JPH0644828A - 絶縁された磁石ワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁される磁石ワイヤの導体の断面形状を改
良することによって柔軟な可撓性の絶縁材料を使用でき
るようにし、又その接着剤を圧感接着剤とすることによ
って熱硬化を必要としない接着を行えるようにする。 【構成】 この改良された断面の磁石ワイヤは、高温接
着段階を必要としない絶縁テープを接着被覆することに
よって電気絶縁される。絶縁テープは繊維アラミドであ
り、そして圧感接着剤のコーティングを着けられてい
る。接着剤は、磁石ワイヤに取付けられるまで剥離スト
リップで覆われている。磁石ワイヤに絶縁テープが取付
けられる直前に剥離ストリップがテープから剥離されて
接着剤コーティングが露出され、これによって磁石ワイ
ヤに絶縁テープが圧感接着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、改良された絶縁された
磁石ワイヤ及びその製造方法、そして又それから作られ
るコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に使用されている磁石ワイヤで
は、それの電気絶縁物として通常テープの形の絶縁材料
が用いられる。その絶縁テープは、これを実質的に正方
形又は矩形断面のワイヤに取付けた後加熱によって硬化
される熱硬化接着剤を着けられている。１９７９年７月
３日付のＧ．アンダーソン等の米国特許第４，１５９，
９２０号は、ラップを被せられたエポキシ接着樹脂を着
けた絶縁テープによって磁石ワイヤを絶縁するための典
型的な従来技術の方法を記載する。磁石ワイヤに絶縁テ
ープを当てた後それらの間を接着させるためエポキシを
熱硬化させなければならない。１９７１年６月３日公開
の英国特許明細書第１，２３３，８６２号も磁石ワイヤ
を被覆製造する同様な方法を開示している。

【０００３】上記のような磁石ワイヤ製造方法の１つの
問題点は、バインダ材料が接着剤と同時に使用されると
き用いられる揮発性溶剤を追出すため接着剤の熱硬化が
必要なことである。そこで、接着剤を着けた電気絶縁テ
ープを磁石ワイヤに取付ける際に、接着剤を硬化させる
ためその被覆された磁石ワイヤを加熱及び再加熱するこ
とに費やされる余計なプロセス費用と時間を省略できる
ようにすれば、経済的に非常に有利であろう。

【０００４】前記のような従来技術で製造される磁石ワ
イヤに伴なう他の問題点は、硬質な（又は堅固な）絶縁
テープが用いられるため、電気巻線を作るため磁石ワイ
ヤが正方形又は矩形のマンドレル上に巻かれるときその
ような硬にテープにひび割れ又は裂け目が生じることで
ある。

【０００５】絶縁テープにそのようなひび割れ又は裂け
目の生じる理由の一部は、磁石ワイヤがマンドレルに巻
かれるときのそのワイヤの形状に合わさるように伸長又
は撓曲できない硬質の絶縁テープ材料が用いられること
にある。接着剤を硬化させるため絶縁テープを加熱する
とこのテープは更に脆性にされ、そしてより裂け目又は
ひび割れができ易くなる。

【０００６】コイルに巻かれる磁石ワイヤの絶縁物の破
損を更に助長するものは、コイルに形成された後のワイ
ヤの断面形状である。前記従来技術に述べられているよ
うに、実質的に正方形又は矩形の絶縁された磁石ワイヤ
がコイル巻線の形にマンドレル上に巻かれるとき、ワイ
ヤはコイルの９０度の曲げ部で折曲げられるので塑性変
形する。このときマンドレルの反対側のワイヤの側部で
は引張力が加わることによってこの側部のワイヤ幅は縮
小され、そしてマンドレルに対向する側のワイヤの側部
では圧縮力が加わることによってこの側部のワイヤ幅は
拡張される。この結果磁石ワイヤの断面は台形になる。
このワイヤの台形化によって磁石ワイヤの全体的な幅は
大きくなり、従ってコイル内の相互に隣合う各ターンに
おいてワイヤが占有するスペースも著しく大きくなる。
又、巻線に巻かれた台形断面の磁石ワイヤはその巻線の
角部のワイヤに鋭いエッジを作り、そこでこのエッジに
よって絶縁テープが破られ、このために巻線の隣合うタ
ーンの間に電気アークが発生することにもなる。

