JP2015050083A - 集合導線のより合わせ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】より抵抗が小さい集合導線を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる集合導線１は、中心素線１０と、中心素線１０の周囲を覆うように配置された複数の周辺素線１１と、で構成された集合導線であって、周辺素線１１は、中心素線１０を軸にして螺旋を描くようにねじれている捻じれ部分と、中心素線の軸に対してほぼ平行となる非ねじれ部分と、を有し、捻じれ部分の捻じれの方向が、一定の間隔ごとに、中心素線１０の軸に対して反転し、非ねじれ部分を一定の間隔ごとに有するように構成されているものである。これにより、より集合導線の抵抗を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は集合導線のより合わせ構造に関する。

コイル用導線は前面を分割し、内部導体断面積が小さな細線を束ねて集合導線とすることにより、渦電流の発生を抑制し、抵抗を低減できることが知られている。特許文献１には、細線をより合わせて構成された導線が記載されている。

特開２００９−１９９７４９号公報

しかしながら、コイル用の導線では、モータ構成上、導線にはある程度の長さが必要であり、集合線そのものの短縮には限界がある。従って、特許文献１に記載の集合導線では、各細線の全長が大きくなるほど抵抗値が増加してしまうため、コイルの抵抗が増加してしまうという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、より抵抗が小さい集合導線を提供することを目的とする。

本発明にかかる集合導線１は、中心素線１０と、中心素線１０の周囲を覆うように配置された複数の周辺素線１１と、で構成された集合導線であって、周辺素線１１は、中心素線１０を軸にして螺旋を描くようにねじれている捻じれ部分と、中心素線の軸に対してほぼ平行となる非ねじれ部分と、を有し、捻じれ部分の捻じれの方向が、一定の間隔ごとに、中心素線１０の軸に対して反転し、非ねじれ部分を一定の間隔ごとに有するように構成されているものである。これにより、周辺導線の長さを抑制することができる。

本発明によれば、より抵抗が小さい集合導線を提供することができる。

実施の形態にかかる集合導線を示す図である。 実施の形態にかかる集合導線の側面を拡大した図である。 実施の形態にかかる周辺素線１１の短縮効果と、ねじりピッチと、を示す図である。 実施の形態にかかるコスト低減額と積厚低減量とを示すグラフである。 実施の形態にかかる集合導線１の製造装置を示す図である。 実施の形態にかかる回転処理装置２０６を詳細に示す図である。

実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ）は、本実施の形態にかかる集合導線を示す図である。図１（ｂ）は、集合導線１の断面を示す図である。

集合導線１は、中心素線１０と、複数の周辺素線１１と、を有する。集合導線１は、中心素線１０を中心として、周囲に８本の周辺素線１１が配置された構造であり、断面は長方形の形状である。

周辺素線１１は、螺旋を描くようにねじられて構成される。本実施の形態においては、周辺素線１１の集合導線１の軸に対するねじりの方向が、所定の間隔ごとに逆方向となるように構成されている。つまり、集合導線１では、所定の間隔ごとにねじりの方向が変わる非ねじり部分において、集合導線１の軸方向に対して周辺素線１１がほぼ平行になる部分ができる。

なお、ここでは周辺素線１１の集合導線１の軸に対するねじりの方向が、所定の間隔ごとに逆方向となるように構成されているが、所定の間隔で非ねじり部を形成するようにすれば、ねじりの方向がを変えずに集合導線を形成してもよい。

図２は、集合導線の側面を拡大した図である。図２に示すように、左ねじりと右ねじりとの部分の間に、直線部（非ねじり部分）が構成されている。

本実施の形態にかかる集合導線１においては、ねじりを所定の間隔で逆回転させ、非ねじり部分を形成することで、周辺素線１１の全長Ｌが、設計条件にもよるが、１０％以上短縮することができる。これにより、集合導線１の抵抗をより抑制することができる。

集合導線１の効果について更に詳細に説明する。図３（ａ）は、本実施の形態にかかる、周辺素線１１の短縮効果と、ねじりピッチと、を示す図である。図３（ｂ）は、ねじりピッチＰを示す図である。

ここでねじりピッチＰとは、１本の周辺素線１１が１巻に要する間隔である。ここでは、集合導線１の外径が３．３×１．９ｍｍであるとする。ここで、ねじりピッチＰが２０ｍｍである時、周辺素線１１の長さを１１．７％抑制することができる。

