説明

集合導体及びその製造方法

【課題】スロットのデッドスペースを少なくする集合導体を提供する。
【解決手段】集合導体10は、複数の導体線11が一体化した帯状に構成されている。集合導体10は、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の導体線が一体化された帯状の集合導体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の導体線が束ねられて一体に構成された集合導体として種々のものが提案されている。
【0003】
特許文献1には、断面円形よりなるエナメル線の複数本を横2列となるように配列撚合わせし、全体の横断面が長方形状の平型撚線となるように構成してなるリッツ線が開示されている。そして、これによれば、巻線における占積率を向上させることができる、と記載されている。
【0004】
特許文献2には、複数本の絶縁素線を束ねた集合線の外側に自己融着層を設けた自己融着集合線として、導体上に絶縁層と自己融着層を順次形成した自己融着絶縁素線の複数本が自己融着層相互を接着して平行に束ね合わされ、束ね合わさった集合線の外周に熱可塑性の自己融着層が形成されたものが開示されている。そして、これによれば、外側の自己融着層を形成する焼付け時に絶縁素線のばらけを生じにくく、偏向コイル等の複雑な形状に巻線する際にも絶縁素線の飛び出しや断線がなく、導体断面積が大きく高いコイル占積率を確保できる、と記載されている。
【0005】
特許文献3には、複数本の自己融着性平角エナメル線を集合、転位、撚合わせて得られる撚線の外周に絶縁テープを螺旋巻きして成る自己融着性転位電線において、自己融着性平角エナメル線が自己潤滑・自己融着性平角エナメル線であるものが開示されている。そして、これによれば、転位電線の製造作業及びコイル巻線作業時には素線同志が優れた相互滑り性を発揮し、しかもコイルの熱融着時には素線相互が強固に熱融着できる、と記載されている。
【特許文献1】特開平2−242531号公報
【特許文献2】特開平9−161547号公報
【特許文献3】特開平11−203948号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、自動車用のインバータモータの分野では、断面矩形に形成された均一幅の帯状の導体がスロットに嵌められるように複数回巻かれてコイルを構成する。つまり、スロット内に同一の導体による積層構造が形成される。
【0007】
ところが、図4に示すように、ステーターコア20’のスロット21’は一般に底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されているため、スロット21’の底部側において、導体10’の積層構造の両側にデッドスペースが形成されてしまう。
【0008】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スロットのデッドスペースを少なくする集合導体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成する本発明は、複数の導体線が一体化された帯状の集合導体であって、
一端から他端に向かって漸次幅が広くなるように形成されていることを特徴とする。
【0010】
そして、この集合導体を製造するには、複数の導体線を一体化した均一幅の帯状体を形成し、それを一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように成形加工すればよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように形成されている集合導体であるので、スロットが底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されていても、幅広端から幅狭端へと巻いていけば、スロットの底部側が幅が広く且つ開口部側が幅が狭い集合導体の積層構造が形成され、従って、集合導体の積層構造の両側に形成されるデッドスペースを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0013】
(集合導体)
図1は、本実施形態の集合導体10の一例を示す。この集合導体10は、インバータモータのステーターコア20のスロット21に嵌められるように複数回巻いてコイルを構成するものである。
【0014】
この集合導体10は、複数の導体線11が一体化されて帯状に構成されている。また、集合導体10は、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように形成されている。さらに、集合導体10は、厚さが長さ方向に均一に形成されていても、また、一端から他端に向かうに従って漸次厚さが薄く形成されていてもよい。
【0015】
集合導体10は、例えば、長さが4〜5m、一端において、幅3〜4mm及び厚さ0.5〜1.0mm、他端において、幅5〜10mm及び厚さ0.2〜0.5mmにそれぞれ形成されている。なお、この集合導体10は、インバータモータのステーターコア20のスロット21への嵌め入れ方向が厚さ方向となり、従って、幅と厚さが等しい、或いは、幅よりも厚さの方が大きい場合がある。
【0016】