【０００７】更に、絶縁テープを取付けるプロセスの速
度はワイヤを加熱及び再加熱するのに要する時間に依る
ので、従来技術のそのプロセスは比較的遅いものにな
り、そして別個のオフライン作業として行わなければな
らない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、電磁石ワイヤが巻線に巻かれるときの絶縁テープの
摩擦を少なくし、又占有するスペースを小さくするよう
な断面形状を有する磁石ワイヤを提供することであり、
そしてそのような本発明のワイヤの断面形状によって、
コイルに巻かれるとき実質的に変形することのない寸法
の安定したワイヤを作ることができる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の磁石
ワイヤにおいては、その絶縁テープが繊維の柔軟な可撓
性の材料で作られ、そのテープの一方の側部に圧感接着
剤が着けられる。これによって絶縁テープは、被覆され
たワイヤに熱硬化処理を施す必要なしに加圧だけで接着
できる性能を与えられる。接着剤には剥離ストリップが
被せられる。この剥離ストリップは、ワイヤに絶縁テー
プが取付けられる前にこのテープが伸長するのを防ぐた
め絶縁テープより硬い又は堅固なものにされる。剥離ス
トリップは又、ワイヤに取付ける前に接着剤が汚染物質
に触れるのを防ぐ。剥離ストリップは、絶縁テープが磁
石ワイヤの表面に当てられる直前に絶縁テープから剥が
されて接着剤を露出する。

【００１０】そこで本発明の１つの目的は、絶縁材料を
磁石ワイヤに接着するのに用いられる接着剤から有機溶
剤を追出すため又は絶縁材料を硬化させるための加熱を
必要としない絶縁された磁石ワイヤを提供することであ
る。

【００１１】本発明の他の目的は、絶縁された磁石ワイ
ヤを正方形又は矩形のマンドレル上に巻くときその絶縁
テープの角部にひび割れ又は裂け目の生じないような絶
縁テープ材料を使用できる絶縁テープとその適用プロセ
スを提供することである。

【００１２】本発明の更に他の目的は、絶縁された磁石
ワイヤが作られるとき、巻線の各ターンにおけるワイヤ
の占有スペースを小さくすると共に、絶縁テープの損傷
を少なくするように改良された矩形断面を有する新規な
導体ワイヤ形状を提供することである。

【００１３】本発明の又別の目的は、磁石ワイヤに絶縁
テープを取付ける迅速な方法を提供することである。

【００１４】本発明のそれらの及びその他の目的と長所
が、添付図面と関連して以下に続ける詳細な記述からよ
り明瞭にされよう。

【００１５】

【実施例】図１は、絶縁テープの層が取付けられる前の
本発明の改良された矩形断面形状の磁石ワイヤ導体１０
を示す。ここで導体１０の対向する両縁部１０Ｃと１０
Ｄの曲率半径Ｒが導体の対向する両側部１０Ａと１０Ｂ
の間のワイヤ厚さＴと等しいか又はより大きくされる。
後に詳述するように、その最適の側部形状は、ワイヤの
厚さと対比して、絶縁テープが磁石ワイヤに取付けら
れ、そして次にコイル巻線に巻かれるときに絶縁テープ
に加わる摩擦を好適に軽減するものとされている。その
最適側部形状は又、電磁石ワイヤ巻線内の各ターンのワ
イヤが占有するスペースを小さくする。図１に示される
ような磁石ワイヤ形状は、磁石ワイヤがコイル巻線に巻
かれるときにワイヤの幅を拡張させることがない。とい
うのは、側部半径Ｒがワイヤ厚さＴと等しいか又はより
大きいとき、コイル巻きプロセスの間に導体ワイヤ１０
が台形に変形することはできないからである。従って被
覆されたワイヤに鋭いエッジが作られることがない。導
体ワイヤ１０がコイル巻きの間に物理的に変形すること
がないから、そのコイル巻きのときに巻線の角部のワイ
ヤが横方向へ拡張することはない。これによってより厚
い絶縁テープの使用が可能になる。例えば、幅寸法７．
６２ｍｍ（０．３００インチ）の矩形ワイヤでコイルを
製作する場合、それを巻線マンドレル上に巻付けて９０
度に曲げた場合コイルの幅寸法は７．９２ｍｍ（０．３
１２インチ）に拡張される。本発明の改良されたワイヤ
を使用した場合、その被覆されたワイヤをコイルに巻い
たときにワイヤの幅寸法が拡張されることはない。従っ
て同じコイルスペースに対してより大きい絶縁物の使用
が可能になる。ワイヤの側部半径がワイヤの厚さより実
質的に小さい場合には、コイルのマスは最適なコイル機
能を果すには不充分なものになろう。

