JP7302278B2

JP7302278B2 - コイル及びその製造方法

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Publication number: JP7302278B2
Application number: JP2019094290A
Authority: JP
Inventors: 啓輔藤戸; 昌平秦; 洋光黒田; 隆之辻
Original assignee: Proterial Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2039-05-20
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Description

本発明は、絶縁電線、コイル及びその製造方法に関する。

回転電機（モータ）や変圧器などの電気機器にはコイルが組み込まれている。コイルは、導体の外周に絶縁層が設けられた絶縁電線を用いて成形されている。絶縁電線は、樹脂成分を有機溶媒に溶解させた絶縁塗料を導体の外周に塗布・焼付する方法や、溶融させた樹脂を導体の外周に押し出す方法、またはこれらの方法を併用することにより、導体の外周に絶縁層を形成して作製される。

絶縁電線をコイルに成形する際には、絶縁電線に対してエッジワイズに曲げ加工、捻り加工など様々な加工が施される（例えば、特許文献１、２を参照）。

特開２００２－２０３４３８号公報特開２０１８－０３２５９６号公報

絶縁電線を用いてコイルを成形する際、絶縁電線に曲げ加工や捻り加工などの所定の加工が施されることによってコイルに成形される。このとき、導体には曲げ加工や捻り加工などの加工によって加工歪が生じることになる。加工歪が生じた導体では、抵抗値が増加するため、加工された絶縁電線を用いて成形されたコイルでは、電気特性が低下する。そのため、加工後の絶縁電線を加熱処理することにより、増加した導体の抵抗値を加工前の抵抗値程度までに減少させることが望ましい。

従来では、導体を構成する銅材料（例えば無酸素銅からなる銅線）が再結晶化する程度の熱（例えば２００℃よりも高い温度）を絶縁電線に加えることにより、加工によって増加した導体の抵抗値を減少させていた。しかしながら、そのような加熱処理を施した場合は、導体の外周に設けられた絶縁層が加熱によって劣化するおそれがある。また、加工された後に導体が再結晶化してしまうと、導体が軟質化することによって導体の寸法が変化するおそれもある。導体の寸法変化が起こった場合は、コイルの寸法が変化することや電気特性が変化することがある。

そのため、コイルの成形に使用される絶縁電線では、導体を構成する銅材料が再結晶化しない熱（温度）を絶縁電線に加える加熱処理を行うことにより、加工された後の導体の抵抗値を加工前の抵抗値程度まで減少させることが望ましい。

本発明は、コイルの成形に使用される絶縁電線を加工する際に、導体を構成する銅材料の再結晶化を生じさせずに、増加した導体の抵抗値を減少させる技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、
銅材料から構成される導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備え、
前記導体は、横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい、
絶縁電線が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
銅材料から構成され、加工される前の横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備える絶縁電線によって成形された、
コイルが提供される。

本発明の第３の態様によれば、
銅材料から構成され、横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備える絶縁電線に所定の加工を施す加工工程と、
加工した前記絶縁電線を前記銅材料の再結晶化が生じないように加熱する加熱工程と、を有する、
コイルの製造方法が提供される。

本発明によれば、コイルの成形に使用される絶縁電線を加工する際に、導体を構成する銅材料の再結晶化を生じさせずに、増加した導体の抵抗値を減少させることができる。

本発明の一実施形態にかかる絶縁電線の長手方向に垂直な断面図である。（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる導体の横断面のＸＲＤを測定することによって得られるＸＲＤチャートであり、（ｂ）は、図２（ａ）のＸＲＤチャートから算出される配向強度比を示した図である。（ａ）は、従来の導体の横断面のＸＲＤを測定することによって得られるＸＲＤチャートであり、（ｄ）は、図３（ａ）のＸＲＤチャートから算出される配向強度比を示した図である。エッジワイズに曲げ加工が施された後の絶縁電線を示す図である。

