JP2008312386A - Coil and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルおよびコイルの製造方法に関するものであり、特に、発生する熱を効果的にティースに伝達でき放熱性を改善したコイル、および、このコイルを実現するコイルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a coil and a method for manufacturing the coil, and more particularly to a coil that can effectively transmit generated heat to a tooth to improve heat dissipation, and a method for manufacturing the coil that realizes the coil. .
一般的に、モータの出力向上を図る方法として、コイル巻線の高密度化により損失を低減させることやコイルへ流す電流を増加させることにより、起磁力を増加させる手段がとられている。
しかし、起磁力を増加させると、コイルにジュール熱が多く発生し、このジュール熱によりモータの温度が高くなり、モータの効率が低下する。従って、モータの出力向上のためには、コイルに発生するジュール熱をモータの外に十分に放熱する必要がある。
そのため、固定子鉄心に設けられた固定子コイルを、無機熱伝導材料粒子である無機フィラを充填した高熱伝導性モールド樹脂で覆うことにより、コイルに発生した熱をモータ外に放熱するモータステータ構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、スロットに挿入したコイルに、無機熱伝導材料粒子であるフィラを添加した高熱伝導性のワニスを滴下して含浸することにより、コイル間の熱伝導率およびコイルとステータ間の熱伝導率を向上させた電動機が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
In general, as a method for improving the output of the motor, means for increasing the magnetomotive force by reducing the loss by increasing the density of the coil winding or increasing the current flowing to the coil is taken.
However, when the magnetomotive force is increased, a lot of Joule heat is generated in the coil, the Joule heat increases the temperature of the motor, and the efficiency of the motor decreases. Therefore, in order to improve the output of the motor, it is necessary to sufficiently radiate the Joule heat generated in the coil to the outside of the motor.
Therefore, a motor stator structure that dissipates heat generated in the coil outside the motor by covering the stator coil provided on the stator core with a high thermal conductive mold resin filled with inorganic fillers that are inorganic thermal conductive material particles. Is disclosed (for example, see Patent Document 1).
Moreover, the thermal conductivity between the coil and the thermal conductivity between the coil and the stator can be reduced by dripping and impregnating the coil inserted into the slot with a highly thermally conductive varnish added with filler, which is inorganic thermal conductive material particles. An improved electric motor is disclosed (for example, see Patent Document 2).
固定子コイルを、無機フィラを充填した高熱伝導性モールド樹脂で覆うことにより、モータ外への放熱性を向上させるモータステータ構造では、用いる高熱伝導性モールド樹脂の粘度が高く、高熱伝導性モールド樹脂がコイル中の導線間に存在する空隙内に充填されにくい。そのため、上記モータステータ構造では、コイルからティース側への放熱を妨げる要因の一つである空隙が導線間に残留し、それが断熱層となり十分な熱伝導効果が得られないとの問題があった。
また、上記モータステータ構造を製造するのに用いられる高熱伝導性モールド樹脂は、樹脂に無機フィラを充填したものであり、この無機フィラの経時凝集により増粘するため、ポットライフが短く、このモータステータ構造は製造コストが高くなるとの問題があった。
In a motor stator structure that improves heat dissipation to the outside of the motor by covering the stator coil with a high thermal conductive mold resin filled with inorganic filler, the viscosity of the high thermal conductive mold resin used is high, and the high thermal conductive mold resin Is difficult to fill in the gaps existing between the conductors in the coil. For this reason, the motor stator structure has a problem that a gap, which is one of the factors that hinder heat dissipation from the coil to the teeth side, remains between the conductors, which becomes a heat insulating layer and does not provide a sufficient heat conduction effect. It was.
Moreover, the high thermal conductive mold resin used for manufacturing the motor stator structure is a resin filled with an inorganic filler. Since the viscosity of the inorganic filler increases due to aggregation over time, the pot life is short, and this motor The stator structure has a problem of high manufacturing cost.
コイルにフィラを添加した高熱伝導性のワニスを滴下含浸して形成された電動機では、コイル中の導線間に存在する空隙内までワニスが含浸している。しかし、この電動機に用いられるワニスは、滴下含浸が可能な粘度である必要があり、ワニスへのフィラの添加量が制限される。すなわち、このようにして形成された電動機では、フィラの添加量が多いワニスが用いられておらず、コイル部分のワニス硬化物の熱伝導率が大きくないので、この電動機は、コイル間の熱伝導率およびコイルとステータ間の熱伝導率の向上が小さいとの問題があった。
また、上記モータを製造するのに用いられるワニスも、分散させたフィラの経時凝集によりワニスが増粘するため、ポットライフが短く、この電動機も製造コストが高くなるとの問題があった。
In an electric motor formed by dripping and impregnating a highly heat conductive varnish obtained by adding filler to a coil, the varnish is impregnated into a gap existing between conductors in the coil. However, the varnish used for this electric motor needs to have a viscosity that allows dripping impregnation, and the amount of filler added to the varnish is limited. That is, in the electric motor formed in this way, the varnish with a large amount of filler is not used, and the heat conductivity of the cured varnish of the coil portion is not large. There is a problem that the improvement in the thermal conductivity between the coil and the stator is small.
