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線圈的冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號:11452166閱讀:439來源:國知局
線圈的冷卻結(jié)構(gòu)的制造方法與工藝

本發(fā)明涉及冷卻線圈的結(jié)構(gòu)。



背景技術(shù):

存在這樣的技術(shù),即通過對絕緣層與細(xì)長的導(dǎo)電性板材結(jié)合而成的板狀部件進行線圈狀卷繞,從而形成線圈(參照專利文獻1)。在專利文獻1所述的技術(shù)中,使板狀部件在線圈的中心軸線方向上的端部與冷卻元件直接接觸,使通過向線圈通電而產(chǎn)生的熱量向冷卻元件傳遞。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1:日本專利公開第4022181號公報



技術(shù)實現(xiàn)要素:

發(fā)明所要解決的問題

然而,僅使線圈的中心軸線方向的端面與冷卻構(gòu)件接觸,無法充分地保證從線圈向冷卻元件的熱傳遞性。因此,本申請發(fā)明人設(shè)想出通過粘接劑將線圈的中心軸線方向的端面和以氧化鋁為主體并形成為板狀的冷卻板粘接,從而使線圈的端面與冷卻板確實地緊貼的冷卻結(jié)構(gòu)。但是,在該冷卻結(jié)構(gòu)中,發(fā)現(xiàn)向線圈通電時在線圈的熱膨脹量和冷卻板的熱膨脹量之間會形成膨脹量差,從而損壞冷卻板。

本發(fā)明是為了解決這樣的課題而完成的,其主要目的在于,提供一種能夠保證從線圈的端面向冷卻板的熱傳遞性、并且抑制線圈通電時的熱膨脹導(dǎo)致冷卻板損壞的線圈的冷卻結(jié)構(gòu)。

解決問題的手段

以下,記載有用于解決上述課題的手段以及其作用效果。

第一手段是線圈的冷卻結(jié)構(gòu),其特征在于具有:線圈,包含繞預(yù)定軸線多次卷繞的帶狀導(dǎo)體;氧化鋁層,通過熱噴涂而形成于所述線圈在所述預(yù)定軸線的方向的端面并使所述氧化鋁層的表面平坦化;冷卻板,以氧化鋁為主體而形成為板狀,并在所述冷卻板的內(nèi)部形成有冷卻介質(zhì)的流路;粘接劑,粘接所述氧化鋁層與所述冷卻板,并根據(jù)所述氧化鋁層和所述冷卻板的熱膨脹量產(chǎn)生彈性變形。

根據(jù)上述構(gòu)造,線圈包含繞預(yù)定軸線多次卷繞的帶狀導(dǎo)體。并且,通過熱噴涂在線圈在上述預(yù)定軸線的方向的端面形成有氧化鋁層并使氧化鋁層的表面平坦化。因此,能夠通過氧化鋁層填埋由多次卷繞的導(dǎo)體形成于線圈的端面的凹凸,并能夠?qū)⒕€圈的熱量有效傳遞至已平坦化的氧化鋁層的表面。

冷卻板以氧化鋁為主體而形成為板狀,并在所述冷卻板的內(nèi)部形成有冷卻介質(zhì)的流路。由于氧化鋁層與冷卻板通過粘接劑而粘接,因此能夠保證從氧化鋁層向冷卻板的熱傳遞性。傳遞至冷卻板的熱量通過在冷卻板的內(nèi)部的流路中流通的冷卻介質(zhì)而向外部等移動。

這里,上述粘接劑根據(jù)氧化鋁層和冷卻板的熱膨脹量發(fā)生彈性變形。因此,即使向線圈通電時在氧化鋁層的熱膨脹量和冷卻板的熱膨脹量上產(chǎn)生差,也能夠通過粘接劑而消除其熱膨脹量的差。其結(jié)果是,能夠緩和作用于冷卻板的熱應(yīng)力,并能夠抑制冷卻板的損壞。

在第二手段中,所述粘接劑被形成的厚度使得所述粘接劑不會因為向所述導(dǎo)體通電時發(fā)生的所述彈性變形而從所述氧化鋁層和所述冷卻板中剝離,并且使得所述粘接劑的熱阻小于預(yù)定值。

根據(jù)上述構(gòu)造,粘接劑被形成的厚度使得所述粘接劑不會因為向所述導(dǎo)體通電時發(fā)生的所述彈性變形而從所述氧化鋁層和所述冷卻板中剝離,并且使得所述粘接劑的熱阻小于預(yù)定值。因此,粘接劑能夠同時實現(xiàn)消除氧化鋁層的熱膨脹量與冷卻板的熱膨脹量的差和保證從氧化鋁層向冷卻板的熱傳遞性。

在第三手段中,所述粘接劑是電絕緣性的。

根據(jù)上述構(gòu)造,除了氧化鋁層之外,通過粘接劑也能夠提高線圈在預(yù)定軸線的方向上的電絕緣性。

在第四手段中,所述粘接劑以耐熱性樹脂為主成分而形成。

根據(jù)上述構(gòu)造,由于粘接劑以耐熱性樹脂為主成分而形成,因此即使由于線圈的發(fā)熱而使粘接劑達到高溫,也能夠保持粘接劑的特性。

具體地說,如第五手段所述地,能夠采用如下構(gòu)造:所述粘接劑是以硅樹脂為主成分的粘接劑。

在第六手段中,所述粘接劑的厚度設(shè)定為比5μm厚且比30μm薄。

根據(jù)上述構(gòu)造,粘接劑以硅樹脂為主成分并形成為比5μm厚且比30μm薄。因此,能夠有效地消除氧化鋁層的熱膨脹量與冷卻板的熱膨脹量的差并且能夠充分地保證從氧化鋁層向冷卻板的熱傳遞性。

