JP7511235B2 - 導電部材の製造方法 - Google Patents
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Description
1.実施形態1に係る導電部材1(実施形態1に係るコイル101A)の構成
(1)実施形態1に係る導電部材1の外観
実施形態1に係る導電部材1の外観は、線状の導電性基材が複数束ねられた導電線(後述する被覆導電線10’)が、少なくも一巻きのインダクタンスを有する所定の形状として空芯領域を取り囲むコイル形状にフォーミングされ、当該形状で硬化されたものである(以下、コイル形状にフォーミングされ、当該形状で硬化された実施形態1に係る導電部材1を実施形態1に係るコイル101Aということもある)。
図1(b)は、実施形態1に係る導電部材1(実施形態1に係るコイル101A)の側断面図である。図1(b)に示すように、実施形態1に係る導電部材1は、導電線10と、導電線10を覆うように形成された水溶性塗布膜20と、導電線10及び水溶性塗布膜20を覆う絶縁性の熱収縮チューブ30とを備える。
次に、実施形態1に係る導電部材1(実施形態1に係るコイル101)の製造方法を説明する。
図3は、実施形態1に係る導電部材1の製造方法を示すフローチャートである。図3に示すように、実施形態1に係る導電部材1の製造方法は、準備工程と、浸透工程と、挿入工程と、第1加熱工程と、フォーミング工程と、第2加熱工程と、端子形成工程(導電性接合材浸透工程)とをこの順序で含む。
準備工程は、線状の導電性基材12が複数束ねられた導電線10を準備する工程である(図示せず)。具体的には、複数の導体線(例えば、裸銅線)を撚った撚糸を編んだ導電性基材12を平編みし、所定の長さ寸法でカットして平板状にし、編組線である導電線10を形成する。
図4(a)は、浸透工程を説明するために示す図である。図4(a)に示すように、浸透工程においては、導電線10に水溶性塗料を浸透させる。例えば、液槽・容器等(以下、単に液槽Tとする)の内側に水溶性塗料20’の水溶液を満たす。そして、導電線10を液槽T内に投入し、導電線10を移動させながら導電線10を水溶性塗料20’の水溶液に浸していく。これにより、水溶性塗料20’が導電線10を構成する導電性基材12の間に浸透(侵入)する。
図5(a)及び図5(b)は、挿入工程を説明するために示す側面図及び断面図である。図5(a)及び図5(b)に示すように、挿入工程においては、水溶性塗料20’を浸透させた導電線10を絶縁性の熱収縮チューブ30内に挿入する。熱収縮チューブ30は、導電線10を挿入できるように内側に空間が形成されており、挿入したときに導電線10(周囲に形成された水溶性塗料20’)との間に隙間32が形成されている。
図6(a)及び図6(b)は、第1加熱工程を説明するために示す側面図及び断面図である。図6(a)及び図6(b)に示すように、第1加熱工程においては、熱収縮チューブ30を所定温度で所定時間加熱することによって熱収縮チューブ30を収縮させて導電線10を熱収縮チューブ30で覆う。具体的には、導電線10が挿入された熱収縮チューブ30に300℃~450℃の高温熱風を短時間(例えば、1秒~2秒)吹きかけて熱収縮チューブ30を収縮させて導電線10に密着された状態とし(隙間32が小さい、又はなくなった状態とし)、導電線10を覆った状態とする。このとき、熱収縮チューブ30を両側から引っ張り、引っ張り応力をかけながら熱収縮チューブ30の肉厚(内側面と外側面との間の厚み)を制御する。熱収縮の速度は、例えば0.1~2(cm/sec)の速度である。このとき、高温熱風を吹きかける時間が短時間であるため、水溶性塗料20’の水分は多く残存しており硬化されていない。従って、熱収縮チューブ30で覆われた導電線10(以下、被覆導電線10’という)は可とう性を有している。
フォーミング工程においては、被覆導電線10’を少なくも一巻きのインダクタンスを有する所定の形状にフォーミングする。
図7(a)及び図7(b)は、フォーミング工程において被覆導電線10’をコイル形状にフォーミングする様子を示す平面図及び側面図である。まず、空芯領域90Aに対応する形状の凸部を有する巻線金型(図示せず)を準備し、離型剤を作業領域全域に塗布する。次に、被覆導電線10’を巻き込み巻線として、巻線金型の凸部の周りを約2周(厳密には約1.75周)巻回して押さえ込む。これにより、図7(a)及び図7(b)に示すように、短辺部分X3に並行して突出した端部86A’,86B’を形成した状態で、被覆導電線10’をコイル形状にフォーミングする。
