(57)【要約】【課題】回転電機コイル線において、コイル線の搬送性を向上し、かつ、加工時の皮膜むしれ及び曲げ精度不良を抑制することである。【解決手段】回転電機コイル線１０は、導体１２と、導体１２の周りに被覆される絶縁皮膜１４とを備える。絶縁皮膜１４は、絶縁皮膜１４に埋設され、潤滑油を内包するマイクロカプセル１６を含む。これにより、コイル線に大きな荷重が加わらない搬送時には、マイクロカプセルから潤滑油が吐出されないので、コイル線の滑りを生じず、コイル線の搬送性を向上できる。また、コイル線の加工時には大きな荷重がコイル線に加わって、マイクロカプセルから潤滑油が吐出されることにより、皮膜むしれ及び曲げ精度の不良を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、前記導体の周りに被覆される絶縁皮膜とを備える回転電機コイル線であって、
前記絶縁皮膜は、前記絶縁皮膜に埋設され、潤滑油を内包するマイクロカプセルを含む、回転電機コイル線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体と、導体の周りに被覆される絶縁皮膜とを備える回転電機コイル線に関し、特に、コイル線の搬送性の向上と、加工時の皮膜むしれ及び曲げ精度不良の抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータまたは発電機である回転電機は、ステータとロータとを含んでいる。ステータ及びロータの一方または両方はコイルを含んでいる。コイルは、コイル線を曲げ加工しながら巻回することにより形成される。
【０００３】
特許文献１には、回転電機ステータのスロットにコイル線を挿入することが記載されている。このコイル線では、エステルイミド線に自己潤滑性アミドイミド樹脂がオーバーコートされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイル線の曲げ加工時には、曲げ加工治具をコイル線に押し付けて拘束した状態でコイル線を所定形状に形成する。このとき、コイル線と曲げ加工治具との間が潤滑されないと、コイル線の皮膜むしれが生じたり、コイル線の曲げ精度の不良が生じる可能性がある。
【０００６】
特許文献１に記載された構成が備えるコイル線を用いれば、コイル線が自己潤滑機能を有するので、このような曲げ加工時の不都合を防止できると考えられる。しかしながら、この場合には、コイル線の表面での摩擦力が低下することにより、コイル線の搬送時に搬送部材との間で滑りが生じてコイル線の搬送性が低下し、コイルを含む回転電機の生産性が低下する可能性がある。
【０００７】
本発明の回転電機コイル線の目的は、コイル線の搬送性を向上し、かつ、加工時の皮膜むしれ及び曲げ精度の不良を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機コイル線は、導体と、前記導体の周りに被覆される絶縁皮膜とを備える回転電機コイル線であって、前記絶縁皮膜は、前記絶縁皮膜に埋設され、潤滑油を内包するマイクロカプセルを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る回転電機コイル線によれば、コイル線に大きな荷重が加わらない搬送時には、マイクロカプセルから潤滑油が吐出されないので、コイル線の滑りを生じず、コイル線の搬送性を向上できる。また、コイル線の加工時には大きな荷重がコイル線に加わって、マイクロカプセルから潤滑油が吐出されることにより、皮膜むしれ及び曲げ精度の不良を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施形態の回転電機コイル線の一部を示す側面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図２】実施形態のコイル線に、曲げ加工治具を用いて曲げ加工を行う状態を示している図１（ｂ）に対応する図である。
【図３】実施形態のコイル線から形成された曲げ精度が良好であるカセットコイルを示す図（ａ）と、比較例のコイル線から形成された曲げ精度が不良であるカセットコイルを示す図（ｂ）である。
