JP2009158487A - 四角形エナメル電線とその四角形エナメル電線の製造に用いる導体線並びにその四角形エナメル電線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁被覆層の厚さを均一にコーティングした四角形エナメル電線とその四角形エナメル電線の製造に用いる導体線並びにその四角形エナメル電線の製造方法を提供する。
【解決手段】導体線と導体線を包む絶縁被覆層で構成される四角形エナメル電線を、導体線の断面形状をエッジ部に丸みを備える四角形状とし、その横の長さをＷ、縦の長さをＨ、そしてエッジ部に備える丸みの曲率半径Ｒとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４であり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）であるものとする。
【選択図】図１

Description

本件発明は四角形エナメル電線とその四角形エナメル電線の製造に用いる導体線並びにその四角形エナメル電線の製造方法に関し、特には、絶縁被覆層を均一な厚さにコーティングすることができるように、断面形状の横の長さ、縦の長さ、及びエッジ部に備える丸みの曲率半径を適切に調節した、断面形状がエッジ部に丸みを備える四角形の導体線に関する。

エナメル電線は絶縁電線であり、一般にはコイル状に巻いた形態で電気機器の内部に納められ、電気／磁気エネルギー変換過程を通じ、電気的エネルギーと機械的エネルギーとを相互変換するために用いられる。このようなエナメル電線は、一般的に銅などの導体線とこれを包んでいる絶縁被覆層とで構成される。また、エナメル電線の絶縁被覆層は、有機溶媒と高分子樹脂とで構成された被覆塗料を導体表面に塗布し、４００℃以上の高温で乾燥し、架橋反応を行わせて形成する。このときに用いる被覆塗料とは、有機溶媒内に高分子樹脂成分が溶解するか又は分散しているものである。

このようなエナメル電線は、断面形状が円形のエナメル線と断面形状が四角形のエナメル線とに大きく区分され、現在では、必須素材として重電機製品、自動車部品、家電製品、医療機器、航空宇宙産業等の多様な分野で使われている。

しかし、図３の断面形状の模式図に示すように、従来の四角形エナメル電線３０では、導体線の外部に絶縁被覆層をコーティングすると、導体線１０の四角形状に沿って絶縁被覆層２０のエッジ部分が図３の（ａ）、図３の（ｂ）、及び図３の（ｃ）の点線で示した部分のように、均一な厚さに絶縁被覆層２０が形成されないエッジカバレッジ（Ｅｄｇｅ Ｃｏｖｅｒａｇｅ）現象が生じるという問題点を抱えていた。そして、このように不均一な厚さの絶縁被覆層を備える四角形エナメル電線３０を電気機器などに組み込むコイル材料として用いると、絶縁不良が発生しやすく、電気機器の信頼性が著しく低下することになる。

特開２００７−２８８０８８

本件発明は前述したような問題点を解決するために創案されたものであって、本件発明の目的は均一な厚さの絶縁被覆層を備える四角形エナメル電線とその四角形エナメル電線の製造に用いる導体線並びにその四角形エナメル電線の製造方法を提供することにある。

本件発明者らは、四角形エナメル線の絶縁被覆層をコーティングする際に生じるエッジカバレッジ（Ｅｄｇｅ Ｃｏｖｅｒａｇｅ）現象を改善するために鋭意研究した結果、導体線の断面形状の横と縦との長さ比及びエッジ部の丸みを適切に調節すれば前述した課題を解決できることを見出し、本件発明の完成に至った。

ここで、本件発明によって達成しうる他の効果等は、後述する本件発明の実施例から理解されるものであり、本件発明の目的と効果とは、特許請求の範囲に記載の構成により達成することができることを断っておく。

本件発明に係る四角形エナメル電線： 本件発明に係る四角形エナメル電線は、断面形状がエッジ部に丸みを備える四角形である導体線と導体線を包む絶縁被覆層とを備える四角形エナメル電線であって、導体線の断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４であり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）であることを特徴としている。

本件発明に係る導体線： 本件発明に係る導体線は、四角形エナメル電線のコアとして用いる導体線であって、導体線は、断面形状がエッジ部に丸みを備える四角形であり、断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４であり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）であることを特徴している。

本件発明に係る四角形エナメル電線の製造方法： 本件発明に係る四角形エナメル電線の製造方法は、伸線、圧延、軟化、コーティング、及び巻き取り工程を順次行うことにより導体線を製造し、導体線を絶縁被覆層で包んで四角形エナメル電線を製造する方法であって、圧延工程で前記伸線工程で得られた導体線の断面形状をエッジ部に丸みを備える四角形とし、断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値を１〜４とし、且つ、Ｒの値をＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）とすることを特徴としている。

導体線の断面形状をエッジ部に丸みを備える四角形とし、断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値を１〜４とし、Ｒの値をＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）とすることで、全体的に均一な厚さで絶縁被覆層を形成した四角形エナメル電線となる。その結果、この四角形エナメル電線を用いたコイルを備える電気機器は、その動作の信頼性が向上したものとなる。

以下、図面を参照しつつ本件発明の好ましい実施形態を詳しく説明するが、本明細書や特許請求の範囲で用いている用語や単語は、通常の用法や辞書に記載された意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則し、本件発明の技術的な思想に準拠する意味及び概念として解釈されるべきものである。したがって、本明細書に記載された実施形態や図面に示された構成は、本件発明のもっとも好ましい実施形態の一例に過ぎず、本件発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではない。したがって、本件の出願時点においてこれらに代替できる多様な均等形態及び変形形態があり得ることを断っておく。

