JP2021034296A

JP2021034296A - 導線およびコイル部材

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Publication number: JP2021034296A
Application number: JP2019155639A
Authority: JP
Inventors: 大島　久純; Hisazumi Oshima; 大島　　久純; 淳一成瀬; Junichi Naruse; 平松　秀彦; Hidehiko Hiramatsu; 秀彦平松
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-03-01
Also published as: CN112447314A; US20210065930A1; US11127513B2

Abstract

【課題】汎用性の向上を図ることができる導線を提供する。【解決手段】炭素を主成分とする導体２０を有する導線１０において、一方向を長手方向とする導体２０と、一方向を長手方向とし、導体に接合される絶縁体３０と、を有する導線構成体４０を備える。そして、絶縁体３０は、導体２０より塑性変形し易い材料で構成された心材３２と、心材３２上に配置され、導体２０に接合されると共に絶縁材料で構成された粘着剤３１と、を有する構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、炭素を主成分とする導体を備える導線およびコイル部材に関するものである。

従来より、炭素を主成分とする導体としてのカーボンナノチューブを備える導線が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この導線は、ポリエチレンテレフタレート（すなわち、ＰＥＴ）等で構成されるシートに、導体が配置された構成とされている。なお、導体は、シートに、ノズルからバインダや分散材を含むカーボンナノチューブを吹き付けることによって形成される。

特開２００８−１０８５８３号公報

ところで、近年では、汎用性の向上を図ることができる導線が望まれている。

本発明は上記点に鑑み、汎用性の向上を図ることができる導線およびコイル部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１では、炭素を主成分とする導体（２０）を有する導線であって、一方向を長手方向とする導体と、一方向を長手方向とし、導体に接合される絶縁体（３０）と、を有する導線構成体（４０）を備え、絶縁体は、導体より塑性変形し易い材料で構成された心材（３２）と、心材上に配置され、導体に接合されると共に絶縁材料で構成された粘着剤（３１）と、を有している。

これによれば、絶縁体は、塑性変形し易い心材を有する構成とされている。このため、導線を任意の形状で保持できるため、汎用性の向上を図ることができる。

また、絶縁体は、粘着剤を有しており、導体は、粘着剤と接合されている。このため、導体と絶縁体とは、別々に用意された後に接合されることで一体化することができる。この場合、導体としてバインダや分散材を有さないものも用いることができるため、導体の抵抗を小さくすることもできる。つまり、用途に応じた最適な配向性を有する導体や、抵抗の小さい導体を用いることができる。このため、汎用性の向上をさらに図ることができる。

請求項１０では、複数の被巻線部（６１）を有するコイル部材であって、隣合って配置され、コイル（６２）が配置される複数の被巻線部と、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の導線（４０）と、を有し、導線は、被巻線部に巻かれることでコイルを構成しつつ、隣合う被巻線部に配置されたコイル同士を接続する配線部（６３）を構成している。

このように、上記の導線を用いてコイル部材を構成することもできる。この場合、配置される部分の用途、形状に合わせて導線の形状や質を容易に変更できるため、汎用性の向上を図ることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における導線を示す斜視図である。第２実施例における導線を示す断面図である。第３実施例における導線を示す断面図である。第４実施例における導線を示す断面図である。第５実施例における導線を示す断面図である。第５実施例における導線に対する比較例としての導線を示す断面図である。第６実施例における導線を示す斜視図である。図７中のVIII−VIII線に沿った断面図である。第７実施例における導線を示す断面図である。導線を配置したステータを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１に示されるように、本実施形態では、導線１０は、導体２０と、絶縁体３０とを有する導線構成体４０を備えて構成されている。

導体２０は、炭素を主成分とする構成とされており、本実施形態では、カーボンナノチューブで構成されている。具体的には、導体２０は、一方向を長手方向とし、長手方向を法線方向とする断面形状が少なくとも一辺を有する形状とされている。図１中では、紙面左右方向が長手方向とされている。そして、本実施形態では、導体２０は、断面形状が長辺を有する矩形状とされている。なお、導体２０を構成するカーボンナノチューブは、例えば、配向度が８０％以上とされつつ、バインダや分散材を含有せず、それ自体が粘着性を有しないものが用いられる。このような導体２０は、例えば、特表２０１１−５０２９２５号公報に記載されているように、クロロスルフォン酸を分散剤としたカーボンナノチューブ分散液を用いてカーボンナノチューブテープを形成することによって構成される。