絶縁電線は、長尺のままステータのコアに曲げ加工を施しながら巻き付けられることや、短尺にした後に曲げ加工や捻り加工などの加工を施してセグメントコイルにされることなどによってコイルに成形される。このとき、当該加工によって導体に加工歪が生じるため、導体の抵抗値が増加する。上述した加工により増加した導体の抵抗値を減少させるためには、加工した後の絶縁電線に対して加熱処理を施す必要がある。従来の加熱処理では、導体を構成する銅材料（例えば無酸素銅からなる銅線）の再結晶化が生じる程度の熱（例えば２００℃よりも高い温度）を絶縁電線に加える必要があった。

しかし、本発明者らの検討によると、導体を構成する銅材料が特定の配向強度比を有する場合に、銅材料の再結晶化が生じない温度での加熱処理によって加工後の導体の抵抗値が加工前の抵抗値程度まで減少することが見出された。すなわち、本発明では、このような特定の配向強度比を有する銅材料で構成される導体を加工したときに、銅材料の再結晶化が生じない温度で導体を加熱することにより、加工によって増加した導体の抵抗値を加工する前の抵抗値程度まで減少させることができることが見出された。このような導体を有する絶縁電線によれば、加工された後に絶縁層の劣化を防ぎつつ、導体が軟質化することによって導体の寸法変化が起こることを防止することができる。本発明は、上記知見に基づいて成されたものである。

＜一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態にかかる絶縁電線について図面を用いて説明をする。図１は、本発明の一実施形態にかかる絶縁電線の長手方向に垂直な断面図である。図２（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる導体の横断面のＸＲＤを測定することによって得られるＸＲＤチャートであり、図２（ｂ）は、図2（ａ）に示すＸＲＤチャートから算出される配向強度比を示した図である。図３（ａ）は、従来の導体の横断面のＸＲＤを測定することによって得られるＸＲＤチャートであり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＸＲＤチャートから算出される配向強度比を示した図である。なお、本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。

（絶縁電線）
図１に示すように、本実施形態の絶縁電線（エナメル線）１は、例えばエッジワイズに曲げ加工、捻り加工など様々な加工を施すことによりコイルを成形するのに使用されるものであり、導体１１と、導体１１の外周に設けられた絶縁層１２とを備えて構成される。

導体１１は、銅材料から構成されている。本実施形態の導体１１は、図２（ｂ）に示すように、加工される前の導体１１の横断面のＸＲＤ（X Ray Diffraction；Ｘ線回折）を測定することによって算出される配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい。例えば、結晶方位［２００］の強度は、結晶方位［１１１］の強度の１倍よりも大きく２倍以下となる。

ここで、導体の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比とは、回折角度４０°～１００°で２θ－θ測定を行い、その間で確認される銅の結晶方位［１１１］、［２００］、［２２０］、［３１１］のピーク強度値の合計に対する各方位の割合を求めたものであり、次式で示される。
配向強度比（％）＝Ｉ［ｈｋｌ］/(Ｉ[１１１]＋Ｉ[２００]＋Ｉ[２２０]＋Ｉ[３１１])

絶縁電線１は、上述した配向強度比を有する導体１１を備えることにより、絶縁電線１を加工した後に銅材料の再結晶化が生じない温度（例えば、８０℃～１００℃）で導体１１を加熱したときに、導体１１の配向強度比（すなわち、結晶方位［１１１］、［２００］、［２２０］及び［３１１］の割合）を、図２に示すような配向強度比とすることができる。このときの導体１１の配向強度比は、バルクの状態の銅（加工等が施されていない無歪の状態の銅）が持つ配向強度比とほぼ同等の状態となる。絶縁電線１を加熱することによって導体１１が図２のような配向強度比となるため、加工によって増加した導体１１の抵抗値を加工する前の抵抗値程度まで減少させることができると考えられる。

導体１１を加熱したときの上記作用及び効果をより発現させやすくするとの観点から、導体１１は、図２（ｂ）に示すように、絶縁電線１を加工した後の配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも小さくなり、結晶方位［２２０］及び結晶方位［３１１］の強度がいずれも加工する前の強度よりも大きくなることが望ましい。このとき、結晶方位［２２０］及び結晶方位［３１１］の強度は、結晶方位［２００］の強度よりも小さいことがより望ましい。

