专利名称：涂装模具和漆包线的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于涂布漆包线的绝缘涂料的模具(以下称为涂装模具)，特别地涉及电动机、变压器等电气设备中使用的漆包线用的涂装模具以及使用了该涂装模具的漆包线的制造方法。
背景技术：
漆包线(瓷漆被覆绝缘电线)被广泛用作电动机、变压器等电气设备的绕组用电线，其构成为在成型为与绕组的用途、形状相符的截面形状(例如，圆形、矩形)的金属导体线的外层形成了绝缘被膜。近年来，随着汽车用的电动机(例如，电装用电动机、交流发电 机等)的小型化、高输出化的要求,为了以更高的占积率形成绕组绕线,要求使漆包线的绝缘被膜的厚度变薄。此外，如果绝缘被膜厚度不均匀，则由于电场集中而诱发绝缘击穿，因而也要求使绝缘被膜厚度均等。为了形成厚度薄且均等的绝缘被膜，涂装模具与被涂装的线材的位置对准(定心(芯出L ))是非常重要的。一般而言，为了获得规定被膜厚度的漆包线，往往多次反复进行绝缘涂料的涂布、烧接，因此需要将多个涂装模具全部准确地定心，需要大量劳力和时间。另外，定心是否准确的判定通常是通过观察将绝缘涂料涂布、烧接之后的漆包线的截面来进行的。将涂装模具与被涂装的线材进行位置对准的技术之一，有着利用在涂装模具内由于线材周围的绝缘涂料的流动而产生的差压(自动定心力)的方法。然而，由于自动定心力在很大程度上受到各种参数(例如，线材的进给速度、绝缘涂料的粘度、涂装模具与线材的间隙、涂装模具的料道部的长度或角度等)的控制，因此需要针对各漆包线规格设计最合适的涂装模具，存在难以应对突然的规格变更的缺点。对此，例如，专利文献I中公开了一种涂料涂布用模具，其特征在于，是包含具有心线导入孔部和与上述心线导入孔部连通设置的涂料节流孔部的模具主体，并在通过上述模具主体内的心线上涂布涂料的涂料涂布用模具，其中，所述模具具有由以跨越、沿着上述心线导入孔部和上述涂料节流孔部的内周面的方式在周方向上空出规定间隔而设置的3条以上导向线、或在上述涂料节流孔部的内周面在周方向上空出规定间隔而突出形成的3个以上的突起所形成的，将上述心线定位于上述涂料节流孔部的中心轴线的导向装置。认为根据专利文献1，由于涂料涂布用模具中设置有线状或突起状导向装置，因此该导向装置在涂料节流孔部控制心线的通过位置，心线一直通过涂料节流孔部的中心轴线上，因此即使要涂布的涂料的粘性低，也可以均匀地涂布。现有技术文献专利文献专利文献I :日本实开平7-1539号公报发明内容
发明要解决的课题然而，即使是使用专利文献I中公开的那样的涂料涂布用模具而形成了绝缘被膜的漆包线，有时也会在该绝缘被膜中产生卷入了气泡的区域(起泡区域)。关于漆包线，如果在绝缘被膜中局部形成有卷入了气泡的区域(起泡区域)，则在该起泡区域容易发生绝缘击穿、对电特性或机械特性产生不良影响。因此，期望漆包线的绝缘被膜中不存在局部的起泡区域。绝缘被膜中形成起泡区域的主要原因有多种，但其中多数是绝缘涂料的前期的烧接时所产生的烧接气体等异物、残存于导体线表面的刮伤成为基点。另外，关于刮伤，认为在制造作为导体线的原料的线坯的工序中，线坯表面附着的条状损伤是主要原因。因此，一般而言，对线坯进行剥皮工序对于降低刮伤是有效的。另一方面，在线坯固有铸造缺陷的情况下，仅通过剥皮工序除去全部铸造缺陷在技术上较困难。此外，不能通过剥皮工序除去的铸造缺陷有时在拉丝加工工序中被细长地拉长同时在导体线表面露出、或形成仅正常部的薄的膜覆盖缺陷部的表层的状态。