(57)【要約】【課題】モータにおけるコイルの分担電圧を緩和する。【解決手段】相間絶縁部材１００は、モータにおけるステータの各ティースに巻回された異なる相のステータコイル４０同士の間に介在し互いを絶縁する相間絶縁部材であって、異なる２相のステータコイル４０のコイルエンド間に介在するコイルエンド隣接部３０と、各ティース間に設けられたスロットとステータコイル４０との間に介在するスロット隣接部２０とを有し、コイルエンド隣接部３０の比誘電率εeは、スロット隣接部２０の比誘電率εsより高い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにおけるステータの各ティースに巻回された異なる相のステータコイル同士の間に介在し互いを絶縁する相間絶縁部材であって、
前記相間絶縁部材は、異なる２相のステータコイルのコイルエンド間に介在するコイルエンド隣接部と、各ティース間に設けられたスロットとステータコイルとの間に介在するスロット隣接部とを有し、
前記相間絶縁部材におけるコイルエンド隣接部の比誘電率εeは、前記相間絶縁部材におけるスロット隣接部の比誘電率εsより高いことを特徴とする相間絶縁部材。
【請求項２】
請求項１に記載の相間絶縁部材において、
前記相間絶縁部材におけるコイルエンド隣接部とスロット隣接部とが一体となった一体型相間絶縁部材であることを特徴とする相間絶縁部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の相間絶縁部材において、
前記コイルエンド隣接部の比誘電率εeが４以上であり、
前記スロット隣接部の比誘電率εsが３以下であることを特徴とする相間絶縁部材。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の相間絶縁部材において、
前記スロット隣接部は、多孔性を有する低誘電部材からなり、
前記コイルエンド隣接部は、低誘電部材の少なくとも一方面に高誘電材料を含有する可撓性の高誘電部材が設けられて成ることを特徴とする相間絶縁部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相間絶縁部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータ駆動にインバータ電源を用いた場合、インバータの発する急峻なサージ電圧が原因となって、モータの巻線（コイル）間に従来の商用周波電源駆動時に比べ高い電圧が発生し、モータのコイル間の分担電圧が発生することが近年解明されてきている。
【０００３】
特許文献１には、サージ電圧に対してコイル間の分担電圧を緩和するために、コイル間に静電容量コンデンサを接続したバイパス回路が形成された低圧モータが開示されている。なお、特許文献２には、可撓性を有するポリエチレンテレフタレートからなる相間絶縁素子が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６５３６３号公報
【特許文献２】特開平３−４０７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、電気自動車用のモータでは、モータ駆動にインバータ電源を用いており、上述したように、モータのコイル間の分担電圧が発生してしまう。この分担電圧のために、コイル間の絶縁劣化が発生する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、上述のような分担電圧を緩和する相間絶縁部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の相間絶縁部材は以下の特徴を有する。
【０００８】
（１）モータにおけるステータの各ティースに巻回された異なる相のステータコイル同士の間に介在し互いを絶縁する相間絶縁部材であって、前記相間絶縁部材は、異なる２相のステータコイルのコイルエンド間に介在するコイルエンド隣接部と、各ティース間に設けられたスロットとステータコイルとの間に介在するスロット隣接部とを有し前記相間絶縁部材におけるコイルエンド隣接部の比誘電率εeは、前記相間絶縁部材におけるスロット隣接部の比誘電率εsより高い相間絶縁部材である。
【０００９】
相間絶縁部材のコイルエンド隣接部は、隣接するコイルの電位を分散させるために高誘電材となるようにして、一方、相間絶縁部材のスロット隣接部は、静電容量を抑えるために低誘電材となるようにする。これにより、モータにおけるコイル間の分担電圧を緩和することができ、その結果、モータにおけるコイル間の絶縁破壊を防止することができる。
【００１０】
（２）上記（１）に記載の相間絶縁部材において、前記相間絶縁部材におけるコイルエンド隣接部とスロット隣接部とが一体となった一体型相間絶縁部材である。
【００１１】
