(57)【要約】  本発明は、複数のユニットを、ワイヤ供給ユニット（１）、ワイヤを前処理するユニット（２）、被覆剤を塗布するユニット（５）、被覆されたワイヤを後処理するユニット（６）、被覆されたワイヤを巻き取るユニット（８）の順番で有する、導電性ワイヤを被覆する装置に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユニットを、
ワイヤ供給ユニット（１）、
ワイヤを前処理するユニット（２）、
被覆剤を塗布するユニット（５）、
被覆されたワイヤを後処理するユニット（６）、
被覆されたワイヤを巻き取るユニット（８）、
の順番で備える、導電性ワイヤを被覆する装置。
【請求項２】
前記ワイヤを前処理するユニット（２）は、ワイヤを加熱する装置を有している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ワイヤ供給ユニット（２）は予備加熱区域である、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記被覆剤を塗布するユニット（５）は、押出機（４）と、被覆剤を供給する貯蔵タンク（３）と、前記ワイヤを前処理するユニット（２）と前記被覆されたワイヤを後処理するユニット（６）との間に配置されたヘッドユニット（５´）とを有し、該ヘッドユニットに、被覆すべきワイヤが通される、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記被覆されたワイヤを後処理するユニット（６）は、架橋ユニットである、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記架橋ユニットは、熱又は高エネルギの放射により架橋を行うことができる、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記被覆されたワイヤを後処理するユニット（６）の下流には冷却装置（７）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
導電性ワイヤを被覆する方法であって、被覆すべきワイヤを、ユニット（１）を介して、ワイヤを前処理するユニット（２）に供給し、
ユニット（５）において押出機（４）からの被覆材料を塗布し、
前記被覆材料を塗布するユニット（５）の下流に配置されたユニット（６）において後処理を行い、
ユニット（８）において、被覆されたワイヤを巻き取ることを特徴とする、導電性ワイヤを被覆する方法。
【請求項９】
貯蔵タンク（３）を介してグラニュールを押出機（４）に供給し、該押出機から、前記ワイヤを被覆するユニット（５）に、溶融された被覆剤を与える、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ユニット（６）における後架橋に続いてユニット（７）において冷却を行う、請求項８又は９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ワイヤ上に１つ又は複数の層の被覆剤を塗布する装置及び方法に関する。
【０００２】
先行技術によれば、特に電気コイル用の巻線には絶縁作用を有する被覆が設けられる。このためには例えばワイヤエナメルをワイヤ上に塗布し、硬化させる。このステップは、欠陥のない絶縁を保証するために、１〜３０回以上繰り返すことができる。次いで、被覆が完了したワイヤをリールに巻き取る。
【０００３】
この方法を実行する装置は先行技術であり、例えばＤＥ３７４１３２８Ｃ２号明細書、ＥＰ１９６０１７Ｂ１号明細書、ＷＯ２００５／０８２５４８Ａ２号明細書に記載されている。
【０００４】
これまで公知の被覆方法では、被覆前にワイヤをいわゆる焼鈍により軟らかくし、伸線剤残留物を除去できる点で共通している。次いでエナメルをストリッピングダイス又はフェルトにより塗布する。次いでエナメルを炉内で硬化させる。炉からの溶剤蒸気の逃出を最小限にするために炉をやや負圧で運転することができる。構成形式に応じて、炉内の温度は４００〜７００℃である。炉内におけるワイヤの滞留時間は、ワイヤ直径と、被覆剤の所望の塗布厚さに応じたものである。炉内での処理中に、溶剤は蒸発し、ワイヤエナメル樹脂は架橋される。剥離しない良好に付着する膜が生じる。蒸発した溶剤は触媒によりほぼ燃焼させることができる。発熱プロセスにより生じた熱は、炉を加熱するために再利用することができる。
【０００５】
上記方法を実行するために、ＷＯ２００５／０８２５４８Ａ２号明細書には、ワイヤ材料を継続的に貫通搬送する搬送区域を有した装置が設けられている。多重被覆のために、溶剤含有のエナメル層を熱硬化させるための加熱可能な熱硬化ステーションと、該熱硬化ステーションに前置若しくは後置された、糸状の材料上に塗布されたエナメル層をＵＶ放射硬化するためのＵＶ硬化ステーションとを組み合わせることが提案されている。
