(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、  前記電線を連続的に貫通させる軸線方向の加工穴１３の断面形状は、前記丸電線挿入側の入口１３ａは円形とすると共に前記異形電線２０Ａとして引き出す出口１３ｂは多角形とし、前記入口１３ａから出口１３ｂにかけて軸線方向に円形から多角形へと連続的に変化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の断面形状は、前記丸電線挿入側の入口は円形とすると共に前記異形電線として引き出す出口は多角形とし、前記入口から出口にかけて軸線方向に円形から多角形へと連続的に変化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】
前記ダイスの加工穴は軸線方向に連続する導入穴と導出穴の間に形成され、前記加工穴の入口は円錐形状に縮径させた前記導入穴に連続すると共に、該加工孔の出口は円錐形状に拡径させた前記導出穴に連続し、
前記加工孔の入口の断面積は前記丸電線の断面積より３０％〜５０％大きくしている請求項１に記載の電線加工用のダイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２の記載のダイスにより加工された異形電線。
【請求項４】
断面六角形状あるいは断面四角形状のエナメル線からなり、整列巻きでコイルとされる請求項３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、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に、電線の導体に被覆された絶縁被覆層に損傷を与えず断面多角形の角部をダイス形状と同じ形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で多層とすると、軸線方向に隣接する電線間の隙間に、径方向に隣接する層の電線の一部を丁度嵌合させることができ、電線間の隙間を減少してコイルの占積率を向上させることができる。
このとき、前記断面形状が六角形や四角形の異形電線は角部（頂角）が大きく丸まってアールが付いていると、巻線占積率が低下すると共に、電線が発熱した際に隣り合う電線同士の接触面積が小さくなり熱伝導の経路が狭く放熱に対し不利となるため、角部が形成されることが要求される。
【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９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タイス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の絶縁被覆層が急激に変形圧力を受ける。よって、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。
【０００７】
また、丸電線を断面異形に変形加工するためには、丸電線の断面中心と異形穴の断面中心を異形穴の軸線と一致させ、丸電線周囲に変形圧力が均等にかかるようにすることが好ましい。しかし、第２ダイスの加工穴に丸電線を挿入し、四角断面の加工穴の内周面に丸電線の外周が接触して急激な変形圧力を受けると、丸電線の断面中心が異形穴の断面中心から偏心し、変形圧力が前記円形の絶縁被覆層に均等に負荷されずに偏って負荷されるため、強い変形圧力を受けた絶縁被覆層部分に損傷が発生しやすくなる。
さらに、偏心などにより変形圧力が丸電線に均等に負荷されないまま丸電線をダイスから引き抜くと、第２ダイスの加工穴の内面に沿って丸電線が変形せず、異形電線の四角断面の角部（頂角）が大きく丸まり、断面の角部に大きいアールのついた異形電線となる。また、断面の角部に大きいアールが付くことで、角部の絶縁被覆層が断面形状の辺部分の絶縁被覆層に比べて薄くなってしまう。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、ダイスにより丸電線を断面多角形の異形電線に加工する際に、電線の導体に被覆された絶縁被覆層の損傷を確実に防ぐこと、ダイス形状と同じように角部が形成されること、絶縁被覆層の厚さが不均一となること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】
【０００９】
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の断面形状は、前記丸電線挿入側の入口は円形とすると共に前記異形電線として引き出す出口は多角形とし、前記入口から出口にかけて軸線方向に円形から多角形へと連続的に変化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。
【００１０】
前記のように、本発明では、ダイスの加工穴の入口の断面形状を円形としている。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、断面多角形の加工穴は前記入口から出口にかけて円形から多角形へと連続して滑らかに変化させ、丸電線を徐々に且つ連続的に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、最終的に断面多角形の異形電線を得ることができる。
さらに、ダイスの加工穴の入口の断面形状が円形であり、丸電線をダイスの加工穴に挿入した時点において丸電線外周の絶縁被覆層に負荷される変形圧力を無くしているため、丸電線の中心軸線が異形穴の中心軸線から外れて偏心することを防止できる。さらにまた、加工穴の断面形状は円形から多角形に連続的に滑らかに変化させているので、電線の中心軸線が加工穴の軸線とセンタリングさせながら通すことができ、電線がダイスの形状と同じ形に変形され、変形圧力は前記円形の絶縁被覆層に均等に負荷され、絶縁被覆層の損傷発生、厚みの不均一を防止することができる。
【００１１】
