JP2021141011A - Insulation electric cable, coil, motor for vehicle and production method of insulation electric cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁電線、コイル、車両用モーターおよび絶縁電線の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an insulated electric wire, a coil, a vehicle motor, and an insulated electric wire.
車両用モーターに使用されるコイルの構成部材として、導体から成る素線にエナメルによる絶縁層を被覆した絶縁電線が用いられている。そして、この絶縁電線においては、占積率を大きくするため丸型の線から平角の線(略矩形状の断面の絶縁電線)が用いられている。 As a component of a coil used in a vehicle motor, an insulated electric wire in which a wire made of a conductor is coated with an insulating layer made of enamel is used. In this insulated wire, a round wire to a flat wire (insulated wire having a substantially rectangular cross section) is used in order to increase the space factor.
また、近年、ハイブリッド車等の電気自動車用のモーターは、高出力とするためにモーターに流す電流の大電流化が進むと共に、インバータで発生させた高周波の交流によって駆動することが多くなっている。 Further, in recent years, motors for electric vehicles such as hybrid vehicles are often driven by high-frequency alternating current generated by an inverter as the current flowing through the motor is increasing in order to increase the output. ..
しかしながら、大電流化により渦電流損が増大すると共に、導体に流れる電流が表皮効果によって導体素線の表面付近に集中して交流抵抗が大きくなるという問題があった。 However, there is a problem that the eddy current loss increases due to the increase in the current, and the current flowing through the conductor is concentrated near the surface of the conductor wire due to the skin effect to increase the AC resistance.
そこで、渦電流損を抑え表皮効果による交流抵抗を低くするために、分割導体構造体を用いた絶縁電線が検討されている。 Therefore, in order to suppress the eddy current loss and reduce the AC resistance due to the skin effect, an insulated wire using a split conductor structure has been studied.
例えば、特許文献1には、樹脂により被覆された導体素線を複数本一体化して構成された集合導体が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、酸化銅被膜が形成された導体からなる素線を複数本あわせた集合体のうえに絶縁層を設けた絶縁電線が開示されている。
Further,
本発明者は、車両用モーター用の絶縁電線として分割導体を採用することを検討している。 The present inventor is considering adopting a split conductor as an insulated wire for a vehicle motor.
例えば、上記特許文献1のように素線間絶縁として樹脂による被膜を用いた場合には、樹脂による層が厚くなり易く、占積率が低下する。また、上記特許文献2のように素線間絶縁として酸化銅被膜を用いる場合には、薄く形成することが可能であるものの、電線の形状に追随して変形し難く、特に、屈曲形状に加工した場合に、被膜の剥離が生じやすい。
For example, when a film made of resin is used as the insulation between the strands as in
そこで、本発明は、薄膜化が可能で、導体との結合性が高く、剥離し難い被膜を有する素線を分割導体として用いた絶縁電線を提供することを一つの目的とする。 Therefore, one object of the present invention is to provide an insulated wire using a wire having a coating film that can be thinned, has high bondability with a conductor, and is difficult to peel off as a split conductor.
本発明の一態様の絶縁電線は、複数の素線部を有する導電部と、前記導電部の外周を覆う絶縁層と、を有し、複数の前記素線部は、それぞれ、素線と、前記素線の外周に形成された被膜とを有し、前記素線は、導電体よりなり、前記被膜は、有機シラン膜である。 The insulated wire according to one aspect of the present invention has a conductive portion having a plurality of strands and an insulating layer covering the outer periphery of the conductive portion, and the plurality of strands have the strands and the wires, respectively. It has a film formed on the outer periphery of the wire, the wire is made of a conductor, and the film is an organic silane film.
本発明の一態様の絶縁電線の製造方法は、(a)素線にシランカップリング剤を含有する液体を塗布し、前記素線の外周にシランカップリング剤の縮合体を含む有機シラン膜を形成する工程、(b)前記有機シラン膜が形成された素線を複数束ねた導電部の外周に絶縁層を形成する工程、を有する。 In the method for producing an insulated wire according to one aspect of the present invention, (a) a liquid containing a silane coupling agent is applied to a wire, and an organic silane film containing a condensate of the silane coupling agent is formed on the outer periphery of the wire. It includes a step of forming (b) a step of forming an insulating layer on the outer periphery of a conductive portion in which a plurality of strands on which the organic silane film is formed are bundled.
本発明の絶縁電線によれば、薄膜化が可能で、導体との結合性が高く、剥離し難い被膜を有する素線を分割導体として用いた絶縁電線を提供することができる。 According to the insulated wire of the present invention, it is possible to provide an insulated wire using a wire having a coating film that can be thinned, has high bondability with a conductor, and is difficult to peel off as a split conductor.
