KR20110109084A - 평각 에나멜선 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평각 에나멜선 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 평각 에나멜선은, 모서리 부분에 라운드가 형성된 평각 모양의 단면 형상을 갖는 도체선과, 이 도체선을 둘러싸는 절연 바니시 코팅층을 포함하는 에나멜선에 있어서, 상기 절연 바니시 코팅층의 가로, 세로 코팅 두께가 w, h이고, 상기 모서리 부분의 코팅 두께가 e라고 할 때, 하기 수학식으로 정의되는 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%인 것을 특징으로 한다.
<수학식>

Description

평각 에나멜선 및 그 제조방법{Rectangular enamel wire and manufacturing method thereof}

본 발명은 평각 에나멜선 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연파괴 성능이 우수한 평각 에나멜선 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 에나멜선은 절연전선으로서 전기기기 내부에서 코일의 형태로 감겨져 자기 에너지 변환과정을 통하여, 전기적 에너지와 기계적 에너지를 상호 변환시키는 역할을 한다. 이러한 에나멜선은 일반적으로 구리 등의 도체선과 이를 둘러싸는 절연 바니시 코팅층으로 구성된다. 또한, 에나멜선의 절연 바니시 코팅층은 유기용매와 고분자 수지로 이루어진 절연 바니시를 도체 표면에 코팅하여 400℃ 이상의 고온에서 건조, 경화를 진행시켜서 형성한다. 여기서, 상기 절연 바니시는 유기용매 내에 고분자 수지 성분이 용해되거나 분산되어 있는 것이다.

이러한 에나멜선은 단면의 형상에 따라 환선 에나멜선과 평각 에나멜선으로 구분되며, 현재 중전기 제품, 자동차 부품, 가전제품, 의료기기 및 항공우주 산업의 핵심 소재 등 다양한 분야에 사용되고 있다.

이 중 평각 에나멜선은 환선 에나멜선에 비해 권취되었을 때 빈 공간을 줄일 수 있고 정렬 권취가 가능하여 전기 변환 효율을 증대시킬 수 있고 작동 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점으로 최근 평각 에나멜선의 수요가 크게 증가하고 있는 추세이다.

하지만, 종래의 평각 에나멜선은 도체의 외주에 절연 바니시 코팅층을 형성할 때, 도체의 모서리 부분의 절연 바니시 코팅층이 평면 부분에 비해 상대적으로 두께가 얇게 형성되는 문제점이 있다. 그리고, 이러한 문제점은 평각 에나멜선이 전자기기 등의 코일로 이용했을 때, 절연파괴의 원인이 되어 기기의 신뢰성이 현저히 저하된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 평각 에나멜선에 적용되는 절연 바니시 코팅층의 모서리 부분의 코팅 두께를 최적화하여 절연파괴 성능이 우수한 평각 에나멜선 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 평각 에나멜선은, 모서리 부분에 라운드가 형성된 평각 모양의 단면 형상을 갖는 도체선과, 이 도체선을 둘러싸는 절연 바니시 코팅층을 포함하는 에나멜선에 있어서, 상기 절연 바니시 코팅층의 가로, 세로 코팅 두께가 w, h이고, 상기 모서리 부분의 코팅 두께가 e라고 할 때, 하기 수학식으로 정의되는 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%인 것을 특징으로 한다.

<수학식>

바람직하게, 상기 절연 바니시 코팅층은, 상기 도체선의 모서리 부분의 곡률반경이 R1이라 할 때, R1과 상이한 곡률반경 R2를 갖는 코팅 다이스를 이용하여 형성된다.

바람직하게, 상기 도체선의 모서리 부분의 곡률반경 R1과 상기 코팅 다이스의 곡률반경 R2는 R1>R2의 관계식을 만족한다.

바람직하게, 상기 절연 바니시 코팅층은, 점도가 5poise 내지 40poise인 절연 바니시를 이용하여 형성된다.

