(57)【要約】【課題】加圧後の線材にコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる技術を提供すること。【解決手段】断面略長方形状の平角導体２ａをダイス２０のダイス穴２２内に通して、その各コーナ部２ａｅを加圧する。これにより、比較的滑らかでかつ硬化されたコーナ部を持つ平角導体２ｂを製造する。この平角導体２ｂを型芯に巻き付け、この巻き付けられた線材を加圧成形により成形型のキャビティに応じた形状に変形させる。この後、加圧成型された導体２ｃに絶縁コーティングを施す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)  断面略多角形状の線材のうち少なくとも一つのコーナ部を、その他の部位よりも硬化させる工程と、
(b)  前記コーナ部が硬化された線材を加圧する工程と、
(c)  前記加圧された線材にコーティング処理を施す工程と、
を備えた線材製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の線材製造方法であって、
前記工程(a)において、線材をダイス内に通して、又は、ローラにて加圧することで、前記コーナ部を硬化する、線材製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の線材製造方法であって、
前記工程(a)において、
前記コーナ部のコーナ形状を、前記(c)においてコーティング処理上望ましいとされる最終コーナ形状よりも鈍い形状に仕上げる、線材製造方法。
【請求項４】
(d)  断面略多角形状の線材のうち少なくとも一つのコーナ部を、その他の部位よりも硬化させる工程と、
(e)  前記コーナ部が硬化された線材を型芯に巻き付け、この巻き付けられた線材を加圧成形により成形型のキャビティに応じた形状に変形させる工程と、
(f)  前記線材にコーティング処理を施す工程と、
を備えたコイルの製造方法。
【請求項５】
断面略多角形状の線材であって、
その線材のうちの少なくとも一つのコーナ部が、その他の部位よりも高い硬度を有している、線材。
【請求項６】
(g)  プレス材のうちの少なくとも一つのコーナ部を、その他の部位よりも硬化させる工程と、
(h)  前記コーナ部が硬化されたプレス材を加圧する工程と、
(i)  前記加圧されたプレス材にコーティング処理を施す工程と、
を備えたプレス材製造方法。
【請求項７】
少なくとも一つのコーナ部が、その他の部位よりも高い硬度を有している、プレス材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車や電気自動車のモータ等に適した異形断面コイル等の製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等のモータにあっては、その高効率化、高出力化のためにモータ用コイルの占積率の向上が有効である。この占積率を向上させる方法として、従来の一定断面形状の線材を巻くのに対し、コイルの位置による断面形状を変えていく方法が提案されている。
【０００３】
そして、本願出願人は特願２００２−２３４４６６号により、導線断面形状が、屈曲の外周側の厚みが内周側の厚みに比べて小さい台形状であるコイルやその製造方法を提案している。
【０００４】
また、本願出願人は、かかるコイルを製造する技術として、特願２００３−４２９０６７号において、線材を型芯に巻付けた後これを加圧（プレス）して所定の異形断面コイル形状を得、さらにこの後、コイル状の線材表面に絶縁処理を施す技術を提案している。
【０００５】
このように、線材を加圧した後、線材表面に絶縁処理を施しているのは、絶縁処理やメッキなどのコーティング処理を加圧前に実施してしまうと、加圧時に、そのコーティングが破損してしまう可能性があるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、加圧後の線材に絶縁処理やメッキなどのコーティングを施す場合でも、次のような問題が生じ得る。
【０００７】