在第七手段中,所述粘接劑中的低分子硅氧烷的3聚體~20聚體的總含量在50ppm以下。

根據(jù)上述構(gòu)造,由于粘接劑中的低分子硅氧烷含量在50ppm以下,因此能夠有效地抑制向線圈通電時產(chǎn)生低分子硅氧烷。

在第八手段中,所述粘接劑進行過低分子硅氧烷降低處理。

將硅樹脂作為主成分的粘接劑有時通過加熱而產(chǎn)生低分子硅氧烷。低分子硅氧烷成為導(dǎo)電部導(dǎo)通不良和光學(xué)系統(tǒng)模糊不清的原因。在這一點上,本申請發(fā)明人著眼于通過對以硅樹脂為主成分的粘接劑進行洗凈處理、減壓處理(低分子硅氧烷降低處理)而能夠使低分子硅氧烷的含量顯著減少這一點。因此,根據(jù)上述構(gòu)造,能夠抑制向線圈通電時從粘接劑產(chǎn)生低分子硅氧烷。

附圖說明

圖1是示出線圈的冷卻結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是示出線圈用片材的制造方法的示意圖。

圖3是示出線圈用片材的截面圖。

圖4是示出線圈用片材的平面圖。

圖5是示出線圈用片材卷的立體圖。

圖6是示出層疊片材圖案的卷繞體的形成工序的示意圖。

圖7是示出卷繞體的粘接層圖案的熱硬化工序的示意圖。

圖8是圖1的區(qū)域c的擴大截面圖。

圖9是示出在粘接劑厚度為10μm的情況下冷卻水入口側(cè)的線圈的溫度上升的圖表。

圖10是示出在粘接劑厚度為30μm的情況下冷卻水入口側(cè)的線圈的溫度上升的圖表。

圖11是示出在粘接劑厚度為10μm的情況下冷卻水出口側(cè)的線圈的溫度上升的圖表。

圖12是示出在粘接劑厚度為30μm的情況下冷卻水出口側(cè)的線圈的溫度上升的圖表。

圖13是示出線圈用片材的制造方法的變更例的示意圖。

具體實施方式

以下,參照附圖對一實施方式進行說明。本實施方式作為用于電磁致動器的線圈的冷卻結(jié)構(gòu)而具體化。作為電磁致動器,例如能夠?qū)⒈緦嵤┓绞降木€圈的冷卻結(jié)構(gòu)用于電磁閥。

如圖1所示,線圈30的冷卻結(jié)構(gòu)10具有主體20、線圈30、固定鐵芯38、冷卻板41等。

主體20是電磁致動器的主體或框體等。主體20通過例如不銹鋼、鋁等而形成為板狀(長方體狀)。

線圈30具有通過將帶狀的銅箔(導(dǎo)體)多次卷繞于圓柱狀的固定鐵芯38的外周而呈圓筒狀形成的卷繞體31。固定鐵芯38通過鐵等強磁性體而形成為圓柱狀。線圈30的軸線方向的下端(第一端)通過粘接劑45而與主體20粘接。粘接劑45例如是環(huán)氧類的粘接劑等。另外,固定鐵芯38的軸線以及線圈30的軸線相當(dāng)于預(yù)定軸線。

在線圈30的軸線方向的上端(第二端)經(jīng)由氧化鋁層39以及粘接劑40而安裝有冷卻板41。氧化鋁層39以及粘接劑40的結(jié)構(gòu)以及冷卻板41的安裝方法將在下文中敘述。

冷卻板41以氧化鋁為主體而形成為板狀。在冷卻板41的內(nèi)部形成有冷卻水(冷卻介質(zhì))的流路41a。流路41a沿板狀的冷卻板41的延展方向(板面方向)延伸。在流路41a中使冷卻水流通。

如果在這樣的構(gòu)造中使電流在線圈30中流動,則在固定鐵芯38中產(chǎn)生磁通量。通過所產(chǎn)生的磁通量而使電磁致動器的可動部(閥體等)移動。這時,如果使電流在線圈30中流動,則上述卷繞體31發(fā)熱。通過向構(gòu)成卷繞體31的帶狀銅箔通電而產(chǎn)生的熱量向帶狀銅箔的寬度方向、即卷繞體31(線圈30)的軸線方向(圖1的上下方向)有效傳遞。并且,卷繞體31的熱量從卷繞體31的軸線方向的上端面經(jīng)由氧化鋁層39以及粘接劑40而向冷卻板41傳遞。傳遞至冷卻板41的熱量通過在冷卻板41的內(nèi)部的流路41a中流通的冷卻水而向外部等移動。

另外,卷繞體31的熱量也從卷繞體31的軸線方向的下端面經(jīng)由粘接劑45而向主體20傳遞。并且,卷繞體31的熱量的一部分從卷繞體31的內(nèi)周面經(jīng)由固定鐵芯38而向主體20以及冷卻板41傳遞。傳遞至主體20的熱量從主體20向其他部件傳遞或者向空氣中散去。