바람직하게, 상기 절연 바니시 코팅층은, 표면 장력이 10dyn/cm² 내지 50dyn/cm²인 절연 바니시를 이용하여 형성된다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 평각 에나멜선의 제조방법은, 신선, 압연, 연화, 코팅, 소부 및 권취 공정을 통하여 모서리 부분에 라운드가 형성된 평각 모양의 단면 형상을 갖는 도체선과, 이 도체선을 둘러싸는 절연 바니시 코팅층을 포함하는 에나멜선의 제조방법에 있어서, 상기 코팅 및 소부 공정을 통해 상기 절연 바니시 코팅층의 가로, 세로 코팅 두께가 w, h이고, 상기 모서리 부분의 코팅 두께가 e라고 할 때, 상기 수학식으로 정의되는 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%가 되도록 상기 절연 바니시 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 평각 에나멜선에 적용되는 절연 바니시 코팅층의 모서리 부분의 코팅 두께를 최적화함으로써, 평각 에나멜선의 절연파괴 성능이 우수하고 안정적으로 유지할 수 있다. 이를 통해 전자기기의 작동 신뢰성을 더욱 높일 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평각 에나멜선의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2a는 도 1의 도체선을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2b는 도체선 표면에 절연 바니시를 코팅하기 위한 코팅 다이스를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로,본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평각 에나멜선의 구성을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 평각 에나멜선(1)은 평각 모양의 단면 형상을 갖는 도체선(10)과 이를 둘러싸는 절연 바니시 코팅층(20)을 포함하여 구성된다.

상기 도체선(10)은 전도율이 높은 금속이 사용되며 주로 구리 또는 알루미늄으로 이루어진다. 도체선(10)은 기본 단면 형상이 평각 모양을 갖고, 4개의 모서리 부분(11)에 라운드가 형성된다.

상기 절연 바니시 코팅층(20)은 상기 도체선(10)에 코팅되는 물질로써 성분 구성에 따라 평각 에나멜선(1)의 특성이 좌우된다.

본 발명에서는 상기 절연 바니시 코팅층(20)의 모서리 부분(11)에서의 코팅 두께를 개선하여 절연파괴 성능을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 절연 바니시 코팅층(20)은 가로 코팅 두께가 w이고, 세로 코팅 두께가 h이며, 상기 모서리 부분(11)의 코팅 두께가 e라고 할 때, 하기 수학식 1로 정의되는 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%가 되도록 형성한다. 여기서, 가로 코팅 두께 w는 상부 및 하부의 가로 코팅 두께의 평균치이고, 세로 코팅 두께 h는 좌측 및 우측의 세로 코팅 두께의 평균치이고, 모서리 부분의 코팅 두께 e는 4군데의 각 모서리 부분 코팅 두께의 평균치이다.

상기 모서리 코팅 비율에 대한 수치범위와 관련하여, 모서리 코팅 비율이 100% 미만일 경우에는 모서리 코팅 비율에 따른 제품간 절연파괴 성능 편차가 커서 제품 안정성이 저하되기 때문에 바람직하지 않으며, 모서리 코팅 비율이 150% 이상일 경우에는 코팅 재료비가 상승하고 모서리 부분(11)의 코팅 두께 증가로 인해 평각 에나멜선(1)의 권취시 정렬 권취가 어려워질 수 있어 바람직하지 않다.

한편, 상기 절연 바니시 코팅층(20)의 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%가 되도록 형성하기 위해서는 점도가 5poise 내지 40poise인 절연 바니시를 이용하여 상기 절연 바니시 코팅층(20)을 형성하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 절연 바니시의 점도가 5poise 미만일 경우에는 모서리에서 표면 장력이 정상적으로 형성되지 않아 코팅두께가 얇아지고, 균일성이 떨어지는 문제점이 있어 바람직하지 않으며, 상기 절연 바니시의 점도가 40poise를 초과할 경우에는 너무 많은 양의 바니시가 도포되어 외관 불량을 초래하는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

또한, 상기 절연 바니시 코팅층(20)의 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%가 되도록 형성하기 위해서는 표면 장력이 10dyn/cm² 내지 50dyn/cm²인 절연 바니시를 이용하여 상기 절연 바니시 코팅층(20)을 형성하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 절연 바니시의 표면 장력이 10dyn/cm² 미만일 경우에는 표면 에너지가 너무 낮아 모서리부의 코팅두께가 얇게 형성되는 문제점이 있어 바람직하지 않으며, 상기 절연 바니시의 표면 장력이 50dyn/cm²를 초과할 경우에는 절연물 자체를 제조하기가 어렵고, 다른 물성을 동시에 맞추기 어려운 문제점이 있어 바람직하지 않다.