ここで、導線の抵抗Ｒは、電気抵抗率をρ、導線の全長をＬ、導線の断面積をＳとすると以下のように表される。

導線の抵抗Ｒは、導線の長さＬに比例する。よって、同一長さの集合導線を、単一方向のねじりにより形成した場合と、本願の実施の形態にかかる集合導線１のように、ねじりの方向を所定の間隔で変更し、非ねじり部を設ける方法で集合導線を形成した場合と、を比較すると、本実施の形態にかかる集合導線１では、周辺素線１１の長さが短縮できるため、抵抗も少なくなる。

図４は、コスト低減額と積厚低減量とを示すグラフである。例えば、集合導線１のねじりピッチが２０ｍｍとして、集合導線１の３００ｍｍあたりの非ねじり部が４０ｍｍとすると、集合導線１全体で１．５６％の抵抗低減ができる。これは、モータコアの積厚０．４１％に相当する。図５において、積厚低減量が０．４１％のとき、コスト低減額は７０円となる。

例えば企画台数が月に２００００台で、生産年数が７年であると計算すると、１．２億円ものコストを削減することが可能となる。

本実施の形態にかかる集合導線１は、所定の間隔で周辺素線１１のねじり方向を変更する。ねじり方向を変更する部分に、周辺素線１１が集合導線１の軸とほぼ平行な直性部分が形成される。これにより、周辺素線１１の長さがより短縮され、結果として、集合導線１の抵抗を抑制することができ、更にはモータコアのコストを削減することが可能である。

次に、集合導線１の製造方法について説明する。図５は、集合導線１の製造装置を示す図である。製造装置２０は導線群３９から集合導体４３を連続的に製造する。図５中、導線群３９は、導体線が紙面の奥から手前の方向に並んだ状態を模式的に表している。

素線供給機２０１は導線群３９を第１圧延ロール２０２に送る。断面図３０に示すように、導体線１２は円形状の断面を有する。導体線１２は、周辺素線１１となるべき導線群３９の一部である。

第１圧延ロール２０２は導線群３９を素線供給機２０１から受けて、断面図３１に示すように導線群３９の一部から周辺素線１１を形成する。第１圧延ロール２０２は、整列工程前の素線加工工程として、導体線１２の外周部を例えば圧延により塑性変形して側面１６及び側面１７を形成する。周辺素線１１の断面の形状は、略台形形状となる。

第１圧延ロール２０２は、周辺素線１１及び中心素線１０からなる素線群４０を、速度調整用ガイドローラ１４３に送る。かかる素線群４０は、各素線が紙面の奥から手前の方向に並んだ状態を模式的に表している。

速度調整用ガイドローラ１４３は、素線群４０を第１圧延ロール２０２から受けて、素線加工工程で生じた周辺素線１１のたわみを除去する。速度調整用ガイドローラ２０３は、素線群４０を向き調整用ローラ２０４に送る。

向き調整用ローラ２０４は、素線群４０を速度調整用ガイドローラ２０３から受ける。向き調整用ローラ２０４は、整列工程の前半段階として、素線群４０の各素線を展開し、周辺素線１１が中心素線１０を取り囲む位置関係を作る。

また、向き調整用ローラ２０４は、周辺素線１１の内周面１９が中心素線１０の各辺に向くように周辺素線１１の位置及び向きを整える。向き調整用ローラ２０４は、素線群４０をクランプ２０５に送る。

クランプ２０５は、素線群４０を向き調整用ローラ２０４から受ける。クランプ２０５は、整列工程の後半段階として、素線群４０を整列して、中心素線１０の周囲に周辺素線１１を配置し、整列した集合導体、すなわち整列集合導体４１を形成する。また、クランプ２０５は、周辺素線１１の内周面１９が中心素線１０の外表面と対向するように、整列集合導体４１を形成する。

クランプ２０５は、整列集合導体４１の中心方向に向かって、所定の圧力を整列集合導体４１に加える。このため、断面図３２に示すように、整列集合導体４１の断面１３において、中心素線１０及び周辺素線１１並びに周辺素線１１同士は接近する。クランプ２０５は、整列集合導体４１を回転処理装置２０６に送る。

回転処理装置２０６は、所定の回転方向に回転している。回転処理装置２０６は、整列集合導体４１に右ねじ方向のねじれと左ねじ方向のねじれを与える。ねじれ工程については後述する。回転処理装置２０６は、捻り工程として、整列集合導体４１を、中心素線１０を中心に捻り、捻れ集合導体４２を形成する。回転処理装置２０６は、捻れ集合導体４２を、クランプ２０７に送る。

クランプ２０７は、捻れ集合導体４２を、回転処理装置２０６から受ける。クランプ２０７は、捻れ集合導体４２の中心方向に向かって、所定の圧力を捻れ集合導体４２に加える。このため、捻り工程で密着の緩んだ、中心素線１０及び周辺素線１１並びに周辺素線１１同士を再度密着させる。クランプ２０７は、捻れ集合導体４２を速度調整用ガイドローラ１４８に送る。