接著,對用于制造線圈30的線圈用片材的制造方法進行說明。圖2是示出線圈用片材37的制造方法的示意圖。

在工序1中,作為用于將絕緣層33設(shè)置于銅箔32(導(dǎo)體層)的頂面(一個面)的預(yù)處理,對銅箔32的表面進行濕噴(wetblasting)處理。在濕噴處理(粗化處理)中,使用酸等液體而將銅箔32的表面變得粗糙一些。由此,能夠提高銅箔32和絕緣層33的粘附性。另外,對銅箔32的兩面進行濕噴處理。

在工序2中,將絕緣層33(有機絕緣層)形成于銅箔32的頂面。詳細(xì)而言,將形成絕緣層33的溶液狀組合物涂敷于銅箔32的頂面。作為該溶液狀組合物,能夠適宜使用日本專利公開2003-200527等所記載的、使聚酰胺酸和/或聚酰亞胺與烷氧基硅烷部分縮合物反應(yīng)而產(chǎn)生的含烷氧基的硅烷改性聚酰亞胺。含烷氧基的硅烷改性聚酰亞胺是聚酰亞胺和二氧化硅的混合材料,并且是將聚酰亞胺前體的聚酰胺酸與烷氧基硅烷化合物進行化學(xué)結(jié)合而產(chǎn)生的聚合物溶解于有機溶劑而成的物質(zhì)。接著,使所涂敷的溶液的有機溶劑干燥,并對固化的成分進行加熱而使其硬化。由此,聚酰胺酸發(fā)生閉環(huán)反應(yīng)而成為聚酰亞胺,烷氧基硅烷化合物硬化而成為二氧化硅。并且,納米尺寸的二氧化硅分散且形成絕緣層33,絕緣層33作為聚酰亞胺與二氧化硅通過化學(xué)鍵交聯(lián)而成的硬化膜。即,絕緣層33是聚酰亞胺·二氧化硅混合物。這里,設(shè)定銅箔32的線膨脹系數(shù)(熱膨脹率)和絕緣層33的線膨脹系數(shù)大致相等。具體而言,相對于銅箔32(銅)的線膨脹系數(shù)是17ppm/℃(μm/℃/m),絕緣層33的線膨脹系數(shù)設(shè)定為10ppm/℃~24ppm/℃。

在工序3中,在絕緣層33的頂面(絕緣層33的與銅箔32相反一側(cè)的面)上形成具有熱硬化性且未硬化的粘接層34。詳細(xì)而言,在絕緣層33的頂面涂敷形成粘接層34的溶液狀組合物。作為該溶液,能夠適宜使用日本專利公開平10-335768、日本專利公開2005-179408等所記載的、使環(huán)氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體溶解于有機溶劑而成的物質(zhì)。接著,使所涂敷的溶液的有機溶劑干燥,并使環(huán)氧樹脂及其硬化劑固化。由此,粘接層34成為半硬化狀態(tài)、溶劑蒸發(fā)的狀態(tài)等雖然還未硬化但表面上已固化的b階段狀態(tài)。

在工序4中,以比粘接層34發(fā)生熱硬化的溫度低的溫度在粘接層34的頂面(粘接層34的與絕緣層33相反一側(cè)的面)上粘貼覆蓋膜(coverfilm)35(基層)。覆蓋膜35由pet(polyethyleneterephthalate,聚對苯二甲酸乙二醇酯)形成。詳細(xì)而言,由于粘接層34是b階段狀態(tài),因此具有預(yù)定的粘著性(粘接力)。因此,通過使覆蓋膜35緊貼于粘接層34的頂面而將覆蓋膜35粘接于粘接層34的頂面。即,將覆蓋膜35經(jīng)由粘接層34而粘接于絕緣層33。這樣一來,通過工序1~4,制作出順序?qū)盈B銅箔32、絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35而成的初始片材37a(線圈用片材)。另外,將初始片材37a中的去除覆蓋膜35之外的層,即銅箔32、絕緣層33以及粘接層34的層疊體稱為層疊片材36。

在工序5中,在銅箔32的表面(銅箔32中的與絕緣層33相反一側(cè)的面)形成用于將銅箔32切割成預(yù)定形狀的掩模m。掩模m通過例如將光刻膠膜粘貼于銅箔32并將其以預(yù)定形狀曝光并顯影而形成。另外,將光刻膠液通過絲網(wǎng)印刷等而印刷成預(yù)定形狀,從而也能夠形成掩模m。

在工序6中,通過酸等刻蝕液而刻蝕銅箔32。由此,銅箔32中未被掩模m覆蓋的部分溶解,使銅箔32切割成預(yù)定形狀。由此,形成預(yù)定形狀的銅箔圖案32a。這時,絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35不被銅箔32的刻蝕液溶解。另外,工序5以及工序6相當(dāng)于第一切割工序。

在工序7中,去除掩模m。詳細(xì)而言,通過使由光刻膠形成的掩模m剝離(溶解)的剝離液而去除掩模m。這時,絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35不被掩模m的剝離液溶解。另外,也可以通過掩模m的剝離液而溶解少許絕緣層33以及粘接層34。

在工序8中,將切割成預(yù)定形狀的銅箔32(銅箔圖案32a)作為掩模,通過刻蝕而將絕緣層33切割成預(yù)定形狀。由此,形成預(yù)定形狀的絕緣層圖案33a。詳細(xì)而言,通過日本專利公開2001-305750等所記載的、不使銅箔32以及覆蓋膜35溶解而使聚酰亞胺溶解的刻蝕液來刻蝕絕緣層33。具體而言,作為絕緣層33的刻蝕液,使用含有有機堿基和無機堿基兩者的堿性水溶液。另外,也可以通過絕緣層33的刻蝕液而溶解少許粘接層34。