絶縁体３０は、第１粘着剤３１、心材３２、第２粘着剤３３が順に積層されて構成されている。そして、絶縁体３０は、導体２０と同様に、一方向を長手方向とし、長手方向を法線方向とする断面形状が長辺を有する矩形状とされている。

なお、第１粘着剤３１および第２粘着剤３３は、例えば、絶縁材料であるアクリル系粘着剤で構成される。心材３２は、導体２０よりも塑性変形し易い材料で構成され、例えば、ポリエチレンテレフタレート等で構成される。このような絶縁体３０としては、寺岡製作所製の両面粘着テープが用いられる。なお、この両面粘着テープでは、内部に心材３２としてのポリエチレンテレフタレートが配置されている。

そして、絶縁体３０は、当該絶縁体３０の長辺が導体２０の長辺と平行となるように、第１粘着剤３１が導体２０に接合されている。つまり、絶縁体３０は、導体２０の一辺に第１粘着剤３１が接合されることで導体２０と接合されている。

また、導体２０および絶縁体３０は、導体２０と絶縁体３０との積層方向および長手方向と直交する方向を幅方向とすると、絶縁体３０が導体２０より幅方向の長さが長くされている。なお、幅方向とは、導体２０および絶縁体３０の長辺に沿った方向の長さということでもできる。また、本実施形態では、第１粘着剤３１、心材３２、第２粘着剤３３は、幅がそれぞれ等しくされている。

そして、絶縁体３０は、幅方向における両端部が導体２０から露出するように、導体２０と接合されている。つまり、絶縁体３０は、幅方向における両端部が導体２０と接合されていない状態となっている。以下では、絶縁体３０のうちの導体２０から突出する部分を単に耳部３４ともいう。耳部３４の幅は、例えば、１ｍｍに設定されるが、導体２０の厚さや後述する導線１０の形状に応じて適宜変更されることが好ましい。なお、導体２０の厚さとは、導体２０と絶縁体３０との積層方向に沿った導体２０の長さのことである。

以上が本実施形態における導線１０の構成である。以下、上記導線１０を種々の形状に変形させた例について説明する。

（第１実施例）
第１実施例における導線１０について説明する。第１実施例では、図１に示される導線１０をそのままの形状で利用する。

（第２実施例）
第２実施例における導線１０について説明する。この導線１０は、図２に示されるように、長手方向を軸として導線構成体４０が折り曲げられ、折り曲げられた導体２０同士が接触した状態となっている。そして、導線１０は、絶縁体３０の耳部３４が接合されることにより、導体２０が被覆された状態になっている。このような導線１０では、幅方向の長さを短くできる。

（第３実施例）
第３実施例における導線１０について説明する。この導線１０は、図３に示されるように、導線構成体４０が長手方向を軸として複数回折り曲げられ、断面形状が略螺旋形状とされている。具体的には、導線１０は、導線構成体４０の一方の耳部３４が折り曲げられた導体２０の間に配置されると共に他方の耳部３４が外部に露出する絶縁体３０と接合されるように、導線構成体４０が折り曲げられて構成されている。これにより、導体２０が被覆された状態となっている。このような導線１０では、幅方向の長さを短くできる。

（第４実施例）
第４実施例における導線１０について説明する。この導線１０は、図４に示されるように、２つの導線構成体４０を貼り合わせることで構成されている。具体的には、導線１０は、各導線構成体４０における導体２０同士が接触する状態で配置され、各導線構成体４０における耳部３４が貼り合わされた構成とされている。これにより、導体２０が被覆された状態となっている。このような導線１０では、電流経路を大きくできる。

