(57)【要約】【課題】導体素線同士の接着を維持することができる集合導線の製造方法を提供する。【解決手段】集合導線１０の製造方法は、接着剤１６が塗布されて集合配置された導体素線１２の両端を、各導体素線１２が長手方向にスライド可能に固定する固定ステップと、固定された導体素線１２を曲げて曲げ部２０を形成する曲げステップと、曲げ部２０が形成された導体素線１２を加熱して、導体素線１２同士を接着させる加熱接着ステップと、を有する。この構成により、製造工程に曲げ加工が含まれていたとしても、導体素線１２同士の接着を維持することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合導線の製造方法において、
接着剤が塗布されて集合配置された断面矩形の導体素線の少なくとも両端を、各導体素線が長手方向にスライド可能に固定する固定ステップと、
固定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、
曲げ部が形成された導体素線を加熱して、導体素線同士を接着させる加熱接着ステップと、
を有することを特徴とする集合導線の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の集合導線の製造方法において、
加熱接着ステップでは、導体素線の曲げ部以外の領域である直線部が加熱される、
ことを特徴とする集合導線の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の集合導線の製造方法において、
加熱接着ステップは、曲げステップの曲げ部形成に使用される治具を加熱して、導体素線を加熱する、
ことを特徴とする集合導線の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の集合導線を用いたコイルの製造方法であって、
集合導線をステータのティースに巻き回する巻回ステップを有する、
ことを特徴とする集合導線を用いたコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集合導線の製造方法及び集合導線を用いたコイル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。しかしながら、コイルに断面矩形の導線を用いた場合、断面円形の導線に比べ、導線に生じる渦損が増加してしまう。この渦損の原理について、図５を用いて説明する。
【０００４】
図５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。
【０００５】
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。
【０００６】
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になり、開口部１１８に位置する平角線１１４に流れ込むことがある。
【０００７】
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。
【０００８】
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べ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。
【０００９】
下記特許文献１には、線材絶縁膜で被覆された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。導体素線には結着材が塗布されており、この結着材を介して導体素線同士を接着することで、集合配置する際に、互いにばらばらになることを防止している。さらに、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】
【００１０】
【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】
【００１１】
上記特許文献１のように、導体素線が結着材などの接着剤を介して互いに接着することで、集合配置された後も、互いにばらばらになることを防止することができる。しかしながら、このように導体素線が互いに接着された集合導線であっても、コイルに用いるために曲げ加工する場合、この加工により形成される曲げ部においてせん断応力が発生し、導体素線同士の剥がれが発生してしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、導体素線同士の接着を維持することができる集合導線の製造方法及び集合導線を用いたコイル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】
【００１３】
本発明は、集合導線の製造方法において、接着剤が塗布されて集合配置された断面矩形の導体素線の少なくとも両端を、各導体素線が長手方向にスライド可能に固定する固定ステップと、固定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、曲げ部が形成された導体素線を加熱して、導体素線同士を接着させる加熱接着ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、加熱接着ステップは、導体素線の曲げ部以外の領域である直線部を加熱することができる。
【００１５】
また、加熱接着ステップは、曲げステップの曲げ部形成に使用される治具を加熱して、導体素線を加熱することができる。
【００１６】
また、上記集合導線を用いたコイルの製造方法であって、集合導線をステータのティースに巻き回する巻回ステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の集合導線の製造方法及び集合導線を用いたコイルの製造方法によれば、導体素線同士の接着を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る集合導線を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ部を示す拡大図である。
【図３】集合導線の製造工程の一例を示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図５】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】
【００１９】
以下、本発明に係る集合導線の製造方法及び集合導線を用いたコイル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を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ部を示す拡大図である。なお、図１に示される本実施形態の集合導線の長さは一例であり、本発明はこの長さに限定されない。
【００２０】
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は、この表面を被膜する絶縁被膜１４（図２のみ示す）を有する。絶縁被膜１４は、例えば酸化膜である。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、絶縁性を有する樹脂で被膜してもよい。
【００２１】
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。また、導体素線１２の断面寸法は、例えば１．０ｍｍ×１．０ｍｍである。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が配置されていればよい。また、導体素線１２の断面寸法も一例であって、本発明はこの寸法に限定されず、それぞれが異なる寸法であってもよい。
【００２２】