Further, the varnish used to manufacture the motor also has a problem that the pot life is short because the varnish thickens due to aggregation of the dispersed filler over time, and this motor is also expensive to manufacture.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、コイルを形成する導線間の空隙に、無機フィラを多く含有する高熱伝導性材料が充填され、コイルで発生する熱を効果的にティースへ伝達し、モータ効率の向上が図れるコイルとそのコイルの製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The object of the present invention is to generate a high thermal conductive material containing a large amount of inorganic filler in a space between conductive wires forming a coil. It is to provide a coil and a method of manufacturing the coil that can effectively transmit heat to the teeth and improve motor efficiency.
本発明に係わるコイルの製造方法は、導線を粘着材中を通過させて、導線の表面に粘着材層を形成する工程と、粘着材層が表面に形成された導線を、無機粒子中を通過させ、粘着材層に無機粒子を付着させる工程と、無機粒子が付着した粘着材層を硬化させ、導線の表面に無機粒子が固着された無機粒子被覆導線を得る工程と、無機粒子被覆導線をモータコアのティースに巻回する工程とを、順番に連続して行うものである。 The method for manufacturing a coil according to the present invention includes a step of passing a conductive wire through an adhesive material to form an adhesive material layer on the surface of the conductive wire, and a conductive wire having the adhesive material layer formed on the surface thereof, passing through the inorganic particles. A step of adhering inorganic particles to the adhesive layer, a step of curing the adhesive layer to which the inorganic particles have adhered, obtaining an inorganic particle-coated conductor in which the inorganic particles are fixed on the surface of the conductor, and an inorganic particle-coated conductor. The process of winding around the teeth of the motor core is performed sequentially in sequence.
本発明に係わるコイルの製造方法は、導線を粘着材中を通過させて、導線の表面に粘着材層を形成する工程と、粘着材層が表面に形成された導線を、無機粒子中を通過させ、粘着材層に無機粒子を付着させる工程と、無機粒子が付着した粘着材層を硬化させ、導線の表面に無機粒子が固着された無機粒子被覆導線を得る工程と、無機粒子被覆導線をモータコアのティースに巻回する工程とを、順番に連続して行うものであり、導線間の空隙を無機粒子の含有率が多い被覆層が隙間なく埋めているので、コイルに発生する熱を効果的にティースへ伝達することができるとの効果が得られる。 The method for manufacturing a coil according to the present invention includes a step of passing a conductive wire through an adhesive material to form an adhesive material layer on the surface of the conductive wire, and a conductive wire having the adhesive material layer formed on the surface thereof, passing through the inorganic particles. A step of adhering inorganic particles to the adhesive layer, a step of curing the adhesive layer to which the inorganic particles have adhered, obtaining an inorganic particle-coated conductor in which the inorganic particles are fixed on the surface of the conductor, and an inorganic particle-coated conductor. The process of winding around the teeth of the motor core is performed in sequence, and the gap between the conductors is filled with a coating layer with a high content of inorganic particles without gaps, so the heat generated in the coil is effective. The effect that it can be transmitted to the teeth is obtained.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係わるコイルの一部を拡大した断面模式図である。
図1に示すように、本実施の形態のコイル10は、導線2の表面に粘着材硬化層31を介して無機熱伝導材料粒子層(無機粒子層と記す)51が保持された無機熱伝導材料粒子被覆導線(無機粒子被覆導線と記す)21が、モータコアのティース1に巻回されている。
すなわち、無機粒子被覆導線21は、芯となる導線2と、粘着材硬化層31と、表面にある無機粒子層51とで構成されており、無機粒子層51は無機粒子被覆導線21の表面を隙間なく覆っている。
また、コイルを構成する無機粒子被覆導線21の第1層は、表面に保持された無機粒子層51がモータコアのティース1に接触している。無機粒子被覆導線21の第2層は、その表面に保持された無機粒子層51を、第1層の無機粒子被覆導線21の表面に保持された無機粒子層51に接触させて、無機粒子被覆導線21の第1層に重ねて巻回されている。図1では、巻回された無機粒子被覆導線21を第2層までしか示していないが、無機粒子被覆導線21の第3層以上も、第2層と同様にして、その下の層に重ねて巻回されている。そして、無機粒子被覆導線21とモータコアのティース1、および無機粒子被覆導線21同士は密着している。
すなわち、本実施の形態のコイル10は、無機粒子被覆導線21が用いられ、導線2間の空隙を、粘着材硬化層31と無機粒子層51とからなる無機粒子5の含有率が多い被覆層が隙間なく埋めているので、コイル1に発生する熱を効果的にティース1へ伝達することができる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of a coil according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the
That is, the inorganic particle-coated
In the first layer of the inorganic particle-coated
That is, in the
次に本実施の形態のコイルの製造方法を図を用いて説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係わるコイルの製造方法の模式図である。
図2に示すように、本実施の形態のコイルの製造方法は、導線2を粘着材槽4に溜められた粘着材3中を連続して通過させ、導線2の表面に粘着材3を付着させて、粘着材層を形成する。
次に、表面に粘着材層が形成された導線2を、無機粒子槽6に収納された無機粒子5中を通過させ、導線2表面の粘着材層に無機粒子5を付着させる。
次に、表面に粘着材層を介して無機粒子5を付着させた導線2を加熱装置7で加熱して粘着材層を硬化させて、無機粒子5を導線2表面に固着させ、無機粒子被覆導線21を得る。
最後に、モータコアのティース1に無機粒子被覆導線21を巻回して、コイル10を形成する。
Next, the manufacturing method of the coil of this Embodiment is demonstrated using figures.