速度調整用ガイドローラ２０８は、捻れ集合導体４２をクランプ２０７から受けて、捻り工程で生じた捻れ集合導体４２のたわみを除去する。速度調整用ガイドローラ２０８は、捻れ集合導体４２を加熱器２０９に送る。

加熱器２０９は、捻れ集合導体４２を速度調整用ガイドローラ２０８から受けて、軟化工程として周辺素線１１を加熱する。製造方法が軟化工程を備えない場合は、製造装置２０は加熱器２０９を備えなくてもよい。加熱器２０９は、捻れ集合導体４２を第２圧延ロール２１０に送る。

第２圧延ロール２１０は、捻れ集合導体４２を加熱器２０９又は速度調整用ガイドローラ２０８から受ける。第２圧延ロール２１０は、塑性加工工程の前半段階として、捻れ集合導体４２を実質的な平角形状とした場合の図中の横方向より、実質的に平面の圧力をかける。

第２圧延ロール２１０は、断面図３４に示すように、集合導体４３の図中の左右端に縦方向の壁面１４を与える。第２圧延ロール２１０は、捻れ集合導体４２を第３圧延ロール２１１に送る。

第３圧延ロール２１１は、捻れ集合導体４２を第２圧延ロール２１０から受ける。第３圧延ロール２１１は、塑性加工工程の前半段階として、捻れ集合導体４２を実質的な平角形状とした場合の図中の縦方向より、実質的に平面の圧力をかける。

第３圧延ロール２１１は、断面図３４に示すように、集合導体４３の断面の図中の上下端に横方向の壁面１５を与える。第３圧延ロール２１１は、集合導体４３を、例えばコイル製造工程に送る。

図６（ａ）は、回転処理装置２０６を詳細に示す図である。回転処理装置２０６は、チャック２０６ａ、２０６ｂ、及び２０６ｃと、モータ２０６ｄと、を有する。チャック２０６ａ及びチャック２０６ｂは、捻じれ集合導体４２を固定する。チャック２０６ａが固定している部分と、チャック２０６ｂが固定している部分と、のほぼ中心に当たる部分の捻じれ集合導体４２を固定する。モータ２０６ｄは回転処理装置２０６ｃを回転させ、捻じれ集合導体４２に捻じれを発生させる。この際、チャック２０６ａとチャック２０６ｂとは、チャック２０６ｃの回転に合わせて、チャック２０６ｃの方に前進する。

図６（ｂ）はチャック２０６ｃの断面図を示す。チャック２０６ａとチャック２０６ｂで捻じれ集合導体４２を固定し、中心部をチャック２０６ｃで回転して捻じれを発生させるため、チャック２０６ｃで固定された部分を中心として、逆方向の捻じれを発生させることが可能である。

本実施の形態にかかる集合導線１は、所定の間隔で捻じれが反転するため、周辺素線１１の長さを抑制することができ、従って集合導線１の抵抗を抑制することが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 集合導線
１０ 中心素線
１１ 周辺素線
１０ 中心素線
１１ 周辺素線
１２ 導体線
１３ 断面
１４ 壁面
１５ 壁面
１６ 側面
１７ 側面
１９ 内周面
２０ 製造装置
３０ 断面図
３１ 断面図
３２ 断面図
３４ 断面図
３９ 導線群
４０ 素線群
４１ 整列集合導体
４２ 捻じれ集合導体
４３ 集合導体
１４３、１４８ 速度調整用ガイドローラ
２０１ 素線供給機
２０２ 圧延ロール
２０３ 速度調整用ガイドローラ
２０４ 調整用ローラ
２０５ クランプ
２０６ 回転処理装置
２０７ クランプ
２０８ 速度調整用ガイドローラ
２０９ 加熱器
２１０、２１１ 圧延ロール
２０６ａ チャック
２０６ｂ チャック
２０６ｃ チャック
２０６ｄ モータ

Claims (1)

1. 中心素線と、前記中心素線の周囲を覆うように配置された複数の周辺素線と、で構成された集合導線であって、
   前記周辺素線は、前記中心素線を軸にして螺旋を描くようにねじれている捻じれ部分と、前記中心素線の軸に対してほぼ平行となる非ねじれ部分と、を有し、前記捻じれ部分の捻じれの方向が、一定の間隔ごとに、前記中心素線の軸に対して反転し、前記非ねじれ部分を一定の間隔ごとに有するように構成されている、集合導線。