絶縁電線とそれを用いた回転機器
【課題】Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を光吸収剤に吸収させたときに生じる発熱により絶縁皮膜を熱分解することで、絶縁皮膜を容易に剥離できる絶縁電線を提供する。さらに、この絶縁電線を用いて、同出力でも体格を小型化できる回転機器を提供する。
【解決手段】導体上に遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付した絶縁皮膜を有する絶縁電線、及びこれを用いた回転機器。
【解決手段】導体上に遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付した絶縁皮膜を有する絶縁電線、及びこれを用いた回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機などに代表される回転機器のコイルを構成するために最適で、溶接と同じ種類のレーザー照射で電線端末の皮膜剥離が行える絶縁電線と、この絶縁電線を用いて端末加工を施した回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｄ−ＹＡＧレーザー（発振波長：１０６４ｎｍ）は、金属部品の溶接に用いられる比較的安価なレーザー光源である。このＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いて従来の絶縁電線（例えばポリアミドイミド、耐熱ポリエステル、ポリエステルイミドなどのワニスを導体上に塗布・焼付して絶縁皮膜を形成した電線）の皮膜を除去（接合のために導体表面を剥き出しにすること）ができれば、皮膜の剥離のための工程の短縮に寄与することが大きい。しかしながら、一般的な有機化合物及び／または高分子化合物は１０６４ｎｍ近傍に有効な吸収帯を持たないため、この波長のレーザー光を用いた皮膜剥離は困難である。このため、皮膜剥離のための大出力レーザーが必要であった。
【０００３】
皮膜中にＮｄ−ＹＡＧレーザー光を吸収する吸収剤を分散させてこの問題を解決した提案がいくつか成されている。
例えば絶縁皮膜中にカーボンブラック微粒子を分散させる技術が公知技術として知られている（特許文献１参照）。また絶縁皮膜中にアルミナ微粒子を分散させた技術も提案されている（特許文献２参照）。
特許文献１に記載された方法でカーボンブラック微粒子を絶縁塗料中に分散させる場合、電気伝導性を有するため剥離した端部から電流が漏れるなどの問題があり電気絶縁性を保つ端部の加工が難しい。
特許文献２に記載された通りにアルミナ微粒子を絶縁塗料中に分散させる場合、アルミナ微粒子は不純物に依る物を除き本質的に１０６４ｎｍ近傍に有効な吸収帯を持たないため、これを皮膜中に分散させても、光吸収に対して有効な手段とは言い難い。
【０００４】
また特許文献３で提案されているレーザー溶着用の有機顔料・染料を皮膜樹脂中に分散する技術でも光吸収を形成することができるが、エナメルワニスの焼付時の熱で分解・変質し光吸収性を安定して発現させるのは困難である。
特許文献２では、導体上に０．１μｍ程度の銅の酸化物皮膜を生成させ、これを光吸収層とする提案もなされているが、厚い酸化物皮膜層を電線の導体上に位置させると絶縁皮膜と導体の間の密着性が低下し絶縁皮膜が剥離してしまうといった問題がある。また、剥離させた部分を溶接接合させる場合は、酸化物皮膜により接合不良を引き起こすといった問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８５７５５号公報
【特許文献２】特開平０７−３７４３５号公報
【特許文献３】特開２００７−２９１２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を光吸収剤に吸収させたときに生じる発熱により絶縁皮膜を熱分解することで、絶縁皮膜を容易に剥離できる絶縁電線を提供することを目的とする。
さらに、工程の短縮と簡略化が可能な回転機器の製造方法と、同出力でも小型化できる回転機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の発明により解決された。
（１）導体上に遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付した絶縁皮膜を有することを特徴とする絶縁電線。
（２）導体上に２層以上の絶縁塗料を塗布焼付けした絶縁皮膜を有し、前記絶縁皮膜の少なくとも１層に遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする多層絶縁電線。
（３）前記絶縁皮膜の最内層以外の少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする（２）に記載の多層絶縁電線。
（４）前記絶縁皮膜の最内層を含む少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付けして形成されたことを特徴とする（２）に記載の多層絶縁電線。
【０００８】
（５）前記絶縁皮膜を構成する樹脂成分がポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（６）前記絶縁皮膜中に含有される遷移金属酸化物微粒子が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はＣｕの酸化物、並びにＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕから選ばれる２種以上を含有する複合金属酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である（１）〜（５）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（７）前記絶縁皮膜がＮｄ−ＹＡＧレーザーで剥離可能であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（８）前記絶縁皮膜中に分散させた遷移金属酸化物微粒子の平均一次粒子径が１μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（９）前記絶縁皮膜の少なくとも一部をＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いて除去した（１）〜（８）のいずれか１項に記載の絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなることを特徴とする回転機器。
（１０）（１）〜（８）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなる回転機器の製造方法であって、その絶縁電線の末端部分の絶縁皮膜の剥離をＮｄ−ＹＡＧレーザーで行うことを特徴とする回転機器の製造方法。
（１１）（１）〜（８）のいずれか１項記載の絶縁電線または多層絶縁電線の導体と端子部材とを電気的に接続する導体の接続方法であって、
前記絶縁電線または多層絶縁電線の所定部分にレーザー光を照射装置によってレーザー光を照射して絶縁皮膜を除去する絶縁被膜除去工程と、
前記絶縁皮膜除去工程の後、前記絶縁皮膜が除去されることで露出した前記導体と前記端子部材とを当接させてそれらの少なくとも一方に前記レーザー光照射装置によってレーザー光を照射してそれらを接合し電気的に接続する導体結線工程と
を有することを特徴とする導体の接続方法。
（１２）電機子の巻線を構成する導体の一部を、（１１）に記載の導体の接合方法により前記端子部材に接合することを特徴とする回転機器の製造方法。
