(57)【要約】【課題】絶縁被膜の絶縁性能を向上したステータ及びステータの製造方法を提供する。【解決手段】ステータコアと、前記ステータコアに装着され、絶縁被膜２０を有し、前記絶縁被膜２０の少なくとも一部が保護塗料３０により塗装されたコイルと、を備え、前記絶縁被膜２０は内部に空孔２２を有し、前記空孔２２は、中空のカプセル２３により形成されている。また、前記保護塗料３０は粉体３１を有し、前記空孔２２の内形は、前記粉体３１の外形よりも小さい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、
前記ステータコアに装着され、絶縁被膜を有し、前記絶縁被膜の少なくとも一部が保護塗料により塗装されたコイルと、
を備え、
前記絶縁被膜は内部に空孔を有し、
前記空孔は、中空のカプセルにより形成されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記保護塗料は粉体を有し、
前記空孔の内形は、前記粉体の外形よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
導体と、前記導体を覆い内部に中空のカプセルにより形成される空孔を有する絶縁被膜と、を有するコイルをステータコアに装着するコイル装着工程と、
前記コイル装着工程により前記ステータコアから突出したコイルエンドの前記導体と、前記絶縁被膜と、に保護塗料を塗布して前記コイルエンドに絶縁処理を施す塗装工程と、
を有することを特徴とするステータの製造方法。
【請求項４】
前記保護塗料は粉体を有し、
前記空孔の内形は、前記粉体の外形よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ及びステータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のステータとして、ステータコアに形成されたスロットに導体セグメントを挿入し、ステータコアから突出した導体端部を互いに溶接することでステータコアに装着されて形成されるコイルを備えるものがある。この種のステータでは、導体端部を互いに接合した後、この接合部を絶縁するために保護塗料による塗装が施される。
【０００３】
例えば特許文献１には、炉で加熱したコイル先端部を粉体樹脂の入った流動浸漬槽に浸し、コイルの熱により粉体樹脂を溶かすことで溶融した粉体樹脂をコイル溶接部に付着させるコイルエンド保護塗装方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６０４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に高電圧で使用される回転電機では、電線（コイル）に高電圧が印加された場合に、絶縁被膜近傍で部分放電が発生しやすい。そこで、図５に示すような絶縁被膜内部に複数の空孔を有することにより誘電率を低減した絶縁被膜が使用されることがある。
しかしながら、空孔付きの絶縁被膜に対して上述した特許文献１に記載の粉体塗装を行った場合、空孔によって形成された絶縁被膜表面の凹部に塗料が入り込みやすい。このように、絶縁被膜表面の凹部に誘電率の高い塗料が入り込むことにより、絶縁被膜の誘電率が高くなり、コイルの絶縁性能が低下するおそれがある。したがって、従来技術にあっては、絶縁被膜の絶縁性能を向上したステータ及びステータの製造方法の提供という点で課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、絶縁被膜の絶縁性能を向上したステータ及びステータの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係るステータ（例えば、第１実施形態におけるステータ１）は、ステータコア（例えば、第１実施形態におけるステータコア３）と、前記ステータコアに装着され、絶縁被膜（例えば、第１実施形態における絶縁被膜２０）を有し、前記絶縁被膜の少なくとも一部が保護塗料（例えば、第１実施形態における保護塗料３０）により塗装されたコイル（例えば、第１実施形態におけるコイル４）と、を備え、前記絶縁被膜は内部に空孔（例えば、第１実施形態における空孔２２）を有し、前記空孔は、中空のカプセル（例えば、第１実施形態におけるカプセル２３）により形成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明に係るステータは、前記保護塗料は粉体（例えば、第１実施形態における粉体３１）を有し、前記空孔の内形は、前記粉体の外形よりも小さいことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明に係るステータの製造方法は、導体（例えば、第１実施形態における導体１０）と、前記導体を覆い内部に中空のカプセルにより形成される空孔を有する絶縁被膜と、を有するコイルをステータコアに装着するコイル装着工程と、前記コイル装着工程により前記ステータコアから突出したコイルエンド（例えば、第１実施形態におけるコイルエンド４２）の前記導体と、前記絶縁被膜と、に保護塗料を塗布して前記コイルエンドに絶縁処理を施す塗装工程と、を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明に係るステータの製造方法は、前記保護塗料は粉体を有し、前記空孔の内形は、前記粉体の外形よりも小さいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に記載のステータによれば、絶縁被膜は、絶縁被膜を形成する材料よりも誘電率が低い空孔を内部に有するので、空孔により絶縁被膜の誘電率が低減される。これにより、高電圧で使用されるコイルの絶縁被膜として使用した際に、絶縁被膜における部分放電の発生を抑制することができる。よって、絶縁被膜の絶縁性能を向上することができる。
