JP6619899B1 - 撚回型電導線 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献6に記載された密巻きコイル導線では、コイル導線に生じるジュール熱によりコイル導線内に熱が籠もり易く、長期使用に伴ってコイル導線が過剰な昇温状態となる虞がある。
これにより、単位コイル線部とオフセットコイル線部とのうち、電流の流れが互いに逆方向となる線部分(線領域)が少なくなる上に、これら線部分が長手方向に対して上下に大きく離間する。このため、上述の線部分に逆方向に生じる電磁誘導作用の影響を少なくして電力損失の低下を抑制することができる。
この結果、偏心コイル巻き導線に発生するジュール熱は、上述の頂部を介して外部に効果的に放出される。すなわち、これら頂部が放熱フィンとしても働き、長期使用に伴なっても、偏心コイル巻き導線内に熱が籠もらず、偏心コイル巻き導線が過剰な昇温状態になることがない。
本発明に係る撚回型電導線では、例えば、自動車に装備されたABS(アンチロック・ブレーキングシステム)やEPB(エレクトリック・パーキングブレーキ)などの電装品の駆動用のセンサー(図示せず)から制御コンピュータとしての電子制御ユニットへの信号伝送にも有用である。なかでも、EV車やPHEV車などの電気自動車のインホイールモータへの電力線として好適となる。
電源としては、例えば、薄型矩形状の電池を単体の二次電池として左右方向に沿って複数個並列させて重ね合せた電池集合体(セル一列積層体)を後述する蓄電池8として用いている。
インホイールモータ3の入力端子T1、T2、T3、T4には、給電線Lu、Lv、Lw、Lsがそれぞれ電力線6として接続されている。電力線6は、インバータ7の出力端子u1、u2、u3、u4を順に入力端子T1、T2、T3、T4に接続している。
偏心コイル巻き導線12において、単一ピッチの単位コイル線部7は、第1中心部7aを有し、第1中心部7aから単位コイル線部7の径方向に延びてから所定方向回りの螺旋巻き方向J(例えば反時計方向回り)に螺旋状を成すようにループ状に曲成巻回され、その終端部をループ端部7sとしている。
なお、微小間隔Mとしては、後述するオフセットコイル線部8が有する線径寸法Rzの大きさの1倍〜1.5倍の範囲内の間隙であってもよい(図2(a)、(b)では、接近間隔Mと線径寸法Rzとの寸法関係を便宜上の観点から誇張して示している)。
また、実施例1の変形例として、接続左線8eおよび接続右線8fをともに省略し、始端部8gをループ端部7sに直結し、終端部8hを第1中心部7aに直結してもよい(図2(d)参照)。
この場合には、単位コイル線部7とオフセットコイル線部8とが半分同士で左右交互に隣接して密着可能な状態に配置される。すなわち、隣り合う単位コイル線部7、7のうち一方のループ端部7sと他方の第1中心部7aとが連結される。本発明では、接続左線8eおよび接続右線8fの双方が併存する構成、並びに接続左線8eおよび接続右線8fが双方とも省略された構成の両方を含む。
すなわち、偏心コイル巻き導線12においては、複数の多芯積層部15うち中心部に多芯積層部15が存するように配置し、中心部の多芯積層部15の外周縁に外接触状態に設けた外側の多芯積層部15を複数本撚回して配置している(実施例1では、6本撚回配置)。外側の多芯積層部15どおしは、周方向Csに沿って相互に外接する状態に隣接配置されている。
また、外側の多芯積層部15の各々全てには、可撓性に富む樹脂製の外被層13Fxが外側の多芯積層部15の各外周表面の外縁側部を束ねて被覆している。すなわち、外被層13Fxが偏心コイル巻き導線12の外周表面に密着状態に被覆されている。
中層15bは、径寸法(φ)が0.05mmの細線を多数束ねた中撚線17を撚線として9本設けている。内層15cは、径寸法(φ)が0.03mmの細線を多数束ねた外撚線18を撚線として12本設けている。
すなわち、各層(外層15a、中層15b、内層15c)の撚線(外撚線16、中撚線17および内撚線18)は、多芯積層部15の周方向Csに沿って外接状態で、かつ径方向Rsに沿って外接状態に配置されている。
多芯積層部15の中心部は、多芯積層部15の軸方向Axに沿って延出する中空の空間部Spを形成し、多芯積層部15の高屈曲性能の確保を可能としている。
多芯積層部15を上記と同一面積に設定して、0.05mm〜0.08mmの径寸法を有する細線により構成すると、これらの細線が5万本程度必要となると目算され、実現化を阻む要因となっている。
実施例1では、単位コイル線部7の第1中心部7aとオフセットコイル線部8の第2中心部8とは、長手方向Lに対して互いに反対方向(図示上下)に変位させて配置している。
