(57)【要約】【課題】絶縁電線を加熱処理する工程を有する電気コイルの製造方法であって、加熱処理による導体と絶縁被覆間の密着性の低下が小さい電気コイルの製造方法、及び、導体と絶縁被覆間の密着性に優れる絶縁電線を用いるモータを提供する。【解決手段】導体及び前記導体を密着して被覆する絶縁層を有する絶縁電線を捲回する工程、及び前記絶縁電線を加熱処理する工程を有し、前記加熱処理が、不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする電気コイルの製造方法、及び、この製造方法により製造された電気コイルを用いるモータ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体及び前記導体を密着して被覆する絶縁層を有する絶縁電線を捲回する工程、及び前記絶縁電線を加熱処理する工程を有し、前記加熱処理が、不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする電気コイルの製造方法。
【請求項２】
前記絶縁電線を加熱処理する工程が、前記絶縁電線を捲回後、絶縁電線に電気絶縁ワニスを付着させて、前記電気絶縁ワニスを熱硬化させるために加熱処理する工程であることを特徴とする請求項１に記載の電気コイルの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁電線が、その最外周を被覆する融着皮膜を有し、前記絶縁電線を加熱処理する工程が、前記絶縁電線を捲回後、前記融着皮膜間を融着させるために加熱処理する工程であることを特徴とする請求項１に記載の電気コイルの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層が、密着向上剤を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気コイルの製造方法。
【請求項５】
前記密着向上剤が、硫黄化合物、メラミン、アセチレン類、アルキノール類、アルデヒド類又はアミン類であることを特徴とする請求項４に記載の電気コイルの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁層が、ポリエステルイミド又はポリアミドイミドからなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電気コイルの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電気コイルの製造方法により製造された電気コイルを用いることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁電線を捲回する工程及び前記絶縁電線を加熱処理する工程を有する電気コイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのコイル等に用いられる絶縁電線は、導体及びその外周を被覆する絶縁被覆を有するものであるが、その絶縁被覆には高い機械的強度や耐熱性が求められる。そこで絶縁被覆を形成するための絶縁塗料には、機械的強度や耐熱性に優れるポリエステルイミド、ポリアミドイミド等の樹脂が広く用いられている。しかし、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド等の樹脂からなる絶縁被覆は、導体との密着性が不十分であり導体からの剥離等が生じることがある。そこで、この問題を解決するため、メラミンや密着性を上げるための添加材（密着向上剤）を添加した絶縁塗料（高密着ポリエステルイミド、高密着ポリアミドイミド等）の使用が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
このような絶縁電線は、モータの製造に用いられるが、モータの製造においては、モータ使用時のコイル振動を抑制するために、モータ内の電気コイルの含浸ワニス処理が行われることがある。含浸ワニス処理は、熱硬化性樹脂からなる電気絶縁ワニスを、電気コイルを構成する絶縁電線に塗布又は含浸させ、熱硬化させることにより、捲回された絶縁電線を固定してコイル振動を抑制する方法である。
【０００４】
一方、冷凍機器の圧縮機の駆動モータ等では、環境への配慮から含浸ワニス処理の廃止が検討されている。そこで、代りに、絶縁被覆の最外層に、融着性を有した樹脂を塗布してなる融着皮膜を設けた自己融着性絶縁電線を用い、絶縁電線の捲回後、融着皮膜間を融着させ電線相互を固着してコイル振動を抑制する方法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３４７３５号公報
【特許文献２】特許第３７６６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の含浸ワニス処理をする方法、及び自己融着性絶縁電線を用いる方法のいずれの場合も、電気コイルを構成する絶縁電線が加熱処理される。すなわち、含浸ワニス処理の場合は樹脂を熱硬化させるために、自己融着性絶縁電線を用いる場合では融着皮膜間を融着させるために、加熱処理が必要である。
