WO2019188776A1 - 絶縁電線材及びその製造方法、並びに、コイル及び電気・電子機器 - Google Patents

絶縁電線材及びその製造方法、並びに、コイル及び電気・電子機器 Download PDF

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昭頼 橘
武藤 大介
宏文 大島
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古河電気工業株式会社
古河マグネットワイヤ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an insulated wire material, a manufacturing method thereof, a coil, and an electric / electronic device.
  • an insulated wire used for this an insulated wire having characteristics according to the application, for example, an insulated wire exhibiting high frequency characteristics is required.
  • an insulated wire which shows a high frequency characteristic the insulated wire used for the motor (coil) of a motor vehicle is mentioned, for example.
  • electric vehicles equipped with electric motors such as hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid vehicles (PHEV), and electric vehicles (EV) has increased since the 2010s. is doing. From 2018, the standards of Zero Emission Vehicle (ZEV) will be tightened in California, which is the largest automobile market in the United States, and engine vehicles and HEV (low fuel consumption) will be excluded from the target.
  • HEV Zero Emission Vehicle
  • eddy current loss can be reduced when an insulated wire having a conductor formed of a plurality of strands (enameled strands) having a conductor insulation layer on the outer periphery is used as a coil or the like (for example, a patent) References 1-4).
  • a heat resistant resin such as polyetheretherketone (PEEK) (melting point 343 ° C.).
  • PEEK polyetheretherketone
  • a highly heat-resistant insulated electric wire has been proposed in which the layers are arranged in the outermost layer. An insulated wire having an outermost layer made of such a heat-resistant resin is required to have high heat resistance in the conductor insulation layer.
  • a polyetherimide resin see Patent Documents 2, 4, etc.
  • an insulated wire using a conductor in which a plurality of divided conductors each having a conductor insulating layer are bundled is also exemplified.
  • a conductor insulating layer that covers the divided conductor that forms the collecting conductor (there is a conductor insulating layer between the divided conductors).
  • the inventors of the present invention fiber-welded the other end of the insulated wire or the end and the welding member to the end of the insulated wire in advance by a specific method.
  • welding members can be welded (continuously provided) to the peripheral surface side of the formed welded portion while suppressing the occurrence and remaining of blowholes and soot.
  • the conductor insulating layer is formed of a resin having high heat resistance, and even when a plurality of insulated wires are used, blow holes and soot are used.
  • the inventors of the present invention provide an insulated wire having a conductor composed of a plurality of strands (divided conductors) having a conductor insulating layer and an outer peripheral insulating layer, and the other end of the insulated wire at the end of the conductor.
  • a welding member to be welded to a terminal or the like is previously welded to a peripheral surface side of a welded portion formed by suppressing the generation and remaining of blowholes and soot by fiber laser welding by a specific method ( It was found that it can be connected).
  • the conductor insulating layer is made of a highly heat-resistant resin while maintaining a reduction in eddy current loss. It has been found that even when formed, the end of the conductor and the welding member can be firmly welded while suppressing the occurrence and remaining of blowholes and soot. And it discovered that TIG welding was attained with respect to a terminal etc. through this member for welding.
  • the present invention has been further studied based on the above findings and has been completed.
  • One or more insulated wires having a conductor including a single-core conductor and an outer peripheral insulating layer covering the outer periphery of the conductor;
  • An insulated wire member having at least one end portion of the insulated wire with a welding member joined to at least a peripheral surface of the welded portion via a welded portion with the single core conductor.
  • a plurality of divided conductors arranged in parallel or spiral with each other, and a conductor having a conductor insulating layer sandwiched between the divided conductors; An outer peripheral insulating layer covering the outer periphery of the conductor; An insulated wire member having a welding member joined to at least a peripheral surface of the welded portion through at least one end portion of the conductor via a welded portion with a split conductor.
  • Each of the plurality of divided conductors is an enameled wire having a conductor insulating layer covering an outer peripheral surface,
  • the area ratio [S c1 : S c2 ] of the cross-sectional area S c1 before welding of the welding member and the cross-sectional area S c2 before welding of the conductor satisfies the range of 1: 0.8 to 1.2.
  • the insulated wire material according to any one of [1] to [13].
  • An electric / electronic device having the coil according to [16].
  • [18] [1] A method for producing an insulated wire material according to any one of [14], In a state where the end face of the conductor and the planned welding portion of the welding member are abutted with each other, a fiber laser is irradiated in the thickness direction of the planned welding portion to the welding planned portion, and the end face and the welding member And a method for producing an insulated wire material.
  • the insulated wire material of the present invention has a welding member joined to at least the peripheral surface of the welded portion through the welded portion with the single core conductor at the end of the insulated wire, thereby improving the weldability with the terminal and the like. Excellent electrical connection by TIG welding is possible.
  • the coil using the insulated wire material of the present invention and the electric / electronic device using the coil have high performance because the insulated wire materials or the insulated wire material and the terminal are firmly and electrically welded (connected). realizable.
  • the method for producing an insulated wire material of the present invention can produce the insulated wire material of the present invention exhibiting the above-described excellent characteristics.
  • the insulated wire material of the present invention is bonded to at least the peripheral surface of the welded portion through the welded portion with the divided conductor at the end of the conductor while maintaining a reduction in eddy current loss when the coil is wound.
  • the welding member By having the welding member, it is excellent in welding workability with a terminal or the like, and electrical connection by TIG welding becomes possible.
  • the coil using the insulated wire material of the present invention, and the electric / electronic device using the coil, the insulated wire materials or between the insulated wire material and the terminal are firmly and electrically welded (connected), and the low High performance can be achieved by showing eddy current loss.
  • the method for producing an insulated wire material of the present invention can produce the insulated wire material of the present invention exhibiting the above-described excellent characteristics.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of another preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of still another preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing a state in which a plurality of insulated wires and a welding member are butted together.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing another state in which a plurality of insulated wires and a welding member are butted together.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of another preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of still another preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention.
  • FIG. 4 is
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of a preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention, with the conductor insulating layer and the outer peripheral insulating layer cut away.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section in a plane perpendicular to the axial direction of the portion of the insulated wire material shown in FIG. 6 that includes the outer peripheral insulating layer.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cross section of the central portion in the width direction of the insulated wire material shown in FIG. 6 on a plane perpendicular to the width direction and parallel to the height direction.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section in a plane perpendicular to the axial direction of the portion of the insulated wire material shown in FIG. 6 that includes the outer peripheral insulating layer.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cross section of the central portion in the width direction of the insulated wire material shown in FIG. 6 on a plane
  • FIG. 9 is a schematic perspective view which notches and shows a conductor insulating layer and an outer periphery insulating layer about an example of preferable another embodiment of the insulated wire material of this invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cross section in a plane perpendicular to the axial direction of the portion of the insulated wire material shown in FIG. 9 that includes the outer peripheral insulating layer.
  • FIG. 11 is a schematic partial sectional view showing an example of a preferred embodiment of the coil of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic perspective exploded view showing an example of a preferred embodiment of a stator used in the electric / electronic device of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic exploded perspective view showing an example of a preferred embodiment of a stator used in the electric / electronic device of the present invention.
  • the insulated wire material of the present invention includes an embodiment in which an insulated wire having a non-divided conductor (single core conductor) is welded (an embodiment in which a single core conductor is used) and an embodiment in which an insulated wire having a divided conductor (multi-core conductor) is welded ( A mode in which a divided conductor is used).
  • an insulated wire having a non-divided conductor single core conductor
  • multi-core conductor multi-core conductor
  • the insulated wire material of the present invention in an embodiment using a single core conductor includes one or a plurality of insulated wires having a conductor including a single core conductor and an outer peripheral insulating layer covering the outer periphery of the conductor. Then, at least one end of one or a plurality of insulated wires (conductors), preferably both ends, through a welded portion with a single core conductor, the peripheral surface (side surface, periphery) of the welded portion In addition, a welding member to be welded to the other end or terminal of the insulated wire member is provided.
  • the conductor and the welded portion are arranged and joined along the axial direction of the conductor (in series), and the welding member is arranged in parallel around the welded portion, preferably further in the tip direction of the conductor. It may extend and be arranged and joined.
  • the insulated wire material of the present invention in an embodiment using a split conductor includes a flat conductor and an outer peripheral insulating layer covering the outer periphery of the flat conductor. Then, at least one end of the flat conductor, preferably both ends, through a welded portion with a split conductor forming the flat conductor, an insulated wire material is provided on the peripheral surface (side surface, periphery) of the welded portion. A welding member to be welded to the other end or terminal, etc. (depending on the axial length of the welding member, the welding member is arranged in parallel with the welded portion, and further the tip of the flat conductor) Extending in the direction).
  • the flat conductor and the welded portion are arranged and joined along the axial direction of the flat conductor (in series), and the welding member is arranged in parallel around the welded portion.
  • the conductor extends and is joined to the tip of the conductor.
  • “parallel to the periphery of the welded portion” means that it is arranged and joined by the method for producing an insulated wire material of the present invention described later, and is perpendicular to the conductor axis of the welded portion. It includes a form in which a welding member (at least a part thereof) is arranged and joined in a direction (radial direction).
  • the welding member surrounds (surrounds) at least a part (preferably all) of the peripheral surface of the welded portion, and more preferably, the welded member is joined to the rectangular conductor while extending in the direction of the tip of the conductor while maintaining the surrounding state.
  • the form which was made is mentioned. In the above arrangement joining, for example, as shown in FIG.
  • the welded portion is arranged in contact with the end of the single core conductor or the split conductor, and the surface in the end extension direction of the welding member (the welded recessed portion). The bottom surface of the welded portion is exposed (a gap in the tip direction of the welded portion). Therefore, the arrangement joining does not include a form in which the conductor, the welded portion, and the welding member are arranged and joined along the axial direction of the conductor (in series).
  • the insulated wire material with a welding member in order to distinguish the insulated wire material of this invention from the insulated wire which has a conductor and an outer periphery insulating layer (it does not have a member for welding).
  • the welded portion means a welded region formed on the insulated wire material by fiber laser welding, for example, a region where the materials of the members to be welded are melt-mixed (alloyed, solidified, etc.), It includes areas with weld marks, areas with increased strength after welding, and the like.
  • the welded portion has at least one of a single-core conductor or a split conductor, preferably a plurality of single-core conductors or split conductors, more preferably all of the single-core conductors or split conductors.
  • welding means welding (butt welding, lap welding, spot welding, or the like) in a state in which members to be welded are in direct contact with each other or through other members.
  • the state of being in direct contact includes an aspect through a plating layer or the like made of various metals formed on the surface of a member to be melted in order to improve weldability.
  • the conductor included in the insulated wire material of the present invention in a mode using a single-core conductor has a single-core conductor, more preferably a conductor insulating layer covering the outer peripheral surface of the single-core conductor.
  • the single core conductor means a conductor made of a single core conductor wire, and is also called a non-divided conductor.
  • the insulated wire material of the present invention in this aspect has one or more insulated wires. In the case of having a plurality of insulated wires, the number of insulated wires is not particularly limited, and is appropriately set according to the application. For example, it can be 2 to 6, and 3 to 6 is preferable.
  • the plurality of insulated wires may be arranged in parallel to each other, or may be arranged in a spiral shape (twisted wire), as in the case of the conductor using the divided conductor described later, and moreover, a stranded wire molded body It may be said.
  • the conductor included in the insulated wire material of the present invention in the aspect using the divided conductor has a plurality of divided conductors arranged in parallel or spirally and a conductor insulating layer sandwiched between the divided conductors.
  • that a plurality of divided conductors are arranged in parallel means that a plurality of divided conductors are arranged side by side.
  • the present invention is not limited to a mode in which the plurality of divided conductors are geometrically arranged in parallel.
  • the phrase “the plurality of divided conductors are arranged in a spiral shape” means that the plurality of divided conductors arranged in parallel are twisted and arranged in a spiral shape.
  • the term “arranged spirally” includes knitting in a braided pattern.
  • the shapes of the conductor and the divided conductor are not particularly limited, and are determined according to the shape of the insulated wire material.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the axis includes various shapes such as a rectangle (flat rectangular shape), a circle, an ellipse, and an indeterminate shape, and a rectangle or a circle is preferable.
  • the number of the divided conductors forming the conductor may be two or more, and is not limited to three shown in FIG. 6 or seven shown in FIG. More specifically, when the divided conductor is a ribbon wire having a rectangular (flat rectangular shape or the like) or a thin plate-like cross-sectional shape, the number of divided conductors (number of stacked layers) forming the rectangular conductor is set in the above range. However, it is preferably 2 to 8, more preferably 3 to 6. On the other hand, as shown in FIG. 10, when the conductor is made of a stranded wire-shaped molded body, the number of split conductors (number of stranded wires) forming the conductor is set in the above range.
  • the number of divided conductors is preferably 7 (twisted wire structure in which 6 divided conductors are arranged around one divided conductor) to 100, more preferably 7 to 37.
  • an electric wire constituted by a conductor having a plurality of divided conductors and a conductor insulating layer and an outer peripheral insulating layer may be referred to as an insulated wire.
  • the insulated wire material of the present invention is excellent in welding workability with other ends (welding members), terminals, etc. of the insulated wire material, and can be electrically connected by TIG welding that is usually employed in field construction of insulated wires. become. Moreover, by using a split conductor, it is possible to reduce eddy current loss when used as a coil winding, and is excellent in welding workability with other ends (welding members), terminals, etc. of the insulated wire material, Electrical connection is made possible by TIG welding, which is usually employed in field construction of insulated wires.
  • the insulated wire material of the present invention in the embodiment using the divided conductor is a conductor having a plurality of divided conductors and a conductor insulating layer sandwiched between the divided conductors (set in a point formed from a plurality of divided conductors). It is also called a conductor.) Therefore, eddy current loss can be reduced when used as a coil winding.
  • the insulated wire material of the present invention has a welding member on the peripheral surface of the welded portion through a welded portion (fiber laser welding region) at at least one end of the conductor. Therefore, the strength of the welded portion is high, the welded portion and the welding member are not easily detached from the single core conductor or the split conductor, and the electrical connection can be maintained.
  • the welding member can be TIG welded to a terminal or the like by TIG welding that is often used for welding insulated wires.
  • the welding member is a member (welding substitute member) welded to a terminal or the like instead of a conductor, in particular, an aggregate conductor inferior in TIG welding workability, and is usually a metal that can be TIG welded to the terminal or the like. Formed with.
  • FIGS. 1 to 3 show preferred embodiments of the insulated wire material of the present invention in a mode using a single core conductor.
  • FIGS. 6 to 10 show preferred embodiments of the insulated wire material of the present invention in a mode using divided conductors.
  • the present invention is not limited to the following embodiments except as defined in the present invention.
  • the form shown in each drawing is a schematic diagram for facilitating understanding of the present invention, and the size, thickness, relative size relationship, etc. of each member may be changed for convenience of explanation. It does not show the actual relationship as it is.
  • the present invention is not limited to the outer shape and shape shown in these drawings except for the matters defined in the present invention.
  • a preferred insulated wire material 5A of the present invention shown in FIG. 1 has a single insulated wire 38 and a single core conductor (insulated wire 38) at one end portion of the welded portion 35A via a welded portion 35A. And a welding member 36A joined to the surface.
  • the insulated wire material 5A has four welded portions 35A with respect to the single core conductor.
  • another preferred insulated wire material 5B of the present invention shown in FIG. 2 includes two insulated wires 38 arranged in parallel and at least one, preferably two single-core conductors (omitted in FIG. 2).
  • a welding member 36B joined to the peripheral surface of the welded part 35B via the welded part 35B is provided at one end of the welding part 35B.
  • the insulated wire material 5B has four welds 35B for one single-core conductor.
  • another preferred insulated wire material 5C of the present invention shown in FIG. 3 includes two insulated wires 38 arranged in parallel and at least one, preferably two single-core conductors (omitted in FIG. 3). ) Is provided with a welding member 36C joined to the peripheral surface of the welded portion 35C via the welded portion 35C.
  • the insulated wire material 5C has one welded portion 35C for one single-core conductor.
  • the insulated wire 38 has a conductor including a single-core conductor having a rectangular cross section and an outer peripheral insulating layer 34 covering the outer periphery of the single-core conductor.
  • the insulated wire members 5A to 5C have the same configuration except that the number of insulated wires to be welded and the welding members are different.
  • the insulated wire 38 includes a single-core conductor, preferably a conductor insulating layer that covers the outer peripheral surface of the single-core conductor, and an outer peripheral insulating layer 34 that covers the single-core conductor via the conductor covering layer.
  • the single core conductor means a conductor composed of a single core conductor wire, and a single core conductor used for a normal insulated wire is used.
  • the single core conductor is the same as the divided conductor described later except that it is a single core.
  • the shape of the single core conductor flat shape in the insulated wire 38
  • dimensions are also set appropriately.
  • the material is the same as the divided conductor described later.
  • the conductor insulating layer covering the outer periphery of the single-core conductor is the same as the conductor insulating layer in the insulated wire material of the present invention in the embodiment using the divided conductor described later except that the outer peripheral surface of the single-core conductor is covered. .
  • the conductor of the insulated wire is the same as the conductor in the aspect using the divided conductor described later except that the conductor has the single core conductor and the conductor insulating layer and has a single core conductor instead of the divided conductor.
  • the outer peripheral insulating layer 34 is the same as the outer peripheral insulating layer in the insulated wire material of the present invention in an embodiment using a divided conductor described later, except that the conductor insulating layer on the outer peripheral surface of the single-core conductor is covered. .
  • the insulated wire used for the insulated wire material of the present invention in an embodiment using a single core conductor has the above-described configuration, and a normal insulated wire can be used without any particular limitation.
  • the insulated wire members 5A to 5C have welding members 36A to 36C on the peripheral surface of the welded portion at one end portion of the single core conductor via the welded portion.
  • the conductor insulating layer and the outer peripheral insulating layer are left at the end of the single core conductor (without stripping (removing) processing), and the outer peripheral surface of the single core conductor may not be exposed.
  • the welding members 36A to 36C are members that are welded to terminals or the like instead of the conductors.
  • These welding members 36A to 36C are usually formed of a metal that can be TIG welded to a terminal or the like, and are formed of the material described in the welding member in the insulated wire material of the present invention in an embodiment using a divided conductor described later. It is preferable.
  • the shape of the welding member is not particularly limited as long as it is a shape capable of TIG welding with a terminal or the like and is in the above-described arrangement joined state by the method for manufacturing an insulated wire according to the present invention described later. It is determined as appropriate according to the shape of the terminal and the like, the arrangement of the divided conductors constituting the rectangular conductor, and the like.
  • the welding members 36A to 36C are for welding in the insulated wire material of the present invention in the embodiment using the divided conductor described later, except that the shape and arrangement of the welded recesses to be welded are different from the single-core conductor of the insulated wire. Preferably it is the same as the member.
  • the welding member 36A shown in FIG. 1 is formed in a rectangular parallelepiped block body having four planned welding recesses (bottomed holes) 37A that are recessed in two rows in the vertical and horizontal directions from the outer surface. A welded portion 35A is formed.
  • the welding member 36 ⁇ / b> C shown in FIG. 3 is formed in a thin plate shape, does not have a planned welding recess (bottomed hole), and two welded portions 35 ⁇ / b> C are formed over the entire thickness direction. That is, the welding member 36C is joined to the peripheral surface of the welded portion 35C at the end of the insulated wire 38 via the two welded portions 35C with the single core conductor. Except for the number and arrangement of the bottomed holes, it is preferably the same as the welding member in the insulated wire material of the present invention in the embodiment using the divided conductor described later.
