JP4295744B2 - 丸線、コイル、ステータコイル、ロータコイル、及び変成器 - Google Patents

Description

本発明は、モータや変成器に使用されるコイル、及びそれに用いる丸線等に関する。

モーター等に用いられるコイルは、交流電流あるいはパルス電流により駆動されるので、一般に鉄損に起因する発熱が少ないこと及び渦電流による有効磁束の減少が少ないことが要求される。

この渦電流を小さくするために、細線を複数本束ね、渦電流の発生する面積を細分化することにより、渦電流を小さくする低損失コア部材を提供する技術が開示されている。

図６に、従来の細線を複数本束ねた線材を製造する工程を示す。図６（ａ）は、素線１００の断面形状を示している。素線１００は断面形状が実質上長方形である。次に、図６（ｂ）に示すように、素線１００の外周に、絶縁被膜１０１を形成する。続いて、図６（ｃ）に示すように、２本の、絶縁線被膜１０１が形成された素線１００を接着剤によって形成された接着層１０２を介して接着を行う。

しかしながら、従来技術では、素線の間に、絶縁被膜と接着剤による接着層が形成されることになり、線材が太くなっていた。そのため、線材の断面積における導電部分を高密度化することが出来なかった。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、線材の断面積における導電部分の高密度化の可能な丸線、コイル、ステータコイル、ロータコイル、及び変成器を提供することである。

上記課題を解決するための、第１の本発明は、
中心を基準にして円を４等分した扇形状の断面をそれぞれ有し、円形状になるように貼り合わされた４本の素線と、
前記４本の素線を、曲面以外の面で貼り合わす接着層と、
前記貼り合わされた４本の素線の前記曲面に形成された絶縁被膜とを備えた、丸線である。

又、第２の本発明は、
前記接着層は、単層で構成されている、第１の本発明の丸線である。

又、第３の本発明は、
前記接着層は、絶縁性を有している、第１の本発明の丸線である。

又、第４の本発明は、
前記接着層の材料と、前記絶縁被膜の材料とは、同じ材料である、第３の本発明の丸線である。

又、第５の本発明は、
第１の本発明の丸線を捲き回した、コイルである。

又、第６の本発明は、
複数のコアを有する実質上円筒形状のステータと、
前記コアに配置される、複数の第５の本発明のコイルとを備えた、ステータコイルである。

又、第７の本発明は、
複数のコアを有するロータと、
前記コアに配置される、複数の第５の本発明のコイルとを備えた、ロータコイルである。

又、第８の本発明は、
第５の本発明のコイルと、
コアとを備えた、変成器である。

本発明によれば、線材の断面積における導電部分の高密度化の可能な丸線、コイル、ステータコイル、ロータコイル、及び変成器を提供することが出来る。

以下、本発明を実施するための最良の形態、及びその参考となる形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明にかかる実施の形態１における線材の製造方法を説明するための図である。尚、図１では、２本の素線を用いて線材を作成する場合を例に挙げて説明する。図１（ａ）は、２本の素線１の断面形状を示す。素線１は、断面形状が長方形であり、導電性の線材である。

最初に、図１（ｂ）に示すように、片方の素線１の面１ａに接着剤２を塗布する。この接着剤２としては、絶縁性を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。

次に、他方の素線１の面１ａを接着剤２に貼り合わせる。図１（ｃ）に示すように、接着剤２によって接着層４が形成される。

最後に、図１（ｄ）に示すように、接着剤２で貼り合わされた２つの素線１の周囲に絶縁被膜３を形成する。又、図１（ｅ）に製造された平角線の正面図を示す。尚、絶縁性皮膜３としては、ポリエステル等を用いることが出来る。

上記方法によって、線材の一例である平角線が製造される。

上記方法によって製造された線材は、従来の図６（ｃ）に示す線材の断面図と異なり、素線２間に絶縁被膜３が存在せず、接着層４しか存在しないため、断面積における導電部分を高密度化することが可能となる。尚、この接着層４は単層の接着層を形成している。

尚、上記実施例に限らず、例えば、図２に示すように、断面が長方形の素線２を４本横並びに配列した構成であってもよい。この場合、接着層４は、各素線２間の３カ所に形成されることとなる。

又、図３に示すように、図２に示した配列を上下２段に重ねても良い。この場合は、上下の素線２の間にも接着層４が形成されることとなる。

又、本実施の形態１では、平角線を用いて製造方法の説明を行ったが、丸線であってもよい。以下に、本発明の丸線の製造方法について説明する。

図４（ａ）に丸線を形成するための４本の素線１０の断面図を示す。４本の素線１０の各々の断面形状は、円を中心を基準にして４等分した扇形状である。図４（ｂ）に示すように、４本の素線１０は、曲面以外の面で接着層１１を介して貼り付けられる。

最後に、図４（ｃ）に示すように、貼り付けられた４本の素線１０の外周（曲面）に絶縁被膜１２が形成される。このようにすることで、断面積において導電部分の高密度化を図った丸線を製造することが出来る。図４では、円を４等分した形状の素線を用いて丸線を形成したが、８等分であっても、２等分であってもよい。

又、本実施の形態１では、絶縁性の接着剤を用いて接着したが、絶縁性は低くても良い。更に、線材の材質と異なる抵抗値であれば導電性であってもよい。

又、本実施の形態１では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように素線１０、素線１の各角が面とりされていても良い。

