(57)【要約】【課題】モータコアのコイルを形成する導線間の空隙に、無機フィラを多く含有する高熱伝導性材料を充填して、コイルで発生する熱を効果的にティースへ伝達させる。【解決手段】導線を粘着材中を通過させて、導線の表面に粘着材層を形成する工程と、粘着材層が表面に形成された導線を、無機粒子中を通過させ、粘着材層に無機粒子を付着させる工程と、無機粒子が付着した粘着材層を硬化させ、導線の表面に無機粒子が固着された無機粒子被覆導線を得る工程と、無機粒子被覆導線をモータコアのティースに巻回する工程とを、順番に連続して行い、コイルを形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線がモータコアのティースに巻回されたコイルであって、上記導線が、表面に粘着材硬化物を介して無機粒子層が形成された無機粒子被覆導線であり、上記無機粒子被覆導線が、上記無機粒子層同士を接触させて複数層巻回されていることを特徴とするコイル。
【請求項２】
導線を粘着材中を通過させて、上記導線の表面に粘着材層を形成する工程と、表面に上記粘着材層が形成された上記導線を、無機粒子中を通過させ、上記粘着材層に上記無機粒子を付着させる工程と、上記無機粒子が付着した上記粘着材層を硬化させ、上記導線の表面に上記無機粒子が固着された無機粒子被覆導線を得る工程と、上記無機粒子被覆導線をモータコアのティースに巻回する工程とを、順番に連続して行うことを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項３】
無機粒子が付着した粘着材層の硬化は当該粘着材層を加熱することにより行うことを特徴とする請求項２記載のコイルの製造方法。
【請求項４】
無機粒子が付着した粘着材層の硬化は粘着材に光硬化性樹脂を用い、当該粘着材層に紫外線を照射することにより行うことを特徴とする請求項２記載のコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルおよびコイルの製造方法に関するものであり、特に、発生する熱を効果的にティースに伝達でき放熱性を改善したコイル、および、このコイルを実現するコイルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、モータの出力向上を図る方法として、コイル巻線の高密度化により損失を低減させることやコイルへ流す電流を増加させることにより、起磁力を増加させる手段がとられている。
しかし、起磁力を増加させると、コイルにジュール熱が多く発生し、このジュール熱によりモータの温度が高くなり、モータの効率が低下する。従って、モータの出力向上のためには、コイルに発生するジュール熱をモータの外に十分に放熱する必要がある。
そのため、固定子鉄心に設けられた固定子コイルを、無機熱伝導材料粒子である無機フィラを充填した高熱伝導性モールド樹脂で覆うことにより、コイルに発生した熱をモータ外に放熱するモータステータ構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、スロットに挿入したコイルに、無機熱伝導材料粒子であるフィラを添加した高熱伝導性のワニスを滴下して含浸することにより、コイル間の熱伝導率およびコイルとステータ間の熱伝導率を向上させた電動機が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９８４６６号公報（第３頁）
【特許文献２】特開２００３−２４４９０７号公報（第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固定子コイルを、無機フィラを充填した高熱伝導性モールド樹脂で覆うことにより、モータ外への放熱性を向上させるモータステータ構造では、用いる高熱伝導性モールド樹脂の粘度が高く、高熱伝導性モールド樹脂がコイル中の導線間に存在する空隙内に充填されにくい。そのため、上記モータステータ構造では、コイルからティース側への放熱を妨げる要因の一つである空隙が導線間に残留し、それが断熱層となり十分な熱伝導効果が得られないとの問題があった。
また、上記モータステータ構造を製造するのに用いられる高熱伝導性モールド樹脂は、樹脂に無機フィラを充填したものであり、この無機フィラの経時凝集により増粘するため、ポットライフが短く、このモータステータ構造は製造コストが高くなるとの問題があった。
【０００５】
コイルにフィラを添加した高熱伝導性のワニスを滴下含浸して形成された電動機では、コイル中の導線間に存在する空隙内までワニスが含浸している。しかし、この電動機に用いられるワニスは、滴下含浸が可能な粘度である必要があり、ワニスへのフィラの添加量が制限される。すなわち、このようにして形成された電動機では、フィラの添加量が多いワニスが用いられておらず、コイル部分のワニス硬化物の熱伝導率が大きくないので、この電動機は、コイル間の熱伝導率およびコイルとステータ間の熱伝導率の向上が小さいとの問題があった。