すなわち、加圧にて異形断面コイル形状を成型するとき、コイル断面のコーナ部（角部）で、シャープなエッジが発生してしまう。このため、該コーナ部での層厚が薄くなってしまう等、うまくコーティングできなくなる。また、そのようなコーナ部に対するコーティングをうまく実施できたとしても、その後の取扱いや使用中での振動等によって、コーナ部でコーティングの欠落の可能性が高くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、加圧後の線材等のプレス材に層厚の不均一等を生じることなくうまくコーティング処理でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の態様は、(a)  断面略多角形状の線材のうち少なくとも一つのコーナ部を、その他の部位よりも硬化させる工程と、(b)  前記コーナ部が硬化された線材を加圧する工程と、(c)  前記加圧された線材にコーティング処理を施す工程と、を備えたものである。
【００１０】
この場合、前記工程(a)において、線材をダイス内に通して、又は、ローラにて加圧することで、前記コーナ部を硬化するとよい。
【００１１】
また、前記工程(a)において、前記コーナ部のコーナ形状を、前記(c)においてコーティング処理上望ましいとされる最終コーナ形状よりも鈍い形状に仕上げるとよい。
【００１２】
また、この発明の第２の態様は、(d)  断面略多角形状の線材のうち少なくとも一つのコーナ部を、その他の部位よりも硬化させる工程と、(e)  前記コーナ部が硬化された線材を型芯に巻き付け、この巻き付けられた線材を加圧成形により成形型のキャビティに応じた形状に変形させる工程と、(f)  前記線材にコーティング処理を施す工程と、を備えたものである。
【００１３】
また、この発明の第３の態様は、断面略多角形状の線材であって、その線材のうちの少なくとも一つのコーナ部が、その他の部位よりも高い硬度を有しているものである。
【００１４】
また、この発明の第４の態様は、(g)  プレス材のうちの少なくとも一つのコーナ部を、その他の部位よりも硬化させる工程と、(h)  前記コーナ部が硬化されたプレス材を加圧する工程と、(i)  前記加圧されたプレス材にコーティング処理を施す工程と、を備えている。
【００１５】
さらに、この発明の第５の態様は、少なくとも一つのコーナ部が、その他の部位よりも高い硬度を有しているプレス材である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の第１の態様によると、コーナ部をその他の部位よりも硬化させた後、線材を加圧しているため、加圧時において、前記コーナ部での変形が抑制され、比較的滑らかなコーナ部に仕上げることができる。このため、加圧後の線材にコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる。
【００１７】
また、この場合、線材をダイス内に通して、又は、ローラにて加圧することで、前記コーナ部を硬化すると、連続的に効率よく硬化作業を実施できる。
【００１８】
さらに、工程(a)において、前記コーナ部のコーナ形状を、前記(c)においてコーティング処理上望ましいとされる最終コーナ形状よりも鈍い形状に仕上げると、より確実に、加圧後の線材にコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる。
【００１９】
また、この発明の第２の態様によると、コーナ部を硬化した線材を型芯に巻き付け、この巻き付けられた線材を加圧成形により成形型のキャビティに応じた形状に変形させ、この後、線材にコーティング処理を施しているため、線材相互間がより確実に絶縁されたコイルを製造することができる。
【００２０】
また、この発明の第３の態様によると、断面略多角形状の線材のうちの少なくとも一つのコーナ部が、その他の部位よりも高い硬度を有しているため、そのコーナ部がシャープな形状になり難い。このため、線材にコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる。
【００２１】
また、この発明の第４の態様によると、コーナ部をその他の部位よりも硬化させた後、プレス材を加圧しているため、加圧時において、前記コーナ部での変形が抑制され、比較的滑らかなコーナ部に仕上げることができる。このため、加圧後のプレスにコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる。
【００２２】