  • the cross-sectional area S c1 of welding members prior to welding the area ratio of the cross-sectional area of the conductor S c2 (total value including the cross-sectional area of both the insulating layer) [S c1: S c2] is It is preferable that the area ratio defined by the welding member in the insulated wire material of the present invention in an embodiment using the divided conductor described later is satisfied.
  • the welded portion is a welding surface of the welding members 36A to 36C (details will be described in the insulated wire material of the present invention in an embodiment using a divided conductor described later).
  • the region defined by the welding surface of the single-core conductor, and the number of welds formed is determined according to the welding strength and the like. For example, it is preferable to have at least one welded portion in the insulated wire material, and it is more preferable to have at least one welded portion in each single core conductor. The preferred number of welds is as described below.
  • This welded portion is the same as the welded portion in the insulated wire material of the present invention in the embodiment using the divided conductor described later except that the welded portion is formed with respect to the single core conductor (insulated wire) in the insulated wire materials 5A to 5C. is there.
  • the welding method of the single core conductor (insulated wire) and the welding member is also the same as the welding method in the insulated wire material of the present invention in the embodiment using the divided conductor described later.
  • the state of butting the end face of the conductor and the welding member is not particularly limited, and the end face of the conductor and the welding target surface of the welding member are in contact (preferably surface contact) with fiber laser welding.
  • an appropriate butting state can be adopted according to the shape of the surface to be welded or the end face of the conductor of the welding member.
  • the end face of the conductor and the welding member are both welded in a state of being butted in parallel to the plane perpendicular to the axis of the insulated wire. .
  • FIGS. 6 An example of a particularly preferred embodiment of the insulated wire material of the present invention in an aspect using a divided conductor is shown in FIGS.
  • the width direction and the thickness (height) direction of the insulated wire material are defined as the width direction of the split conductor 11 and the stacking direction of the split conductor 11, respectively.
  • a conductor (also referred to as a flat conductor) 13 having a preferable rectangular cross-sectional shape will be described.
  • the insulated wire material 1 shown in FIGS. 6 to 8 includes a flat conductor 13, an outer peripheral insulating layer 14 covering the outer periphery of the flat conductor 13, and a welded portion 15 (FIG. 8) at one end of the flat conductor 13.
  • FIGS. 6 and 8 show the insulated wire material 1 in which the conductor insulating layer 12 and the outer peripheral insulating layer 14 are partially cut away in order to illustrate the structure of the flat conductor 13. That is, FIGS. 6 and 8 show the rectangular conductor 13 in a state where a part of the outer peripheral insulating layer 14 is removed by stripping (the state where the conductor insulating layer 12 between the divided conductors 11 remains).
  • the flat conductor 13 has three divided conductors 11 arranged (laminated) in parallel with each other and at least a conductor insulating layer 12 sandwiched between the divided conductors 11.
  • the flat conductor 13 is formed by laminating three divided conductors (for example, enameled wires) 11 having a conductor insulating layer 12 covering the outer peripheral surface in the thickness direction of the divided conductors 11. Therefore, as shown in FIG. 7, there is a conductor insulating layer 12 (that is, two conductor insulating layers 12) covering each divided conductor 11 between the two divided conductors 11 stacked. Yes.
  • the conventional insulated wire strips peelels and removes the outer peripheral insulating layer and the conductor insulating layer at the time of TIG welding with a terminal or the like, but the conductor insulating layer between the divided conductors remains without being removed. Therefore, although depending on the thickness, material, and the like of the conductor insulating layer, the remaining conductor insulating layer reduces TIG weldability, and TIG welding cannot be performed with sufficient strength on the terminal and the like.
  • the insulated wire of the present invention can be TIG welded to a terminal or the like with sufficient strength without stripping (peeling and removing) the outer peripheral insulating layer and the conductor insulating layer.
  • the flat conductor 13 can be produced by a known method.
  • the conductor can be produced by arranging enameled wires having a conductor insulating layer 12 covering the outer peripheral surface in parallel or spiral.
  • the shape of the conductor is not particularly limited to the flat cross-sectional shape as described above.
  • the conductor may be a stranded wire of a split conductor, or may be a stranded wire molded body obtained by forming a stranded wire of a split conductor.
  • the cross-sectional shape of the stranded wire molded body is not particularly limited, and examples thereof include the shape described in the cross-sectional shape of the conductor.
  • the split conductor 11 is one of the conductor wires forming the flat conductor 13, and a plurality of the conductors cooperate to form the flat conductor 13, thereby contributing to reduction of eddy current loss.
  • the divided conductor 11 can be said to be a conductor wire obtained by dividing one flat conductor 13 into a plurality of pieces.
  • the divided conductors 11 forming the flat conductors 13 are ribbon wires having a rectangular cross section (flat rectangular shape).
  • a conductor having a rectangular cross section includes a conductor having a rectangular cross section and a conductor having a square cross section. Further, as shown in FIG.
  • a conductor having a chamfered portion in which a corner portion is chamfered (for example, four corners are rounded (curvature radius r (not shown)) chamfered, 45 ° chamfered, etc.) is also included.
  • a normal one used for an insulated wire can be widely used.
  • a metal conductor such as a copper wire or an aluminum wire can be used.
  • 99.95% (3N) or more high-purity copper which does not contain an oxide is mentioned.
  • oxygen-free copper (OFC: Oxygen-Free Copper): C1020 (purity 99.96% or more) or oxygen-free copper for electron tubes (TPC: Tough-Pitch Copper): C1011 (purity 99.99% or more) Is mentioned. More preferred is oxygen-free copper having an oxygen content of 30 ppm or less, and even more preferred is oxygen-free copper having a content of 20 ppm or less.
  • the end surface on the welding member 16 side of the divided conductor 11 is a surface corresponding to the planned welding surface (bottom surface) in order to weld to the planned welding surface of the welding member 16, that is, the bottom surface of the planned welding recess 17 in the present embodiment. It is preferably formed in a normal plane, and is formed in a plane parallel to the end face of the welding member 16 described later (so that both faces come into contact with each other when the end faces are brought into contact with each other).
  • the size of the divided conductor 11 is not particularly limited, but in a rectangular cross-sectional shape, the thickness (short side length) is preferably 0.4 to 3.0 mm, more preferably 0.5 to 2.5 mm, and the width
  • the (long side length) is preferably from 1.0 to 5.0 mm, more preferably from 1.4 to 4.0 mm.
  • the ratio of the length to the thickness (thickness: width) is preferably 1: 1 to 1: 8, more preferably 1: 1 to 1: 4. When the ratio of thickness to width (thickness: width) is 1: 1, the long side means a pair of opposing sides, and the short side means another pair of opposing sides. Means.
  • the curvature radius r is preferably 0.6 mm or less, more preferably 0.1 to 0.4 mm, and still more preferably 0.2 to 0.4 mm.
  • the partial discharge from the corner can be suppressed by chamfering the corner of the cross section.
  • the number of laminated conductors 11 is preferably 2 or more and 8 or less. If the number of stacked layers is two, a reduction in the amount of eddy current loss at high frequencies can be expected, and the amount of eddy current loss is further reduced as the number of layers increases. Moreover, if the number of stacked layers is up to 8, the stacked state does not easily shift. Further, the proportion of the conductor insulating layer 12 increases in the cross section of the flat conductor 13, but a high filling factor of the divided conductor 11 can be secured, and a sufficient reduction in eddy current loss can be expected. From the above, the number of stacked layers is practically 8 layers or less, and preferably 6 layers or less.
  • the divided conductors 11 may be laminated in any direction of thickness and width.
  • segmentation conductor 11 is made to contact and it laminates
  • the conductor insulating layer 12 may be an insulating layer that exists between the divided conductors 11.
  • the conductor insulating layer 12 is provided as an insulating layer that covers the outer peripheral surface of each divided conductor 11.
  • the thickness of the conductor insulating layer 12 is preferably 0.01 to 10 ⁇ m, more preferably 0.01 to 10 ⁇ m so that the flat conductor 13 does not become too thick as long as the effect of reducing eddy current loss can be obtained. It is 3 ⁇ m, more preferably 0.1 to 1 ⁇ m.
  • the thickness of the conductor insulating layer 12 refers to a thickness obtained by observing a cross section of the insulated wire 1 cut perpendicularly to the longitudinal axis direction using a microscope.
  • the conductor insulating layer 12 may have a one-layer structure, or a two-layer structure or a layer structure having more layers.
  • the number of layers is determined by cross-sectional observation of the layers regardless of the types and contents of resins and additives forming the layers.
  • the conductor insulating layer 12 is preferably an insulating layer made of an organic polymer (organic resin), and is preferably an insulating layer (enamel layer) containing a thermosetting organic polymer (thermosetting resin) as a resin component.
  • a thermosetting resin if it is a thermosetting resin normally used with an electric wire, it can use without being restrict
  • polyamide imide (PAI), polyimide (PI), polyether imide (PEI), polyester imide (PEsI), polyurethane (PU), polyester (PEst), polybenzimidazole, melamine resin or epoxy resin can be used.
  • polyamide imide, polyimide, polyether imide, polyester imide, polyurethane or polyester is preferable.
  • the thermosetting resin may contain 1 type (s) or 2 or more types.
  • the conductor insulating layer 12 may be a dense insulating layer made of the organic polymer, or may be an insulating layer having bubbles (air) in the layer. By including air in the layer, the relative permittivity decreases, and partial discharge and corona discharge generated in the air gap between the divided conductors when a voltage is applied can be suppressed.
  • the dense insulating layer usually means an insulating layer having no bubbles in the insulating layer, but, for example, in the range where the effects of the present invention are not impaired, such as bubbles that may inevitably exist. It is meant to include an insulating layer having bubbles.
  • the expansion ratio of the conductive insulating layer having bubbles is preferably 1.2 times or more, and more preferably 1.4 times or more. Although there is no restriction
  • the expansion ratio is calculated from ⁇ s / ⁇ f by measuring the density ⁇ f of the organic polymer (conductor insulating layer 12) coated for foaming and the density ⁇ s before foaming by an underwater substitution method.
  • the size of bubbles contained in the conductor insulating layer, that is, the average bubble diameter is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, further preferably 3 ⁇ m or less, and particularly preferably 1 ⁇ m or less.
  • the dielectric breakdown voltage may decrease, and if it is 10 ⁇ m or less, the dielectric breakdown voltage can be favorably maintained. Further, by setting the thickness to 5 ⁇ m or less and 3 ⁇ m or less, the breakdown voltage can be more surely maintained sequentially.
  • the average bubble diameter is obtained by observing the cross section of the conductor insulating layer 12 with a scanning electron microscope (SEM). Then, a total of 50 bubbles are randomly selected from the observation area, measured in a diameter measurement mode using image dimension measurement software (WinROOF: trade name, manufactured by Mitani Corporation), and averaged. is there. The bubble diameter can be adjusted as appropriate according to the production process such as the expansion ratio, the concentration of the organic polymer, the viscosity, the temperature, the amount of foaming agent added, and the temperature of the baking furnace.
  • the conductor insulating layer 12 may contain various additives usually used in electric wires.
  • the content of the additive is not particularly limited, but is preferably 5 parts by mass or less and more preferably 3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin component.
  • the conductor insulating layer 12 can be formed by a known method.
  • the conductive insulating layer 12 having no bubbles is preferably a method in which the organic polymer varnish is applied and baked on the outer peripheral surface of each divided conductor 11 or the surface laminated with another divided conductor.
  • This varnish contains a resin component, a solvent, and if necessary, a curing agent for the resin component or various additives.
  • the solvent is preferably an organic solvent, and a solvent capable of dissolving or dispersing the resin component is appropriately selected.
  • a normal method can be selected, and examples thereof include a method using a varnish application die having an opening having a shape similar to or substantially similar to the cross-sectional shape of the divided conductor 11.
  • the varnish is usually baked in a baking furnace.
  • the conditions at this time cannot be uniquely determined according to the type of resin component or solvent, but include, for example, conditions in which the passage time (baking time) is 10 to 90 seconds at a furnace temperature of 400 to 650 ° C. .
  • the thickness of the conductor insulating layer 12 can be appropriately set depending on the amount of varnish applied, the number of times of application, and the like.
  • a method for forming a conductor insulating layer having bubbles (air) a normal method can be selected. For example, the above-described conductor insulating layer having no bubbles using a varnish containing a known foaming agent. The method similar to the method of forming 12 is mentioned.
  • the outer peripheral insulating layer 14 covering the flat conductor 13 is provided on the outer peripheral surface of the flat conductor 13 directly or indirectly (via another layer). Examples of the other layer include an adhesive layer.
  • the outer peripheral insulating layer 14 has high adhesion strength with the flat conductor 13 and is provided at least one layer outside the flat conductor 13.
  • the number of layers may be one layer or a plurality of layers. 6 and 8 show a state in which a part of the outer peripheral insulating layer 14 is removed by stripping, but the outer peripheral insulating layer may or may not be stripped in the present invention. In the present invention, even if the outer peripheral insulating layer is not stripped, the flat conductor and the welding member can be welded with high strength while suppressing the generation and remaining of soot and blowholes during welding.
  • An outer peripheral insulating layer 14 is disposed on the outer periphery of the flat conductor 13, and the outer peripheral insulating layer 14 is made of, for example, a thermoplastic resin.
  • this thermoplastic resin has excellent adhesion strength and solvent resistance between the rectangular conductor 13 and the outer peripheral insulating layer 14, and further has a high melting point in terms of improving the performance of electrical and electronic equipment. It is preferably 300 ° C. or higher, and more preferably 330 ° C. or higher.
  • the upper limit of the melting point of the thermoplastic resin is not particularly limited, but is preferably 450 ° C. or lower from the viewpoint of forming the outer peripheral insulating layer in an extrusion process, for example.
  • thermoplastic resin if it is a thermoplastic resin normally used for an electric wire, it can use without being specifically limited. Examples thereof include polyether ether ketone (PEEK), modified polyether ether ketone (modified-PEEK), thermoplastic polyimide (TPI), polyamide having an aromatic ring (referred to as aromatic polyamide), polyketone (PK), and the like.
  • PEEK polyether ether ketone
  • TPI thermoplastic polyimide
  • aromatic polyamide polyamide having an aromatic ring
  • PK polyketone
  • PAEK Polyether ether ketone
  • PEK polyether ketone
  • PAEK which is a thermoplastic resin containing polyether ketone (PEK), an aromatic ring typified by polyether ether ketone, an ether bond, and a ketone bond, can also be used as the thermoplastic resin.
  • a modified polyetheretherketone obtained by mixing polyetheretherketone with another thermoplastic resin can also be used.
  • at least one thermoplastic resin selected from the group consisting of thermoplastic polyimide (TPI) can also be used.
  • TPI thermoplastic polyimide
  • One thermoplastic resin may be used alone, or two or more thermoplastic resins may be used.
  • the modified polyetheretherketone is, for example, a mixture obtained by adding polyphenylsulfone to polyetheretherketone, and polyphenylsulfone has a lower mixing ratio than polyetheretherketone.
  • the outer peripheral insulating layer 14 is formed of a thermoplastic resin
  • it is preferably formed by extruding a resin composition on the outer periphery of the flat conductor 13.
  • the resin composition contains the above-described thermoplastic resin and, if necessary, various additives.
  • the extrusion method cannot be uniquely determined according to the type of the thermoplastic resin or the like.
  • the extrusion resin is melted by using an extrusion die having an opening similar to or substantially similar to the cross-sectional shape of the flat conductor 13.
  • the method of extruding at the above temperature is mentioned.
  • the extrusion temperature is preferably 40 to 60 ° C. higher than the melting point of the thermoplastic resin.
  • the outer peripheral insulating layer 14 is not limited to extrusion molding, and can also be formed in the same manner as the enamel layer using a varnish containing the above-described thermoplastic resin, a solvent, and various additives as required. .
  • the outer peripheral insulating layer 14 is preferably formed by extrusion from the viewpoint of productivity.
  • the outer peripheral insulating layer 14 may contain various additives usually used in electric wires.
  • the content of the additive is not particularly limited, but is preferably 5 parts by mass or less and more preferably 3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin component.
  • the thickness of the outer peripheral insulating layer 14 is preferably 40 to 200 ⁇ m from the viewpoint of having sufficient flexibility and preventing insulation failure. That is, when the thickness is preferably 40 ⁇ m or more, more preferably 50 ⁇ m or more, sufficient insulation is ensured without causing an insulation failure. Moreover, since thickness is 200 micrometers or less, sufficient flexibility is acquired. Accordingly, it is possible to use the insulated wire material 1 by bending it.
  • the insulated wire member 1 has a welding member 16 on the peripheral surface of the welded portion 15 at one end portion of the conductor 13 via a welded portion 15 (see FIGS. 6 and 8).
  • the conductor insulating layer 12 and the outer peripheral insulating layer 14 are left at the end of the flat conductor 13 (without stripping (removing) processing), and the outer peripheral surface of the flat conductor 13 may not be exposed.
  • a conductor insulating layer other than the conductor insulating layer sandwiched between two adjacent divided conductors 11 may be removed (see FIGS. 6 and 8), and remains without being removed. May be.
  • the term “the end portion of the flat conductor 13” means any of the above aspects. At least the conductor insulating layer 12 between the divided conductors 11 is left at the end of the divided conductor 11. This is because it cannot be removed by stripping the outer peripheral insulating layer 14 as described above. When stripping is performed, the end portion of the split conductor 11 usually peels off the conductor insulating layer 12 and the outer peripheral insulating layer 14 formed on the outer periphery of the flat conductor 13 to expose the outer peripheral surface of the split conductor 11 ( 6 and 8). In this case, the exposed length is preferably 1 mm or more from the end face of the flat conductor 13, for example, from the viewpoint of securing the welding allowance.
  • the divided conductor 11 is not exposed as much as possible, it is preferably 10 mm or less from the end face of the flat conductor 13.
  • the exposed outer peripheral surface of the divided conductor is usually covered with a welded portion as necessary after an insulated wire material is welded to a terminal or the like.
  • the welding member 16 is a member welded to a terminal or the like instead of the flat rectangular conductor.
  • This welding member 16 is usually formed of a metal that can be TIG welded to a terminal or the like, and is preferably formed of the same material as that of the divided conductor 11.
  • each is formed of the above-described high-purity copper (oxygen-free copper or oxygen-free copper for electron tubes) that is a material that preferably forms the divided conductor 11.
  • the welding member 16 is formed in a rectangular parallelepiped block body having nine bottomed holes recessed from the outer surface, but in the present invention, the shape of the welding member is: It is a shape that can be TIG welded to a terminal and the like, and is not particularly limited as long as it is a shape that is in the above-described arrangement joined state by the method of manufacturing an insulated wire material of the present invention described later. It is determined appropriately according to the arrangement of the divided conductors constituting the conductor.
  • the shape of the welding member is to be welded in a state in which a planned welding portion that becomes a welded portion by irradiation with a fiber laser and an end surface of the flat conductor 13 (particularly, an end surface of the divided conductor) are abutted (overlapped state).
  • a planned welding portion that becomes a welded portion by irradiation with a fiber laser and an end surface of the flat conductor 13 (particularly, an end surface of the divided conductor) are abutted (overlapped state).
  • Any shape capable of irradiating a fiber laser to the welded portion from the outside of the welded portion along the thickness direction of the planned welded portion (direction intersecting the butt surface, preferably from the vertical direction toward the divided conductor) may be used. .
  • a shape having one or a plurality of planned welding recesses at a position where the bottom portion serving as the welding planned portion faces the end face of the divided conductor can be mentioned.
  • the welded recesses may be any shape or part that is recessed from the outer surface of the welding member. Specific examples include a bottomed hole, a recess, and a notch.
  • the planned welding recess may not be provided. .
  • the surface on the opposite side of the opening of the planned weld recess is abutted with the end face of the split conductor, and the bottom part thinner than the welding member corresponds to the planned weld (welding allowance) and becomes the weld.
