DE112007000364T5

DE112007000364T5 - Leiteranordnung und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112007000364T5
Application number: DE112007000364T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kamibayashi; Yasunori Kashima; Takafumi Tanabe
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-11-27
Also published as: DE112007003777B4; WO2007097189A1; DE112007003777A5

Abstract

Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht, eine isolierende Deckschicht, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, und eine Verbindungsschicht, die zum Bedecken der Deckschicht vorgesehen ist, umfasst und die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten miteinander verbunden sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Leiteranordnungen mit einem Aufbau, bei dem mehrere Leiterdrähte integriert sind, sowie Verfahren zum Herstellen derselben.
Stand der Technik
Es werden Leiteranordnung vorgeschlagen, die einen Aufbau aufweisen, bei dem mehrere Leiterdrähte zu einer Einheit gebündelt sind.
Patentschrift 1 offenbart eine Litze mit einem Aufbau, bei dem mehrere Lackdrähte von kreisförmigem Querschnitt in zwei Linien angeordnet und zu einem flachen Strang rechteckigen Querschnitts verdreht sind. Weiterhin beschreibt die Schrift, dass die Litze in einer Wickelform einen verbesserten Raumfaktor aufweisen kann.
Patentschrift 2 offenbart eine kaltverschweißende Anordnung aus mehreren Drähten, bei der eine kaltverschweißende Schicht an der Außenseite der zusammengefassten Drähte, die durch Bündeln mehrerer isolierter Drähte erhalten werden, vorgesehen ist und bei der insbesondere mehrere kaltverschweißende isolierte Drähte, die jeweils eine isolierte Schicht und eine kaltverschweißende Schicht in dieser Reihenfolge auf einem Leiterdraht aufweisen, durch Verbinden ihrer kaltverschweißenden Schichten miteinander gebündelt sind und eine thermoplastische selbstverschweißende Schicht an dem Außenumfang der gebündelten Drähte ausgebildet ist. Weiterhin beschreibt die Schrift, dass die gebündelten isolierten Drähte während des Wärmehärtens zur Bildung der äußeren kaltverschweißenden Schicht weniger zu Lockern neigen und weder lokales Abstehen noch Zerbrechen hervorrufen, wenn sie um eine komplizierte Form gewickelt werden, beispielsweise eine Ablenkspule, wodurch ein großer Leiterquerschnitt und ein hoher Spulenraumfaktor sichergestellt werden.
Patentschrift 3 offenbart ein kaltverschweißendes Drilldrahtkabel, bei dem ein Isolierband spiralförmig um den Außenumfang eines durch Zusammenfassen mehrerer kaltverschweißender rechteckiger Lackdrähte, Verdrillen und Verdrehen derselben erhaltenen Strangs gewickelt ist und die kaltverschweißenden rechteckigen Lackdrähte selbstschmierende, kaltverschweißende rechteckige Lackdrähte sind Ferner beschreibt die Schrift, dass die Drähte beim Herstellen von Drilldrähten und Spulenwickeln ausgezeichnete wechselseitige Schlüpfrigkeit aufweisen und die Drähte bei Warmverschweißen des Kabels an die Spule fest miteinander warmverschweißt werden können.

Patentschrift 1: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. H02-242531
Patentschrift 2: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. H09-161547
Patentschrift 3: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. H11-03948

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Induktionsmotoren, Gleichstrom-Bürstenmotoren oder bürstenlose Gleichstrommotoren werden häufig zum Antreiben von Elektromotorfahrzeugen verwendet.
Induktionsmotoren umfassen zum Beispiel ein zylinderförmiges Ständereisen, eine an dem Ständereisen befestigte Spule und einen in dem Ständereisen drehbar mit einem bestimmten Abstand von der Innenumfangswand des Ständereisens angeordneten Rotor und gewinnen ihre Antriebskraft durch Drehen des Rotors durch das um die Spule erzeuge induzierte Magnetfeld.
Das Ständereisen weist mehrere Vertiefungen (Schlitze) und mehrere Erhebungen auf, die abwechselnd umlaufend auf der Innenumfangswand oder der Außenumfangswand desselben ausgebildet sind. In jeden Schlitz sind Leiterdrähte gesetzt, beispielsweise Lackdrähte, die einen Teil der Spule bilden.
45 ist eine Querschnittansicht, bei der mehrere Leiterdrähte 103 mit einem kreisförmigen Querschnitt in jeden Schlitz 130b zwischen benachbarten Erhebungen 130a gesetzt sind. Der Leiterdraht 103 umfasst einen leitenden Elementdraht 101, durch den elektrischer Strom fließt, sowie eine Abdeckschicht 102, die den leitenden Elementdraht 101 bedeckt. Da in 45 die Leiterdrähte 103 mit einem kreisförmigen Querschnitt in jeden Schlitz 130b gesetzt sind, werden Toträume zwischen benachbarten Leiterdrähten 103 erzeugt, was den Füllfaktor der Leiterdrähte 103 in jedem Schlitz 130b senkt.
In den letzten Jahren wurden häufig Motoren für Elektromotorfahrzeuge wie Hybridfahrzeuge durch hochfrequenten Wechselstrom betrieben, der durch Umrichter erzeugt wird. Wenn zum Beispiel ein solcher Motor ein in 45 gezeigter Motor ist, konzentriert sich der durch jeden Leiter 103 fließende Strom aufgrund des Skineffekts in der Nähe der Oberfläche seines leitenden Elementdrahts 101, so dass der Wechselstromwiderstand erhöht wird.
Zum Verbessern des Füllfaktors von Leiterdrähten 103 in jedem Schlitz 130b, d. h. Verbessern des Anteils einer vorgegebenen Querschnittfläche, die von Leiterdrähten eingenommen wird (Leiterraumfaktor), und zum Senken des Wechselstromwiderstands aufgrund des Skineffekts und Wirbelstrom kann daher in Betracht gezogen werden, als in den Schlitz einzusetzende Leiterdrähte zum Beispiel Leiteranordnungen zu verwenden, wie sie in den Patentschriften 1 bis 3 beschrieben werden.
Nach solchen Leiteranordnungen, wie sie vorstehend beschrieben werden, wird, da mehrere Leiterdrähte gebündelt sind, ein so genannter Skinstrom geteilt und Wirbelstrom zwischen jedem Paar benachbarter Drähte wird beseitigt, was den Wechselstromwiderstand senkt. Bei der Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte verdreht gebündelt sind, erzeugt aber ihr verdrehter Aufbau Toträume, die den Leiterraumfaktor senken, und bildet lokale Spulen, die Wirbelströme erzeugen.
Weiterhin wird in dem Gebiet von Stromrichtermotoren für Kraftfahrzeuge eine Spule durch Wickeln eines Bandleiters gleichmäßiger Breite und rechteckigen Querschnitts mehrere Male in dem Schlitz gebildet, um in den Schlitz zu passen. Es wird mit anderen Worten ein Stapelaufbau des gleichen Leiters in dem Schlitz gebildet.
Wie aber in 46 gezeigt ist, sind die Schlitze 130b des Ständereisens 130 im Allgemeinen so ausgebildet, dass sie mit ihrer Breite von ihrer Unterseite her zur Öffnung allmählich schmäler werden. Daher werden in jedem Schlitz 130b an beiden Seiten des Stapelaufbaus des Leiters 110 und hin zum Boden des Schlitzes 30b Toträume erzeugt.
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die vorstehenden Punkte, und daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Leiteranordnung vorzusehen, die die Erzeugung von Wirbelstrom beschränken und den Leiterraumfaktor verbessern kann.
Mittel zum Lösen der Probleme
Zum Erreichen der vorstehenden Aufgabe sind in der vorliegenden Erfindung mehrere Leiterdrähte in einer nicht verdrehten Weise integriert.
Im Einzelnen ist eine Leiteranordnung nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in einer nicht verdrehten Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist. Die Leiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte umfasst. einen leitenden Elementdraht, eine isolierende Deckschicht, die zum Abdecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, und eine Verbindungsschicht, die zum Bedecken der Deckschicht vorgesehen ist, und dass die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten miteinander verbunden sind.
Da bei der vorstehenden Auslegung jeder der Leiterdrähte, die die Leiteranordnung bilden, den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, und die Leiterdrähte als die leitenden Elementdrähte durch die Verbindungsschichten eng miteinander verbunden sind, da alle Bestandteile des Leiterdrahts durch die Deckschichten voneinander isoliert sind, verbessert dies den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung. Da zudem die Leiterdrähte, die die Leiteranordnung bilden, in nicht verdrehter Weise integriert sind, kann keine lokale Spule gebildet werden und das Erzeugen von Wirbelstrom kann beschränkt werden. Demgemäß kann die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung kann verbessert werden.
Der Querschnitt des leitenden Elementdrahts kann rechteckig sein.
Da bei der obigen Auslegung der Querschnitt des leitenden Elementdrahts, der den Großteil des Leiterdrahts darstellt, rechteckig ist, ist der Querschnitt des Leiterdrahts ebenfalls rechteckig. Daher werden die Leiterdrähte durch zum Anliegen bringen der Seiten der Leiterdrähte miteinander problemlos in den Breiten- und Höhenrichtungen angeordnet, was den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessert.
Der Querschnitt jedes der Leiterdrähte kann rechteckig sein.
Da bei der vorstehenden Auslegung der Querschnitt jedes Leiterdrahts rechteckig ist, werden die Leiterdrähte durch zum Anliegen bringen der Seiten der Leiterdrähte miteinander problemlos in den Breiten- und Höhenrichtungen angeordnet, was den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessert.
Die Deckschicht kann durch Galvanisieren gebildet werden und die Verbindungsschicht kann durch Tauchbeschichten gebildet werden.
Da bei der vorstehenden Auslegung die Deckschicht durch Galvanisieren gebildet wird, besteht sie aus einer gleichmäßigen dünnen Schicht und ist auch an den Ecken des leitenden Elementdrahts zuverlässig ausgebildet. Daher ist die Querschnittfläche der Deckschicht verringert, was den Leiterraumfaktor in jedem Leiterdraht und die Isoliereigenschaft zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte verbessert. Da zudem die Verbindungsschicht durch Tauchbeschichten gebildet ist, kann sie durch ein allgemeines Verfahren gebildet werden.
Bei Elektrofahrzeugen, die durch Umrichter betriebene Motoren umfassen, ist es erwünscht, den Leiterraumfaktor in den Schlitzen des Ständereisens, das einen Teil eines solchen Motors bildet, zu verbessern, um den Wirkungsgrad des Motors anzuheben. Daher ist die Leiteranordnung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung besonders effektiv bei Spulen von durch Umrichter betriebenen Motoren.
Eine Leiteranordnung nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in einer nicht verdrehten Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist. Die Leiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht und eine Verbindungsschicht umfasst, die zum Abdecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, und dass die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten miteinander verbunden sind.
Da bei der vorstehenden Auslegung jeder der Leiterdrähte, der die Leiteranordnung bildet, den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, und die leitenden Elementdrähte, die jeweils einen Teil des Leiterdrahts bilden, durch die Verbindungsschichten eng miteinander verbunden sind, verbessert dies den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung. Da zudem die Leiterdrähte, die die Leiteranordnung bilden, in nicht verdrehter Weise integriert sind, kann keine lokale Spule gebildet werden und das Erzeugen von Wirbelstrom kann beschränkt werden. Demgemäß kann die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung kann verbessert werden.
Der Querschnitt des leitenden Elementdrahts kann rechteckig sein.
Da bei der obigen Auslegung der Querschnitt des leitenden Elementdrahts, der den Großteil des Leiterdrahts darstellt, rechteckig ist, ist der Querschnitt des Leiterdrahts ebenfalls rechteckig. Daher werden die Leiterdrähte durch zum Anliegen bringen der Seiten der Leiterdrähte miteinander problemlos in den Breiten- und Höhenrichtungen angeordnet, was den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessert.
Die Verbindungsschicht kann einen größeren elektrischen Wiederstand als der leitende Elementdraht aufweisen.
Da bei der vorstehenden Auslegung die leitenden Elementdrähte durch die Verbindungsschichten eng miteinander verbunden sind, wobei sie durch die Verbindungsschichten voneinander isoliert sind, verbessert dies die Isoliereigenschaft zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte der Leiteranordnung, ohne den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung zu senken.
Bei Elektrofahrzeugen, die durch Umrichter betriebene Motoren umfassen, ist es erwünscht, den Leiterraumfaktor in den Schlitzen des Ständereisens, das einen Teil eines solchen Motors bildet, zu verbessern, um den Wirkungsgrad des Motors anzuheben. Daher ist die Leiteranordnung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung besonders effektiv bei Spulen von durch Umrichter betriebenen Motoren.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte einen Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Leiterdrahtbündelbildungsschritt des Bündelns der mehreren Leiterdrähte, die jeweils eine an der Oberfläche ausgebildete Verbindungsschicht aufweisen, in nicht verdrehter Weise, um ein Leiterdrahtbündel zu bilden; und einen Integrationsschritt des Pressens des Leiterdrahtbündels von der Seite, um die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten zu integrieren.
Bei dem vorstehenden Verfahren wird ein Leiterdrahtbündel in dem Leiterdrahtbündelbildungsschritt durch Bündeln in nicht verdrehter Weise von mehreren Leiterdrähten, die jeweils den Querschnitt eines der Teile aufweisen, die von dem gesamten Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt sind, gebildet, und die Leiterdrähte werden dann in dem Integrationsschritt durch Pressen des Leiterdrahtbündels von der Seite integriert. Daher sind die Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten eng verbunden, was den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessert. Da zudem die Leiterdrähte, die die Leiteranordnung bilden, in einer nicht verdrehten Weise integriert sind, kann keine lokale Spule gebildet werden und die Erzeugung von Wirbelstrom kann beschränkt werden. Demgemäß kann eine Leiteranordnung hergestellt werden, die die Erzeugung von Wirbelstrom beschränken kann und den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessern kann.
Das Leiterdrahtbündel kann so ausgebildet werden, dass es einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und bei dem Integrationsschritt können zwei benachbarte der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels gepresst werden.
Da bei dem vorstehenden Verfahren zwei benachbarte der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels mit einem rechteckigen Querschnitt gepresst werden, wird das Leiterdrahtbündel nach innen gepresst, wodurch die Leiterdrähte eng verbunden werden.
Das vorstehende Verfahren kann weiterhin den Schritt des Erzeugens eines Paars von Korrekturhilfsmitteln umfassen, deren jeweilige rechteckigen Durchgangsöffnungen das Leiterdrahtbündel durchtreten lassen, und bei dem Integrationsschritt können die mehreren Leiterdrähte durch Bewegen des Leiterdrahtbündels durch die Durchgangsbohrung in einem des Paars von Korrekturhilfsmitteln hin zu durch die Durchgangsbohrung in dem anderen Korrekturhilfsmittel verbunden werden.
Da bei dem vorstehenden Verfahren das Leiterdrahtbündel zwischen dem Paar von Korrekturhilfsmitteln miteinander verbunden wird, können die Leiterdrähte miteinander verbunden werden, während sie in dem Leiterdrahtbündel angeordnet gehalten werden.
Bei dem Integrationsschritt können zwei benachbarte der Innenflächen, die jede der rechteckigen Durchgangsbohrungen in dem Paar Korrekturhilfsmittel bilden, an zwei benachbarten der Seitenflächend es Leiterdrahtbündels greifen.
Nach dem vorstehenden Verfahren werden zwei benachbarte der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels durch zwei benachbarte der Innenflächen jeder der Durchgangsbohrungen in den Korrekturhilfsmitteln gepresst.
Der Krümmungsradius jeder der rechteckigen Durchgangsbohrungen in den Korrekturhilfsmitteln kann kleiner als der der Eckend es Leiterdrahtbündels sein.
Nach dem vorstehenden Verfahren kann eine Ecke des Leiterdrahtbündels oder eine Ecke eines Leiterdrahts, der einen Teil des Leiterdrahtbündels bildet, gehindert werden, von der zugehörigen Ecke jeder der Durchgangsbohrungen in den Korrekturhilfsmitteln abzuheben.
Der Integrationsschritt kann einen Viertach-Pressunterschritt des einzelnen Pressens der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels umfassen.
Da nach dem vorstehenden Verfahren die Seitenflächen des Leiterdrahtbündels in dem Vierfach-Pressunterschritt des Integrationsschritts einzeln gepresst werden, können Änderungen des gesamten Querschnitts der Leiteranordnung beschränkt werden und Änderungen der Verbindungskraft bei Verbinden der Leiterdrähte miteinander können beschränkt werden.
Jeder der mehreren Leiterdrähte kann umfassen: einen leitenden Elementdraht mit einem rechteckigen Querschnitt, eine Isolierschicht, die zum Abdecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, und eine Verbindungsschicht, die zum Abdecken der Deckschicht vorgesehen ist.
Da bei dem vorstehenden Verfahren der Querschnitt des leitenden Elementdrahts, der den Großteil des Leiterdrahts bildet, rechteckig ist, ist der Querschnitt des Leiterdrahts ebenfalls rechteckig. Daher werden die Leiterdrähte in der Breiten- und Höhenrichtung problemlos angeordnet, wobei die leitenden Elementdrähte durch die Deckschichten durch zum Anliegen bringen der Seiten der Leiterdrähte miteinander voneinander isoliert sind, was den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessert.
Bei Elektrofahrzeugen, die durch Umrichter betriebene Motoren umfassen, ist es erwünscht, den Leiterraumfaktor in den Schlitzen des Ständereisens, das einen Teil eines solchen Motors bildet, zu verbessern, um den Wirkungsgrad des Motors anzuheben. Daher ist die Leiteranordnung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung besonders effektiv bei Spulen von durch Umrichter betriebenen Motoren.
Eine Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in einer nicht verdrehten Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist. Die Leiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht und eine Deckschicht umfasst, die zum Abdecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, und dass die mehreren Leiterdrähte durch die Deckschichten miteinander verbunden sind und die Deckschicht aus einem Band besteht.