在工序9中,將切割成預(yù)定形狀的銅箔32(銅箔圖案32a)作為掩模,通過刻蝕而將粘接層34切割成預(yù)定形狀。由此,形成預(yù)定形狀的粘接層圖案34a。詳細(xì)而言,通過不使銅箔32以及覆蓋膜35溶解而使環(huán)氧樹脂和其硬化劑溶解的刻蝕液來刻蝕粘接層34。具體而言,粘接層34的刻蝕液包含選自由有機溶劑以及有機堿基構(gòu)成的組中的至少一種,作為使環(huán)氧樹脂及其硬化劑溶解的成分。上述工序8以及工序9以比粘接層34發(fā)生熱硬化的溫度低的溫度進行。另外,工序8以及工序9相當(dāng)于第二切割工序。

在工序10中,為了去除殘留的刻蝕液,通過純水等而對所制作的線圈用片材37進行洗凈。通過上述,在覆蓋膜35的一面上形成有多個預(yù)定形狀的層疊片材圖案36a。

圖3是示出線圈用片材37的截面圖,圖4是示出線圈用片材37的平面圖。如圖4所示,在本實施方式中,在覆蓋膜35的一面上形成六列帶狀的層疊片材圖案36a。帶狀的層疊片材圖案36a沿覆蓋膜35的長度方向延伸并彼此平行地配置。并且,如圖5所示,將線圈用片材37繞卷芯51多次卷繞而制成線圈用片材卷37a。另外,作為將線圈用片材37卷繞于卷芯51的方式,覆蓋膜35可以作為外側(cè)也可以作為內(nèi)側(cè)。

接著,參照圖6,對使用線圈用片材卷37a(線圈用片材37)而形成層疊片材圖案36a(層疊片材36)的卷繞體31的工序進行說明。

將線圈用片材卷37a的卷芯51a安裝于第一旋轉(zhuǎn)軸,將用于卷取的卷芯51b安裝于第二旋轉(zhuǎn)軸。并且,將線圈30的固定鐵芯38安裝于第三旋轉(zhuǎn)軸。在第一旋轉(zhuǎn)軸和第三旋轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有對片材施加預(yù)定的張力的張力輥tr。另外,也可以代替固定鐵芯38而將用于形成卷繞體的卷繞芯安裝于第三旋轉(zhuǎn)軸。

并且,一邊使第一旋轉(zhuǎn)軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn),一邊使一列層疊片材圖案36a從線圈用片材卷37a的覆蓋膜35剝離(剝離工序)。詳細(xì)而言,使覆蓋膜35與層疊片材圖案36a的粘接層圖案34a剝離。由于這時具有熱硬化性的粘接層圖案34a處于b階段狀態(tài),因此覆蓋膜35和粘接層圖案34a并沒有那么牢固地粘接,從而能夠保持覆蓋膜35與粘接層圖案34a的剝離性。

與上述剝離工序同時地,一邊使第三旋轉(zhuǎn)軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn),一邊將所剝離的層疊片材圖案36a繞固定鐵芯38卷繞(卷繞體形成工序)。即,將包含銅箔圖案32a、絕緣層圖案33a以及粘接層圖案34a的層疊片材圖案36a繞固定鐵芯38的軸線(預(yù)定軸線)多次卷繞而形成卷繞體31。這時,通過張力輥tr而對層疊片材圖案36a施加預(yù)定的張力。并且,通過傳感器s而檢測層疊片材圖案36a的寬度方向的端部,基于傳感器s所檢測出的端部的檢測結(jié)果,調(diào)節(jié)第三旋轉(zhuǎn)軸(固定鐵芯38或者卷繞芯)的軸線方向的位置,使得端部彼此在固定鐵芯38的軸線方向不偏移。由此,在繞固定鐵芯38多次卷繞的層疊片材圖案36a中,將層疊片材圖案36a的端部彼此在固定鐵芯38的軸線方向的偏移形成為相對于層疊片材圖案36a的寬度在2%以下。

在卷繞體31中,層疊片材圖案36a以在卷繞體31的徑向上重疊的方式卷繞。因此,在卷繞體31的徑向相鄰的層疊片材圖案36a之間,使一方的銅箔圖案32a緊貼于另一方的粘接層圖案34a。因此,在卷繞體31的徑向相鄰的層疊片材圖案36a之間通過粘接層圖案34a的粘接力而粘接。

并且,與上述剝離工序以及上述卷繞體形成工序同時地,一邊使第二旋轉(zhuǎn)軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn),一邊通過卷芯51b對剝離了一列層疊片材圖案36a的線圈用片材37進行卷取(卷取工序)。由此,制作出線圈用片材卷37b。

使一列層疊片材圖案36a從線圈用片材卷37a剝離并繞固定鐵芯38卷繞至末端,從而完成卷繞體31。之后,互換線圈用片材卷37a和線圈用片材卷37b,并將新的固定鐵芯38安裝于第三旋轉(zhuǎn)軸而進行與上述同樣的工序。重復(fù)以上的工序,直到使用線圈用片材37的六列層疊片材圖案36a的全部,從而完成六個卷繞體31。另外,也可以不互換線圈用片材卷37a和線圈用片材卷37b而使線圈用片材卷37a以及線圈用片材卷37b沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),使一列層疊片材圖案36a從線圈用片材卷37b的覆蓋膜35剝離并繞固定鐵芯38卷繞。