  • the shape and size of the planned welding recess are set to an appropriate shape and size according to the end of the flat conductor to be welded.
  • the thickness of the bottom of the planned welding recess is set to a thickness that can be melted (becomes a weld) by irradiation with a fiber laser.
  • the thickness of the bottom cannot be determined uniquely depending on the fiber laser irradiation conditions, but is, for example, 0.1 to 1 mm.
  • the cross-sectional shape of the welded recess is not particularly limited, and can take various shapes such as a circle, an ellipse, a rectangle, an indeterminate shape, and the end surface of the divided conductor 13 to be welded to the welding member 16. It may be formed in a cross-sectional (end face) shape that is the same as or similar to the shape.
  • the arrangement (arrangement) and number of the planned welding recesses are determined according to the arrangement of the divided conductors constituting the flat conductor.
  • the number of the planned welding recesses to be abutted against one divided conductor is not particularly limited, and for example, 1 to 16 may be mentioned.
  • the recesses to be welded are circular in cross section, and are arranged in 3 rows ⁇ 3 columns so that three are abutted along the width direction with respect to one divided conductor. And formed.
  • the present invention there is no need to arrange a welding concavity for each of the divided conductors constituting the flat conductor (each of the divided conductors is welded to the planned welding portion), and the divided conductors are divided according to the application and welding strength.
  • the welding planned recesses may be arranged on a part of the conductor (for example, two divided conductors other than the divided conductor 11 arranged in the middle in the flat conductor 13).
  • the member for welding can also be understood as a member that does not include a planned welding portion that becomes a welded portion after welding, the present invention will be described as a member including the planned welding portion or the welded portion.
  • the outer shape of the welding member may be any shape that allows TIG welding with a terminal or the like, and examples thereof include a hexahedral shape, a spherical shape, a hemispherical shape, a plate shape, a disk shape, and an annular shape.
  • the dimension of the welding member 16 is not particularly limited as long as it is a shape capable of TIG welding with a terminal or the like, and is appropriately determined according to the shape of the terminal or the like to be welded.
  • the welding member (outer shape, planned weld recess) is not limited to the above, and can be changed as appropriate.
  • the planned welding recesses may have the same dimension (columnar shape) in the depth direction, or may have a tapered shape (frustum shape) that gradually decreases or expands.
  • the planned welded concave part is one that can weld each divided conductor separately in accordance with the number and arrangement of the divided conductors constituting the flat conductor as shown in FIG. 6 (an assembly of a plurality of recessed parts).
  • the flat conductor may be welded as a whole (one concave portion corresponding to the flat conductor). Further, the welding member shown in FIGS.
  • FIGS. 6 to 10 shows a mode in which one flat conductor is welded.
  • two or more conductors are used.
  • a plurality of insulated wire materials can be welded to the terminals or the like at once.
  • the welding member used in the present invention can be produced by a normal production method of a metal member, for example, a method of casting a molten metal into a mold having a predetermined size, turning, polishing, cutting or the like.
  • the area ratio [S c1 : S c2 ] between the cross-sectional area S c1 of the welding member 16 before welding and the cross-sectional area S c2 (total value) of the flat conductor 13 is 1: 0.8 to
  • the range of 1.2 is preferably satisfied, and the range of 1: 0.9 to 1.1 is more preferable.
  • the cross-sectional area Sc1 of the welding member 16 before welding is synonymous with the area of the end surface (welded surface) 161 of the welding member 16 welded to the flat conductor 13.
  • the cross-sectional area Sc2 of the flat conductor 13 is larger than the area of the end face (welded surface) welded to the welding member of the flat conductor 13, and the cross-sectional area of the insulated wire material including the conductor insulating layer and the outer peripheral insulating layer. It is.
  • At least one of the welding member 16 and the end portion of the flat conductor 13 is provided with a layer (not shown) containing a material for improving welding workability and welding strength on the end face or the outer peripheral surface in the vicinity of the end face. It is preferable to have.
  • a material for example, when the welding member 16 and the flat conductor 13 are formed of copper or a copper alloy, tin is preferably used.
  • the tin layer may not be a layer as long as tin is present on the outer peripheral surface near the end surface or the end surface, but is preferably a tin plating layer.
  • the tin layer preferably has a thickness of 0.1 to 5 ⁇ m, more preferably 0.3 to 3 ⁇ m, from the viewpoint of improving tensile strength.
  • the thickness of the tin layer By setting the thickness of the tin layer within the above range, it is possible to have good tensile strength.
  • the tin layer is too thick, segregation is likely to occur in the melted portion, which becomes a starting point of cracks, resulting in a decrease in tensile strength.
  • the welded portion 15 is an area defined by a welding surface of the welding member 16 (in the case of the planned welding recess portion 17, the surface opposite to the surface where the planned welding recess portion 17 opens) and the welding surface of the divided conductor 11. Yes, the number of welds formed is determined according to the welding strength or the like, but at least one of them is provided. In the present invention, it is preferable in terms of welding strength that at least one weld is formed for each of the divided conductors 11.
  • the welded portion 15 usually has welding marks.
  • the welded portion 15 is a portion formed by melting and solidifying and integrating the region from the laser light irradiation surface (front surface) to the vicinity of the abutting surface between the divided conductor 11 and the welding member 16.
  • This welded portion 15 is a state in which the planned welding portion of the welding member 16 and the end face of the divided conductor 11 are overlapped, and a fiber laser beam is applied to the planned welding portion from the outside of the planned welding portion along the thickness direction of the planned welding portion. , The weld planned portion and the vicinity of the end face of the split conductor 11 are melted and integrated to form.
  • the welded portion 15 is usually formed in a cylindrical shape by melting and solidifying the entire portion to be welded and the end portion of the divided conductor 11, but only the portion where the laser beam is swept (sweep trace) is melted. It may be formed by solidification.
  • the welded portion 15 is a mixture (alloyed, solid solution) of the material forming the welded portion of the welding member 16 and the material forming the divided conductor 11, as will be described later.
  • the welding scheduled portion and the divided conductor 11 are abutted against each other, mixing of the material forming the conductor insulating layer 12 and the like can be suppressed.
  • the tensile strength is preferably 300 MPa or more.
  • the tensile strength of the welded portion 15 can be measured by a measuring method described in Examples described later.
  • the contact surface between the inner peripheral surface of the planned welding recess and the rectangular conductor can be heated and melted during welding to become a welded portion, so that the welding strength with the rectangular conductor is further increased and the conductivity is improved. I can expect. Therefore, the welding member maintains a welded state and exhibits high reliability without being separated from, or dropped off from, a rectangular conductor during coil processing of an insulated wire material, TIG welding to a terminal or the like, and further after TIG welding.
  • the welded portion 15 contains tin (element) and, for example, is alloyed with copper or dissolved in copper.
  • the fiber laser welding may be heat conduction type laser welding, but is preferably deep penetration type welding (keyhole welding).
  • a fiber laser welding apparatus “ASF1J23” (trade name, manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.) having an oscillation wavelength of 1084 nm (single mode oscillation laser light) is used, and a 500 W, CW fiber laser is used. Can do.
  • the laser beam output is 300 to 500 W
  • the laser beam sweep speed is 50 to 250 mm / sec.
  • the laser beam spot diameter at the focal position is adjusted to 20 ⁇ m, and laser beam irradiation is performed with just focus.
  • the laser beam irradiation position is preferably irradiated along the abutting surface.
  • the said welding conditions are an example, Comprising: It changes suitably according to the number, material, etc. of the division
  • the irradiation direction of the fiber laser light is as described above, and is the direction along the thickness direction of the planned welding portion (direction intersecting the butting surface, preferably from the vertical direction) from the outside of the planned welding portion.
  • the fiber laser has a high laser energy density and can irradiate the laser to a narrow width of about 20 ⁇ m with respect to TIG welding that requires a welding portion of about 20 mm. Therefore, the welding member 16 and the rectangular conductor 13 have a high welding strength. Can be welded (the welded portion 15 is formed).
  • the fiber laser can reduce the processing time by using a low-centric lens system, which is advantageous in mass production.
  • the insulated wire material of the present invention is a stranded wire (Litz wire) in which enameled strands are twisted together as an example of a covered strand as a split conductor, instead of the flat conductor 13 formed by laminating ribbon wires as the split conductor 11. It is also possible to use a rectangular conductor formed by forming a rectangular shape.
  • This flat conductor is made of a stranded wire shaped flat body (flat litz wire) made of enameled wire.
  • an insulated wire material 2 shown in FIGS. 9 and 10 can be cited.
  • the insulated wire material 2 has the same configuration as the insulated wire material 1 except for the flat conductor 23.
  • FIG. 9 and 10 The insulated wire material 2 has the same configuration as the insulated wire material 1 except for the flat conductor 23.
  • FIG. 9 shows a state in which the conductor insulating layer other than the conductor insulating layer 22 sandwiched between the adjacent divided conductors 21 is removed (notched view).
  • FIG. 10 shows a state in which the conductor insulating layer 22 covering the outer peripheral surface of the divided conductor 21 remains without being removed.
  • the rectangular conductor 23 included in the insulated wire member 2 is a rectangular wire in which six enameled strands are arranged around one enameled strand (a divided conductor 21 having a conductor insulating layer 22 covering the outer peripheral surface). It is formed by molding. It has seven divided conductors 21 and at least a conductor insulating layer 22 sandwiched between adjacent divided conductors 21.
  • Such a flat conductor 23 (insulated electric wire material 2 provided) cannot be TIG welded to a terminal or the like with sufficient strength, similarly to the flat conductor 13 (insulated electric wire material 1 provided).
  • the split conductor before and after molding has the same configuration as the split conductor 11 used for the insulated wire member 1 except for the cross-sectional shape and dimensions perpendicular to the axis.
  • the cross-sectional shape of the divided conductor before forming is circular.
  • the cross-sectional shape and dimensions of the segmented conductor 21 after molding are not unconditionally determined depending on the number of segmented conductors 21, molding pressure, and the like, and are not particularly limited as long as the entire segment has a substantially rectangular shape.
  • the conductor insulating layer 22 can be an insulating layer similar to the conductor insulating layer 12. Since the conductor insulating layer 22 only needs to have an effect of reducing eddy current loss, the thickness thereof is set in the same range as the thickness of the conductor insulating layer 12 so that the flat conductor 23 does not become too thick.
  • the stranded wire may be a combined wire in which a plurality of enamel strands are twisted together, and the arrangement, twist direction, twist pitch, etc. of the enamel strands when twisting the enamel strands are used, etc. It can be set appropriately according to.
  • the flat conductor 23 can be manufactured by forming a stranded wire manufactured by a normal manufacturing method into a flat rectangular shape.
  • the forming method of the stranded wire may be a forming method and conditions that can be formed into a rectangular shape, and can be performed in the same manner as a known forming method of a flat stranded wire (for example, a compression forming method or a hole rolling method).
  • the outer peripheral insulating layer 24 included in the insulated wire material 2 can be formed of the same insulating layer as the outer peripheral insulating layer 14 included in the insulated wire material 1.
  • the insulated wire member 2 has a welding member 26 at one end portion of the flat conductor 23 via a welded portion (not shown), like the insulated wire member 1.
  • the welding member 26 included in the insulated wire member 2 matches the arrangement of the split conductors 21 constituting the flat conductor 23 (one welding planned recess 27 is provided on the end face of each split conductor 21. 7 to be welded recesses 27 so as to be in a state of being abutted.
  • the welding member 26 is the same as the welding portion 15 and the welding member 16 included in the insulated wire member 1 except that the number and arrangement of the planned welding recessed portions 27 are different.
  • the number and arrangement of the planned welding recesses 27 are not limited to those shown in FIG. 9.
  • two or more welding planned recesses 27 are provided on the end surface of the divided conductor 21. Examples include an array of welding members, and a welding member in which welded recesses 27 are arrayed on end faces of any two to six divided conductors 21.
  • the insulated wire material of the present invention can also be a long insulated wire having a welding member connected to one end of a flat conductor via a welded portion, but welded portions at both ends of the flat conductor. It is preferable to use a short insulated wire having a predetermined length having a welding member joined via the wire.
  • the length (full length) of the short insulated wire is appropriately set according to the application and the like, and can be set to, for example, 10 to 100 cm.
  • Such a short insulated wire is preferably used as an insulated wire for coil mounting of a rotating electrical machine.
  • the above insulated wire materials 1, 2 and 5A to 5C are excellent in welding workability with other end portions (welding members) and terminals of the insulated wire material, and by TIG welding usually employed for on-site construction of insulated wires. Electrical connection is possible.
  • the insulated wire materials 1 and 2 exhibit the above excellent characteristics while maintaining performance capable of reducing eddy current loss.
  • the members 16 and 26 for welding since the part remove
  • the coil using the insulated wire materials 1, 2 and 5A to 5C and the electric / electronic device using the coil are excellent in the weldability of the insulated wire material of the coil.
  • the end surface of the conductor is in contact with the planned welding portion of the welding member, and in particular, the planned welding recess is located on the extended line of the end surface of the single core conductor or the split conductor.
  • the end face of the conductor and the welding member are irradiated with the fiber laser in a state where the end face of the conductor and the welding target surface of the welding member are in contact with each other (the surface opposite to the opening of the welding concave portion). It can be manufactured by welding.
  • the fiber laser irradiation is performed in the thickness direction of the planned welding portion from the outside (the direction intersecting the butting surface, preferably the vertical direction), specifically from the outside. Is performed in the direction from the opening of the recessed portion to be welded toward the bottom.
  • the method and conditions of the fiber laser welding are as described in the above-described welding of the welding member and the conductor (formation of the welded portion). In the method for producing an insulated wire material of the present invention, it is not necessary to peel and remove the outer peripheral insulating layer at the end portion of the electric wire precursor provided with the above-described conductor and the above-mentioned outer peripheral insulating layer. Also good.
  • a method usually used for stripping an insulated wire can be applied without particular limitation.
  • the mode of peeling and removing the outer peripheral insulating layer is as described for the conductor.
  • the insulated wire material of this invention which has the member for welding joined to the edge part of the conductor via the welding part can be manufactured.
  • the insulated wire material of this invention has the above-mentioned structure, it can also paraphrase as follows paying attention to the member for welding. That is, a conductor including a single-core conductor including a single-core conductor, and one or a plurality of insulated wires having an outer peripheral insulating layer covering the outer periphery of the conductor, and an end of the single-core conductor constituting the insulated wire are welded An insulated wire material having a welding member having a planned welding portion, wherein at least one end portion of the conductor and the welding member are an end portion of the (at least one) single-core conductor and the planned welding portion.
  • Insulated wire material joined through a welded part consisting of
  • a plurality of divided conductors arranged in parallel or spirally with each other a rectangular conductor having a conductor insulating layer sandwiched between the divided conductors, an outer peripheral insulating layer covering the outer periphery of the rectangular conductor, and a rectangular conductor
  • An insulated wire member comprising a welding member having a welding scheduled portion for welding an end portion of a constituent split conductor, wherein at least one end portion of the flat conductor and the welding member are (at least one).
  • An insulated wire material joined through a welded portion composed of an end portion of a split conductor and a welded portion.
  • the insulated wire material of the present invention can be applied to electric / electronic equipment, and is preferably applied to, for example, a coil constituting a telephone wire, a transformer wire, a hybrid vehicle, or a motor of an electric vehicle.
  • a coil constituting a telephone wire, a transformer wire, a hybrid vehicle, or a motor of an electric vehicle.
  • it can be used as a winding for forming a stator coil of a rotating electrical machine (motor).
  • the coil using the insulated wire material of the present invention or the electric / electronic device provided with this coil has an advantage that the eddy current loss is small even in the high frequency region.
  • stacked the ribbon wire, and the flat conductor 23 of a flat rectangular litz wire are rectangular (flat rectangular shape) in cross-sectional shape.
  • a conductor having a flat rectangular cross section can increase the space factor for the slots of the stator core during winding as compared with a circular conductor, which contributes to higher performance.
  • the insulated wire materials 1 and 2 suppress the increase in AC resistance due to the skin effect and proximity effect peculiar to high frequencies, and reduce the temperature rise of the coil. As a result, the efficiency, size, energy saving, and speed of the device are increased.
  • the insulated wire material of the present invention can be used as a coil in fields requiring electrical characteristics (voltage resistance) and heat resistance, such as various electric and electronic devices.
  • the insulated wire material of the present invention is used in motors, transformers, and the like, and can constitute high-performance electric / electronic devices.
  • it is suitably used as a winding for a drive motor of a hybrid car (HV) and an electric car (EV).
  • HV hybrid car
  • EV electric car
  • the insulated wire material of the present invention can be provided as a coil, and a drive motor for HEV or EV can be particularly provided as an electric / electronic device using the coil.
  • the coil of the present invention only needs to have a form suitable for various electric / electronic devices.
  • the coil is formed by coiling the insulated wire material of the present invention, and is predetermined after bending the insulated wire material of the present invention. These parts (welding member 16) are electrically connected. It does not specifically limit as a coil formed by coil-processing the insulated wire material of this invention, What wound the elongate insulated wire material helically is mentioned. In such a coil, the number of windings of the insulated wire material is not particularly limited. Usually, an iron core etc. are used when winding an insulated wire material.
  • the insulated wire material of the present invention (the insulated wire material 1 is shown in FIG. 11) is wound one or more times in the groove 42 formed in the core 41, and the coil 40 is formed. It is formed.
  • a coil used for a stator of a rotating electrical machine or the like is an example in which a predetermined portion is electrically connected after bending an insulated wire material.
  • a coil is formed by bending a short insulated electric wire material having welding members at both ends of a flat conductor into a U shape or the like to form a plurality of electric wire segments 54. Is made.
  • the coil 53 (refer FIG. 13) formed by alternately connecting (welding) two open end parts (welding member) 54a, such as U shape of each electric wire segment 54, is mentioned.
  • the electric / electronic device using this coil is not particularly limited.
  • a rotating electric machine particularly, a drive motor for HV and EV
  • the rotating electrical machine can have the same configuration as that of a conventional rotating electrical machine except that the rotating electrical machine is provided.
  • the stator 50 can have the same configuration as the conventional stator except that the electric wire segment 54 (see FIG. 12) is formed of the insulated wire material of the present invention (preferably a short insulated wire material). That is, in the stator 50, the stator core 51 and, for example, as shown in FIG. 12, the wire segment 54 made of the insulated wire material of the present invention is incorporated in the slot 52 of the stator core 51.
  • the electric wire segments 54 may be incorporated into the slot 52 by one, but are preferably incorporated as a pair as shown in FIG.
  • coils 53 formed by alternately connecting the open ends 54 a that are the two ends of the electric wire segments 54 bent as described above are accommodated in the slots 52 of the stator core 51.
  • the open end 54a of the wire segment 54 may be connected and then stored in the slot 52. After the insulating segment 54 is stored in the slot 52, the open end 54a of the wire segment 54 is bent. May be connected.
  • the insulated wire material of the present invention using a flat conductor can increase, for example, the ratio (space factor) of the cross-sectional area of the conductor to the slot cross-sectional area of the stator core, and can improve the characteristics of the electric / electronic device. .
  • PEI polyetherimide
  • a PEI varnish was coated on the outer periphery of the split conductor 11 using a die similar in shape to the split conductor 11.
  • segmentation conductor 11 which apply
  • the PEI varnish was prepared by dissolving PEI (manufactured by Subic Innovative Plastics, trade name: Ultem 1010) in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • Three rectangular conductors 11 covered with the conductor insulating layer 12 are laminated in the thickness direction to obtain a rectangular conductor 13 (see FIG. 8), and an outer peripheral insulating layer 14 of thermoplastic resin (see FIG. 8) is formed on the outer periphery by extrusion molding. ) was formed.
