(57)【要約】【課題】絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜を有する電線及びこの電線を用いたステータを提供する。【解決手段】回転電機のステータに装着されるコイルを形成する電線１０であって、導体４と、前記導体４を覆う絶縁被膜５と、を備え、前記絶縁被膜５は、内部に中空のカプセルにより形成された空孔５５を有する空孔層５１と、内部に空孔５５を有することなく形成された無空孔層５２と、を有する。前記絶縁被膜５の最外層には前記無空孔層５２が配置されている。前記無空孔層５２は、前記絶縁被膜５の最外層に１層のみ配置され、前記空孔層５１の厚みは、前記無空孔層５２の厚みよりも厚い。【選択図】図２
2020064800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、
前記導体を覆い、内部に空孔を有する空孔層と、内部に空孔を有することなく形成された無空孔層と、を有する絶縁被膜と、
を備え、
前記絶縁被膜の最外層には前記無空孔層が配置されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記空孔層の合計の厚みは、前記無空孔層の合計の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記無空孔層は、前記絶縁被膜の最外層に１層のみ配置されていることを特徴とする請求項２に記載の電線。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電線を備えたことを特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線及びステータ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。この種のコイルには高電圧が印加されるため、電線における絶縁被膜の耐電性を高める技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、絶縁被膜の内部に複数の気孔（空孔）が形成された電線の構造が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、空孔の形成により絶縁被膜の低誘電率化を実現でき、高電圧に対する電線の絶縁性を向上できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０７３５５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術にあっては、絶縁被膜の最外層にも空孔が形成されるため、電線を曲げた際に空孔を起点として絶縁被膜にクラックが発生しやすくなるおそれがある。したがって、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜を有する電線及びこの電線を用いたステータの提供という点で改善の余地があった。
【０００６】
そこで、本発明は、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜を有する電線及びこの電線を用いたステータ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電線（例えば、実施形態における電線１０）は、導体（例えば、実施形態における導体４）と、前記導体を覆い、内部に空孔（例えば、実施形態における空孔５５）を有する空孔層（例えば、実施形態における空孔層５１）と、内部に空孔を有することなく形成された無空孔層（例えば、実施形態における無空孔層５２）と、を有する絶縁被膜（例えば、実施形態における絶縁被膜５）と、を備え、前記絶縁被膜の最外層には前記無空孔層が配置されていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係る電線は、前記空孔層の合計の厚みは、前記無空孔層の合計の厚みよりも厚いことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明に係る電線は、前記無空孔層は、前記絶縁被膜の最外層に１層のみ配置されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明に係るステータ（例えば、実施形態におけるステータ１）は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電線を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の電線によれば、絶縁被膜は空孔層を有するので、空孔が形成されることにより絶縁被膜の誘電率が低下し、高電圧に対する電線の絶縁性を向上できる。また、絶縁被膜の最外層には、クラックの起点となり得る空孔が形成されていない滑らかな表面を有する無空孔層が配置されているので、曲げに対するクラックの発生を抑制することができる。さらに、空孔層における空孔の密度を上昇させた場合であっても、最外層におけるクラックの発生を抑制できるので、高い絶縁性を確保しつつ可撓性を向上できる。
したがって、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜を有する電線を提供することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の電線によれば、空孔層の合計の厚みは無空孔層の合計の厚みよりも厚いので、可撓性を維持しつつ絶縁性をより向上できる。よって、可撓性と絶縁性との均衡が取れた優れた電線とすることができる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の電線によれば、無空孔層は絶縁被膜の最外層に１層のみ配置されているので、内部に複数の無空孔層が形成される場合と比較して、誘電率の低い空孔層の占める割合が増加する。これにより、絶縁被膜の絶縁性をより向上できるとともに、クラックが発生しやすい最外層の絶縁被膜のみ可撓性を向上できる。よって、絶縁性向上の効率を高めた電線とすることができる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載のステータによれば、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜を有する電線１０を備える、高性能なステータを提供することができる。
【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外観斜視図。
【図２】第１実施形態に係る電線の断面図。
【図３】図２のＩＩＩ部拡大図。
【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】
（ステータ）
