JP2015156310A - 集合導線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ工程において皮膜割れが発生しにくい集合導線の製造方法の提供。
【解決手段】複数の導線（１、２）を束ね撚り合わせ、集合導線（３）を形成する工程（Ｓ３）と、絶縁皮膜（６１）を集合導線（３）に形成する絶縁皮膜形成工程（Ｓ６）と、絶縁皮膜（６１）の一部を剥ぐ工程（Ｓ７）と、集合導線（７）を曲げる曲げ工程（Ｓ８）と、を含む集合導線（８）の製造方法である。絶縁皮膜形成工程（Ｓ６）では、曲げ工程（Ｓ８）において絶縁皮膜（６１）が集合導線（５）に対して摺動可能に密着するように、樹脂を絶縁皮膜形成温度に加熱して、絶縁皮膜（６１）を集合導線（５）に形成する。曲げ工程（Ｓ８）の後の工程（Ｓ１０、Ｓ１１）において、集合導線（５）と絶縁皮膜（６１）の両端部との密着強度を高めるように、絶縁皮膜（６１）の両端部を絶縁皮膜形成温度よりも高い温度に加熱する工程（Ｓ９）を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は集合導線の製造方法に関し、特に、外皮を有する集合導線の製造方法に関する。

複数の導線を集合配置し、外皮を形成した集合導線がある。

例えば、特許文献１に開示される集合導線の製造方法がある。この製造方法では、まず、撚り合せていない、直線性の高い複数の導線に接着剤を塗布して、これらを集合配置する。続いて、この集合配置した複数の導線を曲げ成形した後、加熱接着する。さらに、この加熱接着した複数の導線に電着塗装又は真空蒸着を行ない、外皮を導線に形成する。このような集合導線の製造方法によれば、曲げ成形時における導線同士の剥がれを抑制し、製造後においても、導線同士の接着を維持すると述べられている。

特開２０１３−２３５７４３号公報

ところで、導線を集合配置した後で、撚り合せられた集合導線がある。このような撚り合せ集合導線を曲げ成形すると、その外皮が割れることがあった。

例えば、図６に示すように、導線を撚り合せられた集合導線を曲げると、シワや皮膜割れが外皮に生じ、導線同士の相対位置がずれる。図７に示すように、シワや皮膜割れの発生のメカニズムとしては、集合導体１０８をＵ字状に曲げると、その内周及び外周の長さに差が生じ、この差を減じるために、集合導体１０５に含まれる複数の導線１５２がその軸方向に独立して動き、外皮１６１にせん断応力が発生するためと考えられる。

そこで、このようなせん断応力を減じるために、外皮と導線とを低い密着強度で密着させることが考えられる。しかしながら、外皮を形成する工程の後の工程において、別の問題が生じる。

例えば、図８に示すように、Ｕ字状集合導体１０８の端部において、外皮１６１と集合導体１０５との間に隙間が生じ、水等の異物がその隙間に浸入するおそれがある。また、図９に示すように、隣り合う集合導体１０５の端子同士を溶接した後に、粉体塗装し、絶縁層１８２を形成する場合がある。このような場合において、外皮１６１がめくれて、外皮めくれ１６２が形成し、集合導体１０５の一部が露出してしまうことがあった。この露出が生じると、隣り合うＵ字状集合導体１０８の端子同士の溶接部同士が導通するおそれがあった。

本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、曲げ工程において皮膜割れが発生しにくい集合導線の製造方法を提供することである。

本発明にかかる集合導線の製造方法は、
複数の導線（例えば、銅細線、中心素線、周辺素線）を束ね撚り合わせ、集合導線を形成する工程と、
樹脂を用いて、絶縁皮膜（例えば、外皮）を前記集合導線に形成する絶縁皮膜形成工程と、
前記集合導線の両端部における前記絶縁皮膜の一部を剥いで、前記集合導線の両端部を露出させる工程と、
前記集合導線を曲げる曲げ工程と、を含む集合導線の製造方法であって、
前記絶縁皮膜形成工程では、前記曲げ工程において前記絶縁皮膜が前記集合導線に対して摺動可能に密着するように、前記樹脂を絶縁皮膜形成温度に加熱して、前記絶縁皮膜を前記集合導線に形成し、
前記曲げ工程の後の工程において、前記集合導線と前記絶縁皮膜の両端部との密着強度を高めるように、前記絶縁皮膜の両端部を前記絶縁皮膜形成温度よりも高い温度に加熱する工程をさらに含む。

このような構成によれば、曲げ工程において皮膜割れが発生しにくい集合導線を製造することができる。

本発明によれば、曲げ工程において皮膜割れが発生しにくい集合導線の製造方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる集合導線の製造方法の一例のフローを示す概略図である。 樹脂の温度に対する密着強度である。 加熱の有無に対する密着強度である。 溶接工程における端部を示す概略図である。 溶接工程における端部を示す概略図である。 曲げによる皮膜割れを示す図である。 曲げによる皮膜割れのメカニズムを示す模式図である。 コイル端部を示す模式図である。 皮膜めくれを説明するための模式図である。

