(57)【要約】【課題】複数の平角線からなる素線が束ねられて形成された集合導線に関し、エッジワイズ曲げ加工の際に曲げ内側の素線が座屈したり、曲げ外側の絶縁被膜にクラックが生じるといった問題が生じることなく、さらに、渦電流損失が抑制された集合導線を提供する。【解決手段】銅素材の導線１とその周囲の絶縁被膜２とからなる銅素線３が複数本束ねられて銅素線集合体４が形成され、銅素線集合体４の周囲に最外絶縁被膜６が形成されて複数の銅素線３が一体とされている集合導線１０であり、銅素線集合体４のうち、エッジワイズ曲げ加工される際に曲げの内側となる内側側面、および曲げの外側となる外側側面と、最外絶縁被膜６と、の間にそれぞれ、銅板５が介層されている。【選択図】図２
2016085846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅素材の導線とその周囲の絶縁被膜とからなる銅素線が複数本束ねられて銅素線集合体が形成され、該銅素線集合体の周囲に最外絶縁被膜が形成されて複数の銅素線が一体とされている集合導線であって、
銅素線集合体のうち、エッジワイズ曲げ加工される際に曲げの内側となる内側側面、および曲げの外側となる外側側面と、最外絶縁被膜と、の間にそれぞれ、銅板が介層されている集合導線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の素線からなる集合導線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータを構成するステータは、円環状のヨークと、ヨークから径方向内側に突出する複数のティースと、隣接するティース間に形成されるスロットを備えた鋼板が積層されてなるステータコアから形成されており、コイルがこのスロット内に挿入されながら、ティース間に巻装されることによってステータが形成される。このコイル用の巻線は、導線周りに絶縁被膜が形成されてコイル内における導線間の絶縁が図られるとともに、ティースとコイルの間には絶縁性のボビンや絶縁紙等のインシュレータが配設されてコア−コイル間の絶縁が図られている。さらに、たとえば分布巻き方式の巻装形態においては、絶縁紙等のインシュレータで異相コイル間の相間絶縁が図られている。
【０００３】
従来のコイル形成用の巻線は、たとえば銅素材の導線の周りに、熱硬化性のエナメル樹脂を溶剤に溶かして数μmの厚みで塗布し、熱処理して塗布層を固め、この処理を複数回繰り返して所望厚のエナメル被膜を形成して巻線が製作されている。なお、このエナメル被膜の素材としては、アミドイミド系樹脂やウレタン系樹脂、エステルイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂や酸化膜などが一般に用いられている。なお、巻線は断面が円形のもののほかにも、コイル占積率を高めることのできる平角線が適用されている。
【０００４】
ところで、たとえばハイブリット車や電気自動車の駆動モータを構成するコイル用の巻線として上記する断面円形の巻線や平角線を適用するに当たり、コイルの占積率のさらなる向上やトルクの向上を目的として巻線の断面積が大きくなる傾向にあるが、断面積が大きくなるにつれて渦電流損失が増大する。
【０００５】
この渦電流損失への対策として、導線の断面を分割して小断面とし、この小断面の導線周りに絶縁被膜を形成して小断面の素線とし、この素線を束ねて形成された集合導線を適用する方法が注目されている。
【０００６】
たとえば、特許文献１にも絶縁膜で被覆された導体線（素線）を互いに平行に複数本配置して集合導体とし、集合導体の最外層には押出し成形法にて成形された絶縁膜が備えてある集合導体（集合導線）が開示されている。
【０００７】
このように集合導線を適用することで丸線や平角線を使用する場合に比して渦電流損失を低減することができる。ところで、集合導線においても渦電流損失をより一層低減するべく、エナメル被膜などの有機絶縁被膜や高抵抗金属素線を使用するといった対策が取られている。しかしながら、素線間の結合が不十分であり、エッジワイズ曲げ加工の際に曲げ内側の素線が座屈したり、曲げ外側の絶縁被膜にクラックが生じるといった課題がある。