(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線であって、該被膜層の少なくとも１層が、該絶縁電線の長さ方向において比誘電率が互いに異なる部分を有し、この比誘電率が互いに異なる部分における比誘電率の差が０．８以上であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項２】
導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線であって、該被膜層の少なくとも１層が、該絶縁電線の長さ方向において比誘電率が互いに異なる部分を有し、この比誘電率が互いに異なる部分において、比誘電率が高い部分の比誘電率を１００としたとき、比誘電率の低い部分の比誘電率が２０以上７５以下であることを特徴とする絶縁電線。
【請求項３】
前記絶縁材料が樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁電線。
【請求項４】
前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分における比誘電率の差が、当該部分の嵩密度の差により生じていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項５】
前記の嵩密度の差が、前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分における、単位体積当たりの気泡の総体積の差により生じていることを特徴とする請求項４に記載の絶縁電線。
【請求項６】
前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分のうち、比誘電率が低い方の部分が発泡されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項７】
前記の比誘電率が互いに異なる部分を有する被膜層を構成する絶縁材料が、少なくともポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミドおよびポリアミドイミドから選択される樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項８】
前記導体の断面形状が、円形または矩形であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶縁電線。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁電線を用いてなることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
前記回転電機において前記絶縁電線は巻線されたコイルの状態であり、該コイルはステータコアのスロットに収納されたスロット収容部とステータコアのスロットに収納されないコイルエンド部からなることを特徴とする請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線を用いてなる回転電機であって、
該回転電機において前記絶縁電線は巻線されたコイルの状態であり、該コイルはステータコアのスロットに収納されたスロット収容部とステータコアのスロットに収納されないコイルエンド部からなり、
該コイルを構成する前記被膜層の少なくとも１層において、前記コイルエンド部の比誘電率が、前記スロット収容部の比誘電率より低いことを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有し、該被膜層の少なくとも１層が、該絶縁電線の長さ方向において比誘電率が互いに異なる部分を有する絶縁電線の製造方法であって、
前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分を、該被膜層を発泡させることにより形成することを含み、
前記発泡工程が下記工程（ａ）〜（ｃ）を含むことを特徴とする絶縁電線の製造方法。
（ａ）前記被膜層の、比誘電率を相対的に高くする部分を、発泡工程時の加熱温度でも変形しない固体材料で覆う工程、
（ｂ）比誘電率を相対的に高くする部分を前記固体材料で覆った前記被膜層に、気体または液体を浸透させる工程、及び
（ｃ）浸透させた気体または液体を加熱により発泡させる工程。
【請求項１３】
導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線を用いた回転電機の製造方法であって、
該回転電機において前記絶縁電線は巻線されたコイルの状態であり、該コイルはステータコアのスロットに収納されたスロット収容部とステータコアのスロットに収納されないコイルエンド部からなり、
前記ステータコアのスロットに前記コイルを収めて、該コイルを固定する工程もしくはこれ以降の回転電機を組み立てる工程のいずれかで、前記コイルエンド部において少なくとも１層の被複層の比誘電率を低下させることを特徴とする回転電機の製造方法。
【請求項１４】
前記のコイルエンド部において少なくとも１層の被複層の比誘電率を低下させる工程が、前記コイルエンド部において少なくとも１層の被複層を発泡させる工程であることを特徴とする請求項１３に記載の回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁電線およびその製造方法、ならびに回転電機およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、一般産業用のモーター等の回転電機は、高密度での小型化、高出力への要求が高まっている。小型化は回転電機のステータコアのスロット内で導体占有率を高めるために絶縁電線の角線化が行われており、また、回転電機では、最近は、絶縁電線を切断してＵ字形状等にターン加工し、複数のＵ字形状等の絶縁電線のＵ字形状等の２つの末端（開放端部）を互い違いに接続して、コイルとされ、ステータコアのスロットに収められる。この接続されたＵ字形状等の絶縁電線のコイル（絶縁電線分割セグメント）は、スロットに収納されるスロット収容部（スロット直線部）とスロットに収納されないコイルエンド部（Ｕ字形状等のターン部と２つの末端である開放端部）からなり、Ｕ字形状等の絶縁電線のコイルの２つの直線状のスロット収容部がそれぞれ互いに異なるスロットに収められ、Ｕ字等の湾曲状のコイルエンド部と開放端部のコイルエンド部がステータの上下部分で、スロットに収納されずにはみ出した状態で配列し、開放端部のコイルエンド部が他のコイルの開放端部と接続されて配線される。このため、コイルエンド部をさらに短縮化することで、高密度化が試みられている。
【０００３】
一方、高出力化は、回転電機を高電圧化、大電流化、高回転化で達成されている。
ここで、コイル化は絶縁被覆された導体を複数、上下、左右もしくは上下左右に束ね、必要によっては、この束ねた複数の絶縁電線全体を電界緩和もしくは絶縁化のための樹脂被覆が行われる。
しかしながら、従来の数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの規定電圧を超えた高電圧では、回転電機に用いられる絶縁電線もしくはコイルでは絶縁性が不十分であった。特に、長期使用における耐久性が求められている。
この耐久性は、被膜された導体間（束ねられた複数の被膜された導体間）で、一定電界強度以上でコロナ放電が発生し、耐久性を損なうものであり、このコロナ放電、すなわち、部分放電劣化を最小限に抑えることが強く求められている。
【０００４】
一般に、部分放電劣化は電気絶縁材料がその部分放電で発生した荷電粒子の衝突による分子鎖切断劣化、スパッタリング劣化、局部温度上昇による熱溶融あるいは熱分解劣化、放電で発生したオゾンによる化学的劣化等が複雑に起こる現象である。これによって、実際の部分放電で劣化した電気絶縁材料では厚さが減少したりする。
【０００５】
