JP4993918B2

JP4993918B2 - 集合導体及びその製造方法

Info

Publication number: JP4993918B2
Application number: JP2006049136A
Authority: JP
Inventors: 裕之上林; 泰規鹿嶋; 貴史田邊
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP2007227262A

Description

本発明は、複数の導体線が一体化して帯状に構成された集合導体及びその製造方法に関する。

複数の導体線が一体に構成された集合導体として種々のものが提案されている。

特許文献１には、断面円形よりなるエナメル線の複数本を横２列となるように配列撚合わせし、全体の横断面が長方形状の平型撚線となるように構成してなるリッツ線が開示されている。そして、これによれば、巻線における占積率を向上させることができる、と記載されている。

特許文献２には、複数本の絶縁素線を束ねた集合線の外側に自己融着層を設けた自己融着集合線として、導体上に絶縁層と自己融着層を順次形成した自己融着絶縁素線の複数本が自己融着層相互を接着して平行に束ね合わされ、束ね合わさった集合線の外周に熱可塑性の自己融着層が形成されたものが開示されている。そして、これによれば、外側の自己融着層を形成する焼付け時に絶縁素線のばらけを生じにくく、偏向コイル等の複雑な形状に巻線する際にも絶縁素線の飛び出しや断線がなく、導体断面積が大きく高いコイル占積率を確保できる、と記載されている。

特許文献３には、複数本の自己融着性平角エナメル線を集合、転位、撚合わせて得られる撚線の外周に絶縁テープを螺旋巻きして成る自己融着性転位電線において、自己融着性平角エナメル線が自己潤滑・自己融着性平角エナメル線であるものが開示されている。そして、これによれば、転位電線の製造作業及びコイル巻線作業時には素線同志が優れた相互滑り性を発揮し、しかもコイルの熱融着時には素線相互が強固に熱融着できる、と記載されている。
特開平２−２４２５３１号公報特開平９−１６１５４７号公報特開平１１−２０３９４８号公報

ところで、自動車用のインバータモータの分野では、断面矩形に形成された均一幅の帯状の導体がスロットに嵌められるように複数回巻かれてコイルを構成する。つまり、スロット内に同一の導体による積層構造が形成される。

ところが、図５に示すように、ステーターコア２０’のスロット２１’は一般に底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されているため、スロット２１’の底部側において、導体１０’の積層構造の両側にデッドスペースが形成されてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スロットのデッドスペースを少なくする集合導体を提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、モータのステーターコアにおける底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されたスロットに嵌められるように複数回巻いてコイルを構成するのに用いられ、各々、全体横断面形状を分割した一部分の形状の横断面を有する複数の導体線が無撚り状態で一体化した帯状に構成された集合導体であって、
一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように形成されていることを特徴とする。

そして、この集合導体を製造するには、複数の導体線を無撚り状態で一体化させた均一幅の帯状体を形成し、それを一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように成形加工すればよい。

本発明によれば、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように形成されている集合導体であるので、スロットが底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されていても、幅広端から幅狭端へと巻いていけば、スロットの底部側が幅が広く且つ開口部側が幅が狭い集合導体の積層構造が形成され、従って、集合導体の積層構造の両側に形成されるデッドスペースを小さくすることができる。

以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（集合導体）
図１は、本実施形態の集合導体１０の一例を示す。この集合導体１０は、インバータモータのステーターコア２０のスロット２１に嵌められるように複数回巻いてコイルを構成するものである。

この集合導体１０は、複数の導体線１１が無撚り状態で一体化して帯状に構成されている。また、集合導体１０は、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように形成されている。さらに、集合導体１０は、厚さが長さ方向に均一に形成されていても、また、一端から他端に向かうに従って漸次厚さが薄く形成されていてもよい。

集合導体１０は、例えば、長さが４〜５ｍ、一端において、幅３〜４ｍｍ及び厚さ０．５〜１．０ｍｍ、他端において、幅５〜１０ｍｍ及び厚さ０．２〜０．５ｍｍにそれぞれ形成されている。なお、この集合導体１０は、インバータモータのステーターコア２０のスロット２１への嵌め入れ方向が厚さ方向となり、従って、幅と厚さが等しい、或いは、幅よりも厚さの方が大きい場合がある。

集合導体１０は、例えば、全体横断面形状が縦長又は横長の矩形であっても（図１（ａ））、また、幅方向の両側に斜辺を有する台形であってもよく（図１（ｂ））、そうすることで、スロット２１内に密に集合導体１０を収納させることが可能となり、得られるモータの特性を向上させるものであれば、特に限定されるものではない。