また、本発明の絶縁電線の製造方法によれば、薄膜化が可能で、導体との結合性が高く、剥離し難い被膜を有する素線を分割導体として用いた絶縁電線の製造方法を提供することができる。 Further, according to the method for manufacturing an insulated wire of the present invention, there is provided a method for manufacturing an insulated wire using a wire having a coating film that can be thinned, has high bondability with a conductor, and is difficult to peel off as a split conductor. be able to.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る絶縁電線の横断面図である。本実施の形態に係る絶縁電線10は、導電部1と、導電部1の外周に被覆された、絶縁層2とを有する。そして、導電部(分割導電部、コア部とも言う)1は、複数の素線部11よりなる。素線部11は、素線11aと、素線を被覆する被膜11bとを有する。ここでは、平角型の2つの素線部11がその厚さ方向に積層されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an insulated wire according to the present embodiment. The insulated
素線11aの材料としては、絶縁電線に使用されるものであれば特に限定されることはないが、金属材料などの導電性材料(導電体)、具体的には、例えば、銅線や銅合金線を用いることができる。また、このような金属材料の表面にニッケル等の金属めっきを施したものを用いてもよい。また、ここでは、素線11aとして横断面形状が略矩形状の平角線を用いたが、他の形状の線、例えば、丸線、異形状の線を用いてもよい。但し、前述したように占積率を大きくするため平角線を用いることが好ましい。素線11aの厚さは、例えば、厚さ1mm〜2mm程度、幅3mm〜5mm程度である。なお、本明細書において、A〜Bは、原則としてA以上B以下を示す。
The material of the
被膜11bの材料は、有機シラン(有機ケイ素化合物)である。即ち、被膜11bは、有機シラン膜である。このような被膜(有機シラン膜、シランコート)は、シランカップリング剤を用いて形成することができる。図2は、シランカップリング剤の一般式および被膜の構成を示す図であり、図3および図4は、シランカップリング剤の具体例を示す図(表)である。図2(A)に示すように、シランカップリング剤は、無機材料(ここでは、素線11a)と化学反応する反応基(−OR)と、主たる被膜を構成する官能基(−X、有機基)とを有する。即ち、シランカップリング剤は、Siに反応基(−OR)と官能基(−X、有機基)が結合した化合物である。例えば、銅線(素線11a)の表面に、シランカップリング剤を作用させることで、銅線の表面に、有機シラン膜(被膜)を形成することができる。この場合、銅線の表面は、空気中の水分子を吸着してその表面に水酸基を形成しており、この水酸基(−OH)とシランカップリング剤の反応基(−OR)とが反応(縮合、脱水縮合)し、銅線の表面に、有機シラン膜(被膜、−Si−X)が形成される(図2(B))。別の言い方をすれば、銅線の表面にはシランカップリング剤の縮合体(−O−Si−X)が形成される。この縮合の際、銅線の表面に結合したシランカップリング分子同士が縮合し、Si間がO(酸素)を介して接続されてもよい。
The material of the
このような有機シラン膜によれば、薄膜化が可能であり、絶縁電線の占積率を向上させることができ、スロット内に装着されるコイルの電流密度を高くすることができる。また、このような有機シラン膜は、導体との結合性が高く、柔軟性、可撓性を有し、絶縁電線の伸びや加工に対し容易に追従し、絶縁電線の伸びや加工の際の被膜の剥離を抑制することができ、絶縁電線の絶縁特性の長期信頼性を向上させることができる。 According to such an organic silane film, the thin film can be thinned, the space factor of the insulated wire can be improved, and the current density of the coil mounted in the slot can be increased. Further, such an organic silane film has high bondability with a conductor, has flexibility and flexibility, easily follows the elongation and processing of an insulated wire, and is used during the elongation and processing of an insulated wire. The peeling of the coating film can be suppressed, and the long-term reliability of the insulating characteristics of the insulated wire can be improved.
有機シラン膜の膜厚は、例えば、0.1μm〜10μm程度である。シランカップリング剤を作用させる方法としては、シランカップリング剤を含有する液体を塗布する方法がある。塗布方法としては、例えば、ディップコーティング法やスプレーコーティング法などを用いることができる。 The film thickness of the organic silane film is, for example, about 0.1 μm to 10 μm. As a method of allowing the silane coupling agent to act, there is a method of applying a liquid containing the silane coupling agent. As the coating method, for example, a dip coating method or a spray coating method can be used.
有機シラン膜の形成に用いるシランカップリング剤としては、例えば、図3、図4に示すものを用いることができる。 As the silane coupling agent used for forming the organic silane film, for example, those shown in FIGS. 3 and 4 can be used.
また、上記有機シラン膜は薄膜であるため、その形成に用いられるシランカップリング剤を含有する液体(有機シラン溶液とも言う)は、濃度の薄いものでもよい。例えば、0.5重量%〜5重量%のシランカップリング剤を含有する液体を用いることができる。また、シランカップリング剤を含有する液体の塗布、乾燥を繰り返すことにより、極薄い膜を積層し、被膜を形成してもよい。 Further, since the organic silane film is a thin film, the liquid containing the silane coupling agent (also referred to as an organic silane solution) used for its formation may have a low concentration. For example, a liquid containing 0.5% by weight to 5% by weight of a silane coupling agent can be used. Further, an ultra-thin film may be laminated to form a film by repeating application and drying of a liquid containing a silane coupling agent.