（１３）（１２）に記載の回転機器の製造方法において、前記電機子がロータを構成するものであって、前記端子部材が整流子のセグメントから延出した整流子接続片であることを特徴とする回転機器の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の絶縁電線は、回転機用電線に必要な電気特性を損なうことなく、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を照射することで容易に絶縁皮膜を剥離させ、導体を露出させることができる。
本発明の絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成した本発明の回転機器は、絶縁電線の端末部をＮｄ−ＹＡＧレーザーの照射により絶縁皮膜を剥離し導体を露出させ、また同じＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いた絶縁電線端末部の溶接加工を行うことができる。皮膜の剥離と端末部の導体の溶接を同一のレーザー光で行えるため、従来行われていた方法（絶縁皮膜を機械的に剥離したのち電気溶接で端末部を接合）に比べて大幅に工程を短縮することができる。また、絶縁皮膜の剥離を炭酸ガスレーザーで行い、端末部の導体の接合をＮｄ−ＹＡＧレーザーと波長の異なるレーザー光を用いて加工する場合に比べて、同一の発振器を使用できるため光学系の製造機器の簡略化を実現できる。
本発明ではレーザー光で導体の接合加工を行うため、電気溶接に比べて溶接用の給電端子接触部分を絶縁電線の導体露出部および被溶接電気端子に用意する必要がない。よって回転機器の設計上の自由度が増し、回転機器の小型化にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の絶縁電線は遷移金属酸化物微粒子を絶縁皮膜中に分散させている。絶縁皮膜中の遷移金属酸化物微粒子にＮｄ−ＹＡＧレーザー光を照射すると、そのレーザー光が遷移金属酸化物微粒子に吸収され、遷移金属酸化物微粒子に吸収させたときに生じる発熱により絶縁皮膜を熱分解することで、絶縁皮膜を剥離させることを特徴としている。
【００１１】
上記の絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成した本発明の回転機器（例えばモータ、発電機など）は、絶縁電線の端末部をＮｄ−ＹＡＧレーザーの照射により絶縁皮膜を剥離し導体を露出させ、同じＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いた絶縁電線端末部の溶接加工を行えることを特徴としている。皮膜の剥離と端末部の導体の溶接を同一のレーザー光にて行うため、従来行われていた絶縁皮膜の機械的な剥離に続く電気溶接による端末部の接合に比べて大幅に工程を短縮することができる。
また、絶縁皮膜の剥離を炭酸ガスレーザーで行い、端末部の導体の接合をＮｄ−ＹＡＧレーザーと波長の異なるレーザー光を用いて加工する場合に比べて、同一の発振器を使用するため製造機器の光学系の簡略化を実現できる。
【００１２】
本発明において、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を吸収し熱へと変換する材料として遷移金属酸化物微粒子が適している理由について述べる。
一般的に遷移金属原子は配位子が配位することによって縮退していたｄ軌道のエネルギー準位が分裂し、分裂したｄ軌道間のエネルギー差に相当する光を吸収することが知られている（ｄ−ｄ遷移）。
ｄ−ｄ遷移の吸収帯は５００〜１２００ｎｍにあり、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍは、この吸収帯の吸収端に位置する。そのため遷移金属化合物はＮｄ−ＹＡＧレーザーの光を効率よく吸収することができる。光吸収によって電子状態が励起状態に遷移するが、そのほとんどは無輻射失活過程により熱を放出して基底状態に戻る。そのため遷移金属化合物はＮｄ−ＹＡＧレーザー光によって効率良く発熱する。遷移金属化合物を分散させた絶縁皮膜では、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光照射によって遷移金属化合物より生じた熱により樹脂成分を熱分解させて除去することができる。
【００１３】
絶縁皮膜中に分散させる遷移金属化合物は電気絶縁体であり、かつ絶縁皮膜塗料の塗布焼付時に曝される過酷な高温にも安定な化合物として、本発明では遷移金属酸化物を用いる。
皮膜中の遷移金属酸化物微粒子はレーザー光照射時の発熱に対しても安定であるが、皮膜樹脂の熱分解ガスによって吹き飛ばされ導体上には残留せず、皮膜剥離後の導体接合は良好に実施することができる。
【００１４】
粒子径が照射光の波長より大きい場合、粒子の陰の部分が生じる。陰の部分でも幾分かは幾何光学的な散乱により照射光が到達することができるが、粒子径が波長以下の場合粒子の陰を生じること無く、照射光は皮膜中の粒子によりミー散乱又はレイリー散乱によって散乱される。従って皮膜中に分散させる遷移金属酸化物粒子の粒子径は照射光波長以下が望ましい。Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍの光を用いる場合、具体的な平均一次粒子径としては０．０１μｍから１μの範囲にあることが好ましい。
【００１５】
遷移金属酸化物粒子の皮膜樹脂への配合量を多くすることでより発熱量を多くすることができ、皮膜の熱分解のためには有利になる。しかし、あまり多くすると皮膜の可とう性が低下し被覆電線としての機械的強度が著しく低下するため、皮膜樹脂への配合量は、皮膜を構成する樹脂分１００質量部に対して５質量部から４０質量部の範囲にあることが好ましく、７質量部〜３０質量部であることがさらに好ましい。
【００１６】
絶縁皮膜中に分散させる遷移金属酸化物微粒子はＮｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍにおける吸光係数が大きい化合物の方が有利といえる。吸光係数が大きいことは前述のｄ−ｄ遷移における遷移確率が大きいことであり、より高効率に光から熱への変換が可能であることを意味している。すなわち、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍにおける吸光係数が大きい遷移金属酸化物は皮膜を熱分解させるに十分な熱量を得るために必要な配合量を小さく抑えることができるため、金属酸化物微粒子無添加の絶縁電線と比べて同等な電気特性を有し、かつ、巻付け加工に必要な機械特性を実現することができる。
【００１７】
使用できる遷移金属種はＳｃ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの金属錯体または金属酸化物を用いることができるが、吸収極大波長がＮｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍに近い長波長側に存在する金属種、すなわち周期律表における第４周期元素であるＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの酸化物が望ましい。
金属酸化物微粒子を添加する絶縁皮膜を構成する樹脂成分は特に制限はないが、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどから選ばれる一つ又は複数の樹脂を、電線に要求される耐熱特性によって選択し用いることができる。これらの絶縁樹脂をＮ−メチルピロリドンやクレゾールなどに溶解させた樹脂液に、金属酸化物微粒子を添加し均一分散体を調製し、導体上に塗布・焼付することで絶縁電線を製造する。
【００１８】
絶縁樹脂液への金属酸化物微粒子の分散方法としては、例えばプラネタリーミキサー、ハイブリッドミキサー、ボールミル、ミキシングロールを用いる方法が挙げられるが、分散方法はこれに限定されるものではない。樹脂液への分散を補助する目的で分散剤を樹脂液に加えたり、金属酸化物微粒子の表面を有機シランカップリング剤を用いて疎水化したりしてもよい。これらの絶縁樹脂液（絶縁塗料）を導体上に任意の方法により塗布焼付して絶縁皮膜を形成して、本発明の絶縁電線を製造することができる。また、金属アルコキシドの形態で絶縁樹脂液に配合し、絶縁電線製造時の焼付炉内の高温を利用し金属アルコキシドを縮合させゾル−ゲル法により金属酸化物微粒子を皮膜内に生成させても良い。
