本发明涉及一种在将具有扁平的截面的扁平导线进行加工而成的扁平线圈通过电沉积涂装技术附着绝缘涂装并进行烘烤，从而制造带绝缘被膜的线圈的方法。
本申请主张基于2015年12月18日在日本申请的专利申请2015-246950号及2016年12月14日在日本申请的专利申请2016-242018号的优先权，并将该内容援用于此。
背景技术：
所谓的漆包线等绝缘被膜电线通过在电线涂布以绝缘树脂为基础的绝缘涂料(清漆)并进行烘烤来制造，作为涂布该绝缘涂料的技术，电沉积涂装技术受到关注。并且，该绝缘被膜电线为在马达和变压器等中使用的线圈时，以电线的状态进行绝缘被膜之后加工成线圈的组件形状时，有时在绝缘包覆产生龟裂等，因此试图在将未进行绝缘包覆的裸电线加工成线圈的形态之后进行绝缘包覆。
例如，专利文献1中公开有一种对将扁平导线加工成马达用的电磁线圈形状(扁立卷绕)的工件进行电沉积涂装的技术。该专利文献1中，以利用卡盘把持工件的两端部而保持悬吊的状态，一边以该悬吊状态输送工件一边将比把持部分更靠下方的部分浸渍于电沉积液以进行涂装。而且，记载有在涂装之后通过干燥或固化形成绝缘包覆。
并且，专利文献2中也记载有通过吊架把持线圈的两端部以保持悬吊状态，并将比该把持部分更靠下方的部分浸渍于电沉积液中进行涂装，之后，配置到烘烤干燥炉中，利用红外线和热风加热之后冷却，从而使被膜固化。并且，记载有若绝缘被膜的膜厚较厚则表面容易产生气泡的内容。
另一方面，专利文献3中公开有一种去除被膜中产生的气泡的技术，其中记载有在电沉积涂装工序中途从电沉积液中多次取出工件，一边去除附着于工件的气泡一边进行电沉积涂装。根据该专利文献3，若伴随自电沉积涂装工序开始起经过的时间，延长不取出工件而浸泡在电沉积液中的连续浸渍时间，则能够有效地去除气泡。
专利文献1：日本特开2012-117133号公报
专利文献2：日本特开2012-224924号公报
专利文献3：日本特开2012-180585号公报
但是，如专利文献2中所记载，在被膜厚的部分容易产生气泡。因此，对加工成线圈之前的线状的电线进行电沉积涂装时，能够轻松地形成厚度均匀的被膜，但在将电线加工成线圈状的形态之后进行电沉积涂装时，因为具有卷绕而重合的部分和弯曲部等的形状，因此被膜的厚度容易产生偏差，并且其干燥烘烤也容易变得不均匀。因此，存在容易残留气泡的问题。
技术实现要素：
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够缩小绝缘被膜内的膜厚分布的带绝缘被膜的线圈的制造方法。
本发明的带绝缘被膜的线圈的制造方法，在将具有扁平的横截面的扁平导线卷绕成螺旋状而形成的线圈组件上附着绝缘涂料并进行烘烤，从而制造带绝缘被膜的线圈，所述带绝缘被膜的线圈的制造方法的特征在于，具有：电沉积涂装工序，除了应进行绝缘被膜的所述线圈组件的两端部之外，在该两端部之间的部分通过电沉积而附着绝缘涂料；及烘烤工序，将附着于电沉积涂装后的线圈组件的绝缘涂料进行烘烤，从而在该线圈组件形成绝缘被膜，所述电沉积涂装工序之前，使应进行绝缘被膜的所述线圈组件维持形成于所述两端部之间的多个卷绕部彼此间隔开而伸长的状态，并在该伸长状态下进行所述电沉积涂装工序和所述烘烤工序。
在线圈组件的卷绕部彼此间隔开的伸长状态下，即在不使卷绕部彼此重合而为线状的状态下实施电沉积涂装并进行干燥烘烤，从而能够绕导线形成厚度均匀的绝缘被膜。通常容易在膜厚较厚的部分残留气泡，因此能够通过整体的膜厚分布变小而减少气泡的残留，从而能够形成品质优良的绝缘被膜。
本发明的带绝缘被膜的线圈的制造方法可以如下：使所述伸长状态维持在应进行绝缘被膜的所述线圈组件的弹性变形范围内。