なお、図３（ｂ）では、従来例として、無酸素銅からなる銅材料によって構成される導体の外周に絶縁層が設けられた絶縁電線における導体の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比を示す。図３（ｂ）に示すように、絶縁電線が加工される前の配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも小さい配向強度比である場合は、銅材料の再結晶化が生じる温度で、加工した後の導体を加熱することにより、抵抗値を減少させる効果が得られる。しかしながら、銅材料の再結晶化が生じない温度で導体を加熱した場合には、上述した作用が発現しにくいため、絶縁電線を加工することによって増加した導体の抵抗値を加工する前の抵抗値程度まで減少させる効果が得られない。

ここで、銅材料の再結晶化が生じない温度で加熱するとは、絶縁電線１を加工した後、所望の条件で導体１１を加熱したときに、加熱前後において導体１１を構成する銅材料の硬さがほとんど変化しない状態に加熱することを示す。具体的に、導体１１は、加熱後の銅材料の硬さが加熱前の銅材料の硬さの９５％～１００％となる状態に加熱される。例えば、加熱前の銅材料の硬さがビッカース硬さで１００ＨＶである場合は、加熱後の銅材料の硬さは、ビッカース硬さで９５ＨＶ～１００ＨＶとなるように、導体１１を所望の条件（例えば、８０℃～１００℃の加熱温度と３０分～６０分の加熱時間）で加熱する。このとき、加熱後の銅材料では、再結晶粒が生じない。ビッカース硬さの測定方法は、市販のビッカース硬さ試験機（例えば、株式会社ミツトヨ製ＨＭ－２２０）を用い、ＪＩＳＺ２２４４：２００９に記載の試験方法によって行われ、銅材料の表面または断面に対し、ダイヤモンド製の圧子を所定の条件（例えば、加重２００ｇｆで１５秒間押し込み、４秒で除荷）で打ち込み、圧痕のサイズを測定することにより求められる。

導体１１を形成する銅材料は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素を含み、残部が銅及び不可避不純物（例えば硫黄、酸素、銀など）からなることが好ましい。導体の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比を図２（ｂ）に示すような配向強度比とする観点からは、上述した添加元素の濃度が４～５５ｍａｓｓｐｐｍ、不可避不純物であるS濃度が２～１２ｍａｓｓｐｐｍ、O濃度が２～３０ｍａｓｓｐｐｍであり、残部が銅及び他の不可避不純物からなることが好ましい。導体１１がこのような組成を有する銅材料によって構成されることにより、上述した配向強度比を有する導体１１とすることができるため、絶縁電線１を加工した後に導体１１を構成する銅材料が再結晶化しない温度（例えば、８０℃～１００℃）で導体１１を加熱し、加工して増加した導体１１の抵抗値をコイル状に加工する前の抵抗値程度まで減少させることができる。なお、上述した添加元素において、Ｔｉである場合は、上述した作用効果が得られやすい。

また、導体１１を構成する銅材料は、酸素濃度に対する添加元素の濃度の比率が２．０～４．０である化学組成を有することがより好ましい。導体１１を構成する銅材料において、硫黄（Ｓ）及び酸素（Ｏ）の濃度を低くするとともに、上述したチタン（Ｔｉ）などの添加元素を微量配合してＯ濃度に対する添加元素の濃度の比率を所定範囲とすることで、上述した配向強度比が得られやすい。この理由は、導体１１を構成する銅材料を鋳造して作製するときに、添加元素とＳとの化合物が析出物として形成されることで、母相（Ｃｕ）の純度を向上できるためと推測される。

また、導体１１を構成する銅材料は、導体１１の導電率を高める観点から、上述した添加元素の濃度を３７ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることが好ましく、２５ｍａｓｓｐｐｍ以下とすることがより好ましい。また、本実施形態にかかる銅材料は、銅材料の再結晶化が生じない温度（例えば、８０℃～１００℃）で導体１１を加熱したときに、加工して増加した導体１１の抵抗値を加工する前の抵抗値程度まで減少させる観点から、Ｏ濃度を５～１５ｍａｓｓｐｐｍとすることが好ましい。また、Ｏ濃度に対する添加元素の濃度の比率が２．０～３．０であることがより好ましい。このような組成からなる銅材料によれば、加工後の導体１１を加熱するときに銅材料の再結晶化を発現しにくくすることができる。

