JP4271919B2 - ワニス被覆線 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属線と、絶縁特性および焼付ワニス特性を有する、金属線を包囲するワニス被覆とで構成されている、断面に２本の異なる長さの互いに垂直な軸を有しており、特に電気コイルを製作するための丸くない断面をもつワニス被覆線に関し、ならびにこのような線を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
電気コイルを製造するための丸い断面のワニス被覆線は公知である。このような線は銅、アルミニウム、またはその他の金属もしくは合金でできており、電気絶縁をする内側の被覆と、その上に配置された外側の焼付ワニス層とを有している。ポリウレタンまたはポリエステルアミドからなる第１の内側のワニス被覆は、線の電気絶縁をする役目を果たす。線の製造メーカーが焼付ワニスと命名している第２の外側のワニス層は、巻回と巻回層との間を機械的に結合する役目をする。このワニス層は、後でワニス層を軟化させることを可能にするワニスから製造される。ワニス層の軟化は、熱の作用によって行うか、または化学溶剤の作用によって行うことができる。通常、ポリビニルブチラールまたはポリアミドをベースとするワニスが使用される。
【０００３】
「丸い」という言葉は、本明細書および特許請求の範囲では常に「円形」を意味しており、したがって「丸くない」とは「円形断面と異なっている」という意味である。丸くない断面とは実質的に楕円や長方形の断面であり、後者は面取りされたエッジを有しており、したがって、２本の異なる長さの互いに垂直な軸を有する、冒頭に定義したような断面を有している。
【０００４】
このような線は、自立式の電気コイルを製造するのに用いられる。しかしながら丸い断面の線を備えるこのようなコイルは、互いに接する線の間に空いた中間スペースが残るという欠点がある。こうした中間スペースは、コイルが利用されている装置の効率を低下させる実装密度の低下をもたらす。そのうえ、このようなコイルの個々の線は細い接触線でしか互いに接しておらず、そのため、このようなコイルは電気機械的な力にさらされるので、このようなコイルの耐久性も損なわれてしまう。
【０００５】
高い実装密度のコイルを製造しようという努力のなかで、長方形の断面のワニス被覆線からコイルを製造することも公知である。このような種類の線は、金属の心線を相応に変形させ、次いでこれに絶縁層を施すことによって得られる。
【０００６】
しかし、このような長方形断面の金属心線をもつ被覆線の欠点は、製造方法に起因して、被覆が均等な厚み（厚さ）で金属心線に塗布されないという点にある。その理由は、被覆材料の表面張力との関連で、角張った金属線には対称性が欠けていることにある。この理由から、こうした線は凸面状の外面をもつ被覆を有している。そして、このような線をコイルに加工すると、互いに接する線はやはり比較的細い接触線に沿ってしか接触せず、丸い断面の線から製造されたコイルの場合と同じように、個々の線の間に中間スペースが残ってしまう。ワニス被覆およびこれに伴う外側の焼付ワニス層も、線の上で異なる厚さで長方形の面全体にわたって分布するように塗布され、線が互いに比較的狭く限られた接触領域でしか焼付結合していないので、コイルにおける個々の線の実装統合性も最善ではない。そのために、ひいてはコイルの耐用寿命や機械的な自立性が著しく損なわれる。
【０００７】
具体的に説明する。
【０００８】
図１は、従来のワニス被覆された丸い断面の線を示しており、金属線２’は電気絶縁をする内側のワニス被覆３’で覆われている。このワニス被覆３’の上には、この線から製造される電気コイルの線と線を結合させる役目をする外側の第２の焼付ワニス層４’が配置されている。このようなコイル５’が図２に示されている。互いに接触するワニス被覆線１’は、比較的細い接触線に沿って互いにそれぞれ焼付ワニス層を介して結合されている。しかしそれぞれの線１’の間には、実装密度の低下をもたらす空いた中間スペース６’が残っている。
【０００９】