（第５実施例）
第５実施例における導線１０について説明する。この導線１０は、図５に示されるように、複数の導線構成体４０が積層されて構成されている。具体的には、各導線構成体４０は、積層方向に隣合う導線構成体４０において、下方に位置する導線構成体４０の導体２０と、上方に位置する導線構成体４０の第２粘着剤３３とが接合されるように、積層されている。そして、上方に位置する導線構成体４０の耳部３４は、下方に位置する導線構成体４０の導体２０の側面を覆うように、当該導線構成体４０の耳部３４と接合されている。これにより、導体２０が被覆された状態となっている。

ここで、例えば、図６に示されるように、導体Ｊ２０および絶縁体Ｊ３０を有し、長手方向を法線方向とする断面形状が円形状とされている導線構成体Ｊ４０を複数並べて構成される導線１０があるとする。この場合、導線１０と導線Ｊ１０の断面積が同じであるとすると、第５実施例の構成では、各導体２０の間に配置される絶縁体３０を少なくできるため、図６に示される導線Ｊ１０よりも導体２０の占有率を向上でき、高性能な導線１０とできる。

（第６実施例）
第６実施例における導線１０について説明する。この導線１０は、図７および図８に示されるように、導線構成体４０が長手方向と交差する方向を軸として巻き回されることで構成されている。つまり、この導線１０は、撚られた糸状とされている。このような導線１０では、幅方向の長さを短くできる。

（第７実施例）
第７実施例における導線１０について説明する。この導線１０は、図９に示されるように、第６実施例の導線１０に対して内部に中空部５０が形成された構成とされている。このような導線１０は、図示しない棒状の支持部材を用意し、当該支持部材に導線構成体４０を撚るように配置した後に支持部材を除去することで構成される。

なお、この中空部５０は、用途に応じ、冷却用のガスや冷却用の液体等の熱交換媒体を流す通路として機能させることができる。また、この第７実施例は、例えば、上記３実施例と組み合わせ、上記第３実施例の導線１０の内部に中空部５０が構成されるようにしてもよい。

以上のように、本実施形態の導線１０は、変形させることで種々の形状とすることができる。そして、本実施形態の導線１０は、被実装部材の形状や周囲のスペースに基づき、適宜変形されて用いられる。このため、汎用性の向上を図ることができる。

例えば、図１０に示されるように、導線１０は、被実装部材としてのステータ６０に備えられてコイル部材を構成するのに用いられる。具体的には、ステータ６０は、複数のステータコア６１を有し、各ステータコア６１にコイル６２が備えられている。また、各ステータコア６１のコイル６２は、渡り部としての配線部６３によって接続されている。なお、本実施形態では、ステータコア６１が被巻線部に相当している。

この場合、コイル６２は、例えば、例えば、第１実施例の図１に示す導線１０がステータコア６１に巻き回されることで構成される。具体的には、導線１０は、第２粘着剤４２がステータコア６１側に位置するように巻き回され、第２粘着剤４２がステータコア６１、またはステータコア６１側に位置する導線１０と接合される。この場合、導線１０は、絶縁体３０に耳部３４が構成されているため、巻き回す際に微小な位置ずれが発生したとしても、巻き回された導体２０同士が接触して導通することが抑制される。なお、コイル６２における最外周側では、導体２０が露出した状態となるため、必要に応じ、導体２０を被覆する絶縁物が配置される。

配線部６３は、例えば、第６実施例の図７、図８に示す導線１０が各コイル６２を繋ぐように用いられる。このため、配線部６３では、幅方向に配置スペースが大きくなることを抑制できる。つまり、配線部６３を微小なスペースに配置することができる。

なお、このようなコイル６２および配線部６３は、１本の導線１０を用いて構成されるが、別々の導線１０を用いて構成されるようにしてもよい。また、上記したステータ６０に備えられる導線１０の形状は１例であり、当然に他の実施例の形状を用いることができる。

以上説明したように、本実施形態では、導体２０が一辺を有する形状とされ、当該一辺に、塑性変形し易い心材３２を有する絶縁体３０が配置されている。このため、導線１０を任意の形状で保持できるため、汎用性の向上を図ることができる。