この部分放電劣化は、スロットで収納固定されていない、Ｕ字等の湾曲状のコイルエンド部で生じ易く、例えば、絶縁電線のコイルの前記スロット収容部とコイルエンド部で、導体を被膜する絶縁被膜の厚みや被膜する絶縁材料を変更することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３６９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような絶縁電線を製造するには、煩雑な製造工程が必要となり、製造コスト的にも問題があった。
従って、本発明は、上記の問題点を解決することを第一の課題とするものである。
すなわち、本発明は、部分放電劣化に基づく耐久性に対して優れ、かつ煩雑な製造工程を必要としない簡便で安価な製造工程で製造できる絶縁電線およびその製造方法ならびに回転電機およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、種々の検討を行った。特に、絶縁電線のコイルエンド部となる部分とスロット収容部となる部分の厚みや絶縁材料の変更でなく、同一の絶縁材料でコイルエンド部のコロナ放電を抑止する手段を中心に検討した。この結果、絶縁電線の長さ方向の比誘電率の部分的変更が有効であり、しかも煩雑な製造工程を必要とせず、絶縁電線の耐久性を向上できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づきなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段によって達成された。
（１）導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線であって、該被膜層の少なくとも１層が、該絶縁電線の長さ方向において比誘電率が互いに異なる部分を有し、この比誘電率が互いに異なる部分における比誘電率の差が０．８以上であることを特徴とする絶縁電線。
（２）導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線であって、該被膜層の少なくとも１層が、該絶縁電線の長さ方向において比誘電率が互いに異なる部分を有し、この比誘電率が互いに異なる部分において、比誘電率が高い部分の比誘電率を１００としたとき、比誘電率の低い部分の比誘電率が２０以上７５以下であることを特徴とする絶縁電線。
（３）前記絶縁材料が樹脂であることを特徴とする（１）または（２）に記載の絶縁電線。
（４）前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分における比誘電率の差が、当該部分の嵩密度の差により生じていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の絶縁電線。
（５）前記の嵩密度の差が、前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分における、単位体積当たりの気泡の総体積の差により生じていることを特徴とする（４）に記載の絶縁電線。
（６）前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分のうち、比誘電率が低い方の部分が発泡されてなることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の絶縁電線。（７）前記の比誘電率が互いに異なる部分を有する被膜層を構成する絶縁材料が、少なくともポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミドおよびポリアミドイミドから選択される樹脂を含むことを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載の絶縁電線。
（８）前記導体の断面形状が、円形または矩形であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載の絶縁電線。
（９）前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の絶縁電線を用いてなることを特徴とする回転電機。
（１０）前記回転電機において前記絶縁電線は巻線されたコイルの状態であり、該コイルはステータコアのスロットに収納されたスロット収容部とステータコアのスロットに収納されないコイルエンド部からなることを特徴とする（９）に記載の回転電機。
（１１）導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線を用いてなる回転電機であって、
該回転電機において前記絶縁電線は巻線されたコイルの状態であり、該コイルはステータコアのスロットに収納されたスロット収容部とステータコアのスロットに収納されないコイルエンド部からなり、
該コイルを構成する前記被膜層の少なくとも１層において、前記コイルエンド部の比誘電率が、前記スロット収容部の比誘電率より低いことを特徴とする回転電機。
（１２）導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有し、該被膜層の少なくとも１層が、該絶縁電線の長さ方向において比誘電率が互いに異なる部分を有する絶縁電線の製造方法であって、
前記の被膜層における比誘電率が互いに異なる部分を、該被膜層を発泡させることにより形成することを含み、
前記発泡工程が下記工程（ａ）〜（ｃ）を含むことを特徴とする絶縁電線の製造方法。
（ａ）前記被膜層の、比誘電率を相対的に高くする部分を、発泡工程時の加熱温度でも変形しない固体材料で覆う工程、
（ｂ）比誘電率を相対的に高くする部分を前記固体材料で覆った前記被膜層に、気体または液体を浸透させる工程、及び
（ｃ）浸透させた気体または液体を加熱により発泡させる工程。
（１３）導体の周りに絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する絶縁電線を用いた回転電機の製造方法であって、
該回転電機において前記絶縁電線は巻線されたコイルの状態であり、該コイルはステータコアのスロットに収納されたスロット収容部とステータコアのスロットに収納されないコイルエンド部からなり、
前記ステータコアのスロットに前記コイルを収めて、該コイルを固定する工程もしくはこれ以降の回転電機を組み立てる工程のいずれかで、前記コイルエンド部において少なくとも１層の被複層の比誘電率を低下させることを特徴とする回転電機の製造方法。
（１４）前記のコイルエンド部において少なくとも１層の被複層の比誘電率を低下させる工程が、前記コイルエンド部において少なくとも１層の被複層を発泡させる工程であることを特徴とする（１３）に記載の回転電機の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、部分放電劣化に基づく耐久性に対して優れ、かつ煩雑な製造工程を必要としない簡便で安価な製造工程で製造できる絶縁電線およびその製造方法ならびに回転電機およびその製造方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）、（ｂ）絶縁電線の模式的な上面図と断面図である
【図２】（ａ）、（ｂ）本発明で使用するコイル（絶縁電線分割セグメント）の模式的な形状を示す外観斜視図と該コイルをステータコアのスロットへ装着された状態を模式的に示す拡大斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）本発明で使用するコイルの模式的な形状を示す外観斜視図と該コイルを２組セットした模式的な外観斜視図である。
【図４】本発明に係る２組セットのコイルをステータコアのスロットへ挿入する工程を示す斜視図である。
【図５】ステータの全体斜視図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）ステータの模式的な部分斜視図と側面図である。
【図７】円形導体を使用した模式的な絶縁電線の上面図および断面図を含む、長さ方向での部分マスク化による非発泡部形成の模式的な工程図である。
