JP5379393B2 - 平角電線及びその製造方法並びにその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、平角電線及びその製造方法並びにその製造装置に関し、特に、絶縁皮膜で押出被覆形成された複数の平角金属導体を積層して構成された高周波用の平角電線及びその製造方法並びにその製造装置に関する。

一般に、高周波用の平角電線は、交流モータや高周波電気機器のコイル等に用いられている。

従来の平角電線は、外周に絶縁用のエナメル皮膜が形成された断面方形の平角金属導体を平積みに積層して構成されている（特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

また、従来の平角電線の製造方法は、例えば特許文献３に示すように、中心導体の外周をエナメル被膜で覆った複数本の平角素線をそれらの矩形断面の長手方向を略水平に寝かせた姿勢で繰り出す平角素線繰出工程と、各平角素線に接合塗料を塗布する接合塗料塗布工程と、塗布後の各平角素線を矩形断面の長手方向が略垂直となるように立てた姿勢に直して垂直に細長いスリットに挿通して積層する平角素線積層工程と、積層後の平角素線束を垂直に細長い溝に挿通して全体の断面形状を整える成形工程とを含むものである。
特開平１１−１１１０６７号公報 特開２００３−０８６０２６号公報 特開２００３−０８６０３６号公報

従来の平角電線及びその製造方法では、平角金属導体の外周にエナメル皮膜を形成しているので、エナメルを焼き付けるための工程及び設備やエナメル皮膜同士を接着するための工程及び設備が必要であり、製造時間及び製造コストがかかるという課題があった。

また平角電線に通電される電流の周波数が高くなると表皮効果により交流抵抗が増加して損失が高くなる現象（以下単に、高周波損失と称する）が見られるが、従来は、それぞれの平角金属導体の絶縁皮膜として最低でも厚さが３μｍ程度はあるエナメル皮膜を使用しているので、その分、導体面積を減少させざるを得ず、高周波損失が大きいという課題もあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、エナメル皮膜を焼き付けたりエナメル皮膜同士を接着するための材料、工程及び設備が不要となり、それぞれの平角金属導体に極薄い絶縁皮膜を持つ電線を短時間かつ低コストで製造することができ、かつ高周波損失を低減できる平角電線及びその製造方法並びにその製造装置を提供することを目的とする。

本発明の平角電線の製造方法は、
（１）複数の平角金属導体毎の外周に酸化皮膜を形成する工程と、
（２）前記酸化皮膜が形成された複数の平角金属導体を垂直方向に積層するようにガイドする工程と、
（３）前記積層された平角金属導体の水平方向の両端面を一対の第１のローラで回転可能に挟持するとともに、前記積層された平角金属導体の垂直方向の両端面を一対の第２のローラで回転可能に挟持して、前記積層された平角金属導体を整列させる工程と、
（４）前記整列された平角金属導体の外周に絶縁層となる樹脂を押出被覆する工程と、
を有することを特徴とするものである。

前記工程（３）と前記工程（４）との間に、整列された平角金属導体を伸線加工する工程を有してもよい。

本発明の平角電線の製造装置は、
複数の平角金属導体毎の外周に酸化皮膜を形成する酸化皮膜形成手段と、
前記酸化皮膜形成手段により酸化皮膜が形成された複数の平角金属導体を垂直方向に積層するようにガイドするガイド手段と、
前記ガイド手段により積層された平角金属導体の水平方向の両端面を回転可能に挟持する一対の第１のローラと、前記積層された平角金属導体の垂直方向の両端面を回転可能に挟持する一対の第２のローラとを備え、前記積層された平角金属導体を整列させる整列手段と、
前記整列手段により整列された平角金属導体の外周に絶縁層となる樹脂を押出被覆する押出被覆手段と、
を有することを特徴とするものである。

前記第１のローラは駆動圧延用ローラ又はフリーローラであり、前記第２のローラは駆動圧延用ローラであってもよい。

請求項１及び３に係る発明によれば、押出被覆する前に、積層された平角金属導体の水平方向の両端面を一対の第１のローラで回転可能に挟持するとともに、積層された平角金属導体の垂直方向の両端面を一対の第２のローラで回転可能に挟持して、積層された平角金属導体を整列させているので、積層導体部の断面形状が安定化する。
特に、酸化皮膜が形成された平角金属導体の場合、表面が滑りやすいので、平角金属導体同士が水平方向（幅方向）にずれやすくなるが、第１のローラ及び第２のローラにより積層された平角金属導体を整列させるので、平角金属導体同士が水平方向（幅方向）にずれることがなくなり、積層導体部の断面形状がより安定化する。