２種類の比誘電率を有する誘電部材が一体成型されているため、一体型相間絶縁部材をモータのステータ内のスロットルに工程数を抑え且つ簡便に装着させることができる。
【００１２】
（３）上記（１）または（２）に記載の相間絶縁部材において、前記コイルエンド隣接部の比誘電率εeが４以上であり、前記スロット隣接部の比誘電率εsが３以下である相間絶縁部材である。
【００１３】
相間絶縁部材の各誘電部材が上記比誘電率をそれぞれ有することで、モータにおけるコイル間の絶縁破壊を防止することができる。
【００１４】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の相間絶縁部材において、前記スロット隣接部は、多孔性を有する低誘電部材からなり、前記コイルエンド隣接部は、低誘電部材の少なくとも一方面に高誘電材料を含有する可撓性の高誘電部材が設けられて成る相間絶縁部材である。
【００１５】
上記構成にすることにより、比誘電率の異なる部材からなる相間絶縁部材を容易に製造することができ、また例えば一体型の相間絶縁部材を製造する際も、全く異なる別部材からなる誘電部材を一体成型したものに比べ簡便に作製することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、モータのコイル間の分担電圧を緩和可能な相間絶縁部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１には、ステータコアの端面１０Ａから見たティースにコイルが巻回されていない状態のモータのステータコアの一例を示す一部斜視図が示されている。図１に示すように、ステータコア１０には、ティース１〜６と、各ティース１〜６との間に設けられたスロットル１１〜１８とを有し、ティース１〜６にはそれぞれコイルが所定回数巻回され、これにより異なる相のステータコイルが隣接して形成されている。
【００１９】
本実施の形態における相間絶縁部材は、図２に示すように、モータにおけるステータの各ティースに巻回された異なる相のステータコイル４０同士の間に介在し互いを絶縁する相間絶縁部材１００であって、相間絶縁部材１００は、異なる２相のステータコイル４０のコイルエンド間に介在するコイルエンド隣接部３０と、図１に示す各ティース１〜６間に設けられたスロット１１〜１８とステータコイル４０との間に介在するスロット隣接部２０とを有し、相間絶縁部材１００におけるコイルエンド隣接部３０の比誘電率εeは、相間絶縁部材１００におけるスロット隣接部２０の比誘電率εsより高く作製されている。一方、図３には、従来の相間絶縁部材２００の構成が示されている。図３に示すように、従来の相間絶縁部材２００は、同じ比誘電率を有する材料より一体型で形成されている。
【００２０】
本実施の形態において、相間絶縁部材１００のコイルエンド隣接部３０を、隣接するステータコイルの電位を分散させるために高誘電材となるようにし、一方、相間絶縁部材１００のスロット隣接部２０を、静電容量を抑えるために低誘電材となるよう形成することによって、モータにおけるコイル間の分担電圧を緩和することができ、その結果、モータにおけるコイル間の絶縁破壊を防止することができる。ここで、分担電圧は、電磁巻線を巻線間の分布静電容量と巻線各部の対地分布静電容量で形成された回路で近似しユニットステップ電圧を印加した時の電圧分布を計算することで、巻線間の分担電圧を解析できる（家田正之著、現代高電圧工学、オーム社、ｐ．９１〜９３）。
【００２１】
さらに、相間絶縁部材１００において、コイルエンド隣接部３０の比誘電率εeは、４以上２００以下、好ましくは４以上１００以下であり、より好ましくは４以上３０以下である。ここで、例えば２００を超える比誘電率εeを有するコイルエンド隣接部３０を作製するためには、コイルエンド隣接部３０に多量の高誘電材料を含有させる必要があり、この結果、コイルエンド隣接部３０の強度が損なわれる虞があるからである。一方、スロット隣接部２０の比誘電率εsは、静電容量を抑えるために３以下であることが好ましい。また、上述のように、相間絶縁部材１００のコイルエンド隣接部３０とスロット隣接部２０とがそれぞれ上記比誘電率を有することにより、例えば分担電圧を１０％以上低減することができる。
【００２２】
次に、本実施の形態における相間絶縁部材の構成の一例を図４から図８を用いて説明する。まず、図４には、本実施の形態の相間絶縁部材におけるスロット隣接部２０に用いられる低誘電材の構成が示されている。図４に示すように、スロット隣接部２０は、基材シート２２と、基材シート２２の両面にそれぞれ接着層２４を介して設けられた多孔質であってアラミド樹脂の不織紙からなるアラミド不織紙２６（例えば、デュポン社製「ノーメックスペーパー」）とからなる。
【００２３】