また、導体としては、従来絶縁電線に用いられている導体であれば制限無く用いることができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様においてはレーザー光照射によって遷移金属酸化物微粒子の発熱により皮膜の樹脂を熱分解させる。そのため遷移金属酸化物微粒子を配合した絶縁皮膜層より下層に遷移金属酸化物微粒子無配合の絶縁皮膜層を設けると導体上に皮膜樹脂またはその熱変性物が残留し皮膜の剥離が不十分になる場合がある。
【００２０】
本発明の多層絶縁電線の多層構成の絶縁皮膜において遷移金属酸化物微粒子を配合した絶縁皮膜層より上層には遷移金属酸化物微粒子を含まない皮膜層を設けることができる。この場合はレーザー光照射による絶縁皮膜の剥離性はほとんど影響を受けない。これは、遷移金属酸化物微粒子を含む下層の絶縁皮膜樹脂の熱分解ガスの急激な膨張により上層の皮膜樹脂が吹き飛ばされて皮膜の剥離が進行するためである。
多層構成の絶縁皮膜の最外層には電線の電機子への巻付け工程での耐傷性を付与する目的でポリエチレンワックスなどの潤滑性分を配合した絶縁皮膜を形成しても良い。
本発明における絶縁皮膜の厚さは、レーザー光照射で剥離が十分に行える厚さであれば特に制限はないが、例えば膜厚（複数層の場合は各層膜厚の合計）が１０〜１５０μｍが好ましい。
【００２１】
次に、上記絶縁電線の好ましい皮膜剥離方法と本発明の好ましい回転機器の製造方法について図面を参照して説明する。
図１に示す回転機器１０は、電機子１と固定子１１を備える。電機子１は、回転軸２と、該回転軸２に固定され、ティース４に巻線が巻回された整流子３とを備える。
従来は、整流子のセグメントに形成された結線爪に、巻線が係止されたものが主流であった。これに対し、結線工程を簡略化するため、セグメントに結線すべく結線部を所定位置に配置し、レーザー剥離によってその結線部の巻線の絶縁皮膜を除去し、その後、レーザー溶接を施して電気的に接続させる方法がとられるようになった。
図２に示すように、巻線の導体接続部を定位置に配置する。その後、導体接続部５にレーザー光照射装置６によるレーザー光ＬＢ７を照射して該部分の絶縁皮膜を除去し、導線本体を露出させる。
次に図３に示すように導体接続部５上に整流子接続片９が重なるように整流子セグメント８が配置される。位置決め後、レーザー光ＬＢ７を照射して接合させる。
【００２２】
なお、この例の「導体結線工程」では、整流子接続片に予め貫通孔を設けておき、貫通孔を導体接続部で塞ぐように配置し、レーザー光照射装置からのレーザー光ＬＢを整流子接続片における貫通孔周囲に照射するとともに、貫通孔を介して導体接続部に照射して行っている。このようにすると、整流子接続片及び導体接続部（その導線本体）がそれぞれ直接レーザー光ＬＢのエネルギーを受けることになる。また、導体接続部に照射されたレーザー光ＬＢの一部は反射してしまうが、反射したレーザー光の一部は貫通孔の内面に照射され、該内面においてもレーザー光のエネルギーを受けることになる。これらのことから、整流子接続片と導体接続部（その導線本体）とを低エネルギーで良好に接合させることができる。もちろん、貫通孔は必ずしも形成する必要はなく、整流子接続片の上方または斜め上方からレーザー光を照射してもよい。また、この例の皮膜除去工程では、上記実施の形態と同様にレーザー光照射装置からのレーザー光ＬＢを導体接続部に照射している。
【００２３】
皮膜除去工程にて、導体接続部にレーザー光照射装置によるレーザー光ＬＢが照射されて絶縁皮膜が除去されるので、後の導体接続工程で、例えば、絶縁皮膜が炭化して溶接部内に残ってしまうことが低減され、導体接続部（導線本体）と接続端子とを電気的に良好に接続することができる。しかも、皮膜除去工程と導体結線工程とで共にレーザー光照射装置を用いるので、例えば皮膜除去工程で刃具やその刃具を駆動するための特別な装置等が別途必要とならず、全体として小規模（小型で低コスト）な設備とすることができる。また、例えば、絶縁皮膜を刃具で剥離させる場合、絶縁皮膜を剥離させるべく刃具を機械的に駆動（移動）させるための大きなスペースが必要となるが、これが不要となる。さらに、例えば、絶縁皮膜を刃具で剥離させる場合、剥離させた絶縁皮膜の屑の処理が必要となることが多いが、本発明ではこれがほぼ不要となる。
【００２４】
なお、導体接続部の位置とレーザー光ＬＢの焦点位置とをずらして照射することにより、導体への熱の影響を低減しながら絶縁皮膜を剥離することができる。すなわち、絶縁皮膜剥離工程では、レーザー光の照射範囲を大きくしながら、導体への熱の影響を低くし、後の導体接続工程では、それよりも照射範囲を狭くしてレーザー光を集中的に溶接箇所に集中させることで効率的な皮膜除去工程と導体結線工程が実現できる。
この照射範囲を変更する方法は、焦点はずらさず、集光レンズを剥離用に変更してもよい。
【００２５】
導体表面に、すす（皮膜残留物）が残る場合があるが、導体と皮膜との密着力は失われているため、簡単なブラッシングで除去可能である。または皮膜の熱分解を促進するため、酸素雰囲気でレーザー光を照射させてもよい。酸素雰囲気で照射させる場合は、分解が促進されるため、レーザー出力を下げることができる（例えば、後述する実施例では大気雰囲気下５．５ｋＷの出力を行っているところ、酸素雰囲気下では３．５ｋＷまで下げることができた）。
【００２６】
本発明の絶縁電線の皮膜剥離は、上述したＮｄ−ＹＡＧレーザーはもちろんのこと、
ファイバーレーザーなどによっても行うことができる。
レーザー照射条件は、絶縁層の厚さ、樹脂の種類などにより適宜に設定できる。また、酸素が過剰な雰囲気にてレーザー光を照射することでより良好な皮膜除去ができる。
【００２７】
本発明の絶縁電線を適用する回転機器は特に制限されないが、具体的にはモータが挙げられる。これらを作製するにあたり、回転機器の端子と本発明の絶縁電線の端末を接合する必要がある。この接合は、上述のＮｄ−ＹＡＧレーザーをはじめとするレーザー光で行うことができる。
【実施例】
【００２８】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明は、これらの実施例によって何らの制約を受けるものではない。
（遷移金属酸化物微粒子を分散させた絶縁樹脂液の調製と絶縁電線の製造）
実施例１
酸化チタン微粒子（平均一次粒径０．１μｍ）６４ｇをＮ−メチルピロリドン２００ｇに撹拌させながら分散しスラリー状の混合物を作成した。このスラリー状の混合物を撹拌させながらポリアミドイミドワニスＨＩ−４０６（商品名、日立化成株式会社製）（固形分３２％）２０００ｇを添加し約１時間撹拌して、微粒子が均一に分散した絶縁樹脂液を調製した。調製した絶縁樹脂液を用いておよそ５ｍの熱風循環式の竪型炉で４００〜５００℃にて通過時間を３０〜９０秒で導体径０．９ｍｍの軟銅線に塗布・焼付を行い、皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００２９】
実施例２
酸化チタン微粒子（平均一次粒径０．０３μｍ）１２８ｇを用いた以外は実施例１と同様にして、微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、同様の製造方法で皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３０】
実施例３
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりに酸化クロム微粒子（ＣＡＳ Ｎｏ．１３０８−３８−９、平均一次粒径０．１μｍ）４５ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３１】
実施例４