導体１１を構成する銅材料は、析出物として添加元素を含む化合物が微細に分散して分布している。これらの析出物の大きさ（粒子径）は、例えば２０ｎｍ～３００ｎｍであると、導体１１中に微細に分散させることができるため、上述した配向強度比が得られやすいと推測される。なお、析出物である添加元素を含む化合物は、銅材料の横断面を鏡面研磨、エッチングし、電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察することにより確認でき、その分散状態、及び粒子径も計測することが可能である。

なお、後述するように、Ｓ及びＯは、銅原料に由来する不可避不純物元素であり、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択される添加元素は、導体１１を鋳造するときに銅溶湯に添加する元素である。

導体１１の断面形状は、円形状や矩形状など特に限定されないが、絶縁電線１をコイルに加工したときに占積率を向上させる観点からは、図１に示すように矩形状であることが好ましい。導体１１の厚さや幅は、絶縁電線１の用途に応じて適宜変更するとよく、例えば厚さは０．５ｍｍ～１０ｍｍ、幅は１ｍｍ～２５ｍｍとするとよい。

導体１１の外周には、絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２を形成する樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリエステルイミド樹脂の少なくとも１つの熱硬化性樹脂を用いることができる。なお、絶縁層１２は、上述した熱硬化性樹脂を含む絶縁塗料を導体１１の外周に塗布して焼き付けることで形成される。また、絶縁層１２の厚さは、コイルに要求される電気特性に応じて適宜変更するとよい。絶縁層１２は、イミド基濃度を低くして（例えば、イミド基濃度が３６％未満）、部分放電開始電圧の高い（例えば、ピーク電圧が１０００Ｖｐ以上である）ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはエステルイミド樹脂で構成されていてもよい。また、絶縁層１２は、低誘電率化のために、気孔を有していてもよい。また、絶縁層１２は、シリカやアルミナなどの無機微粒子を含み、部分放電に対する耐性（耐部分放電性）を高くした樹脂で構成されていてもよい。さらに、絶縁層１２を構成する樹脂は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂などの熱可塑性樹脂からなる樹脂で構成されていてもよい。

なお、図１に示す絶縁電線１では、導体１１の外周に絶縁層１２を１層で設けているが、これに限定されず、導体１１の外周に、上述した樹脂によって構成される層を２層以上に積層させた絶縁層１２を設けてもよい。

（絶縁電線の製造方法）
続いて、上述した絶縁電線１の製造方法について説明する。

具体的には、Ｃｕ原料を加熱して溶融させた溶銅に添加元素を添加することで溶湯を調製する。このとき、溶湯の化学組成において、添加元素の濃度が４～５５ｍａｓｓｐｐｍであり、不可避不純物であるＳ濃度が２～１２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｏ濃度が２～３０ｍａｓｓｐｐｍであり、残部がＣｕ及び他の不可避不純物である。好ましくは、上述した化学組成の範囲内で、Ｏ濃度に対する添加元素の濃度の比率が２．０～４．０となるように、各原料を選択し混合するとよい。

添加元素を添加する理由は、溶湯中で添加元素と不可避不純物であるＳやＯとを反応させるためである。例えば、添加元素としてＴｉを添加する場合は、ＳやＯと反応することで、析出物として、ＴｉＯ、ＴｉＯ₂、ＴｉＳ、Ｔｉ－Ｏ－Ｓ粒子などのＴｉ化合物を形成する。析出物の形成により、母相（Ｃｕ）に含まれるＯやＳを低減して純度を高めることができる。また、添加元素の濃度をＯ濃度に対して２．０～４．０とする理由は、Ｏに対して添加元素を過剰量添加することで添加元素とＯとを十分に反応させるとともに、添加元素を固溶させて、後述の熱間圧延工程でＳとの析出を促進させるためである。

なお、溶湯は、例えば一酸化炭素などの還元性ガス雰囲気下に置いて、外部からのＯの混入を抑制するとよい。これにより、Ｏ濃度を所定範囲に制御しやすくなる。

続いて、溶湯を鋳造して鋳造材を形成する。鋳造材においては、添加元素とＳやＯとが析出物を形成する一方、反応しきれなかった添加元素やＳが母相中に固溶している。なお、鋳造材を形成する際には、連続鋳造によって鋳造材を形成することがよい。