【図８】矩形導体を使用した模式的な絶縁電線の上面図および断面図を含む、長さ方向での部分マスク化による非発泡部形成の模式的な工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜＜絶縁電線＞＞
本発明の絶縁電線は、自動車、一般産業用のモーター等の回転電機に好適に使用できるものである。
本発明では、導体を被覆する絶縁電線の長さ方向または周方向で、絶縁材料の比誘電率が異なった部分を設けることで、特に、絶縁電線のコロナ放電が発生しやすい部分での部分放電劣化を抑制し、耐久性を向上させるものである。
【００１３】
例えば、自動車等の回転電機の場合、図５に示すように、ステータ１００は加工された絶縁電線（コイル）１１が組み込まれている。
このステータ１００は、図２（ａ）、図３（ａ）で示されるようなコイル（絶縁電線分割セグメント）１１を最小基本単位として、通常は、図３（ｂ）に示すように２組のセット（１１α、１１β）を基本単位として図４に示すようにしてスロット２２に収納される。ここで、図２（ｂ）では最小基本単位のコイル（絶縁電線分割セグメント）１１を収納した状態を模式的に示したものであるが、ステータ１００のステータコア２０に設けられたティース２１とスロット２２の異なったスロット２２にコイル（絶縁電線分割セグメント）１１が組み込まれる。このとき、コイル（絶縁電線分割セグメント）１１は、図２（ａ）に示すように、スロット２２に収納されるスロット収容部ａ（１１ａ）と収納されないコイルエンド部、詳細には、Ｕ字形状等のターン部ｂ１（１１ｂ１）と２つの末端部である開放端部ｂ２（１１ｂ２）からなる。なお、スロット収容部ａ（１１ａ）は通常直線である。
【００１４】
図４のようにして、コイル（絶縁電線分割セグメント）１１を最小基本単位として、通常は、図３（ｂ）に示すように２組のセット（１１α、１１β）を基本単位として、ステータに組み込んだ後、コイル（絶縁電線分割セグメント）ｂ１（１１ｂ１）とコイル（絶縁電線分割セグメント）ｂ２（１１ｂ２）はスロット２２からはみ出し、コイル（絶縁電線分割セグメント）ｂ１（１１ｂ１）は、図６（ａ）のような状態で配列され、一方、コイル（絶縁電線分割セグメント）ｂ２（１１ｂ２）は、折り曲げ加工され、２つの開放端部のコイルエンド部が他のコイルの開放端部と接続されて配線される。
【００１５】
図６（ｂ）は、絶縁電線（コイル）１１が組み込まれた、図５で示すステータ１００の側面図であり、ステータ１００の上下に絶縁電線（コイル）１１のコイルエンド部（１１ｂ１、１１ｂ２）がはみ出す。
ステータ１００での絶縁電線は、このスロットエンド部（１１ｂ１、１１ｂ２）でコロナ放電が生じ易い。
このため、コイルエンド部（１１ｂ１、１１ｂ２）とスロット収容部（１１ａ）との比誘電率を異なった値、好ましくは、コイルエンド部（１１ｂ１、１１ｂ２）の比誘電率をスロット収容部（１１ａ）の比誘電率より低くすることで、最もコロナ放電が生じ易いコイルエンド部（特に、Ｕ字形状等のターン部１１ｂ１）の部分放電劣化を抑制し、耐久性を向上させるものである。
【００１６】
本発明の絶縁電線は、導体の周りが、少なくとも１層の絶縁材料で被膜された絶縁電線である。
なお、本願明細書では、被膜は被覆と同義で使用し、被膜層は被覆層と同義で使用する。
以下、導体から順に説明する。
【００１７】
＜導体＞
本発明に用いる導体としては、その材質は導電性を有するものであればよく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。導体が銅の場合、例えば溶接のために熱で溶融させた場合、含有酸素に起因する溶接部分におけるボイドの発生を防止する観点において、銅９９．９６％以上、酸素含有量は３０ｐｐｍ以下、好ましくは２０ｐｐｍ以下の低酸素銅または無酸素銅が好適である。導体がアルミニウムの場合は、必要機械強度の点において、様々なアルミニウム合金を用いることができるが、例えば回転電機のような用途に対しては、高い電流値を得られる純度９９．００％以上の純アルミニウムが好適である。
【００１８】
導体の断面形状は用途に応じて決めるものであるため、円形（丸）、矩形（平角）、あるいは六角形などいずれの形状でも構わない。例えば回転電機のような用途に対しては、ステータコアのスロット内における導体の占有率を高くできるという点においては矩形状の導体が好ましい。
【００１９】
導体のサイズは用途に応じて決めるものであるため特に指定はないが、丸形状の導体の場合は直径で０．３〜３．０ｍｍが好ましく、０．４〜２．７ｍｍがより好ましい。平角形状の導体の場合は一辺の長さが幅（長辺）は１．０〜５．０ｍｍが好ましく１．４〜４．０ｍｍがより好ましく、厚み（短辺）は０．４〜３．０ｍｍが好ましく、０．５〜２．５ｍｍがより好ましい。ただし、本発明の効果が得られる導体サイズの範囲はこの限りではない。また、平角形状の導体の場合、これも用途に応じて異なるが、断面正方形よりも、断面長方形が一般的である。また、平角形状の導体の場合は、用途が回転電機の場合では、その導体断面の４隅の面取り（曲率半径ｒ）は、ステータコアのスロット内での導体占有率を高める観点において、ｒは小さい方が好ましいが、４隅への電界集中による部分放電現象を抑制するという観点においては、ｒは大きい方が好ましい。このため、局率半径ｒは０．６ｍｍ以下が好ましく、０．２〜０．４ｍｍがより好ましい。ただし、本発明の効果が得られる範囲はこの限りではない。
【００２０】
＜被膜層＞
本発明では、絶縁材料からなる少なくとも１層の被膜層を有する。例えば、図１では、矩形の導体１の２層の被膜層（第一の被膜層２、第二の被膜層）で被覆された絶縁電線を示す。ここで、図１（ａ）は絶縁電線１０の上面図であり、図１（ｂ）は断面図である。
【００２１】
絶縁材料は樹脂が好ましく、本発明の絶縁被覆樹脂に用いることができる樹脂としては、熱可塑性樹脂、例えば、ポリアミド（ＰＡ）（ナイロン）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（変性ポリフェニレンエーテルを含む）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、超高分子量ポリエチレン等の汎用エンジニアリングプラスチックの他、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（Ｕポリマー）、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）（変性ＰＥＥＫを含む）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、熱可塑性ポリイミド樹脂（ＴＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、液晶ポリエステル等のスーパーエンジニアリングプラスチック、さらに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）をベース樹脂とするポリマーアロイ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）／ポリカーボネート、ナイロン６，６、芳香族ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル／ナイロン６，６、ポリフェニレンエーテル／ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート／ポリカーボネート等の前記エンジニアリングプラスチックを含むポリマーアロイが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は１種単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
なお、上記に示した樹脂名によって使用樹脂が限定されるものではなく、上記に列挙した樹脂以外にも、それらの樹脂より性能的に優れる樹脂であれば使用可能であるのは勿論である。
【００２３】
