(57)【要約】【課題】渦電流損失を低減することが可能な線材およびそれを用いた電気機器を提供する。【解決手段】長手方向に延びる線材であって、線材２０の長手方向に直交する断面には板状導体２２が巻かれた渦巻形状が現われており、板状導体２２の表面に絶縁皮膜２３，２４が形成されており、隣接する板状導体２２の間には絶縁皮膜２３，２４が介在している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる線材であって、
線材の長手方向に直交する断面には、板状導体が巻かれた渦巻形状が現われており、
前記板状導体の表面に絶縁皮膜が形成されており、
隣接する前記板状導体間に絶縁皮膜が介在している、線材。
【請求項２】
前記板状導体の互いに対向する表面の各々に前記絶縁皮膜が形成されている、請求項１に記載の線材。
【請求項３】
ティースと、請求項１に記載の線材からなるコイルとを備え、前記コイルが前記ティースに巻付けられている電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、線材およびそれを用いた電気機器に関し、より特定的には、回転電機に用いられる線材およびそれを用いた電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機を構成するコイルの構造は、たとえば特開２００３−１９９２７５号公報（特許文献１）および特開２００８−１４８３７５号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９９２７５号公報
【特許文献２】特開２００８−１４８３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、絶縁被覆処理を施した角線を折り曲げて構成したコイルが開示されている。これにより占積率を向上させることが開示されている。
【０００５】
特許文献２では、複数本の細線導体を捩じることで渦電流を低減するコイルが開示されている。
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、十分にコイルに流れる渦電流を低減することができないという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、渦電流を低減することが可能な線材およびそれを用いた電気機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に従った線材は、長手方向に延びる線材であって、線材の長手方向に直交する断面には、板状導体が巻かれた渦巻形状が現われており、板状導体の表面に絶縁皮膜が形成されており、隣接する板状導体間に絶縁皮膜が介在している。
【０００９】
このように構成された線材では、隣接する板状導体間に絶縁皮膜が介在しているため、線材内で渦電流の発生を抑制することができる。その結果渦電流損失を低減させることができる。
【００１０】
好ましくは、板状導体の互いに対向する表面の各々に絶縁皮膜が形成されている。
この発明に従った電気機器は、ティースと、上述の線材により構成されるコイルとを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態に従った回転電機を備えた車両の駆動部の構成を説明するための図である。
【図２】この発明に従った線材が用いられる回転電機の一部分の構成を説明するための図である。
【図３】図２で示す１つの線材を構成する板状導体を詳細に説明するための一部断面を含む斜視図である。
【図４】図３で示す線材の断面部分であるＩＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図５】図３および４で示す実施の形態１に従った絶縁皮膜の製造方法を説明するための図である。
【図６】図５中のＶＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２に従った線材の製造方法を説明するための一部断面を含む斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２に従った線材の一部断面を含む斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３に従った線材の製造方法の第１工程を説明するための一部断面を含む斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に従って線材の製造方法の第２工程を説明するための一部断面を含む斜視図である。
【図１１】完成した実施の形態３に従って線材の斜視図である。
【図１２】図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。また、各実施の形態を組合せることも可能である。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態に従った回転電機を備えた車両の駆動部の構成を説明するための図である。図１では、この発明に従った車輌に搭載される回転電機を駆動させるための電気回路をしている。図１を参照して、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）２７００は、コンバータ２７１０と、インバータ２７２０と、制御装置２７３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン２７４０Ｕ，２７４０Ｖ，２７４０Ｗとを含む。コンバータ２７１０は、バッテリ３０００とインバータ２７２０の間に接続され、インバータ２７２０は、出力ライン２７４０Ｕ，２７４０Ｖ，２７４０Ｗを介して回転電機２２００と接続される。
【００１４】
