(57)【要約】      （修正有）【課題】ステータとコイルとの隙間からはみ出すのを抑制することができる回転電機用のシート材を提供する。【解決手段】シート材１０は、シート状の基材１１と、基材の一方に形成された第１の接着層１２と、基材の他方に形成された第２の接着層１３と、を備えており、第１の接着層には、接着剤に第１の膨張剤１２ｂを熱可塑性樹脂からなる第１のシェル１２ｃに内包した第１の発泡用ビーズ１２ｄが分散されており、第２の接着層には、接着剤に第２の膨張剤１３ｂを熱可塑性樹脂からなる第２のシェル１３ｃに内包した第２の発泡用ビーズ１３ｄが分散されており、シート材をステータ２とコイル２０との間に配置した状態で加熱した際に、第１および第２の発泡用ビーズが膨張するとともに、第１の発泡用ビーズの第１のシェルが破壊され、第２の発泡用ビーズの第２のシェルが破壊されるように、第１および第２の発泡用ビーズが構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のステータに形成されたスロット内にコイルを配置し、前記ステータと前記コイルとの間に配置される回転電機用のシート材であって、
前記シート材は、シート状の基材と、前記基材の一方に形成された第１の接着層と、前記基材の他方に形成された第２の接着層と、を備えており、
前記第１の接着層には、接着剤に、第１の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第１のシェルに内包した第１の発泡用ビーズが分散されており、
前記第２の接着層には、接着剤に、第２の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第２のシェルに内包した第２の発泡用ビーズが分散されており、
前記シート材を前記ステータと前記コイルとの間に配置した状態で加熱した際に、前記第１および第２の発泡用ビーズが膨張するとともに、前記第１の発泡用ビーズの前記第１のシェルが破壊され、前記第２の発泡用ビーズの前記第２のシェルが破壊されないように、前記第１および第２の発泡用ビーズが構成されていることを特徴とする回転電機用のシート材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用のシート材に係り、特に、ステータに形成されたスロット内にコイルを配置し、ステータとコイルとの間に配置されるシート材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転電機のステータには、スロットが形成され、そのスロット内には、コイルが配置されている。スロット内において、コイルを固定するために、シート材などが利用されることがある。たとえば、特許文献１には、スロット内のステータとコイルとの間に配置され、加熱により膨張する膨張シートであって、コイル側が、ステータ側よりも高い体積増加量で膨張するシート材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３６４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載のシート材は、ステータとコイルとの間に膨張シートを配置し、これを加熱することで、コイルとスロット内壁面との空隙を消失または減少させることができるが、ステータとコイルの寸法公差等により、加熱した際に膨張したシートがスロットからはみ出すおそれがあった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、回転電機用のシート材を加熱した際にシート材が膨張しても、シート材がステータとコイルとの隙間からはみ出すことを抑制することができる回転電機用のシート材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を鑑みて、本発明に係る回転電機用のシート材は、回転電機のステータに形成されたスロット内にコイルを配置し、前記ステータと前記コイルとの間に配置される回転電機用のシート材であって、前記シート材は、シート状の基材と、前記基材の一方に形成された第１の接着層と、前記基材の他方に形成された第２の接着層と、を備えており、前記第１の接着層には、