JP3848649B2 - 電気自動車用モーター用結束紐 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車用モーター用結束紐に関する。

従来から自動車の排出ガスに含まれる有害物質低減の取り組みと、低燃費化の両立が要請されている。近年では、更に地球規模での環境負荷低減の要請がなされている。このような背景から電気自動車の開発が活発に研究、開発されている。現在、開発が進められている電気自動車としては、高容量二次電池を搭載したピユア電気自動車（ＰＥＶ）、ガソリンエンジンと高出力二次電池などを組み合わせたハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、更には、燃料電池と高出力二次電池などを組み合わせた燃料電池ハイブリッド自動車（ＦＣＨＥＶ）などがある。いずれにおいても、高効率なモーターの開発が必要になっている。前記モーターとしては、駆動用、発電用、充電用などがある。これらモーターには、高効率化の外に、走行安定性の面から品質の安定化も強く望まれている。特に、電気自動車用モーターとしては、一般的な自動車用モーターに比べ、優れた高温耐油性能が求められている。電気自動車用モーターは、効率を良くするため、ＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）中に存在する必要がある。ＡＴＦは高温になる場合があるので、前記モーターには、ＡＴＦ中での高温耐熱性が要求される。その他、前記モーターの部品には、均質な性能を有する材料の開発が要請されている。

従来からポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維のマルチフィラメント糸を電気絶縁材料に使用することが、提案されている（特許文献１〜３参照）。
特開平８−１３３００号公報 特開平１０−２７３８２５号公報 特開２００１−２４８０７５号公報

しかし、前記従来の電気絶縁材料から製造された結束紐は、結束時の潤滑性が低いことから、前記結束紐を用いると、結束されたモーター部品、例えばコイルが傷付き易いという問題があった。さらに、そのような結束紐を用いると、ＡＴＦ中における耐熱性が低いという問題があった。加えてそのような結束紐は剛軟度が高いため、結束する際に結束紐が硬く、締め付け性にも問題があった。別の提案として、従来からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の角８打ち紐が結束紐として使用されていた。しかし、ＰＥＴ製の結束紐は、高温耐油性能に問題があるうえ、剛軟度が高く、結束する際に結束紐が硬くて、締め付け性に問題があった。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、結束されたモーター部品の傷付きが少なく、結束時の締め付け性も高く、高温耐油性能が高い、電気自動車用モーター用結束紐を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の電気自動車用モーター用結束紐は、
融点または分解温度が２８０℃以上の合成繊維のマルチフィラメント糸で、丸組織の１２打ち以上の組紐に製紐されており、
前記結束紐の形状が、チューブ状でかつ偏平状である、
高温耐油性能が、５０％以上である電気自動車用モーター用結束紐である。
高温耐油性能（％）＝（Ｔ’／Ｔ）×１００
前記式において、Ｔは、処理前の前記結束紐の引張強さを意味し、Ｔ’は、処理後の前記結束紐の引張強さを意味する。
前記引張強さとは、ＪＩＳ Ｌ１０１３−８．５．１法における引張強さを意味する。
前記処理とは、前記結束紐の全体を、密閉容器中の５重量％の水と９５重量％のオートマチック・トランスミッション・フルードの混合物中に入れ、前記容器中の混合物の温度が１０００時間の間１５０℃で維持されるよう前記容器を加温する処理を意味する。

前記高温耐油性能は、油中高温処理の前後の引張強さを比較するものである。この数値が１００％に近いことは、前記電気自動車用モーター用結束紐に高温処理をしても引張強さが変化しない、従って前記電気自動車用モーター用結束紐は高温耐油性能に優れることを意味する。

さらに、高温処理は、オートマチック・トランスミッション・フルードと水との混合物中で行われることから、前記高温耐油性能が高いことは、前記結束紐が加水分解にも耐性があることを意味する。

本発明の電気自動車用モーター用結束紐は、結束されたモーター部品の傷付きが少なく、結束時の締め付け性も高く、高温耐油性能が高い。

本発明の電気自動車用モーター用結束紐のモーター部品は、電気自動車用モーターを構成する部品を意味し、例えば、コイル、ワイヤー、スリーブなどである。本発明の電気自動車用モーター用結束紐は、そのようなモーター部品を結束することにより、前記電気自動車用モーターの製造に用いることができる、組紐状の結束紐である。