  • L / D 20
  • a compression ratio of 3 were used as the screw of the extruder.
  • the cylinder temperature in the extruder was set to the temperature of three zones, 300 ° C., 380 ° C. and 380 ° C. in order from the resin charging side, the head portion temperature was 390 ° C., and the die portion temperature was 400 ° C.
  • Polyetheretherketone (PEEK: manufactured by Solvay Specialty Polymers, trade name: KetaSpire KT-820, relative dielectric constant 3.1, melting point 343 ° C.) was used as the thermoplastic resin of the outer peripheral insulating layer 14. After the polyether ether ketone was extrusion coated using an extrusion die, it was left for 10 seconds and then cooled with water. Then, an outer peripheral insulating layer 14 having a thickness of 50 ⁇ m is formed on the outer periphery of the rectangular conductor 13, and a wire precursor having a cross-sectional size of 3.76 mm (width) ⁇ 2.22 mm (height) and a length of 19 cm is formed. Obtained.
  • a melt of oxygen-free copper having an oxygen content of 20 ppm or less is cast into a mold having a predetermined size, the length (height) is 10 mm, and the cross-section (side surface) is 3.76 mm (width) ⁇ 2.
  • a rectangular parallelepiped welding member 16 of 22 mm (height) was produced.
  • This welding member 16 has nine planned recesses (bottomed holes) 17 that open to the side surfaces in a 3 ⁇ 3 array so as to correspond to the three-layer divided conductors 11. .
  • Each of the planned weld recesses 17 had a bottomed hole with a diameter of 1.0 mm and a depth of 8.0 mm (a thickness of the planned weld portion of 2.0 mm).
  • the area ratio [S c1 : S c2 ] (before fiber laser welding) of the cross-sectional area S c1 before welding of the welding member 16 and the cross-sectional area S c2 of the flat conductor of the wire precursor is 1: 1. there were.
  • the flat conductors 13 were abutted in a state where the planned welding recesses 17 (three in parallel in the width direction) were positioned on the extension line in the axial direction of the end face of each divided conductor 11 constituting the flat conductor 13.
  • the opening of the planned welding recess portion 17 opens from the outside of the planned welding portion in the thickness direction of the welding planned portion (perpendicular to the butt surface), that is, in the planned welding recess portion 17
  • the fiber laser was irradiated under the following welding conditions in the direction from the bottom to the bottom. In this way, the insulated wire material 1 with the welding member 16 having a total length of 20 cm was produced.
  • Laser welding apparatus ASF1J23 (trade name, manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.), 500 W, CW fiber laser laser beam output: 300 W Oscillation wavelength: 1084 nm (single mode oscillation laser light) Sweep speed: 50 mm / sec.
  • Laser spot diameter at focal position 20 ⁇ m
  • Laser beam irradiation with all-conditions just focus Laser beam irradiation position: after irradiating the center of the bottom of the planned recess 17 to be swept in a straight line until reaching the circumference of the recess, and then making a round along the circumference Swept.
  • Example 2 to 6 an insulated wire material with a welding member 16 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the laser beam output and the laser beam sweep rate were set to the values described in Table 1.
  • Example 7 The insulated wire material 2 to which the welding member 26 was welded as shown in FIGS. 9 and 10 was produced. Specifically, a rectangular conductor 23 (see FIG. 10) composed of a rectangular litz wire was prepared. The rectangular conductor 23 is formed by forming an enamel layer (polyetherimide layer having a layer thickness of 3 ⁇ m) on the outer peripheral surface of an element wire made of oxygen-free copper (OFC), and using the seven layers to form a stranded wire, and then forming a rectangular shape. It was produced by processing. The dimension was set to be the same as that of the divided conductor 11 used in Example 1.
  • an enamel layer polyetherimide layer having a layer thickness of 3 ⁇ m
  • a rectangular conductor 23 (see FIG. 10) of a rectangular Litz wire was obtained, and an outer peripheral insulating layer 24 (see FIG. 10) of a thermoplastic resin was formed on the outer periphery thereof by extrusion molding.
  • L / D 20
  • a compression ratio of 3 were used as the screw of the extruder.
  • the cylinder temperature in the extruder was set to the temperature of three zones, 300 ° C., 380 ° C., 380 ° C. in order from the resin charging side, the head portion temperature was 390 ° C., and the die portion temperature was 400 ° C.
  • Polyetheretherketone (PEEK (manufactured by Solvay Specialty Polymers, trade name: KetaSpire KT-820, relative dielectric constant 3.1, melting point 343 ° C.)) was used as the thermoplastic resin of the outer peripheral insulating layer 24. After the polyether ether ketone was extrusion coated using an extrusion die, it was left for 10 seconds and then cooled with water. Then, an outer peripheral insulating layer 24 having a thickness of 50 ⁇ m was formed on the outer periphery of the flat conductor 23. Thus, an electric wire precursor having a cross-sectional size of 3.76 mm (height) ⁇ 2.22 mm (width) and a length of 19 cm was obtained.
  • the welding member 16 produced in Example 1 was prepared as the welding member 26.
  • the arrangement of the planned welding recesses 27 was set to the arrangement shown in FIG.
  • the welded portion 25 was formed by fiber laser welding the flat conductor and the produced wire precursor in the same manner as in Example 1 to produce the insulated wire material 2 with the welding member 26 having a total length of 20 cm. .
  • Example 8 to 12 the insulated wire material 2 with the welding member 26 was obtained in the same manner as in Example 7 except that the laser beam output and the laser beam sweep speed were set to the values described in Table 1.
  • Example 13 is the same as in Example 1 except that the welding member was formed by plating a tin layer with a thickness of 1 ⁇ m on the surface opposite to the surface on which the planned recess 27 is open. Insulated wire material 1 with 16 was obtained. In Examples 14 to 18, the insulated wire material 1 with the welding member 16 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the laser beam output and the laser beam sweep speed were set to the values described in Table 1.
  • Example 19 was prepared in the same manner as in Example 7 except that a welding member was used which had a tin layer plated to a thickness of 1 ⁇ m on the surface opposite to the surface where the planned welding recess 27 was opened.
  • the insulated wire material 2 with the member 26 for operation was obtained.
  • the insulated wire member 2 with the welding member 26 was obtained in the same manner as in Example 19 except that the laser beam output and the laser beam sweep speed were set to the values shown in Table 1.
  • the insulated wire material was manufactured using the wire precursor produced in Example 1, and the rectangular parallelepiped-shaped welding member (solid body) which does not have a welding prospective recessed part. That is, a rectangular parallelepiped welding member having a cross-sectional size of 3.76 mm (width) ⁇ 2.22 mm (height) and a length of 10 mm was prepared using oxygen-free copper having an oxygen content of 20 ppm or less.
  • the insulated wire material was manufactured using the wire precursor produced in Example 7, and the rectangular parallelepiped welding member which does not have a welding prospective recessed part. That is, the wire precursor produced in Example 7 and the welding member produced in Comparative Example 1 were butted together, and the butted surfaces were subjected to fiber laser welding in the same manner as in Comparative Example 1, so that the welding member having a total length of 20 cm was obtained. An insulated wire material was prepared.
  • An insulated wire with a welding member was obtained in the same manner as in Comparative Example 3 except that the laser beam output and the laser beam sweep rate were set to the values described in Table 1.
  • Example 5 an insulated wire material was prepared using the wire precursor produced in Example 1 and the rectangular parallelepiped welding member produced in Comparative Example 1 (plated on the end face to be abutted with the end face of the flat conductor). Manufactured. That is, the wire precursor produced in Example 1 and the plated member for welding were abutted, and the abutting surfaces were fiber laser welded in the same manner as in Comparative Example 1, thereby providing insulation with a welding member having a total length of 20 cm. A wire material was produced.
  • Comparative Example 6 An insulated wire with a welding member was obtained in the same manner as in Comparative Example 5 except that the laser beam output and the laser beam sweep rate were set to the values described in Table 1.
  • the insulated wire material was prepared using the wire precursor produced in Example 7 and the rectangular parallelepiped welding member produced in Comparative Example 1 (plated on the end face to be abutted with the end face of the flat conductor). Manufactured. That is, the wire precursor produced in Example 7 and the plated member for welding were abutted, and the abutting surfaces were fiber laser welded in the same manner as in Comparative Example 1, thereby providing insulation with a welding member having a total length of 20 cm. A wire material was produced.
  • An insulated wire with a welding member was obtained in the same manner as in Comparative Example 7 except that the laser beam output and the laser beam sweep rate were set to the values described in Table 1.
  • ⁇ Blowhole presence confirmation test> The cross section of the welded part was obtained by taking out the cross section so as to aim at the center of the melted part. The welds in the cross section were observed with an optical microscope, and the number of blow holes with a diameter of 0.1 mm or more was counted. If the number of blowholes is 10 or less and the flat conductor and the welding member are welded (if a welded portion is formed), fiber laser weldability (referred to simply as weldability in the examples). Was judged to be acceptable. On the other hand, when the number of blowholes exceeded 10 or when welding was not performed, it was determined that the weldability was inferior, “x”, and rejected.
  • Example 25 the insulated wire member manufactured in Example 11 (with a welding member) was fiber laser welded to the terminal and the welding member of the insulated wire member to the terminal under the following conditions.
  • Comparative Example 9 the wire precursor (divided conductor) manufactured in Examples 1 and 7 from which the outer peripheral insulating layer and the conductor insulating layer were removed and the terminal were TIG welded by the following method and conditions.
  • a rectangular conductor of oxygen-free copper (OFC) having a cross-sectional size of 3.76 mm (width) ⁇ 2.22 mm (height) was used.
  • OFC oxygen-free copper
  • welding was performed in a state in which the bottom surface of the welding planned recess of the welding member or the end surface of the welding member and the end surface of the terminal were abutted.
  • Laser spot diameter at focal position 20 ⁇ m
  • Laser light irradiation position Irradiation from the direction perpendicular to the axis of the flat conductor to the abutting surface along the abutting position