Da bei der vorstehenden Auslegung jeder der Leiterdrähte, der die Leiteranordnung bildet, den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, und die leitenden Elementdrähte, die jeweils einen Teil des Leiterdrahts bilden, durch die Deckschichten gebündelt sind, verbessert dies den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung. Da zudem die Leiterdrähte, die die Leiteranordnung bilden, in nicht verdrehter Weise gebündelt sind, bildet die Leiteranordnung selbst keine lokale Spule aus und das Erzeugen von Wirbelstrom kann daher beschränkt werden. Demgemäß kann die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung kann verbessert werden.
Da weiterhin jeder leitende Elementdraht mit einer aus Band bestehenden Deckschicht bedeckt ist, können jeweils zwei benachbarte der vereinten leitenden Elementdrähte durch das Band voneinander isoliert werden.
Der Querschnitt des leitenden Elementdrahts kann rechteckig sein.
Da bei der obigen Auslegung der Querschnitt des leitenden Elementdrahts, der den Großteil des Leiterdrahts darstellt, rechteckig ist, ist der Querschnitt des Leiterdrahts ebenfalls rechteckig. Daher werden die Leiterdrähte durch zum Anliegen bringen der Seiten der Leiterdrähte miteinander problemlos in den Breiten- und Höhenrichtungen angeordnet, was den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessert.
Das Band kann aus Harz bestehen.
Nach der vorstehenden Auslegung kann die Deckschicht aus einem allgemeinen, kostengünstigen Material hergestellt werden, und benachbarte leitende Elementdrähte können voneinander isoliert werden.
Bei Elektrofahrzeugen, die durch Umrichter betriebene Motoren umfassen, ist es erwünscht, den Leiterraumfaktor in den Schlitzen des Ständereisens, das einen Teil eines solchen Motors bildet, zu verbessern, um den Wirkungsgrad des Motors anzuheben. Daher ist die Leiteranordnung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung besonders effektiv bei Spulen von durch Umrichter betriebenen Motoren.
Eine Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in einer nicht verdrehten Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist. Die Leiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht und eine Deckschicht umfasst, die um den Außenumfang des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist und aus einem Metall oder einer Metallverbindung besteht, die einen größeren elektrischen Widerstand als der leitende Elementdraht aufweist.
Da bei der vorstehenden Auslegung jeder der Leiterdrähte, der die Leiteranordnung bildet, den Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, und die leitenden Elementdrähte, die jeweils einen Teil des Leiterdrahts bilden, durch die Deckschichten gebündelt sind, verbessert dies den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung. Da zudem die Leiterdrähte, die die Leiteranordnung bilden, in nicht verdrehter Weise gebündelt sind, bildet die Leiteranordnung selbst keine lokale Spule aus und das Erzeugen von Wirbelstrom kann daher beschränkt werden. Demgemäß kann die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung kann verbessert werden.
Da weiterhin die Differenz des elektrischen Potentials zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte relativ klein ist, können die Deckschichten, die aus einem Metall mit einem größeren elektrischen Widerstand als der leitende Elementdraht bestehen, die Isoliereigenschaft zwischen den leitenden Elementdrähten der benachbarten Leiterdrähte gezwungenermaßen und ausreichend sicherstellen.
Jeder der Leiterdrähte kann weiterhin eine Verbindungsschicht als äußerste Schicht umfassen. Dadurch können die Leiterdrähte zuverlässig miteinander verbunden werden Der Querschnitt des leitenden Elementdrahts kann rechteckig sein.
Da bei der obigen Auslegung der Querschnitt des leitenden Elementdrahts, der den Großteil des Leiterdrahts darstellt, rechteckig ist, ist der Querschnitt des Leiterdrahts ebenfalls rechteckig. Daher werden die Leiterdrähte durch zum Anliegen bringen der Seiten der Leiterdrähte miteinander problemlos in den Breiten- und Höhenrichtungen angeordnet, was den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung verbessert.
Der leitende Elementdraht kann aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, und die Deckschicht kann aus Nickel oder einer Nickellegierung bestehen. Alternativ kann der leitenden Elementdraht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, und die Deckschicht kann aus Zinn oder einer Zinnlegierung bestehen. Nochmals alternativ kann der leitende Elementdraht aus einem Metall bestehen, und die Deckschicht kann aus einem Oxid des leitenden Elementdrahts bestehen.
Nach den vorstehenden Auslegungen kann die Deckschicht aus einem allgemeinen, kostengünstigen Material hergestellt werden.
Bei Elektrofahrzeugen, die durch Umrichter betriebene Motoren umfassen, ist es erwünscht, den Leiterraumfaktor in den Schlitzen des Ständereisens, das einen Teil eines solchen Motors bildet, zu verbessern, um den Wirkungsgrad des Motors anzuheben. Daher ist die Leiteranordnung nach dieser Ausgestaltung der Erfindung besonders effektiv bei Spulen von durch Umrichter betriebenen Motoren.
Eine Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass mehrere Leiterdrähte, die jeweils ein teilweise auf dem äußersten Umfang derselben vorgesehenes Verbindungsmaterial aufweisen, in nicht verdrehter Weise durch das Verbindungsmaterial miteinander verbunden sind.
Jeder der mehreren Leiterdrähte kann eine Deckschicht auf seiner Oberfläche aufweisen.
Jeder der mehreren Leiterdrähte kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Die mehreren Leiterdrähte können so ausgelegt sein, dass sie im Querschnitt m Zeilen und N Spalten bilden (wobei m >= 1, n >= 2 und m und n ganze Zahlen sind) Jeder der mehreren Leiterdrähte kann so angeordnet sein, dass das Verbindungsmaterial an seinem äußersten Umfang Kontakt mit den Verbindungsmaterialien der benachbarten Leiterdrähte vermeidet.
Da bei den vorstehenden Auslegungen die mehreren Leiterdrähte integriert werden, um sie durch die teilweise an ihren äußersten Umfängen vorgesehenen Verbindungsmaterialien miteinander zu verbinden, kann eine Leiteranordnung erhalten werden, bei der die Erzeugung von Wirbelstrom verglichen mit der durch Verdrehen mehrerer Leiterdrähte miteinander hergestellten Leiteranordnung beschränkt werden kann und die zur Verwendung als Spule geeignet ist.
Weiterhin kann jedes Paar benachbarter Leiterdrähte um die Dicke des Verbindungspaars voneinander beabstandet sein, und daher fließt kein Strom zwischen den benachbarten Leiterdrähten. Somit kann auf eine Isolierschicht verzichtet werden, was die Materialmenge von Komponenten verringert und dadurch den Raumfaktor verbessert.
Wenn weiterhin der Querschnitt des Leiterdrahts rechteckig ist, kann eine Leiteranordnung hohen Raumfaktors von m Zeilen und n Spalten (z. B. m >= 1, n >= 2, wobei m und n ganze Zahlen sind) problemlos hergestellt werden.
Eine Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte zur Form eines Streifens in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte des Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist. Die Leiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass die Breite von ihrem einen Ende zu dem anderen Ende hin allmählich zunimmt.
Die Leiteranordnung kann so ausgebildet sein, dass die Dicke von ihrem einen Ende zu dem anderen Ende hin allmählich abnimmt.
Der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung kann ein Trapez mit Hypotenusen an beiden Breitenseiten sein.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise in Form eines Steifens integriert sind und jeder der Leiterdrähte einen Querschnitt eines der Teile aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: Bilden eines Streifens gleichmäßiger Breite, in dem in nicht verdrehter Weise mehrere Leiterdrähte integriert sind, und Ausbilden des Streifens zu einer Form, die allmählich von ihrem einen Ende zu dem anderen Ende an Breite zunimmt.
Da bei der vorstehenden Auslegung eine Leiteranordnung gebildet wird, die von einem Ende zum anderen Ende allmählich an Breite zunimmt, selbst wenn der Schlitz ausgebildet wird, um die Breite von seinem Boden zu seiner Öffnung allmählich zu verringern, kann ein Stapelaufbau der Leiteranordnung, der hin zum Boden des Schlitzes breiter ist und hin zur Öffnung des Schlitzes schmäler ist, durch Wickeln der Leiteranordnung in der Reihenfolge von ihrem breiteren Ende zu ihrem schmäleren Ende gebildet werden. Dadurch können an beiden Seiten des Stapelaufbaus de Leiteranordnung ausgebildete Toträume verringert werden.
Eine Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Leiteranordnung von Streifenform, bei der mehrere Leiterdrähte integriert sind Die Leiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass die Breite von ihrem einen Ende zu dem anderen Ende hin allmählich zunimmt.
Die Leiteranordnung kann so ausgebildet sein, dass die Dicke von ihrem einen Ende zu dem anderen Ende hin allmählich abnimmt.
Der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung kann ein Trapez sein.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung von Streifenform, bei der mehrere Leiterdrähte integriert sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: Integrieren mehrerer Leiterdrähte zum Bilden eines Streifens von in Längsrichtung gleichmäßiger Breite; und Ausbilden des Streifens zu einer Form, die allmählich von ihrem einen Ende zu dem anderen Ende an Breite zunimmt.
Jeder der mehreren Leiterdrähte kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Da bei der vorstehenden Auslegung eine Leiteranordnung gebildet wird, die von einem Ende zum anderen Ende allmählich an Breite zunimmt, selbst wenn der Schlitz ausgebildet wird, um die Breite von seinem Boden zu seiner Öffnung allmählich zu verringern, kann ein Stapelaufbau der Leiteranordnung, der hin zum Boden des Schlitzes breiter ist und hin zur Öffnung des Schlitzes schmäler ist, durch Wickeln der Leiteranordnung in der Reihenfolge von ihrem breiteren Ende zu ihrem schmäleren Ende gebildet werden. Dadurch können an beiden Seiten des Stapelaufbaus de Leiteranordnung ausgebildete Toträume verringert werden.
Wirkungen der Erfindung
Da erfindungsgemäß die mehreren Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert werden, kann die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung kann verbessert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung 10 nach Ausführungsform 1.
2 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Beispiel eines Leiterdrahts 3 zeigt, der Teil der Leiteranordnung 10 bildet.
3 ist eine Querschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Leiteranordnungen 10 in Schlitzen 30b eines Ständereisens 30 gesetzt sind.
4 ist eine Draufsicht auf ein Leiteranordnungsherstellungssystem 50 zum Herstellen der Leiteranordnung 10.
5 ist eine Seitenansicht des Leiteranordnungsherstellungssystems 50 zum Herstellen der Leiteranordnung 10.
6 ist eine Querschnittansicht einer ersten Form 22a entlang der Linie VI-VI von 4.
7 sind Querschnittansichten, die Beispiele eines Rechtecks zeigen, das der Querschnitt eines leitenden Elementdrahts 1 ist.
8 ist eine Querschnittansicht einer ersten Leiteranordnung nach Ausführungsform 2.
9 ist eine Querschnittansicht einer zweiten Leiteranordnung nach Ausführungsform 2.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung 10 nach Ausführungsform 3.
11 ist eine Querschnittansicht einer ersten Form 22a, die 6 entspricht.
12 ist eine Querschnittansicht einer ersten Leiteranordnung nach Ausführungsform 4.
13 ist eine Querschnittansicht einer zweiten Leiteranordnung nach Ausführungsform 4.
14 ist eine Draufsicht auf ein Leiteranordnungsherstellungssystem 50 nach Ausführungsform 5.
15 ist eine Seitenansicht des Leiteranordnungsherstellungssystems 50a.
16 ist eine Querschnittansicht einer ersten Form 22a entlang der Linie XVI-XVI von 14.
17 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Ecke C von 16.
18 ist eine Draufsicht auf ein Leiteranordnungsherstellungssystem 50b nach Ausführungsform 6.
19 ist eine Seitenansicht des Leiteranordnungshersteliungssystems 50b.
20 ist eine Querschnittansicht, die zum Teil eine Vierweg-Rollendüse 22c zeigt, die einen Teil des Leiteranordnungsherstellungssystems 50b bildet.
21 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung 10 nach Ausführungsform 7.
22 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung nach Ausführungsform 8.
23 ist eine Querschnittansicht, die einen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
24 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
25 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
26 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
27 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
28 ist eine Querschnittansicht, die den Querschnittaufbau einer Deckschicht in Vergrößerung zeigt.
29 ist eine Querschnittansicht, die den Querschnittaufbau einer anderen Deckschicht in Vergrößerung zeigt.
30 ist eine Querschnittansicht, die den Querschnittaufbau einer anderen Deckschicht in Vergrößerung zeigt.
31 ist eine Querschnittansicht, die einen rechteckigen Querschnitt eines Leiterdrahts nach Ausführungsform 9 in Vergrößerung zeigt.
32 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
33 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
34 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
35 ist eine Querschnittansicht, die einen anderen rechteckigen Querschnitt des Leiterdrahts in Vergrößerung zeigt.
36 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung nach Ausführungsform 10.
37 sind Darstellungen, die Verfahren zum Aufbringen eines Verbindungsmaterials mittels einer Rolle auf einen Leiterdraht zeigen.
38 sind Ansichten, die die Oberflächen verschiedener Rollen zeigen.
39 ist eine Darstellung, die ein Verfahren zum Aufbringen eines Verbindungsmaterials mittels einer Sprühdüse auf den Leiterdraht zeigt.
40 ist eine perspektivische Ansicht der Leiteranordnung nach Ausführungsform 11.
41 sind perspektivische Ansichten von Leiteranordnungen nach Ausführungsform 12.
42 sind Querschnittansichten, die Zuständen zeigen, bei denen die Leiteranordnungen nach Ausführungsform 12 in Schlitze gesetzt sind.
43 sind Darstellungen, die unterschiedliche Prozesse der Ausbildung eines Streifens zu einer Leiteranordnung zeigen.
44 sind perspektivische Ansichten von Leiteranordnungen nach Ausführungsform 14.
45 ist eine Querschnittansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem Leiterdrähte 103 mit einem kreisförmigen Querschnitt in die Schlitze 130b eines Ständereisens 130 gesetzt sind.
46 ist eine Querschnittansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem ein herkömmlicher Leiter in einen Schlitz gesetzt ist.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Ausführungsform 1 der Erfindung
Die 1 bis 7 zeigen eine Leiteranordnung nach Ausführungsform 1 der Erfindung.
1 ist eine perspektivische Ansicht der Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform.
Die in 1 gezeigte Leiteranordnung 10 umfasst mehrere Leiterdrähte 3, die in nicht verdrehter Weise so integriert sind, dass sie in der Breitenrichtung (in der Figur seitlich) und der Höhenrichtung (in der Figur vertikal) ausgerichtet sind. Die Leiterdrähte 3 sind durch ihre Verbindungsschichten 4, die an ihren Oberflächen ausgebildet sind, miteinander verbunden. Der Begriff „integriert" bedeutet hier, dass die Kontaktgrenzflächen zwischen den Verbindungsschichten 4 der benachbarten Leiterdrähte 3 verschwinden.
Jeder Leiterdraht 3 umfasst einen leitenden Elementdraht 1 mit einem rechteckigen Querschnitt, eine Deckschicht 2, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts 1 vorgesehen ist und elektrische Isolierung aufweist, sowie eine Verbindungsschicht 4, die zum Bedecken der Deckschicht 2 vorgesehen ist. Der rechteckige Querschnitt des Leiterdrahts 3 (leitender Elementdraht 1) ist einer der Teile, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung 10 unterteilt ist.
Der Begriff „rechteckiger Querschnitt", der der Querschnitt des leitenden Elementdrahts 1 (und des Leiterdrahts 3) ist, bezeichnet die in den 7(a) bis 7(e) gezeigten Formen. Im Einzelnen umfassen Beispiele des „rechteckigen Querschnitts" einen quadratischen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, wie in 7(a) gezeigt, einen länglichen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, wie in 7(b) gezeigt, einen quadratischen Querschnitt mit gerundeten Ecken, wie in 7(c) gezeigt, einen länglichen Querschnitt mit gerundeten Ecken, wie in 7(d) gezeigt, und eine Form, bei der wie in 7(e) gezeigt ein Paar gegenüberliegender Seiten zueinander parallel sind und das andere Paar gegenüberliegender Seiten gebogen sind (d. h. rennbahnartiger Querschnitt).
Jede der in 7(a) bis 7(e) gezeigten Formen kann durch Ausbilden eines Masterdrahts für den Leiterdraht durch Drahtziehen mit einer Form oder durch Bearbeiten mit Formmaschinen, beispielsweise einer Walzmaschine, erhalten werden.
Der in 7(e) gezeigte rennbahnartige Querschnitt kann durch Walzen eines runden Masterdrahts in eine einzige Richtung gebildet werden.
Der Querschnitt des leitenden Elementdrahts 1 ist bevorzugt rechteckig, wie vorstehend im Hinblick auf Raumfaktor und Leistungsfähigkeit beschrieben, kann aber polygonal sein, beispielsweise dreieckig oder sechseckig. Da weiterhin der der leitende Elementdraht 1 mit einem rechteckigen Querschnitt ein rechteckiger Draht mit einer relativ kleinen Fläche ist, ist die Fläche der Deckschicht 2 klein, wodurch der leitende Elementdraht 1 für Leiteranordnungen 10 unterschiedlicher Größen ausgelegt werden kann. Wenn weiterhin die lange Seite der leitenden Elementdrähte 1 rechteckigen Querschnitts eine Länge aufweist, die 1 bis 1,5 mal (bevorzugt 1 bis 1,2 mal) so lang wie ihre kurze Seite ist, nimmt, wenn die Leiterdrähte 3 in m Zeilen und n Spalten (wobei m und n natürliche Zahlen sind), zum Beispiel in 3 Zeilen und 6 Spalten, angeordnet sind, wie in 1 gezeigt wird, der Leiterraumfaktor zu und daher kann ein isolierter Leiter großer Fläche erhalten werden. Dies sieht einen kompakten Motor geringen Gewichts (einschließlich Leiterdrähte, durch die hochfrequenter Wechselstrom fließt) vor, der für Elektromotorfahrzeuge, beispielsweise Hybridfahrzeuge, verwendet wird.