【００１６】磁石ワイヤが巻線に巻かれるときマンドレ
ルの側になるワイヤ縁部の下半分にだけ曲率半径Ｒを付
ければ、より大きい導体効率を得ることができる。縁部
の残余部は、図５の５Ｅに示されるように直線形にされ
る。この結果、スペースの損失を伴なわずに磁石ワイヤ
の全体的な断面積が好適に大きくされ、そして、ワイヤ
がコイルに形成されるときワイヤ縁部の拡張されるのは
通常半径の付いた内方部分であり、従って台形断面にな
らないから、隣合うワイヤ間の摩擦の増加はほんの僅か
でしかない。

【００１７】図１に示される断面形状の磁石ワイヤは摩
擦が少ないので、全ての方向に伸長できるより柔軟で可
撓性のある絶縁テープを使用でき、そこでその絶縁テー
プは、巻線に巻かれるときの磁石ワイヤの形状がどのよ
うに変化しても、自由に伸長してそのワイヤ形状に合致
することができる。

【００１８】繊維の、大きい伸長性をもった絶縁テープ
はこれを被覆されたワイヤに大きい可撓性を付与する。
従来技術の絶縁された磁石ワイヤは、この被覆されたワ
イヤの主要断面寸法に対し４：１の直径比をもったアー
バ上に、絶縁物のひび割れや裂け目を生ずることなく巻
付けられなければならない可撓性合格基準を通らなけれ
ばならない。本発明の絶縁された磁石ワイヤは、１：１
のアーバ／ワイヤ直径比のアーバ上に、絶縁テープのひ
び割れや裂け目を生ずることなく巻付けることができ
る。これは、従来技術の熱硬化される絶縁磁石ワイヤで
は得られない、本発明の絶縁された磁石ワイヤの優れた
品質である。本発明の絶縁テープはこれをワイヤに接着
するのに熱を必要としないので、その最初の柔軟性と可
撓性を常に保持する。

【００１９】磁石ワイヤ導体１０（以下「導体」と称
す）は、図２に示されるような圧感接着剤のコーティン
グ１３を着けた電気絶縁材料の連続的なウェブ１２を取
付けることによって、絶縁被覆された磁石ワイヤ１１に
される。場合によって、絶縁材料を節約するため、導体
の頂部と一方の縁部の絶縁被覆は省いてもよい。電気絶
縁材料は柔軟な可撓性の繊維材料であり、そして例え
ば、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリマ繊維、及びそれ
らの組合せによって作られる。スパンレーシング法又は
ハイドロリック繊維エンタングルメント法によって作ら
れる繊維アラミド材料は、通常多方向伸長性をもってい
るので特に好適である。

【００２０】絶縁テープ成分１４と剥離ストリップ成分
１６とで構成される絶縁テープ複合物１５が図３に示さ
れる。図３（ａ）に示されるように、絶縁テープ成分１
４は絶縁材料１２に圧感接着剤１３を着けて作られる。
又図３（ｂ）に示されるように、剥離ストリップ成分１
６は剥離紙材料１７に剥離剤１８を着けて作られる。絶
縁材料１２に接着剤１３を着けて絶縁テープ成分１４を
作った直後に、接着剤１３を剥離剤１８で覆うようにし
て剥離ストリップ成分１６が絶縁テープ成分１４に取付
けられる。こうして作られた絶縁テープ複合物１５（図
３（ｃ））は運搬や取扱いに容易なように連続的なリー
ルに巻かれ、それから図４に示されるようにしてワイヤ
導体１０に適用される。

