JP2014179264A - Lead wire with insulation layer, motor with use of lead wire with insulation layer, and manufacturing method of motor - Google Patents
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Description
この発明は、高電圧で電流を流した場合に生じる熱損失を抑制するための絶縁層付き導線と、この絶縁層付き導線を用いたモータと、このモータの製造方法に関する。 The present invention relates to a conductive wire with an insulating layer for suppressing heat loss that occurs when a current is passed at a high voltage, a motor using the conductive wire with an insulating layer, and a method for manufacturing the motor.
電気機器には、高電圧の電流を流す導線を内部に収容しているものがある。例えば、モータのステータにおいては、ステータコアの周方向に形成された複数のティース部と、このティース部に挟まれたスロットを有し、このスロットの内部に複数のコイル導体(導線)を収容するものが知られている。
このようなステータコアのスロットに収容されるコイル導体においては、コイル導体とステータコアとの接触を防止するために、コイル導体とステータコアとの間に絶縁性のシートを挟み込んで絶縁層を設けたものが開示されている(特許文献1)。
Some electrical devices contain a conducting wire for passing a high-voltage current therein. For example, a motor stator has a plurality of teeth portions formed in the circumferential direction of the stator core and a slot sandwiched between the teeth portions, and a plurality of coil conductors (conductors) are accommodated in the slots. It has been known.
In such a coil conductor accommodated in the stator core slot, an insulating layer is provided by sandwiching an insulating sheet between the coil conductor and the stator core in order to prevent contact between the coil conductor and the stator core. (Patent Document 1).
ところで、図7に示すように、上記のようなモータなどに使用される導線101は、スロット内の占有率を上げるため、断面が四角形の太い平角線形状に形成されている。しかし、導線101は、通電される電流の周波数が高くなると、表皮効果が発生する。
すなわち、導線101は、通電される電流の周波数が高くなると、表層部分102に電流が流れる一方、中心部分103には電流が流れ難くなる(電流密度が導線の表面で高く、表面から中心側に離れると低くなる)現象が発生する。導線101は、この表皮効果が生じると、表層部分102に流れる電流量が増加するため、熱損失が増大する。
従って、このような導線をモータのステータコアにコイル導体として使用した場合、モータが必要とする所望の電流量や電圧が得られないという問題があった。また、所望の電流量や電圧が得られないことから、モータの効率を低下させる問題があた。
By the way, as shown in FIG. 7, the conducting
That is, in the
Therefore, when such a conducting wire is used as a coil conductor in the stator core of the motor, there is a problem that a desired current amount and voltage required by the motor cannot be obtained. In addition, since the desired current amount and voltage cannot be obtained, there is a problem of reducing the efficiency of the motor.
そこで、この発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであり、電流の周波数が高くなったとしても熱損失が生じ難く、所望の電流や電圧を安定して確保できる絶縁層付き導線、この絶縁層付き導線を用いることで効率を向上したモータ及びこのモータの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and even when the current frequency is increased, heat loss is unlikely to occur, and a conductor with an insulating layer that can stably secure a desired current and voltage, It is an object of the present invention to provide a motor whose efficiency is improved by using the conductive wire with an insulating layer and a method for manufacturing the motor.
この発明は、絶縁材料によって中空管形状に形成され、前記中空管形状を形成する壁部の内面に軸方向に長い凸部又は凹部が設けられた絶縁層と、前記絶縁層の壁部の内側に配置され、前記凸部又は凹部に嵌め合うように表面に溝部又は突起部が形成された導線とを備えることを特徴とする。 The present invention provides an insulating layer formed of an insulating material in a hollow tube shape, and having an axially long convex portion or concave portion provided on the inner surface of the wall portion forming the hollow tube shape, and the wall portion of the insulating layer And a conducting wire having a groove or a protrusion formed on the surface so as to fit into the convex or concave portion.
この発明は、導線の表面に溝部又は突起部を形成して表面積を増加させたため、表皮効果が発生した場合には通電範囲が大きくなる。従って、電流が表層部分に集中して通電されたとしても、通電範囲が大きいため熱損失が過大となることは無く、所望の電流や電圧を安定して確保することができる。 According to the present invention, the groove or protrusion is formed on the surface of the conductive wire to increase the surface area. Therefore, when the skin effect occurs, the energization range becomes large. Therefore, even if the current is concentrated on the surface layer and energized, the energization range is large, so that heat loss does not become excessive, and a desired current and voltage can be secured stably.