本発明の電気自動車用モーター用結束紐は、例えば、図２に示すようなモータの固定子において、コイルを結束するために用いることができる。図２中、モータの固定子は、例えば三相モータの固定子であり、固定子コア１と、固定子コア１の内周側に形成された複数のスロット２に収納された各相のコイル３と、各相のコイル３を外部の電源供給端子と接続するためのワイヤー４と、各ワイヤー４を包囲するワイヤー用絶縁チューブ５とを有している。なお、図２において、６はコイル３を結束するための結束紐、７はサーモスタット用絶縁チューブ、８はスロットライナー、９はウエッジ、１０は相間紙である。

前記マルチフィラメント糸の合成繊維の融点または分解温度は、２８０℃以上であるが、２８３℃以上であるのが好ましい。

前記組紐は、１２打ち以上であるが、１２打ち以上３２打ち以下であるのが好ましい。１２打ち以上３２打ち以下の前記組紐であれば、充分な強力が得られ、かつ耐久性が高いからである。前記組紐は、１２、１６、２０または２４打ちであるのがより好ましい。紐の太さが大きすぎず、かつ良好な作業性も得られるからである。本発明の前記結束紐は、例えば、中心部が空洞で、容易に動くことができる繊維で組紐に組まれているので、柔軟である。従って、前記結束紐は潤滑性が高く、前記結束紐を用いたときに、結束されたモーター部品は傷付きにくい。

前記高温耐油性能は、５０％以上であるが、５５％以上であるのがより好ましい。電気自動車において長期に渡って安定に走行できるようなモーターが得られるからである。

前記マルチフィラメント糸の前記融点または熱分解温度が２８０℃以上の合成繊維は、ポリフェニレンサルファイド繊維またはアラミド繊維であることが好ましい。前記繊維であれば、前記結束紐の高温耐油性能が高いからである。前記融点または熱分解温度が２８３℃以上の合成繊維としては、ポリフェニレンサルファイド繊維またはアラミド繊維が挙げられる。前記アラミド繊維としては、パラ系アラミド繊維およびメタ系アラミド繊維が挙げられ、メタ系アラミド繊維が好ましい。

また前記結束紐のＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ法（４５°カンチレバー法）による剛軟度は、７５以下であることが好ましい。剛軟度が７５以下であれば、結束作業が円滑にでき、前記結束紐の締め付け性が高いからである。前記剛軟度は、７３以下がより好ましい。

また前記マルチフィラメント糸の太さは、１５０ｄｔｅｘ以上６００ｄｔｅｘ以下の範囲であることが好ましい。前記の範囲であれば、高度な紐の柔軟性が得られ、また作業の効率が上がるからである。前記マルチフィラメント糸の太さは、２００ｄｔｅｘ以上５００ｄｔｅｘ以下の範囲であるのが、より好ましく、２００ｄｔｅｘ以上４００ｄｔｅｘ以下の範囲であるのが、さらに好ましい。

また前記結束紐の太さ（ＪＩＳ Ｌ１０１３−８．３．１（Ａ法）に従い測定）は、３２００ｄｔｅｘ以上９６００ｄｔｅｘ以下の範囲であることが好ましい。前記の範囲であれば、結束紐の剛軟度を、結束作業が円滑にできる範囲に保つことができるからである。前記結束紐の太さは、４８００ｄｔｅｘ以上８０００ｄｔｅｘ以下の範囲であるのが、より好ましい。

また前記結束紐の形状は、チューブ状でかつ偏平状である。このような形状であれば、しっかりした結束作業が可能となる。

前記結束紐の１ｍ当たりの重さは、０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲であるのが好ましい。充分な強力が得られ、かつ耐久性が高いからである。前記結束紐の１ｍ当たりの重さは、０．８ｇ以上１．２ｇ以下の範囲であるのが更に好ましい。良好な作業性が得られ、かつコストが低く抑えられるからである。

前記結束紐の引張強さ（ＪＩＳ Ｌ１０１３−８．５．１に従い測定）は、好ましくは１５０Ｎ以上３５０Ｎ以下、より好ましくは２００Ｎ以上３００Ｎ以下である。

前記結束紐の伸び率（ＪＩＳ Ｌ１０１３−８．５．１に従い測定）は、好ましくは１５％以上４０％以下である。従って、前記結束紐の締め付け性が高く、自動車、特に電気自動車のモーターに用いられると、安定な自動車の走行を実現することが可能である。前記結束紐の伸び率は、より好ましくは２０％以上３０％以下である。