続いて、鋳造材に熱間圧延加工を施し、さらに熱間圧延加工によって得られる圧延材の表面を酸化還元反応させて清浄化する処理を行うことによって、荒引き線を形成する。例えば、熱間圧延加工は、複数個の圧延ロールを有する圧延機を用いて鋳造材を複数回にわたって熱間圧延することにより、鋳造材の断面積を段階的に減面するとよい。熱間圧延するときの温度（熱間圧延温度）は、複数個の圧延ロールにおいて、上流側の圧延ロールから下流側の圧延ロールにかけて段階的に下げるとよい。例えば、熱間圧延加工は、上流側の粗圧延加工と下流側の仕上圧延加工で構成され、５００℃～８８０℃の範囲で熱間圧延温度を徐々に低くして複数回にわたって段階的に圧延加工を施すとよい。本実施形態では、このようにして鋳造材を熱間圧延加工することによって圧延材が得られる。なお、鋳造材において、Ｔｉなどの添加元素、Ｓ及びＯを上記組成とするとともに、Ｏ濃度に対する添加元素の濃度が所定の比率となるように調整することで、鋳造材の伸び性を高めることができるため、熱間圧延温度を低くして圧延加工を施すことができる。

特に、本実施形態では、段階的に熱間圧延加工を施す上述の鋳造材に対して、最終の圧延ロールにおける熱間圧延温度が５００℃～５５０℃の範囲である熱間圧延加工を施すことが好ましい。また、本実施形態では、複数個の圧延ロールにて熱間圧延加工を行う場合において、最初（１番目）の圧延ロールでの熱間圧延加工から最終の圧延ロールでの熱間圧延加工までにかかる時間（熱間圧延時間）を１０秒以上とすることが好ましい。このような条件で熱間圧延加工を行うことで、溶湯中で反応しきれずにＣｕ相に固溶する添加元素及びＳを反応により析出させることができる。この結果、得られる荒引き線における母相の純度をさらに向上させることができる。なお、荒引き線の外径としては、特に限定されないが、例えば６ｍｍ～２０ｍｍとするとよい。

続いて、荒引き線に例えば冷間伸線加工及び熱処理を施すことにより、断面が矩形状の線材を形成する。線材は、例えば厚さは０．５ｍｍ～１０ｍｍ、幅は１ｍｍ～２５ｍｍとするとよい。

次に、後述する導体１１としての線材の外周に、例えば上述した熱硬化性樹脂を含む絶縁塗料を塗布し、塗布した絶縁塗料を焼付ける（熱硬化性樹脂を硬化させる）ことにより、絶縁層１２を線材の外周に形成する。例えば、絶縁塗料の塗布・焼付を絶縁層１２が所望の厚さとなるまで繰り返すとよい。なお、絶縁塗料を焼付ける場合には、例えば、絶縁塗料を塗布した線材に対して近赤外線を照射することによって絶縁塗料中に含まれる溶媒のみを蒸発させた後、絶縁塗料中に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させることにより、絶縁層１２を形成することでもよい。

以上により、上述した本実施形態の絶縁電線１、すなわち、銅材料から構成される導体１１の外周に絶縁層１２を有し、加工される前の導体１１の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい絶縁電線（エナメル線）１が得られる。

（コイル及びその製造方法）
次に、上述の絶縁電線１を用いたコイル及びその製造方法について説明する。

まず、上述の絶縁電線１を巻回してコイルに成形する。例えば、絶縁電線１を幅方向（図１では紙面左右方向）に曲げてエッジワイズに曲げ加工することで、絶縁電線１をコイル状にする。コイル状にした複数の絶縁電線１の端末部同士を接続することによってコイルを成形する。絶縁電線１が加工されたとき、絶縁電線１の導体１１には加工歪が蓄積し、導体１１の抵抗値が加工前に比べて最大で１０％程度増加することになる。なお、絶縁電線１は、上述したような巻回してコイルに成形される以外に、上述の絶縁電線１が任意の長さに切断され、切断後の短尺の絶縁電線１に曲げ加工や捻り加工などの加工が施されてセグメントコイルにされることにより、コイルに成形されることでもよい。この場合では、複数のセグメントコイルの端末部同士がＴＩＧ溶接などの溶接によって接続されることによってコイルが成形される。