図9(a)及び図9(b)は、第2加熱工程を説明するために示す平面図及び断面図である。図9(a)及び図9(b)に示すように、被覆導電線10’を加熱することによって被覆導電線10’を上記したような所定の形状で硬化する。具体的には、第2加熱工程においては、フォーミング治具(図示せず)で被覆導電線10’をフォーミングした状態で200℃の炉に入れ、20~30分加熱する。この加熱により、被覆導電線10’の水溶性塗料20’は、水分が失われて硬化し、水溶性塗布膜20となる。これにより、導電線10の空隙14が埋まった状態で硬化されることから被覆導電線10’の可とう性が失われ、被覆導電線10’を少なくも一巻きのインダクタンスを有する所定の形状で硬化することができる。そして、フォーミング治具から被覆導電線10’を外して取り出し、端子部分を所定の形状でカットする。
次に、被覆導電線10’の端部86A’,86B’を導電性接合材(半田)の溶液を浸漬させて端部86A’,86B’に半田を浸透させる。
図10(a)及び図10(b)は、導電線の端部に半田を浸透させる様子を示す図である。図10(a)に示すように、端子形成工程(導電性接合材浸透工程)においては、まず、端部86A’,86B’にフラックス剤を塗布し、当該端部86A’,86B’を、半田槽内で300℃以上に熱せられた半田溶液Sに投入する。これにより、熱収縮チューブ30内の、編組線である導電線10に半田溶液Sが浸透し、半田付けされた状態となる。次に、図10(b)に示すように、半田槽T2から端部86A’,86B’を引き上げる。
図11は、端子形成工程を説明するために示す図である。次に、端部86A’,86B’の熱収縮チューブ30を除去する。これにより端部86A’,86B’が、端子部86A,86Bとなる(図11参照)。
このようにして、実施形態1に係るコイル101Aを製造することができる。
実施形態1に係るコイル101Aは、似た構成のコイル101Bと組み合わせてコアレスモータに用いられるコイルアセンブリー100を構成する。なお、コイル101A,101Bが適用される電気機械装置は、空芯形のコイルを用いる電気機械装置であれば如何なるものであってもよい。いわゆるコアレスモータは好適な適用対象の1つである。
「空芯形のコイル」とは、導電性の部材が巻回されてなるコイルであって、当該巻回の内側に突極となる鉄心が配置されていないタイプのコイルと言うこともできる。ここでの「巻回」とは空芯領域を完全に360°に渡って取り囲むように巻く場合の他、空芯領域の周りを1周するまでには至らない(360°には至らない)ものの空芯領域を囲むような巻き方も含むものとする。
また、図12(c)は、第2コイル・サブアセンブリー101BSの斜視図である。第2コイル・サブアセンブリー101BSは、隣接するコイル101B(第2形状コイル、図12(e)参照)の長辺部分X1,X2の外側面同士が互いに接した状態でN個(ここでは8個)のコイル101B(第2形状コイル)をリング状に並べ、互いに接着することで構成できる。
実施形態1に係る導電部材の製造方法、導電部材1及びコイル101Aによれば、線状の導電性基材12が複数束ねられた導電線10を準備する準備工程を含むため、従来の導電部材900と同様に、導電性基材12同士の間に形成される空隙14や編み目が伸縮することにより、柔軟に折り曲げることができ、立体的に曲げられた形状やねじれた形状等の複雑な形状の導電部材を比較的容易に形成することができる。
図13は、実施形態2に係る導電部材2を示す図である。実施形態2に係る導電部材の製造方法及び実施形態2に係る導電部材2(以下、実施形態2に係る導電部材の製造方法等という)は、基本的には実施形態1に係る導電部材の製造方法及び実施形態1に係る導電部材1(以下、実施形態1に係る導電部材の製造方法等という)と同様の構成を有するが、水溶性塗布膜の構成が実施形態1に係る導電部材の製造方法等の場合と異なる。すなわち、実施形態2に係る導電部材の製造方法において、水溶性塗布膜20aは、図13に示すように、導電性基材12の周囲にのみ形成されており、層状になっていない。なお、導電性基材12を撚って又は編んで導電線10を形成し、当該導電線に水溶性塗料を浸透させるため、導電性基材同士が接触している箇所は水溶性塗料が浸透しておらず、水溶性塗布膜20aが形成されていない。
