(57)【要約】【課題】電着法によって絶縁被覆を形成した絶縁電線であって、巻回状態での空隙率が小さく、巻回方向の自由度が高い絶縁電線を提供する。【解決手段】電着法によって形成した絶縁被覆を銅線表面に有する絶縁電線であって、該絶縁被覆を含む横断面形状が六角形であり、かつ該銅線の六角形断面の各角部に該絶縁被覆の膨らみを抑制する隅切部分が形成されており、該隅切部分の長さが該六角形断面平坦部の長さの１／３〜１／２０であって、巻回状態における空隙率が５％以下であることを特徴とする絶縁電線とその製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着法によって形成した絶縁被覆を銅線表面に有する絶縁電線であって、該絶縁被覆を含む横断面形状が六角形であり、かつ該銅線の六角形断面の各角部に該絶縁被覆の膨らみを抑制する隅切部分が形成されており、該隅切部分の長さが該六角形断面平坦部の長さの１／３〜１／２０であって、巻回状態における空隙率が５％以下であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
該絶縁電線の六角形断面平坦部の絶縁被覆厚さと隅切部分を含む角部の絶縁被覆厚さの差が５μm以下である請求項１に記載する絶縁電線。
【請求項３】
銅線の六角形断面の径が、該銅線の六角形断面と同一断面積の円形に換算して、０.５mm〜５.０mmであり、該銅線表面に被覆厚さが５〜１００μmの絶縁被覆を有する請求項１または請求項２に記載する絶縁電線。
【請求項４】
被覆成分を含む電着液を入れた電着槽に、芯材になる銅線を通過させて通電し、該銅線表面に被覆成分を電着させた後に、該被覆成分を焼付処理して絶縁被覆を形成する電着法による絶縁電線の製造方法おいて、六角形の断面を有し、該六角形断面の各角部に隅切部分が形成されており、該隅切部分の長さが該六角形断面平坦部の長さの１／３〜１／２０である銅線を用い、六角形断面平坦部の絶縁被覆厚さと隅切部分を含む角部の絶縁被覆厚さの差が５μm以下の絶縁被覆を形成することによって、巻回状態における空隙率が５％以下である絶縁電線を製造する絶縁電線の製造方法。
【請求項５】
銅線の六角形断面の径が、該銅線の六角形断面と同一断面積の円形に換算して、０.５mm〜５.０mmの銅線を用い、該銅線表面に被覆厚さが５〜１００μmの絶縁被覆を形成する請求項４に記載する絶縁電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着法によって絶縁被覆を形成した絶縁電線であって、マグネットコイル等に用いたときに、巻回方向の自由度が高く、かつ巻回状態での空隙率が格段に小さい絶縁電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等のコイル用線材としては、断面形状が円形の芯線(銅線)に絶縁被覆を設けた丸電線が用いられている。しかし、丸電線を多層に巻回すると隣接する丸電線との間に空隙が生じ、空隙率が大きくなるという問題がある。このため、例えば、特開２００３−３１７５４７号公報（特許文献１）に記載されているように、断面形状が六角形である絶縁電線が知られている。絶縁電線の断面が六角であると、各辺を密着して並べることができるので巻回状態での空隙を少なくすることができる利点がある。断面形状が六角形の絶縁電線は、特開２００８−１４７０６２号公報（特許文献２）、特開２００９−１３４８９１号公報（特許文献３）などにも記載されている。
【０００３】
一方、絶縁電線の絶縁被覆を形成する方法として、浸漬法や塗布法、または電着法が知られている。浸漬法や塗布法は、絶縁電線の芯材になる導電性の線材(銅線)を被覆用塗料に浸漬し、または線材表面に被覆用塗料を塗布し、これを乾燥し焼付けして線材表面に絶縁被覆を形成する方法である。
【０００４】
電着法は塗料成分を含む電着液に、絶縁電線の芯材になる銅線を通過させ、該銅線に通電して該銅線表面に被覆成分を電着させ、電着した被覆成分を焼付処理して絶縁被覆を形成する方法である。特許文献１および特許文献２の絶縁電線は何れも塗布法によって絶縁被覆を形成する例であり、特許文献３の絶縁電線は浸漬法によって絶縁被覆を形成する例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１７５４７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４７０６２号公報