続いて、加工された後の導体１１の抵抗値を減少させるために、導体１１を構成する銅材料が再結晶化しないように、加工された後の絶縁電線１を加熱する。本実施形態にかかる絶縁電線１では、加工される前の導体１１の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きいため、導体１１を構成する銅材料が再結晶化しない温度で絶縁電線１を加熱することにより、増加した導体１１の抵抗値を加工する前の抵抗値程度まで減少させることができる。

なお、絶縁電線１の加熱時間は、加熱後の抵抗値が加工前の抵抗値に対して１％以内の増加の範囲となるように減少させればよく、適宜設定するとよい。例えば、加熱時間を０．５時間（３０分）以上１時間（６０分）以下とするとよい。なお、加工した絶縁電線１の加熱は、加工した後の複数の絶縁電線１の端末部同士を接続する前でも接続した後でもよい。例えば、加工された絶縁電線１の加熱は、加工した複数の絶縁電線１の各々の端末部を接続してコイルを成形した後に、コイルの表面に施すワニス処理の際の熱を利用して行うことができる。

以上により、本実施形態のコイルが得られる。

なお、本実施形態では、絶縁電線１として横断面が矩形状の導体１１を有する平角線の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、導体１１の横断面が丸型であって丸線形状の絶縁電線１とすることもできる。また、絶縁電線１に所定の加工を施す際の加工としては、曲げ加工、捻り加工、つぶし加工、伸線加工などがある。これら以外の加工を絶縁電線１に施した場合であっても、導体１１の再結晶化が生じない温度での加熱により、加工後の導体１１の抵抗値を加工前の抵抗値程度まで減少させることができる。

＜本実施形態にかかる効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

本実施形態の絶縁電線１は、加工される前の導体１１の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きいものからなる。このような絶縁電線１によれば、導体１１を構成する銅材料の再結晶化が生じない温度で絶縁電線１を加熱することにより、加工して増加した導体１１の抵抗値を加工する前の抵抗値程度まで減少させることができる。これにより、本実施形態の絶縁電線１では、加工された後に導体が軟質化することによって導体あるいはコイルの寸法変化が生じることを防止することができる。

導体１１を構成する銅材料は、Ｔｉなどの添加元素の濃度が４～５５ｍａｓｓｐｐｍ、不可避不純物であるＳ濃度が２～１２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｏ濃度が２～３０ｍａｓｓｐｐｍ、残部がＣｕ及び他の不可避不純物からなり、Ｏ濃度に対するＴｉ濃度の比率が２．０～４．０である化学組成を有することが好ましい。このような銅材料では、添加元素とＳやＯとの析出によりＣｕの純度を高めることができるので、上述した配向強度比を有する導体１１が得られやすい。

また、導体１１を構成する銅材料は、析出物として添加元素を含む化合物を有し、添加元素を含む化合物の粒子径が２０ｎｍ～３００ｎｍであることが好ましい。添加元素を含む化合物は、導体１１中に上述したような小さな粒子径で微細に分散することで、導体１１を加熱したときに、導体１１を構成する金属結晶組織を微細に維持することができる。これにより、導体１１の伸び率を高くすることができる。

また、本実施形態では、鋳造材に複数回の熱間圧延加工を施して荒引き線を製造するときに、最終の圧延ロールで熱間圧延加工を行うときの温度を５００℃～５５０℃とすることが好ましい。また、複数個の圧延ロールにて熱間圧延加工を行う場合において、最初（１番目）の圧延ロールでの熱間圧延加工から最終の圧延ロールでの熱間圧延加工までにかかる時間（熱間圧延時間）を１０秒以上とすることが好ましい。このような条件で熱間圧延を行うことにより、鋳造材においてＣｕ相に固溶する添加元素及びＳをさらに析出させることができる。これにより、得られる絶縁電線１では、加工される前の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい導体１１を有することができる。