FIG. 2 is a schematic diagram of a coil manufacturing method according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 2, in the coil manufacturing method of the present embodiment, the
Next, the conducting
Next, the
Finally, the inorganic particle-coated
本実施の形態において、粘着材3には、例えば、過酸化物硬化型シリコン系粘着材が用いられ、150℃〜180℃の温度で5分程度の加熱により硬化できる。この様に粘着材3を硬化させることにより、ティース1へ無機粒子被覆導線21を巻回するときに無機粒子被覆導線21に加わるせん断力に起因して、無機粒子被覆導線21表面から無機粒子5が剥離するのを防止することができる。
また、無機粒子5には、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化チタン、酸化チタン等が用いられる。
また、粘着材槽4には、一方の側面とこの一方の側面に対向する側面との各々に導線2を通過させる孔が設けられている。無機粒子槽6にも、一方の側面とこの一方の側面に対向する側面との各々に導線2を通過させる孔が設けられている。また、無機粒子槽6には、凝集を防止して無機粒子5を導線2の表面に均一に付着させる、加振可能な篩、超音波振動装置、エアブロー装置等の分散機構を設けてもよい。
粘着材3を硬化させる加熱装置7には、例えば、電熱ヒータ、赤外線加熱装置、高周波加熱装置、ファンにより熱風を吹き付ける熱風加熱等が用いられる。
そして、粘着材槽4と無機粒子槽6と加熱装置7とは一連に配置され、無機粒子被覆導線21が連続的に形成される。この連続的に形成された無機粒子被覆導線21がモータコアのティース1に連続して巻回される。
In the present embodiment, for example, a peroxide curable silicon-based adhesive material is used as the
For the
Moreover, the
As the
And the
本実施の形態のコイルの製造方法では、導線2に粘着材3を付着させて粘着材層を形成し、この粘着材層に無機粒子5を設けた後に、粘着材層を硬化させて、無機粒子被覆導線21をティース1に巻き回する前に形成する。そのため、表面に無機粒子5の含有率が多い被覆層を形成した無機粒子被覆導線21を得ることができる。
そして、本実施の形態では、無機粒子5の含有率が多い被覆層が設けられた無機粒子被覆導線21を、ティース1に巻回してコイル3を形成するので、巻回された導線2間の隙間を無機粒子5の含有率が多い被覆層で埋めることができる。
In the coil manufacturing method of the present embodiment, an adhesive material layer is formed by attaching the
And in this Embodiment, since the inorganic particle covering
すなわち、本実施の形態の製造方法では、コイルの導線2間の空隙を無機粒子5の含有率が多い被覆層で隙間なく埋めることができ、発生する熱を効果的にティース1へ伝達するコイルを得ることができる。
また、本実施の形態のコイル10は、導線2の間が粘着材硬化層31と無機粒子5とからなる被覆層で埋められているので、この被覆層が絶縁層としてはたらき、従来のコイルにおいて、ティースの絶縁のために必要であった絶縁紙や樹脂製成型体(インシュレータ)による絶縁手段が不要となり、部品点数削減による低コスト化ができる。
また、本実施の形態のコイルの製造方法では、粘着材槽4に溜められた粘着材3に、無機粒子5が含有されていないので、無機粒子5の経時凝集による粘着材3の増粘がなく、粘着材3のポットライフが長いので、粘着材3が無駄にならず、コイルの製造コストを低減できる。
本実施の形態のモータコアとしては、ステータコア、ロータコアのいずれであっても良い。
That is, in the manufacturing method of the present embodiment, the gap between the
Moreover, since the
Further, in the coil manufacturing method of the present embodiment, since the
The motor core of the present embodiment may be either a stator core or a rotor core.