絶縁層2としては、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリビニルホルマール系、ポリフェニレンスルファイド(PPS)系の樹脂を用いることができる。例えば、複数の素線部11を束ねた導電部(コア部)1の周囲に上記樹脂を被覆することにより、絶縁層2を形成することができる。例えば、複数の素線部11を束ねたコアの周囲に上記樹脂材料(前駆体)を塗布した後、加熱することで絶縁層2を形成することができる。また、押出機などにより溶融した樹脂を導電部(コア部)1の外周に押出すことにより絶縁層2を形成することができる。絶縁層2の膜厚は、例えば、5μm〜50μm程度である。塗布方法としては、ディップコーティング法やスプレーコーティング法などを用いることができる。
As the insulating
(応用例1)
図2〜図4に示すシランカップリング剤に代えて、長鎖スペーサを有するシランカップリング剤を用いてもよい。図5は、長鎖スペーサを有するシランカップリング剤の一般式を示す図である。図5に示すように、長鎖スペーサを有するシランカップリング剤は、Siに反応基(−OR)と官能基(−X、有機基)が結合した構成を有し、Siと官能基(−X、有機基)との間に長鎖スペーサが組み込まれている。長鎖スペーサは、例えば、−CnH2n−、nは4以上、より好ましくは8以上である。長鎖スペーサを有するシランカップリング剤としては、例えば、図3、図4に示すシランカップリング剤のSiと官能基(−X、有機基)との間に、−CnH2n−、nは4以上、より好ましくは8以上の長鎖スペーサが結合したものを用いることができる。また、官能基(−X、有機基)として、エポキシ基、メタクリル基、アミノ基などが結合したものを用いることができる。
(Application example 1)
Instead of the silane coupling agent shown in FIGS. 2 to 4, a silane coupling agent having a long chain spacer may be used. FIG. 5 is a diagram showing a general formula of a silane coupling agent having a long chain spacer. As shown in FIG. 5, the silane coupling agent having a long-chain spacer has a structure in which a reactive group (-OR) and a functional group (-X, an organic group) are bonded to Si, and Si and a functional group (-X). A long-chain spacer is incorporated between X and the organic group). The long chain spacer is, for example, −C n H 2n −, n is 4 or more, more preferably 8 or more. The silane coupling agent having a long-chain spacer, e.g., FIG. 3, between the Si and the functional group of the silane coupling agent shown in FIG. 4 (-X, organic group), -C n H 2n -, n Can be used in which 4 or more, more preferably 8 or more long chain spacers are bonded. Further, as the functional group (-X, organic group), one to which an epoxy group, a methacryl group, an amino group or the like is bonded can be used.
(応用例2)
図1に示す絶縁電線において、導電部1の外周にスリーブを設けた後、絶縁層2で被覆してもよい。図6は、本応用例に係る絶縁電線の横断面図である。本応用例に係る絶縁電線10は、導電部1と、導電部1の外周を被覆するスリーブ3と、スリーブ3の外周を被覆する絶縁層2とを有する。
(Application example 2)
In the insulated wire shown in FIG. 1, a sleeve may be provided on the outer periphery of the
そして、導電部(分割導電部、コア部とも言う)1は、複数の素線部11よりなる。素線部11は、素線11aと、素線を被覆する被膜11bとを有する。ここでは、平角型の2つの素線部11がその厚さ方向に積層されている。
The conductive portion (also referred to as a divided conductive portion or a core portion) 1 is composed of a plurality of
素線11a、被膜11bおよび絶縁層2の材料、構成、製法などは、前述したとおりである。
The materials, configurations, manufacturing methods, etc. of the
スリーブ3の材料としては、例えば、銅や銅合金などの金属材料を用いることができる。例えば、薄膜状(テープ状)の金属材料を素線の束(導電部1)の外周に1/2ラップによる横巻で巻きつけ、素線の束(導電部1)の延在方向に巻きピッチの1/2の間隔でスポット溶接することにより、スリーブ3を形成することができる。また、薄膜状の金属材料を素線の束(導電部1)の延在方向に沿って配置(縦添え)し、巻いた後、隣り合った金属材料の端部の突合せ部分を溶接することにより、スリーブ3を形成してもよい。また、金属材料を、素線の束(導電部1)の外周に筒状に押し出すことでスリーブ3を形成することができる。スリーブ3の厚さは、例えば、0.1mm〜0.2mm程度である。このようなスリーブ3を設けることで、素線のズレを防止することができるため、絶縁電線を略U字状のセグメントコイルに加工する際の、曲げ加工に対する絶縁電線の強度を向上させることができる。
As the material of the
(応用例3)
図1、図6に示す絶縁電線の損失シミュレーションについて説明する。なお、図7は、比較例の絶縁電線の横断面図である。この比較例の絶縁電線は、上記素線の約2倍の断面積を有する導体(1)と、その外周の絶縁層(エナメル塗料)2とを有する。図1に示す絶縁電線を構造1、図6に示す絶縁電線を構造2、図7に示す絶縁電線を構造3とし、これらをコイルとして用いたモーターを想定し、損失をシミュレーションした。図8は、各構造における損失シミュレーションの結果を示すグラフである。電流(A)、周波数(Hz)および回転数(rpm)の組み合わせとして、条件A(150A、266.6Hz、4000rpm)、条件B(240A、266.6Hz、4000rpm)、条件C(40A、1333.3Hz、20000rpm)について、損失をシミュレーションした。
(Application example 3)
The loss simulation of the insulated wire shown in FIGS. 1 and 6 will be described. Note that FIG. 7 is a cross-sectional view of the insulated wire of the comparative example. The insulated wire of this comparative example has a conductor (1) having a cross-sectional area about twice that of the above-mentioned strand, and an insulating layer (enamel paint) 2 on the outer periphery thereof. The loss was simulated by assuming a motor in which the insulated wire shown in FIG. 1 is