また、上記モータを製造するのに用いられるワニスも、分散させたフィラの経時凝集によりワニスが増粘するため、ポットライフが短く、この電動機も製造コストが高くなるとの問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、コイルを形成する導線間の空隙に、無機フィラを多く含有する高熱伝導性材料が充填され、コイルで発生する熱を効果的にティースへ伝達し、モータ効率の向上が図れるコイルとそのコイルの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わるコイルの製造方法は、導線を粘着材中を通過させて、導線の表面に粘着材層を形成する工程と、粘着材層が表面に形成された導線を、無機粒子中を通過させ、粘着材層に無機粒子を付着させる工程と、無機粒子が付着した粘着材層を硬化させ、導線の表面に無機粒子が固着された無機粒子被覆導線を得る工程と、無機粒子被覆導線をモータコアのティースに巻回する工程とを、順番に連続して行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係わるコイルの製造方法は、導線を粘着材中を通過させて、導線の表面に粘着材層を形成する工程と、粘着材層が表面に形成された導線を、無機粒子中を通過させ、粘着材層に無機粒子を付着させる工程と、無機粒子が付着した粘着材層を硬化させ、導線の表面に無機粒子が固着された無機粒子被覆導線を得る工程と、無機粒子被覆導線をモータコアのティースに巻回する工程とを、順番に連続して行うものであり、導線間の空隙を無機粒子の含有率が多い被覆層が隙間なく埋めているので、コイルに発生する熱を効果的にティースへ伝達することができるとの効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わるコイルの一部を拡大した断面模式図である。
図１に示すように、本実施の形態のコイル１０は、導線２の表面に粘着材硬化層３１を介して無機熱伝導材料粒子層（無機粒子層と記す）５１が保持された無機熱伝導材料粒子被覆導線（無機粒子被覆導線と記す）２１が、モータコアのティース１に巻回されている。
すなわち、無機粒子被覆導線２１は、芯となる導線２と、粘着材硬化層３１と、表面にある無機粒子層５１とで構成されており、無機粒子層５１は無機粒子被覆導線２１の表面を隙間なく覆っている。
また、コイルを構成する無機粒子被覆導線２１の第１層は、表面に保持された無機粒子層５１がモータコアのティース１に接触している。無機粒子被覆導線２１の第２層は、その表面に保持された無機粒子層５１を、第１層の無機粒子被覆導線２１の表面に保持された無機粒子層５１に接触させて、無機粒子被覆導線２１の第１層に重ねて巻回されている。図１では、巻回された無機粒子被覆導線２１を第２層までしか示していないが、無機粒子被覆導線２１の第３層以上も、第２層と同様にして、その下の層に重ねて巻回されている。そして、無機粒子被覆導線２１とモータコアのティース１、および無機粒子被覆導線２１同士は密着している。
すなわち、本実施の形態のコイル１０は、無機粒子被覆導線２１が用いられ、導線２間の空隙を、粘着材硬化層３１と無機粒子層５１とからなる無機粒子５の含有率が多い被覆層が隙間なく埋めているので、コイル１に発生する熱を効果的にティース１へ伝達することができる。
【００１０】
次に本実施の形態のコイルの製造方法を図を用いて説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係わるコイルの製造方法の模式図である。
図２に示すように、本実施の形態のコイルの製造方法は、導線２を粘着材槽４に溜められた粘着材３中を連続して通過させ、導線２の表面に粘着材３を付着させて、粘着材層を形成する。
次に、表面に粘着材層が形成された導線２を、無機粒子槽６に収納された無機粒子５中を通過させ、導線２表面の粘着材層に無機粒子５を付着させる。
次に、表面に粘着材層を介して無機粒子５を付着させた導線２を加熱装置７で加熱して粘着材層を硬化させて、無機粒子５を導線２表面に固着させ、無機粒子被覆導線２１を得る。
最後に、モータコアのティース１に無機粒子被覆導線２１を巻回して、コイル１０を形成する。
【００１１】
本実施の形態において、粘着材３には、例えば、過酸化物硬化型シリコン系粘着材が用いられ、１５０℃〜１８０℃の温度で５分程度の加熱により硬化できる。この様に粘着材３を硬化させることにより、ティース１へ無機粒子被覆導線２１を巻回するときに無機粒子被覆導線２１に加わるせん断力に起因して、無機粒子被覆導線２１表面から無機粒子５が剥離するのを防止することができる。
また、無機粒子５には、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化チタン、酸化チタン等が用いられる。
また、粘着材槽４には、一方の側面とこの一方の側面に対向する側面との各々に導線２を通過させる孔が設けられている。無機粒子槽６にも、一方の側面とこの一方の側面に対向する側面との各々に導線２を通過させる孔が設けられている。また、無機粒子槽６には、凝集を防止して無機粒子５を導線２の表面に均一に付着させる、加振可能な篩、超音波振動装置、エアブロー装置等の分散機構を設けてもよい。
粘着材３を硬化させる加熱装置７には、例えば、電熱ヒータ、赤外線加熱装置、高周波加熱装置、ファンにより熱風を吹き付ける熱風加熱等が用いられる。
