JP2009199749A - 導線及び導線の製造方法、モータ、リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流による損失を低減でき、放熱性、占積率を向上させることができると共に、製造コストを抑え、製造効率の良い導線及び導線の製造方法、導線をコイルとして用いたモータ及びリアクトルの提供を課題とする。
【解決手段】絶縁層１２で被覆された素線１１を複数本撚ることで撚線１０を構成し、その状態で成形型を用いて加工することで、撚線１０の断面を所定形状に圧縮成形する。その後、撚線１０の表面を素線１１の表面を構成する絶縁層１２の厚みよりも厚肉に絶縁層２０で被覆することで製造される導線１である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の素線を一体化させてなる導線及び導線の製造方法、導線をコイルとして用いたモータ及びリアクトルに関する。

複数の素線を一体化させてなる導線及び該導線をモータのコイル用とするものとしては、下記特許文献１がある。下記特許文献１は集合導体に関する発明で、複数の導体線を無撚り状態で一体化するようにした技術が開示されている。
特開２００７−２２７２４１号公報

上記特許文献１に示す発明では、渦電流の発生を抑制すると共に、集合導体における導体占積率を向上させることができるメリットがある。
しかし、導体線を無撚り状態で束ねた構成であることから、一体化させた導体線のばらけを防止する為に結着材を用いる必要があり、製造コストが大きく、製造効率が悪いという問題があった。

そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、渦電流による損失を低減でき、放熱性、占積率を向上させることができると共に、製造コストを抑え、製造効率のよい導線及び導線の製造方法、導線をコイルとして用いたモータ及びリアクトルの提供を課題とする。

本発明の導線は、断面が複数の領域で構成されると共に各領域の境界が絶縁層で構成され、且つ導線表面が前記各領域の境界を構成する絶縁層よりも厚肉の絶縁層で構成されてあることを第１の特徴としている。

上記本発明の第１の特徴によれば、断面が複数の領域で構成されると共に各領域の境界が絶縁層で構成されてあるので、断面を構成する複数の領域間を絶縁することができる。断面が複数の絶縁領域で分割されることで、断面に生じる渦電流を分割でき、導線の断面に過大な渦電流が生じることを防止することができる。従って渦電流による損失を低減できる。更に導線表面が前記各領域の境界を構成する絶縁層よりも厚肉の絶縁層で構成されてあるので、導線の占積率を向上させることができる。

また本発明の導線は、上記本発明の第１の特徴に加えて、断面を構成する各領域が線方向に撚られた状態になされてあることを第２の特徴としている。

上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、断面を構成する各領域が線方向に撚られた状態になされてあるので、断面を構成する各領域が線方向に撚られることで各領域が一体化されると共に、ばらけを防止することができる。よって結着材を用いることなく各領域を一体化させることができる。

また本発明のモータは、上記本発明の第１又は第２の特徴に記載の導線をコイルとして用いたことを第３の特徴としている。

上記本発明の第３の特徴によれば、導線をコイルとして用いた構成としてあることから、渦電流による損失を低減できると共に、占積率を向上させることのできるモータとすることができる。

また本発明のリアクトルは、上記本発明の第１又は第２の特徴に記載の導線をコイルとして用いたことを第４の特徴としている。

上記本発明の第４の特徴によれば、導線をコイルとして用いた構成としてあることから、渦電流による損失を低減できると共に、占積率を向上させることのできるリアクトルとすることができる。

また本発明の導線の製造方法は、素線表面が絶縁被覆された複数の素線を一体化させて導線を製造する導線の製造方法であって、複数の素線を撚線とする撚線工程と、前記撚線工程により撚られた撚線の断面を所定形状に圧縮成形する圧縮成形工程と、前記圧縮成形工程により圧縮成形された撚線の撚線表面を絶縁被覆する絶縁被覆工程とを有することを第５の特徴としている。

上記本発明の第５の特徴によれば、複数の素線を撚線とする撚線工程を有する構成としてあることから、複数の素線を効果的に撚線とすることができる。また撚線工程により撚られた撚線の断面を所定形状に圧縮成形する圧縮成形工程を有する構成としてあることから、撚線の断面を所定形状に効果的に圧縮成形することができる。また圧縮成形工程により圧縮成形された撚線の撚線表面を絶縁被覆する絶縁被覆工程を有する構成としてあることから、圧縮成形された撚線の撚線表面を効果的に絶縁被覆することができる。

また本発明の導線の製造方法は、上記本発明の第５の特徴に加えて、絶縁被覆工程における絶縁被覆は、導線表面を構成する絶縁層の厚みを素線表面を構成する絶縁層の厚みよりも厚肉なものとすることを第６の特徴としている。