【０００６】
ＷＯ２００７／０５１４５８Ａ１号明細書により公知の装置には、絶縁ワニスシャフトが設けられており、この絶縁ワニスシャフトを通して導電性ワイヤが搬送手段により搬送される。絶縁ワニスシャフトの入口側にはワニス塗布ユニットが設けられており、このユニットは絶縁ワニス用のタンクに接続されている。絶縁ワニスを焼き付けるために必要な熱エネルギは中央の加熱装置によって発生させられ、この場合、加熱空気はファンによって、ワイヤの送り方向とは逆方向に、絶縁ワニスシャフトを通して案内され、１つの循環路内を案内される。上記装置にはさらに、絶縁ワニスシャフトに平行して配置されたエナメルシャフトが設けられており、このエナメルシャフトには必要に応じて、熱空気流分配器の部分流を供給することができる。
【０００７】
このような装置は、ＥＰ１９６１０１７Ｂ１号明細書にも記載されている。
【０００８】
ＤＥ３７４１３２８Ａ１号明細書によりさらに、熱風循環用の管路系が設けられている装置が公知である。この管路系には、熱風循環を維持するためのファンと、新鮮空気及び排ガスのない熱風を供給するための管路系における開口とが設けられている。
【０００９】
上記方法及び装置は、エネルギ的な観点から改善の必要がある。というのも、約２０％のエネルギが、炉からの放射により失われているからである。煙突からの排気を介してさらに約２０％のエネルギが失われる。毎回一緒に加熱されなければならないワイヤは、エナメル塗布機からのエネルギの約５５％を消費する。残りの約５％は、エナメル硬化のために使用される。この値は、装置構造に応じて変化する場合がある。
【００１０】
この観点から、ワイヤエナメル塗布の効率を上げる試みがなされた。これまでの開発のいずれも市場には出ていない。
【００１１】
効率向上の一例がＤＥ４３３６３８５Ａ１号明細書に記載されている。ここに記載された方法によっては比較的厚い層構造が生じるので、これは変圧器構造におけるワイヤの使用に限られてしまう。モータ構造において必要な高い溝充填ファクタは、この方法によっては得られない。
【００１２】
上記方法により製造されたワイヤのさらなる欠点は、熱可塑性樹脂を使用することに基づく、通常僅か約１２０℃という低い耐熱性にある。従って、このようなワイヤは、コイル及びモータ構造における昨今の使用のためには使用できない。何故ならこの場合、１５５℃以上の温度における耐性が必要だからである。コイルのワイヤ始端部及び終端部は多くの場合、ろう接又は溶接される。ろう接又は溶接では、上記方法により製造されたワイヤを使用した場合、絶縁材料の割合が高いことにより基づき問題が生じる。即ち絶縁材料は、ろう接又は溶接の際に蒸発し、これにより結合の品質が通常不十分なものとなる。
【００１３】
本発明の課題は、上記欠点を有さない、導電性ワイヤ上に絶縁被覆を塗布する装置を提供することである。これにより形成されたワイヤは、その特性プロフィールが少なくとも市販の標準ワイヤに相当すべきものであるので、改めて認可する必要はない。この装置はエネルギ効率良く働くのが望ましい。廃棄処分又は処理が必要な排気は生じないのが望ましい。
【００１４】
この課題は、例えば複数のユニットを、
−ワイヤ供給ユニット、
−ワイヤを前処理するユニット、
−被覆剤を塗布するユニット、
−被覆されたワイヤを後処理するユニット、
−被覆されたワイヤを巻き取るユニット、
の順番で有している、導電性ワイヤを被覆する装置により解決される。
【００１５】
ワイヤ供給ユニットの構成は、先行技術により当業者には公知である。例えばワイヤ送りシステムでは、
−ワイヤをリールから引き出す、即ち、後続の装置、例えば巻取り機の引張力により引き出す。
−リールを垂直に、又は所定の角度を成して立て、変向ローラを介してワイヤを後続のユニットに供給する。（この装置の下流には、機械的又は電気的なワイヤテンション制御システムが配置されているので、ワイヤ張力は巻取り中に制御される。）
−太いワイヤ用のリールは、ワイヤ張力を、ワイヤテンション制御システムと組み合わせて、僅かかつ一定に維持するために、モータ駆動される。
【００１６】
ワイヤ送りシステムは、先行技術において、ワイヤエナメル塗布及び押出装置のために種々様々な構成がある。
【００１７】
ワイヤを前処理するユニットも通常のエナメル塗布機から公知である。この場合、例えばいわゆる焼鈍を行うことができる。この焼鈍によりワイヤが軟らかく焼き鈍しされ、伸線剤残留物が除去される。
【００１８】
このユニットは、ワイヤを例えば誘導加熱する予備加熱区域であっても良い。
【００１９】
被覆剤を塗布するユニットは、使用される被覆剤に応じて構成することができる。被覆剤は、ワイヤの絶縁に適しているように選択される。好適には、熱可塑性樹脂を使用することができる。使用可能な熱可塑性樹脂は例えばＥＰ００３０７１７号明細書に記載されている。
【００２０】