【特許文献３】特開２００９−１３４８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、浸漬法や塗布法では線材表面に付着した塗料が乾燥する間に線材表面の角部から平坦部分に流れやすいので、六角断面の線材表面では角部の塗膜が薄くなり、角部が丸みを帯びる傾向がある。このような絶縁電線は巻回したときに絶縁電線の角部が互いに突き合わされる部分に隙間が生じるので、空隙率を低減するうえで限界がある。
【０００７】
電着法では線材表面に電着された被覆成分は成膜直後の膜密度が高いので流動し難く、角部にも十分な厚さの被覆を形成できる利点がある。他方、電着法では線材表面に尖った部分があるとこの部分の電界密度が高くなり、角部の被覆が膨らんだ形状になるので、巻回状態では、図５に示すように、隣接する絶縁電線１１の間に空隙１４を生じやすくなる。一方、六角断面の角部の尖りを小さくするため角部に丸みを設ける方法では、この丸みが大きいと、浸漬法や塗布法の場合と同様に、巻回状態において角部の突き合わせ部分の隙間が大きくなり、空隙率を小さくすることができない。
【０００８】
なお、特許文献１では、六角形断面の絶縁電線について巻回状態の占積率が１００％近くになると説明されているが、電着法によって形成された絶縁被覆の場合には前述したように、角部の被覆が膨らんだ形状になるので、占積率を１００％近くにするのは難しい。特許文献１ではこのような電着法による被覆形成の問題が認識されていない。特許文献２及び３にもこのような課題は全く認識されていない。
【０００９】
本発明は、六角断面の絶縁電線における上記問題を解決したものであり、電着法によって絶縁被覆を形成した絶縁電線について、角部における絶縁被覆の膨らみを抑制する適度な長さの隅切り部を角部に形成することによって、巻回状態での空隙率を格段に小さくした絶縁電線を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば以下の構成を有する絶縁電線が提供される。
［１］電着法によって形成した絶縁被覆を銅線表面に有する絶縁電線であって、該絶縁被覆を含む横断面形状が六角形であり、かつ該銅線の六角形断面の各角部に該絶縁被覆の膨らみを抑制する隅切部分が形成されており、該隅切部分の長さが該六角形断面平坦部の長さの１／３〜１／２０であって、巻回状態における空隙率が５％以下であることを特徴とする絶縁電線。
［２］該絶縁電線の六角形断面平坦部の絶縁被覆厚さと隅切部分を含む角部の絶縁被覆厚さの差が５μm以下である上記[１]に記載する絶縁電線。
［３］銅線の六角形断面の径が、該銅線の六角形断面と同一断面積の円形に換算して、０.５mm〜５.０mmであり、該銅線表面に被覆厚さが５〜１００μmの絶縁被覆を有する上記[１]または上記[２]に記載する絶縁電線。
［４］被覆成分を含む電着液を入れた電着槽に、芯材になる銅線を通過させて通電し、該銅線表面に被覆成分を電着させた後に、該被覆成分を焼付処理して絶縁被覆を形成する電着法による絶縁電線の製造方法おいて、六角形の断面を有し、該六角形断面の各角部に隅切部分が形成されており、該隅切部分の長さが該六角形断面平坦部の長さの１／３〜１／２０である銅線を用い、六角形断面平坦部の絶縁被覆厚さと隅切部分を含む角部の絶縁被覆厚さの差が５μm以下の絶縁被覆を形成することによって、巻回状態における空隙率が５％以下である絶縁電線を製造する絶縁電線の製造方法。
［５］銅線の六角形断面の径が、該銅線の六角形断面と同一断面積の円形に換算して、０.５mm〜５.０mmの銅線を用い、該銅線表面に被覆厚さが５〜１００μmの絶縁被覆を形成する上記[４]に記載する絶縁電線の製造方法。
【００１１】
〔具体的な説明〕
本発明の絶縁電線は、電着法によって形成した絶縁被覆を銅線表面に有する絶縁電線であって、該絶縁被覆を含む横断面形状が六角形であり、かつ該銅線の六角形断面の各角部に該絶縁被覆の膨らみを抑制する隅切部分が形成されており、該隅切部分の長さが該六角形断面平坦部の長さの１／３〜１／２０であって、巻回状態における空隙率が５％以下であることを特徴とする絶縁電線である。