接着剤に、第１の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第１のシェルに内包した第１の発泡用ビーズが分散されており、前記第２の接着層には、接着剤に、第２の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第２のシェルに内包した第２の発泡用ビーズが分散されており、前記シート材を前記ステータと前記コイルとの間に配置した状態で加熱した際に、前記第１および第２の発泡用ビーズが膨張するとともに、前記第１の発泡用ビーズの前記第１のシェルが破壊され、前記第２の発泡用ビーズの前記第２のシェルが破壊されないように、前記第１および第２の発泡用ビーズが構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の回転電機用のシート材によれば、シート材をステータとコイルとの間に配置した状態で加熱すると、ステータとコイルとの間で、第１および第２の接着層に分散された第１及び第２の発泡用ビーズが発泡する（シート材が膨張する）。具体的には、加熱により、第１および第２のシェルに内包された第１および第２の膨張剤が膨張し、その結果、第１および第２の発泡用ビーズが膨張し、ひいては第１および第２の接着層が膨張する（膨らむ）。この時、第１の接着層は、基材を介して、膨張した第２の接着層に押圧され、第１の接着層に分散した第１の発泡用ビーズの第１のシェルが破壊される（破泡する）。一方、第２の発泡用ビーズの第２のシェルは破壊されない。
【０００８】
これにより、第１のシェルに内包された第１の膨張剤は、第１の接着層から抜け出し、第１の接着層の体積が収縮する。このようにして、膨張剤による発泡用ビーズの過膨張（過発泡）が起因した接着層のスロットからのはみ出しを抑制することができる。また、第１の接着層が一旦発泡した段階で、スロット内のステータとコイルとの間にシート材が充填されるため、シート材の充填不良を抑えることができ、ティースの間においてコイルを安定して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の回転電機用のシート材を、回転電機のステータに形成されたスロットに配置した状態の要部断面図である。
【図２】図１に示すスロット内にコイルとシート材が配置された要部断面図であり、（ａ）は加熱前の状態を示し、（ｂ）は加熱後の状態を示す要部断面図である。
【図３】昇温温度と接着層の層厚の関係を示すグラフ図である。
【図４】（ａ）は加熱後の第１および第２の接着層の充填不良の状態を示す要部断面図、（ｂ）は加熱後の第１および第２の接着層がはみ出した状態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る回転電機用のシート材の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機１用のシート材１０を、回転電機１のステータ２に形成されたスロット４に配置した状態の要部断面図であり、ステータ２とコイル２０との位置関係を示している。図２（ａ）は、図１に示すスロット４内にコイル２０とシート材１０が配置された加熱前の状態を示す要部断面図、図２（ｂ）は、加熱後の状態を示す要部断面図である。
【００１１】
本実施形態に係るシート材１０を配置する回転電機１は、３相交流モータであり、図１では、コイル２０のＵ相とＶ相がコイルエンドで接している箇所のみを示すステータ２の要部を示したものである。したがって、別の部位では、Ｕ相とＷ相がコイルエンドで接している箇所、Ｖ相とＷ相がコイルエンドで接している箇所が存在する。なお、回転電機として３相交流モータに限られるものでないことは勿論である。
【００１２】
具体的には、図１の要部断面図は、回転電機１のステータ２に形成されたスロット４と、スロット４内に配置されたコイル２０とを示す断面図である。スロット４はステータ２の中心方向に延在するティース５，５に挟まれた空間であり、この空間内にコイル２０が配置される構成となっている。ティース５，５に挟まれたスロット４内に、コイル２０が配置されたとき、コイル２０とティース５，５との間には隙間６が形成されるため（図２（ａ）参照）、この隙間６にシート材１０が配置される。コイル２０は、断面形状が矩形のコイル単線２１，２１…を複数本重ねて接着固定されたものである。