さらに、この発明の第４の態様によると、少なくとも一つのコーナ部が、その他の部位よりも高い硬度を有しているため、そのコーナ部がシャープな形状になり難い。このため、プレス材にコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態に係る線材及び線材製造方法について説明する。ここでは、異形断面コイル、特に、鉄心に巻いたコイルを金型内でプレスする異形断面コイルの製造方法に適用した例について説明する。
【００２４】
まず、図１に示すように、線材として断面が略長方形状である平角導体２ａを準備する。この平角導体２ａとしては、例えば、軟銅線等が用いられる。また、この平角導体２ａは、後述する加圧工程における加工性を考慮し、予め焼鈍し等で軟化処理されている。
【００２５】
図１では、平角導体２ａがリール１９に巻付けられた状態で焼鈍し準備された状態を示している。
【００２６】
また、この段階では、平角導体２ａの断面の各寸法は、長辺（幅）寸法ｗ、短辺（厚み）寸法ｔに形成されており、また、その各コーナ部２ａｅの曲率半径はｒに形成されている。
【００２７】
次に、図２に示すようなダイス２０を用いて、上記平角導体２ａのうちの少なくとも一つのコーナ部２ａｅ（ここでは４つの全てのコーナ部）を、その他の部位よりも硬化させる。
【００２８】
ここでは、ダイス２０は、断面略長方形状のダイス穴２２を有している。このダイス穴２２の断面の長辺（幅）寸法は上記平角導体２ａの長辺寸法ｗと略同じ（線材を位置決めするため最小限度で寸法ｗより小さくしてもよい）に、また、その短辺（厚み）寸法も上記平角導体２ａの短辺寸法ｔと略同じ（線材を位置決めするために最小限度で寸法ｔより小さくしてもよい）に仕上げられている。また、ダイス穴２２の断面４隅のコーナ部２２ｅにおける曲率半径は、上記ｒよりも大きなＲに形成されている。
【００２９】
そして、上記平角導体２ａをダイス穴２２に連続的に通して引抜き加工すると、平角導体２ａの各コーナ部２ａｅが、ダイス穴２２の４隅コーナ部２２ｅにより連続的に加圧される。このように加工された平角導体２ｂの各コーナ部２ｂｅは、加圧により硬化されると共に、上記曲率半径Ｒに対応する丸みを持つコーナ形状に仕上げられる。
【００３０】
換言すれば、プレス成型用の焼鈍した線材において、プレス時のコーナ部（角部）のエッジ化（鋭利化）を防止するため、そのコーナ部を、予め最終形状に近い形に加工し、かつその加工に伴って硬化させた線材が製造される。
【００３１】
この際、ダイス穴２２の長辺寸法ｗ及び短辺寸法ｔは、平角導体２ａの対応する各寸法と略同じであるので、平角導体２ａの長辺寸法ｗ及び短辺寸法ｔは、上記引抜き加工をする前と同様寸法である。ただし、必要があれば、線材の位置決めのため、焼鈍時の素線の各寸法は、仕上り各寸法よりも最小限度で大きくてもよい。また、平角導体２ｂのうち各コーナ部２ｂｅを除く部分は、加圧されず、軟化処理された後の状態の柔らかさを保ったままであり、平角導体２ｂ全体としては後述する加圧処理に適した柔らかさを保っている。
【００３２】
なお、ここでは、平角導体２ａをダイス穴２２内に連続的に通し、そのコーナ部２ａｅをダイス穴２２の４隅コーナ部２２ｅに押し当てることで硬化を行ったが、その他、平角導体２ａのコーナ部２ａｅをローラで圧延加工するようにして硬化するようにしてもよい。
【００３３】
また、硬化後の各コーナ部２ｂｅの形状は、上記のように丸みを持つ形状の他、図３に示す平角導体１０２ｂの各コーナ部１０２ｂｅのように、斜めの面を付けた形状等に仕上げられていてもよい。
【００３４】
さらに、この工程において、コーナ部２ｂｅの形状は、後述するコーティング処理上望ましいとされる所定の最終コーナ形状よりも鈍い形状（例えば、本工程でのコーナ部２ｂｅの曲率半径Ｒを、当該最終コーナ形状の曲率半径Ｒ’よりも大きく設定する等）に仕上げられている。すなわち、後述するプレス加工における変形分を考慮して、最終コーナ形状のコーナ部よりも大きな曲率半径Ｒ又は斜面幅Ｃを持つようにする。
【００３５】
コーティング処理上望ましいとされる所定の最終コーナ形状は、絶縁性等から問題無い程度にむらなくコーティングできる形状であり、コーティング材料やコーティング方法、平角導体２ａの材料によって実験的・経験的に決定できる形状である。
【００３６】
次に、上記のようにコーナ部２ｂｅが硬化された平角導体２ｂを加圧する。
【００３７】