図8(A)に示すように、条件Aの場合には、比較例(構造3)の場合より、構造1、構造2においては、それぞれ損失を15%、11%削減できることが分かった。また、図8(B)に示すように、条件Bの場合には、比較例(構造3)の場合より、構造1、構造2においては、それぞれ損失を13%、9%削減できることが分かった。また、図8(C)に示すように、条件Cの場合には、比較例(構造3)の場合より、構造1、構造2においては、それぞれ損失を53%、38%削減できることが分かった。
As shown in FIG. 8A, it was found that in the case of the condition A, the losses in the
(応用例4)
図1等に示す絶縁電線においては、平角状の素線を2枚積層したが、積層枚数は3枚以上でもよい。また、断面が略矩形状の素線を2行2列に配置したものを束ねて導電部(コア部)1としてもよい。このように、導電部(コア部)1の素線の組み合わせは多種多様であるが、本発明者の検討によれば、平角状の素線を積層した構成において、損失が少なく、特性が良好であった。
(Application example 4)
In the insulated wire shown in FIG. 1 and the like, two flat square wires are laminated, but the number of laminated wires may be three or more. Further, the conductive portion (core portion) 1 may be formed by bundling the strands having a substantially rectangular cross section arranged in 2 rows and 2 columns. As described above, there are various combinations of the wires of the conductive portion (core portion) 1, but according to the study of the present inventor, in the configuration in which the flat wire is laminated, the loss is small and the characteristics are good. Met.
(実施例A)
素線(11a)として、銅平角線1.9×3.45mm、20cmを準備し、シランカップリング剤を塗布し、乾燥した後、加熱(焼成)した。シランカップリング剤としては、信越化学工業株式会社製の3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(KBE−503)を用い、これを水とアルコールの混合溶媒で希釈し、1重量%の有機シラン溶液を作成した。
(Example A)
As the wire (11a), a copper flat wire of 1.9 × 3.45 mm and 20 cm was prepared, a silane coupling agent was applied, dried, and then heated (fired). As the silane coupling agent, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (KBE-503) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used, which was diluted with a mixed solvent of water and alcohol to prepare a 1% by weight organic silane solution. Created.
有機シラン溶液に銅平角線を浸漬した後、乾燥した。このような浸漬および乾燥工程を5回繰り返した後、加熱処理(110℃、60分)することにより、銅平角線の外周に有機シラン膜を形成した。これをサンプルAとする。 After immersing the copper flat wire in the organic silane solution, it was dried. After repeating such a dipping and drying step 5 times, a heat treatment (110 ° C., 60 minutes) was performed to form an organic silane film on the outer periphery of the copper flat wire. This is referred to as sample A.
(実施例B)
長鎖スペーサのシランカップリング剤として、上記KBE−503の−C3H6−の部分が−C8H16−である長鎖スペーサのシランカップリング剤を用い、実施例Aの場合と同様に有機シラン溶液を調整し、銅平角線の外周に有機シラン膜を形成した。これをサンプルBとする。
(Example B)
As the silane coupling agent for the long-chain spacer, a silane coupling agent for the long-chain spacer in which the -C 3 H 6- portion of KBE-503 is -C 8 H 16- is used, as in the case of Example A. An organic silane solution was prepared in the above, and an organic silane film was formed on the outer periphery of the copper flat wire. This is referred to as sample B.
(比較例1)
素線(11a)として、銅平角線1.9×3.45mm、20cmを準備し、空気中で、加熱処理(450℃、30分)することにより、銅平角線の外周に酸化銅被膜を形成した。これをサンプルC1とする。
(Comparative Example 1)
As the strand (11a), a copper flat wire of 1.9 x 3.45 mm and 20 cm is prepared and heat-treated in air (450 ° C. for 30 minutes) to form a copper oxide film on the outer circumference of the copper flat wire. Formed. This is referred to as sample C1.
(比較例2)
素線(11a)として、銅平角線1.9×3.45mm上に、PPS樹脂を340℃で押出被覆した試料20cmを用意した。これをサンプルC2とする。
(Comparative Example 2)
As the strand (11a), a sample of 20 cm prepared by extruding and coating a PPS resin at 340 ° C. on a copper flat wire of 1.9 × 3.45 mm was prepared. This is referred to as sample C2.