本実施形態のコイルは、加工される前の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい導体１１を備える絶縁電線１を加工して成形され、絶縁層１２がポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリエステルイミド樹脂の少なくとも１つの熱硬化性樹脂から形成されている。導体１１は、加工される前の横断面のＸＲＤを測定することによって算出される配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きいため、導体１１の再結晶化が生じない温度で絶縁電線１を加熱しても、導体１１の抵抗値を加工前の抵抗値と同程度の水準にまで減少させることができ、導体１１の軟質化によって導体あるいはコイルの寸法変化が生じることなく、コイルにおいて高い電気特性を維持することができる。

次に、本発明について実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。本実施例では、絶縁電線を作製して、絶縁電線の加工前後における導体の抵抗値をそれぞれ測定した。

（実施例１）
まず、銅材料から形成される導体を作製した。具体的には、所定のＣｕ原料及びＴｉ原料を準備し、これらを混合して加熱により溶融させることで、表１に示すように、Ｔｉ濃度が３０ｍａｓｓｐｐｍ、残部がＣｕと不可避不純物であるＳ濃度が４ｍａｓｓｐｐｍ、Ｏ濃度が１５ｍａｓｓｐｐｍからなり、Ｏ濃度に対するＴｉ濃度の比率が２．０となるような化学組成を有する溶湯を調製した。続いて、溶湯を鋳造して鋳造材を形成し、鋳造材に熱間圧延加工を施し、さらに熱間圧延加工後の圧延材の表面を酸化還元反応させて清浄化する処理を行うことで、外径が８ｍｍの荒引き線を形成した。熱間圧延加工では、１番目の圧延ロールでの温度を８５０℃、最終の圧延ロールでの温度を５００℃、１番目の圧延ロールでの熱間圧延加工から最終の圧延ロールでの熱間圧延加工までにかかる時間（熱間圧延時間）を１５秒とした。次に、荒引き線に冷間伸線加工と冷間圧延加工、必要に応じて熱処理を施すことで、幅が３．４ｍｍ、厚さが２．０ｍｍの平角状の導体を作製した。なお、導体の断面を電子顕微鏡で観察したところ、析出物としてのＴｉ化合物が微細に分散しており、Ｔｉ化合物の粒子径が１００ｎｍ程度であることが観察された。

続いて、導体の外周に、ポリイミドからなる熱硬化性樹脂を含む絶縁塗料を塗布し焼付けることにより絶縁層を形成し、実施例１の絶縁電線を作製した。なお、作製した実施例１の絶縁電線では、上述したＸＲＤの測定方法を用い、導体の横断面のＸＲＤを測定することによって得られるＸＲＤチャートから配向強度比を算出したところ、図２（ｂ）に示す配向強度比と同様の配向強度比を有していた。

絶縁電線を作製した時点の抵抗値を４端子法により測定し、初期抵抗値として求めた。続けて、図４に示すように、作製した絶縁電線を、絶縁電線の長手方向の任意の３箇所に対して幅方向に９０°、１８０°、９０°のエッジワイズ曲げ加工を行い、曲げ加工時点の抵抗値を４端子法により測定した。その後、その形状のまま恒温槽にて温度と時間を変えて加熱処理を行った。加熱処理後の抵抗値を４端子法により測定し、初期抵抗値に対する抵抗値の変化を求めた。

（実施例２～３、比較例１～３）
実施例２～３は、加熱処理の条件を表１に示すように適宜変更した以外は、実施例１と同様に絶縁電線を作製し、実施例１と同様に抵抗値の測定を行った。比較例１～３では、鋳造材の組成が異なる材料を用い、製法を熱間圧延加工から熱間押出に変更した以外は、実施例１と同様に絶縁電線を作製し、実施例１と同様に抵抗値の測定を行った。

なお、作製した実施例２～３の絶縁電線では、実施例１と同様の方法を用い、導体の横断面のＸＲＤを測定することによって得られるＸＲＤチャートから配向強度比を算出したところ、図２（ｂ）に示す配向強度比と同様の配向強度比を有していた。また、作製した比較例１～３の絶縁電線では、導体の横断面のＸＲＤを測定することによって得られるＸＲＤチャートから配向強度比を算出したところ、図３（ｂ）に示す配向強度比と同様の配向強度比を有していた。