도 2a는 도 1의 도체선을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2b는 도체선 표면에 절연 바니시를 코팅하기 위한 코팅 다이스를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 절연 바니시 코팅층(20)의 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%가 되도록 형성하기 위해서, 상기 도체선(10)의 모서리 부분(11)의 곡률반경이 R1이라 할 때, R1과 상이한 곡률반경 R2를 갖는 코팅 다이스(30)를 이용하여 상기 절연 바니시 코팅층(20)을 형성한다. 이 때, 상기 도체선(10)의 모서리 부분(11)의 곡률반경 R1과 상기 코팅 다이스(30)의 곡률반경 R2는 R1>R2의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.

그러면, 상기와 같은 본 발명에 따른 평각 에나멜선(1)의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 평각 에나멜선(1)의 제조방법은, 구리 또는 알루미늄을 이용하여 환선을 제조하는 신선 공정과, 상기 환선을 압연기를 이용하여 모서리 부분(11)에 라운드가 형성된 평각 모양의 단면 형상을 갖는 도체선(10)을 제조하는 압연 공정과, 상기 도체선(10)을 둘러싸는 절연 바니시 코팅층(20)을 형성하는 코팅 공정과, 온풍로를 이용하여 액상의 코팅 물질을 증발시켜 상기 도체선(10)의 표면에 상기 절연 바니시 코팅층(20)을 점착시키는 소부 공정과, 제조된 평각 에나멜선(1)을 보빈에 권취하는 권취 공정으로 이루어진다. 여기서, 상기 코팅 공정을 제외한 나머지 공정은 공지 기술에 관한 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서는 상기 코팅 공정에서, 상기 절연 바니시 코팅층(20)의 가로, 세로 코팅 두께가 w, h이고, 상기 모서리 부분(11)의 코팅 두께가 e라고 할 때, 상기 수학식 1로 정의되는 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%가 되도록 상기 절연 바니시 코팅층(20)을 형성한다.

이를 위해, 상기 절연 바니시 코팅층(20)을 이루는 절연 바니시 물질은 점도가 5poise ~ 40poise이고, 표면 장력이 10dyn/cm² ~ 50dyn/cm²인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코팅 공정은, 상기 도체선(10)의 모서리 부분(11)의 곡률반경이 R1이라 할 때, R1과 상이한 곡률반경 R2를 갖는 코팅 다이스(30)를 이용하여 상기 절연 바니시 코팅층(20)을 형성한다. 이 때, 상기 도체선(10)의 모서리 부분(11)의 곡률반경 R1과 상기 코팅 다이스(30)의 곡률반경 R2는 R1>R2의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예와 이에 대비되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나, 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

절연파괴 성능 테스트( 실시예1 , 비교예1 ~ 3)

본 발명에 따른 시편(실시예1)과 이에 대비되는 시편(비교예1 ~ 3)을 제작하였다. 실시예1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 절연 바니시 코팅층의 모서리 코팅 비율이 100% ~ 150%가 되도록 절연 바니시 코팅층을 형성하여 제작하였고, 비교예1 내지 3에서는 각각 절연 바니시 코팅층의 모서리 코팅 비율이 60% ~ 80%, 80% ~ 100% 및 150% ~ 200%가 되도록 절연 바니시 코팅층을 형성하여 제작하였다. 이 때, 절연 바니시 코팅층의 모서리 코팅 비율을 제외한 나머지 요소들은 동일하게 제작하였다.

제조된 시편에 대하여 절연파괴 성능 실험을 실시하였다. 절연파괴 성능시험을 위해 25cm 정도의 시편을 준비한 후, 한쪽 끝의 절연층을 제거하였다. 그런 다음, 5cm 간격마다 은박지를 감아 표면을 보호하고, 절연층이 제거되어 드러난 도체와 은박지가 감싸진 절연층 부분에 고전압을 인가하여 절연층이 파괴되었는지를 실험하였다. 일반적으로 절연층이 얇은 곳이나, 표면 품질이 저하된 곳에서 절연파괴가 발생하였다. 상기 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