(他の実施例)
シランカップリング剤として、信越化学工業株式会社製の、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−403)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−503)、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM−803)をそれぞれ用いた。実施例Aの場合と同様にして3種類の有機シラン溶液を調整し、3本の銅平角線の外周にそれぞれ異なる3種類の有機シラン膜を形成した。
(Other Examples)
As a silane coupling agent, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503), 3-mercaptopropyltrimethoxysilane manufactured by Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd. (KBM-803) was used respectively. Three kinds of organic silane solutions were prepared in the same manner as in Example A, and three different kinds of organic silane films were formed on the outer circumferences of the three copper flat wires.
(評価)
1.薄膜化可否
各サンプルの断面を研磨後にSEM観察を行い、銅平角線の外周の膜の膜厚を測定した。膜厚が10μm以下である場合、薄膜化可能と判断し、“○”とし、10μmを超えるものと、薄膜化不可と判断し、“×”とした。
2.耐剥離性
各サンプルを10mm/minで延伸し、伸び10%、15%、20%、25%、30%において、銅平角線の外周の膜の様子を顕微鏡で判定し、剥離の有無を確認した。伸び10%において剥離が確認されたものを“×”とし、伸び10%において剥離が確認されず15%において剥離が確認されたものを“○”とし、伸び20%、25%、30%のいずれかにおいて剥離が確認されなかったものを“◎”とした。
3.耐傷性(擦れ落ち)
各サンプル上に、#60のサンドペーパー(3mm×3mm)を配置し、荷重10gfを加えつつ5cm移動を10往復行い、銅平角線の外周の膜の様子を目視で判定した。剥離がないものを“◎”とし、若干のスジ状の傷が確認されるものの絶縁性に影響を与えないものを“○”とし、絶縁性に影響を与える大きさの剥離があるものを“×”とした。
(evaluation)
1. 1. Whether or not thinning is possible After polishing the cross section of each sample, SEM observation was performed to measure the film thickness of the outer periphery of the copper flat wire. When the film thickness was 10 μm or less, it was judged that the film could be thinned, and it was evaluated as “◯”.
2. Peeling resistance Each sample is stretched at 10 mm / min, and the state of the film on the outer circumference of the copper flat wire is judged with a microscope at elongations of 10%, 15%, 20%, 25%, and 30%, and the presence or absence of peeling is confirmed. bottom. Those in which peeling was confirmed at 10% elongation were marked with "x", those in which peeling was not confirmed at 10% elongation and peeling was confirmed at 15% were marked with "○", and the elongations were 20%, 25%, and 30%. Those in which no peeling was confirmed in any of them were marked with "◎".
3. 3. Scratch resistance (rubbing off)
# 60 sandpaper (3 mm × 3 mm) was placed on each sample, and 10 reciprocations of 5 cm were performed while applying a load of 10 gf, and the state of the film on the outer periphery of the copper flat wire was visually judged. Those without peeling are marked with "◎", those with some streaky scratches but do not affect the insulation are marked with "○", and those with a size that affects the insulation are marked with "○". × ”.
結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
表1に示すとおり、比較例1(酸化銅の被膜)の場合には、薄膜化は可能であり、5μm程度の膜厚の被膜を形成可能であるが、伸びによる剥離が生じ、また、耐傷性も悪かった。よって、このような酸化被膜を素線間の絶縁用として、素線の外周に適用する場合には、絶縁電線の加工の際、酸化被膜の剥離が生じ、素線間の絶縁を確保することができず、渦電流などによる損失が大きくなる。 As shown in Table 1, in the case of Comparative Example 1 (copper oxide film), a thin film can be formed and a film having a film thickness of about 5 μm can be formed, but peeling due to elongation occurs and scratch resistance occurs. The sex was also bad. Therefore, when such an oxide film is applied to the outer circumference of the wire for insulation between the wires, the oxide film is peeled off during processing of the insulated wire, and the insulation between the wires is ensured. However, the loss due to eddy current etc. becomes large.
また、比較例2(樹脂被膜)の場合には、伸びによる剥離は生じず、また、耐傷性も良好であったが、薄膜化が困難であった。この場合の膜厚は、50μm〜100μmであった。このような厚膜を素線間の絶縁用として、素線の外周に適用する場合には、占積率が低下してしまう。 Further, in the case of Comparative Example 2 (resin film), peeling due to elongation did not occur and the scratch resistance was good, but it was difficult to thin the film. The film thickness in this case was 50 μm to 100 μm. When such a thick film is applied to the outer periphery of the strands for insulation between the strands, the space factor decreases.