上記基材シート２２としては、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムを用いることができる。また、上記接着層２４を形成するための接着剤は、絶縁性を有し粘弾性を有するアクリル系接着剤が好ましい。また、アラミド不織紙２６は、例えば特開２００８−１１９９９９号公報に開示されている全芳香族ポリアミド紙（「ノーメックスペーパー」を含む）を用いることができ、これらの全芳香族ポリアミド紙の坪量は５ｇ／ｍ2以上、好ましく３０〜４０ｇ／ｍ2であり、全芳香族ポリアミド紙の厚みは、機械特性や形態保持の観点から５０μｍ以上であり、全芳香族ポリアミド紙の密度は通常０．１〜１．２ｇ／ｃｍ3の範囲、好ましくは０．６〜０．８ｇ／ｃｍ3の範囲である。
【００２４】
次に、図５から図８を用いて、本実施の形態の相間絶縁部材におけるコイルエンド隣接部３０に用いられる可撓性の高誘電材の構成について例示して説明する。まず図５に示すコイルエンド隣接部３０ａは、上述したスロット隣接部２０に用いる低誘電材の片面に接着層２４を介して高誘電ゴム層３２が形成されている。上記接着層２４を形成するための接着剤は、上述したように、絶縁性を有し粘弾性を有するアクリル系接触剤が好ましい。また、高誘電ゴム層３２は、カーボン又はチタン酸バリウムなどが練り込まれたシリコーンゴムまたはニトリルゴムを用いることができる。また、上記高誘電ゴム層３２の厚みは、例えば７００μｍであり、この厚みの厚い高誘電ゴム層３２を用いることで、コイルエンド隣接部３０ａとステータコイルとの密着性が向上し、その結果、分担電圧を抑制効果が高い。なお、高誘電ゴム層３２に含有されるカーボン又はチタン酸バリウムの含有量は、コイルエンド隣接部３０において所定の比誘電率εeを得るために、適宜調整される。
【００２５】
図６に示すコイルエンド隣接部３０ｂは、上述したスロット隣接部２０に用いる低誘電材の両面に接着層２４を介して高誘電ゴム層３２が形成されている。上記接着層２４を形成するための接着剤は、上述したように、絶縁性を有し粘弾性を有するアクリル系接触剤が好ましい。また、高誘電ゴム層３２は、上述同様、カーボン又はチタン酸バリウムなどが練り込まれたシリコーンゴムまたはニトリルゴムを用いることができる。コイルエンド隣接部３０ｂは、両面に例えば７００μｍの厚めの高誘電ゴム層３２を用いることで、コイルエンド隣接部３０ｂとステータコイルとの密着性がより向上し、その結果、分担電圧の抑制効果が高い。
【００２６】
図７に示すコイルエンド隣接部３０ｃは、上述したスロット隣接部２０に用いる低誘電材の片面に直接樹脂層３４が形成されている。樹脂層３４は高誘電材であって、例えば、ナイロンとエポキシ基含有フェノキシ樹脂との共重合体から成る。コイルエンド隣接部３０ｃは、片面に高誘電材である樹脂層３４を有するので、特にコイルエンド隣接部３０ｃの表面が滑らかであり、これにより、例えば自動機により相間絶縁部材を介在させてステータコイルを組み付ける際、上述した最表面がゴム層の相間絶縁部材に比べ容易である。ここで、図７に示す高誘電材からなる樹脂層３４の厚みは、５０〜３００μｍであり、好ましくは４０〜８０μｍである。
【００２７】
図８に示すコイルエンド隣接部３０ｄは、上述したスロット隣接部２０に用いる低誘電材の両面に直接樹脂層３４が形成され、さらに樹脂層３４にアラミド不織紙２６が積層されている。ここで、樹脂層３４は高誘電材であって、上述同様、例えばナイロンとエポキシ基含有フェノキシ樹脂との共重合体から成り、アラミド不織紙２６は、例えば特開２００８−１１９９９９号公報に開示されている全芳香族ポリアミド紙（「ノーメックスペーパー」を含む）を用いることができ、これらの全芳香族ポリアミド紙の坪量は５ｇ／ｍ2以上、好ましく３０〜４０ｇ／ｍ2であり、全芳香族ポリアミド紙の厚みは、機械特性や形態保持の観点から５０μｍ以上であり、全芳香族ポリアミド紙の密度は通常０．１〜１．２ｇ／ｃｍ3の範囲、好ましくは０．６〜０．８ｇ／ｃｍ3の範囲である。最上層にアラミド不織紙２６が存在するため、機械特性が高く、形状保持特性にも優れる。ここで、図８に示す高誘電材からなる樹脂層３４の厚みは、１０〜５０μｍであり、好ましくは１５〜３０μｍである。
【００２８】
本実施の形態における相間絶縁部材１００は、低誘電材からなるスロット隣接部２０と高誘電材からなるコイルエンド隣接部３０とが一体となった一体型相間絶縁部材である。上述したように、高誘電材からなるコイルエンド隣接部３０は、図５から図８に示すコイルエンド隣接部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのように、いずれもスロット２０に用いた低誘電材を基材として使用している。したがって、相間絶縁部材を一体型に形成する場合、基材として図４に示すスロット２０に用いる低誘電材を用い、コイルエンド隣接部３０の部分にのみ、図５から図８に示す構成になるような接着層２４、高誘電ゴム層３２、樹脂層３４やアラミド不織紙２６を積層することによって製造することができる。