【０００７】
しかし、絶縁電線を加熱処理すると、導体と絶縁被覆間の密着性が低下する。特に、導体と接する絶縁被覆に、メラミン等の密着向上剤が添加されている場合、加熱処理による密着性の低下が著しい。そこで、絶縁電線を加熱処理する工程を有する電気コイルの製造方法であって、加熱処理による導体と絶縁被覆間の密着性の低下がない方法が望まれていた。
【０００８】
本発明は、絶縁電線を加熱処理する工程を有する電気コイルの製造方法であって、加熱処理による導体と絶縁被覆間の密着性の低下が生じ難い方法を提供することを課題とする。本発明は、又、導体と絶縁被覆間の密着性に優れる絶縁電線を用いるモータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意検討の結果、前記加熱処理を不活性ガス雰囲気下で行うことにより、加熱処理の際の導体と絶縁被覆間の密着性の低下を抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【００１０】
本発明の１態様は、導体及び前記導体を密着して被覆する絶縁層を有する絶縁電線を捲回する工程、及び前記絶縁電線を加熱処理する工程を有し、前記加熱処理が、不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする電気コイルの製造方法（請求項１）である。
【００１１】
この方法における絶縁電線を捲回する工程は、通常のモータ用コイルの作製の場合と同様に行われる。導体を密着して被覆する絶縁層とは、導体に直接接触して導体の外周を被覆する絶縁層を意味する。導体の外周を被覆する絶縁被覆は、この絶縁層のみからなっていてもよいが、後述のように、その外周側に他の絶縁層を有していてもよい。この場合は、絶縁被覆は、多層の絶縁層で構成される。絶縁電線を構成する導体の種類には特に限定がなく、例えば、銅線、アルミニウム線などが挙げられる。
【００１２】
本発明の電気コイルの製造方法は、絶縁電線を加熱処理する工程を有し、かつ当該加熱処理が、不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする。加熱処理が不活性ガス雰囲気下で行われることにより、加熱処理による導体と絶縁被覆間の密着性の低下を防ぐことができる。本発明者は検討の結果、加熱処理による密着性の低下は、加熱処理により導体を構成する金属の酸化に起因すること、又、導体の酸化は、特に導体と接する絶縁層中にメラミンや硫黄化合物等の密着向上剤が含まれていると促進されることを見出し、加熱処理を不活性ガス雰囲気下で行うことにより導体の酸化を防止でき、密着性の低下を防止できることを見出したのである。
【００１３】
不活性ガス雰囲気とは、酸素等の活性ガス（導体を構成する金属と反応するガス）が除去された雰囲気を言う。雰囲気中の活性ガスの濃度の許容範囲は特に限定されないが、活性ガスの濃度が低い程、密着性低下防止効果が大きいので望ましい。具体的には、酸素濃度が低い低酸素雰囲気であることが望ましく、中でも酸素濃度１０％以下が好ましく使用され、より好ましくは酸素濃度１００ｐｐｍ以下である。不活性ガスとしては、そのコスト等の点から窒素が好ましいが、導体を構成する金属と反応しないガスであれば特に限定されない。
【００１４】
絶縁電線を加熱処理する工程としては、電気コイルを含浸ワニス処理する場合の電気絶縁ワニスを熱硬化させる工程、自己融着絶縁電線を用いた場合の融着皮膜間を融着させる工程を挙げることができる。本発明では、前記請求項１に記載の電気コイルの製造方法のより具体的な態様として、次の構成からなる発明を提供する。
【００１５】
すなわち、
前記絶縁電線を加熱処理する工程が、前記絶縁電線を捲回後、絶縁電線に電気絶縁ワニスを付着させて、前記電気絶縁ワニスを熱硬化させるために加熱処理する工程であることを特徴とする請求項１に記載の電気コイルの製造方法（請求項２）、及び
前記絶縁電線が、その最外周を被覆する融着皮膜を有し、前記絶縁電線を加熱処理する工程が、前記絶縁電線を捲回後、前記融着皮膜間を融着させるために加熱処理する工程であることを特徴とする請求項１に記載の電気コイルの製造方法（請求項３）である。
【００１６】
含浸ワニス処理する場合、絶縁電線に電気絶縁ワニスを付着させる方法としては、捲回された絶縁電線、すなわちコイルに電気絶縁ワニスを塗布する方法や、コイルを電気絶縁ワニスに含浸させる方法等を挙げることができる。電気絶縁ワニスとしては、エポキシ系、不飽和ポリエステル系、スチレン系のワニス等を挙げることができる。
【００１７】
含浸ワニス処理する場合のワニスの熱硬化の条件は、ワニスを構成する樹脂の種類等により変動し特に限定できないが、通常、１５０〜２００℃で２〜８時間程度で行われることが多い。本発明の方法によれば、この程度の条件での加熱処理での密着性の低下を十分防ぐことができる。
【００１８】
