(57)【要約】【課題】  渦電流による損失を低減でき、かつ大電流での利用に好適な巻線用線材を提供する。【解決手段】  導体100の外側に導体絶縁被膜200を有する巻線用線材である。導体100は、複数本の分割素線100A、100Bを組み合わせることで所定断面の１本の導体100に形成される。各分割素線100A、100Bは、導体芯線110A、110Bと、導体芯線110A、110Bを覆う芯線絶縁被膜（酸化膜120A、120B）とから構成される。導体100を複数の分割素線100A、100Bで構成し、各分割素線100A、100Bに芯線絶縁被膜を形成することで、各分割素線間を電気的に絶縁し、大きな渦電流が導体断面に発生することを抑制する。【選択図】  図１
2006100077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外側に導体絶縁被膜を有する巻線用線材であって、
前記導体は、複数本の分割素線を組み合わせることで所定断面の１本の導体に形成され、
各分割素線は、導体芯線と、導体芯線を覆う芯線絶縁被膜とから構成されることを特徴とする巻線用線材。
【請求項２】
芯線絶縁被膜が酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載の巻線用線材。
【請求項３】
分割素線には、断面形状が非円形のものが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の巻線用線材。
【請求項４】
複数本の導体芯線を用意する工程と、
各導体芯線に芯線絶縁被膜を形成して分割素線とする工程と、
複数本の分割素線を組み合わせて所定断面形状の導体とする工程と、
導体の外側に導体絶縁被膜を形成する工程とを有することを特徴とする巻線用線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線用線材、及び巻線用線材の製造方法に関するものである。特に、モータコイルなどの電磁部品の巻線に好適な巻線用線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータコイルには、銅などからなる導体の上にポリアミドイミドなどの絶縁被膜を形成した巻線用線材が知られている（例えば特許文献１）。このような巻線用線材は、モータのステータまたはロータを構成する鉄心（コア）に巻き付けられることでコイルを構成する。
【０００３】
一方、近年、電気自動車やハイブリッド自動車の開発の進展に伴い、より高出力のモータが要望されている。モータの出力を上げるための一手段として、モータコイルに流れる電流値を大きくすることが挙げられる。
【０００４】
より具体的には、大断面積の巻線用線材を用いて大電流が流せるようにすることが考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、単に大断面積の巻線用線材では、渦電流対策がなされておらず、渦電流損が発生するという問題があった。
【０００７】
巻線用線材の導体の断面積が大きくなれば、渦電流も大きくなり、それに伴って渦電流損が大きくなるという問題がある。
【０００８】
ここで、複数の絶縁素線が撚り合わされた撚り線を巻線用線材に用い、その撚り線径を大断面積の巻線用線材と同一径とすれば、導体の断面を絶縁素線数に分割したことになり、渦電流対策として有効である。ところが、撚り線にすれば、大断面積の単線の場合に比べて、絶縁素線間に隙間が形成され、かつ隣接する絶縁素線の間で絶縁被膜が二重になるため、占積率が低下することになる。
【０００９】
一方、単に導体断面を複数領域に区分しただけでは、各分割領域間に絶縁が施されていないため、渦電流対策にはならない。
【００１０】
従って、本発明の主目的は、渦電流による損失を低減でき、かつ大電流での利用に好適な巻線用線材を提供することにある。また、本発明の他の目的は、このような巻線用線材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、絶縁被膜を有する導体の断面を複数の分割素線に区切ることで上記の目的を達成する。
【００１２】
本発明巻線用線材は、導体の外側に導体絶縁被膜を有する巻線用線材であって、前記導体は、複数本の分割素線を組み合わせることで所定断面の１本の導体に形成され、各分割素線は、導体芯線と、導体芯線を覆う芯線絶縁被膜とから構成されることを特徴とする。