すなわち、図４に示すように、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車等に使用されるモータにおけるステータのコアと同じ断面形状を有する柱状の型芯１の外周に、上述した一定断面形状を有する平角導体２ｂを均一にコイル状に巻き付ける。
【００３８】
次に、図５に示すように、平角導体２ｂが巻き付けられた前記型芯１を、モータのステータ部分の形状に対応したいわゆる台形形状の成形型３のキャビティ３ａ内にセットし、型芯１の上下に嵌め込まれたプレス板４、５を型芯１の軸心方向にスライドさせて上下方向から平角導体２ｂを加圧してプレス加工する。
【００３９】
そして、このプレス加工によって、図６に示されるように、キャビティ３ａに応じた形状に圧縮変形された台形コイル状の異形断面の導体２ｃが得られる。この際、最初に巻き付けられた平角導体２ｂは一定断面形状であるため、プレス加工後に断面形状は異なるものの導体２ｃの長さ方向には略同一の断面積が確保できる。
【００４０】
また、プレス加工前の平角導体２ｂの各コーナ部２ｂｅが比較的滑らかなコーナ形状に硬化処理されているため、このプレス加工時において、当該コーナー部での変形が抑制される。このため、プレス加工後の状態で、予めコーナ部を硬化処理しない場合と比べて、比較的滑らかなコーナ部に仕上げることができることになる。
【００４１】
また、本プレス加工において、コーナ部２ｂｅは多少変形するものの、本プレス加工前の平角導体２ｂのコーナ部２ｂｅの形状が所定の最終コーナ形状よりも鈍い形状に仕上げられているため、次工程におけるコーティング処理上問題の無い程度の滑らかさは確保されている。
【００４２】
この後、プレス加工された導体２ｃにコーティング処理を施す。
【００４３】
すなわち、コイル状の導体２ｃを取り出し、図７に示されるように、コイル状の導体２ｃをコイル状の軸方向に弾性変形範囲内で引っ張り、該導体２ｃの各巻き層間に隙間６を形成する。この状態で、導体２ｃ表面に絶縁材７（例えばエナメル等）を塗布し、乾燥後、前記引っ張りを解除すれば、絶縁被覆された密な異形断面コイル８が製造できる。
【００４４】
例えば、図７に示されるように、前記引っ張り状態のコイル状の導体２ｃを溶融状態の絶縁材７が貯留された槽９内に漬け込んで取り出し、乾燥後、前記引っ張りを解除すれば、密な異形断面コイル８が容易に製造できる。また、この塗布に際して、コイル状の導体２ｃの各巻き層間の微少隙間６による毛細管現象を利用して絶縁被覆層を形成してもよい。
【００４５】
このように、絶縁材をコーティング処理する際、導体２ｃの各コーナ部は、比較的滑らかな形状に仕上げられているため、そのコーナ部に対して比較的均一なコーティングを施すことができる。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、一段階のプレス加工により異形断面のコイル８を製造する方法を示しているが、図６や図８に示されるように、キャビティ３ａにおける台形形状の斜面の傾斜が段階的に異なる成形型３を複数種準備しておき、各成形型３による複数回のプレス加工によりコイル状に巻かれた導体２ｃを段階的に変形させて、最終的に目的とする所定形状の異形断面コイル８を製造する方法としてもよい。
【００４７】
また、台形形状の斜辺に対応する位置を変更しながら成形したり、徐々に角度を変えながら成形して、各層の端部の変形や座屈（巻きくずれ）を防止してもよい。
【００４８】
この場合、導体２ｃの変形が徐々になされるため、座屈（巻きくずれ）や不用意なひずみ変形が有効に防止でき、安定した断面形状の異形断面コイル８を製造することができ、成形性の向上が図れる。
【００４９】
また、加圧成形の方法としてプレス加工を示しているが、鍛造等による方法であってもよく、加圧する方向として軸心方向から加圧する方法を示しているが、側面方向から加圧する方法であってもよい。
【００５０】
次に、このようにして製造された異形断面コイル８をモータのステータ用コアに組み込む場合につき説明する。
【００５１】
図９に示されるように、内周側が仮接続部１１により互いに接続された状態で、周方向に等間隔で離隔して配置された複数のコア１２を有するステータ用コア構成体１３を予め成形しておく。そして、ステータ用コア構成体１３の各コア１２に対して、前記異形断面コイル８を径外方の外側からそれぞれ差し込み挿入することによって組み込む。
【００５２】