図１に、本件発明の四角形エナメル電線の断面形状の模式図を示す。図１に示すように、本件発明に係る四角形エナメル電線３０は、断面形状が、各エッジ部に丸みを備える四角形であり、導体線の断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４であり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）である銅などの導体線１０とこれを包んでいる絶縁被覆層２０とで構成されている。この絶縁被覆層２０は導体線１０にコーティングされた物質であって、その成分構成によって四角形エナメル電線３０の特性が左右される。

図２に、図１の導体線のみの断面形状の模式図を示す。図２に示すように、導体線１０は、断面形状が、各エッジ部に丸みを備える四角形であり、導体線の断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４となり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）となるように加工されたものである。

以下、本件発明に係る四角形エナメル電線の製造方法を説明する。

例えば、銅などの金属を伸線、圧延、軟化して図２に示す断面形状を備える導体線を製造する。そして、圧延工程では、導体線の断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、ＷをＨで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４となり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）となるように形状を整える。このようにして製造された導体線の外周部に絶縁物質（例えば、絶縁ワニス）を被覆して巻き取れば、図１に示す四角形エナメル電線を製造できる。

エッジ部に備える丸みの曲率半径が異なるＲ値を持つ導体線に絶縁物質をコーティングして四角形エナメル電線を製造した。その後、製造した四角形エナメル電線のコーティング肉厚偏差を測定した。また、この四角形エナメル電線をコイルの巻き線に使用したモーターを組み上げた。さらに、このモーターを組み込んだ電気機器の性能を測定し、上中下で判定した。評価結果を以下の表１に示す。

上記表１に示したコーティング肉厚偏差とは、導体線１０にコーティングした絶縁被覆層２０の厚さの偏差であり、以下に示す数１に基づいて計算した。したがって、この値が小さいほどコーティング肉厚が均一である。

表１から、Ｒ値の範囲が「Ｈ／７〜４Ｈ／３」ではコーティング肉厚偏差が１．３未満である。そして、このようなコーティング肉厚偏差を持つ四角形エナメル電線をモーターコイルの巻き線に使うと、良好な性能（○：上）を発揮している。しかし、Ｒ値の範囲が「４Ｈ／３以上」ではコーティング肉厚偏差が１．３以上１．５未満であり、このようなコーティング肉厚偏差を持つ四角形エナメル電線をモーターコイルの巻き線に使うと、良好な性能を発揮できていない（△：中）。そして、Ｒ値の範囲が「Ｈ／７以下」ではコーティング肉厚偏差が１．５以上であり、このようなコーティング肉厚偏差を持つ四角形エナメル電線をモーターコイルの巻き線に使うと、満足な性能を発揮できていない（×：下）。すなわち、Ｒ値の範囲が「Ｈ／７〜４Ｈ／３」を外れると、モーターの性能が落ちている。

上記に、本件発明を限定した実施形態と図面や実施例で説明したが、本件発明はこれらに限定されるものではなく、本件発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者にとっては、本件発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な変更や応用が可能であることは言うまでもない。

また、本明細書に添付した図面は、本件発明の好ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本件発明の技術的な思想をさらに理解させる役割を備えるため、本件発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されないことを断っておく。

本件発明に係る四角形エナメル線をモーターコイルの巻き線に用いると、モーターの動作が安定する。したがって、インバーターなどが備えるコイルの巻き線として用いれば、安定したインバーター制御が可能になる。

本件発明の四角形エナメル電線の断面形状を示す模式図である。 図１の四角形エナメル電線を構成する導体線の断面形状を示す模式図である。 絶縁被覆層がコーティングされた従来の四角形エナメル電線の断面形状の模式図である。

符号の説明

１０ 導体線
２０ 絶縁被覆層
３０ 四角形エナメル電線
Ｗ 導体線の断面形状の横の長さ
Ｈ 導体線の断面形状の縦の長さ
Ｒ 導体線の断面形状がエッジ部に備える丸みの曲率半径

Claims (3)

1. 断面形状がエッジ部に丸みを備える四角形である導体線と当該導体線を包む絶縁被覆層とを備える四角形エナメル電線であって、
   前記導体線の前記断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、前記エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、当該Ｗを当該Ｈで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４であり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）であることを特徴とする四角形エナメル電線。
2. 請求項１に記載の四角形エナメル電線のコアとして用いる導体線であって、
   前記導体線は、断面形状がエッジ部に丸みを備える四角形であり、当該断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、前記エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、当該Ｗを当該Ｈで除した［Ｗ／Ｈ］の値が１〜４であり、且つ、Ｒの値がＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）であることを特徴とする導体線。
3. 伸線工程と圧延工程と軟化工程とコーティング工程と巻き取り工程とを順次行うことにより、請求項２に記載の導体線を製造し、当該導体線を絶縁被覆層で包んで請求項１に記載の四角形エナメル電線を製造する方法であって、
   前記圧延工程で前記伸線工程で得られた前記導体線の断面形状をエッジ部に丸みを備える四角形とし、当該断面形状の横の長さをＷ、縦の長さをＨとし、前記エッジ部に備える丸みの曲率半径をＲとしたとき、当該Ｗを当該Ｈで除した［Ｗ／Ｈ］の値を１〜４とし、且つ、Ｒの値をＨの値の１／７〜４／３（０．１４３〜１．３３）とすることを特徴とする四角形エナメル電線の製造方法。

Images