【図４】コイル線１ｍで１面当たりについて、コイル線の表面における潤滑油量と、曲げ精度状態及び皮膜むしれの発生状態との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材質、及び個数は、説明のための例示であって、回転電機コイル線の仕様に応じて適宜変更することができる。以下では、すべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。なお、回転電機コイル線は、回転電機ステータまたは回転電機ロータの一方または両方に組み込んで用いられる。回転電機ステータは、回転電機ロータと組み合わせて回転電機を構成する。回転電機は、モータまたは発電機、またはモータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータとして用いられる。また、以下では、コイル線が断面形状が矩形である平角線である場合を説明するが、コイル線は平角線に限定するものではなく、断面形状が円形の丸線であってもよい。
【００１２】
図１は、実施形態の回転電機コイル線１０の一部を示す側面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。以下では、回転電機コイル線１０は、コイル線１０と記載する。
【００１３】
コイル線１０は、断面が矩形である長尺の導体１２と、導体１２の周りに被覆された絶縁皮膜１４とを備え、平角線として用いられる。このようなコイル線は、長手方向複数位置で曲げ加工しながら矩形の筒状に巻回することにより、カセットコイルなどのコイルを形成する。導体１２は、銅などの導電性が高い金属から形成される。
【００１４】
絶縁皮膜１４は、絶縁性を有する樹脂１５に複数のマイクロカプセル１６を埋設することにより形成される。そして、複数のマイクロカプセル１６のそれぞれには、潤滑油が内包される。これにより、コイル線１０の加工時に大きな荷重が加わった場合にマイクロカプセル１６が潰れて潤滑油が噴出されるので、その潤滑油によりコイル線１０の表面の潤滑を行うことができる。また、コイル線１０の加工時以外、例えば搬送時において、コイル線に大きな荷重が加わらない状態では、マイクロカプセル１６に潤滑油が内包されたままであるので、搬送部材との間で摩擦力を高くできる。これにより、コイル線１０の搬送性を十分なものとして、コイルを含む回転電機の生産性の向上を図れる。
【００１５】
例えば、図１（ｂ）に示すようにコイル線１０を長手方向に対し直交する平面についての断面で見た場合に、絶縁皮膜１４の外周部の全周に沿ってほぼ均等に複数個のマイクロカプセル１６が配置される。この実施形態では、複数のマイクロカプセル１６は、複数の樹脂層１４ａ、１４ｂからなる絶縁皮膜１４の最外層の樹脂層１４ｂのみに内包されている。図１（ｂ）では、絶縁皮膜１４が２つの樹脂層１４ａ、１４ｂから形成される場合を示しているが、樹脂層として３つ以上の任意の数が設けられてもよい。
【００１６】
具体的には、絶縁皮膜１４を形成する樹脂は、例えばポリイミド樹脂のワニスを複数層に焼き付けて成形することができる。そして、絶縁皮膜１４の最外層の樹脂層１４ｂとして、焼き付けに用いるポリイミド樹脂のワニス中に複数のマイクロカプセル１６を含んだ溶剤を塗布し、焼き付けにより内側の樹脂層１４ａに被着させる。このとき、最外層の樹脂層１４ｂとして、最外層のポリイミド樹脂のワニスの容積に対して、直径１μｍのマイクロカプセル１６を２０％以上含んだ溶剤を用いることができる。このように最外層の樹脂に対するマイクロカプセル１６の容積割合を適切に規制することにより、後述のようにコイル線１０の表面における必要な潤滑油量を確保でき、また樹脂層１４ｂの強度を適切なものに維持できる。なお、最外層の樹脂層１４ｂとしてマイクロカプセルを２０％程度含んだ溶剤を用いる場合には、絶縁皮膜１４は溶剤が揮発して形成されるため、樹脂層１４ｂは容積率としてワニス８０％、マイクロカプセル２０％程度となる。これにより、コイル線１０の曲げ加工時の曲げ精度を良好にできるとともに、皮膜むしれを抑制できる。内側の樹脂層１４ａにマイクロカプセルを含有させないことで、内側の樹脂層１４ａの強度を十分なものに維持することができる。