熱可塑性樹脂の被膜層は、後述の熱硬化性樹脂の被膜層と同様に、樹脂ワニス化して、塗布、または塗布後にさらに焼付け処理を行って設けてもよいが、好ましくは、熱可塑性樹脂を押出し加工し、押出被覆樹脂層を設ける。
【００２４】
本発明の絶縁被覆樹脂に用いることができる樹脂としては、熱硬化性樹脂、例えば、ポリイミド、ポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリベンゾイミダゾール、ポリエステルイミド、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、また、これらを２種以上組み合わせて用いてもよい。
また、上記に列挙した樹脂以外にも、それらの樹脂より性能的に優れる樹脂であれば使用可能であるのは勿論である。
【００２５】
熱硬化性樹脂の被膜層はエナメル線の焼付けと同様の方法で形成することができる。
すなわち、熱硬化性樹脂を有機溶媒でワニス化して樹脂ワニスとし、この樹脂ワニスを導体に塗布し、塗布した導体を、常法にて焼付炉で焼付けすることで熱硬化性樹脂の被膜層を設けることができる。具体的な焼付け条件はその使用される炉の形状などに左右されるが、およそ５ｍの自然対流式の竪型炉であれば、４００〜５００℃にて通過時間を１０〜９０秒に設定することにより達成することができる。
【００２６】
樹脂ワニスのワニス化に使用する有機溶媒としては、熱硬化性樹脂の反応を阻害しない限りは特に制限はなく、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンウレア、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア、テトラメチル尿素等の尿素系溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−カプロラクトン等のラクトン系溶媒、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチルカルビトールアセテート等のエステル系溶媒、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等のグライム系溶媒、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒などが挙げられる。有機溶剤の沸点は、好ましくは１６０℃〜２５０℃、より好ましくは１６５℃〜２１０℃のものである。
【００２７】
これらの有機溶媒のうち、高溶解性、高反応促進性等の点でアミド系溶媒、尿素系溶媒が好ましく、加熱による架橋反応を阻害しやすい水素原子を有さないため、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンウレア、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンウレア、テトラメチル尿素がより好ましく、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが特に好ましい。
【００２８】
なお、樹脂ワニスには、樹脂以外に、必要に応じ酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、光安定剤、蛍光増白剤、顔料、染料、相溶化剤、滑剤、強化剤、難燃剤、架橋剤、架橋助剤、可塑剤、増粘剤、減粘剤、およびエラストマーなどの各種添加剤などを含有してもよい。
【００２９】
本発明では、少なくともポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）およびポリアミドイミド（ＰＡＩ）から選択される樹脂を含むことが好ましい。
【００３０】
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）の市販品としては、例えば、ＦＺ−２１００（ＤＩＣ社、商品名）、ポリカーボネート（ＰＣ）の市販品としては、例えば、パンライト  ＬＶ−２２５０Ｙ（帝人社製、商品名）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の市販品としては、例えば、ＴＲ−８５５０Ｔ（帝人社製、商品名）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の市販品としては、例えば、トレコン  １４０１X３１（東レ社製、商品名）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の市販品としては、例えば、テオネックス  ＴＮ８０６５Ｓ（帝人社製、商品名）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の市販品としては、例えば、キータスパイアＫＴ−８２０（ソルベイスペシャリティポリマーズ社製、商品名）、ＰＥＥＫ４５０Ｇ（ビクトレックスジャパン社製、商品名）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）の市販品としては、例えば、スミカエクセルＰＥＳ（住友化学社製、商品名）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の市販品としては、例えば、ウルテム１０１０（サビックイノベーティブプラスチック社製、商品名）、ポリイミド（ＰＩ）の市販品としては、例えば、オーラムＰＬ４５０Ｃ（三井化学社製、商品名）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）の市販品としては、例えば、ＨＩ４０６（日立化成社製、商品名）が挙げられる。
【００３１】
被膜層の総厚みは、３〜２００μｍが好ましく、１０〜８０μｍがより好ましく、２０〜５０μｍがさらに好ましい。
【００３２】
本発明において、被膜層を２層以上有してもよい。なお、本発明では、全く同じ樹脂ワニスを複数回塗布、焼付けを行い、単に層の厚みを調整する場合は１層、すなわち同一とし、同じ樹脂でも樹脂ワニス中の添加剤の種類、量が異なるものは別の層としてカウントする。
【００３３】
本発明の絶縁電線は、特許第４１７７２９５号公報で示されるように、絶縁被膜の構成を、導体の外周に、導体との高い密着性や被膜の耐熱性を高く維持することが可能な熱硬化性樹脂を、その外周に気泡を含ませやすく高い発泡倍率を得ることが可能な熱可塑性樹脂の順序に配したものを用いることで、導体と絶縁被膜の密着性、絶縁被膜の耐熱性、絶縁被膜の比誘電率の差の確保を両立させることが可能となる。
【００３４】
＜＜同一被膜層の長さ方向または周方向で比誘電率が異なる部分を有する絶縁電線絶縁、その製造方法＞＞
本発明の絶縁電線は、同一被膜層の長さ方向または周方向で比誘電率が異なる部分を有する。
同一層で比誘電率が異なる部分を有する層は、複数の被膜層を有する場合、いずれの層であっても構わない。
例えば、導体に接する層でも、最外層でも、内部の層でも構わない。また、同一箇所の全ての層の比誘電率が異なることも好ましい。
本発明では、導体上の被膜層を２層以上有するものが好ましく、この場合、同一層で比誘電率が異なる層は導体に接する層より上層の層が好ましく、導体に接する層より上層の層の全ての層の同一箇所の比誘電率が、別の箇所より異なることも好ましい。
【００３５】
比誘電率の変化は、該比誘電率の異なる部分を有する層を形成する絶縁材料、好ましくは樹脂の種類を変更するのでなく、同一の樹脂を使用して望む部分の比誘電率を変更することが好ましい。
本発明では、樹脂の嵩密度の変更、好ましくは気泡の有無、単位体積当たりの気泡の総体積の量で比誘電率を変更するのが好ましい。
【００３６】
また、本発明では、樹脂を発泡させて気泡を樹脂中に形成することが好ましい。
絶縁電線の長さ方向または周方向の特定の箇所のみを発泡させ、樹脂中に気泡を形成する方法としては、絶縁電線にガスまたは液体を浸透させ、浸透したガスまたは液体を発泡させる方法と絶縁電線を製造する際に、樹脂ワニスに発泡核剤を微量含ませ、該発泡核剤が揮散しない条件で、絶縁電線を製造し、必要とされる形状での加工時に、比誘電率を低下させる予定の箇所のみを加熱して発泡する方法が挙げられる。
