatment in addition to the plasma treatment, and thus has a structure in which the organic thin film is highly crosslinked. For this reason, a hardened surface layer having a large degree of polymerization, hardness, density, etc. is formed, and an effect that mechanical properties such as heat resistance and wear resistance of the surface of the additional insulating coating are enhanced can be expected.

図5に、本願発明に係る上記コイル製造方法によって形成されたコイル1における付加絶縁被覆11の各部の厚み、及び付加絶縁被覆11の平均厚みに対する各部の厚みの差違を示す。図5に示す実施形態では、絶縁被覆の平均厚みが0.096mmであるのに対して、角部(2)(6)(10)(14)の各部の厚みの差違は、−0.006mm(平均厚みに対して−6.2%)から+0.005mm(平均厚みに対して+5.2%)となっている。   In FIG. 5, the difference of the thickness of each part with respect to the thickness of each part of the additional insulation coating 11 in the coil 1 formed by the said coil manufacturing method based on this invention and the average thickness of the additional insulation coating 11 is shown. In the embodiment shown in FIG. 5, the average thickness of the insulating coating is 0.096 mm, whereas the difference in the thicknesses of the corners (2), (6), (10), and (14) is −0.006 mm. (-6.2% with respect to the average thickness) to +0.005 mm (+ 5.2% with respect to the average thickness).

図7は、従来の手法で形成されたコイルにおける付加絶縁被覆211の厚みの各部変化を模式的に示した図である。また、図8は、従来の手法で形成された付加絶縁被覆211の各部の厚み、及び付加絶縁被覆211の平均厚みに対する各部の厚みの差違を示すものであり、図5に対応する図である。従来の手法では、付加絶縁被覆211の平均厚みが0.089mmであるのに対して、角部(2)(6)(10)(14)の各部の厚みの差違は、−0.016mm(平均厚みに対して−18%)から−0.012mm(平均厚みに対して−13%)となっている。したがって、本願発明に係る製造方法によって形成されたセグメントコイル1の付加絶縁被覆11は、従来の手法によって形成された付加絶縁被覆211の厚みに比べて、均一性が非常に高い。このため、本願発明に係る製造方法によって、信頼性の高い絶縁被覆を形成することができる。   FIG. 7 is a diagram schematically showing changes in the thickness of the additional insulating coating 211 in a coil formed by a conventional method. FIG. 8 shows the thickness of each part of the additional insulating coating 211 formed by the conventional method and the difference in thickness of each part with respect to the average thickness of the additional insulating coating 211, and corresponds to FIG. . In the conventional method, the average thickness of the additional insulating coating 211 is 0.089 mm, whereas the difference in the thicknesses of the corners (2) (6) (10) (14) is −0.016 mm ( -18% of the average thickness) to -0.012 mm (-13% of the average thickness). Therefore, the additional insulation coating 11 of the segment coil 1 formed by the manufacturing method according to the present invention has a very high uniformity compared to the thickness of the additional insulation coating 211 formed by the conventional method. For this reason, a highly reliable insulating coating can be formed by the manufacturing method according to the present invention.

上述した実施形態においては、付加絶縁被覆11をセグメントコイル1の所定長さ範囲において、基礎絶縁被覆10の全周に重ねるようにして設けたが、上記矩形断面の少なくとも1辺を含む側面の所定長さ範囲に上記絶縁被覆層を形成することができる。たとえば、図6に示すように、矩形断面の1辺を含む側面にのみ上記付加絶縁被覆111を形成することができる。この場合においても、上記プラズマ処理による表面硬化層形成工程を行うことにより、絶縁性樹脂材料から形成された塗着層111aの表面を硬化させてから熱硬化工程を行うことができるため、第1の実施形態と同様に、厚みが均一な付加絶縁被覆111を形成することができる。   In the above-described embodiment, the additional insulating coating 11 is provided so as to overlap the entire circumference of the basic insulating coating 10 in the predetermined length range of the segment coil 1. However, the side surface including at least one side of the rectangular cross section is predetermined. The insulating coating layer can be formed in the length range. For example, as shown in FIG. 6, the additional insulating coating 111 can be formed only on the side surface including one side of a rectangular cross section. Also in this case, since the surface hardening layer forming step by the plasma treatment is performed, the surface of the coating layer 111a formed from the insulating resin material can be cured, and then the thermosetting step can be performed. Similar to the embodiment, the additional insulating coating 111 having a uniform thickness can be formed.

