(57)【要約】【課題】ダイスによる丸電線から異形電線への変形加工において、電線の絶縁被覆層の損傷を防ぐ。【解決手段】導体２０ａ表面に絶縁被覆層２０ｂを備えた断面円形の丸電線２０を、断面多角形の異形電線２０Ａに変形して引き出す電線加工用のダイス１０であって、電線を連続的に貫通させる軸線方向の加工穴１３は、断面多角形であり、丸電線２０挿入側の入口１３ａは、多角形の内接円Ｃの直径が丸電線２０の直径以上で且つ各頂点が大きな曲率Ｒを有する形状で、該各頂点の曲率Ｒは異形電線２０Ａとして引き出す出口１３ｂに向けて連続的に縮小し、出口１３ｂでは各頂点の曲率Ｒがほぼ０に近い多角形状としていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体表面に絶縁被覆層を備えた断面円形の丸電線を、断面多角形の異形電線に変形して引き出す電線加工用のダイスであって、
電線を連続的に貫通させる軸線方向の加工穴は断面多角形であり、
前記丸電線挿入側の入口は、前記多角形の内接円の直径が前記丸電線の直径以上で且つ各頂点が曲率を有する形状で、該各頂点の曲率は前記異形電線として引き出す出口に向けて連続的に縮小し、出口では各頂点の曲率は入口の各頂点の曲率よりも小さい多角形状としていることを特徴とする電線加工用のダイス。
【請求項２】
前記加工穴の入口では各頂点の曲率半径を、前記多角形の内接円の半径以上、前記丸電線の半径以下とし、前記出口に向けて連続的に変化させる曲率の変化度は入口の各頂点の曲率に対して出口の各頂点の曲率が３０％〜９５％減少している請求項１に記載の電線加工用のダイス。
【請求項３】
前記加工穴の入口の断面積は前記丸電線の断面積より１０％以上５０％以下大きくしている請求項１または求項２に記載の電線加工用のダイス。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載されたダイスにより加工された異形電線。
【請求項５】
断面六角形状あるいは断面四角形状からなる請求項４に記載の異形電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面多角形の電線加工用のダイス及び該ダイスで加工された異形電線に関し、詳しくは、断面円形の電線をダイスを通して線引きして断面多角形の異形電線とするものであり、特に、ダイスによる線引き加工時、電線の導体に被覆された絶縁被覆層に損傷を与えずに加工するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータのステータには電線を巻き付けてコイルを形成しており、該コイルを形成する電線は通常、絶縁被覆された断面円形の丸電線が用いられている。
しかし、丸電線を用いて多層のコイルとすると、径方向の層間で隣接する電線間に間隙が生じ、電線の占積率が低下する問題がある。該占積率とはコイル配置空間の断面における電線面積の比率を指し、占積率の低下はモータ効率やモータ出力の悪化の要因となる。
このため、断面形状を六角形や四角形の多角形とした異形電線を用いてコイルを形成することが提案されている。
前記六角形や四角形の異形電線を用いて整列巻きすると、隣接する電線間の隙間が減少し、コイルの占積率を向上させることができる。
【０００３】
前記断面多角形の異形電線の製造方法としては、断面多角形の貫通穴を設けたダイスに丸電線を通して引く抜く方法や、断面多角形の溝を設けた圧延ロール間に丸電線を通す等の方法が用いられている。
例えば、特開平６−１０６２２６号公報（特許文献１）では、図７に示すように、母線となる丸電線１００を、第１ダイス１０１の断面円形の加工穴１０１ａに入口で潤滑油を供給しなら通過させて伸線加工し、ついで、丸電線１００の断面形状とは相違する異形穴１０２ａを有する第２ダイス１０２に通して変形加工し、断面三角形状等の異形電線１００Ａとして引き抜いている。
【０００４】