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２と、コイル３と、を備える。なお、図１では、説明のためコイル３を一部省略している。
ステータコア２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２の内周面には、ティース２１が形成されている。ティース２１は、ステータコア２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２１は、周方向に複数設けられている。各ティース２１の間はスロット２２とされ、各スロット２２には後述するコイル３が挿入される。ステータコア２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２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３は、ステータコア２のスロット２２に挿入されてステータコア２に装着されている。コイル３は、複数の電線１０により構成されている。具体的に、コイル３は、Ｕ字状に曲げられた電線１０が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２２に挿入されている。その後、各スロット２２から軸方向他方側（図１における上方側）に突出した電線１０の先端部が互いに接合されることにより、ステータコア２にコイル３が装着される。コイル３のうち、スロット２２内に挿入されている部分はコイル挿通部３１とされ、ステータコア２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３２とされている。
【００１９】
コイル３は、主にコイルエンド３２において、電線１０が所定の方向に曲げられた曲げ部３３を有する。曲げ部３３は、例えばＵ字状における湾曲部や、軸方向他方側に突出した先端部を周方向に捩り曲げたときの捩り曲げ部である。
【００２０】
（電線）
図２は、電線１０の断面図である。図３は、図２のＩＩＩ部拡大図である。電線１０は、導体４と、絶縁被膜５と、を有する。
導体４は、コイル３の芯部分を構成し、例えば銅等の金属材料により形成されている。導体４は、矩形状の断面を有する線状に形成されている。ステータコア２の軸方向他方側に位置するコイルエンド３２は、導体４の一部が露出され、隣り合う導体４同士が電気的及び物理的に接合されている（図１参照）。
【００２１】
絶縁被膜５は、導体４の外周部を覆っている。絶縁被膜５は、例えば絶縁性の樹脂により形成されている。絶縁被膜５は、軸方向他方側に位置するコイルエンド３２における導体４が露出した部分を除く導体４の全長に亘って形成されている。絶縁被膜５は、空孔層５１と、無空孔層５２と、を有する。
【００２２】
空孔層５１は、被膜本体５３と、カプセル５４（図３参照）と、を有する。
被膜本体５３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３に示すように、被膜本体５３は、内部に中空のカプセル５４を複数有している。
カプセル５４は、被膜本体５３とは異なる樹脂により形成されている。カプセル５４は、例えばシリコーン等の樹脂である。カプセル５４は、球状に形成されている。カプセル５４の内部は、空孔５５となっている。換言すれば、空孔層５１は内部に空孔５５を有する。このようなカプセル５４及び空孔５５は、外郭部材（後のカプセル５４）によって外郭が囲まれたコアシェル型の熱分解性樹脂が加熱され、この熱分解性樹脂がガス化することにより絶縁被膜５の内部に形成される。
【００２３】
図２に戻って、無空孔層５２は、絶縁被膜５の最外層に配置されている。無空孔層５２は、内部に空孔５５を有することなく形成された被膜本体５３を有する。ここで、空孔５５を有することなく形成される、とは、内部に熱分解性樹脂を含むが加熱を行わないことにより空孔５５が発現されていない状態や、そもそも内部に熱分解性樹脂が含まれないために空孔５５を有さない状態等を指す。無空孔層５２の合計の厚みは、空孔層５１の合計の厚みよりも薄い。本実施形態において、無空孔層５２は、絶縁被膜５の最外層に１層のみ配置されている。すなわち、最外層に配置された無空孔層５２の厚みは空孔層５１の厚みよりも薄い。なお、空孔層５１の合計の厚みとは、絶縁被膜５が有する全ての空孔層５１の径方向における厚みを合計した値を指す。すなわち、絶縁被膜５が複数の空孔層５１を有する場合、各空孔層５１の厚みを足した値を指す。同様に、無空孔層５２の合計の厚みとは、絶縁被膜５が有する全ての無空孔層５２の径方向における厚みを合計した値を指す。
【００２４】
ここで、被膜本体５３の誘電率をα、内部に空孔５５を有する絶縁被膜５（空孔層５１）の誘電率をβ、空気（空孔５５）の誘電率をγ、とすると、α＞β＞γとなる。したがって、内部に空孔５５を有する空孔層５１の誘電率βは、内部に空孔５５を有することなく形成された無空孔層５２の誘電率αよりも小さくなり、空孔層５１を有することにより絶縁被膜５全体の耐電性が向上する。
【００２５】
（作用、効果）
次に、電線１０及びステータ１の作用、効果について説明する。
ここで、絶縁被膜５が空孔層５１のみを有する従来の構成にあっては、絶縁被膜５の最外層にもカプセル５４が形成される。このため、電線１０が所定方向に曲げられる曲げ部３３において、カプセル５４の形成により被膜本体５３が欠損した部分を起点として絶縁被膜５にクラックが発生しやすくなる。したがって、従来技術にあっては、含まれる空孔５５の密度を減少するなどの工夫が必要となり、高い絶縁性と可撓性との両立が難しかった。
本構成の電線１０によれば、絶縁被膜５は空孔層５１を有するので、空孔５５が形成されることにより絶縁被膜５の誘電率が低下し、高電圧に対する電線１０の絶縁性を向上できる。一方、絶縁被膜５の最外層には、クラックの起点となり得る空孔５５が形成されていない滑らかな表面を有する無空孔層５２が配置されているので、曲げに対するクラックの発生を抑制することができる。さらに、空孔層５１における空孔５５の密度を上昇させた場合であっても、絶縁被膜５の最外層におけるクラックの発生を抑制できるので、高い絶縁性を確保しつつ絶縁被膜５の可撓性を向上できる。
したがって、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜５を有する電線１０を提供することができる。
【００２６】
また、空孔層５１の厚みは無空孔層５２の厚みよりも厚いので、可撓性を維持しつつ絶縁性をより向上できる。よって、可撓性と絶縁性との均衡が取れた優れた電線１０とすることができる。
【００２７】
本実施形態において、無空孔層５２は絶縁被膜５の最外層に１層のみ配置されているので、内部に複数の無空孔層が形成される場合と比較して、誘電率の低い空孔層の占める割合が増加する。これにより、絶縁被膜５の絶縁性をより向上できるとともに、クラックが発生しやすい最外層の絶縁被膜５のみ可撓性を向上できる。よって、絶縁性向上の効率を高めた電線１０とすることができる。