なお、ダイスの出口の断面多角形の断面積を、丸電線の断面積よりも小さくしてもよい。
前記構成によれば、丸電線をダイスの加工穴に通すことで、電線の断面多角形への変形を行うと同時に丸電線の伸線加工も行うことができる。
【００１２】
さらに、前記ダイスの加工穴は軸線方向に連続する導入穴と導出穴の間に形成され、前記加工穴の入口は円錐形状に縮径させた前記導入穴に連続すると共に、該加工孔の出口は円錐形状に拡径させた前記導出穴に連続し、
前記加工孔の入口の断面積は前記丸電線の断面積より３０％〜５０％大きくしていることが好ましい。
また、加工孔の入口から出口までは軸線方向において１０度〜１８度の角度で縮径することが好ましい。
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、または縮径する角度が１８度より大きいと、丸電線は加工穴へ無理なく挿入でき作業性が良いが、入口から出口にかけて断面形状が円形から多角形へ急激に変化し、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３０％未満だけ大きい、または縮径する角度が１０度未満であると、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り作業性が悪くなるからである。
【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、一段ごとの加工穴の断面形状の変化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。
一方、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、設備が簡単となる。
【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り、整列巻きでコイルとされるものである。
【００１５】
前記のように、コイルとする場合、断面四角形とした異形電線を用いると、コイルの軸線方向および径方向のいずれにも隙間を発生させることなく巻回でき、且つ、異形電線の断面の角部（頂角）が大きく丸まらず角部（頂角）に大きいアールが付かないため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。
また、断面六角形の異形電線として、整列巻きでコイルとした場合にも、径方向の層間に隙間を発生させず、その結果、軸線方向にも隙間が発生せず、且つ、異形電線の断面の角部（頂角）が大きく丸まらず角部（頂角）に大きいアールが付かないため電線占有率を高めることができる。
【００１６】
なお、本発明の異形電線はエナメル電線に限定されず、他の材料からなる絶縁被覆層を設けてもよい。また、異形電線の断面形状を用途に応じて、断面三角形、五角形、八角形としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
前述したように、本発明の電線加工用のダイスによれば、ダイスの加工穴の入口の断面形状を円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、絶縁被覆層の厚さが不均一となること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、コイルの軸線方向および径方向のいずれにも隙間を発生させることなく巻回でき、且つ、異形電線の断面の角部（頂角）が大きく丸まらず角部（頂角）に大きいアールが付かないため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】
【００１８】
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７は本発明の第１実施形態を示す。
電線加工用のダイス１０は軸線方向に貫通させた導入穴１４、加工穴１３、導出穴１５を連続して備え、導入穴１４から挿入した丸電線２０を加工穴１３で断面六角形の異形電線２０Ａに変形して、導出穴１５から引き抜くものである。
【００１９】
前記ダイス１０の加工穴１３の断面形状は、入口１３ａは図１（Ａ）に示す円形、出口１３ｂは図１（Ｂ）に示す正六角形で、入り口１３ａから出口１３ｂにかけて図１（Ｃ）に示す円形から正六角形へと滑らかに連続させている。
【００２０】
図３（Ａ）に示すように、加工穴１３の断面円形の入口１３ａの直径Ｌ１は前記丸電線２０の直径Ｌ２以上としている。本実施形態では、入口１３ａの直径Ｌ１を１．２７ｍｍ、丸電線２０の直径Ｌ２を１．０８ｍｍとし、入口１３ａの断面積は丸電線２０の断面積より４０％大きくしている。
図３（Ｂ）に示すように、六角形の異形電線２０Ａとして引き出す加工穴１３の断面正六角形の出口１３ｂの断面積は丸電線２０の断面積とほぼ同じとしている。
円形から多角形へと連続的に滑らかに変化している入口１３ａから出口１３ｂのリダクション角度αは、本実施形態では図２（Ｂ）に示すように１４度として縮径し、軸線方向の長さＸを約４ｍｍ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。
【００２１】
前記ダイス１０の加工穴１３と軸線方向に連続する導入穴１４は、先端の導入開口側から円錐形状に縮径させている一方、加工穴１３の出口１３ｂと連続する導出穴１５は円錐形状に拡径させている。
前記導入穴１４は２段階に角度変化させて第１導入穴１４ａと第２導入穴１４ｂからなり、それぞれ縮径させる角度（リダクションの角度）を異ならせている。本実施形態では第１導入穴１４ａは縮径させる角度（リダクションの角度）を７０度、第２導入穴１４ｂは４０度として、加工穴１３の入口１３ａに丸電線２０を導入しやすくしている。