コンバータ２７１０に接続されるバッテリ３０００は、たとえばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。バッテリ３０００は、発生した直流電圧をコンバータ２７１０に供給し、また、コンバータ２７１０から受ける直流電圧によって充電される。
【００１５】
コンバータ２７１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２とダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間
に直列に接続され、制御装置２７３０からの制御信号をベースに受取る。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリ３０００の正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。
【００１６】
このコンバータ２７１０は、リアクトルＬを用いてバッテリ３０００から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ２７１０は、インバータ２７２０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ３０００を充電する。
【００１７】
インバータ２７２０は、Ｕ相アーム２７５０Ｕ、Ｖ相アーム２７５０ＶおよびＷ相アーム２７５０Ｗからなる。各相アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続される。Ｕ相アーム２７５０Ｕは、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含み、Ｖ相アーム２７５０Ｖは、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６を含み、Ｗ相アーム２７５０Ｗは、直列に接続されたパワートランジスタＱ７，Ｑ８を含む。ダイオードＤ３〜Ｄ８は、それぞれパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン２７４０Ｕ，２７４０Ｖ，２７４０Ｗを介してモータジェネレータとしての回転電機２２００の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。
【００１８】
インバータ２７２０は、制御装置２７３０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換して回転電機２２００へ出力する。また、インバータ２７２０は、回転電機２２００によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。
【００１９】
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。
【００２０】
制御装置２７３０は、モータトルク指令値、回転電機２２００の各相電流値、およびインバータ２７２０の入力電圧に基づいて回転電機２２００の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ２７２０へ出力する。
【００２１】
また、制御装置２７３０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ２７２０の入力電圧を最適化するためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ２７１０へ出力する。
【００２２】
さらに、制御装置２７３０は、回転電機２２００によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０００を充電するため、コンバータ２７１０およびインバータ２７２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。
【００２３】
ＰＣＵ２７００においては、コンバータ２７１０は、制御装置２７３０からの制御信号に基づいて、バッテリ３０００から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２に供給する。そして、インバータ２７２０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換して回転電機２２００へ出力する。
【００２４】
また、インバータ２７２０は、回転電機２２００の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ２へ出力する。そして、コンバータ２７１０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ３０００を充電する。
【００２５】
図２は、この発明に従った線材が用いられる回転電機の一部分の構成を説明するための図である。図２を参照して、この発明に従った回転電機２２００は、ティース１０と、ティース１０に巻かれたコイル３０とを有する。コイル３０は線材２０をティース１０に巻付けることにより構成される。ティース１０はステータコアであり、ティース１０とコイル３０とがステータを構成している。
【００２６】
なお、この実施の形態では、回転電機２２００のステータのみを示しているが、回転電機２２００はロータを有する。また、回転電機２２００の巻線方法としてこの実施の形態では集中巻を示しているが、分布巻であってもよい。複数の線材２０が積層して配置されている。
【００２７】