【００２１】図４に示されるワイヤ被覆組立体１９は、
押出し又は形成されてくる導体１０の連続的な供給源に
続いて設置されるか、又は必要であれば、オフライン操
作を行うものとして独立して設置される。

【００２２】上記絶縁テープ複合物１５は供給リール２
０から１対の駆動されるローラ２１によって引出され
る。これらローラ２１は、ワイヤ被覆組立体１９に通し
て送られる導体１０の連続供給源の速度と同期するよう
に駆動されるが、この同期駆動は、絶縁テープ複合物１
５が導体１０に取付けられる地点とローラ２１との間で
複合物１５に張力を掛けないように１５′に示すように
たわみを作るように行われる。これによって、絶縁テー
プ複合物１５が時期尚早に伸長することが防止される。
絶縁テープ複合物１５は案内ブロック２２を通って導体
１０へ案内される。ベースプレート２３の先行端部にお
いて導体１０と接触する直前に剥離ストリップ成分１６
が剥離ブロック２４によって絶縁テープ成分１４から剥
離され、そしてリール２９に巻取られる。こうして接着
剤１３は露出され、そこでワイヤ側部１０Ａに対する絶
縁テープ成分１４の圧感接着が行われる。これと共に、
絶縁テープ成分１４の接着されない残余部分が、これら
部分を導体の両縁部１０Ｃ，１０Ｄに接着し易くするた
め、ローラ２５によって折曲げられる。全体的に符号２
６で指示される１組の対向する弾性のローラが導体１０
の縁部１０Ｃ，１０Ｄに圧力を加え、変形して絶縁テー
プ成分１４を導体縁部１０Ｃ，１０Ｄに対し押圧接着さ
せる。これと共に絶縁テープ成分１４の更になお接着さ
れない残余部分が導体縁部１０Ｃ，１０Ｄから折曲げら
れて、側部１０Ａか又は１０Ｂに接着される。この最終
接着はローラ２７が側部１０Ａ又は１０Ｂを押圧して行
われ、これによって図２に示されるような絶縁被覆され
た磁石ワイヤ１１が完成する。この完成した絶縁された
磁石ワイヤは後で使用するために図示のようにリール２
８に一旦巻取られるか、又は直接コイル巻きステーショ
ンに送られる。

【００２３】図４から更に理解されるように、絶縁テー
プ複合物１５がローラ２１によって供給リール２０から
引出されるとき、剥離ストリップ成分１６はその紙材料
の堅さによって絶縁テープ成分１４の早過ぎる伸長を防
止し、これによって絶縁テープ１４の伸長性を保持する
働きをする。剥離ストリップ成分１６は又、接着剤１３
を着けた絶縁テープ１４が導体１０に取付けられる前に
その接着剤１３が汚染されるのを防止する働きをする。

【００２４】本発明によれば、改良された矩形断面の磁
石ワイヤに取付けられる伸長可能な絶縁被覆を用いるこ
とによって、変圧器、モータ等に使用される絶縁被覆さ
れた磁石ワイヤが製造される。溶剤又は加熱を必要とし
ない圧感接着剤を用いることにより、本発明はコスト効
率のよい、環境に好適な磁石ワイヤ製造方法を提供でき
る。

【００２５】スパンレーシングされたアラミド絶縁物と
一緒に用いるのに好適な圧感接着剤は、飽和された耐酸
化性の高分子量の熱硬化ポリメチルメタクリレート交差
結合可能圧感接着剤である。紙の剥離ストリップに着け
られる好適な剥離剤は、交差結合剤及び触媒と一緒に熱
硬化されるポリジメチルシクロサンであり、これは紙剥
離ストリップ上にアクリル接着剤の浸透を防ぐ表面を作
る。剥離ストリップは、絶縁テープが導体ワイヤに取付
けられるとき、絶縁テープの接着剤面から容易に剥離さ
れる。