前記特許文献１では、第１ダイス１０１と第２ダイス１０２の２種類のダイスを用い、各ダイス間で線材の周囲を密封し、第１ダイス１０１の入口で供給した潤滑油を線材の移動により各ダイス間の内周面と線材の外周面の間の密封空間に引き込み、該潤滑油の圧力を次第に上昇させて、第２ダイス１０２では強制循環を行わせ、これにより、電線に負荷される加工負担を低減している。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１０６２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のように、特許文献１では丸電線からなる母線を、第１ダイス１０１で線径を絞り込んで伸線加工した後、１つの第２ダイス１０２で丸電線を断面異形に変形加工している。該変形加工用の第２ダイス１０２の異形穴１０２ａの形状は、例えば、段落００１７に記載されているように、四角断面の加工穴とされているため、丸電線の外周面が第２ダイスの異形穴の内周面と接触した段階で、異形穴の断面四角形の内周面で丸電線外周側が急激に変形圧力を受ける。よって、最外層に絶縁被覆層が形成されている絶縁丸電線の場合、丸電線の外周面と異形穴の内周面の間に潤滑油が供給されていても、丸電線外周の縁被覆層に損傷が発生する恐れがある。
特に、多角形の異形電線においては、各頂角のアールが小さい程、異形電線とするメリットがあるが、各頂角のアールを小さくするには、前記第２ダイスの異形穴の頂角のアールを小さくしてエッジ状とすることが好ましい。しかしながら、異形穴の頂角をエッジ状とすると、前記円形の絶縁被覆層に負荷される変形圧力が増大し、絶縁被覆層に損傷が発生しやすくなる。この点で、特許文献１の第２ダイスの形状を改善する余地がある。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、絶縁被覆された丸電線をダイスにより断面多角形の異形電線に加工する場合に、絶縁被覆層の損傷を確実に防ぐことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、導体表面に絶縁被覆層を備えた断面円形の丸電線を、断面多角形の異形電線に変形して引き出す電線加工用のダイスであって、
電線を連続的に貫通させる軸線方向の加工穴は断面多角形であり、
前記丸電線挿入側の入口は、前記多角形の内接円の直径が前記丸電線の直径以上で且つ各頂点が曲率を有する形状で、該各頂点の曲率は前記異形電線として引き出す出口に向けて連続的に縮小し、出口では各頂点の曲率は入口の各頂点の曲率よりも小さい多角形状としていることを特徴とする電線加工用のダイスを提供している。
【０００９】
前記のように、本発明では、ダイスの断面多角形の加工穴の頂角の曲率を軸線方向に連続的に変化させ、入口の断面形状は多角形ではあるが、頂角に大きい曲率を与え、丸電線の外周面の円形と近似する形状としている。該形状とすることで、丸電線をダイスの加工穴に挿入した時点における丸電線外周の絶縁被覆層に負荷される変形圧力を微小とでき、絶縁被覆層の損傷発生を確実に防止できる。
また、ダイスの加工穴の入口は断面多角形の内接円の直径を前記丸電線の直径以上としているため、丸電線をダイスの加工穴へ無理なく挿入することができる。
さらに、断面多角形の加工穴の各頂点の曲率は入口から出口に向けて連続的に縮小して、丸電線を徐々に且つ連続的に鋭利な多角形に変形させているため、絶縁被覆層に急激な変形圧力が負荷されることはない。その結果、絶縁被覆層の損傷発生を防止しながら、最終的に頂角の曲率が小さくエッジ状の突出した異形電線を得ることができる。
【００１０】
前記ダイスの加工穴の入口では、各頂点の曲率半径を前記多角形の内接円の半径以上、前記丸電線の半径以下としていることが好ましい。
加工穴入口の頂角の曲率が丸電線の半径より大とすると、丸電線は加工穴へ無理なく挿入できるが、入口から出口にかけて曲率の変化が急激となり、絶縁被覆層に急激な変形圧力がかかり、絶縁被覆層が損傷する恐れがあるためである。一方、頂角の曲率半径を前記多角形の内接円の半径より小とすると、頂角が鋭利なため丸電線をダイスの加工孔に挿入した時点における丸電線外周の絶縁被覆層に負荷される変形圧力が大きくなるためである。
【００１１】