Alle die Leiteranordnung 10 bildenden leitenden Elementdrähte 1 haben nicht unbedingt den gleichen Querschnitt.
Jeder leitende Elementdraht 1 weist zum Beispiel eine Querschnittgröße auf, bei der jede Seite 0,05 bis 2 mm (bevorzugt 0,05 bis 1 mm) lang ist. Es reicht aus, wenn die Größe einem runden Draht von 0,03 bis 2,0 mm Durchmesser entspricht. Die Größe entspricht auch einer Querschnittfläche von 0,0007 bis 4 mm².
Das Material des leitenden Elementdrahts 1 ist ein elektrisch leitendes Material, beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Eisen, Gold oder deren Legierungen.
Beispiele für das Material der Deckschicht 2 umfassen bei Ausbildung durch Tauchbeschichten Polyamidimidharze, Polyesterimidharze, Polyesterharze, Urethanharze, Acrylharze, Epoxydharze, Polyimidharze und Polyvinylformalharze und umfassen bei Ausbildung durch Galvanisieren Acrylharze, Polyesterharze, Polyimidharze, Epoxydharze und Urethanharze. Insbesondere in Fällen, da Wärmebeständigkeit berücksichtigt werden sollte, wird das Material bevorzugt aus Polyimidharzen und Polyamidimidharzen gewählt. In Fällen dagegen, bei denen die Lötverbindungseigenschaft berücksichtigt werden sollte, wird das Material bevorzugt aus Urethanharzen gewählt, die durch Wärme leicht zersetzbar sind. In Fällen, da das Vermögen, einer Verformung zu folgen, wie Biegen, berücksichtigt werden sollte, wird das Material bevorzugt aus Acrylharzen gewählt. Alternativ kann die Deckschicht 2 eine Oxidschicht sein, die durch Oxidieren der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 erhalten wird.
Die Dicke der Deckschicht 2 beträgt 1 bis 5 μm (bevorzugt 1 bis 3 μm), wenn sie durch Galvanisieren aufgebracht wird, und 1 bis 10 μm, wenn sie durch Tauchbeschichten aufgebracht wird. Bei Aufbringen durch Galvanisieren kann eine gleichmäßige dünne Schicht von etwa 1 μm auf der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 gebildet werden. Dies sieht eine Deckschicht 2 mit einer kleinen Querschnittfläche vor und verbessert dadurch den Leiterraumfaktor in jedem Leiterdraht 3. Bei Aufbringen durch Galvanisieren kann zudem die Deckschicht 2 selbst an den Ecken des leitenden Elementdrahts 1 zuverlässig ausgebildet werden. Im Einzelnen kann die Deckschicht 2 so ausgebildet werden, dass ihre Dicke an den Enden des leitenden Elementdrahts 1 in Breitenrichtrung gleich der in der Mitte des leitenden Elementdrahts 1 in Breitenrichtung ist. Daher kann die Isoliereigenschaft zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte 1 der Leiteranordnung 10 verbessert werden, ohne den Leiterraumfaktor in der Leiteranordnung 10 zu verringern. Wie in 2 gezeigt kann die Deckschicht 2 alternativ so ausgebildet werden, dass die Dicke d2 derselben an den Enden in Breitenrichtung (Ecken) des leitenden Elementdrahts 1 größer als die Dicke d1 derselben in der Mitte des leitenden Elementdrahts 1 in Breitenrichtung ist. In diesem Fall reichen die Dicken d1 und d2 von 5 bis 10 μm. Somit kann die Deckschicht 2 an den Ecken des leitenden Elementdrahts 1 verstärkt werden, was die Isoliereigenschaft zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte 1 der Leiteranordnung 10 verbessert. In Fällen, da die Deckschicht 2 keine hohe Stehspannung aufweisen muss, muss nicht auf der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 nicht gleichmäßig ausgebildet sein.
Beispiele für die Verbindungsschicht 4 umfassen, wenn es ein Schmelzmaterial ist, thermisch klebende Harze, wie Polyvinylbutyralharze, Polyamidharze, Epoxidharze oder Polyesterharze, und Harze mit Adhäsionsfähigkeit an Alkohol, beispielsweise Amidharze, die denaturiert sind, um alkohollöslich zu sein, und umfassen, wenn es ein Klebstoff ist, EVA-Harze, Acrylharze, Urethanharze, Epoxidharze, Chloroprenharze, Cyanacrylatharze, Siliconharze, Nitrilharze, PVC-Harze und Vinylacetatharze. Da die Verbindungsschicht 4 aus einem solchen verstehend beschriebenen Harz hergestellt wird, kann sie ebenfalls die Isoliereigenschaft zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte 1 der Leiteranordnung 10 verbessern.
Die Dicke der Verbindungsschicht 4 beträgt 0,5 bis 3 μm. Solange die Verbindungsschicht 4 die Leiterdrähte 3 in der Leiteranordnung 10 aneinander befestigen kann, muss sie nicht unbedingt an der Oberfläche jedes Leiterdrahts 3 gleichmäßig ausgebildet sein.
Wenn die äußerste Schicht der Leiteranordnung 10 eine Stehspannung aufweisen muss, kann die Oberfläche der Leiteranordnung 10 mit einem Isolierband, das zum Beispiel aus Polyimidharz, Aramidharz, Polyesterharz oder Nylonharz besteht, umwickelt werden oder kann mit dem gleichen Harz als Deckschicht 2 tauchbeschichtet werden.
Die Leiteranordnung 10 mit dem vorstehenden Aufbau wird wie in 3 gezeigt unter Ausrichtung der mehreren Schichten (zum Beispiel vier Schichten) in jeden Schlitz 30b des Ständereisens 30, das Teil des Motors bildet, gesetzt. Dies schränkt das Bilden von Toträumen in jedem Schlitz ein, was der Fall ist, wenn mehrere Leiterdrähte 103 von kreisförmigem Querschnitt in diese gesetzt werden (siehe 45). Das Ständereisen 30 ist in einer Zylinderform ausgebildet und weist mehrere Erhebungen 30a und mehrere Vertiefungen (Schlitze 30b) auf, die abwechselnd umlaufend an der Innenumfangswand oder der Außenumfangswand desselben ausgebildet sind. Auch wenn in 3 das Ständereisen 30 mit einer gebogenen Fläche durch Umwandeln der gebogenen Fläche zu einer flachen Fläche gezeigt wird, weist jeder Schlitz 30b zum Beispiel eine Breite von etwa 4 mm am Boden, eine Breite von etwa 6 mm an der Öffnung und eine Tiefe von etwa 30 mm auf.
Als Nächstes folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform unter Bezug auf ein Beispiel. Die Leiteranordnung 10 wird unter Verwenden eines Leiteranordnungsherstellungssystems 50, das in 4 in Draufsicht und in 5 in Seitenansicht gezeigt wird, hergestellt.
Das Leiteranordnungsherstellsystem 50 umfasst mehrere Abwickelrollen 20, eine erste Führungsrolle 21, eine erste Form 22a, eine Verbindungsprozesskammer 23, eine zweite Form 22b, eine zweite Führungsrolle 24 und eine Aufwickelrolle 25, die in einer Linie angeordnet sind.
Die erste Führungsrolle 21 ist dafür ausgelegt, einen von jeder Abwickelrolle 20 abgewickelten Leiterdraht 3 zu der ersten Form 22a zu leiten.
Die erste Form 22a ist wie in 6 gezeigt ein Korrekturhilfsmittel zum Korrigieren mehrerer Leiterdrähte 3, die von der ersten Führungsrolle 21 zugeführt werden und jeweils eine auf ihrer Oberfläche ausgebildete Verbindungsschicht 4 aufweisen, zu einer in der Breiten- und Höhenrichtung ausgelegten Anordnung. 6 ist eine Querschnittansicht der ersten Form 22a entlang der Linie VI-VI von 4.
Die Verbindungsprozesskammer 23 ist dafür ausgelegt, die angeordneten Leiterdrähte 3 miteinander zu verbinden. Insbesondere bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsschicht 4 umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 ein Heizelement zum Erwärmen der mehreren angeordneten Leiterdrähte 3. Bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Adhäsionsvermögen an Alkohol als Verbindungsschicht 4 dagegen umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 eine Auftragsmaschine zum Aufbringen von Alkohol auf die mehreren angeordneten Leiterdrähte 3. Bei Verwenden eines Klebstoffs als Verbindungsschicht 4 umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 dagegen eine Auftragsmaschine zum Aufbringen eines Klebstoffs auf die mehreren angeordneten Leiterdrähte 3 und ein Heizelement zum Trocknen (Härten) des aufgetragenen Klebstoffs.
Die zweite Form 22b ist wie die erste Form 22a ein Korrekturhilfsmittel zum Korrigieren der mehreren Leiterdrähte 3 zu einer in Breiten- und Höhenrichtung ausgerichteten Anordnung.
Die zweite Führungsrolle 24 ist dafür ausgelegt, die von der zweiten Form 22b zugeführte Leiteranordnung 10 zu der Aufnahmerolle 25 zu leiten.
Nachstehend folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiteranordnung 10 bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsschicht 4.
Zunächst wird die Oberfläche eines leitenden Elementdrahts 1 mit einem rechteckigen Querschnitt durch Galvanisieren mit einem in Wasser dispergierbaren Lack aus einem epoxidmodifizierten Acrylharz beschichtet und dann getrocknet und wärmebehandelt, um einen Leiterdraht 3 mit einer Deckschicht 2 an der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 zu bilden.
Anschließend wird die Oberfläche des Leiterdrahts 3 mit Epoxydharz tauchbeschichtet, um eine Verbindungsschicht 4 auf der Oberfläche desselben zu bilden. Dann wird der Leiterdraht 3 mit der darauf ausgebildeten Verbindungsschicht 4 durch mehrere Abwickelrollen 20 aufgenommen.
Dann werden die Abwickelrollen 20 in das Leiteranordnungsherstellsystem 50 gesetzt und die mehreren Leiterdrähte 3 werden von ihren jeweiligen Abwickelrollen 20 abgewickelt, über die erste Führungsrolle 21 geleitet und wie in 6 gezeigt in einer Anordnung in der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b angeordnet.
Als Nächstes wird die Verbindungsprozesskammer 23 betrieben, um die angeordneten Leiterdrähte 3 zu erwärmen. Somit werden die benachbarten Leiterdrähte 3 durch Schmelzverbinden miteinander integriert, wodurch eine Leiteranordnung 10 erhalten wird.
Schließlich wird die Leiteranordnung 10 über die zweite Führungsrolle 24 geleitet und von der Aufnahmerolle 25 aufgenommen.
Die Leiteranordnung 10 kann in der vorstehenden Weise hergestellt werden.
Wie bereits beschrieben weist in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform jeder der Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, die Form eines von Teilen auf, die von dem gesamten rechteckigen Querschnitt der Leiteranordnung 10 abgeteilt wurden, d. h. weist einen rechteckigen Querschnitt auf, und die Leiterdrähte 3 werden durch die Verbindungsschichten 4 durch zum Anliegen bringen der benachbarten Seiten der benachbarten Leiterdrähte 4 miteinander eng miteinander verbunden, während die leitenden Elementdrähte 1, die jeweils einen Teil eines Leiterdrahts 3 bilden, durch ihre jeweiligen Deckschichten 2 voneinander isoliert werden. Daher kann der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 verbessert werden. Da zudem die Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, in nicht verdrehter Weise integriert werden, kann keine lokale Spule gebildet werden und die Erzeugung von Wirbelstrom kann beschränkt werden. Demgemäß kann die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 kann verbessert werden.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform einen Aufbau aufweist, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 integriert sind, wird der Skinstrom geteilt und der Wirbelstrom zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte 3 aufgehoben, was den Wechselstromwiderstand senkt und den Stromverlust verringert.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform eine dünne Deckschicht 2 durch Galvanisieren gebildet werden kann, können sowohl die Leiterraumfaktoren der Leiteranordnung 10 als auch jedes Leiterdrahts 3 verbessert werden, wodurch der Motorwirkungsgrad angehoben wird.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte 3 durch die Verbindungsschichten 4 festgehalten werden, können sie angeordnet gehalten werden, selbst wenn die Leiteranordnung 10 verformt wird, beispielsweise durch Biegen. Da weiterhin die Leiteranordnung 10 leichter zu einer Form ausgebildet werden kann, als wenn mehrere feste Leiterdrähte gebündelt und zu der Form ausgebildet werden, kann sie an Spulen verschiedener Auslegungen angepasst werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten 4 aus Harz miteinander verbunden sind, kann die Verbindung aufgebrochen werden, beispielsweise durch Lösungsmittelbehandlung oder Erwärmen.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Form eines rechteckigen Drahts mit einem rechteckigen Querschnitt hat, kann sie problemlos gehandhabt werden.
Ausführungsform 2 der Erfindung
Die 8 und 9 sind Querschnittansichten einer Leiteranordnung nach dieser Ausführungsform. Zu beachten ist, dass in jeder der folgenden Ausführungsformen die gleichen Teile wie in den 1 bis 7 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, eine eingehende Beschreibung derselben nicht gegeben wird und eine Beschreibung jeder Ausführungsform mit Schwerpunkt auf die unterschiedlichen Punkte gegeben wird.
Auch wenn in Ausführungsform 1 eine Beschreibung der Leiteranordnung 10 mit Leiterdrähten 3 (leitende Elementdrähte 1) rechteckigen Querschnitts gegeben wird, kann die vorliegende Erfindung auch zum Beispiel wie in 8 gezeigt auf eine Leiteranordnung einer m-Zeilen- und n-Spalten-Art, bei der der Querschnitt jedes Leiterdrahts 3 (leitender Elementdraht 1) kreisförmig ist und die Leiterdrähte 3 vertikal und horizontal angeordnet sind und wie in 9 gezeigt eine dicht gepackte Leiteranordnung, bei der der Querschnitt jedes Leiterdrahts 3 (leitender Elementdraht 1) kreisförmig ist und die Leiterdrähte 3 dicht gepackt angeordnet sind, angewendet werden.
Ausführungsform 3 der Erfindung
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform.
Die in 10 gezeigte Leiteranordnung 10 umfasst mehrere Leiterdrähte 3, die in nicht verdrehter Weise so integriert sind, dass sie in der Breitenrichtung (in der Figur seitlich) und der Höhenrichtung (in der Figur vertikal) ausgerichtet sind. Die Leiterdrähte 3 sind durch ihre Verbindungsschichten 4, die an ihren Oberflächen ausgebildet sind, miteinander verbunden. Der Begriff „integriert" bedeutet hier, dass die Kontaktgrenzflächen zwischen den Verbindungsschichten 4 der benachbarten Leiterdrähte 3 verschwinden.
Jeder Leiterdraht 3 umfasst einen leitenden Elementdraht 1 mit einem rechteckigen Querschnitt und eine Verbindungsschicht 4, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts 1 vorgesehen ist. Der rechteckige Querschnitt des leitenden Elementdrahts 1 ist einer der Teile, in die der gesamte rechteckige Querschnitt der Leiteranordnung 10 unterteilt ist.
Solange die Verbindungsschicht 4 die leitenden Elementdrähte 1 in der Leiteranordnung 10 zusammen befestigen kann, muss sie nicht unbedingt gleichmäßig auf der Oberfläche jedes leitenden Elementdrahts 1 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Verbindungsschicht 4 teilweise in einem verstreuten oder gestreiften Muster auf der Oberfläche jedes leitenden Elementdrahts 1 ausgebildet sein. In einem solchen Fall sind die benachbarten leitenden Elementdrähte 1 durch einen dazwischen gebildeten Raum voneinander isoliert. Weiterhin wird jedem der leitenden Elementdrähte, die die Leiteranordnung 10 bilden, das gleiche elektrische Potential geliefert, und Strom pflegt weniger wahrscheinlich zwischen den leitenden Elementdrähten 1 zu fließen. Abhängig von der Art der Nutzung kann die Leiteranordnung 10 daher zwischen den leitenden Elementdrähten 1 eine geringe Isoliereigenschaft haben.
Als Nächstes folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform unter Bezug auf ein Beispiel. Die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform wird unter Verwenden des Leiteranordnungsherstellungssystems 50, das zuvor in Ausführungsform 1 beschrieben wurde, hergestellt. Daher wird hier eine Beschreibung des Herstellungssystems mit einem Schwerpunkt auf Punkten, die von denen in Ausführungsform 1 abweichen, gegeben.
Die erste Führungsrolle 21 ist dafür ausgelegt, einen von jeder Abwickelrolle 20 abgewickelten leitenden Elementdraht 1 zu der ersten Form 22a zu leiten.
Die erste Form 22a ist wie in 11 gezeigt ein Korrekturhilfsmittel zum Korrigieren mehrerer leitender Elementdrähte 1, die von der ersten Führungsrolle 21 zugeführt werden und jeweils eine auf ihrer Oberfläche ausgebildete Verbindungsschicht 4 aufweisen, zu einer in der Breiten- und Höhenrichtung ausgelegten Anordnung. 11 ist eine Querschnittansicht der ersten Form 22a, die 6 entspricht.
Die Verbindungsprozesskammer 23 ist dafür ausgelegt, die angeordneten leitenden Elementdrähte 1 miteinander zu verbinden. Insbesondere bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsschicht 4 umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 ein Heizelement zum Erwärmen der mehreren angeordneten leitenden Elementdrähte 1. Bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Adhäsionsvermögen an Alkohol als Verbindungsschicht 4 dagegen umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 eine Auftragsmaschine zum Aufbringen von Alkohol auf die mehreren angeordneten leitenden Elementdrähte 1. Bei Verwenden eines Klebstoffs als Verbindungsschicht 4 umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 dagegen eine Auftragsmaschine zum Aufbringen eines Klebstoffs auf die mehreren angeordneten leitenden Elementdrähte 1 und ein Heizelement zum Trocknen (Härten) des aufgetragenen Klebstoffs.