なお、ここで、「エッジワイズ曲げ加工」とは、複数の平角線からなる素線が束ねられて断面が矩形の集合導線が形成されている場合に、集合導線の短辺を内径側として縦に曲げ加工することを意味しており、このようにして曲げ加工されてできたコイルはエッジワイズコイルなどと称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−５５８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、複数の平角線からなる素線が束ねられて形成された集合導線に関し、エッジワイズ曲げ加工の際に曲げ内側の素線が座屈したり、曲げ外側の絶縁被膜にクラックが生じるといった問題が生じることなく、さらに、渦電流損失が抑制された集合導線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】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明による集合導線は、銅素材の導線とその周囲の絶縁被膜とからなる銅素線が複数本束ねられて銅素線集合体が形成され、該銅素線集合体の周囲に最外絶縁被膜が形成されて複数の銅素線が一体とされている集合導線であって、銅素線集合体のうち、エッジワイズ曲げ加工される際に曲げの内側となる内側側面、および曲げの外側となる外側側面と、最外絶縁被膜と、の間にそれぞれ、銅板が介層されているものである。
【００１１】
本発明の集合導線は、銅素線が複数本束ねられてできた銅素線集合体とその周囲の最外絶縁被膜との間、より詳細には、集合導線がエッジワイズ曲げ加工された際に曲げの内側となる銅素線集合体の内側側面、および曲げの外側となる銅素線集合体の外側側面と最外絶縁被膜との間に銅板が介層されていることにより、内側の銅板が内側の銅素線の曲げ加工時に生じ得る座屈を効果的に抑制し、外側の銅板が外側の銅素線の絶縁被膜に生じ得るクラックを効果的に抑制することができるものである。
【００１２】
また、銅素線集合体のうち、エッジワイズ曲げ加工された際に曲げの内側となる側面や曲げの外側となる側面を「エッジワイズ面」、これらの側面に直交して幅の広い側面を「フラットワイズ面」と称した場合に、集合導線がエッジワイズ曲げ加工されて形成されたエッジワイズコイルにおいては、フラットワイズ面が主たる渦電流損失発生面となることが分かっている。本発明の集合導線によれば、曲げの内側および外側それぞれのエッジワイズ面と最外絶縁被膜の間に銅板が介層されていること、言い換えれば、フラットワイズ面には銅板が存在せず、エッジワイズ面にのみ銅板が存在していることにより、本来的には渦電流損失発生面であるフラットワイズ面に磁束が当たらなくなり、このことによって渦電流損失の抑制にも繋がる。
【００１３】
ここで、使用される銅板は銅素材の薄板が適用される。また、本明細書において「銅板」とは、銅素材の薄板、銅合金製の薄板のほか、銅と同程度の導電性金属からなる薄板をも包含する意味である。
【００１４】
銅素材の導線周りの絶縁被膜は、銅が酸化されてなる酸化銅から形成されたり、エナメル等、絶縁性を有する樹脂材料から形成される。
【００１５】
銅素線同士は、単に接しているのみで相互に結合されていなくてもよいし、エポキシ樹脂等の絶縁性の接着剤にて相互に結合されていてもよい。
【００１６】
また、銅素線集合体の周囲にある最外絶縁被膜は、たとえばポリフェニレンサルファイド(PPS)などの高耐熱性の熱可塑性樹脂等から形成でき、この形成方法も押出し成形をはじめとして、多様な成形方法にて成形される。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から理解できるように、本発明の集合導線によれば、集合導線がエッジワイズ曲げ加工された際に曲げの内側となる銅素線集合体の内側側面、および曲げの外側となる銅素線集合体の外側側面と最外絶縁被膜との間にそれぞれ銅板が介層されていることにより、内側の銅板が内側の銅素線の曲げ加工時に生じ得る座屈を効果的に抑制し、外側の銅板が外側の銅素線の絶縁被膜に生じ得るクラックを効果的に抑制することができる。さらに、フラットワイズ面には銅板が存在せず、エッジワイズ面にのみ銅板が存在していることにより、本来的には渦電流損失発生面であるフラットワイズ面に磁束が当たらなくなり、このことによって集合導線に生じ得る渦電流損失を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の集合導線の実施の形態を示した模式図である。
【図２】図１で示す集合導線をエッジワイズ曲げ加工した際の集合導線を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の集合導線の実施の形態を説明する。なお、集合導線を構成する素線の本数は図示例に限定されるものでないことは勿論のことである。
【００２０】