本発明では、絶縁電線にガスまたは液体を浸透させ、浸透したガスまたは液体を発泡させる方法が好ましい。
本発明の１つの好ましい形態は、製造後の絶縁電線の絶縁被膜にガスを浸透させて、その浸透させたガスを起点に絶縁被膜を発泡させる方法である。
この場合の絶縁被膜は、熱可塑性樹脂からなる押出被覆樹脂が好ましい。
【００３７】
（ガスによる発泡）
使用するガスは、不活性ガスが好ましく、アルゴン、水素、メタン、フロン、炭酸ガス、ヘリウム、酸素、窒素等が挙げられる。これらの中でも、通常の絶縁電線に使用される樹脂へのガス浸透力が強く、高倍率に発泡できる炭酸ガスが好ましい。
なお、使用するガスは、高圧下で液状となり、この液状であってもよく、本願明細書ではこれらをまとめて不活性ガスと称する。同じく不活性ガス雰囲気中は不活性ガスの液体中をも含める。
不活性ガスによる発泡は、以下のように、工程（１）、（２）の順に行って発泡させることが好ましい。
【００３８】
発泡方法
（１）絶縁電線を加圧不活性ガス雰囲気中に保持して不活性ガスを浸透させる工程
（２）該不活性ガスを樹脂中に浸透させた絶縁電線を常圧下で加熱して発泡させる工程
【００３９】
上記工程（１）の高圧ガスの加圧は、絶縁電線に使用されている樹脂にもよるが、１〜２０ＭＰａが好ましく、１〜１５ＭＰａがより好ましく、１〜１０ＭＰａがさらに好ましく、また、不活性ガス雰囲気中に保持時間は、６時間以上が好ましく、１２時間以上がより好ましく、２４時間以上がさらに好ましく、不活性ガス雰囲気下の温度は、４０℃以下が好ましく、３０℃以下がより好ましく、２０℃以下がさらに好ましい。
上記工程（２）の常圧下で加熱発泡の加熱温度は、被膜層、好ましくは押出被覆樹脂層に使用される樹脂によるが、ガラス転移温度より高くすると樹脂が変形しやすくなることから好ましく、樹脂のガラス転移温度より５〜２００℃が好ましく、３０〜１８０℃がより好ましく、５０〜１５０℃がさらに好ましく、加熱時間は、加熱温度にもよるが、３〜１２０秒間が好ましい。
【００４０】
本発明においては被膜層、好ましくは押出被覆樹脂層に部分的に比誘電率の低い部分ができるのであれば、どのような方法でも構わないが、前記のガス浸透の他には被膜層、好ましくは押出被覆樹脂の中に紫外線で分解する成分を添加しておき、被膜成型後に部分的に紫外線を照射して分解ガスで気泡を形成する方法や水を吸収させてから加熱して水蒸気の発生によって気泡を形成する方法、電子線照射で分解する成分を添加しておき、被膜成形後に部分的に電子線を照射して分解ガスで気泡を形成する方法などが選択できる。
【００４１】
被膜層、好ましくは押出被覆樹脂層に形成される気泡は、独立気泡であっても連通気泡であってもよく、またこれら両方であってもよい。ここで、独立気泡とは、任意の断面で切断した押出被覆樹脂層の断面をマイクロスコープで観察したときに気泡内壁に穴、すなわち隣接する気泡との連通開口部が確認できないものをいい、連通気泡とは、同様にして観察したときに気泡内壁に穴が確認できるものをいう。気泡は、被膜層、好ましくは押出被覆樹脂層の摩耗特性や機械特性を維持しつつ、縦方向、すなわち厚み方向の瞬間的な潰れに変形しても、内圧が上がり、圧力が開放されると戻りやすいという点で、また、溶剤等に浸漬されても気泡内部に溶剤等が侵入して気泡部分が埋まることなく、比誘電率の上昇を抑えることができる点で、独立気泡を含んでいるのが好ましい。
【００４２】
気泡の径は、被膜層、好ましくは押出被覆樹脂層の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、任意に選択した２０個の気泡の直径を、画像寸法計測ソフト（三谷商事社製ＷｉｎＲＯＯＦ）を用いて径測定モードで測定し、これらを平均して算出した値である。なお、気泡の形状が円形でない場合は、最長部分を直径とする。
【００４３】
なお、発泡により得られる気泡の大きさ、形状は特に限定されるものではないが、形状は球状が好ましく、１つの気泡径の平均は、気泡体積の球換算での半径として、１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましく、２μｍ以下がさらに好ましい。
【００４４】
本発明では、絶縁電線の長さ方向の比誘電率が異なった部分を設けるには、相対的に比誘電率が大きい部分を、固体でかつ発泡工程時の加熱温度でも変形しない材料で覆い、不活性ガスまたは液体が浸透しないように、または発泡時に、覆われていない部分より温度が低いようにする。
【００４５】
例えば、この方法における工程は、図７および８で示される。
ここで、図７では、円形の導体１上に被膜層を１層設けた絶縁電線であり、好ましい層として押出被覆樹脂層３を被膜しており、図８では、矩形の導体１上に２層の被膜層２、３で被覆された絶縁電線である。また、図７、８ともに、好ましい工程として下記の工程を示している。
【００４６】
工程（Ｉ）：気泡を含有しない絶縁電線を用意もしくは製造して用意する工程
工程（ＩＩ）：非発泡部分をマスクＭで、マスク化する工程
工程（ＩＩＩ）：ガス浸透、発泡およびマスクＭを除去する工程
【００４７】
ここで、図７、８ともに、（ａ１）〜（ａ３）は、絶縁電線１０の各工程における上面図であり、（ｂ１）〜（ｂ３）は各工程での断面図であり、（ｃ２）はＺ１−Ｚ２部分での発泡させる前の断面図である。（ｃ３）はＺ３−Ｚ４部分での発泡していない部分の断面図であり、発泡した被膜層（図７、８では３’）が形成されていることが示されている。
【００４８】
マスク材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、ガラス、セラミック、ポリイミドが好ましい。なかでも、本発明の絶縁電線が加工されて、コイルとされる場合においては、該コイルを挿入するスロット（例えば、電磁鋼板）が、挿入部分のみ該スロットで覆われている場合、スロット中に加工された絶縁電線のコイルを挿入、固定された状態で、不活性ガス雰囲気中に保持することも可能であり、好ましい。例えば、モーターのような回転電機の場合、該コイルがスロットに装着されたステータを不活性ガス雰囲気中に保持することが可能であり、本発明においては、特に好ましい。また、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、ガラス、セラミックでマスクした場合、不活性ガスまたは液体が浸透しないため、発泡工程の前にマスク除去してもよい。
【００４９】
浸透しない材料で隙間をあけて覆ったときは、覆った部分でも多少発泡する。覆っていない部分と比較して比誘電率に差があれば、効果が発現される。
従って、回転電機の場合、スロットで覆われている部分に、わずかに隙間をつくり、ガスまたは液体を浸透させ、発泡させても構わない。少なくともコイルエンド部が発泡し、比誘電率が低下していれば、効果が発現される。この場合、むしろ、スロット収容部が発泡することでスロットと絶縁電線との隙間が埋まり、絶縁電線が固定されるという別の効果も得られる。
【００５０】
本発明においては、導体上の被膜層が、熱硬化性樹脂（エナメル層）のみの場合、該エナメル層を長さ方向または周方向で、部分的に気泡を形成して比誘電率を異なったものとすることもできる。
具体的には、特開２０１１−２３８３８４号公報に記載のように、気泡を形成する方法としてはエナメル塗料の中に熱可塑性樹脂を混合したものを焼付けて絶縁被膜として形成してなる絶縁電線に対してガスを浸透させ、浸透したガスを発泡させる方法が好ましい。
【００５１】
熱硬化性樹脂としては、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々のものを使用することができる。例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミドヒダントイン変性ポリエステル、ポリアミド、ホルマール、ポリウレタン、ポリエステル、ポリビニルホルマール、エポキシ、ポリヒダントイン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレア樹脂、ポリベンゾイミダゾールなどを使用することができる。その中でもポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾールなどの樹脂が耐熱性と可とう性の点から、好ましい。また、これらは１種を単独で使用してもよく、また、２種以上を混合して使用してもよい。