集合導体１０を構成する複数の導体線１１は、横断面において、ｍ行×ｎ列（例えば、ｍ≧１、ｎ≧２の整数であって、ｍ＝１〜４、ｎ＝５〜２０が好ましい。ｍが１〜４及びｎが５〜２０において、集合導体１０としての利点が大きく、しかも無撚り状態で容易に一体化させることができる。）の整列構造などのように規則的に配設されていても、また、不規則に配設されていてもよいが、生産性、再現性の観点からｍ行×ｎ行の整列構造が好ましい。

各導体線１１は、全体横断面形状を分割した一部分の形状の横断面を有する。各導体線１１は、例えば、横断面形状が四角形や六角形などの多角形であってもよいが、生産性の観点からは横断面形状が四角形であることが好ましい。これらの複数の導体線１１は、横断面形状が同一であっても、また、相互に異なっていても、さらに、同一のものと異なるものとが混在していてもいずれであってもよい。

各導体線１１は、導体素線１２とその外周に設けられた被覆層１３とを備えている。

導体素線１２は、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、或いは、これらの合金等の導電材料で形成されている。導体素線１２は、例えば、横断面積が０．０００７〜４ｍｍ²であり、占積率や後に説明する集合体としてからの成形性の観点から、横断面形状が図２に示すような矩形状であるものが好ましく、これは、断面形状が円形の母線から伸線及び／又は圧延などで成形加工して得ることができる。なお、図２（ａ）は角部が直角である横断面が正方形のもの、図２（ｂ）は角部が直角である横断面が長方形のもの、図２（ｃ）は角部がＲである横断面が正方形のもの、図２（ｄ）は角部がＲである横断面が長方形のもの、図２（ｅ）は対向する一対の辺が平行で他方が弧である形状（横断面がトラック状）のものである。

被覆層１３は、導体素線１２より抵抗値が大きいものであればよく、一般的に電気絶縁性を有する材料である、例えば、アミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成されている。被覆層１３は、樹脂を溶解させた溶液へのディッピング処理、或いは、電着塗装処理によって形成されるが、例えば、前者の場合には、層厚さが１〜１０μｍ、後者の場合には、層厚さが１〜５μｍ（好ましくは１〜３μｍ）である。これらのうち、耐熱性の観点からは、アミドイミド樹脂やポリアミド樹脂やポリイミド樹脂が好ましく、また、ハンダ付の際に熱分解容易であるという観点からは、ウレタン樹脂が好ましく、さらに、耐熱性及び柔軟性の観点からは、アクリル樹脂が好ましく、それぞれ集合導体１０の用途に応じた材料を適用すればよい。また、被覆層１３は、導体素線１２の酸化膜やメッキで形成されていてもよい。なお、各導体線１１は、被覆層１３を有さず、導体素線１２だけで構成されていてもよい。

複数の導体線１１は、結着材１４を介して隣接するものに密着して一体に形成されている。なお、結着材１４は、導体線１１全面に設けられている必要はなく、長さ方向に離散的に設けられていてもよい。但し、導体線１１がばらけないようにするという観点からは、結着材１４を全面に設けることが好ましい。また、結着材１４は、集合導体１０の外周を被覆するように設けられた構成となっていてもよい。

結着材１４は、例えば、ポリビニルブラチール系樹脂、ポリアミド系樹脂（ポリアミド系アルコール可溶樹脂を含む）、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂などの融着材、ＥＶＡ系樹脂、アクリル形樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、クロロプレン系樹脂、シアノアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ニトリル系樹脂、ＰＶＣ系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などの接着剤等である。これらのうち、アルコール浸漬により再密着或いは密着解除が可能であるという観点から、ポリアミド系アルコール可溶樹脂が好ましい。結着材１４は、例えば、厚さが０．５〜３μｍである。

なお、集合導体１０は、耐圧が必要な場合、一体に形成された複数の導体線１１の束の外周に絶縁テープを巻いた構成としても、一体に形成された複数の導体線１１の束をディッピング処理して外周表面に樹脂層を形成した構成としてもよい。

以上の構成の集合導体１０は、底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されたインバータモータのステーターコア２０のスロット２１に、幅広端から幅狭端へと巻かれて積層構造を形成してコイルを構成する。スロット２１は、例えば、底部の幅が６〜８ｍｍ、開口部の幅が３〜４ｍｍ、深さが９０〜１００ｍｍにそれぞれ形成されている。

この積層構造は、スロット２１の底部側が幅が大きく且つ開口部側が幅が小さい集合導体１０の積層構造であり、従って、図３（ａ）に示すように、集合導体１０の積層構造の両側に形成されるデッドスペースが小さいものとなる。特に、図３（ｂ）に示すように、集合導体１０の横断面形状が幅方向の両側に斜辺を有する台形である場合、スロット２１内に、厚さ方向の幅広側を底部側及び幅狭側を開口部側として集合導体１０を積層し、両側面のそれぞれが内壁に対向する乃至は面接触する構造が構成されれば、集合導体１０の積層構造の両側に形成されるデッドスペースが全くない乃至極めて小さいものとなる。