Die zweite Form 22b ist wie die erste Form 22a ein Korrekturhilfsmittel zum Korrigieren der mehreren leitenden Elementdrähte 1 zu einer in Breiten- und Höhenrichtung ausgerichteten Anordnung.
Nachstehend folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiteranordnung 10 bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsschicht 4.
Zunächst wird die Oberfläche eines leitenden Elementdrahts 1 mit einem rechteckigen Querschnitt mit Epoxidlack tauchbeschichtet, um eine Verbindungsschicht 4 auf seiner Oberfläche zu bilden. Dann wird der leitende Elementdraht 1 mit der darauf ausgebildeten Verbindungsschicht 4 durch mehrere Abwickelrollen 20 aufgenommen.
Dann werden die Abwickelrollen 20 in das Leiteranordnungsherstellsystem 50 gesetzt und die mehreren leitenden Elementdrähte 1 werden von ihren jeweiligen Abwickelrollen 20 abgewickelt, über die erste Führungsrolle 21 geleitet und wie in 11 gezeigt in einer Anordnung in der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b angeordnet.
Als Nächstes wird die Verbindungsprozesskammer 23 betrieben, um die angeordneten leitenden Elementdrähte 1 zu erwärmen. Somit werden die benachbarten leitenden Elementdrähte 1 durch Schmelzverbinden miteinander integriert, wodurch eine Leiteranordnung 10 erhalten wird.
Schließlich wird die Leiteranordnung 10 über die zweite Führungsrolle 24 geleitet und von der Aufnahmerolle 25 aufgenommen.
Die Leiteranordnung 10 kann in der vorstehenden Weise hergestellt werden.
Wie bereits beschrieben weist in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform jeder der leitenden Elementdrähte 1, die die Leiteranordnung 10 bilden, die Form eines von Teilen auf, die von dem gesamten rechteckigen Querschnitt der Leiteranordnung 10 abgeteilt wurden, d. h. weist einen rechteckigen Querschnitt auf, und die leitenden Elementdrähte 1 werden durch die Verbindungsschichten 4 eng miteinander verbunden. Daher kann der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 verbessert werden. Da zudem die leitenden Elementdrähte 1, die die Leiteranordnung 10 bilden, in nicht verdrehter Weise integriert werden, kann keine lokale Spule gebildet werden und die Erzeugung von Wirbelstrom kann beschränkt werden. Demgemäß kann die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 kann verbessert werden. Somit kann der Motorwirkungsgrad verbessert werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die die benachbarten leitenden Elementdrähte verbindenden Verbindungsschichten 4 elektrische Isolierung aufweisen, werden die leitenden Elementdrähte 1 durch die Verbindungsschichten 4 miteinander verbunden, wobei die leitenden Elementdrähte 1 durch die Verbindungsschichten 4 voneinander isoliert sind, indem die benachbarten Seiten der benachbarten leitenden Elementdrähte 1 aneinander zum Anliegen gebracht werden. Daher kann die Isoliereigenschaft zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte 1 der Leiteranordnung 10 verbessert werden, ohne den Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 zu verringern.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform einen Aufbau aufweist, bei dem mehrere leitende Elementdrähte 1 integriert sind, wird der Skinstrom geteilt und der Wirbelstrom zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte 1 aufgehoben, was den Wechselstromwiderstand senkt und den Stromverlust verringert.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die leitenden Elementdrähte 1 durch die Verbindungsschichten 4 festgehalten werden, können sie angeordnet gehalten werden, selbst wenn die Leiteranordnung 10 verformt wird, beispielsweise durch Biegen. Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform leichter zu einer Form ausgebildet werden kann, als wenn mehrere feste Leiterdrähte gebündelt und zu der Form ausgebildet werden, kann sie an Spulen verschiedener Auslegungen angepasst werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die leitenden Elementdrähte 1 durch die Verbindungsschichten 4 aus Harz miteinander verbunden sind, kann die Verbindung aufgebrochen werden, beispielsweise durch Lösungsmittelbehandlung oder Erwärmen.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Form eines rechteckigen Drahts mit einem rechteckigen Querschnitt hat, kann sie problemlos gehandhabt werden.
Ausführungsform 4 der Erfindung
Auch wenn in Ausführungsform 3 eine Beschreibung der Leiteranordnung 10 mit den leitenden Elementdrähten 1 rechteckigen Querschnitts gegeben wird, kann die vorliegende Erfindung auch zum Beispiel wie in 12 gezeigt auf eine Leiteranordnung einer m-Zeilen- und n-Spalten-Art, bei der der Querschnitt jedes leitenden Elementdrahts 1 kreisförmig ist und die leitenden Elementdrähte 1 vertikal und horizontal angeordnet sind, und wie in 13 gezeigt eine dicht gepackte Leiteranordnung, bei der der Querschnitt jedes leitenden Elementdrahts 1 kreisförmig ist und die leitenden Elementdrähte 1 dicht gepackt angeordnet sind, angewendet werden.
Ausführungsform 5 der Erfindung
Die 14 bis 17 zeigen ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Ausführungsform 5 der Erfindung.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der in Ausführungsform 1 beschriebenen Leiteranordnung 10 gegeben, wobei die Verwendung eines Leiteranordnungsherstellungssystems 50a in einer Draufsicht von 14 und einer Seitenansicht von 15 gezeigt wird.
Das Leiteranordnungsherstellsystem 50a, wie es in 14 und 15 gezeigt wird, umfasst mehrere Abwickelrollen 20, mehrere Laufrollen 26, eine erste Führungsrolle 21, eine erste Form 22a, eine Verbindungsprozesskammer 23, eine zweite Form 22b, eine zweite Führungsrolle 24 und eine Aufnahmerolle 25, die in einer Linie angeordnet sind.
Die Abwickelrollen 20 sind dafür ausgelegt, gleiche Gegenspannungen auf ihre jeweiligen Leiterdrähte 3 auszuüben, die von ihnen abgewickelt werden. Da somit auf die von den Abwickelrollen 20 durch die Laufrollen 26 und die erste Führungsrolle 21 zu der ersten Form 22a zugeführten Leiterdrähte 3 Zugspannungen ausgeübt werden, können die Leiterdrähte 3 in der ersten Form 22a in einer Anordnung ausgerichtet werden.
Die Laufrollen 26 sind Rillenriemenscheiben zum Beseitigen von Knicken und Biegeformen der zugehörigen Leiterdrähte 3.
Die erste Führungsrolle 21 ist dafür ausgelegt, einen von jeder Abwickelrolle 20 abgewickelten Leiterdraht 3 zu der ersten Form 22a zu führen.
Die erste Form 22a und die zweite Form 22b sind wie in 16 gezeigt ein Paar Korrekturhilfsmittel zum Korrigieren der Form eines Leiterdrahtbündel s5, wobei mehrere Leiterdrähte 3, die jeweils von der ersten Führungsrolle 21 zugeführt werden und eine auf ihrer Oberfläche ausgebildete Verbindungsschicht 4 aufweisen, in der Breiten- und Höhenrichtung angeordnet sind. 16 ist eine Querschnittansicht der ersten Form 22a entlang der Linie XVI-XVI von 14.
Die erste Form 22a und die zweite Form 22b weisen ihre jeweiligen Durchgangsbohrungen H von rechteckigem Querschnitt zum Durchtreten lassen des Leiterdrahtbündels 5 auf. Der Freiraum zwischen den Innenflächen der Durchgangsbohrung H in der zweiten Form 22b und den Seitenflächen des Leiterdrahtbündels 5 (zum Beispiel 0,1 mm) ist kleiner als der Freiraum zwischen den Innenflächen der Durchgangsbohrung H in der ersten Form 22a und den Seitenflächen des Leiterdrahtbündels 5 (zum Beispiel 0,5 mm).
Wie ferner in 14 und 15 gezeigt weicht die Achse Ad der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b seitlich von der Achse A1 dem Fertigungsband (in der Breitenrichtung des Leiterdrahtbündels 5) und vertikal (in der Höhenrichtung des Leiterdrahtbündels 5) leicht ab. Wenn zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fertigungsbands (die Rate der Formausbildung) 1,0 m/s beträgt und der Abstand zwischen der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b 1,0 m beträgt, weicht die Achse Ad der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b vertikal in etwa 0,5 cm und seitlich etwa 0,5 cm von der Achse A1 des Fertigungsbands ab. Somit liegen zwei benachbarte der Innenflächen, die die Durchgangsbohrung H in jeder der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b bilden, an zwei benachbarten der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels 5 an, wodurch das Leiterdrahtbündel 5 in der Breiten- und Höhenrichtung in jeder Durchgangsbohrung H zu einer Seite bewegt werden kann. Wie in 16 gezeigt können die zwei benachbarten der Innenflächen der Durchgangsbohrung H in jeder von erster Form 22a und zweiter Form 22b mit anderen Worten die zwei benachbarten der Seitenflächen des Bündels 5 durch Presskräfte F pressen.
Wie weiterhin in 17 gezeigt wird, ist der Krümmungsradius R2 (zum Beispiel 0,01 mm) der Ecken C der Durchgangsbohrung H in jeder von erster Form 22a und zweiter Form 22b kleiner als der Krümmungsradius R1 (zum Beispiel 0,05 mm) der Ecken C des Leiterdrahtbündels 5 (Leiterdraht 3). Somit kann verhindert werden, dass eine Ecke C des Leiterdrahtbündels 5 von der zugehörigen Ecke Ce jeder der Durchgangsbohrungen H in der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b abhebt, wodurch das Leiterdrahtbündel 5 die Anordnung der Leiterdrähte 3 halten kann.
Die Verbindungsprozesskammer 23 ist dafür ausgelegt, die Leiterdrähte 3, die das Leiterdrahtbündel 5 bilden, miteinander zu verbinden. Insbesondere bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsschicht 4 umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 ein Heizelement zum Erwärmen des Leiterdrahtbündels 5. Bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Adhäsionsvermögen an Alkohol als Verbindungsschicht 4 dagegen umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 eine Auftragsmaschine zum Aufbringen von Alkohol auf das Leiterdrahtbündel 5. Bei Verwenden eines Klebstoffs als Verbindungsschicht 4 umfasst die Verbindungsprozesskammer 23 dagegen eine Auftragsmaschine zum Aufbringen eines Klebstoffs auf das Leiterdrahtbündel 5 und ein Heizelement zum Eiwärmen des Leiterdrahtbündels 5 zum Trocknen (Härten) des aufgetragenen Klebstoffs.
Die zweite Führungsrolle 24 ist dafür ausgelegt, die von der zweiten Form 22b zugeführte Leiteranordnung 10 zu der Aufnahmerolle 25 zu leiten.
Nachstehend folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiteranordnung 10, wenn das Leiteranordnungsherstellungssystem 50a mit dem vorstehenden Aufbau erzeugt wird und Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsschicht 4 verwendet wird.
Zunächst wird die Oberfläche eines leitenden Elementdrahts 1 mit einem rechteckigen Querschnitt durch Galvanisieren mit einem in Wasser dispergierbaren Lack aus einem epoxidmodifizierten Acrylharz beschichtet und dann getrocknet und wärmebehandelt, um einen Leiterdraht 3 mit einer Deckschicht 2 an der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 zu bilden.
Anschließend wird die Oberfläche des Leiterdrahts 3 mit Epoxydharz tauchbeschichtet, um eine Verbindungsschicht 4 auf der Oberfläche desselben zu bilden. Dann wird der Leiterdraht 3 mit der darauf ausgebildeten Verbindungsschicht 4 durch mehrere Abwickelrollen 20 aufgenommen.
Dann werden die Abwickelrollen 20 in das Leiteranordnungsherstellsystem 50a gesetzt, die mehreren Leiterdrähte 3 werden von ihren jeweiligen Abwickelrollen 20 abgewickelt, über die Laufrollen 26 und die erste Führungsrolle 21 geleitet und wie in 16 gezeigt in einer Anordnung in der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b angeordnet, um ein Leiterdrahtbündel 5 zu bilden, und das vordere Ende des Leiterdrahtbündels 5 wird in die zweite Form 22b geleitet (Leiterdrahtbündel-Bildungsschritt).
Als Nächstes wird die Verbindungsprozesskammer 23 betrieben, um das Leiterdrahtbündel 5 zu erwärmen. Somit werden die benachbarten Leiterdrähte 3 des Leiterdrahtbündels 5 durch Schmelzverbinden miteinander integriert, wodurch eine Leiteranordnung 10 erhalten wird (Integrationsschritt). Dadurch wird das Leiterdrahtbündel 5 zwischen der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b integriert, wodurch die das Leiterdrahtbündel 5 bildenden Leiterdrähte 3 miteinander verbunden werden können, während sie in dem Leiterdrahtbündel 5 gehalten werden.
Schließlich wird die Leiteranordnung 10 über die zweite Führungsrolle 24 geleitet und von der Aufnahmerolle 25 aufgenommen.
Die Leiteranordnung 10 kann in der vorstehenden Weise hergestellt werden.
Wie bereits beschrieben weist nach dem Verfahren zum Herstellen der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform jeder der Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, die Form eines von Teilen auf, die von dem gesamten rechteckigen Querschnitt der Leiteranordnung 10 abgeteilt wurden, d. h. weist einen rechteckigen Querschnitt auf, das Leiterdrahtbündel 5 wird in dem Leiterdrahtbündel-Bildungsschritt durch zum Anliegen bringen der benachbarten Seiten der benachbarten Leiterdrähte 3 miteinander gebildet, während die leitenden Elementdrähte 1, die jeweils einen Teil eines Leiterdrahts 3 bilden, durch ihre jeweiligen Deckschichten 3 voneinander isoliert sind, und die Leiterdrähte 3 werden dann in dem Integrationsschritt durch Pressen des Leiterdrahtbündels 5 mit der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b von der Seite integriert. Daher können die Leiterdrähte 3 durch die Verbindungsschichten 4 eng miteinander verbunden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 kann verbessert werden. Da zudem die Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, in nicht verdrehter Weise integriert werden, kann keine lokale Spule gebildet werden und die Erzeugung von Wirbelstrom kann beschränkt werden. Demgemäß kann eine Leiteranordnung 10 hergestellt werden, die die Erzeugung von Wirbelstrom beschränken kann und den Leiterraumfaktor verbessern kann.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform einen Aufbau aufweist, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 gebündelt sind, wird der Skinstrom geteilt und der Wirbelstrom zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte 3 aufgehoben, was den Wechselstromwiderstand senkt und den Stromverlust verringert.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform eine dünne Deckschicht 2 durch Galvanisieren gebildet werden kann, können sowohl die Leiterraumfaktoren der Leiteranordnung 10 als auch jedes Leiterdrahts 3 verbessert werden, wodurch der Motorwirkungsgrad angehoben wird.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte 3 durch die Verbindungsschichten 4 festgehalten werden, können sie angeordnet gehalten werden, selbst wenn die Leiteranordnung 10 verformt wird, beispielsweise durch Biegen. Da weiterhin die Leiteranordnung 10 leichter zu einer Form ausgebildet werden kann, als wenn mehrere feste Leiterdrähte gebündelt und zu der Form ausgebildet werden, kann sie an Spulen verschiedener Auslegungen angepasst werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten 4 aus Harz miteinander verbunden sind, kann die Verbindung aufgebrochen werden, beispielsweise durch Lösungsmittelbehandlung oder Erwärmen.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Form eines rechteckigen Drahts mit einem rechteckigen Querschnitt hat, kann sie problemlos gehandhabt werden.
Diese Ausführungsform beschreibt als Beispiel ein Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen einer Leiteranordnung 10 aus 3 Zeilen und 6 Spalten, wie zum Beispiel in 1 gezeigt wird. In der vorliegenden Erfindung kann eine Leiteranordnung 10 aber durch zunächst Herstellen von zum Beispiel sechs Vorformen von 3 Zeilen und einer Spalte, d. h. sechs Spalten Vorformen, und dann Stapeln und Verbinden derselben in 3 Linien und 6 Spalten hergestellt werden.
Ausführungsform 6 der Erfindung
Die 18 bis 20 zeigen ein Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Ausführungsform 6 der Erfindung.
In dieser Ausführungsform wird wie in Ausführungsform 5 eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der in Ausführungsform 1 beschriebenen Leiteranordnung 10 gegeben, wobei die Verwendung eines Leiteranordnungsherstellungssystems 50b in einer Draufsicht von 18 und einer Seitenansicht von 19 gezeigt wird. 20 ist eine Querschnittansicht, die teilweise eine Vierwege-Rollenform 22c zeigt, die einen Teil des Leiteranordnungsherstellungssystems 50b bildet.
Das Leiteranordnungsherstellsystem 50b, wie es in 18 und 19 gezeigt wird, umfasst eine zwischen einer ersten Form 22a und einer Verbindungsprozesskammer 23 angeordnete Vierwege-Rollenform 22c. Die Auslegung des Leiteranordnungsherstellungssystems 50b ist mit Ausnahme der Vierwege-Rollenform 22c die gleiche wie die des in Ausführungsform 1 beschriebenen Leiteranordnungsherstellungssystems 50a.
Die in 20 gezeigte Vierwege-Rollenform 22c umfasst eine erste Rollenform 22ca, die an der Fläche der Oberseite des Leiterdrahtbündels 5 angreifen kann, eine zweite Rollenform 22cb, die an der Fläche der Unterseite des Leiterdrahtbündels 5 angreifen kann, eine dritte Rollenform 22cc, die an der Fläche der linken Seite des Leiterdrahtbündels 5 angreifen kann, und eine vierte Rollenform 22cd, die an der Fläche der rechten Seite des Leiterdrahtbündels 5 angreifen kann.
Die ersten Rollenform 22cc und die zweite Rollenform 22cb sind zu drehbaren Zylindern ausgebildet und so ausgelegt, dass ihre Umfangswände die Ober- und Unterseitenflächen des Leiterdrahtbündels 5 durch ihre jeweiligen Presskräfte F pressen.