又、本実施の形態１では、断面が長方形の素線を用いたが、断面形状が６角形や８角形状であってもよい。

又、線材の一例として、平角線と丸線について述べたが、断面が３角形状であってもよく、要するに、接着層で貼り合わせた複数の素線と、貼り合わされた複数の素線の接着層の存在する以外の面が絶縁被覆されている線材でありさえすればよい。このような平角線や丸線等の線材を捲き回すことによりコイルを形成することが出来る。

尚、線材の製造方法において、上述した接着剤の材料と、絶縁被膜処理に用いられる絶縁被膜の材料とは、同じ材料であってもよい。例えばポリエステル系材料である。

この場合、例えば２本の素線を液状のポリエステル系材料の中に漬け、それぞれの素線の周りに材料を付着させ、その後、所定形状のダイスの中に、２本を並列した状態でまとめて通し、その後硬化させる方法も可能である。尚、その製造方法によって出来る線材の、接着層は単層を形成している。

又、線材において、上述した接着層の材料と、前記絶縁被膜の材料とは、同じ材料であってもよい。例えばポリウレタンやポリエステルなどである。

（実施の形態２）
以下に、実施の形態１において説明した線材を用いた応用例である実施の形態２のコイルについて説明する。

本実施の形態２のコイルは、実施の形態１において説明した電線部材を捲き回すことにより形成したものである。

図１において説明した平角線を加工することによって、線材の長さ方向に厚みと幅が連続的に変化している電線部材２０を製造する。尚、この電線部材２０は、任意の箇所における線材方向に対して垂直な断面積が同一になるように構成されている。そして、電線部材２０を、その平面が積層方向と実質上垂直になるように捲き回す。このようにすることによって、図７（ａ）の正面図に示すコイル２１が形成される。尚、線材の幅を２０ａとして図７（ａ）に示し、線材の厚みを２０ｂとして図７（ｂ）の上面図に示す。又、図７（ａ）の点線部分が接着層２０ｃ（図１（ｅ）の接着層４に対応）を示している。

又、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれステータコア３７の正面図、上面図、及び側面図を示している。又、ステータコア３７に、図７のコイル２１が実装されたステータコイルの平面図が、図９である。

尚、図７で示したコイルを、ステータの内周表面に向かって、ロータの外周表面に形成
された複数のコアに実装することによって、ロータコイルに適用してもよい。又、図７のコイルに限らず、厚みと幅が一定の図１で説明した平角線や、図２〜５で説明した線材を捲き回したコイルをステータコイル及びロータコイルに用いても良い。又、これらのコイルを変成器に適用しても良い。

本発明の丸線、コイル、ステータコイル、ロータコイル、及び変成器によれば、断面積における導電部分の高密度化が可能であり、コイル、ステータコイル、ロータコイル、変成器等として有用である。

（ａ）〜（ｄ）本発明の参考となる形態における平角線の製造方法を説明するための線材の断面図（ｅ）本発明の参考となる形態における平角線の正面図 本発明の参考となる形態における平角線の断面図 本発明の参考となる形態における平角線の断面図 （ａ）〜（ｃ）本発明にかかる実施の形態１における丸線の製造方法を説明するための線材の断面図 （ａ）面取りをした素線１０の断面図（ｂ）面取りをした素線１の断面図 （ａ）〜（ｃ）従来の平角線の製造方法を説明するための線材の断面図 （ａ）本発明にかかる実施の形態２におけるコイルの正面図（ｂ）本発明にかかる実施の形態２におけるコイルの上断面図 （ａ）本発明にかかる実施の形態２におけるコイルを実装するステータコアの正面図（ｂ）本発明にかかる実施の形態２におけるコイルを実装するステータコアの上面図（ｃ）本発明にかかる実施の形態２におけるコイルを実装するステータコアの側面図 本発明にかかる実施の形態２におけるコイルをステータコアに実装した平面図

符号の説明

１、１０、１００ 素線
２ 接着剤
３、１２、１０２ 絶縁被膜
４、１１、１０１ 接着層
２０、平角線
２０ａ 幅
２０ｂ 厚み
２１ コイル
３７ ステータコア

Claims (8)

1. 中心を基準にして円を４等分した扇形状の断面をそれぞれ有し、円形状になるように貼り合わされた４本の素線と、
   前記４本の素線を、曲面以外の面で貼り合わす接着層と、
   前記貼り合わされた４本の素線の前記曲面に形成された絶縁被膜とを備えた、丸線。
2. 前記接着層は、単層で構成されている、請求項１記載の丸線。
3. 前記接着層は、絶縁性を有している、請求項１記載の丸線。
4. 前記接着層の材料と、前記絶縁被膜の材料とは、同じ材料である、請求項３記載の丸線。
5. 請求項１記載の丸線を捲き回した、コイル。
6. 複数のコアを有する実質上円筒形状のステータと、
   前記コアに配置される、複数の請求項５記載のコイルとを備えた、ステータコイル。
7. 複数のコアを有するロータと、
   前記コアに配置される、複数の請求項５記載のコイルとを備えた、ロータコイル。
8. 請求項５記載のコイルと、
   コアとを備えた、変成器。

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