在这样的情况下，由于由 滑轮引起的弯曲、与包装的滑动，因此有时缺陷部、覆盖该缺陷部的膜状部分翘起，刮伤表面化。因此，本发明的目的是提供用于以不在绝缘被膜中产生局部的起泡区域的方式涂布绝缘涂料的漆包线用的涂装模具和使用了该涂装模具的漆包线的制造方法。用于解决课题的方法(I)本发明的一个方式是，提供一种漆包线用的涂装模具，是用于在导体线的周围涂布绝缘涂料的涂装模具，其特征在于，具有模具主体、和设置于所述模具主体并使所述导体线插通的模具孔，所述模具孔由沿着插通所述导体线的方向、开口直径单调递减的导入部，和具有所述开口直径为恒定的区域的涂布部构成，在所述涂布部的内表面，在所述内表面的周方向上等间隔地设置有向所述模具孔的中心轴突出的4个以上的突起，所述突起具有从所述导入部与所述涂布部的边界的位置沿着插通所述导体线的方向高度逐渐增高的区域。此外，本发明中，在上述的本发明涉及的漆包线用的涂装模具中，可以加入以下那样的改进、变更。(I)所述突起各自以沿着插通所述导体线的方向从所述高度变成最大的位置逐渐降低的方式形成。(2)所述突起各自以沿着插通所述导体线的方向从所述高度变成最大的位置变为恒定的方式形成。(3)所述突起的与所述模具孔的中心轴垂直方向的截面的轮廓为圆弧状、长圆弧状或椭圆弧状。(4)所述突起的与所述模具孔的中心轴垂直方向的截面的轮廓为将角圆化了的四边形。(5)所述突起的最大高度为0. 01 ii m以上0. I ii m以下。(II)本发明的另一个方式是，提供一种漆包线的制造方法，是在导体线的周围涂布绝缘涂料并烧接而形成绝缘被膜的漆包线的制造方法，其特征在于，使用上述的本发明涉及的涂装模具，使所述导体线插通所述涂装模具，在所述导体线的周围涂布绝缘涂料。
此外，对于本发明而言，在上述的本发明涉及的漆包线的制造方法中，可以加入以下那样的改进、变更。(6)所述绝缘涂料的涂布、烧接由通过多次道次来进行，所述涂装模具被用于所述多次道次的至少第一道次。(7)使用插通所述模具孔的所述导体线的表面与所述突起的顶部的距离大于
0y m且为20 y m以下的那样的所述涂装模具。另外，突起的顶部是指突起的高度为最大的位置。发明的效果根据本发明，可以提供用于以不在绝缘被膜中产生局部的起泡区域的方式涂布绝缘涂料的漆包线用的涂装模具。此外，由此，可以提供绝缘被膜厚度薄且均等地形成的漆包线。
图I是显示以往的涂装模具的I例的平面示意图和A线的截面示意图。图2是显示使用以往的涂装模具的绝缘涂料的涂布、烧接工序的纵截面示意图、重要部分的放大纵截面示意图、和重要部分的放大横截面示意图。图3是显示漆包线的绝缘被膜中产生的起泡区域的I例的外观照片。图4是显示本发明涉及的涂装模具的I例的平面示意图和A线的截面示意图。图5是显示本发明涉及的涂装模具的模具孔的例子的放大纵截面示意图。图6是显示本发明涉及的涂装模具的涂布部的例子的放大纵截面示意图。图7是显示本发明涉及的涂装模具的涂布部的例子的放大横截面示意图。图8是显示导体线通过了图7 (a)的涂装模具的状态的例子的放大横截面示意图。符号的说明10,40...涂装模具；11，41...模具主体；12，42...模具孔；13，43...导入部；14，44.涂布部；45.突起；5...导体线；6.绝缘涂料；7.绝缘被膜；8.异物、刮伤；
9...起泡区域；20...烧接炉；30...漆包线。