例えば、ポリフェニレンサルファイド繊維またはアラミド繊維の１５０ｄｔｅｘ以上６００ｄｔｅｘ以下のマルチフィラメント糸で、丸組織の１２打ち以上３２打ち以下の組紐に製紐されている電気自動車用モーター用結束紐が、好ましい。

（実施例）
以下実施例および比較例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下の実施例および比較例における融点または分解温度と電気自動車用モーター用結束紐の高温耐油性能は、以下のようにして測定した。

（１）融点または分解温度；ＤＳＣ法（Differential Scanning Calorimetry：走査型示差熱分析法）を用いて、標準物質とともに試料を１０℃／分の上昇温度で加熱し、溶融または分解する温度を測定した。

（２）高温耐油性能：長さ６０ｃｍの前記結束紐の全体を、密閉容器中の５重量％の水と９５重量％のオートマチック・トランスミッション・フルード（ＡＴＦ ＷＳ（商品名）、エッソ石油（株）製）の混合物（５リットル）中に入れ、前記容器中の混合物の温度が１０００時間の間１５０℃で維持されるよう前記容器を加温した。この処理前の前記結束紐の引張強さ（Ｔ）と、処理後の前記結束紐の引張強さ（Ｔ’）を、ＪＩＳ Ｌ１０１３−８．５．１法に準じて測定した。
得られた各引張強さを、次の式に導入して、高温耐油性能を求めた。５回測定して得られた値の平均値を算出した。なお、本測定方法においては、ＡＴＦとしていずれのＡＴＦを用いても良い。
高温耐油性能（％）＝（Ｔ’／Ｔ）×１００
ここで、Ｔ：処理前の前記結束紐の引張強さ
Ｔ’：処理後の前記結束紐の引張強さ

（３）剛軟度：ＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ法（４５°カンチレバー法）により求めた。すなわち、一端が４５°の斜面を持つ表面の滑らかな水平台の上に、電気自動車用モーター用結束紐（長さ約１５ｃｍ）の端をスケール基線に合わせて置いた。次に前記結束紐を斜面の方向に穏やかに滑らせて、前記結束紐の一端が斜面と接したとき、他端の位置をスケールによって読んだ。剛軟度は、前記結束紐の移動した長さ（ｍｍ）で示され、５回測定して得られた値の平均値を算出し、整数値に丸めた。

（４）電気自動車用モーター用結束紐の太さ：ＪＩＳ Ｌ １０１３−８．３．１（Ａ法）法に準じて、正量繊度として求めた。すなわち、電気自動車用モーター用結束紐を、棒周１．１２５ｍの検尺機を用いて、所定荷重２１３ｇｆ（２．０８８８Ｎ）をかけ、１２０回／分の速度で巻き返して、所定の糸長９０ｍの小かせをつくり、その質量を測って、見掛繊度を求めた。別途測定した平衡水分率を用いて、次の式により、正量繊度（Ｄ）を算出した。試験回数は５回とし、その平均値で表した（小数点以下１けたまで）。
Ｆ＝Ｄ×［（１００＋ＲＯ）／（１００＋ＲＳ）］
ここで、Ｆ：正量繊度（tex）
Ｄ：見掛繊度（tex）
ＲＯ：ＪＩＳ Ｌ ０１０５の３．１（公定水分率）に規定する公定水分率（％）
ＲＳ：平衡水分率（％）

（５）電気自動車用モーター用結束紐の引張強さおよび伸び率：ＪＩＳ Ｌ １０１３−８．５．１法に準じて求めた。すなわち、電気自動車用モーター用結束紐をゆるく張った状態で、引張試験機のつかみ（試験機の種類：定速伸長形、つかみ間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分）に取り付けて、試験を行った。初荷重をかけた時の伸びを緩み（ｍｍ）として読み、さらに試料を引張り、試料が切断した時の荷重（Ｎ）および伸び（ｍｍ）を測定し、次の式により引張強さ（Ｎ／ｔｅｘ）および伸び率（％）を算出した。試験回数１０回試験し、その平均値で表した（引張強さは小数点以下２けたまで、伸び率は小数点以下１けたまで）。
Ｔ＝ＳＤ／Ｆ
ここで、Ｔ：引張強さ（Ｎ／ｔｅｘ）
ＳＤ：切断時の強さ（Ｎ）
Ｆ：試料の正量繊度（ｔｅｘ）
Ｓ＝「（Ｅ２―Ｅ１）／（Ｌ＋Ｅ１）］×１００
ここで、Ｓ：伸び率（％）
Ｅ１：緩み（ｍｍ）
Ｅ２：切断時の伸び（ｍｍ）または最高荷重時の伸び（ｍｍ）
Ｌ：つかみ間隔（ｍｍ）