【００５２】
この用途で使用できる熱可塑性樹脂としては溶媒に溶解させることが可能であればよく、非晶性の熱可塑性樹脂が溶解しやすく作業性がよいため好ましい。本発明において、非晶性熱可塑性樹脂とは、例えば、アクリル樹脂、ノルボルネン樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリサルホン、ポリアリレート、熱可塑性ポリイミド等のことをいう。非晶性熱可塑性樹脂の中でも、特に、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリサルホン、ポリアリレートなどが好ましい。非晶性熱可塑性樹脂を用いることで溶剤に溶解させることが容易となる。またこれらの樹脂は熱硬化性樹脂の網目構造中で、微分散することができ、微細な気孔を形成することができる。また、これらは１種を単独で使用してもよく、また、２種以上を混合して使用するようにしてもよい。
【００５３】
熱可塑性樹脂が溶剤に溶解しない場合においても、エナメル塗料中に粉体の熱可塑性樹脂を分散させてなる塗料を塗布焼付して形成した絶縁電線を用いて気泡を含ませてもよい。粉体は球状・不定形など被膜の外観を損なわない範囲において何れの形でもよい。電気的な特性が高いことから球状がより好ましい。
【００５４】
熱硬化性樹脂の溶剤を含まない樹脂成分の質量をＡ、前記熱可塑性樹脂の質量をＢとしたとき、Ａ／Ｂが１０／９０〜９０／１０であることが好ましい。さらに好ましくは、Ａ／Ｂが３０／７０〜７０／３０であり、特に好ましくは、Ａ／Ｂが４０／６０〜６０／４０である。熱硬化性樹脂成分が多いと耐熱性において優れる傾向になるが、発泡倍率を上げにくく、比誘電率の低減量は少なくなる傾向にある。また、熱可塑性樹脂成分が多いと発泡倍率を上げやすく、比誘電率の低減量は多くなるが、耐熱性においては下がる傾向にあるため、必要に応じた配合比を選択するとよい。
【００５５】
なお、上記の熱硬化性樹脂からなる被膜層上に、熱可塑性樹脂層を設けてもよい。
【００５６】
（発泡核剤による発泡）
また本発明の別の形態としては、絶縁電線の製造プロセスにおいて、絶縁被膜に発泡核剤を含有させておく方法がある。具体的には紫外線、電子線、熱等で分解してガスを発生させる成分を絶縁被膜樹脂へ含有させておき、絶縁被膜の比誘電率を下げたい部分のみに後から、紫外線、電子線、熱等を与えることで、所定の箇所を発泡させることで比誘電率の低減を実現することが可能である。
【００５７】
絶縁電線の樹脂が発泡されたかどうかは、例えば、走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡により、厚み方向、サンプル面積の縦方向、横方向のいずれかに切断した断面で、断面写真を観察したときに、気泡セルが確認できれば、発泡したことが判定でき、また間接的には嵩密度の低下で確認可能である。
【００５８】
発泡した部分の樹脂の嵩密度が低下する。この嵩密度の変化の関係から、発泡倍率が算出される。
具体的には、発泡倍率は、以下の式で求められる。
【００５９】
発泡倍率＝発泡前の樹脂の嵩密度／発泡後の樹脂の嵩密度
【００６０】
発泡倍率は、好ましくは、１．２〜５．０であり、より好ましくは１．２〜２．０であり、さらに好ましくは１．３〜１．８である。
この発泡倍率が大きいほど、発泡部分の比誘電率が低下する。
【００６１】
（嵩密度の測定）
ここで、上記の発泡倍率を求めるための嵩密度は下記のようにして測定することができる。
ＪＩＳ−Ｋ−７１１２（１９９９）「プラスチック−非発泡プラスチックの密度および比重の測定方法」のＡ法（水中置換法）に準拠して求める。
具体的には、例えば、メトラー社製電子天秤ＳＸ６４に付属の密度測定キッドを用い、浸漬液はメタノールを使用する。絶縁電線の押出被覆樹脂の発泡した部分であるコイルエンド部であるＵ字形状部分および発泡していないスロット収容部をそれぞれ剥がし取って、各試験片とし、該各試験片の密度を下記計算式から算出する。
【００６２】
試験片の密度ρＳ，ｔ＝（ｍＳ，Ａ×ρＩＬ）／（ｍＳ，Ａ−ｍｓ，ＩＬ）
【００６３】
ここで、ｍＳ，Ａは、空気中で測定した試験片の質量（ｇ）であり、ｍｓ，ＩＬは、浸漬液中で測定した試験片の質量（ｇ）であり、ρＩＬは、浸漬液の密度（ｇ／ｃｍ３）である。
【００６４】
（比誘電率の測定）
一方、本発明で特定する比誘電率は下記のようにして、絶縁層の静電容量を測定し、得られた静電容量から算出して求めることができる。
具体的には、絶縁電線の最表面被膜の全周に金属電極を蒸着し、導体と金属電極間の静電容量を測定し、電極長と絶縁被膜厚の関係から比誘電率を算出する。ここで、絶縁層の静電容量は、市販のＬＣＲメータ、例えば、ＬＣＲハイテスタ（日置電機株式会社製、型式３５３２−５０）を用いて、２５℃、１００Ｈｚで測定する。
導体形状が矩形の絶縁電線では、周方向で４面ある平らな面（絶縁被膜）のある一面において、面内の絶縁被膜を局所的に剥離し、金属電極を蒸着すれば、部分的な比誘電率の測定も可能である。
【００６５】
本発明の絶縁電線は、同一被膜層の長さ方向または周方向で、比誘電率が異なる部分を有するが、比誘電率が高い部分の比誘電率を１００としたとき、比誘電率の低い部分の誘電率は９０以下が好ましく、８０以下がより好ましく、７５以下がさらに好ましい。なお、比誘電率の低い部分の比誘電率の下限は、２０以上が現実的である。
このため、発泡による嵩密度低下による比誘電率低下率〔（発泡前の比誘電率−発泡後の比誘電率）×１００／発泡前の比誘電率〕は、１０％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、２５％以上がさらに好ましい。また、比誘電率低下率の上限は、８０％以下が現実的である。
【００６６】
例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（ＤＩＣ社製、商品名：ＦＺ−２１００）では、嵩密度で算出される発泡倍率が、１．５であれば、該ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）自身の比誘電率が３．３であるのに対し、２７〜２８％低下して、発泡後の比誘電率は２．４となる。
【００６７】
＜＜回転電機およびその製造方法＞＞
本発明の絶縁電線は、各種電気機器、電子機器に使用できる。特に、本発明の絶縁電線はコイル加工してモーターやトランスなどに用いられ、高性能の電気機器を構成できる。なかでもＨＶ（ハイブリッドカー）やＥＶ（電気自動車）の駆動モーター用の巻線として好適に用いられる。
このうち、モーターのような回転電機で使用する場合、絶縁電線を図２に示すように切断してＵ字形状等にターン加工し、複数のＵ字形状の絶縁電線のＵ字形状の２つの末端である開放端部ｂ２（１１ｂ２）を互い違いに接続して、コイルとし、ステータコアのスロット２２に収納される。なお、このとき、開放端部ｂ２（１１ｂ２）の接続は、接続してからスロット２２に収納する方法１と、接続しないで全ての絶縁電線分割セグメント１１をスロット２２に収納した後に、折り曲げ加工して接続する方法２がある。本発明では、このいずれの方法でも構わない。
【００６８】
Ｕ字形状等の絶縁電線のコイル（絶縁電線分割セグメント）１１は、図２（ａ）で示されるように、ステータコア２０のスロット２２に収納されるスロット収容部ａ（１１ａ）と、収納されずにスロット２２からはみ出すコイルエンド部ｂ１、ｂ２（１１ｂ１、１１ｂ２）からなり、この直線部のスロット収容部が互いに異なるスロット２２に収められ、コイルエンド部ｂ１、ｂ２（１１ｂ１、１１ｂ２）がステータ１００の上下部分で、ステータ面からはみ出した状態で配列される。
【００６９】