接著,參照圖7,對使卷繞體31的具有熱硬化性的粘接層圖案34a硬化的熱硬化工序進行說明。

由于在由圖6的工序形成的卷繞體31中,具有熱硬化性的粘接層圖案34a是b階段狀態(tài),因此粘接層圖案34a還未硬化。因此,通過加熱卷繞體31而使粘接層圖案34a發(fā)生熱硬化。詳細(xì)而言,在加熱器h上載置卷繞體31,使得加熱器h的表面與卷繞體31的軸線方向(預(yù)定軸線方向)垂直。使卷繞體31的軸線方向的一個端面與加熱器h的表面接觸。并且,從卷繞體31的軸線方向的端面通過加熱器h以大致120℃對卷繞體31加熱大致2小時。由此,利用銅箔圖案32a而在卷繞體31的軸線方向上有效傳遞熱量,并通過熱傳遞至卷繞體31的內(nèi)部,卷繞體31的內(nèi)部的粘接層圖案34a也被充分地?zé)嵊不?/p>

接著,參照圖8,對通過熱噴涂而在卷繞體31的軸線方向端面上形成氧化鋁層39的工序以及通過粘接劑40而粘接氧化鋁層39和冷卻板41的工序進行說明。圖8是圖1的區(qū)域c的擴大截面圖。

在由多次卷繞的層疊片材圖案36a形成的卷繞體31的軸線方向(圖8的上下方向)端面上,在層疊片材圖案36a的各層(32a、33a、34a)之間形成有凹陷。因此,通過氧化鋁的熱噴涂而在卷繞體31的軸線方向端面上形成氧化鋁層39,以填埋層疊片材圖案36a的各層之間的凹陷。由此,卷繞體31的軸線方向端面被氧化鋁層39覆蓋。氧化鋁使用純度98%以上的氧化鋁。接著,對氧化鋁層39的表面進行平坦化,加工為預(yù)定的平滑度。特別地,由于氧化鋁的純度是98%以上,因此能夠?qū)⒀趸X層39的表面加工成非常平滑。通過以上的工序,制造出線圈30。

接著,以預(yù)定的厚度在氧化鋁層39的表面涂敷粘接劑40并粘接冷卻板41。冷卻板41的表面也以預(yù)定的平滑度加工。粘接劑40是電絕緣性的,并以耐熱性樹脂為主成分而形成。粘接劑40是以硅樹脂為主成分的粘接劑,并具有大致10μm的厚度。

以硅樹脂為主成分的粘接劑有時通過加熱而產(chǎn)生低分子硅氧烷。低分子硅氧烷是指以硅氧烷為單體單元的約3聚體~約20聚體的物質(zhì)。低分子硅氧烷是導(dǎo)電部導(dǎo)通不良或者光學(xué)系統(tǒng)模糊不清的原因。為了降低低分子硅氧烷,能夠適宜使用日本專利公開平7-330905等所記載的方法。通過將粘接劑40中所含的低分子硅氧烷的總含量設(shè)置在50ppm以下,能夠抑制上述的不良情況。

在圖9~12中示出在上述的線圈30的冷卻結(jié)構(gòu)10中使粘接劑40的厚度變化為10μm和30μm來測定冷卻水入口側(cè)以及出口側(cè)的線圈30的溫度上升的結(jié)果。圖9示出粘接劑40的厚度為10μm且冷卻水入口側(cè)的結(jié)果,圖10示出粘接劑40的厚度為30μm且冷卻水入口側(cè)的結(jié)果,圖11示出粘接劑40的厚度為10μm且冷卻水出口側(cè)的結(jié)果,圖12示出粘接劑40的厚度為30μm且冷卻水出口側(cè)的結(jié)果。以硅樹脂為主成分的粘接劑40的熱傳導(dǎo)率是0.2(w/mk),厚度10μm的情況下的熱阻是1.45(mk/w),厚度30μm的情況下的熱阻是4.34(mk/w)。

如果對冷卻水入口側(cè)的圖9的圖表和圖10的圖表進行比較,則在向線圈30供給功率p1的情況下,無論在哪個冷卻水流量下,粘接劑40的厚度為30μm的情況下的線圈30的溫度上升都比粘接劑40的厚度為10μm的情況下的線圈30的溫度上升高5℃左右。并且,如果對冷卻水出口側(cè)的圖11的圖表和圖12的圖表進行比較,則在向線圈30供給功率p1的情況下,無論在哪個冷卻水流量下,粘接劑40的厚度為30μm的情況下的線圈30的溫度上升都比粘接劑40的厚度為10μm的情況下的線圈30的溫度上升高5℃左右。

因此,粘接劑40的厚度越薄,越能夠抑制線圈30的溫度上升。然而,在向線圈30通電時,銅箔圖案32a的溫度上升而發(fā)生熱膨脹。因此,從銅箔圖案32a接收熱量的氧化鋁層39也發(fā)生熱膨脹。另一方面,由于冷卻板41通過冷卻水而冷卻,因此與氧化鋁層39比較,溫度上升較小,熱膨脹得以抑制。因此,氧化鋁層39和冷卻板41在熱膨脹量上產(chǎn)生差值,在氧化鋁層39以及冷卻板41上產(chǎn)生熱應(yīng)力。

這里,由于銅箔圖案32a的線膨脹系數(shù)(熱膨脹率)和絕緣層圖案33a的線膨脹系數(shù)大致相等,因此即使向線圈30通電時銅箔圖案32a以及絕緣層圖案33a發(fā)生熱膨脹,也能夠抑制在銅箔圖案32a的膨脹量和絕緣層圖案33a的膨脹量上產(chǎn)生差值。