図３は、これまで公知となっている従来技術に基づく、長方形断面のワニス被覆線１’’を示している。このような被覆線は、従来の方法では、丸い断面の金属線を押圧またはプレスして、長方形断面の線２’’に変形させるようにして製造されている。そして変形した金属線２’’の上に、まず電気絶縁をするワニス被覆３’’を塗布し、さらにその上に焼付ワニス層４’’を塗布する。
【００１０】
そして、断面が実質的に長方形の線２’’には対称性が欠けているために、この線は製造に起因して均等でない厚さの被覆を有しており、この線は特にその長辺の被覆３’’，４’’において、不均等に外方に向かって膨らんだ外面を有している場合がある。
【００１１】
そのために、従来方法により製造されたこの種の線を、電気コイル５’’に巻き線加工した場合にも、巻回の間ないし巻回の層の間に、同じく空いた中間スペース６’’が生じ、これが実装密度の低下と電気コイルの耐久性の低下を引き起こすのであった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、断面が丸くないワニス被覆であって、このような線の上述した欠点を有していないものを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、線が、公知のやり方で電気絶縁をする内側のワニス被覆と外側の焼付ワニス層とで構成されたワニス被覆を有しており、このワニス被覆は、長いほうの断面軸に属している側で、短いほうの断面軸に属する側よりも少ない厚さを有していることによって解決される。
【００１４】
本発明に基づく他の局面では、金属線が、絶縁特性と焼付ワニス特性を両方とも有しているただ１つのワニス層で包囲される。一方の断面軸に属する側とは、もっとも容易に、その断面軸と平行に延びているとみなすことができる表面領域を意味している。
【００１５】
本発明の有利な実施態様では、線が、長軸と短軸との軸比率が最大で３：１となる断面を有しており、この線は長方形または有利には楕円形の断面である。
【００１６】
このような本発明の線の利点は、その構成により、互いに接する線が互いに密着していて、広い面積にわたって焼付結合している電気コイルの製造が可能になるという点にある。線のワニス被覆の層厚が、短いほうの断面軸に属する側で、長いほうの断面軸に属する側よりも厚くなっており、有利にははるかに厚くなっているという事実により、特に楕円形断面のワニス被覆線からコイルを製造するときに、線を並べて配置したときに生じる中間スペースを、ワニス被覆材料でほぼ充填することが可能である。すなわちコイル製造が加熱のもとで行われ、その結果、その際にワニス被覆材料が可塑性になり、このようにして、特に線の短いほうの断面軸に属する側の領域で形成される中間スペースを、この場合には量を増やして用意されるワニス被覆塊で充填することができる。
【００１７】
本発明による線は、いずれの側ないし面でも、それぞれにおいてワニス被覆が実質的に均等な層厚なので、コイルを製造するとき、いずれにしても長方形断面のワニス被覆線の密着した配置と焼付結合が保証される。
【００１８】
互いに接する線の間の中間スペースをなくしたことにより、および、線がどの側でもしっかり焼付結合していることにより、電気コイルの耐久性およびこれに伴う耐用寿命が、これまで製造されてきた公知の角張った断面をもつコイルに比べて最大５０％だけ高まり、すなわちきわめて大幅に高まる。
【００１９】
本発明は、その断面が、２本の異なる長さの互いに垂直な軸を有しており、金属線と、絶縁特性および焼付ワニス特性を有する、金属線を包囲するワニス被覆とで構成された、丸くない断面をもつ線を製造する方法も対象としている。
【００２０】
この方法は本発明によれば、丸い断面のワニス被覆線を、圧延法で最大３：１の軸比率をもつ断面になるように押圧することを特徴としている。有利な実施態様では、線が楕円形の断面になるように押圧される。
【００２１】
驚くべきことに、ワニス被覆を損なうことなく、かつ、線の個々の面における実質的に均等な層厚を守りながら、上述した最高の程度まで被覆線の押圧が可能であることが見出されている。
【００２２】
本発明による方法は、丸い断面のワニス被覆線を、相応に間隔をおいた２つのローラの間に挿通するようにして実施するのが好ましい。このとき特に重要なのは、変形した線の２本の異なる長さの互いに垂直な断面軸の比率が３：１を超えないように、ローラニップを設定することである。