  • a welded sample of each insulated wire material and terminal is subjected to a tensile test in accordance with JIS Z 2241: 2011. If the measured tensile strength is 300 MPa or more, a welding member or a rectangular wire is used. It was determined as “G” that the flat conductor and the welding member were firmly welded to such an extent that the end portion of the wire was not separated from the terminal. On the other hand, if the tensile strength was less than 300 MPa, it was determined as “N” because the welding strength was insufficient. Pass was determined as “G”.
  • Comparative Example 9 which is a conventional welding process, in which a wire precursor (without welding member welded) from which an outer peripheral insulating layer and a conductor insulating layer are removed from an insulated wire material and a terminal is TGI welded,
  • a wire precursor without welding member welded
  • the welding strength was small but the welding workability with the terminal or the like was poor (Table 2).
  • the insulated wire material having the welding member manufactured in Comparative Examples 1 to 8 is irradiated with laser light under a specific condition along the abutting position from a direction parallel to the abutting surface, so that the rectangular conductor and the welding wire material are welded.
  • the member is welded. None of these insulated electric wire materials can suppress the generation or remaining of soot or blowholes, and through welding cannot be performed, or even if it is possible, the welding strength is not sufficient. For this reason, TIG welding between the welding member and the terminal was possible, but there was concern about the dropping of the welding member and the flat conductor, and the welding workability and further reliability were poor. On the other hand, in all of Examples 1 to 24, even if the outer peripheral insulating layer and the conductor insulating layer are not peeled and removed, the generation or remaining of soot and blow holes can be suppressed and strong welding can be performed. In addition, in the case where the tin layer is formed on the outer peripheral surface of the flat conductor, the tensile strength is generally increased.
  • the welding members and terminals provided on the insulated wire materials of Examples 1 to 24 can be welded with a strong welding strength by the TIG welding method.
  • the insulated wire material of the embodiment can be TIG welded between the welding member and the terminal, and the welding member and the flat conductor are firmly welded so that they can be prevented from being separated or detached.
  • it is excellent in welding workability with a terminal or the like and further in reliability.
  • the insulated wire materials of Examples 1 to 24 are all excellent in welding workability with other ends and terminals of the insulated wire material, and can be electrically connected by TIG welding. I understood.
  • the fiber laser can be welded to the welding member in the same manner as the wire precursor included.
  • the flat conductor 13 is the divided conductor 11 made of three layers of ribbon wire or the flat conductor 13 made of a flat litz wire. It was also confirmed that eddy current loss was reduced.

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Abstract

単芯導体又は互いに並行若しくは螺旋状に配置された複数本の分割導体を有する導体と、導体の外周を被覆する外周絶縁層と、導体の少なくとも一方の端部に単芯導体又は分割導体との溶接部を介して少なくとも溶接部の周面に接合された溶接用部材とを有する絶縁電線材及びその製造方法、この絶縁電線材を有するコイル、並びに、このコイルを有する電気・電子機器。

Description

絶縁電線材及びその製造方法、並びに、コイル及び電気・電子機器
 本発明は、絶縁電線材及びその製造方法、並びに、コイル及び電気・電子機器に関する。
 近年、電気・電子機器の高性能化が急速に進展しており、これに用いられる絶縁電線として、用途等に応じた特性を有する絶縁電線、例えば、高い高周波特性を示す絶縁電線が求められている。
 高い高周波特性を示す絶縁電線として、例えば、自動車のモータ(コイル)に用いられる絶縁電線が挙げられる。具体的には、環境保護対応のため、2010年代より、ハイブリッド車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)やプラグインハイブリッド車(PHEV)、電気自動車(EV)など電動モータを搭載した電動車両の投入が増加している。また、2018年より、米国における最大規模の自動車市場であるカリフォルニア州でZero Emission Vehicle(ZEV)の基準が厳格化され、(低燃費の)エンジン車やHEVが対象から外される。そのため、2020年代以降では、ZEV対策が本格的に求められることになる。ZEVに認定されるには、駆動系に内燃機関を使用できなくなるため、駆動モータには、内燃機関と同等の性能が求められ、高出力化が進んでいくと考えられる。駆動モータ等の高出力化には、通常、断面円形の所謂丸線よりも断面矩形の所謂平角電線が用いられる。また、駆動モータ等の高回転域での高周波特性を高めるために、渦電流損失が少ない巻線が求められる。一般に、外周に導体絶縁層を有する複数の素線(エナメル素線)で形成した導体を備えた絶縁電線をコイル等の巻線として用いると、渦電流損失を低減することができる(例えば、特許文献1~4)。更に、モータなどの高性能化を図るためには、絶縁電線の耐熱性を向上させることが効果的であり、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)(融点343℃)などの耐熱性樹脂からなる層を最外層に配置した、高耐熱性絶縁電線が提案されている。このような耐熱性樹脂からなる最外層を有する絶縁電線には、導体絶縁層にも高い耐熱性が求められる。
特開2014-96319号公報 国際公開第2015/033820号 国際公開第2015/033821号 特開2017-98030号公報
 電気・電子機器用コイルは、作製するに際して、更には電気・電子機器への実装等に際して、必要によりコイル加工した絶縁電線の端部同士又は端部と端子等とを、通常TIG溶接(Tungsten Insert Gas溶接)によって、電気的に直接接続する。
 電気的な接続は、近年急速に高性能化された電気・電子機器に用いられる絶縁電線も例外ではない。このような絶縁電線として、ガラス転移温度が200℃以上の高耐熱性樹脂、例えば、ポリエーテルイミド樹脂(特許文献2、4等参照。)で形成した外周絶縁層を最外層に有する絶縁電線が挙げられる。更に、導体絶縁層を有する分割導体を複数本束ねた導体(集合導体ともいう。)を用いた絶縁電線も挙げられる。この集合導体の端部には、絶縁電線の最外層に配置した絶縁層だけでなく、集合導体を形成する分割導体を被覆する導体絶縁層も存在する(分割導体間に導体絶縁層が存在する)。
 絶縁電線を端子等にTIG溶接する場合、これらの絶縁層を形成する樹脂により、形成される溶接部にブローホールやススが発生ないしは残存する。そのため、絶縁電線の端部を端子等に溶接しにくく、溶接できても溶接強度が十分ではない(端子等との溶接加工性に劣る)。このような溶接加工不良は、とりわけ、上述の、高性能化された電気・電子機器用の絶縁電線を用いる場合、また溶接が難しい金属材料の一つである銅からなる銅導体を用いる場合に、更に顕著になる。
 本発明は、外周絶縁層を有する導体を含む絶縁電線と端子等との溶接加工性に優れ、TIG溶接による電気的接続が可能となる絶縁電線材及びその製造方法を提供することを課題とする。また、コイルの巻線として用いた際の渦電流損失を低減できる絶縁電線材であっても、絶縁電線と端子等との溶接加工性に優れ、TIG溶接による電気的接続が可能となる絶縁電線材及びその製造方法を提供することを課題とする。更に、この絶縁電線材を用いたコイル、及びこのコイルを用いた電気・電子機器を提供することを課題とする。
 本発明者らは、外周絶縁層と導体とを備えた絶縁電線において、絶縁電線の端部に、絶縁電線の他の端部又は端部と溶接用部材とを予め特定の方法でファイバレーザ溶接することにより、ブローホールやススの発生及び残存を抑えて、形成される溶接部の周面側に溶接用部材を溶接(連設)できることを見出した。こうして、絶縁電線の端部と溶接用部材の溶接予定部とを溶接すると、導体絶縁層を耐熱性の高い樹脂で形成した場合、更に複数本の絶縁電線を用いる場合にも、ブローホールやススの発生及び残存を抑えて、絶縁電線の端部と溶接用部材とを強固に溶接することができることを見出した。しかもこの溶接用部材を介することにより、端子等に対してTIG溶接が可能となることを見出した。
 また、本発明者らは、導体絶縁層を有する複数本の素線(分割導体)からなる導体と外周絶縁層とを備えた絶縁電線において、導体の端部に、絶縁電線の他の端部又は端子等に溶接される溶接用部材を予め特定の方法でファイバレーザ溶接することにより、ブローホールやススの発生及び残存を抑えて形成される溶接部の周面側に溶接用部材を溶接(連設)できることを見出した。こうして、分割導体の端面と溶接用部材の溶接予定部とを溶接して導体と溶接用部材とを連設すると、渦電流損失の低減を維持しつつ、導体絶縁層を耐熱性の高い樹脂で形成した場合にもブローホールやススの発生及び残存を抑えて導体の端部と溶接用部材とを強固に溶接することができることを見出した。しかもこの溶接用部材を介することにより、端子等に対してTIG溶接が可能となることを見出した。
 本発明は上記知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。
 すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段によって解決された。
[1]
 単芯導体を含む導体と前記導体の外周を被覆する外周絶縁層とを有する、1本又は複数本の絶縁電線と、
 前記絶縁電線の少なくとも一方の端部に、前記単芯導体との溶接部を介して、少なくとも該溶接部の周面に接合された溶接用部材と、を有する絶縁電線材。
[2]
 前記導体が、前記単芯導体の外周面を被覆する導体絶縁層を有する[1]に記載の絶縁電線材。
[3]
 互いに並行若しくは螺旋状に配置された複数本の分割導体、及び、前記分割導体間に挟持された導体絶縁層を有する導体と、
 前記導体の外周を被覆する外周絶縁層と、
 前記導体の少なくとも一方の端部に、分割導体との溶接部を介して、少なくとも該溶接部の周面に接合された溶接用部材と、を有する絶縁電線材。
[4]
 前記単芯導体又は分割導体が、平角導体である[1]~[3]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[5]
 前記複数本の分割導体が、いずれも、リボン線である[3]又は[4]に記載の絶縁電線材。
[6]
 前記複数本の分割導体が、いずれも、外周面を被覆する導体絶縁層を有するエナメル素線であり、
 前記導体が、前記エナメル素線からなる撚り線の成形体である[3]~[5]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[7]
 前記単芯導体又は分割導体の材質が、無酸素銅である[1]~[6]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[8]
 前記溶接用部材の材質が、無酸素銅である[1]~[7]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[9]
 前記溶接部が、錫元素を含有する[7]又は[8]に記載の絶縁電線材。
[10]
 前記溶接部の引張強度が、300MPa以上である[1]~[9]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[11]
 前記外周絶縁層が、ポリエーテルエーテルケトンからなる層である[1]~[10]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[12]
 前記導体絶縁層が、有機高分子からなる絶縁層である[2]~[11]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[13]
 前記導体絶縁層が、気泡を有する絶縁層である[2]~[12]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[14]
 前記溶接用部材の溶接前の断面積Sc1と、前記導体の溶接前の断面積Sc2との面積比[Sc1:Sc2]が、1:0.8~1.2の範囲を満たす[1]~[13]のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
[15]
 [1]~[14]のいずれか1項に記載の絶縁電線材を有するコイル。
[16]
 [1]~[14]のいずれか1項に記載の絶縁電線材を複数有し、前記絶縁電線材の溶接用部材が互いに電気的に接続されてなるコイル。
[17]
 [15]又は[16]に記載のコイルを有する電気・電子機器。
[18]
 [1]~[14]のいずれか1項に記載の絶縁電線材の製造方法であって、
 前記導体の端面と前記溶接用部材の溶接予定部とを突き合わせた状態で、前記溶接予定部に対して該溶接予定部の厚さ方向にファイバレーザを照射して、前記端面と前記溶接用部材とを溶接する、絶縁電線材の製造方法。
 本発明の絶縁電線材は、絶縁電線の端部に単芯導体との溶接部を介して少なくとも溶接部の周面に接合された溶接用部材を有することにより、端子等との溶接加工性に優れ、TIG溶接による電気的接続が可能になる。また本発明の絶縁電線材を用いたコイル、及び当該コイルを用いた電気・電子機器は、絶縁電線材同士又は絶縁電線材と端子等とが強固かつ電気的に溶接(接続)され高性能を実現できる。更に、本発明の絶縁電線材の製造方法は、上述の優れた特性を示す本発明の絶縁電線材を製造できる。
 本発明の絶縁電線材は、コイルの巻線とした際の渦電流損失の低減を維持しつつも、導体の端部に分割導体との溶接部を介して少なくとも溶接部の周面に接合された溶接用部材を有することにより、端子等との溶接加工性に優れ、TIG溶接による電気的接続が可能になる。また本発明の絶縁電線材を用いたコイル、及び当該コイルを用いた電気・電子機器は、絶縁電線材同士又は絶縁電線材と端子等とが強固かつ電気的に溶接(接続)され、しかも低渦電流損失を示して高性能を実現できる。更に、本発明の絶縁電線材の製造方法は、上述の優れた特性を示す本発明の絶縁電線材を製造できる。
 本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
図1は、本発明の絶縁電線材の好ましい実施形態の一例を示す概略斜視図である。 図2は、本発明の絶縁電線材の別の好ましい実施形態の一例を示す概略斜視図である。 図3は、本発明の絶縁電線材のまた別の好ましい実施形態の一例を示す概略斜視図である。 図4は、複数の絶縁電線と溶接用部材とを突き合わせた状態を示す概略斜視図である。 図5は、複数の絶縁電線と溶接用部材とを突き合わせた別の状態を示す概略斜視図である。 図6は、本発明の絶縁電線材の好ましい実施形態の一例について、導体絶縁層及び外周絶縁層を切り欠いて示した概略斜視図である。 図7は、図6に示した絶縁電線材における外周絶縁層を備えた部分の、軸線方向に垂直な平面での断面を示す断面図である。 図8は、図6に示した絶縁電線材における幅方向中央部分の、幅方向に垂直で高さ方向に平行な平面での断面を示す断面図である。 図9は、本発明の絶縁電線材の好ましい別の実施形態の一例について、導体絶縁層及び外周絶縁層を切り欠いて示す概略斜視図である。 図10は、図9に示した絶縁電線材における外周絶縁層を備えた部分の、軸線方向に垂直な平面での断面を示す断面図である。 図11は、本発明のコイルの好ましい実施形態の一例を示す概略部分断面図である。 図12は、本発明の電気・電子機器に用いられるステータの好ましい実施形態の一例を示した概略斜視分解図である。 図13は、本発明の電気・電子機器に用いられるステータの好ましい実施形態の一例を示した概略分解斜視図である。
[[絶縁電線材]]
 本発明の絶縁電線材は、非分割導体(単芯導体)を有する絶縁電線を溶接した態様(単芯導体を用いる態様)と、分割導体(多芯導体)を有する絶縁電線を溶接した態様(分割導体を用いる態様)とを包含する。以下、各態様について説明する。
 単芯導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材は、単芯導体を含む導体と、この導体の外周を被覆する外周絶縁層とを有する絶縁電線を1本又は複数本備えている。そして、1本又は複数本の絶縁電線(導体)の少なくとも一方の端部、好ましくは両方の端部に、単芯導体との溶接部を介して、その溶接部の周面(側面、周囲)に、絶縁電線材の他の端部又は端子等に溶接される溶接用部材を有している。この態様における絶縁電線材は、導体と溶接部とが導体の軸線方向に沿って(直列に)配置接合され、溶接用部材が溶接部の周囲に並設され、好ましくは更に導体の先端方向に延在して配置接合されてもよい。
 分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材は、平角導体と、この平角導体の外周を被覆する外周絶縁層とを備えている。そして、平角導体の少なくとも一方の端部、好ましくは両方の端部に、平角導体を形成する分割導体との溶接部を介して、その溶接部の周面(側面、周囲)に、絶縁電線材の他の端部又は端子等に溶接される溶接用部材を有している(溶接用部材の軸線長さにもよるが、溶接用部材は溶接部に並設され、更には平角導体の先端方向に延在している)。すなわち、本発明の絶縁電線材は、平角導体と溶接部とが平角導体の軸線方向に沿って(直列に)配置接合され、溶接用部材が溶接部の周囲に並設され、好ましくは更に平角導体の先端方向に延在して配置接合されている。
 本発明において、「溶接部の周囲に並設」とは、後述する本発明の絶縁電線材の製造方法により得られる配置接合されることを意味し、溶接部の、導体の軸線に対して垂直方向(放射方向)に溶接用部材(の少なくとも一部)が配置接合される形態を包含する。例えば、溶接用部材が溶接部の周面の少なくとも一部(好ましくは全部)を包囲(囲繞)し、更に好ましくはその包囲状態を保って導体の先端方向に延在した状態で平角導体に接合された形態が挙げられる。上記配置接合において、溶接部は、例えば図8に示されるように、単芯導体又は分割導体の端部に接して配置され、かつ溶接用部材の、端部延長方向の表面(溶接予定凹陥部の底面)に露出している(溶接部の先端方向は空隙となっている)。したがって、上記配置接合には、導体と溶接部と溶接用部材とが、導体の軸線方向に沿って(直列に)配置接合される形態は包含しない。
 本明細書において、本発明の絶縁電線材を、導体と外周絶縁層とを有する(溶接用部材を有さない)絶縁電線と区別するため、溶接用部材付絶縁電線材ということがある。
 本発明において、溶接部とは、ファイバレーザ溶接により絶縁電線材に形成される溶接領域を意味し、例えば、溶接する部材の材料が互いに溶融混合(合金化、固溶化等)してなる領域、溶接痕を有する領域、溶接後に高強度化した領域等を包含する。
 本発明において、溶接部は、単芯導体又は分割導体の少なくとも1本、好ましくは複数の単芯導体又は分割導体、より好ましくはすべての単芯導体又は分割導体に、有している。
 また、溶接とは、溶接に際して、溶接する部材同士を直接に接した状態又は他の部材等を介した状態で溶接(突き合わせ溶接、重ね溶接、スポット溶接等)することを意味する。ただし、直接接した状態には、溶接性向上のため、溶融する部材の表面に形成された、各種金属からなるめっき層等を介する態様を包含する。
 単芯導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材が備える導体は、単芯導体、更に好ましくは単芯導体の外周面を被覆する導体絶縁層、を有している。単芯導体は、単芯の導体素線からなる導体を意味し、非分割導体ともいう。この態様における本発明の絶縁電線材は、絶縁電線を1本又は複数本有している。絶縁電線を複数本有する場合の、絶縁電線の本数は特に制限されず、用途等に応じて適宜に設定される。例えば、2~6本とすることができ、3~6本が好ましい。複数本の絶縁電線は、後述する分割導体を用いる態様における導体と同様に、互いに並行に配置されても、また螺旋状に配置(撚り線)されていてもよく、更には撚り線の成形体とされてもよい。
 分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材が備える導体は、互いに並行若しくは螺旋状に配置された複数本の分割導体と、分割導体間に挟持された導体絶縁層とを有している。
 本発明において、複数本の分割導体が並行に配置されるとは、複数本の分割導体が並んで配置されることを意味する。並行に配置された複数本の分割導体が全体として絶縁電線材の導体として機能するのであれば、複数本の分割導体が幾何学的に平行に配置される態様に限られない。また、複数本の分割導体が螺旋状に配置されるとは、並行に配置した複数本の分割導体をスパイラル状に撚り合わせて配置することを意味する。更に螺旋状に配置されるとは、組紐状に編み上げて配置することも包含する。
 本発明において、導体及び分割導体の形状は、いずれも、特に制限されず、絶縁電線材の形状に応じて決定される。例えば、軸線に垂直な断面形状として、矩形(平角形状)、円形、楕円形、不定形等、種々の形状が挙げられ、矩形又は円形が好ましい。
 本発明において、導体を形成する分割導体の数は、2本以上であればよく、図6に示す3本又は図10に示す7本に限定されず、用途等に応じて適宜に設定できる。
 より具体的には、分割導体が矩形(平角形状等)若しくは薄板状の断面形状であるリボン線である場合、平角導体を形成する分割導体の数(積層数)は、上記範囲に設定されるが、好ましくは2~8本、より好ましくは3~6本である。一方、図10に示されるように、導体が、撚り線の平角状成形体からなる場合、導体を形成する分割導体の数(撚り線数)は、上記範囲に設定される。分割導体数は、好ましくは7本(1本の分割導体の周囲に6本の分割導体を配置した撚線構造)~100本であり、より好ましくは7~37本である。
 分割導体を用いる態様における絶縁電線材において、複数本の分割導体及び導体絶縁層を有する導体と、外周絶縁層とで構成される電線を絶縁電線ということがある。
