(57)【要約】【課題】最外層のシートによって導体素線の結束が維持され、そのシート内の電流の経路も保たれる集合導線を提供する。【解決手段】集合導線１０は、断面矩形の導体素線１２が互いに平行に複数本集合配置され、最外層のシート１４でこれらの導体素線１２を結束して形成される。集合導線１０は、コイルを形成するために曲げられた曲げ部１６を有する。シート１４には、曲げ部１６の外周側２０と、外周側２０に隣接する一方の側面２２の少なくとも一部と、他方の側面２２の少なくとも一部とを連続するように切欠いた切欠き部２４が形成される。この構成により、集合導線１０は、シート１４によって導体素線１２の結束が維持され、そのシート１４内の電流の経路も保たれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面矩形の導体素線が互いに平行に複数本集合配置され、最外層のシートでこれらの導体素線を結束して形成される集合導線において、
コイルを形成するために曲げられた曲げ部を有し、
シートには、曲げ部の外周側と、外周側に隣接する一方の側面の少なくとも一部と、他方の側面の少なくとも一部とを連続するように切欠いた切欠き部が形成される、
ことを特徴とする集合導線。
【請求項２】
請求項１に記載の集合導線において、
導体素線と切欠き部の縁とが接合される、
ことを特徴とする集合導線。
【請求項３】
請求項１または２に記載の集合導線を用いたコイルであって、
集合導線がステータのティースに巻き回されて構成される、
ことを特徴とするコイル。
【請求項４】
集合導線の製造方法において、
断面矩形の導体素線が互いに平行に複数本集合配置する配置ステップと、
表面の一部を切欠いた切欠き部を有するシートを、集合配置された導体素線の最外層に巻きつけ結束する結束ステップと、
シートにより結束された導体素線を曲げて曲げ部を形成する曲げステップと、
を有し、
切欠き部が、曲げ部の外周側と、外周側に隣接する一方の側面の少なくとも一部と、他方の側面の少なくとも一部とを連続するように予め形成され、結束ステップでは、その切欠き部が曲げ部に対応するようにシートが導体素線に巻きつけられる、
ことを特徴とする集合導線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集合導線、集合導線を用いたコイル及びその製造方法に関し、特に、複数の導線素線が束ねられ一体に構成された集合導線の構造及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、ロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを有する。ステータは、コイルを有し、このコイルに電流が流れることにより回転磁界が発生する。この回転磁界とロータとの間に働く電磁的作用により、ロータが回転する。
【０００３】
上述したコイルに用いられる導線には、断面円形のものがある。一方で、コイルの占積率を高めることを一つの目的として、断面円形の導線の代わりに、断面視が略矩形の導線である平角線を使用する場合がある。
【０００４】
モータの駆動時においては、コイルを形成する導線に渦損が生じることが知られている。この渦損の原理について、図４を用いて説明する。
【０００５】
図４に示されるモータ１００は、ロータ１０２と、ロータ１０２の周囲に配置されたステータ１０４とを有する。ロータ１０２には、周方向に間隔を空けて複数の永久磁石１０６が埋め込まれている。ステータ１０４は、円筒状のヨーク１０８と、周方向に等間隔にヨーク１０８から径方向内側にそれぞれ突出するティース１１０とを有する。隣接するティース１１０の間にあるスロット１１２およびティース１１０の周りに、断面矩形の導線である平角線１１４が巻き回されてコイルが形成されている。
【０００６】
モータ１００の駆動時には、ロータ１０２が回転した際に（Ｚ方向）、ロータ１０２とステータ１０４の間で生じる磁界変動により、ティース１１０から永久磁石１０６に流れるべき磁束の一部が、漏れ磁束１１６としてスロット１１２の開口部１１８側に位置する平角線１１４に回り込むようにして流れてしまう。また、永久磁石１０６からティース１１０に流れる磁束の一部も、そのティース１１０に流れ込まずに、その一部が漏れ磁束１２０として、開口部１１８側に位置する平角線１１４に流れてしまう。
【０００７】
このように、本来、ティース１１０や永久磁石１０６に直接的に流れ込むべき磁束の一部が漏れ磁束１１６，１２０として開口部１１８に位置する導線に流れ込むことが起こり得る。
【０００８】
このような漏れ磁束１１６，１２０はモータトルクに寄与できず、従来から、渦損の原因になっていることが分かっている。なお、導線には、通常、銅素材が使用されているので、導線自体に電流が流れた際のジュール熱の発生による銅損と区別するため、以降、上記渦損を銅渦損と記す。
【０００９】
上述したように、コイルの占積率の向上を図るという観点から、導線に平角線を使用した場合には、スロットの開口部側に位置する導線の面積、すなわち、漏れ磁束が交差する面積が広いために、相対的に小径の断面円形の導線に比して渦損が大きくなり易く、これに起因するモータトルク性能が低下してしまう可能性がある。上記コイルの占有率の向上とともに、モータトルク性能の低下を防止するため、漏れ磁束が交差する面積の縮小化を図った導線、すなわち断面矩形の導体素線が互いに平行に複数本集合配置された集合導線が用いられる例がある。