これに対し、実施例A(サンプルA)においては、薄膜化が可能であり、5μm程度の膜厚の被膜を形成可能であった。また、10%程度の伸びによる剥離は生じず、また、耐傷性も良好であった。ここで、図3、図4に示すシランカップリング剤を“通常品(通常型)”と示す。この場合、例えば、スペーサの炭素鎖は、3以下である(“CnH2n”のnが3以下である。)
さらに、長鎖スペーサのシランカップリング剤を用いた実施例B(サンプルB)においては、薄膜化が可能であり、5μm程度の膜厚の被膜を形成可能であった。また、20%以上の伸びによっても剥離は生じず、また、耐傷性も非常に良好であった。
On the other hand, in Example A (Sample A), a thin film could be formed and a film having a film thickness of about 5 μm could be formed. In addition, peeling due to elongation of about 10% did not occur, and scratch resistance was also good. Here, the silane coupling agent shown in FIGS. 3 and 4 is referred to as a "normal product (normal type)". In this case, for example, the carbon chain of the spacer is 3 or less ( n of "C n H 2n " is 3 or less).
Further, in Example B (Sample B) using the silane coupling agent of the long chain spacer, it was possible to make a thin film, and it was possible to form a film having a film thickness of about 5 μm. Further, peeling did not occur even when the elongation was 20% or more, and the scratch resistance was also very good.
加えて、シランカップリング剤として、信越化学工業株式会社製の、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−403)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−503)、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(KBM−803)をそれぞれ用い、実施例Aの場合と同様に有機シラン溶液を調整し、銅平角線の外周に有機シラン膜を形成した3つのサンプルについても、サンプルAと同等の良好な結果を得た。 In addition, as a silane coupling agent, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM-403), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (KBM-503), 3-mercaptopropyl manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Using trimethoxysilane (KBM-803), the organic silane solution was prepared in the same manner as in Example A, and the three samples in which an organic silane film was formed on the outer circumference of the copper flat wire were also equivalent to sample A. Good results were obtained.
このように、本実施の形態によれば、上記実施例で確認されたように、絶縁電線の導電部(コア部)1を素線で分割し、各素線に有機シラン膜を被膜として形成したので、薄膜化が可能であり、絶縁電線の占積率を向上させることができる。また、このような有機シラン膜は、導体との結合性が高く、剥離し難く、絶縁電線の伸びや加工に対し容易に追従し、絶縁性を維持することができる。このように、本実施の形態によれば、絶縁電線の特性を向上させることができる。また、有機シラン溶液のシランカップリング剤の濃度を低くでき、低コストで被膜を形成することができる。 As described above, according to the present embodiment, as confirmed in the above embodiment, the conductive portion (core portion) 1 of the insulated wire is divided by the strands, and an organic silane film is formed on each strand as a coating film. Therefore, the thin film can be thinned, and the space factor of the insulated wire can be improved. In addition, such an organic silane film has high bondability with a conductor, is difficult to peel off, easily follows the elongation and processing of an insulated wire, and can maintain the insulating property. As described above, according to the present embodiment, the characteristics of the insulated wire can be improved. Further, the concentration of the silane coupling agent in the organic silane solution can be lowered, and a film can be formed at low cost.
(実施の形態2)
本実施の形態においては、絶縁電線の製造ラインについて説明する。図9は、本実施の形態の絶縁電線の製造ラインを示す図である。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a production line for an insulated electric wire will be described. FIG. 9 is a diagram showing a production line for the insulated electric wire of the present embodiment.
図9(A)に示すように、送出機30から送り出された素線11aを処理槽40中の有機シラン溶液に浸漬し、乾燥させることで被膜11bを形成した後、巻取機50に巻き取る。なお、処理槽40から引き出した塗布液が付着した素線11aを乾燥・加熱炉(図示せず)を通した後、巻取機50に巻き取ってもよい。また、塗布液が付着した素線11aを乾燥炉(図示せず)を通した後、破線のルートにより、再度、有機シラン溶液に浸漬し、被膜の厚膜化を図ってもよい。また、積層した乾燥被膜を一度に加熱(焼成)してもよい。
As shown in FIG. 9A, the
有機シラン溶液は、シランカップリング剤と溶媒との混合液であり、シランカップリング剤の濃度は、0.5重量%〜5重量%程度である。また、乾燥温度は、80℃〜150℃程度、乾燥時間は、1分〜5分程度である。また、加熱(焼成)温度は、120℃〜180℃程度、加熱(焼成)時間は、2分〜5分程度である。また、被膜を積層する場合、有機シラン溶液への浸漬回数(塗布回数)は、5回〜10回程度である。 The organic silane solution is a mixed solution of a silane coupling agent and a solvent, and the concentration of the silane coupling agent is about 0.5% by weight to 5% by weight. The drying temperature is about 80 ° C. to 150 ° C., and the drying time is about 1 minute to 5 minutes. The heating (firing) temperature is about 120 ° C. to 180 ° C., and the heating (firing) time is about 2 minutes to 5 minutes. When laminating the coating film, the number of times of immersion in the organic silane solution (number of times of application) is about 5 to 10 times.