【００１３】
シート材１０は、シート状の基材１１と、基材１１の一方の面に形成された第１の接着層１２と、基材１１の他方の面に形成された第２の接着層１３と、を備えている。基材１１としては、絶縁性および可撓性を有すれば特に限定されるものではないが、樹脂製のフィルムであり、樹脂製の繊維からなる織物または不織布等であってもよい。
【００１４】
基材１１の一方の面側に形成された第１の接着層１２は、たとえば熱膨張型のエポキシ系の接着剤１２ａに、第１の膨張剤１２ｂを熱可塑性樹脂からなる第１のシェル１２ｃに内包した第１の発泡用ビーズ１２ｄが分散されている。
【００１５】
第１の膨張剤１２ｂは、炭化水素からなる膨張剤が用いられ、加熱されると膨張してガス化するものである。第１のシェル１２ｃは、たとえばポリプロピレンやアクリル樹脂等が用いられ、第１の膨張剤１２ｂを内包するものである。第１の発泡用ビーズ１２ｄは、第２の発泡用ビーズ１３ｄに比べて、耐熱性の低い発泡用ビーズが用いられている。
【００１６】
この耐熱性の低い発泡用ビーズは、加熱時に内包された第１の膨張剤１２ｂがガス化し、第１の発泡用ビーズ１２ｄの第１のシェル１２ｃが破壊し、第１のシェル１２ｃからガス化した膨張剤１２ｂが抜けて破泡するものである。具体的には、たとえば第１のシェル１２ｃの厚さを、後述する第２のシェル１３ｃの厚さよりも薄くすることで、加熱時に第１のシェル１２ｃを破壊しやすくすることができる。特に、後述するように、加熱時の昇温速度を高くすることにより、接着剤１２ａが熱硬化する前に、このような現象を発現することができる。
【００１７】
基材１１の他方の面側に形成された第２の接着層１３は、たとえば熱膨張型のエポキシ系の接着剤１３ａに、第２の膨張剤１３ｂを熱可塑性樹脂からなる第２のシェル１３ｃに内包した第２の発泡用ビーズ１３ｄが分散されている。
【００１８】
第２の膨張剤１３ｂは、炭化水素からなる膨張剤が用いられ、加熱されると膨張してガス化するものである。第２のシェル１３ｃは、たとえばポリプロピレンやアクリル樹脂等が用いられ、第２の膨張剤１３ｂを内包するものである。第２の発泡用ビーズ１３ｄは、第１の発泡用ビーズ１２ｄに比べて、耐熱性の高い発泡用ビーズが用いられている。
【００１９】
この耐熱性の高い発泡用ビーズは、加熱後に内包された第２の膨張剤１３ｂがガス化するが、後述する加熱により発泡用ビーズの第２のシェル１３ｃが破壊せず、ガスが抜けないものである。具体的には、上述したように、第２のシェル１３ｃの厚さを第１のシェル１２ｃの厚さに比べて厚くすることで破壊しにくくすることができる。
【００２０】
なお、本実施形態では、第１のシェル１２ｃの厚さを、第２のシェル１３ｃの厚さよりも薄くすることにより、加熱時に第１のシェル１２ｃを破壊し易くしたが、たとえば、第１のシェル１２ｃの樹脂の耐熱温度（軟化点）を、第２のシェル１３ｃの樹脂の耐熱温度（軟化点）よりも低くすることにより、加熱時に第１のシェル１２ｃを破壊し易くしてもよい。また、この他にも、第１のシェル１２ｃに内包する第１の膨張剤１２ｂに、第２のシェル１３ｃに内包する第２の膨張剤１３ｂに比べて膨張率の高い膨張剤を用いることにより、加熱時に第１のシェル１２ｃを破壊し易くしてもよい。
【００２１】
このように、シート材１０をステータ２とコイル２０との間に配置した状態で加熱した際に、第１および第２の発泡用ビーズ１２ｄ，１３ｄが膨張するとともに、第１の発泡用ビーズ１２ｄの第１のシェル１２ｃが破壊され、第２の発泡用ビーズ１３ｄの第２のシェル１３ｃが破壊されないように、第１および第２の発泡用ビーズ１２ｄ，１３ｄを構成することができる。
【００２２】
ここで、前記した第１の接着層１２および第２の接着層１３の一例について、図３を参照してより詳細に説明する。耐熱性の高い第２の発泡用ビーズ１３ｄが用いられた第２の接着層１３は、加熱時の昇温速度が１５〜２０℃／分程度まで急激に膨張して、その層厚が２７０〜２８０ｍｍ程度となり、昇温温度が１２０℃／分付近では、その層厚が３００ｍｍを超える。このように、第２の接着層１３は、昇温速度の増加に伴いその層厚は増加するが、基本的にその層厚が低下しない特性を有するものである。すなわち、第２の接着層１３の第２のシェル１３ｃは、上述した昇温速度にかかわらず、破壊されることがない。