并且,由于粘接劑40以硅樹脂為主成分并具有彈性,因此根據(jù)氧化鋁層39和冷卻板41的熱膨脹量的不同而發(fā)生彈性變形。但是,如果粘接劑40的厚度過薄,則存在粘接劑40的彈性變形無法追隨向銅箔圖案32a通電時的熱膨脹量的差值而粘接劑40從氧化鋁層39或者冷卻板41剝離的可能性。在這一點上,粘接劑40被形成的厚度使得粘接劑40不會因為向銅箔圖案32a通電時發(fā)生的彈性變形而從氧化鋁層39以及冷卻板41中剝離,并且使得粘接劑40的熱阻小于預(yù)定值。具體而言,根據(jù)本申請發(fā)明人的實驗,粘接劑40的厚度優(yōu)選設(shè)定為比5μm厚且比30μm薄,最優(yōu)選將厚度設(shè)定為10μm。

以上詳述的本實施方式具有以下的優(yōu)點。

·由于通過刻蝕而將銅箔32、絕緣層33以及粘接層34切割成預(yù)定形狀,因此能夠以比粘接層34發(fā)生熱硬化的溫度(熱硬化溫度)低的溫度切割這些層。與此相對,在使用激光燒斷絕緣層33以及粘接層34的情況下,存在由于產(chǎn)生的熱量使具有熱硬化性的粘接層34發(fā)生熱硬化而使覆蓋膜35與粘接層34的剝離性下降的可能性。在這一點上,根據(jù)上述工序,能夠抑制具有熱硬化性的粘接層34發(fā)生熱硬化,并能夠抑制覆蓋膜35與粘接層34的剝離性下降。

·由于通過在銅箔32的一面涂敷形成絕緣層33的溶液狀組合物并使其干燥并硬化而設(shè)置絕緣層33,因此能夠使絕緣層33緊貼于銅箔32。由于在絕緣層33的干燥以及硬化時還未設(shè)置粘接層34,因此在絕緣層33的干燥以及硬化時,能夠避免具有熱硬化性的粘接層34發(fā)生熱硬化。并且,由于以比粘接層34發(fā)生熱硬化的溫度低的溫度在粘接層34的與絕緣層33相反一側(cè)的面設(shè)置有覆蓋膜35,因此能夠在設(shè)置覆蓋膜35時抑制具有熱硬化性的粘接層34發(fā)生熱硬化。

·由于絕緣層33將聚酰亞胺作為主成分而形成,因此在耐熱性以及絕緣性方面優(yōu)異。并且,第二切割工序包括通過不使銅箔32以及覆蓋膜35溶解而使聚酰亞胺溶解的刻蝕液來刻蝕絕緣層33的工序。因此,能夠避免銅箔32以及覆蓋膜35被刻蝕液溶解并且能夠通過刻蝕而切割絕緣層33。

·由于粘接層34將環(huán)氧樹脂及其硬化劑作為主成分而形成,因此具有熱硬化性以及粘接性。并且,第二切割工序包括通過不使銅箔32以及覆蓋膜35而使環(huán)氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體溶解的刻蝕液來刻蝕粘接層34的工序。因此,能夠避免銅箔32以及覆蓋膜35被刻蝕液溶解并且能夠通過刻蝕而切割粘接層34。

·由于將切割成預(yù)定形狀的銅箔圖案32a作為掩模而將絕緣層33以及粘接層34刻蝕成預(yù)定形狀,因此能夠省略形成用于刻蝕絕緣層33以及粘接層34的掩模的工序。

·由于銅箔圖案32a的熱膨脹率和絕緣層圖案33a的熱膨脹率大致相等,因此即使向線圈30通電時銅箔圖案32a以及絕緣層圖案33a發(fā)生熱膨脹,也能夠抑制在銅箔圖案32a的膨脹量和絕緣層圖案33a的膨脹量上產(chǎn)生差。其結(jié)果是,能夠抑制熱膨脹量的差所引起的銅箔圖案32a與絕緣層圖案33a的剝離。

·相對于熱膨脹率是17ppm/℃的銅箔32,將絕緣層33的熱膨脹率確定為10ppm/℃~24ppm/℃,從而能夠抑制熱膨脹量的差所引起的銅箔32與絕緣層33的剝離。

·由于進行將銅箔32的表面變粗糙的濕噴處理,因此能夠提高與銅箔32相接的絕緣層33以及粘接層34與銅箔32的粘附性(粘接性)。

·通過使粘接層圖案34a發(fā)生熱硬化,能夠使層疊片材圖案36a之間的粘接力提高而抑制向線圈30通電時層疊片材圖案36a彼此偏移或剝離,并且,能夠提高線圈30自身的強度。

·由于在繞預(yù)定軸線多次卷繞的層疊片材圖案36a中,預(yù)定軸線方向的端部之間的偏移相對于層疊片材圖案36a的寬度在2%以下。并且,由于通過粘接層34的熱硬化而使層疊片材圖案36a之間的粘接力提高,因此能夠保持層疊片材圖案36a之間的偏移較小的狀態(tài)。

·在銅箔圖案32a以及耐熱性的絕緣層圖案33a經(jīng)由具有熱硬化性且未硬化的粘接層圖案34a而與覆蓋膜35粘接的線圈用片材37中,使粘接層圖案34a與覆蓋膜35剝離(剝離工序)。由于這時具有熱硬化性的粘接層圖案34a未硬化,因此覆蓋膜35和粘接層圖案34a并沒有那么牢固地粘接,從而能夠保持覆蓋膜35與粘接層圖案34a的剝離性。