そして、粘着材槽４と無機粒子槽６と加熱装置７とは一連に配置され、無機粒子被覆導線２１が連続的に形成される。この連続的に形成された無機粒子被覆導線２１がモータコアのティース１に連続して巻回される。
【００１２】
本実施の形態のコイルの製造方法では、導線２に粘着材３を付着させて粘着材層を形成し、この粘着材層に無機粒子５を設けた後に、粘着材層を硬化させて、無機粒子被覆導線２１をティース１に巻き回する前に形成する。そのため、表面に無機粒子５の含有率が多い被覆層を形成した無機粒子被覆導線２１を得ることができる。
そして、本実施の形態では、無機粒子５の含有率が多い被覆層が設けられた無機粒子被覆導線２１を、ティース１に巻回してコイル３を形成するので、巻回された導線２間の隙間を無機粒子５の含有率が多い被覆層で埋めることができる。
【００１３】
すなわち、本実施の形態の製造方法では、コイルの導線２間の空隙を無機粒子５の含有率が多い被覆層で隙間なく埋めることができ、発生する熱を効果的にティース１へ伝達するコイルを得ることができる。
また、本実施の形態のコイル１０は、導線２の間が粘着材硬化層３１と無機粒子５とからなる被覆層で埋められているので、この被覆層が絶縁層としてはたらき、従来のコイルにおいて、ティースの絶縁のために必要であった絶縁紙や樹脂製成型体（インシュレータ）による絶縁手段が不要となり、部品点数削減による低コスト化ができる。
また、本実施の形態のコイルの製造方法では、粘着材槽４に溜められた粘着材３に、無機粒子５が含有されていないので、無機粒子５の経時凝集による粘着材３の増粘がなく、粘着材３のポットライフが長いので、粘着材３が無駄にならず、コイルの製造コストを低減できる。
本実施の形態のモータコアとしては、ステータコア、ロータコアのいずれであっても良い。
【００１４】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係わるコイルの製造方法の模式図である。
図２に示すように、本実施の形態のコイルの製造方法は、粘着材３に光硬化樹脂を用いたことと、無機粒子５を保持した粘着材層を硬化させる手段として、紫外線照射装置８を用いたこと以外、実施の形態１のコイルの製造方法と同様である。
本実施の形態において、粘着材３に用いる光硬化樹脂には、例えば、過酸化物硬化型のエポキシ系粘着材やオキセタン系粘着材が用いられる。また、紫外線照射装置８には、例えば、高圧水銀灯やメタルハライドランプ等が用いられる。
そして、カチオン硬化型のオキセタン系粘着材の場合では、紫外線照射装置８に２００Ｗ高圧水銀灯を用いると、１０秒以下の紫外線照射で硬化できる。
【００１５】
本実施の形態のコイルの製造方法においても、ティース１に巻き回する前の導線２に、粘着材３を付着させ、この粘着材層に無機粒子５を設けているので、実施の形態１のコイルの製造方法と同様な作用効果がある。
すなわち、本実施の形態のコイルの製造方法でも、導線２に粘着材３を付着させ粘着材層を形成し、この粘着材層に無機粒子５を設け、粘着材層を硬化させて、無機粒子被覆導線２１をティース１に巻き回する前に形成するので、無機粒子被覆導線２１は、表面に無機粒子５の含有率が多い被覆層が形成できる。
そして、無機粒子５の含有率が多い被覆層が設けられた無機粒子被覆導線２１を、ティース１に巻回してコイルを形成するので、コイルの巻回された導線間の隙間を、無機粒子５の含有率が多い被覆層で埋めることができ、発生する熱を効果的にティース１へ伝達するコイルを得ることができる。
また、本実施の形態では、粘着材３に光硬化樹脂を使用しており、粘着材３を、特に短時間に硬化できるので、タクトタイムの短縮が図れ、コイルの生産性がさらに向上する。粘着材３を硬化させることにより、ティース１へ無機粒子被覆導線２１を巻回するときに無機粒子被覆導線２１に加わるせん断力に起因して、無機粒子被覆導線２１表面から無機粒子５が剥離するのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明に係わるコイルは、巻回された導線間の隙間を無機粒子の含有率が多い層で埋めているので、発生する熱を効果的にティース１へ伝達することができ、高効率なモータのコイルとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係わるコイルの一部を拡大した断面模式図である。
【図２】実施の形態１に係わるコイルの製造方法の模式図である。
【図３】実施の形態２に係わるコイルの製造方法の模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ティース、２  導線、３  粘着材、４  粘着材槽、５  無機粒子、６  無機粒子槽、７  加熱装置、８  紫外線照射装置、１０  コイル、２１  無機粒子被覆導線、
３１  粘着材硬化層、５１  無機粒子層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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