【００１０】
下記特許文献１には、断面矩形の導体素線が互いに平行に複数本集合配置された集合導線が記載されている。この集合導線の最外層には、絶縁膜が設けられ、集合配置された導体素線を結束して、互いにばらばらになることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−０５５８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１のように、集合導線の最外層に膜などのシートを設けることで、複数の導体素線を結束することができる。しかしながら、コイルに用いるために集合導線を曲げ加工する場合、モータのコイルエンドの短縮化に伴い曲げ半径をより小さく加工する傾向があるので、集合導線の内周側は圧縮応力の発生により坐屈してしまい、シートにシワが発生してしまう可能性がある。
【００１３】
また、集合導線の内周側におけるシートのシワの発生を防止する場合、その内周側を拘束しながら曲げ加工が実施されるので、今度は、集合導線の外周側にあるシートが、剛性が弱いため破れてしまう可能性がある。このシートの破れ方は、制御不能であるため、曲げ加工された集合導線ごとに異なる。その結果、製品毎に、シート内を流れる電気の流路が異なり、抵抗値（特性）にバラつきが生じてしまうという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、最外層のシートが導体素線の結束を維持しつつ、均一の特性を有することができる集合導線、集合導線を用いたコイル及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、断面矩形の導体素線が互いに平行に複数本集合配置され、最外層のシートでこれらの導体素線を結束して形成される集合導線において、コイルを形成するために曲げられた曲げ部を有し、シートには、曲げ部の外周側と、外周側に隣接する一方の側面の少なくとも一部と、他方の側面の少なくとも一部とを連続するように切欠いた切欠き部が形成されることを特徴とする。
【００１６】
また、導体素線と切欠き部の縁とが接合されることが好適である。
【００１７】
また、前記集合導線を用いたコイルであって、集合導線がステータのティースに巻き回されて構成されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、集合導線の製造方法において、断面矩形の導体素線が互いに平行に複数本集合配置する配置ステップと、表面の一部を切欠いた切欠き部を有するシートを、集合配置された導体素線の最外層に巻きつけ結束する結束ステップと、シートにより結束された導体素線を曲げて曲げ部を形成する曲げステップと、を有し、切欠き部が、曲げ部の外周側と、外周側に隣接する一方の側面の少なくとも一部と、他方の側面の少なくとも一部とを連続するように予め形成され、結束ステップでは、その切欠き部が曲げ部に対応するようにシートが導体素線に巻きつけられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の集合導線、集合導線を用いたコイル及びその製造方法によれば、最外層のシートが導体素線の結束を維持しつつ、均一の特性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る集合導線の構成を示す図である。
【図２】図１のＡ方向から見た集合導線の構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係る集合導線の曲げ加工の一例を示す図である。
【図４】ステータのコイルを形成する導線に渦損が発生する原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る集合導線、集合導線を用いたコイル及びその製造方法の実施形態について、図を用いて説明する。まず、本実施形態に係る集合導線について、図１，２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る集合導線の構成を示す図であり、図２は、図１のＡ方向から見た集合導線の構成を示す図である。
【００２２】
集合導線１０は、断面矩形の複数の導体素線１２を有する。導体素線１２は、導電性を有する材質、例えば銅である。導体素線１２の表面は、例えば酸化膜により被膜されている。なお、本発明はこの構成に限定されず、導体素線１２の表面を、樹脂などで被膜してもよい。
【００２３】
また、導体素線１２は、図に示されるように、２行４列で互いに平行に集合配置されている。なお、導体素線１２の数２行４列は一例であって、本発明はこの数に限定されず、複数の導体素線１２が互いに平行に集合配置されていればよい。
【００２４】
また、集合導線１０は、集合配置された導体素線１２を被覆するように設けられたシート１４を有する。シート１４は、集合配置された導体素線１２の最外層としての役割と、これらの導体素線１２を結束して、互いにばらばらになることを防止している役割とを有する。シート１４は、導電性を有する材質、例えば銅からなり、厚さが例えば５０μｍの銅箔である。よって、集合導線１０をコイルとして用いる場合、このシート１４にも電気が流れる。
【００２５】