 本発明の絶縁電線材は、絶縁電線材の他の端部(溶接用部材)や端子等との溶接加工性に優れ、絶縁電線の現場施工に通常採用されるTIG溶接によって電気的接続が可能になる。
 また、分割導体を用いることで、コイルの巻線として用いた際に渦電流損失を低減できる上、絶縁電線材の他の端部(溶接用部材)や端子等との溶接加工性に優れ、絶縁電線の現場施工に通常採用されるTIG溶接によって電気的接続が可能になる。すなわち、分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材は、複数本の分割導体と、分割導体間に挟持された導体絶縁層とを有する導体(複数本の分割導体から形成される点で集合導体ともいう。)を備えている。そのため、コイルの巻線として用いた際に渦電流損失を低減することができる。
 本発明の絶縁電線材は、導体の少なくとも一方の端部に溶接部(ファイバレーザ溶接領域)を介して溶接部の周面に溶接用部材を有している。そのため、溶接部の強度が高く、単芯導体又は分割導体から溶接部及び溶接用部材が脱離しにくく、電気的な接続を維持できる。
 しかも、溶接用部材は、絶縁電線の溶接に従来よく用いられるTIG溶接により、端子等とのTIG溶接が可能になる。このように、溶接用部材は、導体、とりわけTIG溶接加工性に劣る集合導体に代わって、端子等に溶接される部材(溶接代替部材)であり、通常、端子等とのTIG溶接可能な金属で形成される。
 以下、本発明の絶縁電線材の好ましい実施形態を、図を参照して説明する。
 図1~図3には、単芯導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材の好ましい実施形態が示されている。また、図6~図10には、分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材の好ましい実施形態が示されている。
 本発明は、本発明で規定されること以外は下記実施形態に限定されるものではない。また、各図面に示される形態は、本発明の理解を容易にするための模式図であり、各部材の大きさ、厚さ、相対的な大小関係等は説明の便宜上変えている場合があり、実際の関係をそのまま示すものではない。更に、本発明で規定する事項以外はこれらの図面に示された
外形、形状に限定されるものでもない。
 以下、本発明の絶縁電線材の好ましい実施形態の一例を、図を参照して説明する。
 図1に示した本発明の好ましい絶縁電線材5Aは、1本の絶縁電線38と、単芯導体(絶縁電線38)の一方の端部に、溶接部35Aを介して、溶接部35Aの周面に接合された溶接用部材36Aとを備えている。絶縁電線材5Aは、単芯導体に対して4つの溶接部35Aを有している。
 また、図2に示した本発明の別の好ましい絶縁電線材5Bは、並置した2本の絶縁電線38と、少なくとも1本の、好ましくは2本の単芯導体(図2において省略する。)の一方の端部に、溶接部35Bを介して、溶接部35Bの周面に接合された溶接用部材36Bとを備えている。絶縁電線材5Bは、単芯導体1本に対して4つの溶接部35Bを有している。
 更に、図3に示した本発明のまた別の好ましい絶縁電線材5Cは、並置した2本の絶縁電線38と、少なくとも1本の、好ましくは2本の単芯導体(図3において省略する。)の一方の端部に、溶接部35Cを介して、溶接部35Cの周面に接合された溶接用部材36Cとを備えている。絶縁電線材5Cは、単芯導体1本に対して1つの溶接部35Cを有している。
 絶縁電線材5A~5Cにおいて、絶縁電線38は、断面矩形の単芯導体を含む導体と、単芯導体の外周を被覆する外周絶縁層34とを有している。
 絶縁電線材5A~5Cは、溶接する絶縁電線の本数及び溶接用部材が異なること以外は、同じ構成を有している。
 [絶縁電線]
 絶縁電線38は、上述のように、単芯導体と、好ましくは単芯導体の外周面を被覆する導体絶縁層と、導体被覆層を介在して単芯導体を被覆する外周絶縁層34とを有している。
 単芯導体は、単芯の導体素線からなる導体を意味し、通常の絶縁電線に用いる単芯の導体が用いられる。単芯導体は、単芯であること以外は後述する分割導体と同じである。例えば、単芯導体の形状(絶縁電線38においては平角状)及び寸法も適宜に設定される。その材質は、後述する分割導体と同じである。
 単芯導体の外周を被覆する導体絶縁層は、単芯導体の外周面を被覆していること以外は、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における導体絶縁層と同じである。
 絶縁電線の導体は、上記単芯導体と導体絶縁層とを有し、分割導体ではなく単芯導体を有していること以外は、後述する分割導体を用いる態様における導体と同じである。
 また、外周絶縁層34は、単芯導体の外周面上の導体絶縁層を被覆していること以外は、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における外周絶縁層と同じである。
 単芯導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材に用いる絶縁電線は、上述の構成を有しており、通常の絶縁電線を特に制限されることなく用いることができる。
 [溶接用部材]
 絶縁電線材5A~5Cは、単芯導体の一方の端部に、溶接部を介して、溶接部の周面に溶接用部材36A~36Cを有している。
 本発明においては、単芯導体の端部は、導体絶縁層及び外周絶縁層が残置され(ストリッピング(除去)加工せずに)、単芯導体の外周面が露出していなくてもよい。
 溶接用部材36A~36Cは、導体に代わって端子等に溶接される部材である。この溶接用部材36A~36Cは、通常、端子等とのTIG溶接可能な金属で形成され、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における溶接用部材で説明した材質で形成されることが好ましい。
 溶接用部材の形状は、端子等とのTIG溶接が可能な形状であって、後述する本発明の絶縁電線材の製造方法により上述の配置接合状態となる形状であれば特に制限されず、溶接する端子等の形状、平角導体を構成する分割導体の配置等に応じて適宜に決定される。
 溶接用部材36A~36Cは、絶縁電線の単芯導体と溶接される溶接予定凹陥部の形状及び配列等が異なること以外は、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における溶接用部材と同じであることが好ましい。例えば、図1に示す溶接用部材36Aは外表面から縦横2列に凹設された4個の溶接予定凹陥部(有底穴)37Aを有する直方体状のブロック体に形成され、有底部分に溶接部35Aが形成されている。また、図2に示す溶接用部材36Bは外表面から縦横2列に凹設された8個の有底穴37B(4個の有底孔群を2つ)を有する直方体状のブロック体に形成され、有底部分に溶接部35Bが形成されている。更に、図3に示す溶接用部材36Cは、薄板状に形成され、溶接予定凹陥部(有底穴)を有さず、2個の溶接部35Cが厚さ方向全体にわたって形成されている。すなわち、この溶接用部材36Cは、絶縁電線38の端部に、単芯導体との2つの溶接部35Cを介して、これらの溶接部35Cの周面に接合されている。
 この有底穴の数及び配列以外は、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における溶接用部材と同じであることが好ましい。
 上記絶縁電線材においては、溶接前の溶接用部材の断面積Sc1と、導体の断面積Sc2(両絶縁層の断面積を含む合計値)との面積比[Sc1:Sc2]が、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における溶接用部材で規定する面積比を満たすことが好ましい。
 [溶接部]
 単芯導体を用いた絶縁電線材5A~5Cにおいて、溶接部は、溶接用部材36A~36Cの溶接面(詳細は後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材において説明する。)と、単芯導体の溶接面とで画される領域であり、溶接強度等に応じて、溶接部の形成数が決定される。例えば、溶接部は、絶縁電線材に少なくとも1つ有することが好ましく、単芯導体それぞれに少なくとも1つ有することがより好ましい。溶接部の好ましい数は後述する通りである。
 この溶接部は、絶縁電線材5A~5Cにおいて、単芯導体(絶縁電線)に対して形成されること以外は、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における溶接部と同じである。また、単芯導体(絶縁電線)と溶接用部材との溶接方法も後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材における溶接方法と同じである。
 [導体の端面と溶接用部材とを突き合わせ状態]
 本発明において、導体の端面と溶接用部材とを突き合わせ状態は、特に制限されず、ファイバレーザ溶接する、導体の端面と溶接用部材の溶接予定部表面とが接触(好ましくは面接触)した状態に設定される。通常、溶接用部材の溶接予定部表面又は導体端面の形状に応じて適宜の突き合わせ状態を採用できる。
 例えば、絶縁電線材5A~5C(ファイバレーザ溶接時)においては、導体の端面と溶接用部材とは、いずれも、絶縁電線の軸線に対して垂直面に平行に突き合わせた状態で溶接されている。これ以外の突き合わせ状態としては、具体的には、図4及び図5に示されるように、溶接予定部表面が傾斜面(V字状の溶接用部材36D)である場合、単芯導体若しくは絶縁電線の端面を傾斜面に加工し、この傾斜面を溶接予定部表面に突き合う(接触)するように、単芯導体(絶縁電線)を配置して、例えば単芯導体の軸線方向からファイバレーザを照射して、溶接できる。
 上記導体の端面と溶接用部材とを突き合わせ状態及び照射方法は、後述する分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材にも適用できる。
 分割導体を用いる態様における本発明の絶縁電線材の特に好ましい実施形態の一例を図6~図8に示す。
 図6において、絶縁電線材の幅方向及び厚さ(高さ)方向を、それぞれ、分割導体11の幅方向及び分割導体11の積層方向とする。
 以下、導体の断面形状が好ましい矩形である導体(平角導体ともいう。)13を挙げて説明する。
 図6~図8に示した絶縁電線材1は、平角導体13と、この平角導体13の外周を被覆する外周絶縁層14と、平角導体13の一方の端部に、溶接部15(図8参照)を介して、溶接部15の周面に接合された溶接用部材16とを備えている。
 なお、図6及び図8は、平角導体13の構造を図示するため、導体絶縁層12及び外周絶縁層14を一部切り欠いた絶縁電線材1を示している。すなわち、図6及び図8は、外周絶縁層14の一部をストリッピング加工して除去した状態(分割導体11間の導体絶縁層12が残存した状態)の平角導体13を示している。
 [導体(平角導体)]
 平角導体13は、互いに並行に配置(積層)された3本の分割導体11と、少なくとも分割導体11間に挟持された導体絶縁層12とを有している。この平角導体13は、外周面を被覆する導体絶縁層12を有する3本の分割導体(例えばエナメル素線)11を、分割導体11の厚さ方向に積層して形成されている。そのため、図7に示されるように、積層された2本の分割導体11の間には、各分割導体11を被覆する導体絶縁層12(すなわち、2層の導体絶縁層12)が存在している。
 従来の絶縁電線は、端子等とのTIG溶接時に、外周絶縁層及び導体絶縁層をストリッピング(剥離除去)加工するが、分割導体間の導体絶縁層を剥離除去できずに残存する。そのため、導体絶縁層の厚さ、材料等にもよるが、残存した導体絶縁層により、TIG溶接性が低下して、端子等に十分な強度でTIG溶接できなくなる。しかし、本発明の絶縁電線は、後述するように、外周絶縁層及び導体絶縁層をストリッピング(剥離除去)加工しなくても、端子等に十分な強度でTIG溶接できる。
 平角導体13は、公知の方法により、作製できる。例えば、外周面を被覆する導体絶縁層12を有するエナメル素線を平行又は螺旋状に配置して作製できる。
 絶縁電線材1においては、導体として平角導体13を用いた形態について説明したが、本発明において、導体の形状は、上述のように、断面平角形状に特に制限されない。
 また、導体が分割導体と導体絶縁層とからなる場合、導体は、分割導体の撚り線であってもよく、分割導体の撚り線を成形した撚り線成形体とすることもできる。撚り線成形体の断面形状は、特に制限されず、上記導体の断面形状で説明した形状が挙げられる。
 <分割導体>
 分割導体11は、平角導体13を形成する導体素線の一つであって、複数本が協働して平角導体13を形成することにより渦電流損失の低減に寄与する。このように、分割導体11は、1本の平角導体13を複数本に分割した導体素線ということができる。
 平角導体13を形成する分割導体11は、断面が矩形(平角形状)のリボン線である。本発明において、断面が矩形である導体は、断面が長方形の導体及び断面が正方形の導体を包含する。また、図7に示すように断面角部を面取り加工(例えば、4隅を、丸み(曲率半径r(図示せず))面取り加工、45度面取り加工等)した面取り部を有する導体も包含する。
 分割導体11としては、絶縁電線で用いられている通常のものを広く使用することができ、例えば、銅線、アルミニウム線等の金属導体を用いることができる。好ましくは、酸化物を含まない99.95%(3N)以上の高純度銅が挙げられる。具体的には、無酸素銅(OFC:Oxygen-Free Copper):C1020(純度99.96%以上)又は電子管用無酸素銅(TPC:Tough-Pitch Copper):C1011(純度99.99%以上)が挙げられる。より好ましくは、酸素含有量が30ppm以下の無酸素銅であり、更に好ましくは20ppm以下の無酸素銅である。
 分割導体11の溶接用部材16側の端面は、溶接用部材16の溶接予定面、本発明実施形態では溶接予定凹陥部17の底面と溶接するために、溶接予定面(底面)に対応する面、通常平面に形成されており、後述する溶接用部材16の端面と平行な平面に(端面同士を突き合わせたときに両面が接するように)形成されていることが好ましい。
 分割導体11の大きさは、特に限定されないが、矩形の断面形状において、厚さ(短辺長さ)は0.4~3.0mmが好ましく、0.5~2.5mmがより好ましく、幅(長辺長さ)は1.0~5.0mmが好ましく、1.4~4.0mmがより好ましい。厚さと幅との長さの割合(厚さ:幅)は、1:1~1:8が好ましく、1:1~1:4がより好ましい。なお、厚さと幅との長さの割合(厚さ:幅)が1:1のとき、長辺とは1対の対向する辺を意味し、短辺とは他の1対の対向する辺を意味する。
 分割導体11の断面角部を面取り加工する場合、曲率半径rは、0.6mm以下が好ましく、0.1~0.4mmがより好ましく、0.2~0.4mmが更に好ましい。このように、断面角部を面取り加工することにより、角部からの部分放電を抑制することができる。
 分割導体11の積層数は、2層以上8層以下であることが好ましい。積層数が2層であれば、高周波における渦電流損失量の低減が見込め、層数が増えるほど渦電流損失量は更に低減される。しかも、8層までの積層数であれば、積層状態がずれやすくなることがない。更に、平角導体13の断面において、導体絶縁層12の占める割合が増加するが、分割導体11の高充填率も確保でき、十分な渦電流損失の低減が見込める。以上のことから、積層数は8層以下が実際的であり、6層以下が好ましい。
 分割導体11を積層する方向は、分割導体11間に導体絶縁層12が存在する限り、厚さ、幅のどちら方向に積層してもよい。好ましくは、分割導体11の幅方向を接触させ、厚さ方向に積層させる。
 <導体絶縁層>
 導体絶縁層12は、分割導体11間に存在する絶縁層であればよく、絶縁電線材1では、各分割導体11の外周面を被覆する絶縁層として設けられている。
 導体絶縁層12の厚さは、渦電流損失低減の効果が得られればよいため、平角導体13が厚くなり過ぎないように、好ましくは0.01~10μmであり、より好ましくは0.01~3μmであり、更に好ましくは0.1~1μmである。本明細書において、導体絶縁層12の厚さは、マイクロスコープを用いて、絶縁電線材1をその長手軸方向に対して垂直に切断した断面を観察して求めた厚さをいう。
 導体絶縁層12は、1層構造であってもよく、2層構造若しくはそれ以上の層構造であってもよい。本発明において、層の層数は、層を形成する樹脂及び添加剤の種類及び含有量の異同にかかわらず、層を断面観察することによって、決定される。具体的には、ある層の断面を倍率200倍で観察したときに、年輪状の境界を確認できない場合、ある層の総数は1とし、年輪状の境界を確認できる場合、ある層の層数は(境界数+1)とする。 
 導体絶縁層12は、有機高分子(有機樹脂)からなる絶縁層が好ましく、樹脂成分として熱硬化性の有機高分子(熱硬化性樹脂)を含む絶縁層(エナメル層)が好ましい。熱硬化性樹脂としては、電線で通常用いられる熱硬化性樹脂であれば、特に制限されることなく、用いることができる。例えば、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエステルイミド(PEsI)、ポリウレタン(PU)、ポリエステル(PEst)、ポリベンゾイミダゾール、メラミン樹脂又はエポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリウレタン又はポリエステルが好ましい。熱硬化性樹脂は、1種又は2種以上含有していてもよい。
 導体絶縁層12は、上記有機高分子からなる緻密な絶縁層であってもよく、層中に気泡
(空気)を有する絶縁層であってもよい。層中に空気を含むことで比誘電率が低下して、電圧が印加された時に分割導体間の空気ギャップに発生する部分放電やコロナ放電を抑制することができる。本発明において、緻密な絶縁層とは、通常、絶縁層中に気泡を有しない絶縁層を意味するが、例えば不可避的に存在しうる気泡等のように、本発明の効果を損なわない範囲で気泡を有する絶縁層を包含することを意味する。
 気泡を有する導体絶縁層の発泡倍率は、1.2倍以上が好ましく、1.4倍以上がより好ましい。発泡倍率の上限に制限はないが、通常5.0倍以下とすることが好ましい。発泡倍率は、発泡のために被覆した有機高分子(導体絶縁層12)の密度ρf及び発泡前の密度ρsを水中置換法により測定し、ρs/ρfにより算出する。
 導体絶縁層に含まれる気泡の大きさ、すなわち、平均気泡径は10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下が更に好ましく、1μm以下が特に好ましい。10μmを超えると絶縁破壊電圧が低下することがあり、10μm以下とすることで絶縁破壊電圧を良好に維持できる。更に、5μm以下、3μm以下とすることにより、順次絶縁破壊電圧をより確実に保持できる。平均気泡径の下限に制限はないが、1nm以上であることが実際的であり、好ましい。平均気泡径は、導体絶縁層12の断面を走査電子顕微鏡(SEM)で観察する。そして、観察領域から合計50個の気泡を無作為に選び、画像寸法計測ソフト(WinROOF:商品名、三谷商事社製)を用いて径測定モードで測定し、これらを平均して算出した値である。この気泡径は、発泡倍率、有機高分子の濃度、粘度、温度、発泡剤の添加量、焼付炉の温度等の製造プロセスによって適宜調整できる。 
 この導体絶縁層12は、電線で通常用いられる各種の添加剤を含有していてもよい。この場合、添加剤の含有量としては、特に限定されないが、樹脂成分100質量部に対して、5質量以下が好ましく、3質量部以下がより好ましい。
 導体絶縁層12は、公知の方法により、形成できる。
 例えば、気泡を有しない導体絶縁層12は、各分割導体11の外周面若しくは他の分割導体と積層される表面に、上記有機高分子のワニスを塗布して焼付けする方法が好ましい。このワニスは樹脂成分と、溶媒と、必要により樹脂成分の硬化剤又は各種の添加剤とを含有する。溶媒は、有機溶媒が好ましく、樹脂成分を溶解又は分散できるものが適宜に選択される。
 ワニスの塗布方法は、通常の方法を選択することができ、例えば、分割導体11の断面形状と相似形若しくは略相似形の開口を有するワニス塗布用ダイスを用いる方法等が挙げられる。ワニスの焼付けは、通常、焼付炉で行われる。このときの条件は、樹脂成分又は溶媒の種類等に応じて一義的に決定できないが、例えば、炉内温度400~650℃にて通過時間(焼付時間)を10~90秒の条件が挙げられる。
 導体絶縁層12の厚さは、ワニスの塗布量、塗布回数等により、適宜に設定できる。
 気泡(空気)を有する導体絶縁層を形成する方法としては、通常の方法を選択することができ、例えば、公知の発泡剤を含有するワニスを用いた、上記の、気泡を有しない導体絶縁層12を形成する方法と同様の方法が挙げられる。
 [外周絶縁層]
 平角導体13を被覆する外周絶縁層14は、平角導体13の外周面に直接又は間接的(他の層を介して)に設けられる。他の層としては、接着層等が挙げられる。この外周絶縁層14は、平角導体13との密着強度が高く、平角導体13の外側に少なくとも1層設けられる。その層数は、1層であっても複数層であってもよい。
 図6及び図8には、外周絶縁層14の一部をストリッピング加工して除去した状態が示されているが、本発明において、外周絶縁層はストリッピングしてもしなくてもよい。本発明においては、外周絶縁層はストリッピングしなくても、溶接時にススやブローホールの発生、残存を抑えて高強度で平角導体と溶接用部材とを溶接できるためである。
 平角導体13の外周には外周絶縁層14が配され、この外周絶縁層14は例えば熱可塑性樹脂で形成されている。この熱可塑性樹脂は、耐熱老化特性に加えて、平角導体13と外周絶縁層14との接着強度及び耐溶剤性にも優れる点、更には電気・電子機器の高性能化の点で、融点が300℃以上であることが好ましく、330℃以上であることが更に好ましい。この熱可塑性樹脂の融点の上限は、特に制限されるものではないが、例えば外周
絶縁層を押出工程で形成させるという観点から、450℃以下であることが好ましい。熱可塑性樹脂の融点は、示差走査熱量分析(DSC)により、測定することができる。
 熱可塑性樹脂としては、電線に通常用いられる熱可塑性樹脂であれば、特に限定されることなく、用いることができる。例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、変性ポリエーテルエーテルケトン(modified-PEEK)、熱可塑性ポリイミド(TPI)、芳香環を有するポリアミド(芳香族ポリアミドという)、ポリケトン(PK)等が挙げられる。
 上記熱可塑性樹脂には、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトンに代表される芳香環、エーテル結合、ケトン結合を含む熱可塑性樹脂であるポリアリールエーテルケトン(PAEK)を用いることもできる。若しくは、ポリエーテルエーテルケトンに他の熱可塑性樹脂を混合した変性ポリエーテルエーテルケトンを用いることもできる。又は、熱可塑性ポリイミド(TPI)からなる群より選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂を使用することもできる。熱可塑性樹脂は1種単独でもよく、2種以上を用いてもよい。また、上記変性ポリエーテルエーテルケトンは、例えば、ポリエーテルエーテルケトンにポリフェニルサルホンを添加した混合物であり、ポリフェニルサルホンはポリエーテルエーテルケトンより混合率が低い。
 外周絶縁層14を熱可塑性樹脂で形成する場合、平角導体13の外周に、樹脂組成物を押出成形することにより、形成することが好ましい。樹脂組成物は、上述の熱可塑性樹脂と、必要により各種の添加剤とを含有する。押出方法は、熱可塑性樹脂の種類等に応じて一義的に決定できないが、例えば、平角導体13の断面形状と相似形又は略相似形の開口を有する押出ダイスを用いて、熱可塑性樹脂の溶融以上の温度で押出す方法が挙げられる。押出し温度は、好ましくは、熱可塑性樹脂の融点よりも40~60℃高い温度である。
 外周絶縁層14は、押出成形に限定されず、上述の熱可塑性樹脂と溶媒等と必要により各種の添加剤とを含有するワニスを用いて、上記エナメル層と同様にして、形成することもできる。
 本発明においては、生産性の点で、外周絶縁層14は押出成形により形成することが好ましい。
 外周絶縁層14は、電線で通常用いられる各種の添加剤を含有していてもよい。この場合、添加剤の含有量としては、特に限定されないが、樹脂成分100質量部に対して、5質量以下が好ましく、3質量部以下がより好ましい。
 外周絶縁層14の厚さは、十分な可撓性を有するとともに、絶縁不良を防止できる観点から、40~200μmが好ましい。すなわち、厚さは、好ましくは40μm以上、より好ましくは50μm以上あることで、絶縁不良を発生することなく、十分な絶縁性が確保される。また厚さが、200μm以下であることから、十分な可撓性が得られる。したがって、絶縁電線材1を湾曲させて使うことも可能になる。
 <溶接用部材>
 絶縁電線材1は、導体13の一方の端部に、溶接部15(図6及び図8参照)を介して、溶接部15の周面に溶接用部材16を有している。
 本発明においては、平角導体13の端部に導体絶縁層12及び外周絶縁層14が残置され(ストリッピング(除去)加工せずに)、平角導体13の外周面が露出していなくてもよい。また、導体絶縁層12のうち、隣接する2つの分割導体11に挟まれる導体絶縁層以外の導体絶縁層が除去されていてもよく(図6及び図8参照)、除去されずに残存していてもよい。本発明において、単に平角導体13の端部というときは、上記各態様のいずれをも包含する意味である。
 分割導体11の端部は、少なくとも、分割導体11間の導体絶縁層12が残されている。上述のように、外周絶縁層14のストリッピング加工では除去できないためである。
 ストリッピング加工をする場合、分割導体11の端部は、通常、平角導体13の外周に形成されていた導体絶縁層12及び外周絶縁層14を剥離し、分割導体11の外周面を露出させる(図6及び図8参照)。この場合、露出される長さは、溶接代の確保という観点において、例えば、平角導体13の端面から1mm以上が好ましい。そしてなるべく分割導体11を露出させないという観点から、平角導体13の端面から10mm以下が好ましい。
 この露出した分割導体の外周面は、通常、端子等に絶縁電線材を溶接した後に、必要により溶接部とともに、被覆される。