また、ダイスの加工穴は、入口から出口に向けて連続的に変化させる曲率の変化度は、入口の各頂点の曲率に対して出口の各頂点の曲率が３０％〜９５％減少していることが好ましい。
曲率の変化度を入口の各頂点の曲率に対して出口の各頂点の曲率が９５％より大として減少させると、丸電線外周の絶縁被覆層に急激な変形圧力が負荷され、絶縁被覆層が損傷する恐れがあるためである。曲率の変化度を入口の各頂点の曲率に対して出口の各頂点の曲率が３０％より小として減少させると、加工穴の軸線方向にダイスの長さが短い場合には、加工穴の出口の断面形状が頂角が曲率を有しない多角形状にならない恐れがあるためである。
【００１２】
さらに、ダイスの加工穴の入口の断面積は前記丸電線の断面積より１０％以上５０％以下大きくしていることが好ましい。
入口の断面積が前記丸電線の断面積より５０％を超えて大きいと、丸電線は加工穴へ無理なく挿入できるが、入口から出口にかけて曲率の変化が急激となり、丸電線の絶縁被覆層に急激な変形圧力がかかり、絶縁被覆層が損傷する恐れがあるためである。また、入口の断面積が前記丸電線の断面積より１０％未満だけ大きいと、丸電線とダイスの加工穴の入口の断面積に大きい差がないため、丸電線を加工穴の入口に挿入しにくくなるからである。
【００１３】
本発明のダイスは、加工穴の入口から出口にかける軸線方向において、分断された複数段、あるいは連続した１段のダイスであってもよい。
ダイスを複数段に分断している場合には、複数のダイスを通して丸電線を所要の断面形状の異形電線とすることができるため、一段ごとの頂角の曲率の変化度を小さくして電線の変形を緩やかに行うことができ、電線にかかる負担を小さくすることができる。
ダイスを連続した１段としている場合には、丸電線を一度ダイスに通すだけで所要の断面形状の異形電線とすることができるため、作業工程が少なくてすむ。
【００１４】
第２の発明として、前記方法で製造された異形電線を提供している。
該異形電線は、例えば、断面四角形状あるいは断面六角形状のエナメル線からなる。
【００１５】
前記の断面多角形の異形電線を用いてコイルを形成する場合、隣接する電線間の隙間を低減させることができ、丸電線でコイルを形成した場合と比較して、電線占有率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
前述したように、本発明の電線加工用のダイスによれば、ダイスの断面多角形の加工穴の頂角の曲率を軸線方向に連続的に変化させ、入口では頂角に大きい曲率を与え、入口の断面形状は多角形ではあるが、丸電線の外周面の円形と近似する形状としているので、丸電線をダイスの加工穴に挿入した時点における丸電線外周の絶縁被覆層に負荷される変形圧力を微小とでき、絶縁被覆層の損傷発生を確実に防止できる。
また、前記ダイスを用いて製造された異形電線を巻回してコイルとすると、隣接する電線間の隙間を低減することができ、丸電線でコイルを形成した場合と比較して、電線占有率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は本発明の第１実施形態を示す。
電線加工用のダイス１０は、丸電線２０を軸線方向に貫通させた加工穴１３に通して、断面六角形の異形電線２０Ａに変形して引き抜くものである。
本実施形態では、前記加工穴１３の軸線方向の長さＸを約３ｍｍとしている。
また、本実施形態は、ダイス１０は焼結ダイヤモンドで形成しているが、他の素材で形成してもよい。
【００１８】
ダイス１０の断面六角形状の加工穴１３は、入口１３ａは図１（Ａ）に示す形状、出口１３ｂは図１（Ｂ）に示す形状、入り口１３ａから出口１３ｂにかけて図１（Ｃ）に示す形状としている。
図１（Ａ）、図２に示すように、丸電線２０挿入側の加工穴１３の入口１３ａは、前記六角形状の内接円Ｃの直径Ｌ１が前記丸電線２０の直径Ｌ２以上で且つ各頂点が大きな曲率Ｒを有する形状としている。本実施形態では、丸電線２０の直径Ｌ２を１．０ｍｍ、六角形状の内接円Ｃの直径Ｌ１を０．８５ｍｍとし、入口１３ａの断面積は丸電線２０の断面積より１０％大きくしている。また、頂角の曲率半径を０．４５ｍｍとしている。