集合導体10は、例えば、全体横断面形状が縦長又は横長の矩形であっても(図1(a))、また、幅方向の両側に斜辺を有する台形であってもよく(図1(b))、そうすることで、スロット21内に密に集合導体10を収納させることが可能となり、得られるモータの特性を向上させるものであれば、特に限定されるものではない。
【0017】
集合導体10を構成する複数の導体線11は、横断面において、m行×n列(例えば、m≧1、n≧2の整数であって、m=1〜4、n=5〜20が好ましい。mが1〜4及びnが5〜20において、集合導体10としての利点が大きく、しかも無撚り状態で容易に一体化させることができる。)に配設したもの、横断面形状が円形の導体線11を最密に配置させたもの(図3(a)、(b))等で構成されている。
【0018】
各導体線11は、全体横断面形状を分割した一部分の形状の横断面を有する。各導体線11は、例えば、横断面形状が円形であっても、また、四角形や六角形などの多角形であってもよい。これらの複数の導体線11は、横断面形状が同一であっても、また、相互に異なっていても、さらに、同一のものと異なるものとが混在していてもいずれであってもよい。
【0019】
各導体線11は、導体素線12とその外周に設けられた被覆層13とを備えている。
【0020】
導体素線12は、例えば、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、或いは、これらの合金等の導電材料で形成されている。導体素線12は、例えば、横断面積が0.0007〜4mm2である。
【0021】
被覆層13は、導体素線12より抵抗値が大きいものであればよく、一般的に電気絶縁性を有する材料である、例えば、アミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成されている。被覆層13は、樹脂を溶解させた溶液へのディッピング処理、或いは、電着塗装処理によって形成されるが、例えば、前者の場合には、層厚さが1〜10μm、後者の場合には、層厚さが1〜5μm(好ましくは1〜3μm)である。これらのうち、耐熱性の観点からは、アミドイミド樹脂やポリアミド樹脂やポリイミド樹脂が好ましく、また、ハンダ付の際に熱分解容易であるという観点からは、ウレタン樹脂が好ましく、さらに、耐熱性及び柔軟性の観点からは、アクリル樹脂が好ましく、それぞれ集合導体10の用途に応じた材料を適用すればよい。また、被覆層13は、導体素線12の酸化膜やめっきで形成されていてもよい。なお、各導体線11は、被覆層13を有さず、導体素線12だけで構成されていてもよい。
【0022】
複数の導体線11は、結着材14を介して隣接するものに密着して一体に形成されている。なお、結着材14は、導体線11全面に設けられている必要はなく、長さ方向に離散的に設けられていてもよい。但し、導体線11がばらけないようにするという観点からは、結着材14を全面に設けることが好ましい。また、結着材14は、集合導体10の外周を被覆するように設けられた構成となっていてもよい。
【0023】
結着材14は、例えば、ポリビニルブラチール系樹脂、ポリアミド系樹脂(ポリアミド系アルコール可溶樹脂を含む)、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂などの融着材、EVA系樹脂、アクリル形樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、クロロプレン系樹脂、シアノアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ニトリル系樹脂、PVC系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などの接着剤等である。これらのうち、アルコール浸漬により再密着或いは密着解除が可能であるという観点から、ポリアミド系アルコール可溶樹脂が好ましい。結着材14は、例えば、厚さが0.5〜3μmである。
【0024】
なお、集合導体10は、耐圧が必要な場合、一体に形成された複数の導体線11の外周に絶縁テープを巻いた構成としても、一体に形成された複数の導体線11をディッピング処理して外周表面に樹脂層を形成した構成としてもよい。
【0025】
以上の構成の集合導体10は、底部から開口部に向かうに従って幅が狭く形成されたインバータモータのステーターコア20のスロット21に、幅広端から幅狭端へと巻かれて積層構造を形成してコイルを構成する。スロット21は、例えば、底部の幅が6〜8mm、開口部の幅が3〜4mm、深さが90〜100mmにそれぞれ形成されている。
【0026】
この積層構造は、スロット21の底部側が幅が大きく且つ開口部側が幅が小さい集合導体10の積層構造であり、従って、図2(a)に示すように、集合導体10の積層構造の両側に形成されるデッドスペースが小さいものとなる。特に、図2(b)に示すように、集合導体10の横断面形状が幅方向の両側に斜辺を有する台形である場合、スロット21内に、厚さ方向の幅広側を底部側及び幅狭側を開口部側として集合導体10を積層し、両側面のそれぞれが内壁に対向する乃至は面接触する構造が構成されれば、集合導体10の積層構造の両側に形成されるデッドスペースが全くない乃至極めて小さいものとなる。
【0027】
また、複数の導体線11からなる集合導体10であって、単独導体線に比べて導体表面積が広いので、表皮効果による電流損失が小さく、また、大電流を流すことができる。
【0028】
(集合導体の製造方法)
次に、この集合導線の製造方法について説明する。
【0029】