【００１３】
導体を複数の分割素線で構成し、各分割素線に芯線絶縁被膜を形成することで、各分割素線間を電気的に絶縁し、大きな渦電流が導体断面に発生することを抑制することができる。つまり、渦電流を各分割素線ごとの小さなものに分割し、渦電流損の低減を図ることができる。
【００１４】
一方、本発明巻線用線材の製造方法は、複数本の導体芯線を用意する工程と、各導体芯線に芯線絶縁被膜を形成して分割素線とする工程と、複数本の分割素線を組み合わせて所定断面形状の導体とする工程と、導体の外側に導体絶縁被膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば、予め複数本の分割素線を用意してから所定断面の導体に組合せを行うため、複数の素線を組み合わせてから伸線などの塑性加工を行って所定断面形状の導体にする必要がない。そのため、導体とした際に、芯線絶縁被膜を損傷することがない。
【００１６】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１７】
本発明巻線用線材は、導体と、導体の外側に形成された導体絶縁被膜とを有する。このうち、導体は、複数本の分割素線を集合することで所定断面に形成されている。
【００１８】
分割素線は、導体の断面を芯線絶縁被膜で複数領域に分割した際の１領域に対応する素線のことである。各分割素線は、導体芯線と芯線絶縁被膜とから構成される。
【００１９】
導体芯線の材質としては、導電性を有する線材であれば種々のものが利用できる。モータ、トランス、リアクトルなどの巻線として実績のあるものが好ましい。例えば、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、銅覆アルミ、銅覆アルミ合金を用いることができる。
【００２０】
導体芯線の断面形状は、組み合わせることで所定の断面形状の導体となるような形状とする。特に、隣接する導体芯線と面接触にて組み合わされることで所定断面の導体を構成するような断面形状が好適である。隣接する導体芯線同士が面接触することにより、導体芯線間に空隙の発生をなくし、コイルとして用いた場合の占積率を向上させることができる。このような面接触可能な導体芯線は、少なくとも１本の導体芯線を非円形とすればよい。具体的には、中心角が90°の扇型の断面の導体芯線を用意し、これを４本用いて断面が円形の導体を構成することや、断面が長方形の導体芯線を４本用いて、断面が長方形の導体を構成することが考えられる。
【００２１】
この導体芯線の形成方法は、代表的には伸線が挙げられる。例えば、組み合わせることで所定の断面形状の導体となるような導体芯線の断面形状を決定しておき、その導体芯線の形状に応じた異型ダイスを用いて伸線を行えばよい。
【００２２】
一方、芯線絶縁被膜は、各導体芯線上に形成され、各導体芯線間の渦電流を分断する機能を有する被膜である。この被膜は渦電流の分断に必要な絶縁性能を確保できればよい。
【００２３】
芯線絶縁被膜の材質には、酸化膜が好適である。例えば、導体芯線を銅で構成した場合、その芯線上に亜酸化銅（Cu2O）膜を形成し、芯線絶縁被膜として用いればよい。亜酸化銅膜の絶縁特性は必ずしも高くはないが、渦電流を分断することには利用できる。
【００２４】
芯線絶縁被膜の厚さは、渦電流の分断が可能な絶縁特性が得られる厚さとする。通常、酸化膜と同等以上の抵抗を有する材料であれば、1μm以上の厚さがあれば、上記の絶縁特性が得られる。ただし、芯線絶縁被膜の薄い方がコイルとして用いた場合の占積率を上げられるため好ましい。従って、芯線絶縁被膜の厚さは10μm程度以下とすることが望ましい。
【００２５】
芯線絶縁被膜の形成方法は、酸化膜を形成する場合、代表的には導体芯線に熱処理を施すことで行えばよい。例えば、大気中で処理する場合、700〜800℃で5〜60秒保持し、その後、水などの冷媒を用いて300℃以下に急冷することにより酸化膜を形成することができる。
【００２６】
以上の分割素線を複数本用意し、これらを組み合わせて導体を構成する。つまり、複数の素線を組み合わせてから所定断面の導体に塑性加工するのではなく、予め所定断面形状の分割素線を得ておき、これら分割素線を組み合わせて所定断面の導体を形成する。そのため、素線の組合せ後に伸線などの塑性加工を行うことなく導体を構成することができ、芯線絶縁被膜が塑性加工で損傷することを回避できる。また、組合せの方法は、単に複数本の分割素線を集束するだけでもよいし、集束してから撚りを加えてもよい。