被膜された各導体素線１２には、その表面に接着剤１６（図２のみ示す）が塗布され、この接着剤１６を介して導体素線１２同士が接着し一体化する。接着剤１６は、例えば熱融着性を有する結着材である。本実施形態の接着剤１６は、絶縁性を有する樹脂、例えばエポキシ系樹脂である。絶縁性を有する樹脂を用いることにより、集合配置された導体素線１２間の絶縁性能の向上を図ることができる。
【００２３】
また、集合導線１０は、集合配置されて一体化された導体素線１２を膜状に被覆する外部絶縁被膜１８を有する。外部絶縁被膜１８は、集合配置された導体素線１２の最外層としての役割と、一体化された導体素線１２を結束して、互いにばらばらになることを防止する役割とを有する。外部絶縁被膜１８は、絶縁性を有する樹脂である。また、集合導線１０の保護の観点から、外部絶縁被膜１８は、耐熱性を有する樹脂、例えばポリイミド系樹脂とすることが好適である。
【００２４】
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２０と、曲げ部２０以外の領域であり、直線状である直線部２２とを有する。
【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５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５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】
一般的に、接着剤で接着され集合配置された導体素線を曲げ加工した場合、この加工により形成される曲げ部においてせん断応力が発生し、導体素線同士の剥がれが発生してしまう。具体的には、曲げ部の内周側に配置される導体素線の外周側領域（表面）の周方向における伸びと、この導体素線より外周側に配置される導体素線の内周側領域（表面）の周方向における縮みとによって、この領域では周長差が生じる。この周長差が大きいほど、その領域でのせん断応力が大きくなり、接着剤で接着された導体素線同士の剥がれの原因になる。
【００２７】
本実施形態においては、従来の製造方法を改良し、集合配置された導体素線１２を曲げ加工した後に、それらの導体素線１２同士を接着するようにした。接着されずに集合配置された導体素線１２を曲げ加工することで、加工時における導体素線同士の剥がれという現象自体がなくなる。そして、曲げ加工後に、集合配置された導体素線１２を接着するので、その後においても、導体素線同士の接着を維持することができる。
【００２８】
以下、本実施形態の集合導線１０の製造方法について、図１，２とともに、図３，４を用いて説明する。図３は、集合導線１０の製造工程の一例を示す図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線による断面図である。
【００２９】
まず、銅素材、例えば丸型導線から断面矩形の導体素線１２を成形し、この導体素線１２を加熱して表面を酸化させ絶縁被膜１４を形成する。そして、各導体素線１２の表面にエポキシ系樹脂を接着剤１６として塗布する。
【００３０】
そして、図３の左側の図に示されるように、複数の導体素線１２を平行に集合配置し、この集合配置された導体素線１２の両端を、Ｏリング形状の固定部材２２により仮の固定を行う。仮の固定とは、製造工程内における一時的な固定であって、各導体素線１２が長手方向にスライド可能な程度の固定である。なお、導体素線１２を集合配置する工程は、現段階での導体素線１２同士の接着を防止する観点から、前工程で塗布された接着剤１６を乾燥させてから行うほうがよい。
【００３１】
そして、集合配置された導体素線１２を、プレス機を用いた曲げ加工により曲げて曲げ部２０を形成する。このとき、曲げ部２０以外の領域が直線部２２となる。曲げ加工により、曲げ部２０の内周側の導体素線１２と外周側の導体素線１２との間で周長差が生じ、図３の中心の図に示されるように、内周側の導体素線１２の端部が他の導体素線１２の端部より突出する。図３においては、曲げ部２０は２箇所形成されているが、本発明はこの曲げ部２０の数２個に限定されず、１個であっても、３個以上であってもよい。コイル用の集合導線１０においては、それらの曲げ半径Ｒは、例えば２．５ｍｍである。
【００３２】
次に、曲げ部２０が形成された導体素線１２を、加熱接着装置２６を用いて加熱して、導体素線１２に既に塗布されている接着剤１６を硬化させ、導体素線１２同士を接着させる。加熱接着装置２６は、導体素線１２に対する着脱の容易さから、図３に示されるように、導体素線１２の直線部２２のみを加熱し、曲げ部２０に対しては直線部２２からの熱伝導により加熱する。
【００３３】
本実施形態の加熱接着装置２６は、図４に示されるように、ヒータなどの加熱部２８と、加熱接着装置２６本体を導体素線１２側へと押す押圧部３０とを有する。押圧部３０が加熱接着装置２６本体を導体素線１２に押し付けながら、加熱部２８が加熱接着装置２６を介して導体素線１２を加熱することにより、接着剤１６が加熱硬化して、導体素線１２同士が接着する。導体素線１２同士が一体化された時点で、固定部材２２を取り外すことができる。
【００３４】
そして、集合配置され、接着剤１６の硬化により一体化された導体素線１２の表面に、外部絶縁被膜１８が電着塗装又は真空蒸着などの塗装により施される。その後、曲げ加工により、不揃いになった導体素線１２の端部に対して切断などの処理を行い、コイルに用いられる集合導線１０の製造は終了する。さらに、上記工程により製造された集合導線１０をステータのティースに巻き回することで、コイルを製造することができる。
【００３５】
本実施形態の集合導線１０の製造方法及びこの集合導線１０を用いたコイルの製造方法によれば、接着剤１６が塗布された導体素線１２の加熱工程を、曲げ加工の前から後に変更することにより、曲げ加工時における導体素線同士の剥がれという現象自体を無くし、製造後においても、導体素線同士の接着を維持することができる。
【００３６】
本実施形態においては、導体素線１２の曲げ部２０が、プレス機を用いて形成される場合について説明したが、本発明はこの成形方法に限定されず、例えば芯金を用いて曲げ部２０を形成することもできる。
【００３７】
また、本実施形態においては、導体素線１２の両端を固定部材２２で固定する場合について説明したが、本発明は固定部材２２の数に限定されない。曲げ加工の工程及び加熱接着の工程において、それらの工程で用いられる治具や装置との干渉がなければ、導体素線１２を仮固定する固定部材２２を更に設けてもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、固定部材２２がＯリング形状である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。集合配置された導体素線１２がばらばらにならず、曲げ加工時において、曲げ部２０で生じる周長差を導体素線１２の端部へ逃がすように導体素線１２が長手方向にスライド可能に固定する部材であれば、エラストマ材やホットメルト材など溶けた樹脂で一時的に留めてもよい。
【００３９】
さらに、本実施形態では、曲げ加工の後、加熱接着装置２６により導体素線１２同士を接着する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。導体素線１２同士の接着を、曲げ加工と同時に行ってもよい。具体的には、曲げ加工がプレス加工の場合、この加工に使用される治具に加熱部を組み込むことで、治具を加熱しながらプレスを行い、あわせて導体素線１２同士の接着を行うことができる。これにより、製造工程の簡略化、装置数の削減を図ることができ、生産性が向上する。
【符号の説明】
【００４０】
１０  集合導線、１２  導体素線、１４  絶縁被膜、１６  接着剤、１８  外部絶縁被膜、２０  曲げ部、２２  直線部、２４  固定部材、２６  加熱接着装置、２８  加熱部、３０  押圧部。
【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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