従って、使用する絶縁電線を若干長めに切断し、予め、スロット２２に収められる部分のみを不活性ガスもしくは液体が浸透しない素材、材料で覆うなどして、コイルエンド部ｂ１、ｂ２（１１ｂ１、１１ｂ２）とすることが予定されている部分のみむき出しにし、このコイルエンド部ｂ１、ｂ２（１１ｂ１、１１ｂ２）のみ不活性ガスもしくは液体を浸透させて発泡さるか、または、加工された絶縁電線であるコイル１１をステータ１００のスロット２２に収められた状態で、ステータ１００ごと不活性ガス雰囲気下に保存して、ステータ１００のスロット２２からはみ出した部分のみに、不活性ガスもしくは液体を浸透させ、コイルエンド部ｂ１、ｂ２（１１ｂ１、１１ｂ２）のみ発泡さることができる。
このとき、上記の方法１では、発泡された後に、絶縁電線分割セグメント１１の開放端部を、折り曲げ加工して異なる絶縁分割セグメント間で接続する。
【００７０】
本発明の回転電機の製造において、コイルエンド部ｂ１、ｂ２（１１ｂ１、１１ｂ２）を発泡させることで、絶縁電線、これを加工したコイルの特定部分の絶縁材料の比誘電率を低下させる。
【００７１】
すなわち、本発明の回転電機の製造方法は、上記のように、導体の周りが、少なくとも１層の絶縁材料で被膜された絶縁電線を用いた回転電機の製造方法であって、
前記絶縁電線がコイルに加工され、該コイルが、コイルを収めるステータコアのスロットに収納されるスロット収容部とステータコアのスロットに収納されないコイルエンド部からなり、
前記ステータコアのスロットに前記コイルを収めて、該コイルを固定する工程もしくはこれ以降の回転電機を組み立てる工程のいずれかで、前記コイルエンド部の絶縁材料の比誘電率を低下させる製造方法であり、好ましくは、上記のように、コイルエンド部の絶縁材料を発泡させる。
【実施例】
【００７２】
以下に、本発明を実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、これは本発明を制限するものではない。
【００７３】
実施例１
（気泡を含有しない絶縁電線の作製）
以下のようにして、絶縁電線を作製した。
【００７４】
断面円形（φ０．５ｍｍ）の導体（酸素含有量１５ｐｐｍの銅）を用い、該導体上に押出被覆樹脂層を形成した。
【００７５】
押出機のスクリューは、３０ｍｍフルフライト、Ｌ／Ｄ＝２０、圧縮比３を用いた。熱可塑性樹脂はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（帝人社製、商品名：ＰＥＴ樹脂ＴＲ-８５５０Ｔ、比誘電率３．２）を用い、押出被覆樹脂層の断面の外形の形状が導体の形状と相似形になるように、押出ダイを用いてＰＥＴの押出被覆を行い、導体の外側に、厚みが３２μｍの押出被覆樹脂層を形成し、ＰＥＴ押出被覆線からなる絶縁電線を得た。
【００７６】
（発泡させた絶縁電線の作製）
上記のようにして作製した絶縁電線を、図７に示すように、幅１００ｍｍ、厚み０．０５ｍｍのアルミニウムからなるマスクで絶縁電線の周囲を覆った。
このようにして、部分的にマスクされた絶縁電線を、炭酸ガスが充填された高圧容器に、１．７ＭＰａの圧力下、温度−３０℃の条件で、４２時間保管して、マスクされていない部分の被膜樹脂中に炭酸ガスを浸透させた。
その後、高圧容器から、絶縁電線を取り出し、温度２００℃の条件で１分間加熱し、マスクされていない部分の被膜樹脂を発泡させた。発泡後のＰＥＴ押出被覆樹脂層の厚みは３９μｍであった。
【００７７】
マスクされていない部分の被膜樹脂とマスクされた被膜樹脂をそれぞれ剥がし、走査型電子顕微鏡により、厚み方向、サンプル面積の縦方向、横方向の３種の方向で切断した断面において、断面写真を観察し、マスクされていない部分の被膜層では、いずれの断面でも、気泡セルを確認した。ここで、気泡の形状は球状であった。一方、マスクされた部分の被膜層では、気泡セルは確認できなかった。
【００７８】
（嵩密度の測定）
ＪＩＳ−Ｋ−７１１２（１９９９）「プラスチック−非発泡プラスチックの密度および比重の測定方法」のＡ法（水中置換法）に準拠して求めた。
メトラー社製電子天秤ＳＸ６４に付属の密度測定キッドを用い、浸漬液はメタノールを使用した。絶縁電線の押出被覆樹脂の発泡した部分であるマスクされていない被膜樹脂部分および発泡していないマスクされた被膜樹脂部分をそれぞれ剥がし取って、各試験片とし、該各試験片の密度を下記計算式から算出した。
【００７９】
試験片の密度ρＳ，ｔ＝（ｍＳ，Ａ×ρＩＬ）／（ｍＳ，Ａ−ｍｓ，ＩＬ）
【００８０】
ここで、ｍＳ，Ａは、空気中で測定した試験片の質量（ｇ）であり、ｍｓ，ＩＬは、浸漬液中で測定した試験片の質量（ｇ）であり、ρＩＬは、浸漬液の密度（ｇ／ｃｍ３）である。
【００８１】
（発泡倍率の測定）
マスクされていない部分の発泡前後の被膜樹脂の嵩密度を上記の方法で測定した。マスクされた部分である発泡前の被膜樹脂の嵩密度を発泡後の同じ部分の被膜樹脂の嵩密度で割り、発泡倍率を求めた。
この結果、発泡倍率は、１．６であった。
【００８２】
（比誘電率の測定）
発泡していないマスクされた部分と発泡したマスクされていない部分の被膜層の樹脂の比誘電率をそれぞれ、以下のようにして測定した。この結果、マスクされた部分の被膜樹脂の比誘電率は３．３であり、マスクされていない部分の被膜樹脂の比誘電率は２．４であった。
【００８３】
比誘電率は、絶縁層の静電容量から算出した。すなわち、絶縁電線の最表面被膜の全周に金属電極を蒸着し、導体と金属電極間の静電容量を測定し、電極長と絶縁被膜厚の関係から比誘電率を算出した。ここで、絶縁層の静電容量はＬＣＲハイテスタ（日置電機株式会社製、型式３５３２−５０）を用いて、２５℃、１００Ｈｚで測定した。
【００８４】
このようにして部分的に発泡した絶縁電線の耐久性として、部分放電開始電圧を評価した。
【００８５】
（部分放電開始電圧）
部分放電開始電圧の測定は、菊水電子工業社製の部分放電試験機「ＫＰＤ２０５０」（商品名）を用いた。部分放電開始電圧は、２本の絶縁電線の発泡した部分をツイスト状に撚り合わせ、この２本の導体間に５０Ｈｚ正弦波の交流電圧を加え、昇圧速度５０Ｖ／秒で昇圧し、１０ｐＣの部分放電が発生した時点の電圧を読み取った。なお、測定温度２５℃で行った。
この結果、１０ｐＣの部分放電が発生した電圧は０．９４０ｋＶであった。
【００８６】
ここで、マスクで覆っていない部分は、国際公開第２０１１／１１８７１７号パンフレットに記載の実施例１２と同等の結果であることを確認した。
【００８７】
比較例１
実施例１において、発泡させる前の絶縁電線を比較例１とした。
実施例１と同様にして比誘電率を測定した。
この結果、発泡前の被膜樹脂の比誘電率は、３．２であった。
【００８８】
また、２本の絶縁電線の未発泡部分をツイスト状に撚り合わせた試験片を作製し、実施例１と同様にして、放電電荷量が１０ｐＣのときの電圧（実効値）を測定した。
この結果、１０ｐＣの部分放電が発生した電圧は０．７００ｋＶであった。
【００８９】
実施例２
（気泡を含有しない絶縁電線の作製）
以下のようにして、絶縁電線を作製した。
【００９０】
断面円形（φ１．０ｍｍ）の導体（酸素含有量１５ｐｐｍの銅）を用い、該導体上に押出被覆樹脂層を形成した。
【００９１】
押出機のスクリューは、３０ｍｍフルフライト、Ｌ／Ｄ＝２０、圧縮比３を用いた。熱可塑性樹脂はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（帝人社製、商品名：テオネックス  ＴＮ８０６５Ｓ、比誘電率３．０）を用い、押出被覆樹脂層の断面の外形の形状が導体の形状と相似形になるように、押出ダイを用いてＰＥＮの押出被覆を行い、導体の外側に、厚みが１００μｍの押出被覆樹脂層を形成し、ＰＥＮ押出被覆線からなる絶縁電線を得た。
【００９２】
（発泡させた絶縁電線の作製）
上記のようにして作製した絶縁電線を、図７に示すように、幅１００ｍｍ、厚み０．２ｍｍのポリイミドからなるフィルム状のマスクで絶縁電線の周囲を１０周分重ねて覆った。
このようにして、部分的にマスクされた絶縁電線を、炭酸ガスが充填された高圧容器に、１．７ＭＰａの圧力下、温度−２５℃の条件で、１６８時間保管して、被膜樹脂中に炭酸ガスを浸透させた。