また、上述した実施形態では、基礎絶縁被覆10の上に重ねて上記付加絶縁被覆11を設けたが、上記基礎絶縁被覆10が設けられていない線材材料に直接厚みの大きな絶縁被覆層を形成することもできる。   In the above-described embodiment, the additional insulating coating 11 is provided on the basic insulating coating 10. However, a thick insulating coating layer is directly formed on the wire material not provided with the basic insulating coating 10. You can also.

さらに、本実施形態においては、本願発明を、矩形断面を有する線材から形成されセグメントコイルに適用したが、線材の断面形態やコイル形態は特に限定されることはなく、たとえば、連続した円形断面を備える線材から形成されたコイルに本願発明に係る絶縁被覆を形成することができる。また、コイル用線材のみならず、種々の用途に用いられる絶縁被覆線材に本願発明を適用できる。   Furthermore, in the present embodiment, the present invention is applied to a segment coil formed from a wire having a rectangular cross section, but the cross-sectional form and coil form of the wire are not particularly limited. For example, a continuous circular cross-section is used. The insulating coating according to the present invention can be formed on a coil formed of a wire rod provided. Moreover, this invention is applicable not only to the wire material for coils but to the insulation coating wire material used for various uses.

本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

膜厚が厚くしかも均一な絶縁被覆を、少ない工程で形成できるとともに、絶縁性を確保する必要がある所要の部位に厚みが均一な絶縁被覆を設けることができる。   A thick insulating film having a uniform thickness can be formed with a small number of steps, and a uniform insulating film having a uniform thickness can be provided at a required portion where it is necessary to ensure insulation.

1 セグメントコイル(線材)
2 ステータ
9 線材材料
11a 塗着層
12a 表面硬化層
12b 内部硬化層
1 Segment coil (wire material)
2 Stator 9 Wire material 11a Coating layer 12a Surface hardened layer 12b Internal hardened layer

Claims (3)

絶縁被覆を備える線材の製造方法であって、
基礎絶縁被覆が設けられた線材材料の外周面の所定領域に、ポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、またはポリアミドイミド樹脂からなる絶縁性樹脂材料を上記基礎絶縁被覆に重ねて所定厚みで塗着した塗着層を設ける塗着層形成工程と、
プラズマ処理することによって上記塗着層の表面を硬化させる表面硬化層形成工程と、
加熱処理することによって上記塗着層の内部まで硬化させる熱硬化工程とを含む、線材の製造方法。
A method of manufacturing a wire with an insulating coating,
Application in which an insulating resin material made of polyimide resin, polyesterimide resin, or polyamideimide resin is applied to a predetermined area on the outer peripheral surface of a wire material provided with a basic insulating coating so as to overlap with the basic insulating coating and to have a predetermined thickness. A coating layer forming step of providing a layer;
A surface hardened layer forming step of hardening the surface of the coating layer by plasma treatment;
And a thermosetting step of curing the coating layer to the inside by heat treatment.
上記線材が矩形断面を有するセグメントコイル用線材であり、
上記塗着層形成工程は、上記矩形断面の少なくとも1辺を含む側面の所定長さ範囲に上記絶縁性樹脂材料を塗着することにより行われる、請求項1に記載の線材の製造方法。
The wire is a segment coil wire having a rectangular cross section,
The said coating layer formation process is a manufacturing method of the wire of Claim 1 performed by apply | coating the said insulating resin material to the predetermined length range of the side surface containing at least 1 side of the said rectangular cross section.
上記プラズマ処理は、グロー放電による低温プラズマを用いて行われる、請求項1又は請求項2に記載の線材の製造方法。   The wire manufacturing method according to claim 1, wherein the plasma treatment is performed using low-temperature plasma by glow discharge.
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