·包含銅箔圖案32a、絕緣層圖案33a以及粘接層圖案34a并通過剝離工序而剝離的層疊片材圖案36a繞預(yù)定軸線多次卷繞而形成卷繞體31(卷繞體形成工序)。由于這時在卷繞體31的徑向相鄰的層疊片材圖案36a彼此通過粘接層圖案34a的粘接力而粘接,因此能夠在卷繞層疊片材圖案36a而形成卷繞體31時抑制層疊片材圖案36a彼此偏移。

·加熱通過卷繞體形成工序而形成的卷繞體31,使粘接層圖案34a發(fā)生熱硬化(熱硬化工序)。由此,能夠提高層疊片材圖案36a之間的粘接力而抑制向線圈30通電時層疊片材圖案36a彼此偏移或剝離,并且能夠提高線圈30自身的強度。

·由于在對層疊片材圖案36a施加預(yù)定的張力的狀態(tài)下卷繞層疊片材圖案36a,因此能夠抑制在層疊片材圖案36a彼此之間產(chǎn)生空隙。這里,如果在對層疊片材圖案36a施加預(yù)定的張力的狀態(tài)下卷繞層疊片材圖案36a,則層疊片材圖案36a彼此偏移的情況下的偏移量容易變大。在這一點上,由于粘接層圖案34a的粘接力而使層疊片材圖案36a彼此粘接,因此能夠抑制層疊片材圖案36a之間的偏移。

·通過傳感器s而檢測層疊片材圖案36a的寬度方向的端部,基于傳感器s所檢測出的端部的檢測結(jié)果,調(diào)節(jié)層疊片材圖案36a在預(yù)定軸線方向的位置。因此,當(dāng)將層疊片材圖案36a繞預(yù)定軸線卷繞時,能夠抑制層疊片材圖案36a彼此在預(yù)定軸線方向上偏移。

·由于利用加熱器h而從作為卷繞體31的中心軸線的預(yù)定軸線的方向加熱卷繞體31,因此能夠通過銅箔圖案32a而在預(yù)定軸線的方向上傳遞熱量。因此,熱量易于傳遞至卷繞體31的內(nèi)部,并易于使卷繞體31的內(nèi)部的粘接層圖案34a發(fā)生熱硬化。另外,在利用加熱器h而從徑向加熱卷繞體31的情況下,由于絕緣層圖案33a和粘接層圖案34a抑制向徑向的熱傳遞,因此熱量難以傳遞至卷繞體31的內(nèi)部。

·線圈30包含繞預(yù)定軸線多次卷繞的帶狀的銅箔圖案32a。并且,在線圈30的上述預(yù)定軸線方向的端面上通過熱噴涂而形成有氧化鋁層39,對氧化鋁層39的表面進行平坦化。因此,能夠通過氧化鋁層39而填埋由于多次卷繞的銅箔圖案32a而在線圈30的端面上形成的凹凸,能夠?qū)⒕€圈30的熱量高效地傳遞到已平坦化的氧化鋁層39的表面。

·冷卻板41將氧化鋁作為主體并形成為板狀,并在內(nèi)部形成有冷卻水的流路41a。由于氧化鋁層39和冷卻板41通過粘接劑40粘接,因此能夠保證從氧化鋁層39向冷卻板41的熱傳遞性。傳遞至冷卻板41的熱量通過在冷卻板41的內(nèi)部的流路41a中流通的冷卻水而向外部等移動。

·粘接劑40根據(jù)氧化鋁層39和冷卻板41的熱膨脹量的不同而發(fā)生彈性變形。因此,即使當(dāng)向線圈30通電時在氧化鋁層39的熱膨脹量和冷卻板41的熱膨脹量上產(chǎn)生差,也能夠通過粘接劑40而消除其熱膨脹量的差。其結(jié)果是,能夠緩和作用于冷卻板41的熱應(yīng)力,并能夠抑制冷卻板41的損壞。

·粘接劑40被形成的厚度使得粘接劑40不會因為向銅箔圖案32a通電時發(fā)生的彈性變形而從氧化鋁層39以及冷卻板41中剝離,并且使得粘接劑40的熱阻小于預(yù)定值。因此,粘接劑40能夠同時實現(xiàn)消除氧化鋁層39的熱膨脹量與冷卻板41的熱膨脹量的差和保證從氧化鋁層39向冷卻板41的熱傳遞性。

·由于粘接劑40是電絕緣性的,因此除了氧化鋁層39之外,通過粘接劑40也能夠提高線圈30在預(yù)定軸線方向的電絕緣性。

·由于粘接劑40將耐熱性樹脂作為主成分而形成,因此即使粘接劑40因線圈30的發(fā)熱而達到高溫,也能夠保持粘接劑40的特性。

·粘接劑40以硅樹脂為主成分并形成為比5μm厚且比30μm薄。因此,能夠有效地消除氧化鋁層39的熱膨脹量與冷卻板41的熱膨脹量的差,并且能夠充分地保證從氧化鋁層39向冷卻板41的熱傳遞性。

·由于粘接劑40中所含的低分子硅氧烷(以硅氧烷為單體單元的3聚體~20聚體)的總含量在50ppm以下,因此能夠有效地抑制向線圈30通電時產(chǎn)生硅氧烷。

·在銅箔32的頂面涂敷形成絕緣層33的溶液狀組合物,使所涂敷的溶液狀組合物的有機溶劑干燥,對固化的成分進行加熱而使其硬化,從而形成絕緣層33。因此,能夠不使用粘接劑等而將絕緣層33設(shè)置于銅箔32的一面。因此,能夠避免因粘接劑等而限制線圈30的耐熱性的情況。