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりに銅−クロム−マンガン複合酸化物微粒子（ＣＡＳ Ｎｏ．６８１６８−９４−４、平均一次粒径０．５μｍ）４５ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３２】
比較例１
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりにアルミナ微粒子（平均一次粒径０．１μｍ）６４ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３３】
比較例２
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりにシリカ微粒子（平均一次粒径０．０３μｍ）１２８ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３４】
実施例５
下層（導体に接する層）に実施例１と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液、上層はＨＩ−４０６を塗布焼付して下層膜厚１０μｍ、上層膜厚２０μｍからなる絶縁電線を作成した。
【００３５】
実施例６
下層に実施例３と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液、中間層に実施例１と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液、上層にＨＩ−４０６にポリエチレンワックスを樹脂固形分１００質量部に対して５質量部を加え分散させた絶縁樹脂液を塗布焼付して、下層膜厚１０μｍ、中間層膜厚１７μｍ、上層３μｍからなる絶縁電線を作成した。
【００３６】
実施例７
下層にＨＩ−４０６、上層に実施例１と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液を塗布焼付して、下層膜厚１０μｍ、上層膜厚２０μｍからなる絶縁電線を作成した。
【００３７】
作成した絶縁電線はいずれも良好な外観であり電線特性は良好であった。
【００３８】
（Ｎｄ−ＹＡＧレーザーによる皮膜剥離）
各実施例、比較例の電線端末を以下のように剥離し、剥離状態の評価を行った。
５．５ｋＷ出力のＮｄ−ＹＡＧレーザー光を２ミリ秒間絶縁皮膜に２回照射することでレーザーによる皮膜剥離状態を拡大鏡にて観察した。併せて、酸素雰囲気下での皮膜剥離も行った。酸素雰囲気では３．５ｋＷ出力で２ミリ秒間、２回の照射とした。皮膜が完全に消失し導体が見える状態を良好と判定した。皮膜の除去が不完全な場合はその旨を表中に記載した。
表１に示すとおり、比較例１〜２では樹脂分解物が残留するか、ほとんど剥離しなかったのに対し、実施例１〜７ではいずれも良好に皮膜が剥離された。
【表１】
【００３９】
（端末の接合）
絶縁電線の皮膜を上記の方法で剥離した部分に対して、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を用いて、厚さ０．３ｍｍのスズめっき付き純銅端子を重ねて溶接による接合を行った。Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光（２．８ｋＷ出力）を１０ミリ秒間絶縁皮膜に照射した。
接合の良否は引っ張り試験機を用いて接合部分の破断強度を測定し、溶接強度とした。３０Ｎ以上を良好と評価した。
表２に示すとおり、比較例１〜２では溶接強度が３０Ｎ未満で強度不足であるに対し、実施例１〜７ではいずれも３０Ｎ以上の良好な溶接強度を示した。
【００４０】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の製造方法に係る回転機器を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の製造方法においてレーザー照射を行っているときの状態を模式的に示す説明図である。
【図３】図２を一部拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 電機子
２ 回転軸
３ 整流子
４ ティース
５ 導体接続部
６ レーザー照射装置
７ レーザー光ＬＢ
８ 整流子セグメント
９ 整流子接続片
１０ 回転機器
１１ 固定子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機などに代表される回転機器のコイルを構成するために最適で、溶接と同じ種類のレーザー照射で電線端末の皮膜剥離が行える絶縁電線と、この絶縁電線を用いて端末加工を施した回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎｄ−ＹＡＧレーザー（発振波長：１０６４ｎｍ）は、金属部品の溶接に用いられる比較的安価なレーザー光源である。このＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いて従来の絶縁電線（例えばポリアミドイミド、耐熱ポリエステル、ポリエステルイミドなどのワニスを導体上に塗布・焼付して絶縁皮膜を形成した電線）の皮膜を除去（接合のために導体表面を剥き出しにすること）ができれば、皮膜の剥離のための工程の短縮に寄与することが大きい。しかしながら、一般的な有機化合物及び／または高分子化合物は１０６４ｎｍ近傍に有効な吸収帯を持たないため、この波長のレーザー光を用いた皮膜剥離は困難である。このため、皮膜剥離のための大出力レーザーが必要であった。
【０００３】
皮膜中にＮｄ−ＹＡＧレーザー光を吸収する吸収剤を分散させてこの問題を解決した提案がいくつか成されている。
例えば絶縁皮膜中にカーボンブラック微粒子を分散させる技術が公知技術として知られている（特許文献１参照）。また絶縁皮膜中にアルミナ微粒子を分散させた技術も提案されている（特許文献２参照）。
特許文献１に記載された方法でカーボンブラック微粒子を絶縁塗料中に分散させる場合、電気伝導性を有するため剥離した端部から電流が漏れるなどの問題があり電気絶縁性を保つ端部の加工が難しい。
特許文献２に記載された通りにアルミナ微粒子を絶縁塗料中に分散させる場合、アルミナ微粒子は不純物に依る物を除き本質的に１０６４ｎｍ近傍に有効な吸収帯を持たないため、これを皮膜中に分散させても、光吸収に対して有効な手段とは言い難い。
【０００４】
また特許文献３で提案されているレーザー溶着用の有機顔料・染料を皮膜樹脂中に分散する技術でも光吸収を形成することができるが、エナメルワニスの焼付時の熱で分解・変質し光吸収性を安定して発現させるのは困難である。
特許文献２では、導体上に０．１μｍ程度の銅の酸化物皮膜を生成させ、これを光吸収層とする提案もなされているが、厚い酸化物皮膜層を電線の導体上に位置させると絶縁皮膜と導体の間の密着性が低下し絶縁皮膜が剥離してしまうといった問題がある。また、剥離させた部分を溶接接合させる場合は、酸化物皮膜により接合不良を引き起こすといった問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２８５７５５号公報
【特許文献２】特開平０７−３７４３５号公報
【特許文献３】特開２００７−２９１２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を光吸収剤に吸収させたときに生じる発熱により絶縁皮膜を熱分解することで、絶縁皮膜を容易に剥離できる絶縁電線を提供することを目的とする。
さらに、工程の短縮と簡略化が可能な回転機器の製造方法と、同出力でも小型化できる回転機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の発明により解決された。
（１）導体上に遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付した絶縁皮膜を有することを特徴とする絶縁電線。