請求項２に係る発明によれば、整列された平角金属導体の密着性を向上させることができる。

請求項４に係る発明によれば、積層された平角金属導体をより確実に整列させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態例に係る平角電線を示す断面図である。

本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗは、外周に酸化皮膜１が形成された４本の平角金属導体２を厚さ方向に積層して構成された積層導体部３と、積層導体部３の外周に押出被覆形成された絶縁層４とを有する。

平角金属導体２は、例えば、銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金又はそれら金属の組み合わせ等で作られている。

絶縁層４は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等で作られている。

酸化皮膜１は、単に自然に形成される酸化膜を意図するものではなく、それぞれの平角金属導体２の絶縁皮膜として該平角金属導体２の表面を酸化させて得たものである。例えば酸化皮膜１は、酸化雰囲気（大気雰囲気でもよい）中の炉内で平角金属導体２に熱風を吹き掛けたり、アルミニウムであればアルマイト処理やアルマット処理（「メタルコア配線板におけるコア金属と絶縁樹脂の密着性向上」電子材料 Vol.44 No.10（工業調査会2005）参照）を行なうなどにより、平角金属導体２の外周に例えば０．５〜２．５μｍの所定の厚さに形成されたものである。

本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗによれば、エナメル皮膜や接着層を必要としないので、エナメル皮膜を焼き付けたりエナメル皮膜同士を接着するための材料、工程及び設備が不要となり、製造時間の短縮化及び製造コストの低減を図ることができる。

また、酸化皮膜１は、上述の通り意図的に形成された、例えば０．５〜２．５μｍの厚さのある酸化膜であるので、伸線加工等を行っても剥離したり潰れたりしにくく、平角金属導体２同士の絶縁性をある程度確保できる。とくに平角金属導体2をアルミニウムで構成し、アルマット処理により酸化皮膜１を形成した場合には、アルマット処理がアルミニウム材の表面粗化処理であるために平角金属導体２同士の摩擦を大きくすることができ、平角金属導体２同士のずれ防止効果を得ることができるとともに、絶縁層４のアンカー効果も得ることができるので好ましい。

さらに、平角金属導体２が平角形状をしているので、コイル等の占積率を高くすることができる。

さらにそれぞれの平角金属導体の絶縁皮膜として極薄い酸化皮膜１を使用しているので、その分、導体面積を確保することができ、高周波損失を低減できる。

図２は本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗの製造方法及び製造装置を説明するための説明図である。

図２に示すように、本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗの製造装置Ｓは、複数の平角金属導体２毎の外周に酸化皮膜１を形成する酸化皮膜形成部５と、酸化皮膜形成部５により酸化皮膜１が形成された複数の平角金属導体２を垂直方向に積層するようにガイドするガイド部６と、ガイド部６により積層された平角金属導体２の水平方向の両端面を回転可能に挟持する一対の第１のローラ７ａと、積層された平角金属導体２の垂直方向の両端面を回転可能に挟持する一対の第２のローラ７ｂとを備え、積層された平角金属導体２を整列させる整列部７と、整列部７により整列された平角金属導体２の外周に絶縁層４となる樹脂を押出被覆する押出被覆部８とを有する。

酸化皮膜形成部５は、酸化雰囲気中の炉内で平角金属導体２の外周を酸化することにより酸化皮膜１を形成する。平角金属導体２がアルミニウムの場合には、炉中酸化、アルマイト処理、アルマット処理などの酸化皮膜形成処理を施す。

ガイド部６の内部には、複数の平角金属導体２が通る通路６ａが形成されている。通路６ａは、入口６ｂを大きく、出口６ｃを小さくして先細りになるように形成されており、これによって、垂直方向に間隔を隔てた複数の平角金属導体２が積層するようにガイドされる。

整列部７の第１のローラ７ａ及び第２のローラ７ｂは、駆動圧延用ローラが用いられ、平角金属導体２を長手方向（矢印方向）に移動させる。なお、第２のローラ７ｂだけ駆動圧延用ローラを用い、第１のローラ７ａをフリーローラにしてもよい。

押出被覆部８は、平角金属導体２を貫通させるダイス８ａと、ダイス８ａ内に絶縁層４となる樹脂を供給するスクリューシリンダ８ｂとを有し、平角金属導体２がダイス８ａ内に挿通され、そこに押出被覆部８を構成する樹脂が押し出されることにより、スクリューシリンダ８ｂから供給された樹脂が平角金属導体２の外周に押出被覆される。