【００１７】
また、マイクロカプセル１６の材料には、ポリイミド樹脂を用いることができる。これにより、焼き付け時における高い耐熱性を確保できる。また、油滴を樹脂で覆ったマイクロカプセルは各種知られており、所望の直径、性状のマイクロカプセルを選択すればよい。
【００１８】
上述のように、絶縁皮膜１４について、複数の樹脂層で形成し、外側の樹脂層にのみマイクロカプセルを含有させた場合には、表面への潤滑油の供給が効率的に行われ、また内側の樹脂層において十分な強度を維持することができる。なお、絶縁皮膜１４が単一の樹脂層で形成される場合、または、マイクロカプセル１６の直径が絶縁皮膜１４の径方向の厚さとの関係で比較的大きい場合には、マイクロカプセル１６は絶縁皮膜の径方向中央または径方向内側に位置してもよい。
【００１９】
このようなコイル線１０は、曲げ加工することによりコイル線成形体としてのカセットコイル２０（図３（ａ））を形成する。カセットコイル２０は、コイル線を複数のターン分巻回して、ステータコアまたはロータコア（図示せず）の各ティースの周囲に装着できる形状に形成される。このとき、コイル線１０は、外周面の４つの平面状の側面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のうち、２つの平行な側面（例えばＰ１，Ｐ３）に対し直交する方向（図１（ｂ）の左右方向）に、略直角に曲げ加工される。
【００２０】
例えばコイル線１０の曲げ加工を行うときには、２つの治具によりコイル線が拘束される。図２は、コイル線１０に、曲げ加工治具を用いて曲げ加工を行う状態を示している図１（ｂ）に対応する図である。図２に示すように、曲げ加工には曲げ加工装置２２が使用される。曲げ加工装置２２は、図示しない基台に対し、一方向及び他方向の両方向に回転可能に支持された回転軸２３と、回転軸２３に固定された第１治具２４と、第１治具２４に対面するように基台に支持された平板状の第２治具２６とを備える。第１治具２４及び第２治具２６は曲げ加工治具に相当する。
【００２１】
第１治具２４は、回転軸２３の周囲に同心状に固定された筒部２４ａと、筒部２４ａの一端（図２の上端）に外方に向けて突出形成されたフランジ２４ｂとを含み、回転軸２３の中心軸Ｏを通る断面の片側がＬ字形の筒状部材であ。そして、アンコイラ（図示せず）から引き出されたコイル線１０の長手方向一部が、第１治具２４のフランジ２４ｂに対面する。そのフランジ２４ｂには、コイル線１０を介して第２治具２６が対面する。第１治具２４は回転軸２３とともに回転するが、第２治具２６は回転しない。第２治具２６は、回転軸２３の軸方向と平行な方向（図２の上下方向）に移動可能に配置される。そして、第２治具２６を第１治具２４のフランジ２４ｂに近づくように移動させることにより、このフランジ２４ｂと第２治具２６とがコイル線１０を挟んで拘束する。また、回転軸２３の外径側（図２の左側）から図示しない平板状の第３治具がコイル線１０に押し付けられる。この第３治具は、回転軸２３の中心軸Ｏを中心としてコイル線１０の外側までの距離Ｒを半径として旋回する。すなわち、回転軸２３を回転することによってコイル線１０内側で第１治具２４、コイル線の外側で第３治具が、９０度一方向に回転する。これにより、コイル線１０が略直角に曲げ加工される。そして、第２治具２６が図２の下側に移動し（例えば下降し）第３治具が回転軸２３の径方向について外方に移動して、コイル線１０の拘束が解除された状態で第１治具２４及び第３治具を９０度他方向に戻す。その後、アンコイラからコイル線１０が所定長さ分さらに引き出される。この状態で、再度コイル線１０を拘束して第１治具２４及び第３治具を９０度再度一方向に回転させ、別の位置で曲げ加工が行われる。これが繰り返されることにより、コイル線１０が矩形状に曲げ加工されながら巻回されて、矩形筒状のカセットコイル２０（図３（ａ））が形成される。複数のカセットコイルが、ステータコアまたはロータコアの複数のティースにそれぞれ装着された状態で、３相の各相でカセットコイルの両端部がバスバーで結線されることにより、３相コイルが構成される。