（２）導体上に２層以上の絶縁塗料を塗布焼付けした絶縁皮膜を有し、前記絶縁皮膜の少なくとも１層に遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする多層絶縁電線。
（３）前記絶縁皮膜の最内層以外の少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする（２）に記載の多層絶縁電線。
（４）前記絶縁皮膜の最内層を含む少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付けして形成されたことを特徴とする（２）に記載の多層絶縁電線。
【０００８】
（５）前記絶縁皮膜を構成する樹脂成分がポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（６）前記絶縁皮膜中に含有される遷移金属酸化物微粒子が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はＣｕの酸化物、並びにＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕから選ばれる２種以上を含有する複合金属酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である（１）〜（５）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（７）前記絶縁皮膜がＮｄ−ＹＡＧレーザーで剥離可能であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（８）前記絶縁皮膜中に分散させた遷移金属酸化物微粒子の平均一次粒子径が１μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
（９）前記絶縁皮膜の少なくとも一部をＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いて除去した（１）〜（８）のいずれか１項に記載の絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなることを特徴とする回転機器。
（１０）（１）〜（８）のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなる回転機器の製造方法であって、その絶縁電線の末端部分の絶縁皮膜の剥離をＮｄ−ＹＡＧレーザーで行うことを特徴とする回転機器の製造方法。
（１１）（１）〜（８）のいずれか１項記載の絶縁電線または多層絶縁電線の導体と端子部材とを電気的に接続する導体の接続方法であって、
前記絶縁電線または多層絶縁電線の所定部分にレーザー光を照射装置によってレーザー光を照射して絶縁皮膜を除去する絶縁被膜除去工程と、
前記絶縁皮膜除去工程の後、前記絶縁皮膜が除去されることで露出した前記導体と前記端子部材とを当接させてそれらの少なくとも一方に前記レーザー光照射装置によってレーザー光を照射してそれらを接合し電気的に接続する導体結線工程と
を有することを特徴とする導体の接続方法。
（１２）電機子の巻線を構成する導体の一部を、（１１）に記載の導体の接合方法により前記端子部材に接合することを特徴とする回転機器の製造方法。
（１３）（１２）に記載の回転機器の製造方法において、前記電機子がロータを構成するものであって、前記端子部材が整流子のセグメントから延出した整流子接続片であることを特徴とする回転機器の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の絶縁電線は、回転機用電線に必要な電気特性を損なうことなく、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を照射することで容易に絶縁皮膜を剥離させ、導体を露出させることができる。
本発明の絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成した本発明の回転機器は、絶縁電線の端末部をＮｄ−ＹＡＧレーザーの照射により絶縁皮膜を剥離し導体を露出させ、また同じＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いた絶縁電線端末部の溶接加工を行うことができる。皮膜の剥離と端末部の導体の溶接を同一のレーザー光で行えるため、従来行われていた方法（絶縁皮膜を機械的に剥離したのち電気溶接で端末部を接合）に比べて大幅に工程を短縮することができる。また、絶縁皮膜の剥離を炭酸ガスレーザーで行い、端末部の導体の接合をＮｄ−ＹＡＧレーザーと波長の異なるレーザー光を用いて加工する場合に比べて、同一の発振器を使用できるため光学系の製造機器の簡略化を実現できる。
本発明ではレーザー光で導体の接合加工を行うため、電気溶接に比べて溶接用の給電端子接触部分を絶縁電線の導体露出部および被溶接電気端子に用意する必要がない。よって回転機器の設計上の自由度が増し、回転機器の小型化にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の絶縁電線は遷移金属酸化物微粒子を絶縁皮膜中に分散させている。絶縁皮膜中の遷移金属酸化物微粒子にＮｄ−ＹＡＧレーザー光を照射すると、そのレーザー光が遷移金属酸化物微粒子に吸収され、遷移金属酸化物微粒子に吸収させたときに生じる発熱により絶縁皮膜を熱分解することで、絶縁皮膜を剥離させることを特徴としている。
【００１１】
上記の絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成した本発明の回転機器（例えばモータ、発電機など）は、絶縁電線の端末部をＮｄ−ＹＡＧレーザーの照射により絶縁皮膜を剥離し導体を露出させ、同じＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いた絶縁電線端末部の溶接加工を行えることを特徴としている。皮膜の剥離と端末部の導体の溶接を同一のレーザー光にて行うため、従来行われていた絶縁皮膜の機械的な剥離に続く電気溶接による端末部の接合に比べて大幅に工程を短縮することができる。
また、絶縁皮膜の剥離を炭酸ガスレーザーで行い、端末部の導体の接合をＮｄ−ＹＡＧレーザーと波長の異なるレーザー光を用いて加工する場合に比べて、同一の発振器を使用するため製造機器の光学系の簡略化を実現できる。
【００１２】
本発明において、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を吸収し熱へと変換する材料として遷移金属酸化物微粒子が適している理由について述べる。
一般的に遷移金属原子は配位子が配位することによって縮退していたｄ軌道のエネルギー準位が分裂し、分裂したｄ軌道間のエネルギー差に相当する光を吸収することが知られている（ｄ−ｄ遷移）。
ｄ−ｄ遷移の吸収帯は５００〜１２００ｎｍにあり、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍは、この吸収帯の吸収端に位置する。そのため遷移金属化合物はＮｄ−ＹＡＧレーザーの光を効率よく吸収することができる。光吸収によって電子状態が励起状態に遷移するが、そのほとんどは無輻射失活過程により熱を放出して基底状態に戻る。そのため遷移金属化合物はＮｄ−ＹＡＧレーザー光によって効率良く発熱する。遷移金属化合物を分散させた絶縁皮膜では、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光照射によって遷移金属化合物より生じた熱により樹脂成分を熱分解させて除去することができる。
【００１３】
絶縁皮膜中に分散させる遷移金属化合物は電気絶縁体であり、かつ絶縁皮膜塗料の塗布焼付時に曝される過酷な高温にも安定な化合物として、本発明では遷移金属酸化物を用いる。