これにより、偏心コイル巻き導線12に電流Iを流した場合、図2(a)に示すように、単位コイル線部7の1/4コイル部7dとオフセットコイル線部8の1/4コイル部8dとは、電流Iの向きが逆向きになる。 このため、1/4コイル部7dの線長回りに生じる磁界Hmと1/4コイル部8dの線長回りに生じる磁界Hnとは磁束方向が互いに逆向きとなる。
このため、これらの線部7、8が同芯で密接状態に同軸配置されたものと異なり、上述の線部分7d、8dに逆方向に生じる磁界Hm、Hnの電磁誘導作用の影響を少なくして電力損失の低下を抑制することができる。
すなわち、これら頂部7x、8xが放熱フィンとしても働き、長期使用に伴なっても、偏心コイル巻き導線12内に熱が籠もらず、偏心コイル巻き導線12が過剰な昇温状態になることがない。
とりわけ、単位コイル線部7とオフセットコイル線部8とが相互に近接ないし接し合って密巻き状態になっている場合に、籠もった熱を逃がす頂部7x、8xの働きが有用となる。
この場合、ジュール熱は電流や電圧の二乗に比例するため、偏心コイル巻き導線12に発生するジュール熱は、電流や電圧が大きくなるにつれて急増する関係にある。このため、効果的な放熱作用により偏心コイル巻き導線12を過剰昇温から保護することが極めて重要になる。
中層15bの中撚線17は、外層15aの外撚線16および内層15cの内撚線18と周方向Csに沿って相互に外接する状態に配置されている。
このため、中撚線17、外撚線16および内撚線18の各径方向の全てが、多芯積層部15の径方向Rsに沿って必ずしも一致するわけではない。
すなわち、内撚線18と中撚線17との相互間には、第1伝導線K1を外接状態に配置し、中撚線17と外撚線16との相互間には、第2伝導線K2を外接状態に配置し、被覆層13と外撚線16との相互間には、第3伝導線K3を外接状態に配置している。
実施例4では、外撚線16、中撚線17および内撚線18に加えて第1伝導線〜第3伝導線(K1〜K3)を高密度に稠密充填することが可能となる。
電磁波シールド層50は、例えば直径が0.25〜1.50mm程度である複数の金属細線50a、50bから可撓性の編組として筒状に構成され、あるいは金属細線50a、50bを網状(メッシュ状)に編み合わすことで筒状に構成されている。
また、電磁波シールド層50は単一層に限らず、二層または三層など複数層に重ね合わされた重層構造であってもよい。
実施例5の電磁波シールド層50は、上述の実施例2〜4のそれぞれにおいても適用可能である。
外被層13Fxに対する電磁波シールド層50の装着にあたっては、被覆コイル層13を螺旋コイル状に曲成する加工前の直線状態で装着してもよい。
図7では、巻き線形状の偏心コイル巻き導線12を曲成巻回加工前の直線状態で示している。後述する実施例6、7の図8および図9においても同様である。
すなわち、電磁波シールド層50は、外側の多芯積層部15における各多芯積層部15の被覆層13の外側周縁部を被覆するように設けられている。
電磁波シールド層50に対する保護層51の装着操作時、偏心コイル巻き導線12をコイル状に曲成する前の直線状態で合成樹脂の押し出成形などにより装着してもよい。
実施例6の電磁波シールド層50および保護層51は、上述の実施例2〜4のそれぞれにおいても適用可能である。
すなわち、金属線53a、53bをメッシュ状に編み合せて成る別の電磁波シールド層53を設けて、この電磁波シールド層53が外被層13Fxの外周表面に密着して被覆された状態に設けられている。
この場合、構造的に述べれば、保護層51は、電磁波シールド層53の外周表面に被覆された状態に設けられていると言える。
実施例7の電磁波シールド層50、53および保護層51は、上述の実施例2〜4のそれぞれにおいても適用可能である。
(a)なお、単位コイル線部7およびオフセットコイル線部8、すなわち偏心コイル巻き導線12に多芯積層部15を適用しない場合も考えられる。
3 インホイールモータ
6 電力線
7 単位コイル線部
7a 第1中心部
7x 単位コイル線部の頂部
8 オフセットコイル線部
8a 第2中心部
8x オフセットコイル線部の頂部
7A 配列コイル線部
12 偏心コイル巻き導線
13 被覆層
13Fx 外被層
15 多芯積層部
15a 外層
15b 中層
15c 内層
16 外撚線
17 中撚線
18 内撚線
50 電磁波シールド層
51 保護層
Ax 多芯積層部の軸方向
J 螺旋巻き方向
L 長手方向
M 接近間隔
R オフセットコイル線部の径方向
Rs 多芯積層部の径方向
Rx 半径寸法分
Rz オフセットコイル線部の線径寸法
Sp 空間部
Claims (23)
- 第1中心部(7a)を有し、前記第1中心部(7a)から所定方向回りの螺旋巻き方向(J)に螺旋状を成すようにループ状に曲成され、その終端部をループ端部(7s)とする単一ピッチの単位コイル線部(7)と、
前記単位コイル線部(7)の多数を互いに近接させた一定の接近間隔(M)で、一定の直線に沿った長手方向(L)に並べて配置することで構成された配列コイル線部(7A)と、