通过使线圈组件的伸长状态维持在弹性变形范围内，在解除伸长状态时卷绕部彼此的间隔自然变窄，从而能够轻松地还原为卷绕部彼此重合的原来的形状。因此，能够省略用于使带绝缘被膜的线圈(线圈组件)的形状还原到原来的状态的作业工序和在该作业工序中使用的胶带等部件，从而能够简化制造工序。
本发明的带绝缘被膜的线圈的制造方法可以如下：以使应进行绝缘被膜的所述线圈组件的所述两端部相互平行的状态把持所述两端部，并维持所述伸长状态。
将线圈组件的两端部把持成相互平行的状态，从而能够在不使卷绕部彼此接触的状态下进行电沉积涂装及干燥烘烤，并抑制悬垂，也能够防止处理一连串工序时干扰其他设备等。
根据本发明，在线圈组件的卷绕部间隔开的状态下，附着绝缘涂料并进行干燥烘烤，因此能够在线圈组件形成厚度均匀的绝缘被膜，由此能够减少气泡的残留而形成品质优良的绝缘被膜。
附图说明
图1为表示在用于本发明的带绝缘被膜的线圈的制造方法的一实施方式的电沉积涂装用夹具保持有线圈组件的状态的立体图。
图2为表示将图1所示的连同电沉积涂装用夹具载置于加热器上的状态的立体图。
图3为示意地表示本实施方式的制造方法中的电沉积涂装的例的剖视图。
图4为示意地表示在本实施方式的制造方法中使用的烘烤装置的例的立体图。
图5为表示通过本实施方式的制造方法实施绝缘被膜的线圈组件的例的立体图。
图6为拉伸了图5所示的线圈组件的状态的立体图。
图7为表示实施有绝缘被膜的带绝缘被膜的线圈的例的俯视图，且为表示绝缘被膜的膜厚观察截面位置的图。
图8为表示图7所示的各膜厚观察截面位置上的带绝缘被膜的线圈的横截面图，且为表示各膜厚观察截面位置上的绝缘被膜的膜厚观察位置的图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
该实施方式中的带绝缘被膜的线圈10为在电动机和发电机的定子中使用的线圈段，例如如图8所示，该线圈10由将具有扁平的横截面(t:0.6mm×W:12mm)的扁平导线如图7所示卷绕成螺旋状而形成为扁平状的线圈组件1构成，该线圈组件1的除了该两端部2以外的中间部分3(图7中阴影部分)通过绝缘被膜5被绝缘包覆。虽然省略了图示，但该带绝缘被膜的线圈10中露出线圈组件1的扁平导线的两端部2与定子铁芯耦合。
该带绝缘被膜的线圈10经过如下工序制造而成，即：成型工序，将扁平导线加工成扁平状的线圈组件1的形状；清洗工序，清洗加工后的线圈组件1；电沉积涂装工序，清洗之后除了线圈组件1的两端部2之外，在该两端部2之间的中间部分3通过电沉积涂装技术附着绝缘涂料；及烘烤工序，加热线圈组件1以将附着于线圈组件1的绝缘涂料进行干燥并烘烤。
成型工序中，将扁平导线沿该面方向弯曲成型而如图5及图6所示加工成具有多个卷绕部4的线圈组件1。另外，图5表示线圈组件1的自然状态，图6为表示以使线圈组件1的两端部2相互平行的状态在该弹性变形范围内伸长的伸长状态。如此，线圈组件1在自然状态下卷绕部4彼此紧密配置。并且，该图5及图6所示例子中，形成于线圈组件1的中间部分3的卷绕部4形成为长圆状(卷绕外径为100mm×50mm)，两端部2沿该卷绕部4的长边方向延伸突出而设置。另外，应用了本发明的线圈组件并不限于该图5所示的形状，能够采用各种形状的线圈组件。
电沉积涂装工序在通过图1所示的电沉积涂装用夹具11保持线圈组件1的状态下进行。
该电沉积涂装用夹具11为除了线圈组件1的两端部2之外对两端部2之间的中间部分3(图5及图6中阴影部分)进行电沉积涂装的夹具，其由平板状的底板12和固定于该底板12的一面的多对夹钳13构成。各夹钳13把持线圈组件1的端部2，图示例中，具备固定于底板12的固定侧夹钳部件14及通过螺丝15固定于该固定侧夹钳部件14的可动侧夹钳部件16，在两个夹钳部件14、16的对置部形成有通过紧固这些夹钳部件14、16来使线圈组件1的端部2保持插入状态的狭槽部17。并且，在狭槽部17设置有与所插入的线圈组件1的端部2弹性接触的弹簧片18。