（集合導線の実施の形態）
図１は本発明の集合導線の実施の形態を示した模式図であり、図２は図１で示す集合導線をエッジワイズ曲げ加工した際の集合導線を示した模式図である。
【００２１】
図示する集合導線１０の構成を順に説明する。まず、銅素材の導線１とその周囲の絶縁被膜２とからなる銅素線３が８本使用され、２行４列配置にて相互に配設されて銅素線集合体４が形成される。
【００２２】
銅素材の導線１周りの絶縁被膜２は、導線１が酸化されてなる酸化銅やアルミニウムといった銅よりも電気抵抗の高い金属から形成されたり、エナメル樹脂等、絶縁性を有する樹脂材料から形成される。
【００２３】
各銅素線３は断面が矩形（より詳細には隅角部が若干湾曲しているので略矩形）を呈した平角線であり、８本の銅素線３で形成された銅素線集合体４も同様に断面が略矩形を呈している。
【００２４】
銅素線集合体４を構成する各銅素線３同士は、接着されずに接している状態であってもよいし、エポキシ樹脂等の絶縁性の接着剤にて相互に接着されてもよい。
【００２５】
図２で示すように、集合導線１０をエッジワイズ曲げ加工した際に、曲げの内側となる側面１０ａ、および曲げの外側となる側面１０ｂを「エッジワイズ面」、これらに直交して広幅な上下の側面１０ｃ，１０ｄを「フラットワイズ面」とする。図１に戻り、銅素線集合体４を構成する４つの側面のうち、エッジワイズ面に対応する２つの側面に薄い銅板５を配設し、銅素線集合体４と２つの銅板５を包囲するようにして最外絶縁被膜６を成形することにより、集合導線１０が形成される。
【００２６】
銅板５は、銅素材の板であるが、銅と同程度の導電性を有する金属素材の板もこの銅板５に含まれるものとする。
【００２７】
最外絶縁被膜６は、８本の銅素線３の一体化を図るとともに、集合導線１０に耐熱性を付与する被膜であり、この高耐熱性の観点から、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリイミド(PI)やポリアミドイミド(PAI)などの熱可塑性樹脂を適用するのが好ましい。
【００２８】
最外絶縁被膜６の成形は、相互に配設された８本の銅素線３と２つの銅板を仮固定した状態で押出し成形法にて最外絶縁被膜６を成形する方法や、エナメル焼付けによる方法、電着塗装、真空蒸着等、様々な成形方法にて成形がおこなわれる。
【００２９】
集合導線１０は、集合導線１０がエッジワイズ曲げ加工された際に曲げの内側となる銅素線集合体４の内側側面、および曲げの外側となる銅素線集合体４の外側側面と最外絶縁被膜６との間にそれぞれ、薄い銅板５が介層されていることにより、内側の銅板５が内側の銅素線３の曲げ加工時に生じ得る座屈を効果的に抑制し、外側の銅板５が外側の銅素線３の絶縁被膜２に生じ得るクラックを効果的に抑制することができる。
【００３０】
さらに、集合導体１０のうち、フラットワイズ面１０ｃ，１０ｄに銅板５が存在せず、エッジワイズ面１０ａ，１０ｂにのみ銅板５が存在していることにより、本来的には主たる渦電流損失発生面であるフラットワイズ面に磁束が当たらなくなり、このことによって渦電流損失が効果的に抑制された集合導線１０となっている。
【実施例】
【００３１】
断面が0.8mm×0.8mmの裸平角線を320℃で10分間大気中で酸化処理することで導線周りに酸化銅からなる絶縁被膜を形成して銅素線を作成し、この銅素線を2行4列配置として束ねて銅素線集合体を製作し、銅素線集合体のエッジワイズ側となる２つの側面に厚み0.3mmで幅1.6mmの薄銅板を配設し、これらを仮固定した状態で、その周囲に、ポリフェニレンサルファイドを押出し成形法にて押出して厚みが50〜150μmの最外絶縁被膜を製作し、集合導線を製作した。
【００３２】
このようにして製作された集合導線と、同寸法の平角線の渦電流損失を比較した結果、実施例の集合導線の渦電流損失は同寸法の平角線のものよりも80%低減することが実証されている。
【００３３】
これは、平角線を小分割断面とした集合導線となっていることと、エッジワイズ側の側縁に薄銅板が存在していることによるものであると考えられる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３５】
１…導線、２…絶縁被膜、３…銅素線、４…銅素線集合体、５…銅板、６…最外絶縁被膜、１０…集合導線、１０ａ…エッジワイズ面（曲げの内側面）、１０ｂ…エッジワイズ面（曲げの外側面）、１０ｃ、１０ｄ…フラットワイズ面
【図１】
2016085846.tif 000003
【図２】
2016085846.tif 000004