JP2007227264A - 集合導体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体占積率の高い集合導体を提供する。
【解決手段】集合導体１０は、各々、最外周に結着材１４が部分的に設けられた複数の導体線１１が無撚り状態で結着材１４を介して相互に結着してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の導体線が束ねられて帯状に構成された集合導体及びその製造方法に関する。

複数の導体線が束ねられて一体に構成された集合導体として種々のものが提案されている。

特許文献１には、断面円形よりなるエナメル線の複数本を横２列となるように配列撚合わせし、全体の横断面が長方形状の平型撚線となるように構成してなるリッツ線が開示されている。そして、これによれば、巻線における占積率を向上させることができる、と記載されている。

特許文献２には、複数本の絶縁素線を束ねた集合線の外側に自己融着層を設けた自己融着集合線として、導体上に絶縁層と自己融着層を順次形成した自己融着絶縁素線の複数本が自己融着層相互を接着して平行に束ね合わされ、束ね合わさった集合線の外周に熱可塑性の自己融着層が形成されたものが開示されている。そして、これによれば、外側の自己融着層を形成する焼付け時に絶縁素線のばらけを生じにくく、偏向コイル等の複雑な形状に巻線する際にも絶縁素線の飛び出しや断線がなく、導体断面積が大きく高いコイル占積率を確保できる、と記載されている。

特許文献３には、複数本の自己融着性平角エナメル線を集合、転位、撚合わせて得られる撚線の外周に絶縁テープを螺旋巻きして成る自己融着性転位電線において、自己融着性平角エナメル線が自己潤滑・自己融着性平角エナメル線であるものが開示されている。そして、これによれば、転位電線の製造作業及びコイル巻線作業時には素線同志が優れた相互滑り性を発揮し、しかもコイルの熱融着時には素線相互が強固に熱融着できる、と記載されている。
特開平２−２４２５３１号公報 特開平９−１６１５４７号公報 特開平１１−２０３９４８号公報

ところで、自動車用のインバータモータで用いられる複数の導体線が束ねられて一体に構成された集合導体では、横断面における導体の占める面積の割合、つまり、導体占積率が高いことが望まれる。

本出願の目的は、導体占積率の高い集合導体を提供することである。

上記目的を達成する本発明は、各々、最外周に結着材が部分的に設けられた複数の導体線が無撚り状態で該結着材を介して相互に結着してなることを特徴とする集合導体である。

本発明によれば、複数の導体線が各々の最外周に部分的に設けられた結着材を介して相互に密着して一体化しているので、撚って作製された集合導体に比べ、渦電流の発生が抑制され、コイルとしても使用に好適な集合導体が得られる。

また、隣り合う導体線は、結着材の厚さだけ離間させることが可能となり、各々の導体線間に電流が流れることはないため、絶縁層がなくてもよく、構成材料の低減が図れ、それによって占積率が向上する。

さらに、導体線の横断面形状を矩形とすることで、占積率の高いｍ行×ｎ列（例えば、ｍ≧１、ｎ≧２、ｍ及びｎは整数）の集合導体を容易に作製することが可能となる。

以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜実施形態１＞
（集合導体）
図１は、実施形態１の集合導体１０の一例を示す。この集合導体１０は、インバータモータのステーターコアのスロットに嵌められるように複数回巻いてコイルを構成するものである。

この集合導体１０は、複数の導体線１１が無撚り状態に束ねられて帯状に構成されている。集合導体１０は、幅が長さ方向に均一に形成されていても、また、一端から他端に向かうに従って漸次幅広に形成されていてもよい。集合導体１０は、厚さが長さ方向に均一に形成されていても、また、一端から他端に向かうに従って漸次薄肉に形成されていてもよい。

集合導体１０は、例えば、長さが４〜５ｍ、幅３〜４ｍｍ及び厚さ０．５〜１．０ｍｍにそれぞれ形成されている。なお、この集合導体１０は、インバータモータのステーターコアのスロットへの嵌め入れ方向が厚さ方向となり、従って、幅と厚さが等しい、或いは、幅よりも厚さの方が大きい場合がある。

集合導体１０は、例えば、全体横断面形状が縦長又は横長の矩形であっても、また、幅方向の両側に斜辺を有する台形であってもよく、特に限定されるものではない。

集合導体１０を構成する複数の導体線１１は、横断面において、ｍ行×ｎ列（例えば、ｍ≧１、ｎ≧２、ｍ及びｎは整数）の整列構造などのように規則的に配設されていても、また、不規則に配設されていてもよいが、生産性、再現性、コイル特性の安定性の点でｍ行×ｎ列の整列構造が好ましい。

各導体線１１は、導体素線１２で構成されていても、また、導体素線１２とその表面に絶縁性の被覆層１３とを備えている構成であってもよい。後者の場合、集合導体１０を曲げたり、捻ったりしても、絶縁性が維持される。