皮膜中の遷移金属酸化物微粒子はレーザー光照射時の発熱に対しても安定であるが、皮膜樹脂の熱分解ガスによって吹き飛ばされ導体上には残留せず、皮膜剥離後の導体接合は良好に実施することができる。
【００１４】
粒子径が照射光の波長より大きい場合、粒子の陰の部分が生じる。陰の部分でも幾分かは幾何光学的な散乱により照射光が到達することができるが、粒子径が波長以下の場合粒子の陰を生じること無く、照射光は皮膜中の粒子によりミー散乱又はレイリー散乱によって散乱される。従って皮膜中に分散させる遷移金属酸化物粒子の粒子径は照射光波長以下が望ましい。Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍの光を用いる場合、具体的な平均一次粒子径としては０．０１μｍから１μの範囲にあることが好ましい。
【００１５】
遷移金属酸化物粒子の皮膜樹脂への配合量を多くすることでより発熱量を多くすることができ、皮膜の熱分解のためには有利になる。しかし、あまり多くすると皮膜の可とう性が低下し被覆電線としての機械的強度が著しく低下するため、皮膜樹脂への配合量は、皮膜を構成する樹脂分１００質量部に対して５質量部から４０質量部の範囲にあることが好ましく、７質量部〜３０質量部であることがさらに好ましい。
【００１６】
絶縁皮膜中に分散させる遷移金属酸化物微粒子はＮｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍにおける吸光係数が大きい化合物の方が有利といえる。吸光係数が大きいことは前述のｄ−ｄ遷移における遷移確率が大きいことであり、より高効率に光から熱への変換が可能であることを意味している。すなわち、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍにおける吸光係数が大きい遷移金属酸化物は皮膜を熱分解させるに十分な熱量を得るために必要な配合量を小さく抑えることができるため、金属酸化物微粒子無添加の絶縁電線と比べて同等な電気特性を有し、かつ、巻付け加工に必要な機械特性を実現することができる。
【００１７】
使用できる遷移金属種はＳｃ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの金属錯体または金属酸化物を用いることができるが、吸収極大波長がＮｄ−ＹＡＧレーザーの発振波長１０６４ｎｍに近い長波長側に存在する金属種、すなわち周期律表における第４周期元素であるＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕの酸化物が望ましい。
金属酸化物微粒子を添加する絶縁皮膜を構成する樹脂成分は特に制限はないが、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどから選ばれる一つ又は複数の樹脂を、電線に要求される耐熱特性によって選択し用いることができる。これらの絶縁樹脂をＮ−メチルピロリドンやクレゾールなどに溶解させた樹脂液に、金属酸化物微粒子を添加し均一分散体を調製し、導体上に塗布・焼付することで絶縁電線を製造する。
【００１８】
絶縁樹脂液への金属酸化物微粒子の分散方法としては、例えばプラネタリーミキサー、ハイブリッドミキサー、ボールミル、ミキシングロールを用いる方法が挙げられるが、分散方法はこれに限定されるものではない。樹脂液への分散を補助する目的で分散剤を樹脂液に加えたり、金属酸化物微粒子の表面を有機シランカップリング剤を用いて疎水化したりしてもよい。これらの絶縁樹脂液（絶縁塗料）を導体上に任意の方法により塗布焼付して絶縁皮膜を形成して、本発明の絶縁電線を製造することができる。また、金属アルコキシドの形態で絶縁樹脂液に配合し、絶縁電線製造時の焼付炉内の高温を利用し金属アルコキシドを縮合させゾル−ゲル法により金属酸化物微粒子を皮膜内に生成させても良い。
また、導体としては、従来絶縁電線に用いられている導体であれば制限無く用いることができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様においてはレーザー光照射によって遷移金属酸化物微粒子の発熱により皮膜の樹脂を熱分解させる。そのため遷移金属酸化物微粒子を配合した絶縁皮膜層より下層に遷移金属酸化物微粒子無配合の絶縁皮膜層を設けると導体上に皮膜樹脂またはその熱変性物が残留し皮膜の剥離が不十分になる場合がある。
【００２０】
本発明の多層絶縁電線の多層構成の絶縁皮膜において遷移金属酸化物微粒子を配合した絶縁皮膜層より上層には遷移金属酸化物微粒子を含まない皮膜層を設けることができる。この場合はレーザー光照射による絶縁皮膜の剥離性はほとんど影響を受けない。これは、遷移金属酸化物微粒子を含む下層の絶縁皮膜樹脂の熱分解ガスの急激な膨張により上層の皮膜樹脂が吹き飛ばされて皮膜の剥離が進行するためである。
多層構成の絶縁皮膜の最外層には電線の電機子への巻付け工程での耐傷性を付与する目的でポリエチレンワックスなどの潤滑性分を配合した絶縁皮膜を形成しても良い。
本発明における絶縁皮膜の厚さは、レーザー光照射で剥離が十分に行える厚さであれば特に制限はないが、例えば膜厚（複数層の場合は各層膜厚の合計）が１０〜１５０μｍが好ましい。
【００２１】
次に、上記絶縁電線の好ましい皮膜剥離方法と本発明の好ましい回転機器の製造方法について図面を参照して説明する。
図１に示す回転機器１０は、電機子１と固定子１１を備える。電機子１は、回転軸２と、該回転軸２に固定され、ティース４に巻線が巻回された整流子３とを備える。
従来は、整流子のセグメントに形成された結線爪に、巻線が係止されたものが主流であった。これに対し、結線工程を簡略化するため、セグメントに結線すべく結線部を所定位置に配置し、レーザー剥離によってその結線部の巻線の絶縁皮膜を除去し、その後、レーザー溶接を施して電気的に接続させる方法がとられるようになった。
図２に示すように、巻線の導体接続部を定位置に配置する。その後、導体接続部５にレーザー光照射装置６によるレーザー光ＬＢ７を照射して該部分の絶縁皮膜を除去し、導線本体を露出させる。
次に図３に示すように導体接続部５上に整流子接続片９が重なるように整流子セグメント８が配置される。位置決め後、レーザー光ＬＢ７を照射して接合させる。
【００２２】
なお、この例の「導体結線工程」では、整流子接続片に予め貫通孔を設けておき、貫通孔を導体接続部で塞ぐように配置し、レーザー光照射装置からのレーザー光ＬＢを整流子接続片における貫通孔周囲に照射するとともに、貫通孔を介して導体接続部に照射して行っている。このようにすると、整流子接続片及び導体接続部（その導線本体）がそれぞれ直接レーザー光ＬＢのエネルギーを受けることになる。また、導体接続部に照射されたレーザー光ＬＢの一部は反射してしまうが、反射したレーザー光の一部は貫通孔の内面に照射され、該内面においてもレーザー光のエネルギーを受けることになる。これらのことから、整流子接続片と導体接続部（その導線本体）とを低エネルギーで良好に接合させることができる。もちろん、貫通孔は必ずしも形成する必要はなく、整流子接続片の上方または斜め上方からレーザー光を照射してもよい。また、この例の皮膜除去工程では、上記実施の形態と同様にレーザー光照射装置からのレーザー光ＬＢを導体接続部に照射している。
【００２３】
皮膜除去工程にて、導体接続部にレーザー光照射装置によるレーザー光ＬＢが照射されて絶縁皮膜が除去されるので、後の導体接続工程で、例えば、絶縁皮膜が炭化して溶接部内に残ってしまうことが低減され、導体接続部（導線本体）と接続端子とを電気的に良好に接続することができる。しかも、皮膜除去工程と導体結線工程とで共にレーザー光照射装置を用いるので、例えば皮膜除去工程で刃具やその刃具を駆動するための特別な装置等が別途必要とならず、全体として小規模（小型で低コスト）な設備とすることができる。また、例えば、絶縁皮膜を刃具で剥離させる場合、絶縁皮膜を剥離させるべく刃具を機械的に駆動（移動）させるための大きなスペースが必要となるが、これが不要となる。さらに、例えば、絶縁皮膜を刃具で剥離させる場合、剥離させた絶縁皮膜の屑の処理が必要となることが多いが、本発明ではこれがほぼ不要となる。