この発明は、導線の表面に溝部又は突起部を形成して表面積を増加させ、表皮効果発生時の通電範囲を大きくして熱損失を生じ難くするものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
According to the present invention, a groove or protrusion is formed on the surface of the conducting wire to increase the surface area, thereby enlarging the energization range when the skin effect occurs, thereby making it difficult for heat loss to occur.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図6は、この発明の実施例を示すものである。図1に示すように、モータのステータにおけるステータコア1は、磁性材料からなる円筒形状の環状部2の内周側に複数のティース部3を円周方向等間隔に形成し、各ティース部3間に複数のスロット4を円周方向等間隔に形成している。各スロット4内には、図2に示すように、絶縁層付き導線5を配置している。
前記絶縁層付き導線5は、絶縁層6と導線7とを備えている。絶縁層6は、絶縁材料によって四角形の空間Sを有する中空管形状に形成され、中空管形状を形成する壁部8の空間Sに臨む内面に軸方向に長い複数の凸部9が設けられている。導線7は、導電材料によって断面が四角形の平角線形状に形成される。この導線7は、絶縁層6の壁部8で囲まれる内側の空間Sに配置され、前記凸部9に嵌め合うように表面に軸方向に長い複数の溝部10が形成されている。
このように、絶縁層付き導線5は、導線7の表面に溝部10を形成して表面積を増加させたため、周波数の高い電流が流れて表皮効果が発生した場合には、通電範囲が大きくなる。従って、絶縁層付き導線5は、図3に示すように、電流が表層部分11に中心部分12よりも集中して通電されたとしても、通電範囲が大きいため熱損失が過大となることは無く、所望の電流や電圧を安定して確保することができる。
なお、図2、図3においては、絶縁層6の壁部8で囲まれる空間Sに臨む内面に軸方向に長い凸部9を形成し、この凸部8に嵌め合うように導線7の表面に溝部10を形成したが、図4に示すように、絶縁層6の壁部8の内面に軸方向に長い凹部13を形成し、この凹部13に嵌め合うように導線7の表面に軸方向に長い突起部14を形成することもできる。
これにより、絶縁層付き導線5は、導線7の表面に突起部14を形成して表面積を増加させたため、電流が表層部分11に中心部分12よりも集中して通電されたとしても、周波数の高い電流が流れて表皮効果が発生した場合に通電範囲が大きくなり、通電範囲が大きいため熱損失が過大となることは無く、所望の電流や電圧を安定して確保することができる。
1 to 6 show an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the stator core 1 in the stator of the motor has a plurality of
The conducting
Thus, since the
2 and 3, a long
As a result, the
前記絶縁層付き導線5は、導線7を絶縁層6の壁部8で囲まれる内側の空間Sに配置する場合に、鋳造成型して配置することができる。この場合、絶縁層6を導線7の融点より耐熱性が高い絶縁材料によって形成し、導線7を絶縁層6の壁部8で囲まれる内側の空間Sに鋳造成型する。
例えば、導線7の導電材料をアルミニウム(溶融温度600℃)とした場合、絶縁層6の絶縁材料として導線7の融点より耐熱性が高いタイモルド樹脂(溶融温度1000℃)を選択する。絶縁層6は、導線7より溶融温度の高い絶縁材料によって四角形の空間Sを有する中空管形状に形成され、壁部8の空間Sに臨む内面に軸方向に長い複数の凸部9が設けられている。導線7は、絶縁層6の壁部8で囲まれる内側の空間Sに溶融状態の導電部材を流し込むことで鋳造成型され、凸部9に嵌め合うように表面に溝部10が形成される。
電気機器に組み付ける導線に例えば伸び率が低い導線を採用する場合は、導線を組み付ける際に組み付けがし難いという問題が発生する。
この絶縁層付き導線5は、絶縁層6の絶縁材料に導線7の融点より高い耐熱材料を使用しているため、この融点の高い絶縁材料によって形成した絶縁層6を導線7の鋳型として用いることができ、導線7を鋳造成型することができる。鋳造成型であるならば、上述のような組み付け性の問題が発生することは無い。
The
For example, when the conductive material of the conducting
When, for example, a conductive wire with a low elongation rate is adopted as a conductive wire to be assembled to an electric device, there arises a problem that it is difficult to assemble the conductive wire.