【００２８】
本構成のステータ１によれば、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた電線１０を備える、高性能なステータ１を提供することができる。
【００２９】
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、本実施形態では絶縁被膜５が空孔層５１と無空孔層５２とをそれぞれ１層ずつ有する構成について説明したが、これに限られない。すなわち、絶縁被膜５の最外層に無空孔層５２が配置されてさえいれば、空孔層５１と無空孔層５２とが交互に複数層形成されていてもよい。
【００３０】
また、導体４及び絶縁被膜５の断面形状は、例えば丸形状等であってもよい。
被膜本体５３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。
【００３１】
本実施形態において、空孔５５はカプセル５４に囲まれた構成としたが、カプセル５４はなくてもよい。すなわち、絶縁被膜５内部に空孔５５が直接形成されていてもよい。
【００３２】
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、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  ステータ
４  導体
５  絶縁被膜
１０  電線
５１  空孔層
５２  無空孔層
５５  空孔
【図１】
2020064800.tif 000003
【図２】
2020064800.tif 000004
【図３】
2020064800.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月22日(2020.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のステータコアと、
前記ステータコアのスロットに前記ステータコアの軸方向の一方側から挿入され、前記スロットから前記軸方向の他方側に突出した端部が互いに接合されて前記ステータコアに装着される電線と、
を備え、
前記電線は、
導体と、
前記導体を覆い、内部に空孔を有する空孔層と、内部に空孔を有することなく形成された無空孔層と、を有する絶縁被膜と、
を備え、
前記絶縁被膜の最外層には前記無空孔層が配置され、
前記絶縁被膜は、前記ステータコアに装着された状態で前記端部を除く全領域に亘って形成されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記空孔層の合計の厚みは、前記無空孔層の合計の厚みよりも厚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】
前記無空孔層は、前記絶縁被膜の最外層に１層のみ配置されていることを特徴とする請求項２に記載のステータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ステータに関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで、本発明は、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜を有する電線を用いたステータを提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、実施形態におけるステータ１）は、環状のステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア２）と、前記ステータコアのスロット（例えば、実施形態におけるスロット２２）に前記ステータコアの軸方向の一方側から挿入され、前記スロットから前記軸方向の他方側に突出した端部が互いに接合されて前記ステータコアに装着される電線（例えば、実施形態における電線１０）と、を備え、前記電線は、導体（例えば、実施形態における導体４）と、前記導体を覆い、内部に空孔（例えば、実施形態における空孔５５）を有する空孔層（例えば、実施形態における空孔層５１）と、内部に空孔を有することなく形成された無空孔層（例えば、実施形態における無空孔層５２）と、を有する絶縁被膜（例えば、実施形態における絶縁被膜５）と、を備え、前記絶縁被膜の最外層には前記無空孔層が配置され、前記絶縁被膜は、前記ステータコアに装着された状態で前記端部を除く全領域に亘って形成されていることを特徴としている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係るステータは、前記空孔層の合計の厚みは、前記無空孔層の合計の厚みよりも厚いことを特徴としている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、請求項３に記載の発明に係るステータは、前記無空孔層は、前記絶縁被膜の最外層に１層のみ配置されていることを特徴としている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の請求項１に記載のステータによれば、絶縁被膜は空孔層を有するので、空孔が形成されることにより絶縁被膜の誘電率が低下し、高電圧に対する電線の絶縁性を向上できる。また、絶縁被膜の最外層には、クラックの起点となり得る空孔が形成されていない滑らかな表面を有する無空孔層が配置されているので、曲げに対するクラックの発生を抑制することができる。さらに、空孔層における空孔の密度を上昇させた場合であっても、最外層におけるクラックの発生を抑制できるので、高い絶縁性を確保しつつ可撓性を向上できる。
したがって、絶縁性を向上し、曲げに対するクラックの発生を抑制した可撓性に優れた絶縁被膜を有する電線を用いたステータを提供することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の請求項２に記載のステータによれば、空孔層の合計の厚みは無空孔層の合計の厚みよりも厚いので、可撓性を維持しつつ絶縁性をより向上できる。よって、可撓性と絶縁性との均衡が取れた優れた電線を用いたステータとすることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の請求項３に記載のステータによれば、無空孔層は絶縁被膜の最外層に１層のみ配置されているので、内部に複数の無空孔層が形成される場合と比較して、誘電率の低い空孔層の占める割合が増加する。これにより、絶縁被膜の絶縁性をより向上できるとともに、クラックが発生しやすい最外層の絶縁被膜のみ可撓性を向上できる。よって、絶縁性向上の効率を高めた電線を用いたステータとすることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】