実施の形態１．
図１〜図５を参照して実施の形態１にかかる集合導線の製造方法の一例について説明する。図１は、実施の形態１にかかる集合導線の製造方法の一例のフローを示す概略図である。図２は、樹脂の温度に対する密着強度である。図３は、加熱の有無に対する密着強度である。図４及び図５は、溶接工程における端部を示す概略図である。

図１に示すように、まず、断面略円形状を有する銅細線１を複数本準備する（銅細線準備工程Ｓ１）。銅細線１は、電気伝導性を有する材料からなる導線である。このような電気伝導性を有する材料として、例えば、純銅又は銅合金がある。

次いで、銅細線１の一部について、その断面形状を塑性変形させて、次工程で用いる周辺素線２を形成する（予備成形工程Ｓ２）。具体的には、周辺素線２の断面形状は、断面形状が回転により変化しない等方性を有する円形状から、断面形状が回転により変化する異方性を有する形状に変形すればよい。断面形状が回転により変化する異方性を有する形状としては、例えば、下底と比べて長い上底を有する略台形状がある。上底は、円弧状に張り出していてもよい。なお、銅細線１の残りは、予備成形工程Ｓ２を経ることなく、次の工程で使用する。また、内皮を形成するための潤滑剤を銅細線１と周辺素線２とに塗布する。

次いで、銅細線１と周辺素線２とを束ねて捻じり、撚り合せた集合導線を形成する（束形成工程Ｓ３）。具体的には、銅細線１の周囲に周辺素線２を配置して束ねて、束ねた集合導線を捻ることで、撚り合せ集合導体３を形成する。撚り合せ集合導体３は、中心素線３１と周辺素線３２とを含む。なお、銅細線１と周辺素線２とが中心素線３１と周辺素線３２とにそれぞれ対応する。具体的には、周辺素線２は、外周面が内周面よりも面積が広くなるように配置される。即ち、各周辺素線２の断面において、台形状の上底が外側に、下底が内側に位置するように配置される。

次いで、ロール９１、９２を用いて、撚り合せ集合導体３を予備圧延、仕上げ圧延を行い、集合導体５を成形する（集合成形工程Ｓ４）。詳細には、まず、予備圧延では、断面形状を略方形状に加工し、予備圧延集合導体４を形成する。さらに、仕上げ圧延では、断面形状を予備圧延集合導体４よりも縦方向に圧縮した略方形状に加工し、集合導体５を形成する。集合導体５は中心素線５１と周辺素線５２とを含む。なお、中心素線３１と周辺素線３２とが中心素線５１と周辺素線５２とにそれぞれ対応する。

次いで、中心素線５１と周辺素線５２との間、及び、周辺素線５２同士との間に内皮を形成する（内皮形成工程Ｓ５）。例えば、集合導体５を加熱し、上記した予備成形工程Ｓ２の後で塗布した潤滑剤を酸化させて、中心素線５１と周辺素線５２との間に内皮を形成する。集合導体５の加熱は、集合成形工程Ｓ４での加工による熱により、加熱してもよく、必要に応じて、加熱炉又は高周波加熱装置などの加熱装置を用いて行ってもよい。内皮は絶縁性を有し、中心素線５１と周辺素線５２とを絶縁する。内皮は、例えば、ＣｕＯを含む酸化膜である。

次いで、集合導体５を包む外皮６１を形成し（外皮形成工程Ｓ６）、外皮付き集合導体６を得る。外皮６１は絶縁性を有し、集合導体５を電気的に絶縁する。外皮６１は、例えば、集合導体５と樹脂とを押出成形することにより、集合導体５を包むように形成される。樹脂として、例えば、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）樹脂が挙げられる。図２に示すように、集合導体５と外皮６１との密着強度が閾値Ｘ１以下となるように、樹脂を絶縁皮膜形成温度に加熱して、上記した押出成形を行うことにより、外皮６１を形成する。集合導体５と外皮６１との密着強度が閾値Ｘ１より低いと、後述する曲げ工程Ｓ８において外皮６１と集合導体５とが互いに追従せず、独立して摺動する。樹脂としてＰＰＳ樹脂を利用した場合、絶縁皮膜形成温度は、２３０℃〜２７０℃であると好ましく、さらに好ましくは２４５℃〜２５５℃である。

次いで、集合導体５の両端部において外皮６１の一部を剥離し、集合導体５の両端部を露出させ（端部外皮剥離工程Ｓ７）、端部露出集合導体７を形成する。

次いで、端部露出集合導体７をＵ字状に曲げて（曲げ工程Ｓ８）、Ｕ字状集合導体８を形成する。集合導体５と外皮６１との密着強度が閾値Ｘ１以下であるため、外皮６１が集合導体５にほとんど追従せず、独立して摺動することができる。つまり、端部露出集合導体７が曲げられても、外皮６１がほとんど応力を受けることがない。すなわち、外皮６１に発生するせん断応力が減じ、皮膜割れが発生しにくい。