【００２６】本発明が、ワイヤに柔軟な可撓性の絶縁テ
ープを取付けできるようにする改良された断面をもった
ワイヤの使用を目的とすることは理解されよう。被覆さ
れたワイヤがコイルに形成される場合にワイヤが横方向
に拡張することはない。従ってより高速の絶縁プロセス
とより可撓性の大きい絶縁されたワイヤが可能になる。

【００２７】当該技術者に容易に理解できるように、本
発明において先に挙げた実施例以外になお多くの変化形
が可能である。従って本発明は特許請求の範囲で定義さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって作られる磁石ワイヤの好適な実
施例の断面図。

【図２】絶縁テープを取付けられた後の図１の磁石ワイ
ヤの断面図。

【図３】（ａ）は図２の絶縁テープの拡大断面図、
（ｂ）は剥離ストリップの拡大断面図、（ｃ）は（ａ）
の絶縁テープとこれに取付けられた（ｂ）の剥離ストリ
ップの拡大断面図。

【図４】絶縁テープから剥離ストリップを剥離し、そし
てその絶縁テープを図１の磁石ワイヤに取付ける装置の
概要図。

【図５】導体ワイヤの他の実施例の図１と同様な断面
図。

【符号の説明】

５Ｅ 導体縁部 １０ 磁石ワイヤ導体 １０Ａ 導体側部 １０Ｂ 導体側部 １０Ｃ 導体縁部 １０Ｄ 導体縁部 １１ 絶縁被覆磁石ワイヤ １２ 絶縁材料 １３ 圧感接着剤 １４ 絶縁テープ １５ 絶縁テープ複合物 １６ 剥離ストリップ １７ 剥離紙材料 １８ 剥離剤 １９ ワイヤ被覆組立体 ２０ 絶縁テープ供給リール ２１ ローラ ２２ 案内ブロック ２３ ベースプレート ２４ 剥離ブロック ２５ ローラ ２６ ローラ ２７ ローラ ２８ 磁石ワイヤ巻取りリール ２９ 剥離ストリップ巻取りリール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーチン ウェインバーグ アメリカ合衆国コネチカット州スタムフォ ード，フェアービュー アベニュー 167