請求項３の方法で使用される絶縁電線におけるその最外周を被覆する融着皮膜としては、各種の熱可塑性樹脂や熱硬化型樹脂が用いられる。融着皮膜が熱可塑性樹脂からなる場合、高温雰囲気下で使用されるモータではモータ運転中の融着皮膜の融解を防ぐため高融点の樹脂が必要となるが、その場合融着の工程も高温で実施する必要がある。そこで、高温雰囲気下で使用されるモータでは熱硬化型樹脂が好ましい。
【００１９】
このような熱硬化型樹脂としては、特開２００６−３５２９６２号公報に開示されている、分子量２００００以上のポリヒドロキシエーテル樹脂、ポリサルホン系樹脂、及び１分子中に２個の官能基を有する架橋剤を混合して得られる熱硬化型樹脂（熱硬化型自己融着絶縁材）等を挙げることができる。
【００２０】
請求項４の態様は、前記絶縁層が、密着向上剤を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気コイルの製造方法である。前記絶縁層とは、導体と接触している絶縁層である。この絶縁層が、密着向上剤を含むことにより、導体と絶縁層間の密着性が向上するが、一方、従来技術の場合は、加熱処理時の密着性の低下が大きい。しかし、本発明の方法によれば、加熱処理時の密着性の低下を防ぐことができ、従って、本発明の効果が特に発揮される態様である。
【００２１】
前記密着向上剤としては、硫黄化合物、メラミン、アセチレン類、アルキノール類、アルデヒド類又はアミン類が特に好ましい。本発明はこの好ましい態様として、密着向上剤が、硫黄化合物、メラミン、アセチレン類、アルキノール類、アルデヒド類又はアミン類であることを特徴とする請求項４に記載の電気コイルの製造方法（請求項５）を提供する。
【００２２】
ここで、メラミン（＝２，４，６−トリアミノトリアジン）の添加量としては、樹脂がポリエステルイミド又はポリアミドイミド等の場合は、樹脂１００重量部に対して、０．１〜２０重量部、好ましくは０．３〜１５重量部、より好ましくは０．５〜１０重量部程度である。メラミンの使用割合が小さすぎると銅導体への密着性改善効果が小さく、一方メラミンの使用割合を上記範囲の上限以上としても密着性改善効果は増大せず、又不活性ガス雰囲気中に活性ガスが少量含まれていた場合、加熱処理時の密着性の低下を十分防げない場合がある。
【００２３】
硫黄化合物としては、防錆剤として使用されているものを挙げることができる。具体的には、ジスルフィド、チオール類（メルカプタン類：セチルメルカプタン、２−メルカプトイミダゾール、５−アミノ−１，３，４−チアジアゾール−２−チオール等）、チオ尿素類（チオ尿素、フェニルチオ尿素等）、チアジアゾール類等を挙げることができる。硫黄化合物の添加量としては、樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部が好ましく、より好ましくは０．１〜１重量部程度である。
【００２４】
アセチレン類としては１−ヘキシン等を、アルキノール類としてはプロパルギルアルコール、１−ヘキシン−３−オール等を、アルデヒド類としてはベンズアルデヒド、桂皮アルデヒド等を、アミン類としてはラウリルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルセチルアミン、トリメチルセチルアンモニウムブロミド等を挙げることができる。これらは、金属と錯化合物を作ることで、絶縁被膜と金属との密着性を向上するものである。
【００２５】
請求項６の態様は、前記絶縁層が、ポリエステルイミド又はポリアミドイミドからなることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電気コイルの製造方法である。
【００２６】
絶縁層に用いられる樹脂としては、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等が挙げられるが、これらの例示のみに限定されない。これらの例示の中でも耐摩耗牲などの機械的性質、耐熱性、耐薬品性等の点から、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル又はポリイミドを主体とする樹脂が好ましく、特に、ポリエステルイミド又はポリアミドイミドを主体とする場合が好ましい。ここで、主体とするとは、絶縁層が前記樹脂のみで構成されていること、又は絶縁層が前記樹脂で構成されているが本発明の趣旨を阻害しない範囲内で他の樹脂を含むこと、を意味する。なお、前記の例示の樹脂は、１種類を用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。
【００２７】
ポリエステルイミドは、例えば、トリカルポン酸無水物とジアミンとの反応生成物であるイミドジカルポン酸と、多価アルコールとを反応させることによって得ることができる。ポリアミドイミドは、例えば、トリメリット酸無水物とジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートとを、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機溶媒中で反応させることによって容易に製造することができる。