该情况下，各夹钳13以在底板12上成为多个列的方式被固定，并且在相邻的列之间成对配置，如图1中以空心箭头表示，在一对夹钳13的狭槽部17分别插入线圈组件1的端部2来将其把持，从而能够架设于一对夹钳13之间，并且使线圈组件1以与底板12垂直且使两端部2相互平行的状态在线圈组件1的弹性变形范围内伸长并使卷绕部4彼此间隔开而配置。并且，如此通过夹钳13把持线圈组件1的两端部2，从而能够维持伸长状态，即能够维持使形成于两端部2之间的多个卷绕部4彼此间隔开的状态。并且，成对的夹钳13排列成列状并配置于底板12上，因此各线圈组件1也相互间隔开排成一列，并且以相同的姿势配置(参考图2)。图示例中，底板12上一共配置有四个线圈组件1，四个线圈组件1排成一列。
并且，在底板12上以去除其中间部的方式形成有沿厚度方向的开口部19。而且，电沉积涂装用夹具11的底板12及成对的夹钳13中的至少一个由导电及导热良好的材料例如铝、铜等金属形成。另外，夹钳13并不限定于通过图示的螺丝15固定可动侧夹钳部件16的形式，也可以设为使用弹簧等来推压可动侧夹钳部件16的形式。
如此，电沉积涂装工序之前，将通过成型工序加工而成的线圈组件1的两端部2把持在电沉积涂装用夹具11的各夹钳13，以将线圈组件1垂直立设于底板12上，并且保持伸长状态。而且，线圈组件1以该伸长状态进行电沉积涂装工序。
具体而言，利用吊架(省略图示)支承保持有该线圈组件1的电沉积涂装用夹具11的底板12以使线圈组件1成为悬吊的状态。即，线圈组件1以被夹钳13把持的端部2朝上且配置于两端部2之间的中间部分3朝下的状态被支承。并且，在底板12利用鳄鱼夹等连接配线(均省略图示)。另外，吊架由绝缘体形成。
而且，如图3所示将该悬吊状态的线圈组件1浸渍于装满绝缘涂料21的电沉积槽22内。此时，除了用夹钳13把持的端部2之外，将从夹钳13露出的中间部分3浸渍于电沉积槽22内，并在底板12与电沉积槽22内的电极23之间从直流电源24导通电流以进行电沉积涂装。
储藏于电沉积槽22内的绝缘涂料21为以聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酯酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂等为基本树脂的绝缘涂料(清漆)。在绝缘涂料21中添加有固化剂等。
在电沉积槽22中浸渍规定时间之后，从电沉积槽22中提起线圈组件1，进行附着于线圈组件1的涂料(绝缘涂料21)的烘烤处理。
而且，烘烤工序中，使用图4所示的烘烤装置31。在该烘烤装置31中被隧道状的隔热罩32包围的通道33的入口处设置有接收站34，在隔热罩32的内侧依次设置有干燥站35、烘烤站36和冷却站37，在通道33的出口设置有取出站38。而且，在干燥站35及烘烤站36分别设置有加热器39，在冷却站37设置有供给冷风的送风机(省略图示)。并且，这些各站34～38被闸门分隔。例如通过步进梁等间歇输送机构(省略图示)间歇性地移动线圈组件1，从而进行线圈组件1在各站34～38之间的移送。
设置于干燥站35及烘烤站36的加热器39形成为板状，并且在通道33上水平设置，该加热器39的上表面为散热面39a。而且，也与电沉积涂装工序相同，通过电沉积涂装用夹具11将线圈组件1保持为伸长状态来进行烘烤工序。由此，能够均匀且充分地去除绝缘涂料21中所含的水和有机溶剂。