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体ワイヤに電気絶縁材料を被覆して成
   る絶縁された磁石ワイヤにおいて、該導体ワイヤが、１
   対の対向する平形の側部と１対の対向する少なくとも部
   分的に湾曲を付けられた曲線形の縁部とで画成される断
   面を有し、両該側部が、該曲線形縁部の曲率半径と等し
   いか又はより小さい距離だけ相互に離されている、磁石
   ワイヤ。
2. 【請求項２】 該電気絶縁材料が、該導体ワイヤを少な
   くとも部分的に被覆する柔軟な可撓性の繊維の絶縁テー
   プである、請求項１の磁石ワイヤ。
3. 【請求項３】 該テープが、該導体ワイヤに接着するの
   に熱硬化を必要としない圧感接着剤によって該ワイヤに
   接着される、請求項２の磁石ワイヤ。
4. 【請求項４】 該テープがスパンレーシングで作られる
   アラミド材料である、請求項３の磁石ワイヤ。
5. 【請求項５】 該接着剤がアクリル接着剤である、請求
   項４の磁石ワイヤ。
6. 【請求項６】 該接着剤が交差結合可能ポリメチルメタ
   クリレートである、請求項５の磁石ワイヤ。
7. 【請求項７】 該テープが該導体ワイヤの両該曲線形縁
   部と一方の該平形側部とを被覆し、他方の平形側部が実
   質的に被覆されない、請求項２の磁石ワイヤ。
8. 【請求項８】 導体ワイヤと、このワイヤを少なくとも
   部分的に被覆する絶縁材料を備え、該絶縁材料が、圧感
   接着剤によって該ワイヤに接着されるスパンレーシング
   で作られるアラミドである、絶縁された磁石ワイヤ。
9. 【請求項９】 該導体ワイヤが、１対の対向する平形の
   側部と１対の対向する曲線形の縁部とで画成される断面
   を有し、両該側部が、該曲線形縁部の曲率半径と等しい
   か又はより小さい距離だけ相互に離されている、請求項
   ８の磁石ワイヤ。
10. 【請求項１０】 該圧感接着剤が交差結合可能ポリメチ
    ルメタクリレートである、請求項８の磁石ワイヤ。
11. 【請求項１１】 電気絶縁された磁石ワイヤを製造する
    方法において、 （ａ）導体ワイヤを供給すること、 （ｂ）圧感接着剤コーティングを着けた柔軟な可撓性の
    繊維の絶縁テープと、該接着剤コーティングを覆うよう
    に該絶縁テープに剥離可能に接合された剥離ストリップ
    とを備える電気絶縁物を供給すること、 （ｃ）該導体ワイヤを１つの行路に沿って連続的に送る
    こと、 （ｄ）該絶縁物を、これが該ワイヤと接触する地点まで
    該ワイヤ行路に集束していく行路に沿って連続的に送る
    こと、 （ｅ）該絶縁物が該ワイヤと接触する直前に該接着剤コ
    ーティングを露出させるため該絶縁テープから該剥離ス
    トリップを剥離させること、及び、 （ｆ）該絶縁テープを該ワイヤに接着させること の諸段階を備える方法。
12. 【請求項１２】 該絶縁された磁石ワイヤをコイルに巻
    く段階を更に備える請求項１１の方法。
13. 【請求項１３】 該導体ワイヤが、１対の対向する平形
    の側部と１対の対向する少なくとも部分的に湾曲を付け
    られた曲線形の縁部とで画成される断面を有し、両該側
    部が、該曲線形縁部の曲率半径と等しいか又はより小さ
    い距離だけ相互に離されている、請求項１１の方法。
14. 【請求項１４】 該テープが該導体ワイヤの両該曲線形
    縁部と一方の該平形側部とを被覆し、他方の平形側部が
    実質的に被覆されない、請求項１１の方法。
15. 【請求項１５】 柔軟な可撓性の繊維のテープの一方の
    側部に、導体に接着するのに熱を必要としない圧感接着
    剤を着けて成る電気絶縁物。
16. 【請求項１６】 該テープが、スパンレーシングで作ら
    れるアラミド繊維によって作られる、請求項１５の電気
    絶縁物。
17. 【請求項１７】 該接着剤が交差可能アクリルである、
    請求項１６の電気絶縁物。
18. 【請求項１８】 該接着剤が飽和熱硬化ポリメチルメタ
    クリレートである、請求項１７の電気絶縁物。
19. 【請求項１９】 該接着剤を覆い、該テープの伸長を防
    止する働きをし、そして該接着剤から剥離することがで
    きる剥離ストリップを更に備える、請求項１５の電気絶
    縁物。
20. 【請求項２０】 該剥離ストリップがクラフト紙で作ら
    れる、請求項１９の電気絶縁物。
21. 【請求項２１】 該剥離ストリップが、これの該接着剤
    に対向する面に剥離剤を着けられる、請求項１９の電気
    絶縁物。
22. 【請求項２２】 該剥離剤がポリジメチルシロクサンで
    ある、請求項２１の電気絶縁物。
23. 【請求項２３】 柔軟な可撓性の繊維のスパンレーシン
    グで作られるアラミドの一方の側部に、導体に接着する
    のに熱を必要としない圧感接着剤を着けて成る電気絶縁
    物。
24. 【請求項２４】 電気絶縁物において、 （ａ）導体に接着するのに熱を必要としない圧感接着剤
    を一方の側部に着けた柔軟な可撓性の繊維のテープ、及
    び、 （ｂ）該接着剤を覆い、該テープの伸長を防止する働き
    をし、そして該接着剤から剥離することができる剥離ス
    トリップ を備える電気絶縁物。
25. 【請求項２５】 該テープが、スパンレーシングで作ら
    れるアラミド繊維によって作られる、請求項２４の電気
    絶縁物。
26. 【請求項２６】 該接着剤が、飽和した耐酸化性の熱硬
    化する交差結合可能ポリメチルメタクリレートである、
    請求項２４の電気絶縁物。
27. 【請求項２７】 該剥離ストリップが、これの該接着剤
    に対向する面にジメチルシロクサン剥離剤を着けられ
    る、請求項２６の電気絶縁物。