異形電線２０Ａを引き出す加工穴１３の出口１３ｂでは、図１（Ｂ）に示すように、各頂点が曲率Ｒを有しない六角形状となるよう加工しており、出口１３ｂの断面積は丸電線２０の断面積とほぼ同じとしている。
図１（Ｃ）に示すように、加工穴１３の入口１３ａから出口１３ｂに向けて各頂点の曲率Ｒは連続的に縮小し、本実施形態では、曲率Ｒの変化度は入口の各頂角の曲率半径０．４５ｍｍに対して出口の各頂角の曲率半径が０．１mmであり、７８％減少している。
加工穴１３に挿入される丸電線２０は、図４（Ａ）に示すように、断面円形であって導体２０ａ表面にエナメルからなる絶縁被覆層２０ｂを備えている。
加工穴１３から引き出される異形電線２０Ａは丸電線２０と断面積がほぼ同じかもしくはそれ以上であり、図４（Ｂ）に示すように断面形状が六角形状であり、導体２０ａ表面にエナメルからなる絶縁被覆層２０ｂを備えている。
【００１９】
丸電線２０を該ダイス１０の加工穴１３の入口１３ａから挿入し、加工穴１３の穴内面に接触させて変形させながら出口１３ｂ端より引き出すことにより、加工穴１３の出口１３ｂと同じ形状の異形電線２０Ａを形成している。丸電線２０を引き出す速度は、５ｍ／分としている。
このとき、ダイス１０の加工穴１３の入口１３ａの断面六角形状の頂角は大きい曲率Ｒを有し、入口１３ａの断面形状は丸電線２０の外周面の円形と近似する形状としているので、丸電線２０をダイスの加工穴１３に挿入した時点における丸電線１０外周の絶縁被覆層１０ｂに負荷される変形圧力を微小とでき、絶縁被覆層２０ｂの損傷発生を確実に防止できる。
なお、図５に示すように、ダイス１０の加工穴１３の断面形状を四角形状としてもよい。
【００２０】
図６は本発明の第２実施形態を示す。
本発明の第１実施形態のダイス１０で形成した断面六角形状のエナメル線である異形電線２０Ａを整列巻きし、コイル２２としている。
詳細には、円筒体からなるボビン２３の軸線方向Ｚ１→Ｚ２に１列目を巻き付けた後に、折り返してＺ２→Ｚ１へと２列目を巻き、この往復を第３列目、第４列目…と整列巻きして多層のコイル２２を形成している。
巻き付け時において、断面正六角形の一辺２０ｃを軸線方向Ｚに対して直交方向とし、異形電線２０Ａは、軸線方向に隣接する辺を当接させて巻き付け、隣接する２本の異形電線２０Ａの凹部２０ｅに上層の異形電線２０Ａの頂角の凸部２０ｄが嵌まり込むように巻きつける。これを繰り返して、各層間の隙間を低減した状態で高密度に異形電線２０Ａを巻き付けている。
本発明のダイス１０で形成した異形電線２０Ａを用いてコイル２２を形成することで、コイル２２の占積率を向上させることができる。
なお、他の構成および作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。また、異形電線２０Ａの断面形状は四角形状であってもよい。
【００２１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の特許請求の範囲内の種々の形態が含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態であるダイスの丸電線挿入側の加工穴の入口の正面図、（Ｂ）は出口の正面図、（Ｃ）は加工穴の斜視図である。
【図２】加工穴の入口の要部拡大図である。
【図３】ダイスから異形電線を引き出す図である。
【図４】（Ａ）は丸電線の断面図、（Ｂ）は異形電線の断面図である。
【図５】ダイスの加工穴が断面四角形状の図である。
【図６】本発明の異形電線をコイルとした第２実施形態を示す図である。
【図７】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ダイス
１３  加工穴
１３ａ  入口
１３ｂ  出口
２０  丸電線
２０Ａ  異形電線
２０ｂ  絶縁被覆層
２２  コイル
Ｃ  内接円
Ｌ１  内接円の直径
Ｌ２  丸電線の直径
Ｒ  曲率
【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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