Die dritte Rollenform 22cc und die vierte Rollenform 22cd sind dagegen zu drehbaren Scheiben mit Umfangswänden ausgebildet und so ausgelegt, dass ihre Umfangswände die Flächen der linken und rechten Seite des Leiterdrahtbündels 5 durch ihre jeweiligen Presskräfte F pressen.
Bei der Herstellung der Leiteranordnung 10 mit Hilfe des Leiteranordnungsherstellsystems 50b mit der obigen Auslegung werden die Seitenflächen des Leiterdrahtbündels 5 einzeln gepresst (Vierwege-Pressunterschritt), während das Leiterdrahtbündel 5 in dem in Ausführungsform 5 beschriebenen Integrationsschritt des Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung 10 zwischen der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b integriert wird.
Da nach dem Verfahren zum Herstellen der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Seitenflächen des Leiterdrahtbündels 5 einzeln in dem Vierwege-Pressunterschrift des Integrationsschritts gepresst werden, können Änderungen des gesamten Querschnitts (fertige Größe) der Leiteranordnung 10 beschränkt werden und Änderungen der Verbindungskraft des Verbindens der Leiterdrähte 3 miteinander können beschränkt werden.
Auch wenn in dieser Ausführungsform die Vierwege-Rollenform 22c zwischen der ersten Form 22a und der Verbindungsprozesskammer 23 angeordnet ist, kann sie zwischen der Verbindungsprozesskammer 23 und der zweiten Form 22b angeordnet sein.
Auch wenn in dieser Ausführungsform das Leiterdrahtbündel 5 durch Pressen des Leiterdrahtbündels 5 mit der ersten Form 22a, der zweiten Form 22b und der Vierwege-Rollenform 22c von der Seite integriert wird, kann auf die erste Form 22a und/oder die zweite Form 22b verzichtet werden.
Auch wenn in der Ausführungsform 5 und dieser Ausführungsform eine Beschreibung der Leiteranordnung 10 mit dem leitenden Elementdrähten 1 rechteckigen Querschnitts gegeben wird, kann die vorliegende Erfindung auch wie in 8 und 12 gezeigt zum Beispiel auf eine Leiteranordnung einer m-Zeilen- und n-Spalten-Art, bei der der Querschnitt jedes leitenden Elementdrahts 1 kreisförmig ist und die leitenden Elementdrähte 1 vertikal und horizontal ausgerichtet sind, und wie in 9 und 13 gezeigt eine dicht gepackte Leiteranordnung angewendet werden, bei der der Querschnitt jedes leitenden Elementdrahts 1 kreisförmig ist und die leitenden Elementdrähte 1 dicht gepackt angeordnet sind.
Ausführungsform 7 der Erfindung
21 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform.
Die in 21 gezeigte Leiteranordnung 10 besteht aus mehreren Leiterdrähten 3, die in nicht verdrehter Weise so integriert sind, dass sie in der Breitenrichtung (in der Figur seitlich) und der Höhenrichtung (in der Figur vertikal) ausgerichtet sind. Die Leiteranordnung 10 wird in geeigneter Weise als Spule für einen durch einen Umrichter betriebenen Motor verwendet.
Jeder Leiterdraht 3 umfasst einen leitenden Elementdraht 1 mit einem rechteckigen Querschnitt und eine Deckschicht 2, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts 1 vorgesehen ist. Der rechteckige Querschnitt jedes der Leiterdrähte 3 (leitende Elementdrähte 1) ist einer der Teile, in die der gesamte rechteckige Querschnitt der Leiteranordnung 10 unterteilt ist.
Der Begriff „rechteckiger Querschnitt", der der Querschnitt des Leiterdrahts 3 (leitender Elementdraht 1) ist, bezeichnet die in den 23 bis 27 gezeigten Formen. Im Einzelnen umfassen Beispiele des „rechteckigen Querschnitts" einen quadratischen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, wie in 23 gezeigt, einen länglichen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, wie in 24 gezeigt, einen quadratischen Querschnitt mit gerundeten Ecken, wie in 25 gezeigt, einen länglichen Querschnitt mit gerundeten Ecken, wie in 26 gezeigt, und eine Form, bei der wie in 27 gezeigt ein Paar gegenüberliegender Seiten zueinander parallel sind und das andere Paar gegenüberliegender Seiten gebogen sind (d. h. rennbahnartiger Querschnitt).
Die Leiterdrähte 3 sind weiterhin durch die Deckschichten 2 miteinander verbunden und dadurch integriert. Eine aus einem Material mit Verbindungseigenschaft bestehende Deckschicht oder eine Decksicht, die eine Verbindungsschicht als ihre äußerste Schicht umfasst, ist in dieser Ausführungsform als Deckschicht 2 anwendbar. Beispiele einer solchen Deckschicht 2 umfassen solche mit Querschnittstrukturen, wie sie in den Querschnitten der 28 bis 30 gezeigt werden.
Wie im Einzelnen in 28 gezeigt wird, kann die Deckschicht 2 aus einer Isolierschicht 2a und einer Verbindungsschicht 2b bestehen, die auf die Isolierschicht 2a gelegt ist. Wie in 29 gezeigt wird, kann die Deckschicht 2 alternativ eine Auslegung haben, bei der eine Isolierschicht 2a zwischen einem Paar Verbindungsschichten 2b sandwichartig eingeschlossen ist. Des Weiteren kann, wie in 30 gezeigt, die Deckschicht 2 aus einer Verbindungsschicht 2b selbst bestehen.
Wenn weiterhin die lange Seite der leitenden Elementdrähte 1 rechteckigen Querschnitts eine Länge aufweist, die 1 bis 1,5 mal (bevorzugt 1 bis 1,2 mal) so lang wie ihre kurze Seite ist, nimmt, wenn die Leiterdrähte 3 in m Zeilen und n Spalten (wobei m und n ganze Zahlen sind, bevorzugt m ≥ 1 und n ≥ 2 und bevorzugter 1 ≤ m ≤ 4 und 5 ≤ n ≤ 20, da die Vorteile als Leiteranordnung (Unterschiede gegenüber einem festen Draht) verringert werden, wenn m < 1 und n < 5 und da eine Leiteranordnung weniger wahrscheinlich in nicht verdrehter Weise integriert wird, wenn 4 < m und 20 < n) zum Beispiel in 3 Zeilen und 6 Spalten, angeordnet sind, wie in 21 gezeigt wird, der Leiterraumfaktor der leitenden Elementdrähte 1 zu der gesamten Leiteranordnung 10 zu und die Fläche der leitenden Elementdrähte 1 kann vergrößert werden. Dies sieht einen kompakten Motor geringen Gewichts (einschließlich Leiterdrähte, durch die hochfrequenter Wechselstrom fließt) vor, der für Elektromotorfahrzeuge, beispielsweise Hybridfahrzeuge, verwendet wird.
Die Deckschicht 2 besteht aus einem Band 2, das um die Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 gewickelt ist. Das Band 2 besteht aus einem Harz mit elektrischer Isolierung, einschließlich Polyimidharze, Aramidharze, Polyesterharze oder Nylonharze. Die Dicke des Bands beträgt zum Beispiel 10 bis 300 μm. Die Deckschicht 2 ist bevorzugt zu einer dünnen Schicht von zum Beispiel etwa 10 μm ausgebildet. Somit kann die Querschnittfläche der Deckschicht 2 verringert werden und der Raumfaktor des leitenden Elementdrahts in dem Leiterdraht 3 kann dadurch verbessert werden.
Die Deckschicht 2 kann wie in 21 gezeigt durch Wickeln um den leitenden Elementdraht 1 um die Achse des leitenden Elementdrahts 1 (vertikal) gebildet werden. Alternativ kann das Band 2 um den leitenden Elementdraht 1 spiralförmig um die Achse des leitenden Elementdrahts 1 gewickelt werden. Aus Sicht des Verbesserns der elektrischen Isoliereigenschaft wird das Band 2 bevorzugt spiralförmig in jeweils geringfügig überlappter Weise gewickelt werden.
Die Dicke des auf der Oberfläche der Deckschicht 2 vorgesehene Verbindungsmaterials beträgt 0,5 bis 3 μm. Solange das Verbindungsmaterial die Leiterdrähte 3 in der Leiteranordnung 10 aneinander befestigen kann, muss sie nicht unbedingt an der Oberfläche jedes Leiterdrahts 3 gleichmäßig ausgebildet sein.
Als Nächstes folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform unter Bezug auf ein Beispiel. Die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform wird unter Verwenden des Leiteranordnungsherstellungssystems 50, das zuvor in Ausführungsform 1 beschrieben wurde, hergestellt. Daher wird eine Beschreibung des Herstellungssystems hier mit einem Schwerpunkt auf Punkten, die sich von denen in Ausführungsform 1 unterscheiden, gegeben.
Um jede Abwickelrolle 20 ist ein Leiterdraht 3 gewickelt, der durch Bedecken eines leitenden Elementdrahts 1 mit einem Band 2 gebildet wird. Die Oberfläche des Leiterdrahts 3 wurde zuvor mit einem Verbindungsmaterial versehen.
Die erste Form 22a ist wie in 6 gezeigt durch einen Zylinder rechteckigen Querschnitts gebildet und dafür ausgelegt, die Positionen mehrerer Leiterdrähte 3 zu korrigieren, die jeweils von der ersten Führungsrolle 21 zugeführt werden, um sie in der Breiten- und Höhenrichtung anzuordnen.
Die zweite Form 22b ist wie die erste Form 22a ein Korrekturhilfsmittel zum Korrigieren der mehreren Leiterdrähte 3 zu einer in Breiten- und Höhenrichtung ausgerichteten Anordnung. Somit werden die mehreren Leiterdrähte 3 durch die erste Form 22a, die Verbindungsprozesskammer 23 und die zweite Form 22b miteinander verbunden, um eine einzige Leiteranordnung 10 zu bilden.
Die zweite Führungsrolle 24 ist dafür ausgelegt, die von der zweiten Form 22b zugeführte Leiteranordnung 10 zu der Aufnahmerolle 25 zu leiten. Die Aufnahmerolle 25 ist dafür ausgelegt, die von der zweiten Führungsrolle 24 geführte Leiteranordnung 10 aufzunehmen.
Nachstehend folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiteranordnung 10 bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsmaterial.
Zunächst wird die Oberfläche eines leitenden Elementdrahts 1 mit einem rechteckigen Querschnitt mit Metall, beispielsweise Nickel, plattiert, um einen Leiterdraht 3 mit einer Deckschicht 2 auf dem leitenden Elementdraht 1 zu bilden.
Anschließend wird die Oberfläche des Leiterdrahts 3 mit Epoxidlack tauchbeschichtet, um ein Verbindungsmaterial auf der Oberfläche desselben zu bilden. Dann wird der Leiterdraht 3 mit dem darauf aufgebrachten Verbindungsmaterial durch mehrere Abwickelrollen 20 aufgenommen.
Dann werden die Abwickelrollen 20 in das Leiteranordnungsherstellsystem 50 gesetzt und die mehreren Leiterdrähte 3 werden von ihren jeweiligen Abwickelrollen 20 abgewickelt, über die erste Führungsrolle 21 geleitet und wie in 6 gezeigt in einer Anordnung in der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b angeordnet.
Als Nächstes wird die Verbindungsprozesskammer 23 betrieben, um die angeordneten Leiterdrähte 3 zu erwärmen. Somit werden die benachbarten Leiterdrähte 3 durch Schmelzverbinden miteinander integriert, wodurch eine Leiteranordnung 10 erhalten wird.
Schließlich wird die Leiteranordnung 10 über die zweite Führungsrolle 24 geleitet und von der Aufnahmerolle 25 aufgenommen.
Die Leiteranordnung 10 kann in der vorstehenden Weise hergestellt werden.
Wie bereits beschrieben weist in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform jeder der Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, die Form eines von Teilen auf, die von dem gesamten rechteckigen Querschnitt der Leiteranordnung 10 abgeteilt wurden, um keinen Raum dazwischen zu belassen, d. h. weist einen rechteckigen Querschnitt auf, und die Seiten der Leiterdrähte 3 werden durch das Verbindungsmaterial eng miteinander verbunden. Daher kann der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 verbessert werden. Da zudem die Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, in nicht verdrehter Weise integriert werden, bildet die Leiteranordnung 10 selbst keine lokale Spule und die Erzeugung von Wirbelstrom kann daher beschränkt werden. Demgemäß kann nach der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 kann verbessert werden.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform einen Aufbau aufweist, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise gebündelt sind, kann die Fläche der leitenden Elementdrähte 1 in der Leiteranordnung 10 erhöht werden, um den Skinstrom anzuheben. Zudem wird der Wirbelstrom zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte 3 aufgehoben, was den Wechselstromwiderstand senkt und den Stromverlust verringert. Wenn die Leiteranordnung 10 zudem bei einem Motor verwendet wird, kann der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform jeder leitende Elementdraht 1 mit einer Deckschicht 2 aus Band 2 bedeckt ist, können jeweils zwei benachbarte der vereinten leitenden Elementdrähte 1 durch das Band 2 voneinander isoliert werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte 3 durch das Verbindungsmaterial festgehalten werden, können sie angeordnet gehalten werden, selbst wenn die Leiteranordnung 10 verformt wird, beispielsweise durch Biegen. Da weiterhin die Leiteranordnung 10 leichter zu einer Form ausgebildet werden kann, als wenn sie direkt aus mehreren festen Leiterdrähten gebildet wird, kann sie an Spulen verschiedener Auslegungen angepasst werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte durch das Verbindungsmaterial aus Harz miteinander verbunden sind, kann die Verbindung aufgebrochen werden, beispielsweise durch Lösungsmittelbehandlung oder Erwärmen. Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform ein rechteckiger Draht mit einem rechteckigen Querschnitt ist, kann sie problemlos gehandhabt werden.
Ausführungsform 8 der Erfindung
22 ist eine perspektivische Ansicht einer Leiteranordnung 10 und zeigt die Ausführungsform 8 der Erfindung.
Die Leiteranordnung 10 weist einen Aufbau auf, bei dem Leiterdrähte 3 rechteckigen Querschnitts, die jeweils aus einem leitenden Elementdraht 1 bestehen, und eine aus einem Band 2 bestehende Deckschicht 2 in nicht verdrehter Weise gebündelt sind und ein Band 7 als äußerste Schicht um die Leiterdrähte 3 gewickelt ist.
Das Band 7 besteht aus einem Harz mit elektrischer Isolierung und besteht bevorzugt aus dem gleichen Material wie das Band 2. 22 zeigt ein Beispiel, bei dem die Leiteranordnung durch Wickeln des Bands 7 um die mehreren Leiterdrähte 3 in Richtung der Länge des Bündels an Leiterdrähten 3 (vertikal) gebildet ist. Alternativ kann das Band 7 spiralförmig in Richtung der Länge des Bündels um das Bündel Leiterdrähte 3 gewickelt sein. Aus Sicht des Verbesserns der elektrischen Isoliereigenschaft wird das Band 7 bevorzugt spiralförmig in jeweils geringfügig überlappter Weise gewickelt werden.
Nach dieser Ausführungsform kann die Stehspannung der äußersten Schicht der Leiteranordnung 10 verbessert werden. Weiterhin können die mehreren Leiterdrähte 3 nur durch das Band 7 aneinander befestigt werden, um eine Leiteranordnung 10 zu bilden. Wie in 21 gezeigt können die mehreren Leiterdrähte 3 alternativ durch ein Verbindungsmaterial integral miteinander verbunden werden, und das Band 7 kann als äußerste Schicht um die Leiterdrähte 3 (an deren Außenumfang) gewickelt werden.
Ausführungsform 9 der Erfindung
Die 31 bis 35 sind Querschnittansichten, die verschiedene rechteckige Querschnitte eines Leiterdrahts 3 zeigen, der in Vergrößerung einen Teil einer Leiteranordnung nach dieser Ausführungsform zeigt.
Die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform besteht, wie in 21 gezeigt, aus mehreren Leiterdrähten 3, die in nicht verdrehter Weise so vereint sind, dass sie in der Breitenrichtung (in der Figur seitlich) und der Höhenrichtung (in der Figur vertikal) ausgerichtet sind.
Jeder Leiterdraht 3 umfasst einen leitenden Elementdraht 1 mit einem rechteckigen Querschnitt und eine Deckschicht 2, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts 1 vorgesehen ist. Der rechteckige Querschnitt jedes der Leiterdrähte 3 (leitende Elementdrähte 1) ist einer der Teile, in die der gesamte rechteckige Querschnitt der Leiteranordnung 10 unterteilt ist.
Der Begriff „rechteckiger Querschnitt", der der Querschnitt des Leiterdrahts 3 (leitender Elementdraht 1) ist, bezeichnet die in den 31 bis 35 gezeigten Formen. Im Einzelnen umfassen Beispiele des „rechteckigen Querschnitts" einen quadratischen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, wie in 32 gezeigt, einen länglichen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, wie in 32 gezeigt, einen quadratischen Querschnitt mit gerundeten Ecken, wie in 33 gezeigt, einen länglichen Querschnitt mit gerundeten Ecken, wie in 34 gezeigt, und eine Form, bei der wie in 35 gezeigt ein Paar gegenüberliegender Seiten zueinander parallel sind und das andere Paar gegenüberliegender Seiten gebogen sind (d. h. rennbahnartiger Querschnitt).
Die Deckschicht 2 besteht aus einem Metall oder einer Metallverbindung mit einem größeren elektrischen Widerstand als der leitende Elementdraht 1. Der Begriff „elektrischer Widerstand" meint hier den elektrischen Widerstand des leitenden Elementdrahts 1 oder der Deckschicht 2 bei 20°C.
Wenn der leitende Elementdraht 1 zum Beispiel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, ist es bezüglich der Sicherstellung elektrischer Isolierung geeignet, Nickel oder eine Nickellegierung als Deckschicht 2 aufzubringen.
Wenn der leitende Elementdraht 1 weiterhin aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, ermöglicht das Aufbringen von Zinn oder einer Zinnlegierung als Deckschicht ausgezeichnetes Löten an dem Ende der Leiteranordnung 10.