【００２３】
これに対して、耐熱性の低い第１の発泡用ビーズ１２ｄが用いられた第１の接着層１２は、加熱されると昇温速度が１５〜２０℃／分付近まで急激に膨張して膨張量が１９０ｍｍ程度となり、昇温速度が１２０℃／分付近では膨張量が１００ｍｍ程度まで下降する。このように、第１の接着層１２は、昇温速度がある昇温速度以上になると、第１のシェル１２ｃが破壊され、第１の接着層１２の層厚が低下する特性を有するものである。
【００２４】
このように、シート材１０の基材１１の一方に形成された第１の接着層１２と、基材１１の他方に形成された第２の接着層１３とは、加熱により昇温した際の膨張の特性が異なるものであり、第１の接着層１２は急激に膨張した後に収縮する特性を有し、第２の接着層１３は急激に膨張した後もこの膨張を維持する特性を有している。
【００２５】
前記の如く構成された本実施形態の回転電機用のシート材１０の作用について、図２を参照して以下に説明する。図２（ａ）に示すように、基材１１と、第１の接着層１２と、第２の接着層１３とからなる回転電機用のシート材１０は、ステータ２に形成されたスロット４とコイル２０との間に配置された状態では、隙間６が形成されている。隙間６は図ではシート材１０の両側において均等に形成されているが、シート材１０の形状によりシート材１０の両側において変動する。
【００２６】
このように、隙間６が形成されることで、ステータ２とコイル２０との間にシート材１０を容易に挿入して配置することができる。この状態でシート材１０を加熱すると、第１の接着層１２は膨張した後収縮し、第２の接着層１３は膨張する。
【００２７】
具体的には、第１の接着層１２は、加熱前の状態で厚層がｔ１であり、加熱により、たとえば、室温から昇温速度を１２０℃／分で加熱すると、その昇温途中で、第１の膨張剤１２ｂが膨張してガス化し、第１の発泡用ビーズ１２ｄの第１のシェル１２ｃが膨張する。一方、第２の接着層１３は、加熱前の状態で厚さがＴ１であり、加熱により、室温から昇温速度を１２０℃／分で加熱すると、第２の膨張剤１３ｂが膨張してガス化し、第２の発泡用ビーズ１３ｄの第２のシェル１３ｃが膨張する。
【００２８】
さらに加熱すると、第２の発泡用ビーズ１３ｄの第２のシェル１３ｃは破壊されず、さらに膨張する。第１の接着層１２は、基材１１を介して、第２の接着層１３に押圧されるとともに、第１のシェル１２ｃは破壊（破泡）する。この際、内部のガス化した第１の膨張剤１２ｂは第１のシェル１２ｃから放出され、ガス抜けすることで第１の接着層１２の体積が収縮し、第１の接着層１２の層厚はｔ２となる。このとき、第２の接着層１３の層厚はＴ２となる。
【００２９】
このように、シート材１０の表裏面に形成した第１の接着層１２と第２の接着層１３に膨張特性（発泡特性）が異なるものを用いたので、回転電機１のステータ２に形成されたスロット４内にコイル２０を配置して加熱したとき、第１の接着層１２および第２の接着層１３が過膨張（過発泡）して、ステータ２とコイル２０との間の隙間６からはみ出すことを抑制できる。
【００３０】
また、第１の接着層１２が、一旦発泡した段階で、スロット４内のステータ２とコイル２０との間にシート材１０が充填されるため、ステータ２とコイル２０との間の隙間６への充填不良を抑制することができる。さらに、ステータ２のティース５，５の間において、コイル２０を安定して固定することができる。
【００３１】
つぎに、本実施形態のシート材１０を使用せずに、基材の一方に通常の接着層を形成するとともに、基材の他方にも通常の接着層を形成した従来のシート材を使用し、接着層が充填不良となった場合、および接着層がはみ出した場合について、図４（ａ），（ｂ）を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図４（ａ）に示すシート材３０は、基材３１の一方の面に形成された第１の接着層３２と、基材３１の他方の面に形成された第２の接着層３３と、を備えている。基材３１の一方の面に形成された第１の接着層３２には、接着剤３２ａに、第１の膨張剤３２ｂを熱可塑性樹脂からなる第１のシェル３２ｃに内包した第１の発泡用ビーズ３２ｄが分散されており、基材３１の他方の面に形成された第２の接着層３３には、接着剤３３ａに、第２の膨張剤３３ｂを熱可塑性樹脂からなる第２のシェル３３ｃに内包した第２の発泡用ビーズ３３ｄが分散されている。