【００２４】
なお、導体接続部の位置とレーザー光ＬＢの焦点位置とをずらして照射することにより、導体への熱の影響を低減しながら絶縁皮膜を剥離することができる。すなわち、絶縁皮膜剥離工程では、レーザー光の照射範囲を大きくしながら、導体への熱の影響を低くし、後の導体接続工程では、それよりも照射範囲を狭くしてレーザー光を集中的に溶接箇所に集中させることで効率的な皮膜除去工程と導体結線工程が実現できる。
この照射範囲を変更する方法は、焦点はずらさず、集光レンズを剥離用に変更してもよい。
【００２５】
導体表面に、すす（皮膜残留物）が残る場合があるが、導体と皮膜との密着力は失われているため、簡単なブラッシングで除去可能である。または皮膜の熱分解を促進するため、酸素雰囲気でレーザー光を照射させてもよい。酸素雰囲気で照射させる場合は、分解が促進されるため、レーザー出力を下げることができる（例えば、後述する実施例では大気雰囲気下５．５ｋＷの出力を行っているところ、酸素雰囲気下では３．５ｋＷまで下げることができた）。
【００２６】
本発明の絶縁電線の皮膜剥離は、上述したＮｄ−ＹＡＧレーザーはもちろんのこと、
ファイバーレーザーなどによっても行うことができる。
レーザー照射条件は、絶縁層の厚さ、樹脂の種類などにより適宜に設定できる。また、酸素が過剰な雰囲気にてレーザー光を照射することでより良好な皮膜除去ができる。
【００２７】
本発明の絶縁電線を適用する回転機器は特に制限されないが、具体的にはモータが挙げられる。これらを作製するにあたり、回転機器の端子と本発明の絶縁電線の端末を接合する必要がある。この接合は、上述のＮｄ−ＹＡＧレーザーをはじめとするレーザー光で行うことができる。
【実施例】
【００２８】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明は、これらの実施例によって何らの制約を受けるものではない。
（遷移金属酸化物微粒子を分散させた絶縁樹脂液の調製と絶縁電線の製造）
実施例１
酸化チタン微粒子（平均一次粒径０．１μｍ）６４ｇをＮ−メチルピロリドン２００ｇに撹拌させながら分散しスラリー状の混合物を作成した。このスラリー状の混合物を撹拌させながらポリアミドイミドワニスＨＩ−４０６（商品名、日立化成株式会社製）（固形分３２％）２０００ｇを添加し約１時間撹拌して、微粒子が均一に分散した絶縁樹脂液を調製した。調製した絶縁樹脂液を用いておよそ５ｍの熱風循環式の竪型炉で４００〜５００℃にて通過時間を３０〜９０秒で導体径０．９ｍｍの軟銅線に塗布・焼付を行い、皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００２９】
実施例２
酸化チタン微粒子（平均一次粒径０．０３μｍ）１２８ｇを用いた以外は実施例１と同様にして、微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、同様の製造方法で皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３０】
実施例３
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりに酸化クロム微粒子（ＣＡＳ Ｎｏ．１３０８−３８−９、平均一次粒径０．１μｍ）４５ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３１】
実施例４
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりに銅−クロム−マンガン複合酸化物微粒子（ＣＡＳ Ｎｏ．６８１６８−９４−４、平均一次粒径０．５μｍ）４５ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３２】
比較例１
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりにアルミナ微粒子（平均一次粒径０．１μｍ）６４ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３３】
比較例２
実施例１の酸化チタン微粒子の代わりにシリカ微粒子（平均一次粒径０．０３μｍ）１２８ｇを用いて微粒子分散絶縁樹脂液を調製し、実施例１と同様にして皮膜厚３０μｍの絶縁電線を作成した。
【００３４】
実施例５
下層（導体に接する層）に実施例１と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液、上層はＨＩ−４０６を塗布焼付して下層膜厚１０μｍ、上層膜厚２０μｍからなる絶縁電線を作成した。
【００３５】
実施例６
下層に実施例３と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液、中間層に実施例１と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液、上層にＨＩ−４０６にポリエチレンワックスを樹脂固形分１００質量部に対して５質量部を加え分散させた絶縁樹脂液を塗布焼付して、下層膜厚１０μｍ、中間層膜厚１７μｍ、上層３μｍからなる絶縁電線を作成した。
【００３６】
実施例７
下層にＨＩ−４０６、上層に実施例１と同じ遷移金属酸化物微粒子分散絶縁樹脂液を塗布焼付して、下層膜厚１０μｍ、上層膜厚２０μｍからなる絶縁電線を作成した。
【００３７】
作成した絶縁電線はいずれも良好な外観であり電線特性は良好であった。
【００３８】
（Ｎｄ−ＹＡＧレーザーによる皮膜剥離）
各実施例、比較例の電線端末を以下のように剥離し、剥離状態の評価を行った。
５．５ｋＷ出力のＮｄ−ＹＡＧレーザー光を２ミリ秒間絶縁皮膜に２回照射することでレーザーによる皮膜剥離状態を拡大鏡にて観察した。併せて、酸素雰囲気下での皮膜剥離も行った。酸素雰囲気では３．５ｋＷ出力で２ミリ秒間、２回の照射とした。皮膜が完全に消失し導体が見える状態を良好と判定した。皮膜の除去が不完全な場合はその旨を表中に記載した。
表１に示すとおり、比較例１〜２では樹脂分解物が残留するか、ほとんど剥離しなかったのに対し、実施例１〜７ではいずれも良好に皮膜が剥離された。
【表１】
【００３９】
（端末の接合）
絶縁電線の皮膜を上記の方法で剥離した部分に対して、Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光を用いて、厚さ０．３ｍｍのスズめっき付き純銅端子を重ねて溶接による接合を行った。Ｎｄ−ＹＡＧレーザー光（２．８ｋＷ出力）を１０ミリ秒間絶縁皮膜に照射した。
接合の良否は引っ張り試験機を用いて接合部分の破断強度を測定し、溶接強度とした。３０Ｎ以上を良好と評価した。
表２に示すとおり、比較例１〜２では溶接強度が３０Ｎ未満で強度不足であるに対し、実施例１〜７ではいずれも３０Ｎ以上の良好な溶接強度を示した。
【００４０】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の製造方法に係る回転機器を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の製造方法においてレーザー照射を行っているときの状態を模式的に示す説明図である。
【図３】図２を一部拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 電機子
２ 回転軸
３ 整流子
４ ティース
５ 導体接続部
６ レーザー照射装置
７ レーザー光ＬＢ
８ 整流子セグメント
９ 整流子接続片
１０ 回転機器
１１ 固定子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体上に遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付した絶縁皮膜を有することを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