【００１２】
本発明の絶縁電線の横断面形状を図１に示す。図示するように、絶縁電線の軸方向に垂直な断面において、本発明の絶縁電線１０は芯材の銅線１１が六角形の断面を有する。ここで、六角形の断面とは、断面が正六角形であるものが好ましいが、正六角形に限らず、周囲が六辺によって形成され、該断面形状を平面に並べたときに各辺が接して並べられる六角形であればよい。従って、全体がやや細長い六角形などを含む。
【００１３】
六角形の断面を有する銅線１１は、加圧ロールを用いた方法などによって製造することができる。例えば、Ｖ形溝を有する加圧ロールで３方向から銅丸線を押圧しながら圧延することにより略六角形の断面を有する銅中間線を形成し、その後、六角形の断面を有し、該六角形断面の各角部に隅切形成部が形成されており、該隅切形成部の長さが六角形断面の各辺の長さ（すなわち、平坦部の長さ）の１／３〜１／２０であるダイス穴形状を有するダイスを用いて引き抜きを行うことにより銅線１１を製造することができる。ここで、ダイス穴の隅切形成部の大きさを変えることによって、該銅線の六角形断面において、該隅切部分の長さが該六角形断面平坦部の長さの１／３〜１／２０になるように形成することができる。
【００１４】
該銅線１１の表面を覆って絶縁被覆１２が設けられている。絶縁被覆１２は電着法によって形成されたものである。電着法は被膜成分を含む電着液に、芯材になる銅線１１を通過させて通電し、該銅線表面に被覆成分を電着させ、電着した被覆成分を焼付処理して絶縁被覆１２を形成する方法である。
【００１５】
銅線１１の六角形断面の各角部には、該角部の被覆の膨らみを抑制する隅切部分１３が形成されている。該隅切部分１３の形状は該六角形断面において直線状でもよく、湾曲形状でもよい。該隅切部分１３の長さＲは、上記六角形断面において各辺の平坦部長さＬの１／３〜１／２０に設定される。好ましくは、隅切部分１３の長さＲは各辺の平坦部長さＬの１／３〜１／１０がよい。
【００１６】
該隅切部分１３の長さＲは該隅切部分１３の一方の端部ａから他方の端部ｂに至る最短長さであり、例えば図２に示すように、隅切部分１３が直線状の場合には一方の端部ａから他方の端部ｂに至る直線の長さであり、隅切部分１３が湾曲形状の場合には一方の端部ａから他方の端部ｂを直線状に結ぶ長さである。また、六角形の各辺の平坦部長さＬとは、上記六角形断面において、角部に挟まれた平坦部の長さである。
【００１７】
本発明の絶縁電線１０は、上記隅切部分１３の長さＲが六角断面の各辺の平坦部長さＬに対して上記範囲に形成されているので、電着法によって絶縁被覆１２を形成したときに、角部の被覆の厚さが抑制され、導線表面の平坦部と角部の絶縁被覆１２の被覆厚の差を小さくすることができる。具体的には、平坦部と角部の絶縁被覆厚さの差を５μm以下、好ましくは３μm以下にすることができる。なお、平坦部と角部の絶縁被覆厚さの差Ｄとは、平坦部の絶縁被覆の最小厚さＤｓと角部の絶縁被覆の最大厚さＤｍとの差（Ｄ＝Ｄm−Ｄｓ）である。
【００１８】
このため、該絶縁電線１０を巻回したときに、隣接する絶縁電線１０の間に隙間が殆ど生じないので、巻回状態での空隙率が小さくなる。具体的には、本発明の絶縁電線１０は巻回状態での空隙率が５％以下であり、好ましくは２％以下である。
【００１９】
巻回状態での空隙率とは、複数の絶縁電線１０を隣接する辺を密着させて寄せ集めた状態において、絶縁電線１０の絶縁被覆を含めた外形によって囲まれる全体の断面積Ｓと、互いに隣接する絶縁電線の間に生じる空隙全体の面積ｓの比(％)、空隙率＝ｓ／Ｓ×100である。具体的には、例えば図３の断面図において、絶縁電線１０の六角断面の各辺Ａ、Ｂ、Ｃの突き合わせ部分に生じる空隙の全空隙面積ｓと、絶縁電線１０の絶縁被覆を含めた全体の外形によって囲まれる面積Ｓとの比である。この空隙率は、絶縁電線１０をコイル状に巻回したのち、その断面写真から求めることができる。
【００２０】
