JP5621826B2

JP5621826B2 - 集合導線及びその製造方法

Info

Publication number: JP5621826B2
Application number: JP2012223026A
Authority: JP
Inventors: 一路岡田; 浦野　広暁; 広暁浦野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2032-10-05
Also published as: CN103715804B; US20140096999A1; US9251926B2; JP2014075300A; CN103715804A

Description

本発明は集合導線及びその製造方法に関し、特に、複数の導体素線が束ねられ一体に構成された集合導線の構造及びその製造方法の改良に関する。

モータのステータコイルに用いられる導線として、複数の導体素線が束ねられ一体に構成された集合導線が提案されている。

下記特許文献１には、断面矩形の導体素線が互いに平行に複数本集合配置された集合導線が記載されている。各導体素線の側面には接着材がそれぞれ塗布されており、この接着材を介して導体素線同士を接着することで、集合配置する際に、互いに分離してばらばらになってしまうことを防止している。さらに、この集合導線の最外層には絶縁膜が設けられ、集合配置された導体素線を結束している。

特開２００８−１８６７２４号公報

従来の集合導線には、集合配置された断面矩形の導体素線の外周に巻き付けられる銅箔により、それらの導体素線が束ねられるものがある。しかしながら、このような集合導線をステータコイル形状に曲げ加工する場合、モータのコイルエンドの小型化に伴い曲げ半径をより小さくする傾向があるので、集合導線の内周側の銅箔が圧縮応力の発生により座屈変形してしまう可能性がある。このように銅箔が座屈変形してしまうと、曲げ加工部が狙った形状に成形できず、隣のコイルと干渉してしまうという問題がある。

本発明の目的は、集合配置された断面矩形の導体素線の外周に銅箔を巻き付けて構成される集合導線において、この集合導線の曲げ加工時に、集合導線の内周側の銅箔が座屈変形してしまうことを抑制し、更なる銅箔の薄板化による渦損失低減ができる集合導線及びその製造方法を提供することにある。

本発明は、断面矩形の導体素線が複数本集合配置され、この集合配置された導体素線の外周に銅箔を巻き付けて一体化される集合導線において、銅箔は、導体素線に対向する面に錫メッキが施された錫メッキ付銅箔であり、前記錫メッキの溶融により、銅箔が導体素線に密着することを特徴とする。

また、銅箔の一端が他端に重なる重ね合わせ部が、ステータコイル形状に曲げ加工される際に形成される曲げ部の内周側に位置するように形成されることを特徴とする。

また、別の発明は、上記集合導線の製造方法において、導体素線を互いに平行に複数本集合配置する配置ステップと、錫メッキ付銅箔を、配置された導体素線の外周に、錫メッキが導体素線に接するように巻き付ける巻き付けステップと、加熱して、錫メッキの溶融により、錫メッキ付銅箔を導体素線に接着させる接着ステップと、を有することを特徴とする。

また、前記製造方法は、さらに、錫メッキ付銅箔と導体素線が接着して一体化された集合導線を、ステータコイル形状に曲げ加工する曲げ加工ステップを有し、前記巻き付けステップでは、錫メッキ付銅箔の両端が重なり合う部分が、前記曲げ加工ステップにより形成される曲げ部の内周側に位置するように、錫メッキ付銅箔を巻き付けることを特徴とする。

また、前記配置ステップで配置される導体素線は、断面円形であり、前記巻き付けステップの後に、配置された導体素線が断面矩形に加工されることを特徴とする。

本発明の集合導線及びその製造方法によれば、曲げ加工時に、集合導線の内周側の銅箔が座屈変形してしまうことを抑制し、結果として、銅箔の板厚を更に薄くすることで、渦損失の低減ができる。

本実施形態に係る集合導線の構成を示す図である。本実施形態に係る集合導線の製造工程を示す図である。

以下、本発明に係る集合導線及びその製造方法の実施形態について、図を用いて説明する。まず、本実施形態に係る集合導線について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る集合導線の構成を示す図である。