具体实施例方式本发明人详细地调查了在使用了涂装模具的漆包线的制造(绝缘涂料的涂布、烧接)中在绝缘被膜中产生起泡区域的状况。首先，对在使用了以往的涂装模具时绝缘被膜中起泡区域的产生进行说明。图I是显示以往的涂装模具的I例的平面示意图和A线的截面示意图。如图I所示，以往的涂装模具10具有模具主体11、和使导体线插通的模具孔12，模具孔12由沿着插通导体线的方向、开口面积单调递减的导入部13，和开口面积为恒定的涂布部14构成。图2是显示使用以往的涂装模具的绝缘涂料的涂布、烧接工序的纵截面示意图、主要部分的放大纵截面示意图、和主要部分的放大横截面示意图。如图2所示，一般而言，使导体线5插通涂装模具10而在导体线5的周围涂布绝缘涂料6后，通过烧接炉20而烧接，从而制造在导体线5的外层形成有绝缘被膜7的漆包线30。此时，如果在导体线5的表面存在异物、刮伤8，则在涂装模具10的涂布部14中导体线5发生偏心，发生绝缘涂料6较厚地涂布的部位和较薄地涂布的部位。绝缘涂料6较厚地涂布时，用于绝缘涂料6的高分子成分进行交联反应时所产生的气体分子脱除的扩散距离变长。此外，判断为异物、刮伤8诱发非均质核生长，因此作为起泡核起作用，容易产生起泡区域9。图3是显示漆包线的绝缘被膜中产生的起泡区域的I例的外观照片。如图3所示，可以确认在漆包线30的绝缘被膜7中产生了局部的起泡区域9。另外，绝缘涂料6较薄地涂布时，有时在烧接中导体线的一部分氧化而发蓝(被称为所谓的“烧蓝(青焼K )”)。这样的变色位置外观不良，并且容易成为绝缘击穿的起点，因此不优选。本发明人基于上述的起泡区域产生的机制而反复进行了实验、研究，结果发现，SP使在导体线5的表面存在异物、刮伤8的情况下，只要可以将这些异物、刮伤8压坏或压平等而抑制在涂装模具涂布部中导体线5的偏心，就可以抑制在绝缘被膜中产生局部的起泡区域9。此外发现，也可以同时抑制烧蓝。本发明是基于该认识而完成的。
以下，说明本发明涉及的实施方式。另外，本发明不限于在这里举出的实施方式，可以在不变更技术思想的范围进行适当组合、改进。此外，对具有相同作用效果的部位附上相同符号，省略重复的说明。(本发明涉及的涂装模具的概略构成)图4是显示本发明涉及的涂装模具的I例的平面示意图和A线的截面示意图。如图4所示，本发明涉及的涂装模具40具有模具主体41、和使导体线插通的模具孔42，模具孔42由沿着插通导体线的方向、开口直径单调递减的导入部43，和至少具有开口直径为恒定的区域的涂布部44构成。此外，在涂布部44的内表面，向模具孔42的中心轴突出的4个以上的突起45在内表面的周方向上等间隔地形成。进而，突起45各自具有从导入部43与涂布部44的边界的位置沿着插通导体线的方向高度逐渐增高的区域。另外，如拉丝模具中经常可见的那样，模具主体41也可以由作为模具孔42的周边部件的模孔(nib)和收容该模孔的壳体构成。以下，对本发明涉及的涂装模具的各部分进行更详细地说明。(模具孔)图5是显示本发明涉及的涂装模具的模具孔的例子的放大纵截面示意图。导入部43具有开口直径单调递减的锥形形状，如图5所示，可以由锥角不同的导入前部和导入后部构成，也可以仅由导入后部构成。作为导入后部的锥角适合采用例如10° 30°。此外，涂布部44至少具有开口直径为恒定的支撑部，该支撑部的前方(导体线的插通方向的前方)和/或支撑部的后方(导体线的插通方向的后方)可以形成具有平缓的锥形形状的整流部,也可以仅由该支撑部构成。另外，在图5中，为了使说明容易进行，在各部的边界使角度大幅变化，但是实际上该边界区域优选进行平缓地角度变化。