【００２８】
本発明の製造方法に使用される絶縁電線は、前記の導体と接触している絶縁層の外周に他の絶縁層を有していてもよい。この場合、前記絶縁層及び他の絶縁層により絶縁被覆が形成される。すなわち、絶縁被覆が複数の層から構成される場合である。例えば、導体と接触している絶縁層を、ポリアミドイミドに密着向上剤を添加したもので構成し、その外周に接してポリイミドからなる絶縁層を設けることにより、耐屈曲性に優れた絶縁被覆を得ることができる。
【００２９】
本発明は前記の電気コイルの製造方法に加えて、この製造方法により製造された電気コイルを用いることを特徴とするモータを提供する（請求項７）。本発明のモータは、含浸ワニス処理や自己融着電線の融着処理等の加熱処理がされたものであっても、絶縁電線の導体と絶縁被覆との密着性に優れており絶縁被覆の剥離等を生じにくいので、冷凍機の駆動用モータ等として好適に用いられる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の電気コイルの製造方法は、絶縁電線の加熱処理の工程を有するものであるが、加熱処理による導体と絶縁被覆間の密着性の低下が小さい。従って、その絶縁電線を使用した本発明のモータは、絶縁被覆の剥離等を生じにくく駆動用モータ等として好適である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、本発明を実施するための形態を、実施例により説明するが、本発明の範囲はこの実施例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を損ねない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
【実施例】
【００３２】
実施例１〜２、比較例１〜２
［絶縁電線の作製］
径約１．０ｍｍの銅線に、表１の第１層に示す樹脂ワニスを塗布し、焼付炉を用いて焼付けして、被膜厚み２５μｍの絶縁層（第１層）を形成した。その後、この絶縁層上に、汎用ポリアミドイミド樹脂ワニス（日立化成工業社製：ＨＩ４０６Ｅ−３４）を、常法によって塗布し、焼付炉を用いて焼付けして、被膜厚み約１０μｍの絶縁層（第２層）を形成し、絶縁電線を得た。
【００３３】
［第１層（絶縁層）の形成に用いた樹脂ワニス］
高密着ポリエステルイミド樹脂ワニス：  大日精化社製のＥＨ４０２−４５Ｎｏ．３（表１中では「高密着ＥｓＩ」と示す。）
高密着ポリアミドイミド樹脂ワニス：以下に示す方法により製造したもの（表１中では「高密着ＰＡＩ」と示す。）
【００３４】
［高密着ポリアミドイミド樹脂ワニスの製造］
温度計、冷却管、塩化カルシウム充填管、攪拌器及び窒素ガス吹き込み管が取り付けられた１Ｌフラスコ中に、窒素ガス吹き込み管から毎分１５０ｍｌの窒素ガスを流しながら、ＴＭＡ（トリメリット酸無水物、三菱瓦斯化学社製）の１７６．９ｇ、ＥＴＭ（トリメリット酸）の１．９５ｇ、ＭＤＩ（メチレンジイソシネート）の２３３．３ｇを投入した。次に、フラスコ中に、溶媒としてＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）５３６ｇを添加し、撹拌機で撹拌しながら８０℃で３時間加熱した後、約４時間かけて系内の温度を１２０℃まで昇温し、同温度で３時間加熱した。その後、加熱を止め、フラスコ中に、キシレン１３４ｇを添加して内溶液を希釈した後、放冷し、不揮発分含量が３５重量％であるポリアミドイミド樹脂ワニスを得た。このポリアミドイミド樹脂ワニスにメラミン（日本サイテックインダストリー社製サイメル３００）を１ｐｈｒ添加して高密着ポリアミドイミド樹脂ワニスを得た。
【００３５】
［電気コイルの作製、含浸ワニス処理］
このようにして得られた絶縁電線を捲回してコイルを形成した。このコイルを、含浸ワニス（ＥＬＡＮＴＡＳ社製、ＰＥＤ９２３−５０）に含浸した後引上げ、大気中又は窒素雰囲気下（酸素含量１００ｐｐｍ以下）で、１６０℃の恒温室内で加熱し、下記の方法で導体と絶縁層間の密着性を測定した。密着性の測定は、加熱前と、１時間、４時間、６時間加熱した後の絶縁電線について行い、その結果を表１に示した。
【００３６】
［密着性の測定方法（急伸切断膜浮き）］
ＪＩＳ  Ｃ３００３「８．１ａ」急激伸張に準じて、膜浮き（２カ所測定したときの平均値：膜浮き平均）を測定し、膜浮き平均を表１に示した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１に示す結果より、含浸ワニス処理（加熱処理）を窒素（不活性ガス）雰囲気で行った実施例１、２では、１６０℃で１〜６時間加熱（含浸ワニス処理や自己融着性絶縁電線の融着皮膜間の融着の際の加熱に近い条件）しても「急伸切断膜浮き」は、大気中で行った比較例１、２と比べてはるかに小さく、加熱処理を不活性ガス雰囲気で行うことにより、加熱処理による密着性低下が、顕著に改善されることが明らかである。