·由于通過聚酰亞胺和二氧化硅的混合材料而形成聚酰亞胺·二氧化硅混合物來作為絕緣層33,因此與不混合二氧化硅的聚酰亞胺相比,能夠提高對于銅箔32的粘附性。

·由于將銅箔32的線膨脹系數(shù)(熱膨脹率)和絕緣層33的線膨脹系數(shù)設(shè)為大致相等,因此能夠在將絕緣層33形成于銅箔32的一面后抑制它們翹曲。

·由于卷繞體31的軸線方向端面由氧化鋁層39固定,因此能夠提高線圈30的強度。

另外,也能夠如下所述地改變并實施上述實施方式。

·刻蝕銅箔32時的掩模m也可以通過刻蝕絕緣層33時的刻蝕液或者刻蝕粘接層34時的刻蝕液來溶解。根據(jù)這樣的構(gòu)造,能夠省略去除掩模m的工序7。并且,作為在工序9中使用的刻蝕液也可以與使在工序8中使用的聚酰亞胺溶解的刻蝕液相同,由于在該情況下能夠同時進行工序8以及工序9,因此基于簡化工序的原因而優(yōu)選。

·作為粘接層34,也能夠采用將環(huán)氧樹脂及其硬化劑和丙烯酸彈性體作為主成分而形成的物質(zhì)之外的物質(zhì)。

·作為絕緣層33,也能夠采用將聚酰亞胺作為主成分而形成的物質(zhì)之外的物質(zhì)。

·并不一定必須要將線圈用片材37形成為線圈用片材卷37a的形狀,也能夠保持片狀、帶狀而使用。

·在線圈用片材37中,也能夠改變各層的形成順序。如圖13所示,與圖2的工序1以及工序2同樣地進行工序1以及工序2,在工序3中,在銅箔32的與絕緣層33相反一側(cè)的面形成粘接層34。在工序4中,將覆蓋膜35粘貼于粘接層34。在工序5中,形成刻蝕絕緣層33時的掩模m,在工序6中,刻蝕絕緣層33。在工序7中,去除掩模m,在工序8中,刻蝕銅箔32。在工序9中,將銅箔圖案32a作為掩模,刻蝕粘接層34。在工序10中,進行線圈用片材37的洗凈。通過這樣的工序,也能夠制造以覆蓋膜35、粘接層圖案34a、銅箔圖案32a以及絕緣層圖案33a的順序?qū)盈B而成的線圈用片材37。另外,如果能夠抑制絕緣層33以及粘接層34發(fā)生熱硬化、或者能夠抑制覆蓋膜35與粘接層34的剝離性下降,則也可以利用激光來燒斷絕緣層33以及粘接層34。

·線圈用片材37可以包含銅箔32、絕緣層33、粘接層34以及覆蓋膜35之外的層。例如,作為線圈用片材37,也能夠采用以覆蓋膜35、粘接層34、銅箔32、粘接層34、絕緣層的順序進行層疊的構(gòu)造。在該情況下,通過粘接層34而將絕緣層粘接于銅箔32來代替使絕緣層干燥并硬化,從而能夠?qū)⒄辰訉?4保持為b階段狀態(tài)。

·作為導(dǎo)體層,也能夠采用銀箔或鋁箔來代替銅箔32。在該情況下也優(yōu)選將導(dǎo)體層的熱膨脹率和絕緣層的熱膨脹率設(shè)為大致相等,但是導(dǎo)體層的熱膨脹率和絕緣層的熱膨脹率也可以不必大致相等。

·在對層疊片材圖案36a施加預(yù)定的張力的狀態(tài)下卷繞層疊片材圖案36a,但是該預(yù)定的張力從層疊片材圖案36a的卷繞開始到卷繞結(jié)束可以是恒定的,也可以在中途變更。

·作為對于以硅樹脂為主成分的粘接劑的低分子硅氧烷降低處理,也可以進行減壓處理來代替基于丙酮的洗凈處理。通過這樣的處理也能夠使低分子硅氧烷的含量顯著地減少。

·如果粘接劑40是不以硅樹脂為主成分的物質(zhì),則也可以省略低分子硅氧烷降低處理。例如,也能夠使用聚氨酯類的粘接劑、橡膠類的粘接劑中的熱傳導(dǎo)率比較高的物質(zhì)。

·根據(jù)電磁致動器的種類,也能夠使用氧化鋁等非磁性體的固定芯來代替固定鐵芯38。例如,能夠用于將多個線圈30呈直線狀排列并使配置在冷卻板41上的包含永磁鐵的可動部移動的線性電動機等。

·冷卻板41的流路41a能夠采用任意的形狀。

符號說明

30線圈

31卷繞體

32銅箔(導(dǎo)體層)

32a銅箔圖案(導(dǎo)體層)

33絕緣層

33a絕緣層圖案(絕緣層)

34粘接層

34a粘接層圖案(粘接層)

35覆蓋膜(基層)

36層疊片材

36a層疊片材圖案(層疊片材)

37線圈用片材

37a線圈用片材卷

37b線圈用片材卷

37a初始片材

38固定鐵芯(軸芯)

39氧化鋁層

40粘接劑

41冷卻板

41a流路

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