Die Ausbildung von Nickel, einer Nickellegierung, von Zinn oder einer Zinnlegierung an dem Außenumfang des leitenden Elementdrahts 1 kann beispielsweise durch Plattieren oder Abscheiden implementiert werden.
Wenn weiterhin beispielsweise eine Metallverbindung als Deckschicht 2 aufgebracht wird, ist ein Oxid des leitenden Elementdrahts 1 als Deckschicht verwendbar. Wenn im Einzelnen der leitende Elementdraht 1 aus Kupfer oder einer Kupferverbindung besteht, dient eine Kupferoxidschicht als Deckschicht 2. Wenn der leitende Elementdraht 1 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, dient eine Aluminiumoxidschicht als Deckschicht 2. Diese Oxidschichten können durch ständiges Leiten des leitenden Elementdrahts 1 durch eine oxidierende Atmosphäre gebildet werden.
Abgesehen von den Oxidschichten kann eine Sulfidschicht oder eine Nitridschicht als Deckschicht 2 aufgebracht werden. Diese Deckschichten können zum Beispiel durch Abscheiden oder chemische Behandlung gebildet werden.
Die Dicke (Schichtdicke) der Deckschicht 2 beträgt zum Beispiel vorzugsweise 0,01 bis 10 μm, variiert aber abhängig von dem Ausbildungsverfahren und der Art der Deckschicht 2.
Da die Deckschicht 2 dünner als bekannte Isolierschichten (die durch Tauchbeschichten oder Galvanisieren gebildet werden) gebildet werden kann, ist sie bevorzugt, da sie den Anteil der leitenden Elementdrähte 1 erhöhen kann, der in der Leiteranordnung 10 eingenommen wird.
Weiterhin ist eine Verbindungsschicht zum Verbinden der benachbarten Leiterdrähte 3 bevorzugt als äußerste Schicht des Leiterdrahts 3 vorgesehen. Somit können die Leiterdrähte 3 durch die Verbindungsschichten miteinander integriert werden.
Materialien der Verbindungsschicht (Verbindungsmaterialien) umfassen, wenn es sich um ein Schmelzmaterial handelt, thermisch klebende Harze wie Polyvinylbutyralharze, Polyamidharze, Epoxidharze oder Polyesterharze, und Harze mit Adhäsionsfähigkeit an Alkohol, beispielsweise Amidharze, die denaturiert sind, um alkohollöslich zu sein, und umfassen, wenn es ein Klebstoff ist, EVA-Harze, Acrylharze, Urethanharze, Epoxidharze, Chloroprenharze, Cyanacrylatharze, Siliconharze, Nitrilharze, PVC-Harze und Vinylacetatharze. Da das Verbindungsmaterial aus einem solchen verstehend beschriebenen Harz hergestellt wird, kann es ebenfalls die Isoliereigenschaft zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte 1 verbessern.
Die Dicke des Verbindungsmaterials beträgt 0,5 bis 3 μm. Solange das Verbindungsmaterial die Leiterdrähte 3 in der Leiteranordnung 10 aneinander befestigen kann, muss es nicht unbedingt an dem äußersten Umfang jedes Leiterdrahts 3 gleichmäßig ausgebildet sein, und jeder Leiterdraht 3 kann Stellen, an denen das Verbindungsmaterial ungleichmäßig ausgebildet ist, oder Stellen, bei denen kein Verbindungsmaterial ausgebildet ist, aufweisen. Im Hinblick darauf, dass sich die Leiterdrähte 3 nicht lockern, selbst wenn die Leiteranordnung 10 bearbeitet wird (beispielsweise gebogen oder verdreht wird), ist das Verbindungsmaterial aber bevorzugt über dem gesamten äußersten Umfang jedes Leiterdrahts 3 ausgebildet.
Als Nächstes folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform unter Bezug auf ein Beispiel. Die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform wird unter Verwenden des Leiteranordnungsherstellungssystems 50, das zuvor in Ausführungsform 1 beschrieben wurde, hergestellt. Daher wird eine Beschreibung des Herstellungssystems hier mit einem Schwerpunkt auf Punkten, die sich von denen in Ausführungsform 1 unterscheiden, gegeben.
Um jede Abwickelrolle 20 ist ein Leiterdraht 3 gewickelt, der durch Bedecken eines leitenden Elementdrahts 1 mit einem Band 2 gebildet wird, das zum Beispiel aus einer vernickelten Schicht besteht. Die Oberfläche des Leiterdrahts 3 wurde zuvor mit einem Verbindungsmaterial versehen.
Nachstehend folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiteranordnung 10 bei Verwenden eines Schmelzmaterials mit Wärmeadhäsionsvermögen als Verbindungsmaterial.
Zunächst wird die Oberfläche eines leitenden Elementdrahts 1 mit einem rechteckigen Querschnitt mit Metall, beispielsweise Nickel, plattiert, um einen Leiterdraht 3 mit einer Deckschicht 2 auf dem leitenden Elementdraht 1 zu bilden.
Anschließend wird die Oberfläche des Leiterdrahts 3 mit Epoxidlack tauchbeschichtet, um ein Verbindungsmaterial auf der Oberfläche desselben zu bilden. Dann wird der Leiterdraht 3 mit dem darauf aufgebrachten Verbindungsmaterial durch mehrere Abwickelrollen 20 aufgenommen.
Dann werden die Abwickelrollen 20 in das Leiteranordnungsherstellsystem 50 gesetzt und die mehreren Leiterdrähte 3 werden von ihren jeweiligen Abwickelrollen 20 abgewickelt, über die erste Führungsrolle 21 geleitet und wie in 6 gezeigt in einer Anordnung in der ersten Form 22a und der zweiten Form 22b angeordnet.
Als Nächstes wird die Verbindungsprozesskammer 23 betrieben, um die angeordneten Leiterdrähte 3 zu erwärmen. Somit werden die benachbarten Leiterdrähte 3 durch Schmelzverbinden miteinander integriert, wodurch eine Leiteranordnung 10 erhalten wird.
Schließlich wird die Leiteranordnung 10 über die zweite Führungsrolle 24 geleitet und von der Aufnahmerolle 25 aufgenommen.
Die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform kann in der vorstehenden Weise hergestellt werden.
Wie bereits beschrieben weist in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform jeder der Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, die Form eines von Teilen auf, die von dem gesamten rechteckigen Querschnitt der Leiteranordnung 10 abgeteilt wurden, um keinen Raum dazwischen zu belassen, d. h. weist einen rechteckigen Querschnitt auf, und die Seiten der Leiterdrähte 3 werden durch das Verbindungsmaterial eng miteinander verbunden. Daher kann der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 verbessert werden. Da zudem die Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, in nicht verdrehter Weise gebündelt werden, bildet die Leiteranordnung 10 selbst keine lokale Spule und die Erzeugung von Wirbelstrom kann daher beschränkt werden. Demgemäß kann nach der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Erzeugung von Wirbelstrom beschränkt werden und der Leiterraumfaktor der Leiteranordnung 10 kann verbessert werden.
Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform einen Aufbau aufweist, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise gebündelt sind, kann die Fläche der leitenden Elementdrähte 1 in der Leiteranordnung 10 erhöht werden, um den Skinstrom anzuheben. Zudem wird der Wirbelstrom zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte 3 aufgehoben, was den Wechselstromwiderstand senkt und den Stromverlust verringert. Wenn die Leiteranordnung 10 zudem bei einem Motor verwendet wird, kann der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform eine dünne Deckschicht 2 gebildet werden kann, beispielsweise durch Plattieren oder Abscheiden, können die Leiterraumfaktoren der Leiteranordnung 10 und jedes Leiterdrahts 3 verbessert werden, was weiter bevorzugt ist, da er Motorwirkungsgrad verbessert werden kann.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte 3 durch das Verbindungsmaterial festgehalten werden, können sie angeordnet gehalten werden, selbst wenn die Leiteranordnung 10 verformt wird, beispielsweise durch Biegen. Da weiterhin die Leiteranordnung 10 leichter zu einer Form ausgebildet werden kann, als wenn sie direkt aus mehreren festen Leiterdrähten gebildet wird, kann sie an Spulen verschiedener Auslegungen angepasst werden.
Da weiterhin die Differenz des elektrischen Potentials zwischen jedem Paar benachbarter leitender Elementdrähte 1 relativ klein ist, wenn die Deckschicht 2 aus Metall besteht, beispielsweise Nickel, das einen größeren elektrischen Widerstand als der leitende Elementdraht 1 aufweist, der zum Beispiel aus Kupfer besteht, kann die Isoliereigenschaft zwischen den leitenden Elementdrähten 1 gezwungenermaßen und ausreichend sichergestellt werden. Zudem ist es bevorzugt, dass die Deckschicht 2 Einsatzbedingungen relativ hoher Temperatur widerstehen kann.
Da weiterhin in der Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform die Leiterdrähte 3 durch das Verbindungsmaterial aus Harz miteinander verbunden sind, kann die Verbindung aufgebrochen werden, beispielsweise durch Lösungsmittelbehandlung oder Erwärmen. Da weiterhin die Leiteranordnung 10 dieser Ausführungsform ein rechteckiger Draht mit einem rechteckigen Querschnitt ist, kann sie problemlos gehandhabt werden.
Ausführungsform 10 der Erfindung
Die 36 bis 39 zeigen eine Leiteranordnung nach Ausführungsform 10 der Erfindung sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
(Leiteranordnung)
36 zeigt ein Beispiel einer Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform. Die Leiteranordnung 10 ist zwei oder mehrere Male um ein Ständereisen eines Umrichtermotors gewickelt, um in einen Schlitz in dem Ständereisen zu passen, wodurch eine Spule gebildet wird.
Die Leiteranordnung 10 ist durch Bündeln mehrerer Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise zu einem Streifen ausgebildet. Die Leiteranordnung 10 kann so ausgebildet werden, dass sie eine gleichmäßige Breite in Längsrichtung aufweist, oder kann so ausgebildet werden, dass sie allmählich von einem Ende zum anderen Ende an Breite zunimmt. Die Leiteranordnung 10 kann so ausgebildet werden, dass sie in der Längsrichtung eine gleichmäßige Dicke aufweist, oder kann so ausgebildet werden, dass sie von einem Ende zum anderen Ende allmählich an Dicke abnimmt.
Die Leiteranordnung 10 ist zum Beispiel mit einer Länge von 4 bis 5 m, einer Breite von 3 bis 4 mm und einer Dicke von 0,5 bis 1,0 mm ausgebildet. Die Richtung zum Passen der Leiteranordnung 10 in den Schlitz in dem Ständereisen des Umrichtermotors ist die Dickenrichtung der Leiteranordnung 10. Daher kann die Leiteranordnung 10 eine Auslegung haben, bei der die Breite gleich der Dicke ist, ≥ oder kann eine Auslegung haben, bei der die Dicke größer als die Breite ist.
Zum Beispiel kann der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung 10 ein Rechteck, das länger als seine Breite ist, ein Rechteck, das breiter als seine Höhe ist, oder ein Trapez mit Hypotenusen an beiden Breitenseiten sein. Kurz gesagt ist der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung 10 nicht besonders beschränkt.
Die mehreren Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, können regelmäßig angeordnet sein, so dass der Querschnitt eine angeordnete Struktur von m Zeilen und n Spalten aufweist (zum Beispiel m ≥ 1 und n ≥ 2, wobei m und n ganze Zahlen sind), oder können unregelmäßig angeordnet sein, haben aber im Hinblick auf Produktivität, Reproduzierbarkeit und stabilen Spuleneigenschaften bevorzugt einen Querschnitt der angeordneten Struktur von m Zeilen und n Spalten.
Jeder Leiterdraht 3 kann aus einem leitenden Elementdraht 1 bestehen oder einen leitenden Elementdraht 1 und eine isolierende Deckschicht 2 auf der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 umfassen. In letzterem Fall kann die Leiteranordnung 10 elektrische Isolierung wahren, selbst wenn sie gebogen oder verdreht wird.
Wenn jeder Leiterdraht 3 aus einem leitenden Elementdraht 1 besteht, kann sein Querschnitt jedes Polygon sein, einschließlich Dreiecke und Sechsecke, ist aber im Hinblick auf Produktivität bevorzugt eines der in 7 gezeigten Rechtecke. Im Einzelnen zeigt 7(a) einen quadratischen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, 7(b) zeigt einen länglichen Querschnitt mit rechtwinkligen Ecken, 7(c) zeigt einen quadratischen Querschnitt mit gerundeten Ecken, 7(d) zeigt einen länglichen Querschnitt mit gerundeten Ecken und 7(e) zeigt eine Form, bei der ein Paar gegenüberliegender Seiten zueinander parallel sind und das andere Paar gegenüberliegender Seiten gebogen sind (d. h. rennbahnartiger Querschnitt). Diese Leiterdrähte 3 können durch Ausbilden eines Masterdrahts kreisförmigen Querschnitts zu einem erwünschten Querschnitt, beispielsweise Drahtziehen oder Wälzen, gebildet werden. Die mehreren Leiterdrähte 3 können aus nur solchen mit dem gleichen Querschnitt bestehen, können aus solchen mit unterschiedlichen Querschnitten bestehen und können solche, die den gleichen Querschnitt aufweisen, und solche, die einen oder mehrere unterschiedliche Querschnitte aufweisen, umfassen.
Das Material der Deckschicht 2 wird abhängig von der Einsatzumgebung der Leiteranordnung 10 geeignet gewählt, um die leitenden Elementdrähte 1 vor äußeren Beschädigungen zu schützen, damit sie elektrische Isolierung aufweisen, Wärmebeständigkeit aufweisen oder Biegsamkeit aufweisen. Zum Beispiel wird die Deckschicht 2 aus einem Material, gewählt beispielsweise aus Amid-Imid-Harzen, Polyamidharzen, Polyimidharzen, Polyesterharzen, Urethanharzen, Acrylharzen und Epoxidharzen, gefertigt. Die Deckschicht 2 wird durch Tauchen des leitenden Elementdrahts 1 in eine Lösung, in der ein solches Harz aufgelöst ist, oder Beschichten desselben mit der Lösung durch Galvanisieren gebildet. Die Dicke der Deckschicht 2 beträgt in dem ersten Fall 1 bis 10 μm und in dem letzteren Fall 1 bis 5 μm (bevorzugt 1 bis 3 μm).
Die Bildung der Deckschicht 2 durch Galvanisieren ist besonders bevorzugt, da der Raumfaktor verbessert werden kann und eine gleichmäßige Deckschicht 2 auf dem Leiterdraht 3 rechteckigen Querschnitts gebildet werden kann.
Von den vorstehenden Materialien für die Deckschicht 2 sind Amid-Imid-Harze, Polyamidharze oder Polyimidharze als Materialien, die Wärmebeständigkeit aufweisen, bevorzugt. Alternativ sind im Hinblick auf die Einfachheit thermischer Zersetzung beim Löten Urethanharze bevorzugt. Im Hinblick auf Wärmebeständigkeit und Biegsamkeit sind Acrylharze bevorzugt.
Alternativ besteht die Deckschicht 2 aus einer oxidierten Schicht des leitenden Elementdrahts 1. In diesem Fall beträgt ihre Dicke zum Beispiel 0,01 bis 20 μm. Des Weiteren kann die Deckschicht 2 eine plattierte Schicht sein, die aus einer Metallschicht oder einer Metallverbindungsschicht mit einem höheren elektrischen Widerstand als der des leitenden Elementdrahts 1 besteht, oder kann eine Metallverbindungsschicht (beispielsweise eine Nitridschicht oder eine Sulfidschicht) sein. In diesen Fällen ist ihre Dicke zum Beispiel 0,1 bis 20 μm.
Jeder der mehreren Leiterdrähte 3 weist Verbindungsmaterialien 4a auf, die teilweise auf seinem äußersten Umfang vorgesehen sind, und ist durch die Verbindungsmaterialien 4a mit den benachbarten Leiterdrähten 3 verbunden. Somit ist jeder Leiterdraht 3 von dem benachbarten Leiterdraht 3 um die Dicke des Verbindungsmaterials 4a beabstandet, und zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte 3 fließt kein Strom. Daher kann auf eine Isolierschicht verzichtet werden, was die Materialmenge der Komponenten verringert und dadurch den Raumfaktor verbessert.
Weiterhin ist jeder der mehreren Leiterdrähte 3 bevorzugt so angeordnet, dass die Verbindungsmaterialien 4a an dem äußersten Umfang desselben Kontakt mit den Verbindungsmaterialien 4a der benachbarten Leiterdrähte 3 vermeiden. Somit kann verhindert werden, dass die Verbindungsmaterialien 4a miteinander verbunden werden, was den Abstand zwischen den benachbarten Leiterdrähten unnötig vergrößert und dadurch den Raumfaktor senkt.
Beispiele für das Verbindungsmaterial 4a umfassen Schmelzmaterialien, wie Polyvinylbutyralharze, Polyamidharze (einschließlich alkohollösliche Polyamidharze), Epoxidharze oder Polyesterharze, und Harze wie EVA-Harze, Acrylharze, Urethanharze, Epoxidharze, Chloroprenharze, Cyanacrylatharze, Siliconharze, Nitrilharze, PVC-Harze und Vinylacetatharze. Von diesen Materialien sind alkohollösliche Polyamidharze im Hinblick auf die Fähigkeit zu erneutem Verbinden oder Lösen der Verbindung durch Tauchen in Alkohol bevorzugt.
Wenn die Leiteranordnung 10 eine Stehspannung aufweisen muss, kann ein Isolierband um den Außenumfang des integrierten Bündels aus mehreren Leiterdrähten 3 gewickelt werden, oder es kann eine Harzschicht auf dem Außenumfang des integrierten Bündels aus mehreren Leiterdrähten 3 gebildet werden, indem es einer Tauchbehandlung unterzogen wird.
Die Leiteranordnung 10 mit dem vorstehenden Aufbau wird in einen Schlitz in einem Ständereisen eines Umrichtermotors gewickelt, um einen Stapelaufbau zu bilden und eine Spule auszubilden.