図14は、実施形態3に係る導電部材3を示す図である。実施形態3に係る導電部材の製造方法及び実施形態3に係る導電部材3(以下、実施形態3に係る導電部材の製造方法等という)は、基本的には実施形態2に係る導電部材の製造方法及び実施形態2に係る導電部材2(以下、実施形態2に係る導電部材の製造方法等という)と同様の構成を有するが、水溶性塗布膜の材料が実施形態2に係る導電部材の製造方法等の場合と異なる。すなわち、実施形態3に係る導電部材の製造方法において、水溶性塗料は、導電性塗料であり、導電部材3の水溶性塗布膜20bは、導電性塗布膜である(図14参照)。
特に、水溶性塗布膜20が電着絶縁塗布膜であるため、導電線10の内部の狭い箇所や空隙に電着絶縁塗布膜を形成することができるとともに、編組線のあらゆる方向に均一な電着絶縁塗布膜を形成することができる。従って、絶縁耐性がより一層高い導電部材となる。
また、水溶性塗布膜20は、電着塗布膜であるため、電着塗料の濃度や印加する電圧を制御することで、容易に水溶性塗布膜20の膜厚を制御することができる。従って、導電部材の使用用途に合わせて絶縁耐性を制御することができ、様々な電気機器に対応可能な導電部材となる。
なお、直流電圧を印加する際に、液槽内の水溶液に対し超音波を印加してもよい。これにより超音波を印加することで導電性基材12の周囲から気泡や不純物を除去することができ、絶縁品質を向上させることができる。
Claims (12)
- 線状の導電性基材が複数束ねられた導電線を準備する準備工程と、
前記導電線に水溶性塗料を浸透させる浸透工程と、
前記水溶性塗料を浸透させた前記導電線を絶縁性の熱収縮チューブ内に挿入する挿入工程と、
前記熱収縮チューブを所定温度で所定時間加熱して前記導電線を覆うまで前記熱収縮チューブを収縮させることにより被覆導電線を形成する第1加熱工程と、
前記被覆導電線を所定の形状にフォーミングするフォーミング工程と、
前記被覆導電線を加熱することによって前記被覆導電線を前記所定の形状で硬化する第2加熱工程とをこの順序で有することを特徴とする導電部材の製造方法。 - 前記導電線は、編組線であることを特徴とする請求項1に記載の導電部材の製造方法。
- 前記水溶性塗料は、絶縁性塗料であることを特徴とする請求項1又は2に記載の導電部材の製造方法。
- 前記水溶性塗料は、導電性塗料であることを特徴とする請求項1又は2に記載の導電部材の製造方法。
- 前記水溶性塗料は、接着性塗料であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の導電部材の製造方法。
- 前記水溶性塗料は、熱硬化性塗料であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の導電部材の製造方法。
- 前記第2加熱工程の後段に、前記熱収縮チューブで覆われた前記導電線の端部を導電性接合材の溶液に浸漬させて前記導電線の端部に前記導電性接合材を浸透させることにより端子を形成する端子形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の導電部材の製造方法。
- 前記導電性基材は、銅、ニッケル、銅合金、ニッケル含有メッキ銅、錫含有メッキ銅、及び炭素含有線のうちのいずれか、又は、これらのうちの2以上を含む複合線であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の導電部材の製造方法。
- 線状の導電性基材が複数束ねられた導電線を準備する準備工程と、
前記導電線に水溶性塗料を浸透させる浸透工程と、
前記水溶性塗料を浸透させた前記導電線を絶縁性の熱収縮チューブ内に挿入する挿入工程と、
前記熱収縮チューブを所定温度で所定時間加熱して前記導電線を覆うまで前記熱収縮チューブを収縮させることにより被覆導電線を形成する第1加熱工程と、
前記被覆導電線を所定の形状としてコイル形状にフォーミングするフォーミング工程と、
前記被覆導電線を加熱することによって前記被覆導電線を前記コイル形状で硬化する第2加熱工程とをこの順序で有することを特徴とする電磁コイルの製造方法。 - 請求項9に記載の電磁コイルの製造方法を含むことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項9に記載の電磁コイルの製造方法を含むことを特徴とする発電機の製造方法。
- 請求項9に記載の電磁コイルの製造方法を含むことを特徴とするアクチュエータの製造方法。
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