【００２３】
【発明の実施形態】
図面を参照しながら本発明の対象物について詳しく説明する。
【００２４】
ここでは、ワニス被覆がそれぞれ電気絶縁をする内側の絶縁層と外側の焼付ワニス層とで構成されているワニス被覆線を例にとって、本発明を説明する。ただし、金属線の上で２層に構成されたワニス被覆に代えて、絶縁特性と焼付ワニス特性を同時に備えている１層のワニス被覆を利用することもできる。
【００２５】
図５には、本発明に基づいて製造された楕円形の断面の被覆線１が示される。
【００２６】
この被覆線１は、金属線２と、これを包囲する電気絶縁をする被覆３と、その上に塗布された外側の焼付ワニス層４とでできている。所与の対称性によって均等な厚さのワニス被覆を備えるように製造可能な丸い（円形）断面のワニス被覆線を、その断面に２本の異なる長さの互いに垂直な軸があって、長い軸と短い軸との軸比率が最大で３：１となるような、楕円形断面に連続的に丁寧に押圧することで、このように押圧された被覆線１は最終的に、どの側でもそれぞれ無段階かつ均等に推移する厚さの被覆を有している。このとき被覆の表面は実質的に平滑である。電気絶縁をする被覆３および外側の焼付ワニス層４は、平均でそれぞれ５から１０μｍの厚さを有している。
【００２７】
そして、ワニス被覆が、長いほうの断面軸に属している側（長い断面軸と平行な表面側領域）で、短いほうの断面軸に属する側（短い断面軸と平行な表面側領域）よりも少ない厚さを有している。
【００２８】
このように被覆された、本発明に基づいて製造された長方形または楕円形の断面の被覆線１から構成される、たとえば図６に示すような電気コイル５は、被覆線１が、空いた中間スペースがないように、ないしは少なくとも高い程度に空いた中間スペースを形成しないように、外側の焼付層４によってすべての側で焼付結合されて相互に結合されているので、きわめて高い実装密度を有している。それにより、この自立式のコイル５の耐久性も非常に高くなり、それに伴って耐用寿命も長くなる。
【００２９】
本発明は、丸くない断面の線を電気コイルを使用するときの欠点を解消することを可能にする。このような線は、コイルアセンブリから外に出ている個所で破損しやすい傾向があり、その点に関しては丸い線よりもはるかに故障が多い。このような故障しやすさの原因は、このような領域では点状の動的荷重が高くなり、こうした荷重に対して丸くない線は丸い線よりも耐久性が低いためと推測されるが、その理由はまだ最終的には首尾一貫性をもって究明されてはいない。
【００３０】
図７から図１０に示すように、（図示しない）接続個所から自由にコイルまで案内されている領域（図１０の断面Ｘ−Ｘ）すなわちジャンパ７では、および、１つの巻回を上回っておらず有利には巻回の半分以下であるコイル９の開始領域８では、丸いままになっている線１’からコイルを製造し、本来のコイル本体だけを、本発明に基づいて構成された楕円形の線１から製造することが、本発明の方法によって可能である。
【００３１】
図示した例では、断面が丸い線１’から丸くない線１への移行は、図８および図９から明らかなように、断面ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩと断面ＩＸ−ＩＸの間の領域で行われている。
【００３２】
このことが可能である理由は、コイルに巻き付けるまでは線の断面が円形であり、巻き付けのための供給中に初めて変形されるからである。従来技術に基づく丸くない線であれば、コアを線の長さ全体にわたって相応に不均等に構成しておき、その都度適当な個所を探して利用するようにしたものは、まったくないはずである。
【００３３】
上述したような本発明の構成によって初めて、コイルをその電気引込線とともに一体的に、ただし線の長さ全体にわたって異なる断面をもつように製造し、そのようにして、その都度の個所にもっとも適した断面形状を利用することが可能となる。
【００３４】