Bei dieser Leiteranordnung 10 sind mehrere Leiterdrähte 3 durch Verbindungsmaterialien 4a miteinander verbunden, die teilweise an dem äußersten Umfang jedes derselben angebracht sind, und sind dadurch integriert, und zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte 3 ist keine Schicht aus Verbindungsmaterial 4a ausgebildet. Daher kann der Abstand zwischen jedem Paar benachbarter Leiterdrähte 3 verringert werden, was zu einem hohem Leiterraumfaktor führt.
Da die Leiteranordnung 10 weiterhin aus mehreren Leiterdrähten besteht und daher eine breitere Fläche als ein einzelner Leiterdraht aufweist, weist sie einen kleinen Stromverlust aufgrund Skineffekt auf und kann einen großen Strom zulassen.
Da weiterhin mehrere Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise gebündelt sind, kann vermieden werden, dass ein verdrehter Draht eine Spule bildet, die einen Wirbelstrom bildet.
Verfahren zum Herstellen der Leiteranordnung
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung gegeben.
Zunächst wird ein leitender Elementdraht 1 vorgegebenen Querschnitts gezogen. Der leitende Elementdraht 1 kann einen kreisförmigen Querschnitt, einen polygonalen Querschnitt, beispielsweise rechteckig oder sechseckig, oder einen unregelmäßigen Querschnitt aufweisen.
Als Nächstes wird eine Deckschicht 2 auf der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 gebildet, um einen Leiterdraht 3 zu bilden. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch Tauchbehandlung, wobei der leitende Elementdraht 1 in eine Lösung aufgelösten Harzes getaucht und dann getrocknet wird, durch Galvanisieren, Oberflächenoxidation oder Plattieren umgesetzt werden.
Als Nächstes werden Verbindungsmaterialien 4a an der Oberfläche des Leiterdrahts 3 angebracht.
Dieser Prozess kann zum Beispiel wie in 37 gezeigt durch Verfahren des Aufbringens einer Lösung aufgelösten Harzes auf die Oberfläche des Leiterdrahts 3 mit einer Rolle 31 und dann Trocknen der Lösung umgesetzt werden.
Das in 37(a) gezeigte Verfahren ist ein Verfahren, bei dem bei Verwendung einer Rolle 31 mit sich umlaufend erstreckenden Erhebungen 32, die auf dem Umfang bei beabstandeten Intervallen in der Dickenrichtung vorgesehen sind, die Rolle 31 gedreht wird, wenn sie teilweise in eine Lösung in einem Lösungsbad 33 getaucht wird, und ein Leiterdraht 3 in Längsrichtung bewegt wird, während er in Kontakt mit dem Umfang der Rolle 31 gebracht wird, wodurch die zwischen den Erhebungen 32 gehaltene Lösung stetig auf die Oberfläche des Leiterdrahts 3 aufgebracht wird. Nach diesem Verfahren werden geradlinige Verbindungsmaterialien 4a auf der Oberfläche des Leiterdrahts 3 so vorgesehen, dass sie sich in Längsrichtung bei in Breitenrichtung beabstandeten Intervallen erstrecken.
Das in 37(b) gezeigte Verfahren ist ein Verfahren, bei dem bei Verwendung einer Rolle 31 mit sich umlaufend erstreckenden Erhebungen 32, die beispielsweise aus einem Vlies bestehen und an dem Umfang bei beabstandeten Intervallen in der Dickenrichtung vorgesehen sind, die Rolle 31 gedreht wird, wenn sie teilweise in eine Lösung in einem Lösungsbad 33 getaucht wird, die Erhebungen 32 die Lösung absorbieren, eine Auftragsmengen-Steuerrolle 34 die Menge der in den Erhebungen 32 absorbierten Lösung steuert und ein Leiterdraht 3 in Längsrichtung bewegt wird, während er in Kontakt mit dem Umfang der Rolle 31 gebracht wird, wodurch die in den Erhebungen 32 absorbierte Lösung stetig auf die Oberfläche des Leiterdrahts 3 aufgebracht wird. Nach diesem Verfahren werden ferner geradlinige Verbindungsmaterialien 4a auf der Oberfläche des Leiterdrahts 3 so vorgesehen, dass sie sich in Längsrichtung bei in Breitenrichtung beabstandeten Intervallen erstrecken.
Wenn bei den vorstehenden Verfahren eine Rolle 31 mit Erhebungen 32, die sich schräg zur Umfangsrichtung erstrecken, wie in 38(a) gezeigt wird, stattdessen verwendet wird, werden auf der Oberfläche des Leiterdrahts 3 geradlinige Verbindungsmaterialien 4a so vorgesehen, dass sie sich bei beabstandeten Intervallen schräg zur Längsrichtung erstrecken. Wenn alternativ eine Rolle 31 mit einer großen Anzahl an verstreuten Vorsprüngen 35a wie in 35 gezeigt stattdessen verwendet wird, werden eine große Anzahl an verstreuten Verbindungsmaterialien 4a an der Oberfläche des Leiterdrahts 3 vorgesehen. Wenn weiterhin eine Rolle 31 mit Erhebungen 32, die sich orthogonal zur Umfangsrichtung erstrecken, wie in 38(c) gezeigt wird, stattdessen verwendet wird, werden auf der Oberfläche des Leiterdrahts 3 geradlinige Verbindungsmaterialien 4a so vorgesehen, dass sie sich bei in Längsrichtung beabstandeten Intervallen in Breitenrichtung erstrecken.
Der vorstehende Prozess kann auch wie in 39 gezeigt durch stetes Aufbringen einer Lösung gelösten Harzes auf die Oberfläche des sich in Längsrichtung bewegenden Leiterdrahts 3 durch Sprühen der Lösung aus einer Sprühdüse 36 und dann deren Trocknen umgesetzt werden.
Als Nächstes werden mehrere Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise gebündelt. Die mehreren Leiterdrähte 3 können aus nur solchen mit dem gleichen Querschnitt bestehen, können aus solchen mit unterschiedlichen Querschnitten bestehen und können solche, die den gleichen Querschnitt aufweisen, und solche, die einen oder mehrere unterschiedliche Querschnitte aufweisen, umfassen.
Als Nächstes werden die mehreren Leiterdrähte 3 integriert, um eine Leiteranordnung 10 herzustellen. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch ein Verfahren des Schmelzens der Verbindungsmaterialien 4a durch Wärmeausübung zum Verbinden der Leiterdrähte 3 miteinander durch die Verbindungsmaterialien 4a oder ein Verfahren des Tauchens des Bündels von Leiterdrähten 3 in einen Alkohol zum Gelbilden der Verbindungsmaterialien 4a, die aus einem alkohollöslichen Polyamidharz bestehen, und dadurch Verbinden der Leiterdrähte 3 miteinander durch die Verbindungsmaterialien 4a implementiert werden. Die mehreren Leiterdrähte 3 können mindestens vor bzw. nach der Integration durch eine Form geleitet werden, um die Unversehrtheit zu verbessern.
Ausführungsform 11 der Erfindung
40 zeigt ein Beispiel einer Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform.
Die Leiteranordnung 10 weist keine Deckschicht auf, und der leitende Elementdraht 1 bildet selbst einen Leiterdraht 3. Da in diesem Fall die Leiteranordnung 10 keine Deckschicht aufweist, kann sie einen höheren Leiterraumfaktor als Ausführungsform 10 erzielen.
Der Rest der Auslegung und ihr Herstellungsverfahren sind gleich wie in Ausführungsform 10.
Zu beachten ist, dass zwischen den benachbarten Stellen kein Strom fließt, selbst wenn sie in Kontakt zueinander stehen, da die mehreren leitenden Elementdrähte 1 an benachbarten Stellen zwischen jeweils zwei benachbarten derselben das gleiche elektrische Potential haben. Daher ist es nicht erforderlich, die mehreren leitenden Elementdrähte 1 voneinander vollständig zu isolieren.
Ausführungsform 12 der Erfindung
Die 41 bis 43 zeigen eine Leiteranordnung nach Ausführungsform 12 der Erfindung sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
(Leiteranordnung)
41 zeigt Beispiele einer Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform. Die Leiteranordnung 10 ist zwei oder mehrere Male um ein Ständereisen 30 eines Umrichtermotors gewickelt, um in einen Schlitz 30b in dem Ständereisen 30 zu passen, wodurch eine Spule gebildet wird (siehe 42).
Die Leiteranordnung 10 ist durch Integrieren mehrerer Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise zu einem Streifen ausgebildet. Die Leiteranordnung 10 ist so ausgebildet, dass sie allmählich von einem Ende zum anderen Ende an Breite zunimmt. Die Leiteranordnung 10 kann ferner so ausgebildet werden, dass sie in der Längsrichtung eine gleichmäßige Dicke aufweist, oder kann so ausgebildet werden, dass sie von einem Ende zum anderen Ende allmählich an Dicke abnimmt.
Die Leiteranordnung 10 ist zum Beispiel mit einer Länge von 4 bis 5 m, einer Breite von 3 bis 4 mm und einer Dicke von 0,5 bis 1,0 mm an einem Ende und einer Breite von 5 bis 10 mm und einer Dicke von 0,2 bis 0,5 mm an dem anderen Ende ausgebildet. Die Richtung zum Passen der Leiteranordnung 10 in den Schlitz 30b in dem Ständereisen 30 des Umrichtermotors ist die Dickenrichtung der Leiteranordnung 10. Daher kann die Leiteranordnung 10 eine Auslegung haben, bei der die Breite gleich der Dicke ist, ≥ oder kann eine Auslegung haben, bei der die Dicke größer als die Breite ist.
Zum Beispiel kann der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung 10 ein Rechteck, das länger als seine Breite ist, ein Rechteck, das breiter als seine Höhe ist ( 41(a)), oder ein Trapez mit Hypotenusen an beiden Breitenseiten (41(b)) sein. Somit kann die Leiteranordnung 10 in dem Schlitz 30b eng aufgenommen werden. Kurz gesagt ist der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung 10 nicht besonders beschränkt, solange er die Eigenschaften des erhaltenen Motors verbessert.
Die mehreren Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, können regelmäßig angeordnet sein, so dass der Querschnitt eine angeordnete Struktur von m Zeilen und n Spalten aufweist (zum Beispiel m ≥ 1 und n ≥ 2, wobei m und n ganze Zahlen sind und, wenn m 1 bis 4 ist und n 5 bis 20 ist, dies einen großen Vorteil für die Leiteranordnung 10 bietet und die mehreren Leiterdrähte 3 problemlos in nicht verdrehter Weise integrieren kann), oder können unregelmäßig angeordnet sein, haben aber im Hinblick auf Produktivität und Reproduzierbarkeit bevorzugt einen Querschnitt der angeordneten Struktur von m Zeilen und n Spalten.
Jeder Leiterdraht 3 hat den Querschnitt eines von Teilen, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung 10 unterteilt ist. Der Querschnitt jedes Leiterdrahts kann ein Polygon sein, einschließlich Dreiecke und Sechsecke, ist aber im Hinblick auf Produktivität bevorzugt eines der Rechtecke. Die mehreren Leiterdrähte 3 können aus nur solchen mit dem gleichen Querschnitt bestehen, können aus solchen mit unterschiedlichen Querschnitten bestehen und können solche, die den gleichen Querschnitt aufweisen, und solche, die einen oder mehrere unterschiedliche Querschnitte aufweisen, umfassen.
Jeder Leiterdraht 3 umfasst einen leitenden Elementdraht 1 und eine Deckschicht 2, die um den leitenden Elementdraht 1 vorgesehen ist.
Das Material der Deckschicht 2 ist ein beliebiges Material mit einem größeren Widerstand als der des leitenden Elementdrahts 1 und im Allgemeinen ein Material mit elektrischer Isolierung. Zum Beispiel wird die Deckschicht 2 aus einem Material, gewählt beispielsweise aus Amid-Imid-Harzen, Polyamidharzen, Polyimidharzen, Polyesterharzen, Urethanharzen, Acrylharzen und Epoxidharzen, gefertigt. Die Deckschicht 2 wird durch Tauchen des leitenden Elementdrahts 1 in eine Lösung, in der ein solches Harz aufgelöst ist, oder Beschichten desselben mit der Lösung durch Galvanisieren gebildet. Die Dicke der Deckschicht 2 beträgt in dem ersten Fall 1 bis 10 μm und in dem letzteren Fall 1 bis 5 μm (bevorzugt 1 bis 3 μm). Von den vorstehenden Materialien für die Deckschicht 2 sind Amid-Imid-Harze, Polyamidharze oder Polyimidharze im Hinblick auf Wärmebeständigkeit bevorzugt. Im Hinblick auf Einfachheit thermischer Zersetzung beim Löten sind Urethanharze bevorzugt. Im Hinblick auf Wärmebeständigkeit und Biegsamkeit sind Acrylharze bevorzugt. Kurz gesagt kann das Material der Deckschicht 2 abhängig von der Verwendung der Leiteranordnung 10 geeignet gewählt werden. Alternativ kann die Deckschicht 2 aus einer oxidierten Schicht des leitenden Elementdrahts 1 oder einer plattierten Schicht bestehen. Jeder Leiterdraht 3 kann nur aus einem leitendem Elementdraht 1 ohne Deckschicht 2 bestehen.
Die mehreren Leiterdrähte 3 werden so integriert, dass jeder Leiterdraht 3 durch ein Verbindungsmaterial 4a eng mit dem benachbarten Leiterdraht 3 verbunden ist. Das Verbindungsmaterial 4a muss nicht unbedingt auf der gesamten Oberfläche jedes Leiterdrahts 3 vorgesehen werden und kann einzeln in Längsrichtung vorgesehen werden. Im Hinblick auf das Verhindern eines Lösens der Leiterdrähte 3 wird das Verbindungsmaterial 4a aber bevorzugt auf der gesamten Oberfläche jedes Leiterdrahts 3 vorgesehen. Das Verbindungsmaterial 4a kann so vorgesehen werden, dass es den Außenumfang der Leiteranordnung 10 bedeckt.
Die Dicke des Verbindungsmaterials 4a beträgt zum Beispiel 0,5 bis 3 μm.
Die Leiteranordnung 10 mit dem vorstehenden Aufbau wird in einen Schlitz 30b in einem Ständereisen 30 eines Umrichtermotors gewickelt. Der Schlitz 30b ist so ausgebildet, dass er von seinem Boden hin zu seiner Öffnung allmählich an Breite abnimmt. Somit wird die Leiteranordnung 10 von dessen breiteren Ende zu dessen schmaleren Ende in den Schlitz 30b gewickelt, um einen Stapelaufbau zu bilden und eine Spule auszubilden. Der Schlitz 30b ist zum Beispiel mit einer Bodenbreite von 6 bis 8 mm, einer Öffnungsbreite von 3 bis 4 mm und einer Tiefe von 90 bis 100 mm ausgebildet.
Der vorstehende Stapelaufbau ist ein Stapelaufbau einer Leiteranordnung 10 mit einer größeren Breite hin zum Boden des Schlitzes 30b und einer kleineren Breite hin zu dessen Öffnung. Wie in 42(a) gezeigt werden daher kleine Toträume an beiden Seiten des Stapelaufbaus der Leiteranordnung 10 gebildet. Wenn insbesondere der Querschnitt der Leiteranordnung 10 ein Trapez mit Hypotenusen an beiden Breitenseiten ist, wie in 42(b) gezeigt wird, wird, wenn die Leiteranordnung 10 in Schichten in den Schlitz 30b gewickelt wird, deren breiteres Ende in Dickenrichtung sich am Schlitzboden befindet und deren schmäleres Ende sich an der Schlitzöffnung befindet, um eine Struktur zu bilden, bei der beide Breitenseiten der Leiteranordnung 10 einander zugewandt sind oder mit den Innenwänden des Schlitzes 30b in Kontakt kommen, kein oder sehr wenig Totraum an beiden Seiten des Stapelaufbaus der Leiteranordnung 10 gebildet.
Da die Leiteranordnung 10 weiterhin aus mehreren Leiterdrähten 3 besteht und daher eine breitere Fläche als ein einzelner Leiterdraht aufweist, weist sie einen kleinen Stromverlust aufgrund Skineffekt auf und kann einen großen Strom zulassen.
Da weiterhin mehrere Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise integriert sind, kann vermieden werden, dass ein verdrehter Draht eine Spule bildet, die einen Wirbelstrom bildet.
Verfahren zum Herstellen der Leiteranordnung
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung gegeben.
Zunächst wird ein leitender Elementdraht 1 vorgegebenen Querschnitts gezogen. Der leitende Elementdraht 1 kann einen kreisförmigen Querschnitt, einen polygonalen Querschnitt, beispielsweise rechteckig oder sechseckig, oder einen unregelmäßigen Querschnitt aufweisen.
Als Nächstes wird eine Deckschicht 2 auf der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 gebildet, um einen Leiterdraht 3 zu bilden. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch Tauchbehandlung, wobei der leitende Elementdraht 1 in eine Lösung aufgelösten Harzes getaucht und dann getrocknet wird, durch Galvanisieren, Oberflächenoxidation oder Plattieren umgesetzt werden.
Als Nächstes wird ein Verbindungsmaterial 4a an der Oberfläche des Leiterdrahts 3 angebracht. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch Tauchbehandlung umgesetzt werden, wobei der Leiterdraht 3 in eine Lösung aufgelösten Harzes getaucht und dann getrocknet wird.
Als Nächstes werden mehrere Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise auf eine gleichmäßige Breite gebündelt. Die mehreren Leiterdrähte 3 können aus nur solchen mit dem gleichen Querschnitt bestehen, können aus solchen mit unterschiedlichen Querschnitten bestehen und können solche, die den gleichen Querschnitt aufweisen, und solche, die einen oder mehrere unterschiedliche Querschnitte aufweisen, umfassen.