また、空孔は中空のカプセルにより形成されているので、絶縁被膜の表面には複数のカプセルが突出することによる凸部が形成される。これにより、絶縁被膜に保護塗料を塗布した際に、保護塗料が空孔内に入り込むことを抑制できる。よって、カプセルを有さない空孔付き絶縁被膜に塗装を施す場合と比較して、空孔に誘電率の高い塗料が入り込み、絶縁被膜の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。したがって、空孔付き絶縁被膜に塗装を施す場合に、絶縁被膜の絶縁性能を維持することができる。
さらに、カプセルにより絶縁被膜表面に形成された凸部同士の間は凹部とされ、この凹部に保護塗料が入り込むアンカー効果により、絶縁被膜に対する保護塗料の密着性が向上する。これにより、絶縁被膜に対する保護塗料の剥がれ及び浮きが抑制され、異物混入や導体露出による絶縁性能の低下を抑制することができる。よって、塗装による絶縁効果を高く維持することができる。
したがって、絶縁被膜の絶縁性能を向上したステータを提供できる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載のステータによれば、保護塗料は粉体を有し、絶縁被膜における空孔の内形は粉体の外形よりも小さいので、例えば衝撃等により空孔を覆うカプセルが破れた場合であっても、空孔に粉体が入り込むおそれがない。よって、空気と比べて誘電率の高い塗料が空孔に入り込み、絶縁被膜の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。
したがって、絶縁被膜の絶縁性能を向上したステータを提供できる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載のステータの製造方法によれば、ステータコアにコイルを装着するコイル装着工程と、コイルエンドに保護塗料を塗布して絶縁処理を施す塗装工程と、によりステータが製造される。このとき、コイルの絶縁被膜は中空のカプセルを有するので、空孔により絶縁被膜の誘電率が低減される。よって、高電圧で使用されるコイルの絶縁被膜として使用した際に、絶縁被膜における部分放電の発生を抑制することができる。
また、絶縁被膜の表面には複数のカプセルが突出することによる凸部が形成されるので、絶縁被膜に保護塗料を塗布した際に、保護塗料が空孔に入り込むことを抑制できる。よって、カプセルを有さない空孔付き絶縁被膜に塗装を施す場合と比較して、空孔に誘電率の高い塗料が入り込み、絶縁被膜の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。したがって、空孔付き絶縁被膜に塗装を施す場合に、絶縁被膜の絶縁性能を維持することができる。
さらに、カプセルにより絶縁被膜表面に形成された凸部同士の間は凹部とされ、この凹部に保護塗料が入り込むアンカー効果により、絶縁被膜に対する保護塗料の密着性が向上する。これにより、絶縁被膜に対する保護塗料の剥がれ及び浮きが抑制され、異物混入や導体露出による絶縁性能の低下を抑制することができる。よって、塗装による絶縁効果を高く維持することができる。
したがって、絶縁被膜の絶縁性能を向上したステータの製造方法を提供できる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載のステータの製造方法によれば、保護塗料は粉体を有し、絶縁被膜における空孔の内形は粉体の外形よりも小さいので、例えば衝撃等により空孔を覆うカプセルが破れた場合であっても、空孔の内部に粉体が入り込むおそれがない。よって、空気と比べて誘電率の高い塗料が空孔に入り込み、絶縁被膜の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。
したがって、絶縁被膜の絶縁性能を向上したステータの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るステータの斜視図。
【図２】第１実施形態に係るコイルエンドの拡大図。
【図３】第１実施形態に係る溶接部近傍におけるコイルの断面図。
【図４】図３のＩＶ部断面図。
【図５】従来技術における図３のＩＶ部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、ステータ１の外観斜視図である。ステータ１は、ステータコア３と、コイル４と、を備える。