また、絶縁体３０は、第１粘着剤３１を有しており、導体２０は、第１粘着剤３１と接合されている。このため、導体２０と絶縁体３０とは、別々に用意された後に接合されることで一体化することができる。この場合、導体２０としてバインダや分散材を有さないものも用いることができるため、導体２０の抵抗を小さくすることもできる。つまり、用途に応じた最適な配向性を有する導体や、抵抗の小さい導体を用いることができる。したがって、さらに汎用性の向上を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態において、導体２０は、カーボンナノチューブではなく、粉砕したグラファイトがシート状に成型されると共に配向されたものあってもよい。

そして、上記第１実施形態において、絶縁体３０は、幅方向における一端部のみが導体２０から露出するように、導体２０と接合されていてもよい。すなわち、絶縁体３０は、幅方向における他端部が導体２０と接合されていてもよい。また、絶縁体３０は、幅方向における長さが導体２０と等しくされ、幅方向における両端部が導体２０から露出していなくてもよい。

さらに、上記第１実施形態において、第１粘着剤３１および第２粘着剤３３は、熱硬化性粘着剤を用いて構成されていてもよい。そして、導線１０を構成した後、または導線１０をステータコア６１等に配置した後に加熱して固化することにより、形状の安定性を高めることができるようにしてもよい。

また、上記第１実施形態において、第２粘着剤３３は備えられていなくてもよい。この場合、導線１０を被実装部材に配置する際には、導線１０と被実装部材との間に接着剤等の接合部材を配置する等するようにしてもよい。

さらに、上記第５実施例の導線１０は、内部に隙間が形成され易いため、隙間が埋め込まれるようにオートクレーブ処理や樹脂含浸等が行われるようにしてもよい。また、他の実施例においても、導線１０の内部の隙間が埋め込まれるようにしてもよい。

そして、上記第７実施例の導線１０は、導線１０に支持部材が配置されたままの構成とされていてもよい。この場合、導線１０は、支持部材として筒状の部材が用いられることにより、内部に中空部５０が形成された状態とされてもよい。

１０導線
２０導体
３０絶縁体
３１第１粘着剤
３２心材
３３第２粘着剤
４０導線構成体

Claims

炭素を主成分とする導体（２０）を有する導線であって、
一方向を長手方向とする前記導体と、
一方向を長手方向とし、前記導体に接合される絶縁体（３０）と、を有する導線構成体（４０）を備え、
前記絶縁体は、前記導体より塑性変形し易い材料で構成された心材（３２）と、前記心材上に配置され、前記導体に接合されると共に絶縁材料で構成された粘着剤（３１）と、を有する導線。
前記絶縁体は、前記心材のうちの前記導体側と反対側に配置され、絶縁材料で構成された粘着剤（３３）を有する請求項１に記載の導線。
前記長手方向、および前記導体と前記絶縁体との積層方向と交差する方向を幅方向とすると、前記絶縁体は、前記導体より前記幅方向の長さが長くされており、前記幅方向の両端部が前記導体から露出している請求項２に記載の導線。
前記導線構成体は、前記長手方向を軸として折り曲げられ、折り曲げられた前記導体が接触している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の導線。
前記導線構成体は、前記長手方向を軸として複数回折り曲げられている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の導線。
前記導線構成体は、２つ備えられ、互いの前記導体が接触するように積層されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の導線。
前記導線構成体は、複数備えられ、前記導体と前記絶縁体との積層方向に沿って、順に積層されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の導線。
前記導線構成体は、前記長手方向と交差する方向を軸として巻き回された構成とされている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の導線。
前記導線構成体は、内部に中空部（５０）が構成されている請求項５または８に記載の導線。
複数の被巻線部（６１）を有するコイル部材であって、
隣合って配置され、コイル（６２）が配置される前記複数の被巻線部と、
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の導線（４０）と、を有し、
前記導線は、前記被巻線部に巻かれることで前記コイルを構成しつつ、隣合う前記被巻線部に配置された前記コイル同士を接続する配線部（６３）を構成しているコイル部材。