次いで、複数のＵ字状集合導体８を環状のステータコア１０に組み付けて、隣り合うＵ字状集合導体８の端部同士を溶接し（溶接工程Ｓ９）、溶接部８１を形成する。図４に示すように、隣り合う他のＵ字状集合導体８の端部における集合導体５同士をクランプ９４、９５により固定し、レーザー溶接機９３を用いて、溶接する。すると、図５に示すように、Ｕ字状集合導体８の端部同士が、絶縁皮膜形成温度よりも高い加熱温度で加熱されて、集合導体５の端部と外皮６１との密着強度が向上する。なお、隣り合う集合導体５の端部における外皮６１同士が接合する。また、図５では、図面を見易くするため、溶接部８１の図示を省略している。図３に示すように、例えば、２９０°で２分間加熱した場合、集合導体５の端部と外皮６１との密着強度が向上し、閾値Ｘ１を超える。Ｕ字状集合導体８の端部において、集合導体５と外皮６１とが高い密着強度で密着しており、水などの異物が集合導体５と外皮６１との間に入り込まない。ここで、樹脂としてＰＰＳ樹脂を利用した場合、上記した加熱温度は、２７０℃〜３１０℃と好ましく、さらに好ましくは２８０℃〜３００℃である。

次いで、粉体をＵ字状集合導体８の端部に塗装し（粉体塗装工程Ｓ１０）、絶縁層８２を形成する。ここで用いた粉体は、電気を絶縁する性質を備える。ここで、絶縁層８２が、溶接部８１と、集合導体５とを覆う。集合導体５は全く露出しておらず、外皮６１はめくれていない。したがって、集合導体５が露出することなく、外皮６１と絶縁層８２とに覆われる。集合導体５が露出しないので、隣り合うＵ字状集合導体８の端子同士の溶接部同士を絶縁するために必要な距離を十分に取り得る。すなわち。隣り合うＵ字状集合導体８の端子同士の溶接部８１はより確実に絶縁される。ここで、ステータコア１０は、その内側にロータを配置されて、モータとして利用され得る。

以上、実施の形態１にかかる集合導線の製造方法によれば、曲げ工程の前の工程において集合導体と外皮とが独立に摺動できるように密着させており、曲げ工程において曲げによるせん断応力が外皮に生じにくい。つまり、曲げ工程において、皮膜割れが外皮に発生しにくい。

また、実施の形態１にかかる集合導線の製造方法によれば、曲げ工程の後で、集合導体の両端部における外皮を絶縁皮膜形成温度よりも高い加熱温度で加熱し、集合導体と外皮との密着強度を高める。つまり、集合導体と外皮との間への異物の浸入を抑制するとともに、外皮の皮膜めくれの発生を抑制することができる。

なお、実施の形態１にかかる集合導線の製造方法は、溶接工程Ｓ９を含むが、溶接工程Ｓ９の代わりに再加熱工程を実施してもよい。再加熱工程は、隣り合うＵ字状集合導体８の端部同士を溶接工程Ｓ９の加熱温度と同じ温度で再加熱する工程である。

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 銅細線 ２ 周辺素線
３ 撚り合せ集合導体 ４ 予備圧延集合導体
５ 集合導体 ６ 外皮付き集合導体
７ 端部露出集合導体 ８ Ｕ字状集合導体
６１ 外皮 ８１ 溶接部
８２ 絶縁層
Ｓ１ 銅細線準備工程 Ｓ２ 予備成形工程
Ｓ３ 束形成工程 Ｓ４ 集合成形工程
Ｓ５ 内皮形成工程 Ｓ６ 外皮形成工程
Ｓ７ 端部外皮剥離工程 Ｓ８ 曲げ工程
Ｓ９ ＴＩＧ溶接工程 Ｓ１０ 粉体塗装工程

Claims (1)

1. 複数の導線を束ね撚り合わせ、集合導線を形成する工程と、
   樹脂を用いて、絶縁皮膜を前記集合導線に形成する絶縁皮膜形成工程と、
   前記絶縁皮膜の一部を剥いで、前記集合導線の両端部を露出させる工程と、
   前記集合導線を曲げる曲げ工程と、を含む集合導線の製造方法であって、
   前記絶縁皮膜形成工程では、前記曲げ工程において前記絶縁皮膜が前記集合導線に対して摺動可能に密着するように、前記樹脂を絶縁皮膜形成温度に加熱して、前記絶縁皮膜を前記集合導線に形成し、
   前記曲げ工程の後の工程において、前記集合導線と前記絶縁皮膜の両端部との密着強度を高めるように、前記絶縁皮膜の両端部を前記絶縁皮膜形成温度よりも高い温度に加熱する工程をさらに含む集合導線の製造方法。