その後、高圧容器から、絶縁電線を取り出し、温度１００℃の条件で１分間加熱し、被膜樹脂を発泡させた。マスクで覆っていない部分の発泡後のＰＥＴ押出被覆樹脂層の厚みは１４２μｍであった。マスクで覆った部分は、１３２μｍであった。
【００９３】
マスクされていない部分の被膜樹脂とマスクされた被膜樹脂をそれぞれ剥がし、走査型電子顕微鏡により、厚み方向、サンプル面積の縦方向、横方向の３種の方向で切断した断面において、断面写真を観察し、マスクされていない部分の被膜層、マスクされた部分の被膜層ともに、いずれの断面でも、気泡セルを確認した。ここで、気泡の形状は球状であった。
【００９４】
（嵩密度の測定）
絶縁電線の押出被覆樹脂のマスクされていない被膜樹脂部分およびマスクされた部分の絶縁電線の被膜樹脂部分をそれぞれ剥がし取って、各試験片とし、実施例１と同様に密度を算出した。
【００９５】
（発泡倍率の測定）
発泡前の絶縁電線の被膜樹脂部分も同様に密度を算出し、発泡前の被膜樹脂の嵩密度を発泡後の被膜樹脂の嵩密度で割り、発泡倍率を求めた。
この結果、マスクされてない部分の発泡倍率は、３．０であった。また、マスクされた部分の発泡倍率は、１．４であった。
【００９６】
（比誘電率の測定）
マスクされた部分とマスクされていない部分の被膜層の樹脂の比誘電率をそれぞれ、実施例１と同様にして測定した。この結果、マスクされた部分の被膜樹脂の比誘電率は２．４であり、マスクされていない部分の被膜樹脂の比誘電率は１．６であった。
【００９７】
（部分放電開始電圧）
マスクされた部分とマスクされていない部分について、それぞれ２本をツイスト状に撚り合わせ試験片を作製し、実施例１と同様に部分放電開始電圧を測定した。
この結果、マスクされてない部分は１．７５ｋＶであった。また、マスクされた部分は、１．４５ｋＶであった。
【００９８】
ここで、マスクで覆っていない部分は、国際公開第２０１１／１１８７１７号パンフレットに記載の実施例３と同等の結果であることを確認した。
【００９９】
比較例２
実施例２において、発泡させる前の絶縁電線を比較例２とした。
実施例２と同様にして比誘電率を測定した。
この結果、発泡前の被膜樹脂の比誘電率は、３．０であった。
【０１００】
また、発泡前の２本の絶縁電線をツイスト状に撚り合わせた試験片を作製し、実施例２と同様にして、部分放電開始電圧を測定した。
この結果、１．１０ｋＶであった。
【０１０１】
実施例３
（気泡を含有しない絶縁電線の作製）
以下のようにして、絶縁電線を作製した。
【０１０２】
断面矩形（長辺３．２ｍｍ×短辺２．４ｍｍで、四隅の面取りの曲率半径ｒ＝０．３ｍｍ）の平角導体（酸素含有量１５ｐｐｍの銅）を用い、該導体上に、エナメル焼付け層を形成した。
エナメル焼付け層の形成は、導体と相似形のダイスを使用して、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）ワニス（日立化成社製、商品名：ＨＩ４０６）を導体へコーティングし、４５０℃に設定した炉長８ｍの焼付炉内を、焼き付け時間１５秒となる速度で通過させ、これを数回繰り返すことで、厚み４０μｍのエナメル焼付け層を形成し、エナメル線を得た。
【０１０３】
得られたエナメル線を心線とし、以下のようにして、押出被覆樹脂層を形成した。
押出機のスクリューは、３０ｍｍフルフライト、Ｌ／Ｄ＝２０、圧縮比３を用いた。熱可塑性樹脂はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（ＤＩＣ社製、商品名：ＦＺ−２１００、比誘電率３．３）を用い、押出被覆樹脂層の断面の外形の形状が導体の形状と相似形になるように、押出ダイを用いてＰＰＳの押出被覆を行い、エナメル焼付け層の外側に、厚みが４１μｍの押出被覆樹脂層を形成し、ＰＰＳ押出被覆エナメル線からなる絶縁電線を得た。
【０１０４】
（被膜層の長さ方向で比誘電率が異なる部分を有する絶縁電線の作製）
上記のようにして作製した絶縁電線を、回転電機で使用するステータのスロットに収めるため、切断およびＵ字形状に加工し、図２のように、ステータの各スロットに収納し、最終的に、図５のように全てのスロットにＵ字形状のコイル巻加工した絶縁電線（コイル）を装着した。
挿入されたＵ字形状のコイルの２つの末端部分を、各々のスロットからの出口近傍で折り曲げ加工し、異なったコイル間でこの末端部分を溶接し、スロットを横から見て図６（ｂ）のように配線した。ここで、図６（ａ）は、スロットに収められたコイルのＵ字形状部分である。
このようにして作製したコイルが装着されたステータを、炭酸ガスが充填された高圧容器に、１．２ＭＰａの圧力下、温度−３２℃の条件で、２４時間保管して、コイルエンド部の被膜樹脂中に炭酸ガスを浸透させた。
その後、高圧容器から、ステータを取り出し、温度２００℃の条件で１分間加熱し、コイルエンド部の被膜樹脂を発泡させた。発泡後のＰＰＳ押出被覆樹脂層の厚みは４５μｍであった。
【０１０５】
スロット収容部の被膜層の樹脂とコイルエンド部であるＵ字形状部分の被膜層の樹脂をそれぞれ剥がし、走査型電子顕微鏡により、厚み方向、サンプル面積の縦方向、横方向の３種の方向で切断した断面において、断面写真を観察し、コイルエンド部であるＵ字形状部分の被膜層では、いずれの断面でも、気泡セルを確認した。ここで、気泡の形状は球状であった。
【０１０６】
（嵩密度の測定）
絶縁電線の押出被覆樹脂の発泡した部分であるコイルエンド部であるＵ字形状部分および発泡していないスロット収容部をそれぞれ剥がし取って、各試験片とし、実施例１と同様にして求めた。
【０１０７】
（発泡倍率の測定）
コイルエンド部であるＵ字形状部分の発泡前後での被膜層の樹脂の嵩密度を上記の方法で測定した。発泡前コイルエンド部のＵ字形状部分の被膜樹脂の嵩密度を発泡後の同じ部分の被膜樹脂の嵩密度で割り、発泡倍率を求めた。
この結果、発泡倍率は、１．５であった。
【０１０８】
（比誘電率の測定）
発泡していないスロット収容部と発泡したコイルエンド部であるＵ字形状部分の被膜層の樹脂の比誘電率をそれぞれ、実施例１と同様にして測定した。この結果、スロット収容部の被膜樹脂の比誘電率は３．３であり、発泡前の樹脂と同じ比誘電率であった。一方、発泡したコイルエンド部の被膜樹脂の比誘電率は２．４であった。
【０１０９】
比較例３
実施例３において作製した発泡前の絶縁電線を比較例３とした。
実施例３と同様にして、実施例３で測定した部分の比誘電率を実施例３と同様にして測定した。
この結果、スロット収容部の被膜樹脂およびコイルエンド部の被膜樹脂の比誘電率は、いずれも３．３であった。
【０１１０】
実施例３でも、発泡していない部分の比誘電率と比較し、発泡した部分の比誘電率が低下していることから、１０ｐＣの部分放電が発生する電圧は、発泡前と比較して高くなって、耐久性に優れていることが示唆される。
【０１１１】
実施例１、２および３と対応する比較例１、２および３の比較から明らかなように、発泡させることで、耐久性が大きく向上し、しかも、実施例１、２および３で作製した製造方法からも明らかなように、複雑な工程を経ることなく、簡便でコスト的にも安価に、耐久性の優れた絶縁電線、回転電機を得ることができた。
【符号の説明】
【０１１２】
１０    絶縁電線
１    導体
２    第一の被膜層（エナメル層）
３    第二の被膜層（押出被覆樹脂層）
３’  発泡した第二の被膜層（発泡した押出被覆樹脂層）
ｐｆ    発泡した部分
ｐｎｆ  非発泡部分
１１    コイル（絶縁電線分割セグメント）
ａ  スロット収容部（スロット直線部）
ｂ１  コイルエンド部のＵ字形状ターン部
ｂ２  コイルエンド部の開放端部
１１α  第一のコイル（第一の絶縁電線分割セグメント）
１１β  第二のコイル（第二の絶縁電線分割セグメント）
１００    ステータ
２０    ステータコア
２１    ティース
２２    スロット
Ｍ    マスク
【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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