次いで、図9(B)に示すように、被膜11bが形成された素線11b(素線部11)を、送出機32a、32bからそれぞれ送り出し、積層した状態で、コータ42aにより、樹脂材料(前駆体)を塗布した後、加熱炉42bを通すことで絶縁層2を形成する。なお、42cは、余分な塗布液を除去する口金である。また、破線のルートにより、再度、樹脂材料(前駆体)を塗布し、絶縁層2の厚膜化を図ってもよい。また、積層した乾燥樹脂材料を一度に加熱(焼成)してもよい。加熱(焼成)温度は、300℃〜500℃程度、加熱(焼成)時間は、3分〜30分程度である。
Next, as shown in FIG. 9B, the
図10は、本実施の形態の絶縁電線の他の製造ラインを示す図である。図6で説明した、スリーブ3を有する絶縁電線の製造ラインについて、図10を参照しながら説明する。
FIG. 10 is a diagram showing another production line of the insulated wire of the present embodiment. The production line for the insulated wire having the
図10(A)に示すように、送出機30から送り出された素線11aを処理槽40中の有機シラン溶液に浸漬し、乾燥させることで被膜11bを形成した後、巻取機50に巻き取る。なお、処理槽40から引き出した塗布液が付着した素線11aを乾燥・加熱炉(図示せず)を通した後、巻取機50に巻き取ってもよい。また、塗布液が付着した素線11aを乾燥炉(図示せず)を通した後、破線のルートにより、再度、有機シラン溶液に浸漬し、被膜の厚膜化を図ってもよい。また、積層した乾燥被膜を一度に加熱(焼成)してもよい。
As shown in FIG. 10A, the
有機シラン溶液は、前述したとおり、シランカップリング剤と溶媒との混合液であり、シランカップリング剤の濃度、乾燥条件、加熱(焼成)条件、浸漬回数(塗布回数)は、図9(A)の場合と同様である。 As described above, the organic silane solution is a mixed solution of a silane coupling agent and a solvent, and the concentration of the silane coupling agent, drying conditions, heating (baking) conditions, and the number of immersions (number of coatings) are shown in FIG. 9 (A). ) Is the same.
次いで、図10(B)に示すように、被膜11bが形成された素線11a(素線部11)を、送出機31a、31bからそれぞれ送り出し、積層した状態で、スリーブ形成機41aに通し、金属材料により積層体を被覆し、スリーブ3を形成した後、延伸機41bを通すことで所望の断面のスリーブ被覆積層体を形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, the
次いで、図10(C)に示すように、スリーブ被覆積層体を、送出機32から送り出し、コータ42aにより、樹脂材料(前駆体)を塗布した後、加熱炉42bを通すことでスリーブ被覆積層体の外周に絶縁層2を形成する。なお、42cは、余分な塗布液を除去する口金である。また、破線のルートにより、再度、樹脂材料(前駆体)を塗布し、絶縁層2の厚膜化を図ってもよい。また、積層した乾燥樹脂材料を一度に加熱(焼成)してもよい。加熱(焼成)条件は、図9(B)の場合と同様である。
Next, as shown in FIG. 10C, the sleeve-coated laminate is sent out from the
ここで、上記延伸機などを用いた延伸処理により、線(ここでは、スリーブ被覆積層体)の太さ(断面)を調整することができる。但し、被膜11bの形成後の延伸処理においては、処理対象の線の伸びが20%未満、より好ましくは10%未満の範囲で調整することが好ましい。なお、前述の図9の工程においても、被膜11bの形成後の延伸処理を行ってもよいが、この場合も処理対象の線の伸びが20%未満、より好ましくは10%未満の範囲で調整することが好ましい。
Here, the thickness (cross section) of the wire (here, the sleeve-coated laminate) can be adjusted by the stretching treatment using the stretching machine or the like. However, in the stretching treatment after the
(実施の形態3)
本実施の形態においては、実施の形態1、2で説明した絶縁電線の適用例について説明する。実施の形態1、2で説明した絶縁電線の適用例に制限はないが、以下に示す、車両用モーターのコイルに適用することができる。即ち、実施の形態1、2で説明した絶縁電線を車両用モーターのコイル用の絶縁電線として用いることができる。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, application examples of the insulated electric wires described in the first and second embodiments will be described. The application example of the insulated wire described in the first and second embodiments is not limited, but can be applied to the coil of the vehicle motor shown below. That is, the insulated wire described in the first and second embodiments can be used as the insulated wire for the coil of the vehicle motor.
図11は、本実施の形態の車両用モーターに用いられるセグメントコイルの構成を示す図であり、図12は、本実施の形態の車両用モーターのステータ(コイル)の構成を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a segment coil used in the vehicle motor of the present embodiment, and FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a stator (coil) of the vehicle motor of the present embodiment.