对支撑部的开口直径没有特别限定，根据导体线的尺寸和所涂布的涂膜的厚度进行适当设定，适合采用例如0. 50 5. 0mm。(突起)图6是显示本发明涉及的涂装模具的涂布部的例子的放大纵截面示意图。如图6所示，本发明涉及的涂装模具40的模具孔42的涂布部44 (特别是支撑部)中设置的突起45优选各自形成有隆起(尾根)，该隆起的方向与导体线的插通方向平行。为了使存在于导体线表面的异物、刮伤顺利地压坏、压平，该突起45至少具有从导入部43与涂布部44的边界的位置沿着插通导体线的方向其高度逐渐增高的区域。此时，可以以在突起的全长范围高度单调递增的方式形成(参照图6(a))，可以以从高度变成最大的位置单调递减的方式形成(参照图6(b))，可以以从高度变为最大的位置变为恒定的方式形成(参照图6(c))。此外，突起45优选未形成至支撑部的终端(导体线的插通方向的出口侧端部)。通过在支撑部的终端侧设置不形成突起的区域，可以确保绝缘涂料的涂膜厚度的控制性。对突起的长度没有特别限定，根据导体线的尺寸和涂布的涂膜的厚度来适当设定，适合采用例如长度I 2mm。图7是显示本发明涉及的涂装模具的涂布部的例子的放大横截面示意图。如图7所示，本发明涉及的涂装模具40的模具孔42的涂布部44 (特别是支撑部)中设置的突起45在支撑部内表面的周方向上等间隔地形成4个以上(更优选为6个以上)。此时，关于
各突起45，与模具孔的中心轴垂直方向的截面的轮廓可以为圆弧状、长圆弧状或椭圆弧状(参照图7(a))，也可以为将角的尖端圆化了(不尖)的四边形(参照图7(b))。此外，对突起的宽度没有特别限制，根据导体线的尺寸和所涂布的涂膜的厚度来适当设定，适合采用例如宽度0. I 1mm。关于突起的高度，也根据导体线的尺寸和涂布的涂膜的厚度来适当设定，例如按照以下的概念来设定。图8是显示导体线通过了图7(a)的涂装模具的状态的例子的放大横截面示意图。突起的高度H有下述式(I)的关系。H= {(D2-Dl)/2}-S…式(I)如图8所示，Dl是导体线的外径，D2是模具孔(支撑部)的内径，S是插通模具孔的导体线的表面与突起的顶部(突起的高度为最大的位置)的距离(间隔)。间隔S优选大于0 m且为20 m以下。“S = 0 m”是指导体线与突起一直接触，使导体线损伤，因此不优选。另一方面，如果“S > 20 ym”，则得不到设置突起带来的效果。此外，从支撑部的内表面到导体线的表面的距离“(D2-Dl)/2”优选IOym以上50um以下。从支撑部的内表面到导体线的表面的距离越短，基本上越不易在被膜中产生起泡。但是，当该距离过短时，可由I次涂布、烧接而形成的被膜厚度变薄，形成目标厚度的绝缘被膜需要多次涂布、烧接，从而成为制造成本增加的主要原因。换言之，被膜中的起泡抑制和制造成本的抑制有着权衡(tradeoff)关系。通过使“(D2-D1)/2”在上述范围，可以使被膜中的起泡抑制和制造成本的抑制平衡。从上述“S”和“(D2-D1)/2”的观点考虑，突起的高度H优选0. Oliim以上0. Iiim以下，更优选0. 02 u m以上0. 05 u m以下。通过使突起的高度在该范围内，可以在导体线通过模具孔(支撑部)时，使存在于导体线表面的异物、刮伤向导体线侧高效率地顺利压坏、压平。此外，通过存在突起45来在物理学上抑制导体线5大幅偏心，具有可以减少涂膜厚度(作为结果，绝缘被膜7的厚度)偏差的效果。此外，各突起45作为对绝缘涂料6的流动的整流板起作用，从而具有抑制绝缘涂料6与导体线5的偏心的效果。