首先，在使线圈组件1朝上的状态下，将电沉积涂装用夹具11的底板12从接收站34依次输送至各加热器39上。而且，如图2所示，若在加热器39的散热面39a上载置保持了线圈组件1的底板12，则由于该底板12及夹钳13由导热良好的材料(铝、铜等)形成，因此加热器39的热从散热面39a迅速传递而在内部传导，从夹钳13传递至线圈组件1的端部2，并在线圈组件1内沿长度方向传导。此时，线圈组件1为电的良导体，导热也优异，因此被迅速加热，从而能够从内侧加热附着于线圈组件1的涂料。并且，在底板12形成有开口部19，因此来自与该开口部19面对的部分的加热器39的辐射热传递至线圈组件1，从而也能够从外部加热附着于线圈组件1的涂料。此外，成为通过隔热罩32抑制散热的状态，从而能够有效地加热线圈组件1。
如此在干燥站35通过干燥用的加热器39将线圈组件1例如加热为150℃以对绝缘涂料进行干燥，在烘烤站36中通过烘烤用的加热器39将线圈组件1例如加热为250℃以对涂料进行烘烤。而且，最后在冷却站37冷却之后，从取出站38取出并从电沉积涂装用夹具11的夹钳13卸下线圈组件1的端部2，从而被制成带绝缘被膜的线圈产品。
如上所述，该实施方式的电沉积涂装中，在电沉积涂装工序至烘烤工序的一连串的工序中，以在线圈组件1的弹性变形范围内卷绕部4彼此间隔开的伸长状态即以不使卷绕部4彼此重合而呈线状的状态实施电沉积涂装，从而进行干燥烘烤。由此，能够绕线圈组件1的导线形成厚度均匀的绝缘被膜5，且能够减少气泡的残留而形成品质优良的绝缘被膜5。
并且，线圈组件1中，该两端部2从卷绕部4向侧方突出，因此有时因将线圈组件1设为悬吊状态时的卷绕部4的自重而使卷绕部4的中间部成为悬垂的状态。关于该点，本实施方式中，使线圈组件1的两端部2保持相互平行展开的状态，从而能够在不使卷绕部4彼此接触的状态下进行电沉积涂装及干燥烘烤，并且抑制卷绕部4的悬垂而能够防止在处理一连串的工序时干扰其他设备器等。因此，能够轻松地处理线圈组件1。
此外，烘烤工序中，将加热器39的热从线圈组件1的端部2沿长度方向传递而从内部加热线圈组件1，因此附着于线圈组件1的涂料也从内侧朝向外侧逐渐固化，因此即使附着于线圈组件1的涂料中残留有气泡的情况下，气泡也通过逐渐变厚的固化层而从内侧被按向外侧，从而容易从该表面消除气泡。因此，能够进一步减少气泡的残留，且能够形成品质优良的绝缘被膜5。
另外，上述实施方式中，在电沉积涂装工序之前，使应进行绝缘被膜的线圈组件1在弹性变形范围内伸长，从而维持卷绕部4彼此间隔开的状态，但也可以使线圈组件1塑性变形而维持卷绕部4彼此间隔开的状态。
将线圈组件1的伸长状态维持在弹性变形范围内时，若在烘烤工序之后解除伸长状态，则卷绕部4彼此的间隔自然变窄，从而能够轻松地还原到卷绕部4彼此重合的原来的形状(电沉积涂装工序之前的状态)。因此，与使线圈组件1塑性变形的情况相比，能够省略用于使带绝缘被膜的线圈10(线圈组件1)的形状还原到原来的状态的作业工序和在该作业工序中使用的胶带等部件，从而简化制造工序。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够加以各种变更。
例如，上述实施方式中，烘烤工序中使加热器39的热从线圈组件1的端部2传递而从内部加热线圈组件1，但也可以设为从外部加热的结构。并且，实施方式中，在电沉积涂装用夹具11保持线圈组件1的两端部2，该两端部2均载置于加热器39上，但也可以仅将两端部2中的一个端部载置于加热器39上，以从该一端部向线圈组件1整体导热。该情况下，也可以由导热材料构成把持其一个端部的夹钳。
实施例
为了确认本发明的效果，进行了以下试验。