集合導線１０は、断面矩形の複数の導体素線１２と、これらの導体素線１２を束ねるようにその外周に巻き付けられる銅箔１４とを有する。

導体素線１２は、導電性を有する材質、例えば銅である。導体素線１２の外表面は、酸化銅により被膜されている。酸化銅の被膜は、導体素線１２を空気中で、ある一定温度と時間をかけることにより形成される。なお、本発明はこの構成に限定されず、被膜は、導体素線１２の材質よりも電気抵抗の高いものであればよく、樹脂により形成されてもよい。

図１に示されるように、導体素線１２は、８本であり、２行４列で互いに平行に集合配置されている。なお、導体素線１２の数８本及び２行４列は一例であって、本発明はこの数に限定されず、複数の導体素線１２が互いに平行に集合配置されていてもいなくてもよい。

銅箔１４は、集合配置された導体素線１２の外周に、銅箔１４の一端が他端に重なるようにして巻き付けられる。この巻き付け時に形成される銅箔１４の両端が重なり合う部分を、以降、重ね合わせ部１６と記す。この重ね合わせ部１６は、集合導線１０が延在する方向に延びて形成される。

銅箔１４は、集合配置された導体素線１２を結束して、互いに分離してしまうことを防止する。また、銅箔１４は、集合導線１０がモータのステータコイル（図示せず）として用いられるとき、導体として機能し、この銅箔１４にも電気が流れる。銅箔１４の厚さは、例えば０．１ｍｍである。しかし、本発明はこの構成に限定されず、ステータコイルに用いられた際の渦損失の低減を図るため、後述する座屈変形の抑制が可能であれば、銅箔を更に薄くすることもできる。

集合導線１０は、ステータコイル形状に曲げ加工されて形成される曲げ部１８を有する。曲げ加工時には、曲げ部１８の内周側２０（曲げ半径の内側）に圧縮応力が発生する。従来技術で述べたように、この圧縮応力により銅箔が座屈変形してしまうと、矩形断面を保つことができなく、隣のコイルと干渉してしまうという問題がある。

そこで、本実施形態の集合導線１０においては、銅箔１４に、片面に錫メッキが施された錫メッキ付銅箔を採用し、この錫メッキ面が導体素線１２に対向するようにして銅箔１４が導体素線１２の外周に巻き付けられている。そして、錫メッキを溶融させて、銅箔１４を導体素線１２に溶着させていることを特徴とする。

この構成により、銅箔１４が導体素線１２に溶着し一体化するので、銅箔１４の剛性が強化される。よって、曲げ加工時において、曲げ部１８の内周側２０に発生する圧縮応力により、銅箔１４が座屈変形してしまうことを抑制することができる。銅箔１４が座屈変形しなければ、狙った曲げ形状に成形することができ、隣接するステータコイル同士の干渉をなくすことができる。

また、本実施形態の集合導線１０においては、重ね合わせ部１６が、曲げ部１８の内周側２０に位置するように形成される。この構成により、曲げ部１８の内周側２０の銅箔１４がより厚くなるので、その領域での銅箔１４の剛性が増加する。よって、曲げ加工時に発生する圧縮応力により、曲げ部１８の内周側２０の銅箔１４が座屈してしまうことを抑制することができる。重ね合わせ部１６は、曲げ部１８の内周側２０に発生する圧縮応力に耐えうるように、内周側２０全面に形成されることが好ましい。

次に、本実施形態の集合導線１０の製造方法について、図２を用いて説明する。図２の（ａ）に示されるように、断面円形の導体素線１２を準備する。導体素線１２を空気中で、ある一定温度と時間をかけることで、この導体素線１２の外表面に酸化銅の被膜が形成される。そして、図２（ｂ）においては、８本の導体素線１２を平行に４本ずつ２段に集合配置、または丸型形状に集合配置する。

図２（ｃ）では、銅箔１４を、集合配置された導体素線１２の外周に巻き付ける。このとき、銅箔１４の錫メッキが導体素１２に接するように巻き付けられる。また、重ね合わせ部１６が、後に曲げ加工される際に形成される曲げ部１８の内周側２０に位置するように形成される。