(漆包线的制造方法)如上所述，对于漆包线的制造方法而言，进行使用配置有多个涂装模具的涂装装置，使导体线插通涂装模具而涂布绝缘涂料的工序，接下来进行通过通入烧接炉而烧成，来将涂布的绝缘涂料烧接的工序。“涂布绝缘涂料的工序”与“将涂布的绝缘涂料烧接的工序”通过配置于涂装装置的涂装模具来进行，从而制造具有所需厚度的绝缘被膜的漆包线。为了稳定地发挥使存在于导体线表面的异物、刮伤压坏、压平的作用效果，本发明的涂装模具优选用作涂装装置中的第I道次的涂装模具(导体线被插通到涂装装置时，最初被插通的涂装模具)。此外，导体线中，除了上述的异物、刮伤以外，有时沿着导体线的长度方向在导体线的表面存在以微小深度凹陷的条状的损伤(条状损伤(7 ^傷))。如果在该条状损伤上存在进一步凹陷而成空隙，则有时该空隙中包含的空气由于烧接工序时的热而膨胀，在绝缘被膜的表面侧作为气泡而出现。这样的气泡在第二道次以后的涂布、烧接中起到与刮伤同样的作用。具体而言，如果将第I道次的涂布、烧接工序中产生了由条状损伤引起的气泡的线材通入第2道次的涂布、烧接工序中，则由条状损伤引起的气泡发挥种(seed)那样的作用而容易在该气泡上进一步附加气泡，其结果是，气泡生长。这样的气泡的生长更加增加促 进重复涂布、烧接工序的道次。因此，为了有效地压坏由条状损伤引起的气泡，除了上述的第I道次以外，在涂装装置中的第2道次的涂装模具中也使用本发明的涂装模具是有效的。此外，有时在烧接工序中产生的烧接气体那样的异物也有时在接下来的道次的涂布、烧接工序中成为产生气泡的种。然而，将烧接气体那样的异物特定在第几道次的烧接工序中产生较困难。因此，为了有效地压坏由烧接气体那样的异物引起的气泡，使配置于涂装装置的全部多个涂装模具为本发明的涂装模具是有效的。(本发明的附加效果)根据本发明的实施方式，除了上述效果以外，还可发挥下述效果。(I)通过在支撑部内表面的周方向上等间隔地设置的4个以上的突起，可在物理学上抑制导体线大幅偏心，因此导体线与涂装模具的定心变得容易，有助于制造成本的降低。(2)在以往技术中，为了利用自动定心力而进行定心，需要将绝缘涂料的粘度抑制得较低。与此相对，在本发明中，即使利用与以往相比粘度高的绝缘涂料(溶剂成分、挥发成分少的绝缘涂料)，也可以减少涂膜的厚度(作为结果，绝缘被膜的厚度)的偏差。这有助于材料成本的降低并且有助于温暖化气体排出的降低。(3)通过利用与以往相比粘度高的绝缘涂料(溶剂成分、挥发成分少的绝缘涂料)，能够与以往相比减少涂布、烧接的反复次数。这有助于制造成本的降低并且有助于节
省能量。实施例以下，基于实施例具体地说明本发明，但是本发明不限于此。制造导体线的线径为I. Omm且具有设计厚度0. 039mm的绝缘被膜的漆包线(I种聚酰胺酰亚胺铜线，1AIW)。作为导体线，使用不对线径8. Omm的线坯(韧铜制)进行剥皮工序而拉丝直到线径I. Omm的铜线。即，使用表面可能会存在刮伤的导体线。此外，作为绝缘涂料，使用了聚酰胺酰亚胺涂料(日立化成工业株式会社，HI-406-30)。绝缘涂料的涂布、烧接的反复次数为8次，涂装模具使用公称直径为I. 080mm、I. 090mm、I. 100mm、I. 110mm、
I.120mm、I. 130mm、I. 140mm、I. 1 50mm 的涂装模具。