	모서리 코팅 비율(%)	절연파괴 강도(V)
실시예1	100 ~ 150	10000 ~ 12000
비교예1	60 ~ 80	4000 ~ 8000
비교예2	80 ~ 100	7500 ~ 12000
비교예3	150 ~ 200	10000 ~ 12000

상기 표 1의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 모서리 코팅 비율이 100% 이하인 비교예1 및 2의 경우, 절연파괴 강도가 각각 4000 ~ 8000V, 7500 ~ 12000V로 모서리 코팅 비율의 범위 내에서 절연파괴 강도 편차가 각각 4000V, 4500V로 그 편차가 상당하여 제품의 안정성이 떨어지는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 3의 경우, 절연파괴 강도가 10000 ~ 12000V로 절연파괴 성능이 양호하고, 모서리 코팅 비율의 범위 내에서 절연파괴 강도 편차가 2000V로 편차가 작은 것을 알 수 있다.

반면, 실시예1의 경우, 절연파괴 강도가 10000 ~ 12000V로 절연파괴 성능이 양호하고, 모서리 코팅 비율의 범위 내에서 절연파괴 강도 편차가 2000V로 편차가 작으며, 비교예3에 비해 모서리 코팅 비율이 작아 상대적으로 코팅 재료비가 절감될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 비교예1 내지 3에 비해 실시예1의 모서리 코팅 비율 100% ~ 150%가 안정적인 품질 확보를 위한 최적의 조건임을 알 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 평각 에나멜선 10 : 도체선
11 : 모서리 부분 20 : 절연 바니시 코팅층

Claims (10)

1. 모서리 부분에 라운드가 형성된 평각 모양의 단면 형상을 갖는 도체선과, 이 도체선을 둘러싸는 절연 바니시 코팅층을 포함하는 에나멜선에 있어서,
   상기 절연 바니시 코팅층의 가로, 세로 코팅 두께가 w, h이고, 상기 모서리 부분의 코팅 두께가 e라고 할 때, 하기 수학식으로 정의되는 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%인 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선.
   <수학식>
   

   
2. 제1항에 있어서,
   상기 절연 바니시 코팅층은,
   상기 도체선의 모서리 부분의 곡률반경이 R1이라 할 때, R1과 상이한 곡률반경 R2를 갖는 코팅 다이스를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선.
3. 제2항에 있어서,
   상기 도체선의 모서리 부분의 곡률반경 R1과 상기 코팅 다이스의 곡률반경 R2는 R1>R2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선.
4. 제1항에 있어서,
   상기 절연 바니시 코팅층은,
   점도가 5poise 내지 40 poise인 절연 바니시를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선.
5. 제4항에 있어서,
   상기 절연 바니시 코팅층은,
   표면 장력이 10dyn/cm² 내지 50dyn/cm²인 절연 바니시를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선.
6. 신선, 압연, 연화, 코팅, 소부 및 권취 공정을 통하여 모서리 부분에 라운드가 형성된 평각 모양의 단면 형상을 갖는 도체선과, 이 도체선을 둘러싸는 절연 바니시 코팅층을 포함하는 에나멜선의 제조방법에 있어서,
   상기 코팅 및 소부 공정을 통해 상기 절연 바니시 코팅층의 가로, 세로 코팅 두께가 w, h이고, 상기 모서리 부분의 코팅 두께가 e라고 할 때, 하기 수학식으로 정의되는 모서리 코팅 비율이 100 ~ 150%가 되도록 상기 절연 바니시 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선 제조방법.
   <수학식>
   

   
7. 제6항에 있어서,
   상기 코팅 공정은,
   상기 도체선의 모서리 부분의 곡률반경이 R1이라 할 때, R1과 상이한 곡률반경을 갖는 코팅 다이스를 이용하여 상기 절연 바니시 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 도체선의 모서리 부분의 곡률반경 R1과 상기 코팅 다이스의 곡률반경 R2는 R1>R2의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선 제조방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 코팅 공정은,
   점도가 5poise 내지 40poise인 절연 바니시를 이용하여 상기 절연 바니시 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 코팅 공정은,
    표면 장력이 10dyn/cm² 내지 50dyn/cm²인 절연 바니시를 이용하여 상기 절연 바니시 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 평각 에나멜선 제조방법.

Images