このことは現実問題としては、自動式のコイル製造において、丸い断面の線端部をマニピュレータで把持して、予定されている余剰の長さ分を巻き付け点まで案内し、この供給運動中に、コイル９の最初の巻回の一部が、断面が丸い線１’からできており、それのに対して残りの巻回および以後の巻回は、断面が丸くない、つまり楕円形の断面の線１からできているように、成形用のロールを当てつけることによって行われる。同様にして、線の個所が、それ以後は完成したコイルの上に再び丸い断面の線を設けようとする個所まで達したときに、成形ロールを引き離す。
【００３５】
このように本発明は、コイル本体が実質的に丸くない断面の線からできており、コイルへの供給線（ジャンパ）の少なくとも１本は丸い断面を有するとともに、最大で１つの巻回にわたって、有利には最大で巻回の半分にわたって、丸い断面でコイル本体の一部となっていることを特徴とする、本発明に基づく線からなるコイルだけでなく、このようなコイルを製造する方法も対象とする。
【００３６】
また、この製造方法にあっては、丸い線の供給リールと、コイルと出会う点まで線を供給するための案内装置との間に、線を変形させるための成形ロールが配置されており、この成形ロールは、進行している線を押圧する活動位置と、線が通過して丸いままに保たれる不活動位置との間で位置調節可能であり、この成形ロールは、コイル本体が形成される線区域が通過しているときには活動位置におり、ジャンパないしコイルからジャンパへの移行部が形成される線区域が通過しているときには不活動位置に移されるようにもなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来式に被覆された丸い断面の線である。
【図２】図１の線から製造された電気コイルである。
【図３】従来式に被覆された長方形断面の線である。
【図４】図３の線から製造された電気コイルである。
【図５】本発明による楕円形断面の線である。
【図６】図５の線から製造された電気コイルである。
【図７】本発明による電気コイルを示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】図７のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１ 線
２ 金属線
３ 被覆
４ ワニス被覆層
５ コイル
７ ジャンパ

Claims (6)

1. 金属線と、この金属線を包囲して絶縁特性および焼付ワニス特性を有するワニス被覆と、で構成されるワニス被膜線を備える電気コイルにおいて、
   前記ワニス被膜線は、断面において長さが異なり、互いに垂直な２本の軸を有する断面が丸くない線と、断面が丸い線と、を備え、
   前記丸くない線は、前記電気コイルの本体の線であり、
   前記丸い線は、前記電気コイルのコイルへの供給線の少なくとも１本の線であることを特徴とする電気コイル。
2. 請求項１に記載の電気コイルにおいて、前記丸くない線は、長軸と短軸との軸比率が、最大で３：１となる断面を有していることを特徴とする電気コイル。
3. 請求項１または２に記載の電気コイルにおいて、最大で１つの巻回にわたって、前記丸い線がコイル本体の一部となるように構成されていることを特徴とする電気コイル。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の電気コイルを製造する方法において、前記丸くない線は、圧延法で長軸と短軸との軸比率が最大で３：１となる断面になるように押圧され、前記丸い線は押圧されないことを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記丸くない線は、楕円形の断面になるように押圧することを特徴とする方法。
6. 請求項１から３のいずれかに記載の電気コイルを製造する方法において、断面が丸い線の供給リールと、コイルと出会う点まで線を供給するための案内装置との間に、線を変形させるための成形ロールが配置されており、この成形ロールは、進行している線を押圧する活動位置と、線が通過して丸いままに保たれる不活動位置との間で位置調節可能であり、この成形ロールは、コイル本体で丸くない断面となる区域が通過しているときには活動位置におり、コイルへの供給線、またはコイル本体で丸い断面となる線区域が通過しているときには不活動位置に移されることを特徴とする方法。

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