 溶接用部材16は、平角集合導体に代わって端子等に溶接される部材である。この溶接用部材16は、通常、端子等とのTIG溶接可能な金属で形成され、分割導体11と同じ材質で形成されることが好ましい。例えば、いずれも分割導体11を好ましく形成する材料である上述の高純度銅(無酸素銅又は電子管用無酸素銅)で形成されることがより好ましい。これによって、形成される溶接部の強度を高めることができる。更には、溶接時に含有酸素や導体絶縁層を形成する樹脂に起因するブローホール(球状の空洞ないし気孔)の発生を抑えることができるため、溶接部分の電気抵抗を低くできる。また、分割導体11と同じ材質で溶接用部材16を形成することにより、分割導体11及び溶接用部材16との間に融点差が生じず、いずれに対しても強固に接合した溶接部15を形成することができる。
 絶縁電線材1において、溶接用部材16は、外表面から凹設された9個の有底穴を有する直方体状のブロック体に形成されているが、本発明において、溶接用部材の形状は、端子等とのTIG溶接が可能な形状であって、後述する本発明の絶縁電線材の製造方法により上述の配置接合状態となる形状であれば特に制限されず、溶接する端子等の形状、平角導体を構成する分割導体の配置等に応じて適宜に決定される。
 本発明において、溶接用部材の形状は、ファイバレーザの照射により溶接部となる溶接予定部と平角導体13の端面(特に分割導体の端面)とを突き合わせた状態(重ねた状態)で、溶接予定部の外部から溶接予定部の厚さ方向に沿って(突き合わせ面に対して交差する方向、好ましくは垂直方向から分割導体に向かって)溶接予定部にファイバレーザを照射可能な形状であればよい。このような形状としては、例えば、溶接予定部となる底部が分割導体の端面に対向する位置に溶接予定凹陥部を1又は複数有する形状が挙げられる。溶接予定凹陥部としては、溶接用部材の外表面から凹設された形状、部分であればよく、具体的には、有底穴、窪み部、切欠部等が挙げられる。なお、上述の溶接用部材36Cのように、ファイバレーザの照射により溶融可能な(溶接部になる)厚さを有する薄板状の溶接用部材である場合、溶接予定凹陥部は設けなくてもよい。溶接予定凹陥部の開口の反対側表面が分割導体の端面と突き合わされ、溶接用部材よりも薄肉の底部が溶接予定部(溶接代)に対応し、溶接部となる。溶接予定凹陥部の形状及び寸法は溶接される平角導体の端部に応じて適宜の形状及び寸法に設定される。ただし、溶接予定凹陥部における底部の厚さは、ファイバレーザの照射により溶融可能な(溶接部になる)厚さに設定される。この底部の厚さは、ファイバレーザ照射条件により一義的に決定できないが、例えば0.1~1mmである。溶接予定凹陥部の断面形状は、特に制限されず、例えば、円形、楕円形、矩形、不定形等種々の形状を採ることができ、また分割導体13の、溶接用部材16に溶接される端面の形状と同一若しくは相似な断面(端面)形状に形成されてもよい。
 溶接予定凹陥部は、平角導体を構成する分割導体の配列等に応じて、その配列(配置)及び数が決定される。本発明において、溶接予定凹陥部は、分割導体それぞれに対して少なくとも1つが突き合わせた状態となって溶接部を形成するように、配列及び数が決定されることが溶接強度の点で好ましい。1本の分割導体に対して突き合わされる溶接予定凹陥部の数は特に制限されないが、例えば1~16個が挙げられる。
 絶縁電線材1において、溶接予定凹陥部は、断面円形であって、1本の分割導体に対して幅方向に沿って間隔をおいて3つが突き合わされるように、3行×3列の配置で、形成れている。
 本発明においては、平角導体を構成する分割導体それぞれに対して溶接予定凹陥部が配置される(分割導体それぞれが溶接予定部と溶接される)必要はなく、用途や溶接強度に応じて、分割導体の一部(例えば、平角導体13では中間に配置された分割導体11以外の2つの分割導体)に対して溶接予定凹陥部が配置されてもよい。
 なお、溶接用部材は、溶接後に溶接部となる溶接予定部を含まない部材と解することもできるが、本発明では、溶接予定部又は溶接部を含めた部材として説明する。
 溶接用部材の外形は、端子等とのTIG溶接が可能な形状であればよく、例えば、六面体形状、球状、半球状、板状、円盤状、輪環状等が挙げられる。
 溶接用部材16の寸法も、端子等とのTIG溶接が可能な形状であれば特に制限されず、溶接する端子等の形状に応じて適宜に決定される。
 本発明において、溶接用部材(外形、溶接予定凹陥部)は上記のものに限定されず、適宜変更することができる。
 例えば、溶接予定凹陥部は、深さ方向に、同一寸法(柱体形状)としてもよく、徐々に縮小又は拡大するテーパ形状(錐台形状)であってもよい。
 また、溶接予定凹陥部は、図6に示されるように平角導体を構成する分割導体の数及び配置に対応して各分割導体を別々に溶接可能なもの(複数の凹陥部の集合体)であってもよく、平角導体を全体として溶接可能なもの(平角導体に対応する1つの凹陥部)であってもよい。
 更に、図6~図10に示す溶接用部材は、1本の平角導体を溶接する形態を示しているが、本発明においては、図2及び図3に示されるように、2本以上の導体を纏めて溶接する溶接用部材であってもよく、この場合、複数の絶縁電線材を端子等に一挙に溶接することができる。
 本発明に用いる溶接用部材は、金属部材の通常の製造方法、例えば、金属の溶湯を所定寸法の鋳型に流延する方法、旋削や研磨、裁断等により、作製できる。
 本発明においては、溶接前の溶接用部材16の断面積Sc1と、平角導体13の断面積Sc2(合計値)との面積比[Sc1:Sc2]が、1:0.8~1.2の範囲を満たすことが好ましく、1:0.9~1.1の範囲を満たすことがより好ましい。これにより、導体との大きさの差異が小さくなるので、溶接時のハンドリング性(作業性)が向上する。
 本発明において、溶接前の溶接用部材16の断面積Sc1は、溶接用部材16の、平角導体13に溶接される端面(溶接面)161の面積と同義である。また、平角導体13の断面積Sc2は、平角導体13の、溶接用部材に溶接される端面(溶接面)の面積よりも大きく、導体絶縁層及び外周絶縁層を含む絶縁電線材の断面積である。
 溶接用部材16及び平角導体13(分割導体11)の端部の少なくとも一方は、端面又は端面近傍の外周面に、溶接作業性や溶接強度を向上させる材料を含有する層(図示せず)を有することが好ましい。このような材料としては、例えば、溶接用部材16及び平角導体13を銅若しくは銅合金で形成する場合、錫が好ましく挙げられる。
 錫層は、端面又は端面近傍の外周面に錫が存在していれば層をなしていなくてもよいが、錫めっき層であることが好ましい。錫層は、引張強度の向上という観点から、好ましくは0.1~5μmの厚さを有し、より好ましくは0.3~3μmの厚さを有する。錫層の厚さを上記範囲とすることで、良好な引張強さを有することができる。一方、錫層を厚く付け過ぎると、溶融部で偏析しやすくなり、それがクラックの起点となり、結果的に引張強度が低下する。
 <溶接部>
 溶接部15は、溶接用部材16の溶接面(溶接予定凹陥部17の場合、溶接予定凹陥部17が開口する面と反対側表面)と、分割導体11の溶接面とで画される領域であり、溶接強度等に応じて、溶接部の形成数が決定されるが、少なくとも1つ有する。本発明においては、分割導体11それぞれに対して少なくとも1つの溶接部が形成されることが溶接強度の点で好ましい。この溶接部15は、通常、溶接痕を有する。溶接部15は、具体的には、レーザ光照射面(表面)から分割導体11と溶接用部材16との突き合わせ面近傍に至る領域が溶融、固化して一体化してなる部分である。この溶接部15は、溶接用部材16の溶接予定部と分割導体11の端面とを重ねた状態で、溶接予定部の外部から溶接予定部の厚さ方向に沿って溶接予定部にファイバレーザ光を照射することにより、溶接予定部と分割導体11の端面近傍とが溶融して一体化して、形成される。溶接部15は、通常、溶接予定部と分割導体11の端部とが全体的に溶融、固化して円柱状に形成されるが、レーザ光が掃引された部分(掃引痕)のみが溶融、固化して形成されてもよい。
 特に分割導体11においては、溶接部15は、溶接用部材16の溶接予定部を形成する材料と分割導体11を形成する材料とが混合(合金化、固溶)しているが、後述するように、溶接予定部と分割導体11とを突き合わせて行うため、導体絶縁層12等を形成する材料の混入を抑えることができる。更に、ファイバレーザ溶接するため、溶接予定部と分割導体11との突き合わせ面周囲に導体絶縁層12等が存在していても導体絶縁層12を形成する材料等のように溶接時に焼失(揮発)する成分は溶接部15には通常含有されない。したがって、平角導体13が(分割導体11の周囲に)導体絶縁層12、更には外周絶縁層14を有していても、溶接部15中において、スス及びブローホールの発生及び残存を抑えることができる。スス及びブローホールの残存を抑えることができると、溶接部15は、強固な溶接強度を示し、例えば引張強度としては300MPa以上が好ましい。溶接部15の引張強度は、後述する実施例で説明する測定方法により測定できる。本発明においては、溶接時に溶接予定凹陥部の内周面と平角導体との接触面も加熱溶融して溶接部となりうるため、平角導体との溶接強度が更に高くなる上、導電度の向上も期待できる。そのため、溶接用部材が絶縁電線材のコイル加工時や端子等へのTIG溶接時、更にはTIG溶接後に平角導体から分離、脱落等することなく、溶接状態を維持して高い信頼性を示す。
 溶接用部材16又は平角導体13に錫層を形成する場合、溶接部15は、錫(元素)を含有し、例えば銅と合金化又は銅中に固溶する。
 溶接用部材16(溶接予定部)と平角導体13(分割導体11)との溶接(溶接部15の形成)は、ファイバレーザ溶接装置を用いてファイバレーザ溶接することにより、行われる。本発明において、ファイバレーザ溶接は、熱伝導型レーザ溶接でもよいが、深溶け込み型溶接(キーホール溶接)とすることが好ましい。
 ファイバレーザ溶接装置には、例えば、発振波長が1084nm(シングルモード発振レーザ光)のファイバレーザ溶接装置「ASF1J23」(商品名、古河電気工業社製)を用いて、500W、CWファイバレーザを用いることができる。溶接では、レーザビーム出力を300~500W、レーザ光の掃引速度を50~250mm/sec.、焦点位置のレーザ光スポット径を20μmに調整して、ジャストフォーカスにてレーザ光照射を行う。レーザ光照射位置は、突き合わせ面に沿って照射することが好ましい。なお、上記溶接条件は一例であって、分割導体11の本数、材質等によって適宜変更され、例えば、後述する実施例で製造した電線前駆体(絶縁電線)と溶接用部材との溶接では、レーザ光の掃引速度は、レーザビーム出力を300~500Wに設定する場合、例えば、50~250mm/sec.に設定される。ファイバレーザ光の照射方向は、上述の通りであり、溶接予定部の外部から、溶接予定部の厚さ方向(突き合わせ面に対して交差する方向、好ましくは垂直方向から)に沿う方向である。
 ファイバレーザは、レーザのエネルギー密度が高く、しかも、溶接部が20mm程度必要なTIG溶接に対してレーザを20μm程度の狭い幅に照射できるため、溶接用部材16と平角導体13とを高い溶接強度で溶接(溶接部15を形成)することができる。また
、溶接予定部と分割導体11とを突き合わせて溶接するため、更には高いエネルギー密度
によって、導体絶縁層12、更には外周絶縁層14を形成する樹脂等を溶接時に焼失させることができ、溶接時に発生、残存するススやブローホールによる問題の発生(溶接強度低下等)を回避できる。更には、ファイバレーザでは低セントリックレンズシステムを用いることで処理時間の短縮が可能となり、量産の際に有利である。
 本発明の絶縁電線材は、分割導体11としてのリボン線を積層してなる平角導体13に代えて、分割導体としての被覆素線の一例としてエナメル素線を撚り合わせた撚り線(リッツ線)を平角状に成形してなる平角導体を用いることもできる。この平角導体はエナメル素線からなる撚り線の平角状成形体(平角リッツ線)からなる。
 このような平角導体を備えた絶縁電線材の一例として、図9及び図10に示す絶縁電線材2が挙げられる。この絶縁電線材2は、平角導体23以外は絶縁電線材1と同じ構成を有している。平角導体23は、図9において、平角導体13の構造を図示するため、隣接する分割導体21間に挟持された導体絶縁層22以外の導体絶縁層が除去された状態(切欠き図)が示されており、図10において、分割導体21の外周面を被覆する導体絶縁層22が除去されずに残存している状態が示されている。
 絶縁電線材2が有する平角導体23は、1本のエナメル素線(外周面を被覆する導体絶縁層22を有する分割導体21)の周囲に6本のエナメル素線を配置した撚り線を平角状に成形して形成したものである。7本の分割導体21と、少なくとも隣接する分割導体21間に挟持された導体絶縁層22とを有している。このような平角導体23(を備えた絶縁電線材2)は、平角導体13(を備えた絶縁電線材1)と同様に、端子等に十分な強度でTIG溶接できなくなる。
 成形前及び成形後の分割導体は、軸線に垂直な断面形状及び寸法以外については、絶縁電線材1に用いる分割導体11と同じ構成を有している。成形前の分割導体の断面形状は円形である。成形後の分割導体21の断面形状及び寸法は、分割導体21の数及び成形圧力等によって一概には決定されず、全体として略平角形状となっていれば特に制限されない。
 導体絶縁層22は、導体絶縁層12と同様の絶縁層を用いることができる。この導体絶縁層22は、渦電流損失低減の効果が得られればよいため、平角導体23が厚くなり過ぎないように、その厚さは導体絶縁層12の厚さと同じ範囲に設定される。
 本発明において、撚り線は、複数のエナメル素線が撚り合わされてなる組線であればよく、エナメル素線を撚り合わせる際の、エナメル素線の配置、撚り方向、撚りピッチ等は、用途等に応じて、適宜に設定できる。
 また、平角導体23は、通常の製造方法で製造した撚り線を平角状に成形して、製造できる。撚り線の成形方法は、平角状に成形できる形成方法及び条件であればよく、公知の平角撚り線の成形方法(例えば圧縮成形法、孔型圧延法)と同様にして、行うことができる。
 絶縁電線材2が有する外周絶縁層24は、絶縁電線材1が有する外周絶縁層14と同様の絶縁層で形成することができる。
 絶縁電線材2は、絶縁電線材1と同様に、平角導体23の一方の端部に溶接部(図示せず)を介して溶接用部材26を有している。絶縁電線材2が有する溶接用部材26は、図9に示されるように、平角導体23を構成する分割導体21の配列と一致する(各分割導体21の端面に1つの溶接予定凹陥部27が突き合わされる状態となる)ように、7個の溶接予定凹陥部27を有している。この溶接用部材26は、溶接予定凹陥部27の数及び配列が異なること以外は、絶縁電線材1が有する溶接部15及び溶接用部材16と同じである。絶縁電線材2に用いる溶接用部材26において、溶接予定凹陥部27の数及び配列は図9に示すものに限定されず、例えば、分割導体21の端面に2個以上の溶接予定凹陥部27が配列された溶接用部材、任意の2~6本の分割導体21の端面に溶接予定凹陥部27が配列された溶接用部材等が挙げられる。
 本発明の絶縁電線材は、平角導体の一方の端部に溶接部を介して接続された溶接用部材を有する長尺状絶縁電線とすることもできるが、平角導体の両端部に溶接部を介して接合された溶接用部材を有する所定の長さの短尺状絶縁電線とすることが好ましい。短尺状絶縁電線の長さ(全長)は、用途等に応じて適宜に設定されるが、例えば、10~100cmとすることができる。このような短尺絶縁電線は、回転電機のコイル実装用絶縁電線として用いられることが好ましい。
 上記絶縁電線材1、2及び5A~5Cは、絶縁電線材の他の端部(溶接用部材)や端子等との溶接加工性に優れ、絶縁電線の現場施工に通常採用されるTIG溶接によって電気的接続が可能になる。特に、絶縁電線材1及び2は、渦電流損失を低減できる性能を維持しつつ上記優れた特性を示す。なお、溶接用部材16、26を有していても、その部分はコイル部分から外れるため、渦電流損失の低減効果を妨げるものではない。
 また上記絶縁電線材1、2及び5A~5Cを用いたコイル、及び当該コイルを用いた電気・電子機器は、コイルの絶縁電線材における溶接加工性に優れる。
 [本発明の絶縁電線材の製造方法]
 本発明の絶縁電線材は、上述の導体の端面と上述の溶接用部材の溶接予定部とを突き合わせた状態、特に、単芯導体又は分割導体の端面の延長線上に溶接予定凹陥部が位置するように、導体の端面と溶接用部材の溶接予定部表面(溶接予定凹陥部の開口と反対側表面)とを突き合わせた状態で、ファイバレーザを照射して、導体の端面と溶接用部材とを溶接することにより、製造できる。ファイバレーザの照射は、上記状態を維持しつつ、溶接予定部に対して、その外部から溶接予定部の厚さ方向(突き合わせ面に対して交差する方向、好ましくは垂直方向)に、具体的には溶接予定凹陥部の開口から底部に向かう方向に、行う。
 ファイバレーザ溶接の方法及び条件は、上述の、溶接用部材と導体との溶接(溶接部の形成)において説明した通りである。
 本発明の絶縁電線材の製造方法においては、上述の導体と上述の外周絶縁層とを備えた電線前駆体の端部において外周絶縁層を剥離除去する必要はないが、所望により剥離除去してもよい。外周絶縁層を剥離除去(ストリッピング)する方法は、絶縁電線のストリップングに通常用いられる方法を特に制限されることなく適用できる。外周絶縁層を剥離除去する態様は、導体において説明した通りである。
 このようにして、導体の端部に溶接部を介して接合された溶接用部材を有する本発明の絶縁電線材を製造できる。
 本発明の絶縁電線材は、上述の構成を有するが、溶接用部材に着目して下記のように換言することもできる。
 すなわち、単芯導体を含む単芯導体を含む導体、及び導体の外周を被覆する外周絶縁層を有する、1本又は複数本の絶縁電線と、絶縁電線を構成する単芯導体の端部を溶接する溶接予定部を有する溶接用部材とを備えた絶縁電線材であって、導体の少なくとも一方の端部と溶接用部材とが、(少なくとも1本の)単芯導体の端部と溶接予定部とからなる溶接部を介して接合している、絶縁電線材。
 また、互いに並行若しくは螺旋状に配置された複数本の分割導体、及び、分割導体間に挟持された導体絶縁層を有する平角導体と、平角導体の外周を被覆する外周絶縁層と、平角導体を構成する分割導体の端部を溶接する溶接予定部を有する溶接用部材とを備えた絶縁電線材であって、平角導体の少なくとも一方の端部と溶接用部材とが、(少なくとも1本の)分割導体の端部と溶接予定部とからなる溶接部を介して接合している、絶縁電線材。
 本発明の絶縁電線材は、電気・電子機器に適用することができ、例えば、電話機用電線、トランス用電線、ハイブリッド自動車若しくは電気自動車のモータを構成するコイルに適用することが好適である。例えば、回転電機(モータ)の固定子のコイルを形成する巻線として用いることができる。本発明の絶縁電線材を用いたコイル若しくはこのコイル備えた電気・電子機器は、高周波領域においても渦電流損失が小さいという利点がある。
 またリボン線を積層した平角導体13や平角リッツ線の平角導体23は、その断面形状が矩形(平角形状)である。断面が平角形状の導体は、円形のものと比較し、巻線時にステータコアのスロットに対する占積率を高めることができ、高性能化に資する。
 更に絶縁電線材1、2は、高周波特有の表皮効果及び近接効果による交流抵抗の増大を抑制し、コイルの温度上昇を低減する。これによって、機器の高効率化、小型化、省エネルギー化、高速化がなされる。
[コイル及び電気・電子機器]
 本発明の絶縁電線材は、コイルとして、各種電気・電子機器など、電気特性(耐電圧性)や耐熱性を必要とする分野に利用可能である。例えば、本発明の絶縁電線材はモータやトランス等に用いられ、高性能の電気・電子機器を構成できる。特にハイブリッドカー(HV)及び電気自動車(EV)の駆動モータ用の巻線として好適に用いられる。このように、本発明によれば、本発明の絶縁電線材をコイルにして提供でき、そのコイルを用いた電気・電子機器として、特にHEVやEVの駆動モータを提供できる。
 本発明のコイルは、各種電気・電子機器に適した形態を有していればよく、本発明の絶縁電線材をコイル加工して形成したもの、本発明の絶縁電線材を曲げ加工した後に所定の部分(溶接用部材16)を電気的に接続してなるもの等が挙げられる。
 本発明の絶縁電線材をコイル加工して形成したコイルとしては、特に限定されず、長尺の絶縁電線材を螺旋状に巻き回したものが挙げられる。このようなコイルにおいて、絶縁電線材の巻線数等は特に限定されない。通常、絶縁電線材を巻き回す際には鉄芯等が用いられる。
 例えば、図11に示すように、コア41に形成された溝42内に本発明の絶縁電線材(図11には絶縁電線材1を示した)を1巻又は複数回巻いて、コイル40が形成される。
 絶縁電線材を曲げ加工した後に所定の部分を電気的に接続してなるものとして、回転電機等のステータに用いられるコイルが挙げられる。このようなコイルは、例えば、図12及び図13に示されるように、平角導体の両端部に溶接用部材を有する短尺状絶縁電線材をU字形状等に曲げ加工して複数の電線セグメント54を作製する。そして、各電線セグメント54のU字形状等の2つの開放端部(溶接用部材)54aを互い違いに接続(溶接)してなるコイル53(図13参照)が挙げられる。
 このコイルを用いてなる電気・電子機器としては、特に限定されない。このような電気・電子機器の好ましい一態様として、例えば、図13に示すステータ50を備えた回転電機(特にHV及びEVの駆動モータ)が挙げられる。この回転電機は、ステータ50を備えていること以外は、従来の回転電機と同様の構成とすることができる。
 ステータ50は、電線セグメント54(図12参照)が本発明の絶縁電線材(好ましくは短尺状絶縁電線材)で形成されていること以外は従来のステータと同様の構成とすることができる。すなわち、ステータ50は、ステータコア51と、例えば図12に示すように、本発明の絶縁電線材からなる電線セグメント54がステータコア51のスロット52に組み込まれる。そして、開放端部54aが電気的に接続されてなるコイル53(図13参照)をなす。ここで、電線セグメント54は、スロット52に1本で組み込まれてもよいが、好ましくは図12に示したように2本一組として組み込まれる。このステータ50は、上記のように曲げ加工した電線セグメント54を、その2つの末端である開放端部54aを互い違いに接続してなるコイル53が、ステータコア51のスロット52に収納されている。このとき、電線セグメント54の開放端部54aを接続してからスロット52に収納してもよく、また、絶縁セグメント54をスロット52に収納した後に、電線セグメント54の開放端部54aを折り曲げ加工して接続してもよい。
 平角導体を用いた本発明の絶縁電線材は、例えば、ステータコアのスロット断面積に対する導体の断面積の比率(占積率)を高めることができ、電気・電子機器の特性を向上させることができる。
 以下に、本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
 [実施例1]
 本例では、図6~図8に示した絶縁電線材1を作製した。
 具体的には、酸素含有量20ppm以下の無酸素銅を用いて、3.66×0.70mm(幅×厚さ)で四隅を曲率半径r=0.10mmで面取りしてなる平角形状のリボン線からなる分割導体11(図7参照)を作製した。分割導体11の外周に、導体絶縁層12を熱可塑性樹脂のポリエーテルイミド(PEI)で形成した(図6参照)。導体絶縁層12の形成に際しては、分割導体11の形状と相似形のダイスを使用して、PEIワニスを分割導体11の外周にコーティングした。PEIワニスを塗布した分割導体11について、450℃に設定した炉長8mの焼付炉内を、焼き付け時間15秒となる速度で通過させた。PEIワニスは、PEI(サビックイノベーティブプラスチックス社製、商品名:ウルテム1010)をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に溶解させて調製した。焼き付け工程で厚さ3μmのポリエーテルイミド層を形成した。こうして、被膜厚さ3μmの導体絶縁層12で外周面を被覆した分割導体11(エナメル素線)を得た。
 導体絶縁層12で被覆した分割導体11を厚さ方向に3層積層して平角導体13(図8参照)を得て、押出成形によりその外周に熱可塑性樹脂の外周絶縁層14(図8参照)を形成した。
 押出機のスクリューは、30mmフルフライト、L/D=20、圧縮比3を用いた。押出機内のシリンダー温度を、樹脂投入側から順に3ゾーンの温度、300℃、380℃、380℃とし、またヘッド部の温度を390℃、ダイス部の温度を400℃とした。外周絶縁層14の熱可塑性樹脂としてはポリエーテルエーテルケトン(PEEK:ソルベイスペシャリティポリマーズ製、商品名:キータスパイアKT-820、比誘電率3.1、融点343℃)を用いた。
 押出ダイを用いてポリエーテルエーテルケトンの押出被覆を行った後、10秒間、放置してから水冷した。そして、平角導体13の外周に厚さ50μmの外周絶縁層14を形成し、断面の大きさが3.76mm(幅)×2.22mm(高さ)で、長さが19cmの電線前駆体を得た。
 一方、酸素含有量20ppm以下の無酸素銅の溶湯を所定寸法の鋳型に流延して、長さ(高さ)が10mmで断面(側面)の大きさが3.76mm(幅)×2.22mm(高さ)の直方体状の溶接用部材16を、作製した。この溶接用部材16は、上記側面に開口する溶接予定凹陥部(有底穴)17を、3層の分割導体11に対応するように3行×3列の配列で、9個有している。各溶接予定凹陥部17の寸法は、直径1.0mm×深さ8.0mm(溶接予定部の厚さ2.0mm)の有底穴とした。また、溶接用部材16の溶接前の断面積Sc1と電線前駆体の平角導体の断面積Sc2との面積比[Sc1:Sc2](ファイバレーザ溶接する前)は、1:1であった。
 そして、外周絶縁層14及び導体絶縁層12を除去していない電線前駆体の平角導体の端部と、溶接用部材の、溶接予定凹陥部17が開口する表面とは反対側の表面とを、平角導体13を構成する各分割導体11の端面の軸線方向延長線上に(幅方向に並設された3個の)溶接予定凹陥部17が位置した状態に、突き合わせた。この状態で、溶接予定部それぞれに対して、溶接予定部の外部から溶接予定部の厚さ方向(突き合わせ面に対して垂直方向)に、すなわち溶接予定凹陥部17内を溶接予定凹陥部17開口から底部に向かう方向に、ファイバレーザを下記溶接条件で照射した。
 こうして、全長20cmの、溶接用部材16付絶縁電線材1を作製した。
<ファイバレーザ溶接条件>
レーザ溶接装置:ASF1J23(商品名、古河電気工業社製)、500W、CWファイバレーザ
レーザビーム出力:300W
発振波長:1084nm(シングルモード発振レーザ光)
掃引速度:50mm/sec.