上記本発明の第６の特徴によれば、上記本発明の第５の特徴による作用効果に加えて、絶縁被覆工程における絶縁被覆は、導線表面を構成する絶縁層の厚みを素線表面を構成する絶縁層の厚みよりも厚肉なものとする構成としてあることから、線間電圧に耐えうる導線とすることができる。

また本発明の導線の製造方法は、上記本発明の第５又は第６の特徴に加えて、圧縮成形工程における圧縮成形は撚線の断面を矩形若しくは多角形に圧縮成形することを第７の特徴としている。

上記本発明の第７の特徴によれば、上記第５又は第６の特徴による作用効果に加えて、圧縮成形工程における圧縮成形は撚線の断面を矩形若しくは多角形に圧縮成形する構成としてあることから、導線をコイルに使用した場合に、隣接する導線を面接触させることができる。よって隣接する導線間に空隙を生じさせることがなく、コイルの放熱性、占積率を向上させることができる。

本発明の導線及び導線の製造方法、導線をコイルとして用いたモータ及びリアクトルによれば、渦電流による損失を低減でき、放熱性、占積率を向上させることができると共に、製造コストを抑え、製造効率のよい導線及び導線の製造方法、導線をコイルとして用いたモータ及びリアクトルとすることができる。

以下の図面を参照して、本発明の実施の形態に係る導線及び導線の製造方法、導線をコイルとして用いたモータ及びリアクトルを説明し、本発明の理解に供する。しかし以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。

図１は本発明の実施形態に係る導線の斜視図である。図２は図１の導線の断面図である。図３は導線を構成する撚線を示す図である。図４は成形型内に撚線を配置して加工する状態を説明する図である。図５は図４の変形例を示す図である。図６は導線をコイルとして用いたモータのステータを示す図である。図７は図６の変形例を示す図である。図８は導線をコイルとして用いたリアクトルを示す図である。

先ず図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る導線１は、絶縁層１２で被覆された複数の素線１１を撚り線１０とし、その断面を所定形状に圧縮成形させた後、表面を絶縁被覆してなり、撚線１０と、絶縁層２０とで構成されている。

前記撚線１０は、図１〜図３に示すように、絶縁層１２で被覆された素線１１を複数本撚り、その状態で成形型を用いて圧縮成形したものである。このように素線１１を複数本撚って撚線１０を成形することで、素線１１により撚線１０の断面が複数の領域で構成されると共に、各領域の境界が絶縁層１２で構成された撚線１０とすることができる。また結着材を用いることなく複数本の素線１１を一体化させることができる。よって製造コストを抑え、製造効率のよい導線１とすることができる。
圧縮成形は撚線１０の断面を所定形状に圧縮成形できるものであれば、如何なる方法を用いてもよい。例えば図４に示すように、四角形のダイス孔３１を有する成形型３０を用いるダイス引き等の引き抜き加工とすることができる。このように引き抜き加工とすることで、撚線１０の断面形状が如何なるものであっても、ダイス孔３１に撚線１０を通過させることで、撚線１０の断面をダイス孔３１の形状に容易に圧縮成形させることができる。よって製造工程を簡略化でき、製造効率のよい導線１とすることができる。

また図５に示すように、孔３２とローラ３３とを用いる孔型圧延とすることができる。このように孔型圧延とすることで、撚線１０の断面形状が如何なるものであっても、孔３２に撚線１０を通過させることで、撚線１０の断面を孔３２の形状に容易に圧縮成形させることができる。よって製造工程を簡略化でき、製造効率のよい導線１とすることができる。また撚線１０を構成する素線１１を擦ることがない為、絶縁状態を維持することが可能となる。また巻き線の組成変形、導体の占積率を向上させることができる。
なお圧縮成形後の撚線１０の断面形状は、丸、四角、六角等、如何なる形状であってもよいが、コイルとして用いる場合を考慮すれば、矩形若しくは多角形とすることが望ましい。このように撚線１０の断面形状を矩形若しくは多角形とすることで、導線１をコイルとして用いた場合に隣接する導線１を面接触させることができる。よって隣接する導線１間に空隙を生じさせることがなく、コイルの放熱性、占積率を向上させることができる。
以上のように撚線１０を圧縮成形し、その後、表面を絶縁層２０で被覆することで導線１が成形される。

前記素線１１は、公知の如何なる素線であってもよい。例えば銅、アルミ、銀、金、これらの合金等を用いることができる。また撚線１０を構成する素線１１の本数は適宜変更可能である。またその断面形状も丸、四角、六角等、如何なるものであってもよいし、その導径も適宜変更可能である。