如图8所示，利用无氧铜将线圈组件制作成将具有扁平的横截面(t:0.6mm×W:12mm)的扁平导线以螺旋状卷绕10次并将卷绕部形成为长圆状(卷绕外径为100mm×50mm的扁平状)的线圈组件。作为电沉积涂装用夹具制作图1所示的结构的夹具，电沉积涂装用夹具的底板及夹钳使用铝进行了制作。而且，将线圈组件安装于电沉积涂装用夹具，使卷绕部彼此的间隔维持表1的“线圈卷绕部的间隔”所示的条件，使用以聚酰胺酰亚胺(PAI)为主体的绝缘涂料和以聚酰亚胺(PI)的树脂为主体的绝缘涂料进行了电沉积涂装工序。并且，电沉积涂装工序之后，以与实施方式中叙述的方法相同的方法在加热器上载置电沉积涂装用夹具，通过导热来加热电线组件以进行烘烤工序，从而制作出带绝缘被膜的线圈。
另外，实施例1～8中，在电沉积涂装工序及烘烤工序中使线圈组件在弹性变形范围内维持伸长状态，实施例9中，在电沉积涂装工序及烘烤工序中使线圈组件超出弹性变形范围而产生塑性变形并维持伸长状态。并且，比较例1在电沉积涂装工序及烘烤工序中不使线圈组件呈伸长状态，即不使该线圈组件弹性变形或塑性变形而维持自然状态。
并且，在烘烤工序中，升温至150℃，并在150℃下保持5分钟而进行干燥，之后在250℃下保持3分钟而进行烘烤之后，进行了冷却。升温速度如表1所示。而且，烘烤工序之后，测定形成于带绝缘被膜的线圈的绝缘被膜的膜厚并检查了气泡的残留状态。
使用基恩士有限公司(KEYENCE CORPORATION.)制的显微镜(VHX-5000)进行了绝缘被膜的膜厚的测定。并且，如图7中用双点划线a1～a8表示，观察长圆状的各卷绕部(共计10次)的直线部与弯曲部的共计8处的截面，测定这些8处的各截面中如图8中用双点划线b1～b2表示的平面部与角部的共计8处的绝缘被膜的膜厚，从而测定各带绝缘被膜的线圈的10×8＝80处的绝缘被膜的膜厚。
而且，利用以下式(1)计算了各带绝缘被膜的线圈中的绝缘被膜的膜厚的偏差。另外，式(1)的平均值为将80处绝缘被膜的膜厚的测定值进行平均后的值。
[|{(与平均值差距最大的膜厚的测定值)-(平均值)}|/(平均值)]×100(％)……(1)
并且，通过肉眼观察来进行了气泡的检查。而且，将存在能够肉眼确认的气泡且该气泡为5处以上的情况记为“C”，将气泡为1～4处的情况记为“B”，并且将肉眼观察中未能确认到气泡的情况记为“A”。
将这些结果示于表1。
[表1]
由表1可知，将卷绕部的间隔设为1mm以上的情况(实施例1～7、9)中，绝缘被膜的膜厚的偏差均为20％以下，能够形成厚度均匀的绝缘被膜，绝缘被膜中也未确认到有气泡残留。另外，卷绕部的间隔小于1mm的情况(实施例8)中，虽然产生了小的气泡，但其程度不影响实际的使用。
并且，由表1可知，将卷绕部的间隔设定得越大，越能够缩小绝缘被膜的膜厚的偏差。另外，通过比较实施例7与实施例9的结果可知，即使将卷绕部的间隔设定为超出弹性变形范围内(15mm以下)的大小，绝缘被膜的膜厚的偏差也没发生变化。
另一方面，未将线圈卷绕部间隔开(0mm)而设为卷绕部彼此接触的状态的比较例1中，绝缘被膜的膜厚的偏差增大，且产生了5处以上的气泡。
由这些结果可知，在电沉积涂装工序及烘烤工序中，将线圈组件的卷绕部间隔开来维持伸长状态，从而能够缩小绝缘被膜的膜厚的偏差且能够抑制气泡的产生。并且，将卷绕部的间隔设为1mm以上，从而能够进一步减少绝缘被膜的膜厚的偏差，且能够形成不残留气泡的品质优良的绝缘被膜。
符号说明
1 线圈组件
2 端部
3 中间部分
4 卷绕部
5 绝缘被膜
10 带绝缘被膜的线圈
11 电沉积涂装用夹具
12 底板
13 夹钳
14 固定侧夹钳部件
15 螺丝
16 可动侧夹钳部件
17 狭槽部
18 弹簧片
19 开口部
21 绝缘涂料
22 电沉积槽
23 电极
24 直流电源
31 烘烤装置
32 隔热罩
33 通道
34 接收站
35 干燥站
36 烘烤站
37 冷却站
38 取出站
39 加热器
39a 散热面