ステータコア３は、軸線Ｃを中心とした環状に形成されている。ステータコア３の内周面には、ティース７が形成されている。ティース７は、ステータコア３の内周面から径方向の内側に向かって突出している。ティース７は、周方向に複数設けられている。各ティース７の間はスロット８とされ、各スロット８には後述するコイル４が挿入される。ステータコア３の内部には、不図示のロータが軸線Ｃを中心として回転自在に配置される。
以下の説明では、ステータコア３の軸線Ｃに沿う方向を軸方向といい、軸線Ｃに直交する方向を径方向といい、軸線Ｃ回りの方向を周方向という場合がある。
【００１８】
コイル４は、ステータコア３のスロット８に装着されている。具体的に、コイル４は、径方向及び周方向に複数重ねられた状態で軸方向一方側（図１における下方側）から各スロット８に挿入され、各スロット８から軸方向他方側（図１における上方側）に突出したコイル４の先端部が互いに接合されることにより、ステータコア３に固定されている。コイル４のうち、スロット８に挿入される部分はコイル挿通部４１とされ、ステータコア３の端面から軸方向の一方側及び他方側に突出する部分はコイルエンド４２とされている。
コイル４は、導体１０と、絶縁被膜２０と、保護塗料３０（図２参照）と、を有する。
【００１９】
図２は、軸方向の他方側に突出したコイルエンド４２の拡大図である。
導体１０は、コイル４の芯部分を構成し、矩形状の断面を有する線状に形成されている。導体１０は、軸方向の他方側に突出するコイルエンド４２の先端部に、溶接部１１を有する。隣り合う溶接部１１同士は互いに溶接により電気的及び物理的に接合されている。
【００２０】
図３は、溶接部１１近傍におけるコイル４の断面図であり、図４は、図３のＩＶ部断面図である。
絶縁被膜２０は、導体１０の外周部を覆っている。絶縁被膜２０は、例えば樹脂等の絶縁性材料により形成されている。絶縁被膜２０は、溶接部１１の近傍を除く導体１０の全長に亘って形成されている。換言すれば、溶接部１１の近傍では、絶縁被膜２０に対して導体１０が露出している。導体１０のうち絶縁被膜２０から露出した部分と、絶縁被膜２０の少なくとも一部と、には保護塗料３０が塗布されている。
絶縁被膜２０は、被膜本体２１と、カプセル２３（図４参照）と、凸部２４と、凹部２５と、を有する。
【００２１】
被膜本体２１は、例えばポリイミド等の絶縁性の樹脂により形成されている。
図４に示すように、被膜本体２１は、内部に中空のカプセル２３を複数有している。
カプセル２３は、被膜本体２１とは異なる樹脂により形成されている。カプセル２３は、例えばシリコーン等の樹脂である。カプセル２３は、球状に形成されている。カプセル２３の内部は、空孔２２となっている。
【００２２】
カプセル２３のうち、少なくとも一部が被膜本体２１の外周面よりも外側に露出した部分は、絶縁被膜２０における凸部２４とされている。各凸部２４の間は凹部２５とされている。すなわち、絶縁被膜２０の表面には、カプセル２３により凹部２５が形成されている。
【００２３】
保護塗料３０は、絶縁被膜２０から露出した導体１０と、その近傍の絶縁被膜２０と、を塗装により覆っている。保護塗料３０は、凹部２５に入り込んでいる。保護塗料３０は、粉体３１を有する。具体的に、保護塗料３０による塗装とは、粉体３１を被塗装部材（本実施形態では導体１０及び絶縁被膜２０）に付着させ、その後粉体を加熱することにより保護膜を形成する、いわゆる粉体塗装である。粉体３１の外形は、凹部２５の内形よりも小さく、カプセル２３の外形よりも大きい。本実施形態において、粉体３１は凹部に入り込んでいる。
【００２４】
ここで、被膜本体２１の誘電率をα、内部に空孔２２を有する絶縁被膜２０の誘電率をβ、空気（空孔２２）の誘電率をγ、保護塗料３０の誘電率をεとすると、ε＞α＞β＞γとなる。したがって、被膜本体２１が内部に空孔２２を含むことにより、絶縁被膜２０の誘電率βは、被膜本体２１の誘電率αよりも小さい。
【００２５】
ステータ１の製造工程は、ステータコア３にコイル４を装着するコイル装着工程と、コイルエンドに絶縁処理を施す塗装工程と、を有する。
【００２６】
コイル装着工程では、まず、Ｕ字状に形成されたコイル４を径方向及び周方向に重ねた状態で、軸方向の一方側からステータコア３の各スロット８にそれぞれ挿入する。次に、軸方向の他方側から突出したコイル４の導体１０部分を互いに溶接することで、ステータコア３にコイル４を固定する。
【００２７】
塗装工程では、コイル装着工程で軸方向他方側に突出したコイル４のコイルエンド４２に保護塗料３０を塗布する。より具体的には、まず、露出した導体１０及び導体１０近傍の絶縁被膜２０を覆うように、粉体３１を吹き付ける。その後、焼き付けにより保護塗料３０を導体１０及び絶縁被膜２０に固着することで、塗装が完了する。なお、この塗装工程は、コイルエンド４２の絶縁処理を兼ねている。
【００２８】
（作用、効果）
次に、ステータ１の作用、効果について説明する。
本構成のステータ１によれば、絶縁被膜２０は、絶縁被膜２０を形成する材料よりも誘電率が低い空孔２２を内部に有するので、空孔２２により絶縁被膜２０の誘電率が低減される。これにより、高電圧で使用されるコイルの絶縁被膜２０として使用した際に、絶縁被膜２０における部分放電の発生を抑制することができる。よって、絶縁被膜２０の絶縁性能を向上することができる。
【００２９】