各導体線１１は、導体素線１２で構成されている場合、例えば、横断面形状が三角形や六角形などの多角形であってもよいが、生産性の観点から図２に示すような矩形のものが好適である。図２（ａ）は角部が直角である横断面が正方形のもの、図２（ｂ）は角部が直角である横断面が長方形のもの、図２（ｃ）は角部がＲである横断面が正方形のもの、図２（ｄ）は角部がＲである横断面が長方形のもの、図２（ｅ）は対向する一対の辺が平行で他方が弧である形状（横断面がトラック状）のものである。これらの導体線１１は、断面形状が円形の母線から所望の横断面形状になるように伸線、圧延などで成形加工して得ることができる。また、これらの複数の導体線１１は、横断面形状が同一であっても、また、相互に異なっていても、さらに、同一のものと異なるものとが混在していてもいずれであってもよい。

導体素線１２の材質は、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、或いは、これらの合金等の導電性を有する金属であればよい。また、導体素線１２は、例えば、横断面積が０．０００７〜４ｍｍ²である。

被覆層１３は、導体素線１２を外傷から保護したり、絶縁性を有したり、耐熱性を有したり、可撓性を有したり、集合導体１０の使用環境などに応じて適宜材質が選択され、例えば、アミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成されている。被覆層１３は、樹脂を溶解させた溶液へのディッピング処理、或いは、電着塗装処理によって形成されるが、例えば、前者の場合には、層厚さが１〜１０μｍ、後者の場合には、層厚さが１〜５μｍ（好ましくは１〜３μｍ）である。

中でも、占積率を高くする点、また、横断面形状が矩形である導体線１１へ均一な被覆層１３を形成できるという点で、電着塗装による被覆層１３の形成が好適である。

また、上記した材料の中でも、耐熱性がある材料としては、アミドイミド樹脂やポリアミド樹脂やポリイミド樹脂が好ましい。また、ハンダ付の際、熱分解容易であるという観点からは、ウレタン樹脂が好ましい。耐熱性及び柔軟性の観点からは、アクリル樹脂が好ましい。

また、被覆層１３は、導体素線１２の酸化膜で形成されていてもよく、この場合、例えば、層厚さが０．０１〜２０μｍである。さらに、被覆層１３は、導体素線１２よりも高電気抵抗の金属又は金属化合物層で形成されたメッキ層、又は、金属化合物（窒化物、硫化物など）層であってもよく、この場合、例えば、層厚さが０．１〜２０μｍである。

複数の導体線１１のそれぞれは、最外周に結着材１４が部分的に設けられ、それを介して隣接する導体線１１に結着している。これにより、各導体線１１は、結着材１４の厚さだけ隣接する導体線１１から離間し、また、導体線１１間に電流が流れることはないため、絶縁層がなくてもよく、構成材料の低減が図れ、それによって占積率が向上する。

また、複数の導体線１１のそれぞれは、最外周の結着材１４が隣接する導体線１１の結着材１４に非接触となるように設けられていることが好ましい。これによれば、結着材１４同士の結着により導体線１１間の間隔が不必要に広くなって占積率が低くなるのを防止することができる。

結着材１４は、例えば、ポリビニルブラチール系樹脂、ポリアミド系樹脂（ポリアミド系アルコール可溶樹脂を含む）、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂などの融着材、ＥＶＡ系樹脂、アクリル形樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、クロロプレン系樹脂、シアノアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ニトリル系樹脂、ＰＶＣ系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などの接着剤等である。これらのうち、アルコール浸漬により再密着或いは密着解除が可能であるという観点から、ポリアミド系アルコール可溶樹脂が好ましい。

なお、集合導体１０は、耐圧が必要な場合、一体に形成された複数の導体線１１の束の外周に絶縁テープを巻いた構成としても、一体に形成された複数の導体線１１の束をディッピング処理して外周表面に樹脂層を形成した構成としてもよい。

以上の構成の集合導体１０は、インバータモータのステーターコアのスロットに巻かれて積層構造を形成してコイルを構成する。

この集合導体１０によれば、複数の導体線１１が各々の最外周に部分的に付着した結着材１４を介して相互に密着して一体化しており、導体線１１間に結着材１４の層が形成されないので、それらの間隔を小さくすることができ、その結果、高い導体占積率を得ることができる。

また、複数の導体線１１からなる集合導体１０であって、単独導体線に比べて導体表面積が広いので、表皮効果による電流損失が小さく、また、大電流を流すことができる。

さらに、複数の導体線１１が無撚り状態に束ねられているので、撚りによってコイルが構成されてうず電流が発生するということもない。

（集合導体の製造方法）
次に、この集合導線の製造方法について説明する。

まず、所定の横断面形状の導体素線１２を伸線する。導体素線１２は、横断面形状が円形であっても、また、四角形や六角形などの多角形や円形であっても、さらに、不規則形状であってもよい。

次いで、導体素線１２の表面に被覆層１３を形成した導体線１１を作製する。この工程は、例えば、樹脂を溶解させた溶液に導体素線１２を浸漬した後に乾燥させるディッピング処理、電着塗装処理、表面酸化処理、メッキ処理等により行うことができる。