また、複数の導体線１１からなる集合導体１０であって、単独導体線に比べて導体表面積が広いので、表皮効果による電流損失が小さく、また、大電流を流すことができる。

さらに、複数の導体線１１が無撚り状態で一体化しているので、撚りによってコイルが構成されてうず電流が発生するということもない。

（集合導体の製造方法）
次に、この集合導線の製造方法について説明する。

まず、所定の横断面形状の導体素線１２を伸線する。導体素線１２は、横断面形状が円形であっても、また、四角形や六角形などの多角形や円形であっても、さらに、不規則形状であってもよい。

次いで、導体素線１２の表面に被覆層１３を形成した導体線１１を作製する。この工程は、例えば、樹脂を溶解させた溶液に導体素線１２を浸漬した後に乾燥させるディッピング処理、電着塗装処理、表面酸化処理、メッキ処理等により行うことができる。

次いで、導体線１１の表面に結着材１４を付着させる。この工程は、例えば、樹脂を溶解させた溶液に導体線１１を浸漬した後に乾燥させるディッピング処理等により行うことができる。

次いで、複数の導体線１１を無撚り状態で均一幅に一体化させる。複数の導体線１１は、横断面形状が同一であっても、また、相互に異なっていても、さらに、同一のものと異なるものとが混在していてもいずれであってもよい。

次いで、複数の導体線１１を一体化させて均一幅の帯状体１５を形成する。この工程は、例えば、加熱して結着材１４を溶融させて結着材１４同士を密着させる方法、アルコールに浸漬してポリアミド系アルコール可溶樹脂の結着材１４をゲル化させて結着材１４同士を密着させる方法等により行うことができる。帯状体１５は、横断面形状が縦長又は横長の矩形であっても、また、幅方向の両側に斜辺を有する台形であってもよく、特に限定されるものではない。なお、一体化前後の少なくとも一方にダイスに通して結束度を高めてもよい。

最後に、均一幅の帯状体１５を、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように成形加工して集合導体１０を製造する。このとき、集合導体１０は、一端から他端に向かうに従って漸次厚さが薄く形成される。この工程は、例えば、集合導体１０の形状に対応した溝が形成された金型に帯状体１５をセットしてプレスする方法、各々、軸直方向に可動な複数の成形用ローラで囲まれた領域に帯状体１５を通し、長さ方向に沿ってローラー間隔を変化させる方法等により行うことができる。なお、図４（ａ）に示すように、帯状体１５の横断面形状と集合導体１０の断面形状とが異なっていても、また、図４（ｂ）に示すように、帯状体１５の横断面形状と集合導体１０の断面形状とが同一であってもいずれでもよい。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態では、導体素線１２を被覆層１３で被覆した構成の導体線１１としたが、特にこれに限定されるものではなく、被覆層１３を有さず、導体素線１２それ自体が導体線１１を構成するものであってもよい。

また、上記実施形態では、複数の導体線１１が結着材１４によって一体に形成された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、複数の導体線１１が一体化されて外周に絶縁テープが巻かれて一体に形成された構成であってもよい。

以上に説明したように、本発明は、複数の導体線が一体化して帯状に構成された集合導体及びその製造方法について有用である。

集合導体の斜視図である。導体素線の断面図である。集合導体をスロットに設けた状態を示す断面図である。帯状体から集合導体への成形加工を示す説明図である。従来の導体をスロットに設けた状態を示す断面図である。

符号の説明

１０集合導体
１１導体線
１２導体素線
１３被覆層
１４結着材
１５帯状体
２０ステーターコア
２１スロット

Claims

モータのステーターコアにおける底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されたスロットに嵌められるように複数回巻いてコイルを構成するのに用いられ、各々、全体横断面形状を分割した一部分の形状の横断面を有する複数の導体線が無撚り状態で一体化した帯状に構成された集合導体であって、
一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように形成されていることを特徴とする集合導体。
請求項１に記載された集合導体において、
一端から他端に向かうに従って漸次厚さが薄く形成されていることを特徴とする集合導体。
請求項１に記載された集合導体において、
上記全体横断面形状が幅方向の両側に斜辺を有する台形であることを特徴とする集合導体。
モータのステーターコアにおける底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されたスロットに嵌められるように複数回巻いてコイルを構成するのに用いられ、各々、全体横断面形状を分割した一部分の形状の横断面を有する複数の導体線が無撚り状態で一体化した帯状に構成された集合導体の製造方法であって、
複数の導体線を無撚り状態で一体化させた均一幅の帯状体を形成するステップと、
上記帯状体を、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように成形加工するステップと、
を備えた集合導体の製造方法。