その後、図１０に示されるように、各コア１２の径方向外端部を周方向に囲繞する周方向環状の外部補強円板１４を配置し、嵌合状とされた各コア１２の外端部と外部補強円板１４とを溶接１５等により互いに固定し、例えば、３相モータの場合にあっては、各異形断面コイル８の両端部に対してＵ相、Ｖ相、Ｗ相に応じた配線を行い接続する。
【００５３】
そして、内側の各仮接続部１１をワイヤカットやレーザ等により切断１６すれば、異形断面コイル８が組み込まれたステータが完成する。なお、仮接続部１１の切断１６は必ずしも必要とされないが、ロータ駆動のための磁界をより高い効率で得るためには切断１６することが好ましい。
【００５４】
また、図１１に示されるように、各コア１７毎に異形断面コイル８を挿入し、外部補強円板１４に溶接１５等により取り付ける構造でもよい。
【００５５】
以上のように構成された平角導体２ｂ、平角導体２ａの製造方法によると、平角導体２ａのコーナ部２ａｅをその他の部位よりも硬化させた後、平角導体２ｂを加圧しているため、プレス加工時において、コーナ部２ｂｅでの変形が抑制され、比較的滑らかなコーナ部に仕上げることができる。このため、加圧後の導体２ｃにコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後の振動等に起因するコーティング欠落を可及的に防止できる。
【００５６】
また、プレス加工において、コーナ部２ｂｅは多少変形するものの、本プレス加工前の平角導体２ｂのコーナ部２ｂｅの形状が所定の最終コーナ形状よりも鈍い形状に仕上げられているため、次工程におけるコーティング処理上問題の無い程度の滑らかさは確保されている。従って、この点からしても、より確実に、加圧後の導体２ｃにコーティング処理をむらなく実施でき、かつ、処理後のコーティング欠落を可及的に防止できる。
【００５７】
なお、上記のようなコーナー部の鋭利化を防止する技術は、本実施形態で述べた線材だけではなく、板材やブロック材等、後にプレス加工されるプレス材にも同様に適用できる。
【００５８】
また、平角導体２ａに対する硬化処理を、ダイス２０やローラを用いて実施することで、連続的に効率よく硬化作業を実施できる。
【００５９】
さらに、かかる製造方法を適用してコイル８を製造することで、導体２ｃ相互間がより確実に絶縁され、また、その絶縁状態がより確実に保たれるコイルを製造することができる。なお、適用対象となるコイル８は、異形断面を持つものに限られない。また、モータ用のコイルの他、変圧器用のコイル等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】硬化処理前の平角導体を示す図である。
【図２】硬化処理に用いられるダイス及び硬化処理途中の平角導体を示す図である。
【図３】変形例に係る硬化処理された平角導体を示す断面図である。
【図４】平角導体の巻き付け状態を示す斜視図である。
【図５】平角導体をプレス成形機にセットした状態の要部断面図である。
【図６】プレス加工状態を示す要部断面図である。
【図７】絶縁材を塗布する工程の断面図である。
【図８】他の変形例におけるプレス成形機にセットした状態の要部断面図である。
【図９】コアに対する異形断面コイルの組込方法説明図である。
【図１０】コアに対する異形断面コイルの組込方法説明図である。
【図１１】他の実施形態におけるコアに対する異形断面コイルの組込方法説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
２ａ  平角導体
２ａｅ  コーナ部
２ｂ  平角導体
２ｂｅ  コーナ部
１０２ｂ  平角導体
１０２ｂｅ  コーナ部
２ｃ  導体
８  コイル
２０  ダイス
２２  ダイス穴
【図１】
2005310566.tif 000003
【図２】
2005310566.tif 000004
【図３】
2005310566.tif 000005
【図４】
2005310566.tif 000006
【図５】
2005310566.tif 000007
【図６】
2005310566.tif 000008
【図７】
2005310566.tif 000009
【図８】
2005310566.tif 000010
【図９】
2005310566.tif 000011
【図１０】
2005310566.tif 000012
【図１１】
2005310566.tif 000013