ＰＰＳ繊維（東レ（株）製“トルコン”（商品名）、融点または分解温度＝２８５℃）のマルチフィラメント糸（４４０ｄｔｅｘ、１００フィラメント、１９０タイプ）を、小巻ボビンに巻いて１６本用意した。

これを丸組織の１６打ちの製紐機に仕掛け、組紐に製紐し、電気自動車用モーター用結束紐を得た。前記結束紐はチューブ状であるが、外観は潰れて、長径１．８５ｍｍ、短径０．５２ｍｍの偏平状であった。この結束紐の高温耐油性能は、７３．５％であった。この結束紐の剛軟度は、７０であり、太さは７０４０ｄｔｅｘであった。また、この結束紐の引張強さは３２４Ｎ、伸び率は２５．９％であった。得られた結束紐の外観を、図１に示す。

この結束紐を電気自動車モーターに組み込んだところ、比較例１及び２に比べて滑りが良く、束ねたコイルの編組が良好にできた。このため、結束紐を結束する時の張力変動は極めて少なく、結束紐の結束性の安定性が優れていることが確認できた。また、結束によるコイルヘの傷付きが認められなかった。また、結束紐は偏平状に重なっており、締め付け性も結束状態も良好であった。

メタ系アラミド繊維（デュポン（株）製“ノーメックス”（商品名）、融点または分解温度＝３７１℃）のマルチフィラメント（２２０ｄｔｅｘ、１００フィラメント、４３０タイプ）を、２本引き揃えて小巻ボビンに巻いて１６本用意した。

これを丸１６打ちの製紐機に仕掛け、組紐に製紐し、電気自動車用モーター用結束紐を得た。前記結束紐はチューブ状であるが、外観は潰れて偏平状であった。

この結束紐を実施例１と同様にして電気自動車モーターに組み込んだところ、実施例１に比べるとやや硬めで、編組性はやや劣るが、比較例１及び２に比べ滑りが良く編組が良好にできた。このため、結束紐を結束時の張力変動は極めて少なく、結束紐の結束性の安定性が優れていることが確認できた。また、結束によるコイルヘの傷付きが認められなかった。また、結束紐は偏平状に重なって、締め付け性も結束状態も良好であった。この結束紐の高温耐油性能は、９１．２％であった。また、この結束紐の剛軟度は７２であり、太さは７０４０ｄｔｅｘであった。また、この結束紐の引張強さは３３０Ｎ、伸び率は２７．７％であった。

丸組織の１２打ちの製紐機に仕掛けた以外は、実施例１と同様にして、電気自動車用モーター用結束紐を得た。前記結束紐はチューブ状であるが、外観は潰れて、長径１．８０ｍｍ、短径０．４９ｍｍの偏平状であった。この結束紐の高温耐油性能は、７３．５％であった。この結束紐の剛軟度は、６９であり、太さは５２８０ｄｔｅｘであった。また、この結束紐の引張強さは２４３Ｎ、伸び率は２６．４％であった。

この結束紐を電気自動車モーターに組み込んだところ、比較例１及び２に比べて滑りが良く、束ねたコイルの編組が良好にできた。このため、結束紐を結束する時の張力変動は極めて少なく、結束紐の結束性の安定性が優れていることが確認できた。また、結束によるコイルヘの傷付きが認められなかった。また、結束紐は偏平状に重なっており、締め付け性も結束状態も良好であった。

（比較例１）
実施例１と同じＰＰＳ繊維のマルチフィラメント糸を２本引きそろえ、小巻ボビンに巻いて、これを８本用意した。これを、角組織の８打ち製紐機に仕掛け、組紐に製紐し、電気自動車用モーター用結束紐を得た。前記結束紐は、四角形状の断面を有しており、やや硬い風合いであった。