焦点位置のレーザ光スポット径:20μm
全条件ジャストフォーカスでレーザ光照射
レーザ光照射位置:溶接予定凹陥部17の底部中心に照射した後、凹陥部の円周に到達するまで直線で掃引し、その後、円周に沿って一周するまで掃引した。
 [実施例2~6]
 実施例2~6は、レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は実施例1と同様にして、溶接用部材16付絶縁電線材を得た。
 [実施例7]
 図9及び図10に示した、溶接用部材26が溶接された絶縁電線材2を作製した。
 具体的には、平角リッツ線で構成される平角導体23(図10参照)を準備した。平角導体23は、無酸素銅(OFC)からなる素線の外周面にエナメル層(層厚3μmのポリエーテルイミド層)を形成させ、それを7本用いて撚り線にし、その後、平角形状に加工することで作製した。その寸法は、実施例1で用いた分割導体11と同じに設定した。
 上記のように作製することで、平角リッツ線の平角導体23(図10参照)を得て、押出成形によりその外周に熱可塑性樹脂の外周絶縁層24(図10参照)を形成した。
 押出機のスクリューは、30mmフルフライト、L/D=20、圧縮比3を用いた。押出機内のシリンダー温度を、樹脂投入側から順に3ゾーンの温度、300℃、380℃、380℃とした、またヘッド部の温度を390℃、ダイス部の温度を400℃とした。外周絶縁層24の熱可塑性樹脂としてはポリエーテルエーテルケトン(PEEK(ソルベイスペシャリティポリマーズ社製、商品名:キータスパイアKT-820、比誘電率3.1、融点343℃)を用いた。
 押出ダイを用いてポリエーテルエーテルケトンの押出被覆を行った後、10秒間、放置してから水冷した。そして、平角導体23の外周に厚さ50μmの外周絶縁層24を形成した。こうして、断面の大きさが3.76mm(高さ)×2.22mm(幅)で、長さが19cmの電線前駆体を得た。
 一方、溶接用部材26として、実施例1で作製した溶接用部材16を用意した。ただし、溶接予定凹陥部27の配置は図9に示される配置に設定した。
 上記平角導体と、作製した上記電線前駆体とを実施例1と同様にしてファイバレーザ溶接することにより溶接部25を形成して、全長20cmの、溶接用部材26付絶縁電線材2を作製した。
 [実施例8~12]
 実施例8~12は、レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は実施例7と同様にして、溶接用部材26付絶縁電線材2を得た。
 [実施例13~18]
 実施例13は、溶接用部材の、溶接予定凹陥部27が開口する面の反対側表面に錫層を厚さ1μmにめっきしたものを用いた以外は実施例1と同様にして、溶接用部材16付絶縁電線材1を得た。
 実施例14~18は、レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は実施例13と同様にして、溶接用部材16付絶縁電線材1を得た。
 [実施例19~24]
 実施例19は、溶接用部材の、溶接予定凹陥部27が開口する面の反対側表面に錫層を厚さ1μmにめっきしたものを用いた以外は実施例7と同様に作製して、溶接用部材26付絶縁電線材2を得た。
 実施例20~24は、レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は実施例19と同様にして、溶接用部材26付絶縁電線材2を得た。
 [比較例1]
 本例では、実施例1で作製した電線前駆体と、溶接予定凹陥部を有さない直方体状の溶接用部材(中実体)とを用いて、絶縁電線材を製造した。
 すなわち、酸素含有量20ppm以下の無酸素銅を用いて、断面の大きさが3.76mm(幅)×2.22mm(高さ)で長さが10mmの直方体状の溶接用部材を作製した。そして、電線前駆体の平角導体の端面と溶接用部材の端面とを突き合わせた状態で、突き合わせた面に、突き合わせ面に対して平角導体の軸線に垂直な方向(突き合わせ面に対して平行な方向)から突き合わせ位置に沿って、ファイバレーザ光を照射して、貫通溶接した。ファイバレーザ光の照射方向(レーザ光照射位置)以外のファイバレーザ溶接条件は実施例1と同じである。
 こうして、全長20cmの、溶接用部材付絶縁電線材を作製した。
 [比較例2]
 レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は比較例1と同様にして、溶接用部材付絶縁電線材を得た。
 [比較例3]
 本例では、実施例7で作製した電線前駆体と、溶接予定凹陥部を有さない直方体状の溶接用部材とを用いて、絶縁電線材を製造した。すなわち、実施例7で作製した電線前駆体と比較例1で作製した溶接用部材とを突き合わせて、比較例1と同様にして突き合わせ面をファイバレーザ溶接することにより、全長20cmの、溶接用部材付絶縁電線材を作製した。
 [比較例4]
 レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は比較例3と同様にして、溶接用部材付絶縁電線材を得た。
 [比較例5]
 本例では、実施例1で作製した電線前駆体と、比較例1で作製した直方体状の溶接用部材(平角導体の端面と突き合わされる端面にめっき済)とを用いて、絶縁電線材を製造した。すなわち、実施例1で作製した電線前駆体とめっき済の上記溶接用部材とを突き合わせて、比較例1と同様にして突き合わせ面をファイバレーザ溶接することにより、全長20cmの、溶接用部材付絶縁電線材を作製した。
 [比較例6]
 レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は比較例5と同様にして、溶接用部材付絶縁電線材を得た。
 [比較例7]
 本例では、実施例7で作製した電線前駆体と、比較例1で作製した直方体状の溶接用部材(平角導体の端面と突き合わされる端面にめっき済)とを用いて、絶縁電線材を製造した。すなわち、実施例7で作製した電線前駆体とめっき済の上記溶接用部材とを突き合わせて、比較例1と同様にして突き合わせ面をファイバレーザ溶接することにより、全長20cmの、溶接用部材付絶縁電線材を作製した。
 [比較例8]
 レーザ光出力及びレーザ光の掃引速度を表1に記載した値にした以外は比較例7と同様にして、溶接用部材付絶縁電線材を得た。
 このようにして製造した、実施例1~24、比較例1~8の絶縁電線材について以下の評価を行った。その評価結果を表1に示す。
<平角導体と溶接用部材との溶接強度の測定>
 各実施例及び比較例と同様にして各3本ずつ作製した絶縁電線材について、JIS Z 2241:2011に準拠して、平角導体と溶接用部材とをそれぞれ把持して引張試験を行って溶接部の強度を測定し、それらの平均値を求めて、絶縁電線材の引張強度とした。
 引張強度が300MPa以上であれば、溶接用部材がコイル加工時や端子等へのTIG溶接時に平角導体から分離しない程度に平角導体と溶接用部材とが強固に溶接しているものとして「G」と判定した。一方、引張強度が300MPa未満であれば、溶接強度が不足しているものとして「N」と判定した。合格は「G」判定とした。
<ブローホールの有無確認試験>
 溶接部の断面は、溶融部の中央を狙うようにして断面出しを行って得た。その断面における溶接部を、光学顕微鏡によって観察し、直径0.1mm以上のブローホール数を数えた。
 ブローホール数が10個以下であり、平角導体と溶接用部材との溶接がなされていれば(溶接部が形成されていれば)、ファイバレーザ溶接性(実施例において、単に溶接性という。)が優れているとして「○」、合格と判定した。一方、ブローホール数が10個を超えるか、又は溶接がなされていない場合は、溶接性が劣るとして「×」、不合格と判定した。
<ススの有無確認試験>
 各絶縁電線材について、溶接部におけるススの発生若しくは残存を目視で確認した。
 溶接した箇所周辺に黒色のススの発生及び残存が確認できない場合を「○」、溶接した箇所周辺に黒色のススの発生及び残存を確認できた場合(不合格)を「×」とした。
 上記実施例1~24、上記比較例1~8、下記実施例25及び下記比較例9の絶縁電線材について以下の評価を行った。その評価結果を表2に示す。
<溶接用部材と端子との溶接強度試験>
 実施例1~24及び比較例1~8で作製したそれぞれの絶縁電線材の溶接用部材と端子とをTIG溶接した。
 また、実施例25として、実施例11で製造した(溶接用部材付)絶縁電線材を用いて、端子に対して下記条件で、絶縁電線材の溶接用部材と端子とをファイバレーザ溶接した。
 更に、比較例9として、実施例1及び7で製造した、外周絶縁層及び導体絶縁層を除去した電線前駆体(分割導体)と端子とを下記方法及び条件でTIG溶接した。
 端子には、断面の大きさが3.76mm(幅)×2.22mm(高さ)の無酸素銅(OFC)の平角導体を用いた。実装で考えられる端子等は様々ではあるが、本試験では、いずれの場合も端子には上記の溶接用部材と同等のものを用いた。
 溶接は、溶接用部材の溶接予定凹陥部の底面若しくは溶接用部材の端面と端子の端面とを突き合わせた状態で行った。
 
 - TIG溶接の方法及び条件 -
 TIG溶接は、不活性ガスにアルゴンを用い、そのアルゴンを溶接部に12.0L/minで供給し、溶接棒に直径3.2mmのタングステン棒を用いた。そして、電流値190A、通電時間0.1秒の条件で行った。
 - ファイバレーザ溶接の条件 -
レーザ溶接装置:ASF1J23(商品名、古河電気工業社製)、500W、CWファイバレーザ
レーザビーム出力:300W
発振波長:1084nm(シングルモード発振レーザ光)
掃引速度:100mm/sec.
焦点位置のレーザ光スポット径:20μm
全条件ジャストフォーカスでレーザ光照射
レーザ光照射位置:突き合わせ面に対して平角導体の軸線に垂直な方向から突き合わせ位置に沿って照射
 上述のようにして各絶縁電線材と端子との溶接済サンプルについて、JIS Z 2241:2011に準拠して、引張試験を行い、測定した引張強度が300MPa以上であれば、溶接用部材又は平角電線の端部が端子と分離しない程度に平角導体と溶接用部材とが強固に溶接しているものとして「G」と判定した。一方、引張強度が300MPa未満であれば、溶接強度が不足しているものとして「N」と判定した。合格は「G」判定とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1及び表2から以下のことが分かる。
 すなわち、従来の溶接加工法である、絶縁電線材から外周絶縁層及び導体絶縁層を除去した電線前駆体(溶接用部材を溶接していない)と端子とをTGI溶接した比較例9は、電線前駆体として実施例1及び7で製造した電線前駆体のいずれを用いた場合にも、溶接こそできたものの溶接強度が小さく、端子等との溶接加工性に劣るものであった(表2)。
 また、比較例1~8で製造した溶接用部材を有する絶縁電線材は、突き合わせ面に対して平行な方向から突き合わせ位置に沿って特定の条件でレーザ光を照射して、平角導体と溶接用部材とを溶接したものである。これらの絶縁電線材は、いずれも、スス又はブローホールの発生又は残存を抑えることができず、貫通溶接できないか、できたとしても溶接強度が十分ではない。そのため、溶接用部材と端子とのTIG溶接は可能であったが、溶接用部材と平角導体との脱落等が懸念され、溶接加工性、更には信頼性に劣るものである。
 これに対して、実施例1~24は、いずれも、外周絶縁層及び導体絶縁層を剥離除去していなくても、スス及びブローホールの発生又は残存を抑えて強固な溶接ができる。また、平角導体の外周面に錫層が形成されているものでは、総じて、引張強度が高められる。更に、表2に示されるように、実施例1~24の絶縁電線材に設けた溶接用部材と端子とは、TIG溶接法によって、強固な溶接強度で溶接できる。このように、実施例の絶縁電線材は、溶接用部材と端子とのTIG溶接が可能で、しかも溶接用部材と平角導体とが強固に溶接されていてそれらの分離、脱離等を防止でき、その結果、端子等との溶接加工性、更には信頼性にも優れるものである。
 以上の結果から、実施例1~24の絶縁電線材は、いずれも、絶縁電線材の他の端部や端子等との溶接加工性に優れ、TIG溶接による電気的接続が可能となることが分かった。
 上述の結果から、上記分割導体を含む電線前駆体に代えて、単芯導体を含む導体とその外周を被覆する外周絶縁層とを有する絶縁電線を分割導体と同数用いても、上記分割導体を含む電線前駆体と同様に、溶接用部材にファイバレーザ溶接することができることが分かる。
 また、実施例1~24の各絶縁電線材をコイルに適用した場合、平角導体13が3層のリボン線からなる分割導体11、又は平角リッツ線からなる平角導体13であることから、高周波特性として、渦電流損失が低減されることも確認できた。
 本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。
 本願は、2018年3月30日に日本国で特許出願された特願2018-067210に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
 1、2、5A、5B、5C 絶縁電線材
 11、21 分割導体
 12、22 導体絶縁層
 13、23 (分割)導体
 14、24、34 外周絶縁層
 15、25、35A、35B、35C 溶接部
 16、26、36A、36B、36C、36D 溶接用部材
  161 端面
 17、27、37A、37B 溶接予定凹陥部
 38 絶縁電線
 40 コイル
 41 コア
 42 溝
 50 ステータ
 51 ステータコア
 52 スロット
 53 コイル
 54 電線セグメント
 54a 開放端部(溶接用部材)

Claims (18)

  1.  単芯導体を含む導体と前記導体の外周を被覆する外周絶縁層とを有する、1本又は複数本の絶縁電線と、
     前記絶縁電線の少なくとも一方の端部に、前記単芯導体との溶接部を介して、少なくとも該溶接部の周面に接合された溶接用部材と、を有する絶縁電線材。
  2.  前記導体が、前記単芯導体の外周面を被覆する導体絶縁層を有する請求項1に記載の絶縁電線材。
  3.  互いに並行若しくは螺旋状に配置された複数本の分割導体、及び、前記分割導体間に挟持された導体絶縁層を有する導体と、
     前記導体の外周を被覆する外周絶縁層と、
     前記導体の少なくとも一方の端部に、分割導体との溶接部を介して、少なくとも該溶接部の周面に接合された溶接用部材と、を有する絶縁電線材。
  4.  前記単芯導体又は分割導体が、平角導体である請求項1~3のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  5.  前記複数本の分割導体が、いずれも、リボン線である請求項3又は4に記載の絶縁電線材。
  6.  前記複数本の分割導体が、いずれも、外周面を被覆する導体絶縁層を有するエナメル素線であり、
     前記導体が、前記エナメル素線からなる撚り線の成形体である請求項3~5のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  7.  前記単芯導体又は分割導体の材質が、無酸素銅である請求項1~6のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  8.  前記溶接用部材の材質が、無酸素銅である請求項1~7のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  9.  前記溶接部が、錫元素を含有する請求項7又は8に記載の絶縁電線材。
  10.  前記溶接部の引張強度が、300MPa以上である請求項1~9のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  11.  前記外周絶縁層が、ポリエーテルエーテルケトンからなる層である請求項1~10のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  12.  前記導体絶縁層が、有機高分子からなる絶縁層である請求項2~11のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  13.  前記導体絶縁層が、気泡を有する絶縁層である請求項2~12のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  14.  前記溶接用部材の溶接前の断面積Sc1と、前記導体の溶接前の断面積Sc2との面積比[Sc1:Sc2]が、1:0.8~1.2の範囲を満たす請求項1~13のいずれか1項に記載の絶縁電線材。
  15.  請求項1~14のいずれか1項に記載の絶縁電線材を有するコイル。
  16.  請求項1~14のいずれか1項に記載の絶縁電線材を複数有し、前記絶縁電線材の溶接用部材が互いに電気的に接続されてなるコイル。
  17.  請求項15又は16に記載のコイルを有する電気・電子機器。
  18.  請求項1~14のいずれか1項に記載の絶縁電線材の製造方法であって、
     前記導体の端面と前記溶接用部材の溶接予定部とを突き合わせた状態で、前記溶接予定部に対して該溶接予定部の厚さ方向にファイバレーザを照射して、前記端面と前記溶接用部材とを溶接する、絶縁電線材の製造方法。
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