実施の形態2.
図2は、本発明の実施の形態2に係わるコイルの製造方法の模式図である。
図2に示すように、本実施の形態のコイルの製造方法は、粘着材3に光硬化樹脂を用いたことと、無機粒子5を保持した粘着材層を硬化させる手段として、紫外線照射装置8を用いたこと以外、実施の形態1のコイルの製造方法と同様である。
本実施の形態において、粘着材3に用いる光硬化樹脂には、例えば、過酸化物硬化型のエポキシ系粘着材やオキセタン系粘着材が用いられる。また、紫外線照射装置8には、例えば、高圧水銀灯やメタルハライドランプ等が用いられる。
そして、カチオン硬化型のオキセタン系粘着材の場合では、紫外線照射装置8に200W高圧水銀灯を用いると、10秒以下の紫外線照射で硬化できる。
FIG. 2 is a schematic diagram of a coil manufacturing method according to
As shown in FIG. 2, the manufacturing method of the coil according to the present embodiment uses a photo-curing resin for the
In the present embodiment, for example, a peroxide curable epoxy adhesive or an oxetane adhesive is used as the photocurable resin used for the adhesive 3. In addition, for example, a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp is used for the
In the case of a cation curable oxetane-based pressure-sensitive adhesive material, when a 200 W high-pressure mercury lamp is used for the
本実施の形態のコイルの製造方法においても、ティース1に巻き回する前の導線2に、粘着材3を付着させ、この粘着材層に無機粒子5を設けているので、実施の形態1のコイルの製造方法と同様な作用効果がある。
すなわち、本実施の形態のコイルの製造方法でも、導線2に粘着材3を付着させ粘着材層を形成し、この粘着材層に無機粒子5を設け、粘着材層を硬化させて、無機粒子被覆導線21をティース1に巻き回する前に形成するので、無機粒子被覆導線21は、表面に無機粒子5の含有率が多い被覆層が形成できる。
そして、無機粒子5の含有率が多い被覆層が設けられた無機粒子被覆導線21を、ティース1に巻回してコイルを形成するので、コイルの巻回された導線間の隙間を、無機粒子5の含有率が多い被覆層で埋めることができ、発生する熱を効果的にティース1へ伝達するコイルを得ることができる。
また、本実施の形態では、粘着材3に光硬化樹脂を使用しており、粘着材3を、特に短時間に硬化できるので、タクトタイムの短縮が図れ、コイルの生産性がさらに向上する。粘着材3を硬化させることにより、ティース1へ無機粒子被覆導線21を巻回するときに無機粒子被覆導線21に加わるせん断力に起因して、無機粒子被覆導線21表面から無機粒子5が剥離するのを防止することができる。
Also in the coil manufacturing method of the present embodiment, the
That is, also in the coil manufacturing method of the present embodiment, the
And since the inorganic particle covering
Further, in the present embodiment, a photo-curing resin is used for the
本発明に係わるコイルは、巻回された導線間の隙間を無機粒子の含有率が多い層で埋めているので、発生する熱を効果的にティース1へ伝達することができ、高効率なモータのコイルとして用いることができる。 In the coil according to the present invention, the gap between the wound conductors is filled with a layer having a high content of inorganic particles, so that the generated heat can be effectively transferred to the tooth 1 and a highly efficient motor. It can be used as a coil.
1 ティース、2 導線、3 粘着材、4 粘着材槽、5 無機粒子、6 無機粒子槽、7 加熱装置、8 紫外線照射装置、10 コイル、21 無機粒子被覆導線、
31 粘着材硬化層、51 無機粒子層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Teeth, 2 Conductor, 3 Adhesive material, 4 Adhesive material tank, 5 Inorganic particle, 6 Inorganic particle tank, 7 Heating device, 8 Ultraviolet irradiation apparatus, 10 Coil, 21 Inorganic particle covering conducting wire,
31 A cured adhesive layer, 51 an inorganic particle layer.
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JP2007158819A JP2008312386A (en) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | Coil and method of manufacturing the same |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018074827A (en) * | 2016-11-01 | 2018-05-10 | 三菱電機株式会社 | Coil, manufacturing method of coil and manufacturing apparatus of coil |
CN110086304A (en) * | 2019-05-28 | 2019-08-02 | 威伊艾姆电机(无锡)有限公司 | A kind of circle electromagnetic wire magnetic pole winding manufacturing method |
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2007
- 2007-06-15 JP JP2007158819A patent/JP2008312386A/en active Pending
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