本発明の絶縁電線は巻回状態での空隙率が５％以下、好ましくは２％以下である。本発明の絶縁電線のような隅切部分を設けない従来の絶縁電線は、電着法によって絶縁被覆を形成したときに、隅部付近の電界密度が高くなるので角部の絶縁被覆が厚く形成され、この絶縁電線を巻回したときに平坦部に空隙が生じやすくなる。電着法によって絶縁被覆を形成した従来の絶縁電線の空隙率は概ね７〜１２％である。一方、本発明の絶縁電線は従来の電着法による絶縁電線よりも格段に空隙率が小さい。
【００２１】
本発明の絶縁電線は六角形の断面を有し、該六角形断面の各辺に沿った六方向に巻回するのが容易であるため巻回の自由度が高い。一方、例えば、平型絶縁電線は断面が矩形であるので、巻回は長辺に沿った巻回（フラットワイズ巻き）や短辺方向の巻回（エッジワイズ巻き）に限られ、それ以外の巻回は難く、巻回の自由度が低い。
【００２２】
本発明の絶縁電線において、上記銅線１１の径は、該銅線１１の六角形断面と同一断面積の円形に換算して、０.５mm〜５.０mmの範囲が好ましい。また、被覆の厚さは５〜１００μmの範囲が好ましく、１０〜９０μmがより好ましい。このような線材径および被覆厚の絶縁電線は、例えば、自動車用駆動モータのマグネットワイヤ、オルタネータ用のマグネットワイヤ、スタータモータ用のマグネットワイヤ、あるいはリアクトル用のマグネットワイヤとして広く使用されており、本発明に係る上記線材径および被覆厚の絶縁電線はこれらの用途に最適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の絶縁電線は、六角形断面を有し、かつ六角形の角部に隅切部分を有するので、電着法によって絶縁被覆を形成したときに該角部の絶縁被覆が極端に厚くならず、絶縁電線を巻回したときに隙間が殆ど無く、空隙率を格段に小さくすることができる。また、本発明の絶縁電線は六角形断面の角部に隅切部分を有するので、巻回したときに隣接する絶縁電線どうしの摩擦によっても絶縁被覆の損傷を生じ難く、角部の絶縁信頼性が高い。
【００２４】
さらに、本発明の絶縁電線は、六角形断面の各辺に沿った六方向に巻回するのが容易であるため巻回の途中で容易に巻回方向を変えることができ、例えば、モータの複雑な形状のステータにも連続的に巻回することができる。従来、平型絶縁電線は連続的にステータに巻回するのが難しく、ステータ溝の長さに切断したものをステータ溝に差込んでその端部を溶接しているが、本発明の絶縁電線は連続的にステータに巻回できるので作業工程が簡略になり、しかも巻回状態での空隙率が小さいので、高性能のモータを低コストで製造することができる。
【００２５】
〔製造方法〕
まず、六角形の断面を有する銅線１１は、加圧ロールを用いた方法などによって製造することができる。本実施形態では、Ｖ形溝を有する加圧ロールで３方向から銅丸線を押圧しながら圧延することにより、略六角形の断面を有する銅中間線を形成する。その後、六角形の断面を有し、該六角形断面の各角部に隅切形成部が形成されており、該隅切形成部の長さが六角形断面の各辺の平坦部長さの１/３〜１/２０のダイス穴形状を有するダイスを用いて引き抜きを行うことにより銅線１１を製造することができる。
次に、被覆成分を含む電着液を入れた電着槽に、芯材になる銅線を通過させ、該銅線表面に被覆成分を通電して電着させた後に、該被覆成分を焼付処理して絶縁被覆を形成する。これにより、六角形の断面を有し、該六角形断面の各角部に隅切部分が形成された絶縁電線を製造することができる。
ここで、被覆成分を含む電着液は、アニオン型及びカチオン型のものを用いることができる。電着液に含まれる樹脂成分としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ・アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
【００２６】
上記製造方法において、銅線の六角形断面の径が、該銅線の六角形断面と同一断面積の円形に換算して、０.５mm〜５.０mmの銅線を用い、該銅線表面に被覆厚さが５〜１００μmの絶縁被覆を形成すると良い。このような絶縁電線は自動車用駆動モータのマグネットワイヤ、オルタネータ用のマグネットワイヤ、スタータモータ用のマグネットワイヤ、あるいはリアクトル用のマグネットワイヤとして広く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の絶縁電線の模式断面図。