ここで、従来技術におけるカプセル２３を有さない空孔付き絶縁被膜に粉体塗装を施した場合、図５に示すように、空孔２２によって形成された絶縁被膜表面の凹部２５に保護塗料３０が入り込みやすい。保護塗料３０の誘電率εは絶縁被膜２０の誘電率βよりも大きいので、空孔２２の内部に保護塗料３０が入り込むことにより、絶縁被膜２０の誘電率βが高くなり、絶縁性能が低下するおそれがある。
【００３０】
本構成によれば、空孔２２は中空のカプセル２３により形成されているので、絶縁被膜２０の表面には複数のカプセル２３が突出することによる凸部２４が形成される。これにより、絶縁被膜２０に保護塗料３０を塗布した際に、保護塗料３０が空孔２２内に入り込むことを抑制できる。よって、カプセル２３を有さない空孔２２付き絶縁被膜２０に塗装を施す場合と比較して、空孔２２に誘電率の高い保護塗料３０が入り込み、絶縁被膜２０の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。したがって、空孔２２付き絶縁被膜２０に塗装を施す場合に、絶縁被膜２０の絶縁性能を維持することができる。
さらに、カプセル２３により絶縁被膜２０表面に形成された凸部２４同士の間は凹部２５とされ、この凹部２５に保護塗料３０が入り込むアンカー効果により、絶縁被膜２０に対する保護塗料３０の密着性が向上する。これにより、絶縁被膜２０に対する保護塗料３０の剥がれ及び浮きが抑制され、異物混入や導体１０露出による絶縁性能の低下を抑制することができる。よって、塗装による絶縁効果を高く維持することができる。
したがって、絶縁被膜２０の絶縁性能を向上したステータ１を提供できる。
【００３１】
また、保護塗料３０は粉体３１を有し、絶縁被膜２０における空孔２２の内形は粉体３１の外形よりも小さいので、例えば衝撃等により空孔２２を覆うカプセル２３が破れた場合であっても、空孔２２の内部に粉体３１が入り込むおそれがない。よって、空気と比べて誘電率の高い保護塗料３０が空孔２２に入り込み、絶縁被膜２０の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。
したがって、絶縁被膜２０の絶縁性能を向上したステータ１を提供できる。
【００３２】
また、本構成のステータ１の製造方法によれば、ステータコア３にコイル４を装着するコイル装着工程と、コイルエンド４２に保護塗料３０を塗布して絶縁処理を施す塗装工程と、によりステータ１が製造される。このとき、コイル４の絶縁被膜２０は中空のカプセル２３を有するので、空孔２２により絶縁被膜２０の誘電率が低減される。よって、高電圧で使用されるコイル４の絶縁被膜２０として使用した際に、絶縁被膜２０における部分放電の発生を抑制することができる。
また、絶縁被膜２０の表面には複数のカプセル２３が突出することによる凸部２４が形成されているので、絶縁被膜２０に保護塗料３０を塗布した際に、保護塗料３０が空孔２２に入り込むことを抑制できる。よって、カプセル２３を有さない空孔２２付き絶縁被膜２０に塗装を施す場合と比較して、空孔２２に誘電率の高い保護塗料３０が入り込み、絶縁被膜２０の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。したがって、空孔２２付き絶縁被膜２０に塗装を施す場合に、絶縁被膜２０の絶縁性能を維持することができる。
さらに、カプセル２３により絶縁被膜２０表面に形成された凸部２４同士の間は凹部２５とされ、この凹部２５に保護塗料３０が入り込むアンカー効果により、絶縁被膜２０に対する保護塗料３０の密着性が向上する。これにより、絶縁被膜２０に対する保護塗料３０の剥がれ及び浮きが抑制され、異物混入や導体１０露出による絶縁性能の低下を抑制することができる。よって、塗装による絶縁効果を高く維持することができる。
したがって、絶縁被膜２０の絶縁性能を向上したステータ１の製造方法を提供できる。
【００３３】
また、保護塗料３０は粉体３１を有し、絶縁被膜２０における空孔２２の内形は粉体３１の外形よりも小さいので、例えば衝撃等により空孔２２を覆うカプセル２３が破れた場合であっても、空孔２２の内部に粉体３１が入り込むおそれがない。よって、空気と比べて誘電率の高い保護塗料３０が空孔２２に入り込み、絶縁被膜２０の誘電率が高くなることによる絶縁性能の低下を抑制することができる。
したがって、絶縁被膜２０の絶縁性能を向上したステータ１の製造方法を提供できる。
【００３４】
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、被膜本体２１の材料はポリイミド以外の絶縁性の樹脂であってもよい。
【００３５】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した実施例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  ステータ
３  ステータコア
４  コイル
２０  絶縁被膜
２２  空孔
２３  カプセル
３０  保護塗料
３１  粉体
【図１】
2020048330.tif 000003
【図２】
2020048330.tif 000004
【図３】
2020048330.tif 000005
【図４】
2020048330.tif 000006
【図５】
2020048330.tif 000007