【００３３】
そして、このシート材３０をステータ２とコイル２０との間に配置した状態で加熱すると、第１の発泡用ビーズ３２ｄおよび第２の発泡用ビーズ３３ｄが膨張し、これらの発泡用ビーズはともに破壊（破泡）するものとなっている。すなわち、第１の発泡用ビーズ３２ｄおよび第２の発泡用ビーズ３３ｄは加熱されて所定の温度に達すると、内包された第１の膨張剤３２ｂおよび第２の膨張剤３３ｂはガス化し、第１のシェル３２ｃおよび第２のシェル３３ｃがともに破壊され、内包された膨張剤は放出されるため、第１の接着層３２および第２の接着層３３は体積が収縮して厚さが減少する。このため、ステータ２と、コイル２０との間に隙間６が残ってしまい、充填不良が発生する。
【００３４】
一方、図４（ｂ）に示すシート材４０は、基材４１の一方の面に形成された第１の接着層４２と、基材４１の他方の面に形成された第２の接着層４３と、を備えている。基材４１の一方の面に形成された第１の接着層４２には、接着剤４２ａに、第１の膨張剤４２ｂを熱可塑性樹脂からなる第１のシェル４２ｃに内包した第１の発泡用ビーズ４２ｄが分散されており、基材４１の他方の面に形成された第２の接着層４３には、接着剤４３ａに、第２の膨張剤４３ｂを熱可塑性樹脂からなる第２のシェル４３ｃに内包した第２の発泡用ビーズ４３ｄが分散されている。
【００３５】
そして、このシート材４０をステータ２とコイル２０との間に配置した状態で加熱すると、第１の発泡用ビーズ４２ｄおよび第２の発泡用ビーズ４３ｄが膨張し、これらの発泡用ビーズはともに破壊（破泡）しないものとなっている。すなわち、第１のシェル４２ｃおよび第２のシェル４３ｃは加熱されて所定の温度に達しても破壊されず、内包された第１の膨張剤４２ｂおよび第２の膨張剤４３ｂはガス化するが、第１のシェル４２ｃおよび第２のシェル４３ｃから放出されないため、第１の接着層４２および第２の接着層４３は体積が収縮せず厚さが減少しない。このため、ステータ２と、コイル２０との間に隙間６からはみ出して、ステータ２およびコイル２０から突出した突出部４２ｅ，４３ｅが発生する。
【００３６】
本実施形態のシート材１０は、前記したように、第１の発泡用ビーズ１２ｄおよび第２の発泡用ビーズ１３ｄが膨張するとともに、第１の発泡用ビーズ１２ｄの第１のシェル１２ｃが破壊され、第２の発泡用ビーズ１３ｄの第２のシェル１３ｃが破壊されないように、第１の発泡用ビーズ１２ｄおよび第２の発泡用ビーズ１３ｄが構成されているため、図４（ａ）に示すような充填不良が発生せず、図４（ｂ）に示す接着層のはみ出しが発生しない作用効果を奏するものである。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。たとえば、シート材は、基材の一方に第１の接着層を形成し、基材の他方に第２の接着層を形成したものであり、２つの接着層のいずれか一方の接着層のシェルが破壊するように構成されていればよいことは勿論である。
【００３８】
また、耐熱性の低い発泡用ビーズが用いられた第１の接着層と、耐熱性の高い発泡用ビーズが用いられた第２の接着層として、第１のシェルと第２のシェルの厚さの厚薄によって設定する例を示したが、これに限られるものでなく、シェルの材料やシェルの硬さを変更して耐熱性の高低を設定するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１：回転電機、２：ステータ、４：スロット、５：ティース、６：隙間、１０：回転電機用のシート材、１１：シート状の基材、１２：第１の接着層、１２ａ：接着剤、１２ｂ：第１の膨張剤、１２ｃ：第１のシェル、１２ｄ：第１の発泡用ビーズ、１３：第２の接着層、１３ａ：接着剤、１３ｂ：第２の膨張剤、１３ｃ：第２のシェル、１３ｄ：第２の発泡用ビーズ、２０：コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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