熱可塑性樹脂の塗布は、押出機を使用して行うことができる。即ち、貯蔵タンクを介して被覆材料が押出機へと与えられる。次いで押出機から材料がワイヤへと塗布される。押出機はこのために好適には、前処理ユニットの下流に配置されたヘッドユニットを有している。押出機は好適には、直接ヘッドユニット（以下ではクロスヘッドダイスと言う）に接続されて、ヘッドユニットによって、被覆すべきワイヤをガイドすることができるように接続されるように構造化されている。押出機は、ワイヤ直径と、塗布すべき絶縁材料量（即ち、被覆量）とに適合されている。
【００２１】
押出機には、貯蔵タンクからの例えばプラスチックグラニュールが供給される。押出機では材料が溶融され、最終的にはクロスヘッドダイスにおいて、前処理されたワイヤへと塗布される。
【００２２】
熱可塑性樹脂は、昨今のワイヤエナメル及びエナメル線の要求を満たしていない。従って、本発明による装置は、被覆されたワイヤの後処理をするユニットが設けられている。後処理ユニットは、好適には、熱可塑性樹脂の架橋が行われるユニットである。即ち、塗布された熱可塑性樹脂は後から架橋されて、熱硬化性樹脂へと変化する。これにより、標準的に製造されたエナメル線に匹敵する特性プロフィールが得られる。
【００２３】
後架橋を行う装置は、種々様々な慣用の方法で働くことができる。例えば架橋は炉内で熱により行われる。しかしながら放射により後架橋を行うこともできる。即ち硬化は、赤外線、近赤外線、紫外線、又は電子放射により行うことができる。また、別の慣用の高エネルギ放射線又は加熱装置を使用することもできる。使用される架橋法の形式は、その都度使用される熱可塑性樹脂に応じたものである。特に好適には紫外線又は近赤外線放射である。
【００２４】
後架橋の際に熱の発生が生じるならば、又は被覆されたワイヤが熱くなるならば、冷却区域を設けることができる。冷却区域は例えば冷却空気又は別の媒体によって作動させることができる。
【００２５】
本発明による装置は、先行技術に対して著しい利点を有している。従って、この装置により、熱可塑性樹脂を導電性ワイヤ（例えばいわゆるエナメル線又は巻線）に塗布することができ、このワイヤは、特に耐熱性に対する昨今の要求を満たすものである。全体として、被覆ワイヤの製造は、通常、１つの塗布方法のみが使用される従来の塗布装置若しくは塗布方法よりも簡単に行うことができる。許容できないエミッションも生じない。従って、被覆ワイヤを１Ｋｇ製造する際のエネルギ消費はこれまでよりも著しく減じられる。この装置の所要スペースも先行技術により公知であるよりも著しく少ない。このワイヤには、これまで公知の電気的機械的パラメータが有効であるので、新たな認可は必要ない。先行技術と比較して方法パラメータ数が少ないことにより、高いプロセス確実性も保証される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による装置を概略的に示した図である。
【００２７】
以下に、本発明を図面につき詳しく説明する。
【００２８】
ユニット１を介して、被覆すべきワイヤの供給が行われる。裸ワイヤがユニット２へと送られ、ここでこのワイヤは前処理される。前処理されたワイヤは次いでユニット５を通される。このユニットで絶縁被覆材料の塗布が行われる。
【００２９】
ユニット５はいわゆるクロスヘッドダイスとして形成されている。クロスヘッドダイス５´は押出機４に接続されている。押出機４では、貯蔵タンク３からのプラスチックグラニュールが溶融される。溶融されたプラスチックグラニュールは次いで、クロスヘッドダイスを介してワイヤに均一に塗布される。
【００３０】
クロスヘッドダイス５´は、押出機出口への接続部と、ワイヤガイドシステムから成っていて、ワイヤガイドシステムは、押出スクリュ軸線に対して直角又は角度を成して真ん中に配置されている。ワイヤガイドシステムの周りでは、分配通路及びノズルガイドによって、ワイヤに材料が塗布される。分配通路は、材料が、中央のワイヤ通路の周りに環状に均一に分配され、被覆が同心的に行われるように構成されている。これは、一定の押出機の送りを前提としており、一定の送りは、所定の押出方法パラメータにより保証される。これらのパラメータは、その都度のワイヤ直径、被覆厚さ、製造速度、材料により規定される。この場合、主要なパラメータは、押出機シリンダ長さに関する温度プロフィール、スクリュ回転数、クロスヘッドダイスの温度及び材料タイプから成っている。さらに被覆厚さは、ワイヤ速度によって制御することもできる。
【００３１】
被覆されたワイヤはユニット６に供給される。このユニットでは被覆の架橋が行われる。これに続いて、ユニット７により冷却が行われる。ユニット８で、ワイヤの巻取りにより最終製品の製造が行われる。
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【国際調査報告】
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