銅箔１４の巻き付け後、例えば長方形の断面開口を備えるダイスの中に、これらの導体素線１２を揃えて通すことにより、各導体素線１２を断面丸型から矩形に成形する。そして、図２（ｄ）においては、導体素線１２を断面矩形に成形後、錫の融点２３９℃より高い温度、例えば２４０℃まで加熱し、銅箔１４の錫メッキを溶融させて、銅箔１４を導体素線１２に溶着させる。このとき、重ね合わせ部１６においては、銅箔１４の両端も溶着する。この工程により、集合配置された導体素線１２が互いに分離しないように銅箔１４によって結束された直線形状の集合導線１０が製造される。

そして、直線形状の集合導線１０をステータコイル形状に加工するため、曲げ加工用の治具（図示せず）を用いて、集合導線１０を曲げて曲げ部１８を形成する。このとき、曲げ部１８の内周側２０に位置する銅箔１４は、前工程によって、隣接する導体素線１２と一体化されるとともに、重ね合わせ部１６によりその厚さが２倍になり、座屈変形に対する強度が増している。この構成より、曲げ加工時、内周側２０に圧縮応力が生じても、その応力で銅箔１４が座屈変形してしまうことを抑制することができる。これにより、銅箔１４は、曲げ部１８の内周側２０において、予め設計された断面形状を確実に確保することができるので、干渉無くステータコイルをコアに組み付けすることができる。

その後、ステータコイル形状に加工された集合導線１０の表面に電着によって樹脂層を形成する。樹脂層は、絶縁性能を有するとともに、集合導線１０の表面の摩擦係数を低減して、ステータのスロットへの挿入を容易にする。なお、本実施形態においては、集合導線１０を電着塗装する場合について説明したが、この構成に限定されず、絶縁性能を付加する塗装であれば、ディップ塗装蒸着であってもよい。

本実施形態の集合導線１０の製造方法においては、まず、断面円形の導体素線１２を集合配置する場合について説明したが、本発明はこの工程に限定されず、予め断面矩形に成形された導体素線１２を集合配置することもできる。

１０集合導線、１２導体素線、１４銅箔、１６重ね合わせ部、１８曲げ部、２０内周側。

Claims

断面矩形の導体素線が複数本集合配置され、この集合配置された導体素線の外周に銅箔を巻き付けて一体化される集合導線において、
銅箔は、導体素線に対向する面に錫メッキが施された錫メッキ付銅箔であり、
前記錫メッキの溶融により、銅箔が導体素線に密着する、
ことを特徴とする集合導線。
請求項１に記載の集合導線において、
銅箔の一端が他端に重なる重ね合わせ部が、ステータコイル形状に曲げ加工される際に形成される曲げ部の内周側に位置するように形成される、
ことを特徴とする集合導線。
断面矩形の導体素線が複数本集合配置され、この集合配置された導体素線の外周に銅箔を巻き付けて一体化される集合導線の製造方法において、
導体素線を複数本集合配置する配置ステップと、
錫メッキ付銅箔を、配置された導体素線の外周に、錫メッキが導体素線に接するように巻き付ける巻き付けステップと、
加熱して、錫メッキの溶融により、錫メッキ付銅箔を導体素線に接着させる接着ステップと、
を有することを特徴とする集合導線の製造方法。
請求項３に記載の集合導線の製造方法において、
さらに、錫メッキ付銅箔と導体素線が接着して一体化された集合導線を、ステータコイル形状に曲げ加工する曲げ加工ステップを有し、
前記巻き付けステップでは、錫メッキ付銅箔の両端が重なり合う部分が、前記曲げ加工ステップにより形成される曲げ部の内周側に位置するように、錫メッキ付銅箔を巻き付ける、
ことを特徴とする集合導線の製造方法。
請求項３または４に記載の集合導線の製造方法において、
前記配置ステップで配置される導体素線は、断面円形であり、
前記巻き付けステップの後に、配置された導体素線が断面矩形に加工される、
ことを特徴とする集合導線の製造方法。