図11(A)に示すように、上記実施の形態1で説明した絶縁電線10は、導電部1と、導電部1の外周に被覆された、絶縁層2とを有する。そして、導電部(分割導電部、コア部とも言う)1は、複数の素線部11よりなる。素線部11は、素線11aと、素線を被覆する有機シラン膜よりなる被膜11bとを有する。
As shown in FIG. 11A, the
そして、絶縁電線10は所定の長さに切断されるとともに、図11(B)に示す略U字状のセグメントコイル(分割加工された絶縁電線10)に加工される。このセグメントコイルは、湾曲部と2つの端部を有する。このようなセグメントコイルを複数接続することでコイルが形成される。
Then, the
例えば、図12に示すステータ20の複数のスロットにそれぞれセグメントコイルを装着する。例えば、図12に示すように、湾曲部が上部となるようにステータのスロットにセグメントコイルを挿入する。そして、ステータの下端から突出した各セグメントコイルの端部(図示せず)を隣のセグメントコイルと接続するように溶接することで、円筒状のステータの外周に沿ってコイルが形成される。
For example, segment coils are mounted in the plurality of slots of the
このようなステータを有するモーターは、ハイブリット自動車や電気自動車等の電動車両(xEV)の駆動用などのモーターとして用いられる。 A motor having such a stator is used as a motor for driving an electric vehicle (xEV) such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
このようなモーターは、円筒状のステータと、このステータに前述のように取り付けられたコイルと、ステータの内周壁と一定の距離を離間して回転可能に配置されたロータとを有している。そして、コイルに発生する磁界に基づいて、上記ロータを回転させることにより、駆動力を得ることができる。 Such a motor has a cylindrical stator, a coil attached to the stator as described above, and a rotor rotatably arranged at a distance from the inner peripheral wall of the stator. .. Then, a driving force can be obtained by rotating the rotor based on the magnetic field generated in the coil.
そして、このような電動車両のモーターは、前述したように高周波の交流によって駆動されることが多く、渦電流などによる損失が生じやすいため、実施の形態1等で詳細に説明した絶縁電線を用いて好適である。 As described above, the motor of such an electric vehicle is often driven by high-frequency alternating current, and loss due to eddy current or the like is likely to occur. Therefore, the insulated wire described in detail in the first embodiment or the like is used. Is suitable.
なお、ここでは車両用モーターを例に説明したが、実施の形態1等で説明した絶縁電線は、他のモーターにも適用することができる。 Although the vehicle motor has been described here as an example, the insulated wire described in the first embodiment and the like can be applied to other motors.
上記実施の形態および実施例において説明した絶縁電線、コイルおよび車両用モーターの構造やサイズは一例であり、上記のものに限定されるものではない。 The structures and sizes of the insulated wires, coils, and vehicle motors described in the above embodiments and examples are examples, and are not limited to the above.
このように、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
1 導電部(コア部)
2 絶縁層
3 スリーブ
10 絶縁電線
11 素線部
11a 素線
11b 被膜
20 ステータ
30 送出機
31a 送出機
31b 送出機
32 送出機
32a 送出機
32b 送出機
40 処理槽
41a スリーブ形成機
41b 延伸機
42a コータ
42b 加熱炉
42c 口金
50 巻取機
51 巻取機
52 巻取機
1 Conductive part (core part)
2
Claims (7)
前記導電部の外周を覆う絶縁層と、を有し、
複数の前記素線部は、それぞれ、素線と、前記素線の外周に形成された被膜と、を有し、
前記素線は、導電体よりなり、
前記被膜は、有機シラン膜である、絶縁電線。 Conductive parts with multiple strands and
It has an insulating layer that covers the outer periphery of the conductive portion.
Each of the plurality of strands has a strand and a coating formed on the outer periphery of the strand.
The wire is made of a conductor and is made of a conductor.
The coating film is an insulated electric wire which is an organic silane film.
前記有機シラン膜は、シランカップリング剤の縮合体を含む、絶縁電線。 In the insulated wire according to claim 1,
The organic silane film is an insulated wire containing a condensate of a silane coupling agent.
前記導電部と前記絶縁層との間に位置し、前記導電部の外周を覆うスリーブを有する、絶縁電線。 In the insulated wire according to claim 1,
An insulated wire that is located between the conductive portion and the insulating layer and has a sleeve that covers the outer periphery of the conductive portion.
(b)前記有機シラン膜が形成された素線を複数束ねた導電部の外周に絶縁層を形成する工程、を有する、絶縁電線の製造方法。 (A) A step of applying a liquid containing a silane coupling agent to a wire and forming an organic silane film containing a condensate of the silane coupling agent on the outer periphery of the wire.
(B) A method for manufacturing an insulated electric wire, comprising a step of forming an insulating layer on the outer periphery of a conductive portion in which a plurality of strands on which the organic silane film is formed are bundled.
前記(a)工程と前記(b)工程の間に、
(c)前記有機シラン膜が形成された素線を複数束ねた導電部の外周にスリーブを形成する工程、を有し、
前記(b)工程は、前記スリーブの外周に前記絶縁層を形成する工程である、絶縁電線の製造方法。 In the method for manufacturing an insulated wire according to claim 6,
Between the step (a) and the step (b)
(C) The step of forming a sleeve on the outer periphery of a conductive portion in which a plurality of strands on which the organic silane film is formed is bundled is provided.
The step (b) is a step of forming the insulating layer on the outer periphery of the sleeve, which is a method of manufacturing an insulated electric wire.
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WO2023195439A1 (en) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | 日本パーカライジング株式会社 | Electronic component |
-
2020
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