前記絶縁層１２は、素線１１の表面を被覆する絶縁層である。絶縁層１２に用いる絶縁材としては、通常用いられるものであれば如何なるものであってもよいが、加工負担、コイル渦電流に対する抑制力を考慮すれば、酸化銅等の導体酸化膜、ニクロムやコンスタンタン等の高抵抗金属、エナメル材を用いることが望ましい。特に酸化銅は、容易に絶縁膜を形成することができるので望ましい。このように酸化銅を用いることで、製造効率のよい導線１とすることができる。
また絶縁層１２の厚さは、断面に生じる渦電流を分割できる厚さであれば如何なる厚さでもよいが、素線１１間の熱伝導の劣化や、占積率の低下を考慮すれば、０．０１ｍｍ以下とすることが望ましい。

前記絶縁層２０は、圧縮成形された撚線１０の表面を被覆する絶縁層である。この絶縁層２０は、図１、図２に示すように、導線１を構成する素線１１を被覆する絶縁層１２の厚みよりも厚肉に被覆される。このような構成とすることで、線間電圧に耐えうる導線１とすることができる。また導線１を外傷から保護することができると共に、耐熱性のある導線１とすることができる。また導線１をコイルに使用した場合には、渦電流による損失を低減でき、放熱性、占積率を向上させることができると共に、製造コスト抑え、製造効率のよい導線１とすることができる。
絶縁層２０に用いる絶縁材としては、ポリイミド樹脂、アミドイミド樹脂等の樹脂やエナメル材等、通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。また撚線１０への被覆方法も浸漬、電着塗装、酸化膜、メッキ等、絶縁被覆方法として通常用いられるものであれば如何なるものであってもよい。

次に図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係るモータのステータ５０について説明する。
ステータ５０は、ラジアルモータのステータであり、導線１をコイル４０として用いたものである。このように導線１をコイル４０としてステータ５０に用いる構成とすることで、渦電流による損失を低減できると共に、占積率を向上させることのできるラジアルモータとすることができる。

次に図７を参照して、ステータ５０の変形例であるステータ６０について説明する。
ステータ６０は、アキシャルモータのステータであり、導線１をコイル４０として用いたものである。このように導線１をコイル４０としてステータ６０に用いる構成とすることで、渦電流による損失を低減できると共に、占積率を向上させることのできるアキシャルモータとすることができる。
なお導線１をコイル４０として用いるモータとしては、ラジアルモータ、アキシャルモータに限るものではなく、如何なるモータであってもよい。

次に図８を参照して、本発明の第３の実施形態に係るリアクトル７０について説明する。
リアクトル７０は、導線１をコイル４０として用いたものである。このように導線１をコイル４０としてリアクトル７０に用いる構成とすることで、渦電流による損失を低減できると共に、占積率を向上させることのできるリアクトルとすることができる。

本発明は導線として、各種電線、各種コイル、ハイブリッド自動車用モータ等のコイル等に利用することができる。

本発明の実施形態に係る導線の斜視図である。 図１の断面図である。 導線を構成する撚線を示す図である。 成形型内に撚線を配置して加工する状態を説明する図である。 図４の変形例を示す図である。 導線をコイルとして用いたモータの分割ステータを示す図である。 図６の変形例を示す図である。 導線をコイルとして用いたリアクトルを示す図である。

符号の説明

１ 導線
１０ 撚線
１１ 素線
１２ 絶縁層
２０ 絶縁層
３０ 成形型
３１ ダイス孔
３２ 孔
３３ ローラ
４０ コイル
５０ ステータ
６０ ステータ
７０ リアクトル

Claims (7)

1. 断面が複数の領域で構成されると共に各領域の境界が絶縁層で構成され、且つ導線表面が前記各領域の境界を構成する絶縁層よりも厚肉の絶縁層で構成されてあることを特徴とする導線。
2. 断面を構成する各領域が線方向に撚られた状態になされてあることを特徴とする請求項１に記載の導線。
3. 請求項１又は２に記載の導線をコイルとして用いたことを特徴とするモータ。
4. 請求項１又は２に記載の導線をコイルとして用いたことを特徴とするリアクトル。
5. 素線表面が絶縁被覆された複数の素線を一体化させて導線を製造する導線の製造方法であって、複数の素線を撚線とする撚線工程と、前記撚線工程により撚られた撚線の断面を所定形状に圧縮成形する圧縮成形工程と、前記圧縮成形工程により圧縮成形された撚線の撚線表面を絶縁被覆する絶縁被覆工程とを有することを特徴とする導線の製造方法。
6. 絶縁被覆工程における絶縁被覆は、導線表面を構成する絶縁層の厚みを素線表面を構成する絶縁層の厚みよりも厚肉なものとすることを特徴とする請求項５に記載の導線の製造方法。
7. 圧縮成形工程における圧縮成形は撚線の断面を矩形若しくは多角形に圧縮成形することを特徴とする請求項５又は６に記載の導線の製造方法。

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