まず、所定の横断面形状の導体素線12を伸線する。導体素線12は、横断面形状が円形であっても、また、四角形や六角形などの多角形や円形であっても、さらに、不規則形状であってもよい。
【0030】
次いで、導体素線12の表面に被覆層13を形成した導体線11を作製する。この工程は、例えば、樹脂を溶解させた溶液に導体素線12を浸漬した後に乾燥させるディッピング処理、電着塗装処理、表面酸化処理、メッキ処理等により行うことができる。
【0031】
次いで、導体線11の表面に結着材14を付着させる。この工程は、例えば、樹脂を溶解させた溶液に導体線11を浸漬した後に乾燥させるディッピング処理等により行うことができる。
【0032】
次いで、複数の導体線11を無撚り状態、又は、一方向に撚った状態に均一幅に束ねる。複数の導体線11は、横断面形状が同一であっても、また、相互に異なっていても、さらに、同一のものと異なるものとが混在していてもいずれであってもよい。
【0033】
次いで、複数の導体線11を一体化させて均一幅の帯状体15を形成する。この工程は、例えば、加熱して結着材14を溶融させて結着材14同士を密着させる方法、アルコールに浸漬してポリアミド系アルコール可溶樹脂の結着材14をゲル化させて結着材14同士を密着させる方法等により行うことができる。帯状体15は、横断面形状が縦長又は横長の矩形であっても、また、幅方向の両側に斜辺を有する台形であってもよく、特に限定されるものではない。なお、一体化前後の少なくとも一方にダイスに通して一体化度を高めてもよい。
【0034】
最後に、均一幅の帯状体15を、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように成形加工して集合導体10を製造する。このとき、集合導体10は、一端から他端に向かうに従って漸次厚さが薄く形成される。この工程は、例えば、集合導体10の形状に対応した溝が形成された金型に帯状体15をセットしてプレスする方法、各々、軸直方向に可動な複数の成形用ローラで囲まれた領域に帯状体15を通し、長さ方向に沿ってローラー間隔を変化させる方法等により行うことができる。なお、図3(a)に示すように、帯状体15の横断面形状と集合導体10の断面形状とが異なっていても、また、図3(b)に示すように、帯状体15の横断面形状と集合導体10の断面形状とが同一であってもいずれでもよい。
【0035】
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態では、導体素線12を被覆層13で被覆した構成の導体線11としたが、特にこれに限定されるものではなく、被覆層13を有さず、導体素線12それ自体が導体線11を構成するものであってもよい。
【0036】
また、上記実施形態では、複数の導体線11が結着材14によって一体に形成された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、複数の導体線11が束ねられて外周に絶縁テープが巻かれて一体に形成された構成であっても、また、複数の導体線に撚りが施されて一体に形成された構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0037】
以上に説明したように、本発明は、複数の導体線が一体化した帯状の集合導体及びその製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】集合導体の斜視図である。
【図2】集合導体をスロットに設けた状態を示す断面図である。
【図3】帯状体から集合導体への成形加工を示す説明図である。
【図4】従来の導体をスロットに設けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【0039】
10 集合導体
11 導体線
12 導体素線
13 被覆層
14 結着材
15 帯状体
20 ステーターコア
21 スロット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の導体線が一体化された帯状の集合導体であって、
一端から他端に向かって漸次幅が広くなるように形成されていることを特徴とする集合導体。
【請求項2】
請求項1に記載された集合導体において、
一端から他端に向かって漸次厚さが薄く形成されていることを特徴とする集合導体。
【請求項3】
請求項1に記載された集合導体において、
上記全体横断面形状が台形であることを特徴とする集合導体。
【請求項4】
複数の導体線が一体化された帯状の集合導体の製造方法であって、
複数の導体線を一体化して長さ方向に均一幅の帯状体を形成するステップと、
上記帯状体を、一端から他端に向かうに従って漸次幅が広くなるように成形加工するステップと、
を備えた集合導体の製造方法。
【請求項5】
請求項4に記載された集合導体の製造方法において、
上記導体線の横断面形状が円形であることを特徴とする集合導体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−227263(P2007−227263A)
【公開日】平成19年9月6日(2007.9.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−49138(P2006−49138)
【出願日】平成18年2月24日(2006.2.24)
【出願人】(000003263)三菱電線工業株式会社 (734)
【Fターム(参考)】