【実施例】
【００２９】
以下に、本発明の相間絶縁部材ついて、実施例を用いて説明する。なお、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に制約されるものはない。
【００３０】
［比較例１］
図４に示す構成を有し比誘電率εが３である低誘電材からなる図３に示す一体型相間絶縁部材の分担電圧Ｖｐは、５１６Ｖであった。なお、図４に示す構成の低誘電材の比誘電率は、「インピーダンスアナライザ  ４２９４Ａ」（Ａｇｉｌｅｎｔ社製）の装置を用い測定した。
【００３１】
［実施例１］
図４に示す構成のスロット隣接部２０と図５に示す構成のコイルエンド隣接部３０ａを有し、図２の構成の相間絶縁部材であって、スロット隣接部２０及びコイルエンド隣接部３０ａの比誘電率は、上述した分担電圧の測定装置を用い測定した結果、スロット隣接部２０の比誘電率εsは２．６であり、コイルエンド隣接部３０ａの比誘電率εeは、１７．６であった。上記構成の実施例１の相間絶縁部材における分担電圧Ｖｐは、４６１Ｖであった。
【００３２】
［実施例２］
図４に示す構成のスロット隣接部２０と図６に示す構成のコイルエンド隣接部３０ｂを有し、図２の構成の相間絶縁部材であって、スロット隣接部２０及びコイルエンド隣接部３０ｂの比誘電率は、上述した分担電圧の測定装置を用い測定した結果、スロット隣接部２０の比誘電率εsは２．６であり、コイルエンド隣接部３０ｂの比誘電率εeは、２０．２であった。上記構成の実施例２の相間絶縁部材における分担電圧Ｖｐは、４４９Ｖであった。
【００３３】
［実施例３］
図４に示す構成のスロット隣接部２０と図７に示す構成のコイルエンド隣接部３０ｃを有し、図２の構成の相間絶縁部材であって、スロット隣接部２０及びコイルエンド隣接部３０ｃの比誘電率は、上述した分担電圧の測定装置を用い測定した結果、スロット隣接部２０の比誘電率εsは２．６であり、コイルエンド隣接部３０ｃの比誘電率εeは、９．８であった。上記構成の実施例３の相間絶縁部材における分担電圧Ｖｐは、４７７Ｖであった。
【００３４】
［実施例４］
図４に示す構成のスロット隣接部２０と図８に示す構成のコイルエンド隣接部３０ｄを有し、図２の構成の相間絶縁部材であって、スロット隣接部２０及びコイルエンド隣接部３０ｄの比誘電率は、上述した分担電圧の測定装置を用い測定した結果、スロット隣接部２０の比誘電率εsは２．６であり、コイルエンド隣接部３０ｄの比誘電率εeは、４．０であった。上記構成の実施例４の相間絶縁部材における分担電圧Ｖｐは、４８６Ｖであった。
【００３５】
なお、上記比較例１，実施例１〜４のいずれも、アラミド不織紙２６は、デュポン社製「ノーメックスペーパー」を用いた。以上より、比較例１の結果と比較して、実施例１から実施例４は、分担電圧を低減することができることが判明した。また、実施例１，２におけるコイルエンド隣接部３０ａ，３０ｂの構成の方が、実施例３，４におけるコイルエンド隣接部３０ｃ，３０ｄの構成に比べ分担電圧低減効果が高いことが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、例えばモータ製造産業に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の相間絶縁部材が用いられるティースにコイルが巻回されていない状態のモータのステータコアの一例を示す一部斜視図である。
【図２】本発明の相間絶縁部材の構成の一例を説明する図である。
【図３】従来の相間絶縁部材の構成の一例を説明する図である。
【図４】本発明の相間絶縁部材におけるスロットル隣接部の構成の一例を説明する断面図である。
【図５】本発明の相間絶縁部材におけるコイルエンド隣接部の構成の一例を説明する断面図である。
【図６】本発明の相間絶縁部材におけるスロットル隣接部の構成の他の一例を説明する断面図である。
【図７】本発明の相間絶縁部材におけるスロットル隣接部の構成の他の一例を説明する断面図である。
【図８】本発明の相間絶縁部材におけるスロットル隣接部の構成の他の一例を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ステータコア、２０  スロット隣接部、２２  基材シート、２４  接着層、２６  アラミド不織紙、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ  コイルエンド隣接部、３２  高誘電ゴム層、３４  樹脂層、４０  ステータコイル、１００，２００  相間絶縁部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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