前記長手方向(L)に沿って隣り合う前記単位コイル線部(7、7)のうち一方の前記ループ端部(7s)と他方の前記第1中心部(7a)とを連結し、前記長手方向(L)に垂直な方向に沿ってオフセット状態に変位されて配置され、かつ前記単位コイル線部(7)の前記螺旋巻き方向(J)と同一方向の螺旋状を成して第2中心部(8a)を有する単一のオフセットコイル線部(8)とを具備して、前記長手方向(L)に伸縮自在となるように構成された偏心コイル巻き導線(12)を備え、
前記偏心コイル巻き導線(12)は、撚線(16、17、18)を複数層に積層された複数の多芯積層部(15)を有し、
前記複数の多芯積層部(15)うち中心部に存するように配置した前記多芯積層部(15)の外周縁に外接触状態に設けた外側の前記多芯積層部(15)を複数本撚回して配置して構成され、
前記多芯積層部(15)の各層(外層15a、中層15b、内層15c)は同芯的に配置されており、前記各層(15a、15b、15c)の前記撚線の線径寸法が前記多芯積層部(15)の内層から外層にゆくに従って漸増するように設定したことを特徴とする撚回型電導線。 - 前記オフセットコイル線部(8)は、互いに近接する始端部(8g)および終端部(8h)を有し、前記隣り合う前記単位コイル線部(7、7)の間に配置されており、前記始端部(8g)は、接続左線(8e)を介して前記ループ端部(7s)に接続され、前記終端部(8h)は、接続右線(8f)を介して前記他方の前記第1中心部(7a)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記接近間隔(M)としては、前記オフセットコイル線部(8)が有する線径寸法(Rz)の大きさの1倍〜1.5倍の範囲内の間隙となるように設定したことを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記単位コイル線部(7)と前記オフセットコイル線部(8)とは、同一径寸法であり、前記第2中心部(8a)は、前記第1中心部(7a)から前記単位コイル線部(7)ないし前記オフセットコイル線部(8)の半径寸法分だけ移動させて配置していることを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記多数の前記単位コイル線部(7)の前記第1中心部(7a)は、前記長手方向(L)に沿って同軸に設定され、前記オフセットコイル線部(8)の前記第2中心部(8a)も前記長手方向(L)に沿って同軸に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記各層(外層15a、中層15b、内層15c)の前記撚線は、前記多芯積層部(15)の周方向(Cs)に沿って外接状態に配置され、前記各層の前記撚線の各径方向は、前記多芯積層部(15)の径方向(Rs)に沿って直線状態に重なるように合致していることを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記各層(外層15a、中層15b、内層15c)の前記撚線は周方向(Cs)に沿って外接状態に配置され、前記各層(15a、15b、15c)の前記撚線の配置本数は、その本数に差のない同一本数に設定したことを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記多芯積層部(15)の中心部は、前記多芯積層部(15)の軸方向(Ax)に沿って延出する中空の空間部(Sp)を形成し、前記空間部(Sp)には、絶縁チューブ(20)に封入された通信線(21)が前記軸方向(Ax)に沿って配置されたことを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記多芯積層部(15)は、所定の圧縮率に設定されて所望の断面積を有し、前記所望の断面積は15〜25平方mmの範囲内であり、前記所定の圧縮率は60〜80%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記多芯積層部(15)の外周表面は、被覆層(13)で被覆されており、前記被覆層(13)の樹脂材料は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレンおよびポリ塩化ビニールから成るビニール系ポリマー群、ならびにポリエステルおよびポリアミドから成る縮合系ポリマー群のうち選択された一つであることを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 外被層(13Fx)が前記偏心コイル巻き導線(12)の外周側に被覆されるとともに、単一層または複数層から成る筒状の電磁波シールド層(50)を前記外被層(13Fx)と前記偏心コイル巻き導線(12)との間に配置したことを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。