【００２７】
この組合せにより導体を形成したら、ばらけ防止材で各分割素線を一体にしてもよい。各分割素線を一体に構成することで、巻線時の導体の巻き崩れ防止を図ることができる。もちろん、ばらけ防止材を設ければ、導体を補強する機能も実現できる。ばらけ防止材の材料としては、占積率向上の観点から、金属製材料が好適である。ばらけ防止材の形成方法としては、スリーブの形成やテープ巻きが挙げられる。例えば、導体上に金属スリーブを押出などで形成したり、導体上に金属テープを螺旋状に巻き付けてばらけ防止材とすることが挙げられる。分割素線を組み合わせた際、各素線がばらけなければ、ばらけ防止材を設けなくてもよいことは言うまでもない。
【００２８】
分割素線から構成された導体には、導体絶縁被膜が施される。この導体絶縁被膜は、巻線用線材をコイルとして用いた場合に、隣接するターン間の絶縁を確保するためのものである。導体絶縁被膜の材質としては、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどが利用できる。この導体絶縁被膜の形成方法は、代表的には、導体に絶縁塗料を薄く塗布し、その導体を導体絶縁被膜焼付け炉に通過させることにより行う。ばらけ防止材を用いた場合には、ばらけ防止材の上に導体絶縁被膜を形成すれば良い。
【００２９】
上記の本発明巻線用線材は、モータ、トランス、リアクトルなどの巻線として好適に利用できる。特に、近年、一層の大電流対応が求められる電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される走行用モータのモータコイルとして好適に利用できる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明巻線用線材によれば、導体自体が芯線絶縁被膜を形成した分割素線により断面において複数領域に分割されるため、大きな渦電流が導体断面に発生することを抑制し、渦電流損の低減を図ることができる。
【００３１】
また、本発明巻線用線材の製造方法によれば、予め複数本の分割素線を用意してから所定断面の導体に組合せを行うため、複数の素線を組み合わせてから伸線などの塑性加工を行って所定断面形状の導体にする必要がない。そのため、導体とした際に、芯線絶縁被膜を損傷することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
（実施例１：円形断面線材）
図１は本発明巻線用線材の断面図である。この図に示すように、本発明線材は、導体100と、導体の外側に形成された導体絶縁被膜200とを有する。このうち、導体100は複数本の分割素線を組み合わせて円形断面に構成されている。さらに、本例では、導体と導体絶縁被膜との間にばらけ防止材300を設けている。
【００３４】
この線材を構成する導体100は、１本の円形分割素線100Aと、8本の扇形分割素線100Bとから構成される。いずれの分割素線100A、100Bも、導体芯線110A、110Bの上に酸化膜120A、120Bが形成された構成である。ここでは、導体芯線110A、110Bに銅を用い、酸化膜120A、120Bに亜酸化銅（Cu2O）膜を用いた。
【００３５】
導体芯線110A、110Bは伸線により得られる。すなわち、円形分割素線100Aは円形ダイスにより伸線し、扇形分割素線100Bは扇形のダイス孔を有する異型ダイスを用いて伸線をして得る。この扇形分割素線100Bは、同心状の短円弧と長円弧の両端を直線でつないだ断面形状を有し、その短円弧の曲げ径が円形分割素線100Aの外周面の曲げ径に適合するサイズとなっている。また、酸化膜120A、120Bは、伸線後の各導体芯線110A、110Bを700℃で10秒保持し、300℃以下まで急冷することにより、厚さ1μmとする。
【００３６】
以上のようにして各分割素線100A、100Bを得たら、円形分割素線100Aを中心に配し、この円形分割素線100Aを取り囲むように8本の扇形分割素線100Bを配することで、断面が円形の導体を形成する。
【００３７】