導体上に２層以上の絶縁塗料を塗布焼付けした絶縁皮膜を有し、前記絶縁皮膜の少なくとも１層に遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする多層絶縁電線。
【請求項３】
前記絶縁皮膜の最内層以外の少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする請求項２に記載の多層絶縁電線。
【請求項４】
前記絶縁皮膜の最内層を含む少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付けして形成されたことを特徴とする請求項２に記載の多層絶縁電線。
【請求項５】
前記絶縁皮膜を構成する樹脂成分がポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項６】
前記絶縁皮膜中に含有される遷移金属酸化物微粒子が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はＣｕの酸化物、並びにＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕから選ばれる２種以上を含有する複合金属酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項７】
前記絶縁皮膜がＮｄ−ＹＡＧレーザーで剥離可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項８】
前記絶縁皮膜中に分散させた遷移金属酸化物微粒子の平均一次粒子径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項９】
前記絶縁皮膜の少なくとも一部をＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いて除去した請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなることを特徴とする回転機器。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなる回転機器の製造方法であって、該絶縁電線または多層絶縁電線の末端部分の絶縁皮膜の剥離をＮｄ−ＹＡＧレーザーで行うことを特徴とする回転機器の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線の導体と端子部材とを電気的に接続する導体の接続方法であって、
前記絶縁電線または多層絶縁電線の所定部分にレーザー光を照射装置によってレーザー光を照射して絶縁皮膜を除去する絶縁被膜除去工程と、
前記絶縁皮膜除去工程の後、前記絶縁皮膜が除去されることで露出した前記導体と前記端子部材とを当接させてそれらの少なくとも一方に前記レーザー光照射装置によってレーザー光を照射してそれらを接合し電気的に接続する導体結線工程と
を有することを特徴とする導体の接続方法。
【請求項１２】
電機子の巻線を構成する導体の一部を、請求項１１に記載の導体の接合方法により前記端子部材に接合することを特徴とする回転機器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の回転機器の製造方法において、前記電機子がロータを構成するものであって、前記端子部材が整流子のセグメントから延出した整流子接続片であることを特徴とする回転機器の製造方法。
【請求項１】
導体上に遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付した絶縁皮膜を有することを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
導体上に２層以上の絶縁塗料を塗布焼付けした絶縁皮膜を有し、前記絶縁皮膜の少なくとも１層に遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする多層絶縁電線。
【請求項３】
前記絶縁皮膜の最内層以外の少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有していることを特徴とする請求項２に記載の多層絶縁電線。
【請求項４】
前記絶縁皮膜の最内層を含む少なくとも１層が遷移金属酸化物を含有している絶縁塗料を塗布焼付けして形成されたことを特徴とする請求項２に記載の多層絶縁電線。
【請求項５】
前記絶縁皮膜を構成する樹脂成分がポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド及びポリイミドからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項６】
前記絶縁皮膜中に含有される遷移金属酸化物微粒子が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はＣｕの酸化物、並びにＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びＣｕから選ばれる２種以上を含有する複合金属酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項７】
前記絶縁皮膜がＮｄ−ＹＡＧレーザーで剥離可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項８】
前記絶縁皮膜中に分散させた遷移金属酸化物微粒子の平均一次粒子径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線。
【請求項９】
前記絶縁皮膜の少なくとも一部をＮｄ−ＹＡＧレーザーを用いて除去した請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなることを特徴とする回転機器。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線を絶縁電機子に巻付けて構成してなる回転機器の製造方法であって、該絶縁電線または多層絶縁電線の末端部分の絶縁皮膜の剥離をＮｄ−ＹＡＧレーザーで行うことを特徴とする回転機器の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁電線または多層絶縁電線の導体と端子部材とを電気的に接続する導体の接続方法であって、
前記絶縁電線または多層絶縁電線の所定部分にレーザー光を照射装置によってレーザー光を照射して絶縁皮膜を除去する絶縁被膜除去工程と、
前記絶縁皮膜除去工程の後、前記絶縁皮膜が除去されることで露出した前記導体と前記端子部材とを当接させてそれらの少なくとも一方に前記レーザー光照射装置によってレーザー光を照射してそれらを接合し電気的に接続する導体結線工程と
を有することを特徴とする導体の接続方法。
【請求項１２】
電機子の巻線を構成する導体の一部を、請求項１１に記載の導体の接合方法により前記端子部材に接合することを特徴とする回転機器の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の回転機器の製造方法において、前記電機子がロータを構成するものであって、前記端子部材が整流子のセグメントから延出した整流子接続片であることを特徴とする回転機器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１５９０７（Ｐ２０１０−１５９０７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７６２９３（Ｐ２００８−１７６２９３）
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
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