同様に、導出穴１５も３段階に角度変化させた第１〜第３導出穴１５ａ〜１５ｃからなり、本実施形態では拡径させる角度をそれぞれ０度、２０度、５０度とし、加工穴１３の出口１３ｂから異形電線２０Ａを導出しやすくしている。第１導出穴１５ａは加工穴１３の出口１３ｂと同様の断面六角形状であり、第２導出穴１５ｂでは第１導出穴１５ａの出口の断面形状、即ち加工穴１３の出口１３ｂの断面形状と相似形状で拡径しており、第３導出穴１５ｃでは断面六角形状から断面円形に変化させ拡径している。
【００２２】
加工穴１３に挿入される丸電線２０は、図５（Ａ）に示すように、断面円形であって導体２０ａの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と断面積が同じであり、図３（Ｂ）に示すように断面形状が正六角形状であり、導体２０ａ表面全面に均一な厚さのエナメルからなる絶縁被覆層２０ｂを備えたものとしている。
【００２３】
前記丸電線２０をダイス１０を円錐形状に拡径した導入穴１４に誘いこみ、加工穴１３の入口１３ａに導入して、加工穴１３の穴内面に接触させて変形させながら出口１３ｂでは、出口１３ｂと同一形状の断面正六角形の異形電線２０Ａとし、拡径した導出穴１５へと引き出している。
前記ダイス１０内での丸電線２０を引き抜き速度は、１０〜３０ｍ／分の範囲としている。
【００２４】
前記ダイス１０により丸電線２０から異形電線２１に加工した場合、加工穴１３の入口１３ａの断面形状を円形状としているので、丸電線２０をダイス１０の加工穴１３に挿入した時点における丸電線２０外周の絶縁被覆層２０ｂ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、絶縁被覆層の厚さの不均一化を確実に防止できる。
また、入口１３ａから出口１３ｂにかけて円形から六角形へと滑らかに連続させて変化させているため、丸電線２０は加工穴１３中を引き出されるいずれの段階においても急激な変形圧力が負荷されず、引き抜き過程において絶縁被覆層２０ｂに損傷が発生することを防止できる。かつ、出口１３ｂから断面六角形の異形電線２０Ａとして引き出された状態において、各辺および各頂角に均一な厚さの絶縁被覆層２０ｂを備えた異形電線として引き抜くことができる。また、断面の角部（頂角）が大きく丸まらず角部（頂角）に大きいアールが付かない異形電線とすることができる。
【００２５】
なお、前記実施形態は加工穴１３の出口１３ｂを断面六角形状としているが、図６に示すように、断面六角形状の角部（頂角）にＲ＝０．２ｍｍ以下の小さいアールが付いていてもよい。小さいアールを付けることで引き抜き過程において異形電線２０Ａの絶縁被覆層２０ｂに損傷が発生することを防止でき、かつ、該異形電線２０Ａでコイルを形成する際に異形電線２０Ａの断面六角形状の角部のアールで巻線の占積率を低下させることがない。
【００２６】
また、前記実施形態は断面六角形の異形電線を製造しているが、図７に示すように、ダイス１０の加工穴１３の出口１３ｂの断面形状を四角形状とし、丸電線をダイスの引き抜き加工により断面四角形の異形電線としてもよい。
この場合も、加工穴１３の入口は前記実施形態と同様に断面円形としており、入口から出口１３ｂにかけて連続して滑らかに円形から四角形状へと変化させている。
【００２７】
図８に前記第１実施形態に記載したダイス１０を用いて加工した断面六角形の異形電線を用いてコイルを形成している第２実施形態を示す。
コイルを形成する異形電線２０Ａは、断面六角形状のエナメル線からなり、整列巻きし、コイル２２としている。
【００２８】
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、各列の外周面には、異形電線２０Ａの頂角の凸部２０ｄと、隣接する異形電線２０Ａの辺の間の凹部２０ｅを交互に存在させている。これを繰り返して、各層間に隙間がない状態で高密度に異形電線２０Ａを巻き付けている。
【００２９】
このように、断面六角形の異形電線２０Ａを用いて整列巻でコイル２２を形成すると、断面の角部（頂角）が大きく丸まらず角部（頂角）に大きいアールが付かないため、径方向および軸線方向のいずれにも異形電線２０Ａを隙間なく巻き付けることができ、コイル２２の電線占積率を向上させることができる。
かつ、異形電線２０Ａは、前記ダイス１０を用いてエナメル層からなる絶縁被覆層に損傷を与えておらず不均一にもなっていないので絶縁信頼性が高く、高品質のコイル２２とすることができる。
なお、本発明のダイスで形成した断面四角形状の異形電線を用いてコイルを形成した場合も、コイルの電線占有率を高めることができる。
【００３０】
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】
【００３１】
【図１】第１実施形態の電線加工用のダイスの斜視図である。
【図２】（Ａ）は前記ダイスの導入側の側面図、（Ｂ）はダイスの軸線方向の断面図、（Ｃ）はダイスの導出側の側面図である。
【図３】（Ａ）は前記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）は入口と出口加の関係を示す図面である。
【図４】加工穴から異形電線を引き出す図である。
【図５】（Ａ）は丸電線の断面図、（Ｂ）は異形電線の断面図である。
【図６】断面正六角形とする異形電線の頂点部にアールを付ける場合のダイスの斜視図である。
【図７】ダイスの加工穴を断面四角形状とした図である。
【図８】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９】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ダイス
１３  加工穴
１３ａ  入口
１３ｂ  出口
１４  導入穴
１５  導出穴
２０  丸電線
２０Ａ  異形電線
２０ｂ  絶縁被覆層
２２  コイル
Ｌ１  入口断面の直径
Ｌ２  丸電線の直径
【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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