Since the
また、前記絶縁層付き導線5は、図5に示すように、表面に軸方向に長く形成された溝部10を備えた導線7と、導線7の表面に皮膜処理によって形成された絶縁皮膜層15とを備える構成とすることができる。
例えば、導線7は、例えば導電材料としてアルミニウムを押し出し加工して、表面に軸方向に長い溝部10を備えた断面が四角形の平角線形状に形成される。この導線7は、形成後、陽極酸化処理が施される。このように陽極酸化処理すると、導線7の表面が酸化アルミニウムの絶縁皮膜層15に覆われるため、絶縁性が発揮され、別途絶縁部材を設ける必要が無くなる。
この絶縁層付き導線5は、導線7の周囲を絶縁材料によって覆う必要が無いため、スロット4内における導線7の体積を大きくすることができる。このようにすれば、導電率が低い材料であっても導線7として用いることができ、かつ体積が大きくなることで導線7の表面積が大きくなるため、通電範囲が大きくなり、高周波電流が通電された場合には熱損失を低下させることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
For example, the
Since the
前記絶縁層付き導線5は、モータのステータコア1のスロット4内に配置される。これにより、絶縁層付き導線5を備えたモータは、ステータコア1のスロット4内に配置される導線に熱損失が少ない導線7を用いることができるため、磁化効率が向上し、結果としてモータの効率を向上させることができる。なお、絶縁層付き導線5により形成される複数相の巻線を有するモータの場合、複数のスロット4内に配置された絶縁層付き導線5をそれぞれ同一相毎にバスリングにより接続される。
The
前記絶縁層付き導線5を備えたモータを製造する場合において、絶縁層付き導線5は、前記のように絶縁層6を導線7の融点より耐熱性が高い絶縁材料によって形成し、導線7を絶縁層6の壁部8の内側に鋳造成型する。
ステータコア1のスロット4に導線7を配置したモータの製造方法においては、図6(A)に示すように、絶縁材料によって空間Sを有する中空管形状に形成され、中空管形状を形成する壁部8の空間Sに臨む内面に軸方向に長い凸部9が設けられた絶縁層6をスロット4に組み付ける工程と、図6(B)に示すように、絶縁層6の壁部8で囲まれる内側の空間Sにノズル16から溶融された導電材料を流し込んで鋳造成型する工程とを順次に実行する。絶縁層付き導線5は、図6(C)に示すように、流し込んだ導電材料を固化させることで、絶縁層6の壁部8で囲まれる内側の空間Sに凸部9に嵌め合うように表面に溝部10が形成された導線7が鋳造成型される。
このように、絶縁層付き導線5を備えたモータの製造方法においては、壁部8で囲まれる空間Sに臨む内面に凸部9が設けられた中空管形状の絶縁層6をスロット4に組み付け、絶縁層6の壁部8で囲まれる内側の空間Sに溶融された導電材料を流し込んで鋳造成型することで、導線7の表面に溝部10を形成して表面積を増加させ、周波数の高い電流が流れて表皮効果が発生した場合に、通電範囲が大きいため熱損失が過大となることは無く、所望の電流や電圧を安定して確保することができ、効率を向上したモータを製造することができる。
なお、図6においては、壁部8の空間Sに臨む内面に凸部9を形成した中空管形状の絶縁層6をスロット4に組み付け、絶縁層6の凸部9に嵌め合うように表面に溝部10が形成された導線7を鋳造成型したが、壁部8の空間Sに臨む内面に軸方向に長い凹部13を形成した中空管形状の絶縁層6(図4参照)をスロット4に組み付け、壁部8の凹部13に嵌め合うように表面に突起部14を形成した導線7を鋳造成型することもできる。
これにより、前記と同様に、周波数の高い電流が流れて表皮効果が発生した場合に通電範囲が大きくなり、通電範囲が大きいため熱損失が過大となることは無く、所望の電流や電圧を安定して確保することができ、効率を向上したモータを製造することができる。
In the case of manufacturing a motor provided with the
In the manufacturing method of the motor in which the
Thus, in the manufacturing method of the motor provided with the
In FIG. 6, a hollow tube-shaped insulating
As in the above, when the high frequency current flows and the skin effect occurs, the energization range becomes large, and the energization range is large so that heat loss does not become excessive and the desired current and voltage are stabilized. Thus, a motor with improved efficiency can be manufactured.
この発明は、導線の表面に溝部又は突起部を形成して表面積を増加させ、表皮効果発生時の通電範囲を大きくして熱損失を生じ難くするものであり、電気機器の内部に収容されて高電圧の電流を流す導線に応用が可能である。 This invention is intended to increase the surface area by forming grooves or protrusions on the surface of the conducting wire, to increase the energization range when the skin effect occurs and to make it difficult to cause heat loss. The present invention can be applied to a conducting wire that carries a high voltage current.
1 ステータコア
2 環状部
3 ティース部
4 スロット
5 絶縁層付き導線
6 絶縁層
7 導線
8 壁部
9 凸部
10 溝部
11 表層部分
12 中心部分
13 凹部
14 突起部
15 絶縁皮膜層
16 ノズル
S 空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator core 2
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---|---|---|---|---|
CN107834772A (en) * | 2017-12-24 | 2018-03-23 | 苏州阿福机器人有限公司 | Motor radiating structure |
CN110535272A (en) * | 2018-05-23 | 2019-12-03 | 保时捷股份公司 | Winding, motor and the method for manufacturing winding of motor |
EP3820025A1 (en) * | 2019-11-08 | 2021-05-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Spacer for a stator winding |
US11258338B2 (en) | 2017-11-13 | 2022-02-22 | Audi Ag | Slot wall insulation for a stator of an electric motor |
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