次に、本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗの製造方法を説明する。

まず、酸化皮膜形成部５により、複数の平角金属導体２毎の外周に酸化皮膜１を形成する。

次いで、ガイド部６により、酸化皮膜１が形成された複数の平角金属導体２を垂直方向に積層するようにガイドする。

次いで、整列部７により、積層された平角金属導体２の水平方向の両端面を一対の第１のローラ７ａで回転可能に挟持するとともに、積層された平角金属導体２の垂直方向の両端面を一対の第２のローラ７ｂで回転可能に挟持して、積層された平角金属導体２を整列させる。

次いで、押出被覆部８により、整列された平角金属導体２の外周に絶縁層４となる樹脂を押出被覆する。これによって、本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗが完成する。

なお、整列部７と押出被覆部８との間で、整列された平角金属導体２の密着性を向上させるために伸線ダイス等により伸線加工する工程を有してもよい。

本発明の実施形態例に係る平角電線Ｗの製造方法及び製造装置Ｓによれば、押出被覆する前に、積層された平角金属導体２の水平方向の両端面を一対の第１のローラ７ａで回転可能に挟持するとともに、積層された平角金属導体２の垂直方向の両端面を一対の第２のローラ７ｂで回転可能に挟持して、積層された平角金属導体２を整列させているので、平角金属導体２同士の幅方向の位置ずれが防止され積層導体部３の断面形状が安定化する。

特に、酸化皮膜１が形成された平角金属導体２の場合、表面が滑りやすいので、平角金属導体２同士が水平方向（幅方向）にずれやすくなる（図３（Ａ）参照）。

そこで本発明の実施形態例では、第１のローラ７ａにより積層された平角金属導体２を整列させるとともに第２のローラ７ｂ（駆動圧延ローラ）により平角金属導体２同士を厚さ方向に強く押し付けるので、平角金属導体２同士が水平方向（幅方向）にずれることが防止され、積層導体部３の断面形状がより安定化する（図３（Ｂ）参照）。

また例えば第２のローラ７ｂの後段かつ押出し被覆部８の直前に、第１のローラ７ａと同様の、積層された平角金属導体２の水平方向の両端面を回転可能に挟持する第３のローラを設けることにより、絶縁層４を形成する直前において積層導体部３の幅方向の位置ずれを防止することができるので、さらに好ましい。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

本発明は、例えば交流モータや高周波電気機器のコイル等の高周波用の電線に利用される。

本発明の実施形態例に係る平角電線を示す断面図である。 本発明の実施形態例に係る平角電線の製造方法及び製造装置を説明するための説明図である。 （Ａ）は、平角金属導体同士が水平方向（幅方向）にずれている状態を示す説明図、（Ｂ）は整列された状態を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ：平角電線
Ｓ：装置
１：酸化皮膜
２：平角金属導体
３：積層導体部
４：絶縁層
５：酸化皮膜形成部
６：ガイド部
７：整列部
７ａ：第１のローラ
７ｂ：第２のローラ
８：押出被覆部

Claims (4)

1. （１）複数の平角金属導体毎の外周に酸化皮膜を形成する工程と、
   （２）前記酸化皮膜が形成された複数の平角金属導体を垂直方向に積層するようにガイドする工程と、
   （３）前記積層された平角金属導体の水平方向の両端面を一対の第１のローラで回転可能に挟持するとともに、前記積層された平角金属導体の垂直方向の両端面を一対の第２のローラで回転可能に挟持して、前記積層された平角金属導体を整列させる工程と、
   （４）前記整列された平角金属導体の外周に絶縁層となる樹脂を押出被覆する工程と、
   を有することを特徴とする平角電線の製造方法。
2. 前記工程（３）と前記工程（４）との間に、整列された平角金属導体を伸線加工する工程を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の平角電線の製造方法。
3. 複数の平角金属導体毎の外周に酸化皮膜を形成する酸化皮膜形成手段と、
   前記酸化皮膜形成手段により酸化皮膜が形成された複数の平角金属導体を垂直方向に積層するようにガイドするガイド手段と、
   前記ガイド手段により積層された平角金属導体の水平方向の両端面を回転可能に挟持する一対の第１のローラと、前記積層された平角金属導体の垂直方向の両端面を回転可能に挟持する一対の第２のローラとを備え、前記積層された平角金属導体を整列させる整列手段と、
   前記整列手段により整列された平角金属導体の外周に絶縁層となる樹脂を押出被覆する押出被覆手段と、
   を有することを特徴とする平角電線の製造装置。
4. 前記第１のローラは駆動圧延用ローラ又はフリーローラであり、前記第２のローラは駆動圧延用ローラであることを特徴とする請求項３に記載の平角電線の製造装置。

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