このような構成により、集合導線１０は、従来技術で説明したように、コイルに用いた場合であって、特に、図４に示す開口部１１８側に位置するコイルに用いた場合、漏れ磁束が交差する面積の縮小化を図ることができ、銅渦損を低減することができる。なお、本実施形態の集合導線１０は、図４に示す開口部１１８側に位置するコイルだけに限定されず、集合導線１０が、ティース１１０に巻き回される全てのコイルを構成してもよい。
【００２６】
また、集合導線１０は、コイルを形成するために曲げられた曲げ部１６を有する。曲げ部１６は、後述する治具により形成される。曲げ部１６は、図に示されるように、曲げ半径の内側に位置する内周側１８と、曲げ半径の外側に位置する外周側２０と、これらに隣接する側面２２とを有する。
【００２７】
そして、本実施形態のシート１４には、曲げ部１６の外周側２０と、一方の側面２２と、他方の側面２２とを連続するように切欠いた切欠き部２４が形成される。このような、切欠き部２４がシート１４に形成されることにより、曲げ加工時において、外周側２０のシート１４が引っ張られることによって破れてしまうことを防止することができる。このシート１４の損傷の防止により、シート１４内を流れる電気の流路を確実に確保することができる。
【００２８】
切欠き部２４は、曲げ部１６の外周側２０と、外周側２０に隣接する一方の側面２２の少なくとも一部と、他方の側面２２の少なくとも一部とを連続するように形成されることが好適である。一般的に、導体内を流れる電気は、曲げ半径の内側のほうに流れ易い。よって、上述のような切欠き部２４の構成により、シート１４の内周側１８に加え、側面２２での一部であって、内周側１８に隣接する部分を含むようにシート１４内の電気の流路を形成することができる。このように内周側１８に所定の電気の流路が形成されるので、曲げ部１６に切欠き部２４が特に外周側２０付近に形成されたとしてもシート１４内の電気抵抗の増加を抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態の切欠き部２４は、この縁が導体素線１２に接合されている。この接合は、ろう付け又はレーザ溶接により切欠き部２４の全周にわたって行われる。切欠き部２４の縁と導体素線１２とが接合されることにより、導体素線１２の縁の隙間を塞ぐとともに、導体素線１２に対するシート１４のずれを防止することができる。そして、シート１４のずれが防止されることにより、曲げ加工された集合導線１０を電着塗装する際、塗装性が向上する。
【００３０】
次に、本実施形態の集合導線１０の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る集合導線１０の曲げ加工の一例を示す図である。
【００３１】
まず、複数本の導体素線１２を平行に集合配置する。本実施形態においては、８本の導体素線１２を２行４列に集合配置する。そして、表面の一部を切欠いた切欠き部２４を有するシート１４を、集合配置された導体素線１２の最外層に巻きつけ結束する。
【００３２】
このとき、切欠き部２４は、後述する曲げ加工により形成される曲げ部１８の外周側２０と、外周側２０に隣接する一方の側面２２の少なくとも一部と、他方の側面２２の少なくとも一部とを連続するように予め形成されている。そして、この切欠き部２４が、曲げ加工により形成される曲げ部１８に対応するように、シート１４が、集合配置された導体素線１２に巻きつけられる。
【００３３】
そして、図３に示される曲げ加工用の治具２６を用いて、シート１４により結束された導体素線１２を曲げて曲げ部１６を形成する。曲げ加工用の治具２６は、集合導線１０の内周側１８に対応する外径を有し、集合導線１０の内側（内周側１８と同じ方向）を拘束する内側治具２８と、集合導線１０の両端を、外側（外周側２０と同じ方向）からそれぞれ拘束する外側治具３０とを有する。そして、集合導線１０を内側治具２８に接触させて、外側治具３０の少なくとも一方が、内側へ向けて集合導線１０を押し付けることで、曲げ部１６が形成される。このとき、曲げ部１６に対応するシート１４の領域には切欠き部２４が既に形成されているので、シート１４の外周側２０が曲げ加工により引っ張られたとしても、新たな破れは生じない。
【００３４】
そして、曲げ加工され、曲げ部１６が形成された集合導線１０は、切欠き部２４の縁と導体素線１２とを隙間なく接合する。その後、集合導線１０に対して絶縁性の樹脂を用いた電着塗装を行い、コイルに用いられる集合導線１０の製造は終了する。なお、本実施形態においては、集合導線１０を電着塗装する場合について説明したが、この構成に限定されず、絶縁性能を付加する塗装であれば、ディップ塗装であってもよい。
【００３５】
本実施形態の集合導線及びその製造方法によれば、曲げ部１６に切欠き部２４が予めシート１４に形成されることにより、曲げ加工時に、シート１４の損傷を防止することができる。これにより、シート１４は、曲げ部１６において、予め設計された電気の流路を内周側１８に確実に形成することができるので、製品毎の抵抗特性の均一化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  集合導線、１２  導体素線、１４  シート、１６  曲げ部、１８  内周側、２０  外周側、２２  側面、２４  切欠き部、２６  曲げ加工用の治具、２８  内側治具、３０  外側治具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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