この結束紐を実施例１と同様にして電気自動車モーターに組み込んだところ、実施例１及び２に比べると、硬めで結束作業は劣っていた。この結束紐の高温耐油性能は、７０．５％であった。この結束紐の剛軟度は８１であり、太さは７０４０ｄｔｅｘであった。また、この結束紐の引張強さは２９６Ｎ、伸び率は３７．３％であった。

（比較例２）
ポリエチレンテレフタレート繊維（東レ（株）製“テトロン”（商品名）、融点＝２６０℃）のマルチフィラメント糸（５５０ｄｔｅｘ、９６フィラメント、７０２タイプ）を２本引きそろえ、小巻ボビンに巻いて８本用意した。

これを角組織の８打ちの製紐機に仕掛け、組紐に製紐し、電気自動車用モーター用結束紐を得た。この結束紐は、やや硬く、四角形状の外観を有していた。この結束紐の高温耐油性は、測定不能な位不良であった。この結束紐の剛軟度は９３であり、太さは８８００ｄｔｅｘであった。また、この結束紐の引張強さは４０７Ｎ、伸び率は２３．８％であった。この結束紐を実施例１と同様にして電気自動車モーターに組み込んだところ、実施例１及び２に比べると、硬めで結束作業は劣っていた。

本発明の電気自動車用モーター用結束紐は、電気自動車用モーター製造用途にも適用できる。

本発明の実施例１において得られた電気自動車用モーター用結束紐の外観を示す平面図である。 本発明の電気自動車用モーター用結束紐の一例の使用例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ 固定子コア
２ スロット
３ コイル
４ ワイヤー
５ ワイヤー用絶縁チューブ
６ 結束紐
７ サーモスタット用絶縁チューブ
８ スロットライナー
９ ウエッジ
１０ 相間紙

Claims (9)

1. 電気自動車用モーター用結束紐であって、
   融点または分解温度が２８０℃以上の合成繊維のマルチフィラメント糸で、丸組織の１２打ち以上の組紐に製紐されており、
   前記結束紐の形状が、チューブ状でかつ偏平状である、
   高温耐油性能が、５０％以上である電気自動車用モーター用結束紐。
   高温耐油性能（％）＝（Ｔ’／Ｔ）×１００
   前記式において、Ｔは、処理前の前記結束紐の引張強さを意味し、Ｔ’は、処理後の前記結束紐の引張強さを意味する。
   前記引張強さとは、ＪＩＳ Ｌ１０１３−８．５．１法における引張強さを意味する。
   前記処理とは、前記結束紐の全体を、密閉容器中の５重量％の水と９５重量％のオートマチック・トランスミッション・フルードの混合物中に入れ、前記容器中の混合物の温度が１０００時間の間１５０℃で維持されるよう前記容器を加温する処理を意味する。
2. 前記融点または熱分解温度が２８０℃以上の合成繊維が、ポリフェニレンサルファイド繊維またはアラミド繊維である請求項１に記載の電気自動車用モーター用結束紐。
3. 前記結束紐のＪＩＳ Ｌ １０９６Ａ法（４５°カンチレバー法）による剛軟度が、７５以下である請求項１または２に記載の電気自動車用モーター用結束紐。
4. 前記マルチフィラメント糸の太さが、１５０ｄｔｅｘ以上６００ｄｔｅｘ以下の範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の電気自動車用モーター用結束紐。
5. 前記結束紐の太さが、３２００ｄｔｅｘ以上９６００ｄｔｅｘ以下の範囲である請求項１〜４のいずれかに記載の電気自動車用モーター用結束紐。
6. 前記結束紐の１ｍ当たりの重さが、０．５ｇ以上１．５ｇ以下の範囲である請求項１〜５のいずれかに記載の電気自動車用モーター用結束紐。
7. 前記結束紐のＪＩＳ Ｌ１０１３−８．５．１法による引張強さが、１５０Ｎ以上３５０Ｎ以下の範囲である請求項１〜６のいずれかに記載の電気自動車用モーター用結束紐。
8. 前記結束紐のＪＩＳ Ｌ１０１３−８．５．１法による伸び率が、１５％以上４０％以下である請求項１〜７のいずれかに記載の電気自動車用モーター用結束紐。
9. 電気自動車用モーター用結束紐であって、
   ポリフェニレンサルファイド繊維またはアラミド繊維の１５０ｄｔｅｘ以上６００ｄｔｅｘ以下のマルチフィラメント糸で、丸組織の１２打ち以上３２打ち以下の組紐に製紐されている電気自動車用モーター用結束紐。

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