（評価）
絶縁電線の加工・加熱処理後の抵抗値と加工前の抵抗値（初期抵抗値）の差が０．５％以内になっているものを◎、０．５％超１．０％以内になっているものを○、それらに満たないもの（１．０％超のもの）を×として評価した。

（評価結果）
実施例１の絶縁電線について加工・加熱処理前後の抵抗値を測定したところ、抵抗値はほぼ同じ値を示しており、加工・加熱処理後の抵抗値が曲げ加工する前の抵抗値程度まで減少していることが示された。また、実施例２は、実施例１と同様の加工を施し、加熱処理時間を変えても抵抗値が減少していることが示された。

実施例３は、実施例１～２と同じ材料であるが、加熱処理時間を実施例２よりもさらに短くすると抵抗値の減少の度合いが小さくなったことが示されている。

なお、実施例１～３の絶縁電線について、曲げ加工後の導体の断面を電子顕微鏡で観察したところ、導体を構成する銅材料は加熱処理によって再結晶化していないことが確認された。

また、比較例1～3の絶縁電線では、加工後の結晶方位［２００］と［１１１］の配向強度比が高く、熱処理後も変わらないことから、抵抗値の減少挙動が見られなかったと推測される。なお、比較例３は、抵抗値の減少が見られ、評価は○となったが、絶縁層に熱劣化が見られた。なお、比較例１～３の絶縁電線について、曲げ加工後の導体の断面を電子顕微鏡で観察したところ、比較例１～２の導体を構成する銅材料は加熱処理によって再結晶化していないことが確認されたが、比較例３の導体を構成する銅材料は加熱処理によって再結晶化していることが確認された。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

［付記１］
本発明の一態様によれば、
銅材料から構成される導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備え、
前記導体は、横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい、
絶縁電線が提供される。

［付記２］
付記１の絶縁電線において、好ましくは、
前記銅材料は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｖ、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｒからなる群から選択された添加元素を含み、残部が銅及び不可避不純物である。

［付記３］
付記２の絶縁電線において、好ましくは、
前記絶縁層が、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリエステルイミド樹脂のうちの少なくとも１つの熱硬化性樹脂からなる。

［付記４］
本発明の他の態様によれば、
銅材料から構成され、加工される前の横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備える絶縁電線によって成形された、
コイルが提供される。

［付記５］
本発明のさらに他の態様によれば、
銅材料から構成され、横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備える絶縁電線に所定の加工を施す加工工程と、
加工した前記絶縁電線を前記銅材料の再結晶化が生じないように加熱する加熱工程と、を有する、
コイルの製造方法が提供される。

１絶縁電線
１１導体
１２絶縁層

Claims

Ｔｉを４～５５ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓを２～１２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｏを２～３０ｍａｓｓｐｐｍで含み、残部がＣｕ及び不可避不純物であり、Ｏ濃度に対するＴｉ濃度の比率が２．０～４．０である組成を有する銅材料から構成され、横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［１１１］の強度が結晶方位［２００］の強度よりも大きい導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備える絶縁電線によって構成される、
コイル。
前記導体は、前記配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［２２０］及び結晶方位［３１１］よりも大きい、
請求項１に記載のコイル。
請求項１又は２に記載のコイルの製造方法であって、
Ｔｉを４～５５ｍａｓｓｐｐｍ、Ｓを２～１２ｍａｓｓｐｐｍ、Ｏを２～３０ｍａｓｓｐｐｍで含み、残部がＣｕ及び不可避不純物であり、Ｏ濃度に対するＴｉ濃度の比率が２．０～４．０である組成を有する銅材料から構成され、横断面のＸ線回折によって求められる配向強度比において、結晶方位［２００］の強度が結晶方位［１１１］の強度よりも大きい導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、を備える絶縁電線に所定の加工を施す加工工程と、
加工した前記絶縁電線を前記銅材料の再結晶化が生じない温度で加熱する加熱工程と、
を有し、
前記加熱工程において、前記導体は、加熱後の前記銅材料のビッカース硬さが加熱前の前記銅材料のビッカース硬さの９５％～１００％となる状態に加熱される、
コイルの製造方法。