次いで、導体線１１の表面に結着材１４を付着させる。

この工程は、例えば、図３に示すように、樹脂を溶解させた溶液をロール２１を介して導体線１１の表面に付着させて乾燥させる方法により行うことができる。

図３（ａ）に示す方法は、周縁に周方向に延びる突条２２が厚さ方向に間隔をおいて設けられたロール２１を用い、ロール２１の一部を溶液槽２３内の溶液に漬け、ロール２１を回転させると共にロール２１の周縁に接触させながら導体線１１を長さ方向に走行させ、突条２２間で保持した溶液を導体線１１の表面に連続的に付着させるものである。この方法では、導体線１１の表面に長さ方向に延びる線状の結着材１４が幅方向に間隔をおいて設けられる。

図３（ｂ）に示す方法は、周縁に周方向に延びる不織布等で形成された突条２２が厚さ方向に間隔をおいて設けられたロール２１を用い、ロール２１の一部を溶液槽２３内の溶液に漬け、突条２２で溶液を吸収すると共に付着量調整ロール２４でその吸収量を調整し、ロール２１を回転させると共にロール２１の周縁に接触させながら導体線１１を長さ方向に走行させ、突条２２で吸収した溶液を導体線１１の表面に連続的に付着させるものである。この方法でも、導体線１１の表面に長さ方向に延びる線状の結着材１４が幅方向に間隔をおいて設けられる。

なお、これらの方法において、図４（ａ）に示すように、周方向に対して傾斜した方向に延びる突条２２を有するロール２１を用いれば、導体線１１の表面に長さ方向に対して傾斜した方向に延びる線状の結着材１４が間隔をおいて設けられ、図４（ｂ）に示すように、多数の点条２５を有するロール２１を用いれば、導体線１１の表面に多数の点状の結着材１４が設けられ、図４（ｃ）に示すように、周方向に直交する方向に延びる突条２２を有するロール２１を用いれば、導体線１１の表面に幅方向に延びる線状の結着材１４が長さ方向に間隔をおいて設けられる。

また、この工程は、図５に示すように、樹脂を溶解させた溶液を噴霧ノズル２６から噴出して長さ方向走行する導体線１１の表面に連続的に付着させて乾燥させる方法により行うことができる。

次いで、複数の導体線１１を無撚り状態に束ねる。複数の導体線１１は、横断面形状が同一であっても、また、相互に異なっていても、さらに、同一のものと異なるものとが混在していてもいずれであってもよい。

次いで、複数の導体線１１を一体化させて集合導体１０を製造する。この工程は、例えば、加熱して結着材１４を溶融させて導体線１１間を結着材１４を介して密着させる方法、アルコールに浸漬してポリアミド系アルコール可溶樹脂の結着材１４をゲル化させて導体線１１間を結着材１４を介して密着させる方法等により行うことができる。なお、一体化前後の少なくとも一方にダイスに通して結束度を高めてもよい。

＜実施形態２＞
図６は、実施形態２の集合導体１０の一例を示す。

この集合導体１０は、被覆層を有さず、導体素線１２それ自体が導体線１１を構成したものである。この場合、被覆層が存在しないので、実施形態１のものに比較して、より高い導体占積率を得ることができる。

その他の構成、製造方法等は実施形態１と同様である。

なお、複数の導体素線１２は、隣接する各部位で同電位であるので、仮に、接触していても相互間で電流が流れることがない。従って、導体素線１２間を完全に絶縁していなくてもよい。

以上に説明したように、本発明は、複数の導体線が束ねられて帯状に構成された集合導体及びその製造方法について有用である。

実施形態１の集合導体の斜視図である。 導体素線の断面図である。 ローラを用いて導体線に結着材を付着させる方法を示す説明図である。 ローラの表面を示す図である。 噴霧ノズルを用いて導体線に結着材を付着させる方法を示す説明図である。 実施形態２の実施形態の集合導体の斜視図である。

符号の説明

１０ 集合導体
１１ 導体線
１２ 導体素線
１３ 被覆層
１４ 結着材
２１ ロール
２２ 突条
２３ 溶液槽
２４ 付着量調整ローラ
２５ 点条
２６ 噴霧ノズル

Claims (5)

1. 各々、最外周に結着材が部分的に設けられた複数の導体線が無撚り状態で該結着材を介して相互に結着してなることを特徴とする集合導体。
2. 請求項１に記載された集合導体において、
   上記複数の導体線のそれぞれは、表面に被覆層を有していることを特徴とする集合導体。
3. 請求項１又は２に記載された集合導体において、
   上記複数の導体線は、横断面形状が矩形であることを特徴とする集合導体。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された集合導体において、
   上記複数の導体線は、横断面においてｍ行×ｎ列（ｍ≧１、ｎ≧２、ｍ及びｎは整数）配置されていることを特徴とする集合導体。
5. 上記複数の導体線のそれぞれは、最外周の結着材が隣接する導体線の結着材に非接触となるように設けられていることを特徴とする集合導体。

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