【００２２】
このようなコイル線１０の曲げ加工時おいて、コイル線には第１治具２４及び第２治具２６から圧縮する方向（図２の矢印α１、α２方向）に大きな荷重が加わる。これにより、コイル線１０に埋設されたマイクロカプセル１６が潰れて内部の潤滑油が吐出される。このため、コイル線１０の表面と各治具２４，２６との間に潤滑油を供給できる。したがって、コイル線１０の加工時に大きな荷重がコイル線に加わって、マイクロカプセル１６から潤滑油が吐出されるので、各治具とコイル線との間に適切な摩擦力を作用させることができ、コイル線の皮膜むしれ及び曲げ精度不良を抑制できる。すなわち、第１治具２４、第３治具は回動することによって、コイル線１０に対し相対移動し、また第２治具２６上でコイル線１０が折れ曲がるために摺動する際の摩擦力を低減できる。
【００２３】
一方、コイル線１０に大きな荷重が加わらない搬送時には、マイクロカプセル１６から潤滑油が吐出されないので、コイル線を搬送する搬送部材（図示せず）の搬送面とコイル線１０との間で高い摩擦力を確保できる。これにより、搬送面とコイル線１０との間で滑りを生じず、コイル線の搬送性及び回転電機の生産性を向上できる。
【００２４】
図３は、実施形態のコイル線１０から形成された曲げ精度が良好であるカセットコイル２０を示す図（ａ）と、比較例のコイル線から形成された曲げ精度が不良であるカセットコイル２０ａを示す図（ｂ）である。図３（ａ）に示すように、実施形態のコイル線１０を用いてカセットコイル２０を形成した場合には、カセットコイル２０の両端の直線状の２つの脚部２１ａをほぼ平行に配置することができた。そして、２つの脚部２１ａのなす角度をほぼ目標の範囲である０度近辺に小さく設定し、２つの脚部２１ａの間隔ｄを小さくすることができた。
【００２５】
一方、図３（ｂ）に示す比較例のコイル線は、絶縁皮膜においてマイクロカプセル１６が埋設されない断面矩形のエナメル線であって、かつ、コイル線の表面に潤滑油を供給しなかったものである。このときには、コイル線と治具との間の潤滑が十分でない場合に、図３（ｂ）のようにカセットコイル２０ａの両端の２つの脚部２１ｂのうち、一方または両方の脚部２１ｂの曲げ加工を精度よく行えない可能性がある。これにより、２つの脚部２１ｂの間隔が広がって２つの脚部２１ｂのなす角度βが大きくなり目標範囲から外れる可能性がある。
【００２６】
図４は、コイル線１ｍで１面当たりについて、コイル線１０の表面における潤滑油量と、曲げ精度状態及び皮膜むしれの発生状態との関係を示す図である。図３では、コイル線の断面形状が、縦方向（図１（ｂ）の上下方向）及び横方向（図１（ｂ）の左右方向）の長さについてそれぞれ３ｍｍの矩形である場合を示している。図３の横軸では、コイル線１０の表面における潤滑油量を示している。このとき、潤滑油量が所定量であるＡｍｇ以上ではコイル線１０の曲げ精度を良好にすることができた。一方、潤滑油量がＡｍｇ未満の場合には曲げ精度が不良になった。さらに、潤滑油量がＡｍｇより少ないＢｍｇ未満の場合には、皮膜むしれが発生した。本発明者が行った実験の結果によると、絶縁皮膜の最外層を形成する際に、ポリイミド樹脂のワニス中に、ワニスの容積の２０％以上のマイクロカプセル１６を含ませた溶剤を塗布することにより、曲げ精度が良好なコイル線が得られた。また、これとともに、皮膜むしれの発生を防止することができた。
【符号の説明】
【００２７】
１０  回転電機コイル線（コイル線）、１２  導体、１４  絶縁皮膜、１４ａ，１４ｂ  樹脂層、１５  樹脂、１６  マイクロカプセル、２０，２０ａ  カセットコイル、２１  ａ，２１ｂ  脚部、２２  曲げ加工装置、２３  回転軸、２４  第１治具、２４ａ  筒  部、２４ｂ  フランジ、２６  第２治具。
【図１】
2018007300.tif 000003
【図２】
2018007300.tif 000004
【図３】
2018007300.tif 000005
【図４】
2018007300.tif 000006