図３は、図２で示す１つの線材を構成する板状導体を詳細に説明するための一部断面を含む斜視図である。図４は、図３で示す線材の断面部分であるＩＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図３および図４を参照して、長手方向に延びる線材２０において、長手方向と直交する断面では、図３および図４で示すように、板状導体２２が渦巻形状となって現われる。板状導体２２の外周側には絶縁皮膜２３が設けられ、内周側には絶縁皮膜２４が設けられている。なお、絶縁皮膜２４および絶縁皮膜２３の両方を設ける必要はなく、少なくとも絶縁皮膜２４および絶縁皮膜２３の一方が設けられていればよい。
【００２８】
隣接する板状導体２２間には、絶縁皮膜２４と絶縁皮膜２３とが介在している。線材２０の最外周面にはエナメル絶縁皮膜２１が形成されている。絶縁皮膜２４および絶縁皮膜２３を構成する方法として、特定の薬品を塗布することにより、板状導体２２の表面を酸化させ酸化絶縁膜を形成することが考えられる。また、絶縁皮膜２４および絶縁皮膜２３の形成方法として、絶縁フィルムを貼付けることで絶縁皮膜２４および絶縁皮膜２３を構成してもよい。
【００２９】
図５は、図３および４で示す実施の形態１に従った絶縁皮膜の製造方法を説明するための図である。図６は、図５中のＶＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図５および図６を参照して、まず板状導体２２を準備し、板状導体を図５で示すように渦巻状に（ロール状に）巻く。板状導体２２の内周面側には絶縁皮膜２４が形成され外周側には絶縁皮膜２３が形成している。そして、ロール状に巻かれた板状導体２２を圧縮することで図３で示す形状の線材２０を構成することができる。
【００３０】
このように構成された線材２０では、縦および横のどちらからの漏れ磁束に対しても渦電流を低減させることができる。さらに低コストで製造することができる。
【００３１】
さらに、各線材を分離しないため、循環電流の発生を抑制することができる。
（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２に従った線材の製造方法を説明するための一部断面を含む斜視図である。図７を参照して、実施の形態２に従った線材の製造方法では、実施の形態１と同様の板状導体２２を準備する。板状導体２２には、それぞれ絶縁皮膜２３，２４が両面に形成されている。この板状導体を図７で示すように波状に成形する。
【００３２】
図８は、この発明の実施の形態２に従った線材の一部断面を含む斜視図である。図８を参照して、図７で示すように波状に成形した板状導体２２を圧縮して平角線形状へ成形する。そして、外周をエナメル処理してエナメル絶縁皮膜２１を形成する。これにより図８で示すような線材２０が完成する。このように構成された実施の形態２に従った線材では、成形前コイル表面に絶縁皮膜処理を施した銅線である板状導体２２を用いて、高占積率を維持したまま任意の銅線形状にする。このとき線材２０内部は絶縁処理されているため銅の渦損を低減することが可能である。また絶縁皮膜２３，２４は非常に薄いため、占積率を悪化させることがない。また、各コイルを完全に分離しないために、循環電流による効率の悪化も発生しない。
【００３３】
（実施の形態３）
図９は、この発明の実施の形態３に従った線材の製造方法の第１工程を説明するための一部断面を含む斜視図である。図９を参照して、実施の形態２と同様に、板状導体２２を波板形状に成形する。板状導体２２には表面に絶縁皮膜２３，２４が形成されている。
【００３４】
図１０は、この発明の実施の形態３に従って線材の製造方法の第２工程を説明するための一部断面を含む斜視図である。図１０を参照して、板状導体２２の前部分を矢印Ｒ１で示す方向に捩じり、後部分を矢印Ｒ２で示す方向に捩じる。そして板状導体２２を圧縮した後に該表面にエナメル絶縁皮膜２１を形成する。
【００３５】
図１１は、完成した実施の形態３に従って線材の斜視図である。図１２は、図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。図１１および図１２を参照して、前側の断面では、図１１で示すように、絶縁皮膜２３，２４が縦方向に延びるように形成されている。これに対して、後側の断面（図１２）では、絶縁皮膜２３，２４が横方向に延びるように形成されている。すなわち図１０で示す工程において板状導体２２を捩じったことにより、図１１および図１２で示すようなさまざまな断面形状を有する線材を製造することができる。
【００３６】
これにより各断面によりコイル内部絶縁処理方向が異なっているため、漏れ磁束の向きに依存せず、渦電流損失を低減することができる。
【００３７】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。
【００３８】
まず、線材２０の断面は矩形に構成されていたが、必ずしも矩形である必要はなく、断面が円形または楕円形であってもよい。
【００３９】
また、この発明に従った線材２０は、回転電機だけでなく、レゾルバなどの回転電機以外の電気機器にも使用することができる。
【００４０】
さらに、本発明に従った線材２０を回転電機として用いる場合には、図１で示す三相交流モータだけでなく、渦電流損失の発生が懸念される回転電機に本発明を適用することが可能である。
【００４１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ティース、２０  線材、２１  エナメル絶縁皮膜、２２  板状導体、２３，２４  絶縁皮膜、３０  コイル、２２００  回転電機、２７１０  コンバータ、２７２０  インバータ、２７３０  制御装置、２７４０Ｕ，２７４０Ｖ，２７４０Ｗ  出力ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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