此时，使用以往的涂装模具(参照图I)将绝缘涂料涂布、烧接而得的试料作为比较例I。使用具有本发明涉及的形状的突起并且在支撑部内表面的周方向上等间隔设置4处的涂装模具(参照图6(a)、图7(a))将绝缘涂料涂布、烧接而得的试料作为实施例I。此夕卜，使用具有本发明涉及的形状的突起并且在支撑部内表面的周方向上等间隔设置6处的涂装模具(参照图6(b)、图7(b))将绝缘涂料涂布、烧接而得的试料作为实施例2。另外，突起的最大高度分别为0. 030mm。分别制造各试料(实施例I 2和比较例I) 10km，通过外径异常检测器和目视来调查是否产生起泡区域。将整个IOkm不产生起泡区域的情况判定为“合格”，将产生起泡区域的情况判定为“不合格”。结果示于表I。表I起泡区域的产生调查结果
权利要求
1.一种涂装模具，是用于在导体线的周围涂布绝缘涂料的涂装模具， 其特征在于，具有模具主体、和设置于所述模具主体并使所述导体线插通的模具孔， 所述模具孔由沿着插通所述导体线的方向、开口直径单调递减的导入部，和具有所述开口直径为恒定的区域的涂布部构成， 在所述涂布部的内表面，在所述内表面的周方向上等间隔地设置有向所述模具孔的中心轴突出的4个以上的突起， 所述突起具有从所述导入部与所述涂布部的边界的位置沿着插通所述导体线的方向高度逐渐增高的区域。
2.根据权利要求I所述的涂装模具，其特征在于，所述突起各自以沿着插通所述导体线的方向从所述高度变成最大的位置逐渐降低的方式形成。
3.根据权利要求I所述的涂装模具，其特征在于，所述突起各自以沿着插通所述导体线的方向从所述高度变成最大的位置变为恒定的方式形成。
4.根据权利要求I 3的任一项所述的涂装模具，其特征在于，所述突起的与所述模具孔的中心轴垂直方向的截面的轮廓为圆弧状、长圆弧状或椭圆弧状。
5.根据权利要求I 3的任一项所述的涂装模具，其特征在于，所述突起的与所述模具孔的中心轴垂直方向的截面的轮廓为将角圆化了的四边形。
6.根据权利要求I 5的任一项所述的涂装模具，其特征在于，所述突起的最大高度为0. Olum以上0. Ium以下。
7.—种漆包线的制造方法，是在导体线的周围涂布绝缘涂料并烧接而形成绝缘被膜的漆包线的制造方法， 其特征在于，使用权利要求I 6的任一项所述的涂装模具，使所述导体线插通所述涂装模具，在所述导体线的周围涂布绝缘涂料。
8.根据权利要求7所述的漆包线的制造方法，其特征在于， 所述绝缘涂料的涂布、烧接由通过多次道次来进行， 所述涂装模具被用于所述多次道次的至少第一道次。
9.根据权利要求7或8所述的漆包线的制造方法，其特征在于， 使用插通所述模具孔的所述导体线的表面与所述突起的顶部的距离大于0 y m且为20um以下的那样的所述涂装模具。
全文摘要
本发明的课题是提供用于以不在绝缘被膜中产生局部的起泡区域的方式涂布绝缘涂料的漆包线用的涂装模具和漆包线的制造方法。作为解决本发明课题的方法是，本发明涉及的漆包线用的涂装模具是用于在导体线的周围涂布绝缘涂料的涂装模具，其特征在于，具有模具主体、和设置于上述模具主体并使所述导体线插通的模具孔，所述模具孔由沿着插通上述导体线的方向、开口直径逐渐单调递减的导入部，和具有上述开口直径为恒定的区域的涂布部构成，在所述涂布部的内表面，在上述内表面的周方向上等间隔地设置有向所述模具孔的中心轴突出的4个以上的突起，所述突起具有从所述导入部与所述涂布部的边界的位置沿着插通上述导体线的方向高度逐渐增高的区域。
文档编号H01B13/16GK102737789SQ201110439900
公开日2012年10月17日 申请日期2011年12月23日 优先权日2010年12月24日
发明者后藤正义 申请人:日立卷线株式会社