【図２】本発明の絶縁電線について隅切部分の部分模式断面図。
【図３】本発明の絶縁電線について巻回状態を示す模式断面図。
【図４】実施例１の絶縁電線Ｂの拡大断面写真。
【図５】電着法によって形成した従来の絶縁電線の巻回部分を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔実施例１〕
外径φ１.１mmの丸形硬銅線を、加圧ローラによって、銅中間線を作成し、その後、仕上げダイスで引き抜いて各辺の平坦部長さ０.３mmおよび隅切部分の長さ０.１mmの六角形断面を形成した。該六角形断面の銅線を、被覆用樹脂成分であるポリイミドを含む電着液を入れた電着槽に通過させ、銅線を陽極として通電して該銅線表面に樹脂被覆を付着させた。電流密度を変えて被覆厚５μmと１０μmの二種類の樹脂被覆を形成した。これを炉内に入れて乾燥し、さらに２００℃〜５００℃の温度勾配を設定した炉内で焼付処理を行い、平坦部の最小被覆厚５μmの絶縁電線Ａ、および平坦部の最小被覆厚１０μmの絶縁電線Ｂを製造した。この絶縁電線Ａ、Ｂについて、平坦部の絶縁被覆の最小厚さＤｓと角部の絶縁被覆の最大厚さＤｍとの差Ｄ、および巻回状態の空隙率を表１に示した。また、絶縁電線Ｂの断面写真を図４に示した。
【００２９】
〔実施例２〕
六角形断面の平坦部長さＬと隅切部長さＲを表１に示すように加工した銅線を用い、実施例１と同様にして電着法によって絶縁被覆を形成し、絶縁電線Ｃ〜Ｊを製造した。この絶縁電線Ｃ〜Ｊについて、平坦部の絶縁被覆の最小厚さＤｓと角部の絶縁被覆の最大厚さＤｍとの差Ｄ、および巻回状態の空隙率を表１に示した。
【００３０】
〔比較例１〕
外径φ１.０mmの丸形硬銅線を加圧ローラに通し、仕上げダイスで引き抜いて成型した。このとき、仕上げダイスに隅切部分を設けずに、六角形断面に加工した。該六角形断面の銅線を用い、実施例１の絶縁電線Ｂと同様にして電着法によって絶縁電線Ｘを製造した。この結果を表１に示した。
【００３１】
〔比較例２〕
外径φ１.０mmの丸形硬銅線について、六角形断面に加工せずに丸形断面のまま用い、それ以外は実施例１の絶縁電線Ｂと同様にして電着法によって絶縁電線Ｙを製造した。この結果を表１に示した。
【００３２】
〔比較例３〕
外径φ３.０mm、および外径φ５.０mmの丸形硬銅線を加圧ローラに通し、仕上げダイスで引き抜いて成型した。このとき、仕上げダイスに隅切部分を設けずに、正六角形断面に加工した。該銅線を用い、実施例１と同様にして電着法によって絶縁被覆を形成し、絶縁電線Ｚ１、Ｚ２を製造した。この結果を表１に示した。
【００３３】
〔比較例４〕
外径φ３.０mmの丸形硬銅線を加圧ローラに通し、仕上げダイスで引き抜いてＲ／Ｌが１／２、または１／３０になるように成型した。該銅線を用い、実施例１と同様にして電着法によって絶縁被覆を形成し、絶縁電線Ｚ３、Ｚ４を製造した。この結果を表１に示した。
【００３４】
表１に示すように、本発明の絶縁電線Ａ〜Ｊは何れも空隙率が５％以下であり、角部に隅切部分を設けることによって巻回状態での空隙率が格段に小さくなっている。一方、隅切部分を設けない絶縁電線Ｘ、Ｚ１、Ｚ２および丸形断面の絶縁電線Ｙは何れも巻回状態での空隙率が大きく、７％〜１２％である。また、平坦部長さＬと隅切部分長さＲの比が本発明と異なる絶縁電線Ｚ３〜Ｚ４についても巻回状態の空隙率が大きく７％、８％である。
【００３５】
【表１】
2016091735.tif 000003
【符号の説明】
【００３６】
１０−絶縁電線、１１−線材、１２−絶縁被覆、１３−隅切部分、１４−空隙、Ｌ−六角形の各辺の平坦部長さ、Ｒ−隅切部分の長さ、ａ,ｂ−端部、ｓ−六角断面の各辺Ａ、Ｂ、Ｃの突き合わせ部分に生じる空隙の全空隙面積、Ｓ−絶縁被覆を含めた全体の外形によって囲まれる面積。
【図１】
2016091735.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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