Als Nächstes werden die mehreren Leiterdrähte 3 integriert, um einen Streifen 15 gleichmäßiger Breite zu bilden. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch ein Verfahren des Schmelzens der Verbindungsmaterialien 4a auf den Leiterdrähten 3 durch Wärmeausübung zum Verbinden der Leiterdrähte 3 miteinander oder ein Verfahren des Tauchens der mehreren Leiterdrähte 3 in einen Alkohol zum Gelbilden der Verbindungsmaterialien 4a, die aus einem alkohollöslichen Polyamidharz bestehen, und dadurch Verbinden der Leiterdrähte 3 miteinander implementiert werden. Der gesamte Querschnitt des Streifens 15 kann ein Rechteck sein, das länger als seine Breite ist, ein Rechteck, das breiter als seine Höhe ist, oder ein Trapez mit Hypotenusen an beiden Breitenseiten sein. Kurz gesagt ist der gesamte Querschnitt des Streifens 15 nicht besonders beschränkt. Die mehreren Leiterdrähte 3 können mindestens vor bzw. nach der Integration durch eine Form geleitet werden, um die Unversehrtheit zu verbessern.
Schließlich wird der Streifen 16 gleichmäßiger Breite zu einer Form zum allmählichen Vergrößern der Breite von einem Ende zum anderen Ende ausgebildet, wodurch eine Leiteranordnung 10 hergestellt wird. Dadurch wird die Leiteranordnung 10 so ausgebildet, dass die Dicke von einem Ende zum anderen Ende allmählich abnimmt. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch ein Verfahren des Setzens des Streifens 15 in eine Form mit einer Nut, die der Form der Leiteranordnung 10 entspricht, und dessen Pressens mit der Form oder ein Verfahren des Fädelns des Streifens 15 durch einen Bereich, der von mehreren Formrollen umgeben ist, die jeweils orthogonal zu seiner Achse beweglich sind, und des Änderns des Abstands zwischen den Rollen entlang der Länge der Leiteranordnung 10 implementiert werden. Zu beachten ist, dass der Streifen 15 und die Leiteranordnung 10 unterschiedliche Querschnitte aufweisen können, wie in 43(a) gezeigt wird, oder den gleichen Querschnitt aufweisen können, wie in 43(b) gezeigt wird.
Ausführungsform 13 der Erfindung
Auch wenn in Ausführungsform 12 der Leiterdraht 3 durch einen leitenden Elementdraht 1, der mit einer Deckschicht 2 bedeckt ist, ausgebildet ist, ist der Leiterdraht 3 der vorliegenden Erfindung nicht eigens auf das Vorstehende beschränkt und kann durch einen leitenden Elementdraht 1 selbst, ohne die Deckschicht 2, ausgebildet sein.
Auch wenn in Ausführungsform 12 die Leiteranordnung einen Aufbau hat, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 durch Verbindungsmaterialien 4a integriert sind, ist die Leiteranordnung der vorliegenden Erfindung nicht eigens auf das Vorstehende beschränkt und kann einen Aufbau aufweisen, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 vereint und dann durch Wickeln eines Isolierbands um die vereinten Leiterdrähte 3 integriert sind.
Ausführungsform 14 der Erfindung
44 zeigt Beispiele einer Leiteranordnung 10 nach dieser Ausführungsform.
(Leiteranordnung)
Die Leiteranordnung 10 ist zwei oder mehrere Male um ein Ständereisen 30 eines Umrichtermotors gewickelt, um in einen Schlitz 30b in dem Ständereisen 30 zu passen, wodurch eine Spule gebildet wird.
Die Leiteranordnung 10 ist durch Integrieren mehrerer Leiterdrähte 3 zu einem Streifen ausgebildet. Die Leiteranordnung 10 ist so ausgebildet, dass sie allmählich von einem Ende zum anderen Ende an Breite zunimmt. Die Leiteranordnung 10 kann ferner so ausgebildet werden, dass sie in der Längsrichtung eine gleichmäßige Dicke aufweist, oder kann so ausgebildet werden, dass sie von einem Ende zum anderen Ende allmählich an Dicke abnimmt.
Die mehreren Leiterdrähte 3, die die Leiteranordnung 10 bilden, können zum Beispiel so angeordnet sein, dass der Querschnitt m Zeilen und n Spalten bildet (zum Beispiel m ≥ 1 und n ≥ 2, wobei m und n ganze Zahlen sind und, wenn m 1 bis 4 ist und n 5 bis 20 ist, dies einen großen Vorteil für die Leiteranordnung 10 bietet und die mehreren Leiterdrähte 3 problemlos in nicht verdrehter Weise integrieren kann), oder dass die Leiterdrähte 3 kreisförmigen Querschnitts eng gepackt sind (siehe 43(a) und 43(b)).
Jeder Leiterdraht 3 hat den Querschnitt eines von Teilen, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung 10 unterteilt ist. Jeder Leiterdraht 3 kann einen kreisförmigen Querschnitt oder einen polygonalen Querschnitt haben, beispielsweise ein Rechteck oder ein Sechseck. Die mehreren Leiterdrähte 3 können aus nur solchen mit dem gleichen Querschnitt bestehen, können aus solchen mit unterschiedlichen Querschnitten bestehen und können solche, die den gleichen Querschnitt aufweisen, und solche, die einen oder mehrere unterschiedliche Querschnitte aufweisen, umfassen.
Verfahren zum Herstellen der Leiteranordnung
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der Leiteranordnung gegeben.
Zunächst wird ein leitender Elementdraht 1 vorgegebenen Querschnitts gezogen. Der leitende Elementdraht 1 kann einen kreisförmigen Querschnitt, einen polygonalen Querschnitt, beispielsweise rechteckig oder sechseckig, oder einen unregelmäßigen Querschnitt aufweisen.
Als Nächstes wird eine Deckschicht 2 auf der Oberfläche des leitenden Elementdrahts 1 gebildet, um einen Leiterdraht 3 zu bilden. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch Tauchbehandlung, wobei der leitende Elementdraht 1 in eine Lösung aufgelösten Harzes getaucht und dann getrocknet wird, durch Galvanisieren, Oberflächenoxidation oder Plattieren umgesetzt werden.
Als Nächstes wird ein Verbindungsmaterial 4a an der Oberfläche des Leiterdrahts 3 angebracht. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch Tauchbehandlung umgesetzt werden, wobei der Leiterdraht 3 in eine Lösung aufgelösten Harzes getaucht und dann getrocknet wird.
Als Nächstes werden mehrere Leiterdrähte 3 in nicht verdrehter Weise oder in einfach verdrehter Weise auf eine gleichmäßige Breite gebündelt. Die mehreren Leiterdrähte 3 können aus nur solchen mit dem gleichen Querschnitt bestehen, können aus solchen mit unterschiedlichen Querschnitten bestehen und können solche, die den gleichen Querschnitt aufweisen, und solche, die einen oder mehrere unterschiedliche Querschnitte aufweisen, umfassen.
Als Nächstes werden die mehreren Leiterdrähte 3 integriert, um einen Streifen 15 gleichmäßiger Breite zu bilden. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch ein Verfahren des Schmelzens der Verbindungsmaterialien 4a auf den Leiterdrähten 3 durch Wärmeausübung zum Anhaften lassen der Verbindungsmaterialien aneinander oder ein Verfahren des Tauchens der mehreren Leiterdrähte 3 in einen Alkohol zum Gelbilden der Verbindungsmaterialien 4a, die aus einem alkohollöslichen Polyamidharz bestehen, und dadurch Anhaften lassen der Verbindungsmaterialien 4a aneinander implementiert werden. Der gesamte Querschnitt des Streifens 15 kann ein Rechteck sein, das länger als seine Breite ist, ein Rechteck, das breiter als seine Höhe ist, oder ein Trapez mit Hypotenusen an beiden Breitenseiten sein. Kurz gesagt ist der gesamte Querschnitt des Streifens 15 nicht besonders beschränkt. Die mehreren Leiterdrähte 3 können mindestens vor bzw. nach der Integration durch eine Form geleitet werden, um die Unversehrtheit zu verbessern.
Schließlich wird der Streifen 16 gleichmäßiger Breite zu einer Form zum allmählichen Vergrößern der Breite von einem Ende zum anderen Ende ausgebildet, wodurch eine Leiteranordnung 10 hergestellt wird. Dadurch wird die Leiteranordnung 10 so ausgebildet, dass die Dicke von einem Ende zum anderen Ende allmählich abnimmt. Dieser Prozess kann zum Beispiel durch ein Verfahren des Setzens des Streifens 15 in eine Form mit einer Nut, die der Form der Leiteranordnung 10 entspricht, und dessen Pressens mit der Form oder ein Verfahren des Fädelns des Streifens 15 durch einen Bereich, der von mehreren Formrollen umgeben ist, die jeweils orthogonal zu seiner Achse beweglich sind, und des Änderns des Abstands zwischen den Rollen entlang der Länge der Leiteranordnung 10 implementiert werden. Zu beachten ist, dass der Streifen 15 und die Leiteranordnung 10 unterschiedliche Querschnitte aufweisen können, wie in 43(a) gezeigt wird, oder den gleichen Querschnitt aufweisen können, wie in 43(b) gezeigt wird.
Ausführungsform 15 der Erfindung
Auch wenn in Ausführungsform 14 der Leiterdraht 3 durch einen leitenden Elementdraht 1, der mit einer Deckschicht 2 bedeckt ist, ausgebildet ist, ist der Leiterdraht 3 der vorliegenden Erfindung nicht eigens auf das Vorstehende beschränkt und kann durch einen leitenden Elementdraht 1 selbst, ohne die Deckschicht 2, ausgebildet sein.
Auch wenn in Ausführungsform 14 die Leiteranordnung einen Aufbau hat, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 durch Verbindungsmaterialien 4a integriert sind, ist die Leiteranordnung der vorliegenden Erfindung nicht eigens auf das Vorstehende beschränkt und kann einen Aufbau aufweisen, bei dem mehrere Leiterdrähte 3 gebündelt und dann durch Wickeln eines Isolierbands um die gebündelten Leiterdrähte 3 integriert sind, oder kann einen Aufbau haben, bei dem mehrere Leiterdrähte verdreht und dadurch vereint sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Da wie vorstehend beschrieben die Leiteranordnung der vorliegenden Erfindung den Leiterraumfaktor verbessern kann, ist sie als Leiter für eine Spule eines durch einen Umrichter betriebenen Motors brauchbar.
Zusammenfassung
Bei einer Leiteranordnung (10), bei der mehrere Leiterdrähte (3) in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte (3) den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung (10) unterteilt ist, umfasst jeder Leiterdraht (3) einen leitenden Elementdraht (1), eine isolierende Deckschicht (2), die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts (1) vorgesehen ist, und eine Verbindungsschicht (4), die zum Bedecken der Deckschicht (2) vorgesehen ist. Die mehreren Leiterdrähte (3) sind durch die Verbindungsschichten (4) miteinander verbunden.

C: Ecke
H: Durchgangsbohrung
1: leitender Elementdraht
2: Deckschicht (Band)
2a: Isolierschicht
2b: Verbindungsschicht
3: Leiterdraht
4: Verbindungsschicht
4a: Verbindungsmaterial
5: Leiterdrahtbündel
10: Leiteranordnung
15: Streifen
22a: erste Form (Korrekturhilfsmittel)
22b: zweite Form (Korrekturhilfsmittel)
30: Ständereisen
30b: Schlitz
31: Rolle
32: Erhebung
33: Lösungsbad
34: Auftragsmenge-Steuerrolle
35: verstreuter Vorsprung
36: Sprühdüse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 02-242531 [0005]
- JP 09-161547 [0005]
- JP 11-03948 [0005]

Claims

Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht, eine isolierende Deckschicht, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, und eine Verbindungsschicht, die zum Bedecken der Deckschicht vorgesehen ist, umfasst und die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten miteinander verbunden sind.
Leiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des leitenden Elementdrahts rechteckig ist.
Leiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt jedes der Leiterdrähte rechteckig ist.
Leiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht durch Galvanisieren gebildet ist und die Verbindungsschicht durch Tauchbeschichten gebildet ist.
Leiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung für eine Spule eines durch einen Umrichter betriebenen Motors verwendet wird.
Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht und eine zum Bedecken des leitenden Elementdrahts vorgesehene Verbindungsschicht umfasst und die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten miteinander verbunden sind.
Leiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des leitenden Elementdrahts rechteckig ist.
Leiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht einen größeren elektrischen Widerstand als der leitende Elementdraht aufweist.
Leiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung für eine Spule eines durch einen Umrichter betriebenen Motors verwendet wird.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung, bei dem mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert werden und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: einen Leiterdrahtbündelbildungsschritt des Bündelns der mehreren Leiterdrähte, die jeweils eine an der Oberfläche ausgebildete Verbindungsschicht aufweisen, in nicht verdrehter Weise, um ein Leiterdrahtbündel zu bilden; und einen Integrationsschritt des Pressens des Leiterdrahtbündels von der Seite, um die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten zu integrieren.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterdrahtbündel mit einem rechteckigen Querschnitt gebildet wird und bei dem Integrationsschritt zwei benachbarte der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels gepresst werden.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin den Schritt des Erzeugens eines Paars von Korrekturhilfsmitteln umfasst, deren jeweiligen rechteckigen Durchgangsöffnungen das Leiterdrahtbündel durchtreten lassen, und dass bei dem Integrationsschritt die mehreren Leiterdrähte durch Bewegen des Leiterdrahtbündels von durch die Durchgangsbohrung in eines des Paars von Korrekturhilfsmitteln hin zu durch die Durchgangsbohrung in dem anderen Korrekturhilfsmittel verbunden werden.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Integrationsschritt zwei benachbarte der Innenflächen, die jede der rechteckigen Durchgangsbohrungen in dem Paar von Korrekturhilfsmitteln bilden, mit zwei benachbarten der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels greifen.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der Ecken jeder der rechteckigen Durchgangsbohrungen in den Korrekturhilfsmitteln kleiner als der der Ecken des Leiterdrahtbündels ist.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrationsschritt einen Vierwege-Pressunterschrift des einzelnen Pressens der Seitenflächen des Leiterdrahtbündels umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht mit einem rechteckigen Querschnitt, eine isolierende Deckschicht, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, und eine Verbindungsschicht, die zum Bedecken der Deckschicht vorgesehen ist, umfasst.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung für eine Spule eines durch einen Umrichter betriebenen Motors verwendet wird.
Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht und eine Deckschicht, die zum Bedecken des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist, umfasst, die mehreren Leiterdrähte durch die Verbindungsschichten miteinander verbunden sind und die Deckschicht aus einem Band besteht.
Leiteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des leitenden Elementdrahts rechteckig ist.
Leiteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Band aus einem Harz besteht.
Leiteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung für eine Spule eines durch einen Umrichter betriebenen Motors verwendet wird.
Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen leitenden Elementdraht und eine Deckschicht umfasst, die um den Außenumfang des leitenden Elementdrahts vorgesehen ist und aus einem Metall oder einer Metallverbindung besteht, die einen größeren elektrischen Widerstand als der leitende Elementdraht aufweist.
Leiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Leiterdrähte weiterhin eine Verbindungsschicht als äußerste Schicht umfasst.
Leiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des leitenden Elementdrahts rechteckig ist.
Leiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Elementdraht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht und die Deckschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht.
Leiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Elementdraht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht und die Deckschicht aus Zinn oder einer Zinnlegierung besteht.
Leiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Elementdraht aus einem Metall besteht und die Deckschicht aus einem Oxid des leitenden Elementdrahts besteht.
Leiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnung für eine Spule eines durch einen Umrichter betriebenen Motors verwendet wird.
Leiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass mehrere Leiterdrähte, die jeweils ein teilweise auf dem äußersten Umfang derselben vorgesehenes Verbindungsmaterial aufweisen, durch das Verbindungsmaterial in nicht verdrehter Weise miteinander verbunden sind.
Leiteranordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte eine Deckschicht auf seiner Oberfläche aufweist.
Leiteranordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen rechteckigen Querschnitt hat.
Leiteranordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Leiterdrähte so angeordnet sind, dass sie im Querschnitt m Zeilen und n Spalten bilden (wobei m ≥ 1, n ≥ 2 und m und n ganze Zahlen sind).
Leiteranordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte so angeordnet ist, dass das Verbindungsmaterial an seinem äußersten Umfang Kontakt mit den Verbindungsmaterialien der benachbarten Leiterdrähte vermeidet.
Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise in die Form eines Streifens integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, wobei die Leiteranordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie so ausgebildet ist, dass sie von einem Ende zu ihrem anderen Ende allmählich an Breite zunimmt.
Leiteranordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass sie von einem Ende zu ihrem anderen Ende allmählich an Breite abnimmt.
Leiteranordnung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung ein Trapez mit Hypotenusen an beiden Breitenseiten ist.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung, bei der mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise in die Form eines Streifens integriert sind und jeder der Leiterdrähte den Querschnitt eines von Teilen aufweist, in die der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung unterteilt ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Schritte umfasst: Bilden eines Streifens gleichmäßiger Breite, bei dem mehrere Leiterdrähte in nicht verdrehter Weise integriert sind; und Formen des Streifens zu einer solchen Form, dass die Breite von einem Ende zu seinem anderen Ende allmählich zunimmt.
Leiteranordnung von Streifenform, bei der mehrere Leiterdrähte integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass sie von einem Ende zu ihrem anderen Ende allmählich an Breite zunimmt.
Leiteranordnung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass sie von einem Ende zu ihrem anderen Ende allmählich an Breite abnimmt.
Leiteranordnung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Querschnitt der Leiteranordnung ein Trapez ist.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung von Streifenform, bei der mehrere Leiterdrähte integriert, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgende Schritte umfasst: Integrieren mehrerer Leiterdrähte, um einen Streifen von in Längsrichtung gleichmäßiger Breite zu bilden; und Formen des Streifens zu einer solchen Form, dass die Breite von einem Ende zu seinem anderen Ende allmählich zunimmt.
Verfahren zum Herstellen einer Leiteranordnung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Leiterdrähte einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.