導体100が形成されたら、導体100上にばらけ防止材300を設ける。ばらけ防止材300は、ここではアルミ製の金属テープを導体100上に螺旋状に巻き付けることで形成する。ばらけ防止材300を設けることで、その後の導体100の取り扱いにおいて、導体100がばらけることを抑制できる。
【００３８】
続いて、ばらけ防止材300の上に導体絶縁被膜200を形成する。ここでは、ポリアミドイミドの絶縁塗料を導体上に薄く塗布し、その導体を導体絶縁被膜焼付け炉に通過させることにより導体絶縁被膜200の形成を行った。形成された導体絶縁被膜200の厚さは36μmである。
【００３９】
以上の巻線用線材によれば、導体断面が酸化膜120A、120Bにより各分割素線100A、100Bごとに分割されているため、大きな渦電流の発生を抑制し、渦電流損を低減することができる。また、導体全体としては大断面積を確保できているため、大電流での使用に対応することが可能である。
【００４０】
（実施例２：円形断面導体）
実施例１では、円形分割素線と扇形分割素線の2種類の断面形状の分割素線を用いたが、全て同じ断面形状の分割素線で導体を構成しても良い。
【００４１】
図２は扇形分割素線だけから構成される本発明線材の導体断面図である。この導体100では、中心角が90°の扇形を有する断面形状の分割素線100Cを4本組み合わせて円形断面の導体100を構成している。各分割素線において、導体芯線110C上に酸化膜120Cが形成されている点は、実施例1と同様である。また、図示していないが、この導体100の外側に導体絶縁被膜を形成する点も実施例1と同様である。
【００４２】
この図に示すように、必要とされる渦電流対策に応じて、適宜導体の分割数（分割素線本数）や分割素線の断面形状を変更することが可能である。本例の導体を用いれば、円形分割素線を用いなくても渦電流の細分割が可能な巻線用線材を得ることができる。
【００４３】
（実施例３：矩形断面導体）
次に、断面が矩形の導体を用いた本発明巻線用線材を説明する。図3は、本発明線材における矩形の断面を有する導体の断面図である。
【００４４】
図3(A)に示すように、この導体100は、矩形断面の分割素線100Dを水平方向に並列して構成される。各分割素線100Dは、矩形のダイス孔を有する異型ダイスで伸線して導体芯線110Dを得ておき、各導体芯線110Dに実施例1と同様の熱処理を施して酸化膜120Dを形成している。そして、4本の分割素線100Dを並列して導体100を構成する。得られた導体100には、実施例1と同様に導体絶縁被膜（図示せず）を形成する。必要に応じて、ばらけ防止材を設けてもよい。
【００４５】
この実施例では、水平方向にしか分割素線100Dを並列していないが、水平方向と垂直方向の両方に分割素線100Dを並列し、図3(B)に示す構成の導体としても良い。
【００４６】
このような矩形断面の導体を用いた巻線用線材とすれば、この線材を鉄心に整列巻した際、各線材が面接触して隣接され、線材間に隙間が形成されることがないため、より一層の占積率の向上を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明巻線用線材は、モータ、トランス、リアクトルなどの巻線として好適に利用できる。特に、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される走行用モータのモータコイルとして好適に利用できる。また、本発明巻線用線材の製造方法は、本発明巻線用線材を製造する分野において利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１における本発明巻線用線材の断面図である。
【図２】実施例２における本発明巻線用線材の導体の断面図である。
【図３】実施例３における本発明巻線用線材の導体の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
100  導体  100A  円形分割素線  100B、100C  扇形分割素線
100D  矩形分割素線  110A、110B、110C、110D  導体芯線
120A、120B、120C、120D  酸化膜
200  導体絶縁被膜
300  ばらけ防止材
【図１】
2006100077.tif 000003
【図２】
2006100077.tif 000004
【図３】
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