- 前記外被層(13Fx)の外周表面に前記電磁波シールド層(50)とは別の電磁波シールド層(53)を配置したことを特徴とする請求項11に記載の撚回型電導線。
- 絶縁性合成樹脂から成る保護層(51)が前記電磁波シールド層(53)の外周表面に被覆された状態に設けられ、前記電磁波シールド層(53)が前記外被層(13Fx)と前記保護層(51)との間に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の撚回型電導線。
- 前記保護層(51)は、前記絶縁性合成樹脂に代わって、導電性ポリマーから成る構造体として設けたことを特徴とする請求項13に記載の撚回型電導線。
- 外被層(13Fx)が前記偏心コイル巻き導線(12)の外周側に被覆されるとともに、単一層または複数層から成る筒状の電磁波シールド層(50)を前記外被層(13Fx)と前記偏心コイル巻き導線(12)との間に配置し、
前記各層(外層15a、中層15b、内層15c)の前記撚線は、前記多芯積層部(15)の周方向(Cs)に沿って外接状態に配置され、前記各層の前記撚線の各径方向は、前記多芯積層部(15)の径方向(Rs)に沿って直線状態に重なるように合致していることを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。 - 前記外被層(13Fx)の外周表面に前記電磁波シールド層(50)とは別の電磁波シールド層(53)を配置し、
前記各層(外層15a、中層15b、内層15c)の前記撚線は、前記多芯積層部(15)の周方向(Cs)に沿って外接状態に配置され、前記各層の前記撚線の各径方向は、前記多芯積層部(15)の径方向(Rs)に沿って直線状態に重なるように合致していることを特徴とする請求項15に記載の撚回型電導線。 - 絶縁性合成樹脂から成る保護層(51)が前記電磁波シールド層(53)の外周表面に被覆された状態に設けられ、前記電磁波シールド層(53)が前記外被層(13Fx)と前記保護層(51)との間に配置されていることを特徴とする請求項16に記載の撚回型電導線。
- 外被層(13Fx)が前記偏心コイル巻き導線(12)の外周側に被覆されるとともに、単一層または複数層から成る筒状の電磁波シールド層(50)を前記外被層(13Fx)と前記偏心コイル巻き導線(12)との間に配置し、
前記各層(外層15a、中層15b、内層15c)の前記撚線は周方向(Cs)に沿って外接状態に配置され、前記各層(15a、15b、15c)の前記撚線の配置本数は、その本数に差のない同一本数に設定したことを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。 - 前記外被層(13Fx)の外周表面に前記電磁波シールド層(50)とは別の電磁波シールド層(53)を配置し、
前記各層(外層15a、中層15b、内層15c)の前記撚線は周方向(Cs)に沿って外接状態に配置され、前記各層(15a、15b、15c)の前記撚線の配置本数は、その本数に差のない同一本数に設定したことを特徴とする請求項18に記載の撚回型電導線。 - 絶縁性合成樹脂から成る保護層(51)が前記電磁波シールド層(53)の外周表面に被覆された状態に設けられ、前記電磁波シールド層(53)が前記外被層(13Fx)と前記保護層(51)との間に配置されていることを特徴とする請求項19に記載の撚回型電導線。
- 外被層(13Fx)が前記偏心コイル巻き導線(12)の外周側に被覆されるとともに、単一層または複数層から成る筒状の電磁波シールド層(50)を前記外被層(13Fx)と前記偏心コイル巻き導線(12)との間に配置し、
前記多芯積層部(15)の中心部は、前記多芯積層部(15)の軸方向(Ax)に沿って延出する中空の空間部(Sp)を形成し、前記空間部(Sp)には、絶縁チューブ(20)に封入された通信線(21)が前記軸方向(Ax)に沿って配置されたことを特徴とする請求項1に記載の撚回型電導線。 - 前記外被層(13Fx)の外周表面に前記電磁波シールド層(50)とは別の電磁波シールド層(53)を配置し、
前記多芯積層部(15)の中心部は、前記多芯積層部(15)の軸方向(Ax)に沿って延出する中空の空間部(Sp)を形成し、前記空間部(Sp)には、絶縁チューブ(20)に封入された通信線(21)が前記軸方向(Ax)に沿って配置されたことを特徴とする請求項21に記載の撚回型電導線。 - 絶縁性合成樹脂から成る保護層(51)が前記電磁波シールド層(53)の外周表面に被覆された状態に設けられ、前記電磁波シールド層(53)が前記外被層(13Fx)と前記保護層(51)との間に配置されていることを特徴とする請求項22に記載の撚回型電導線。
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