(57)【要約】【課題】コイル巻線用の絶縁性皮膜付導線において、効率よくコイル巻線を冷却できる構成とすることである。【解決手段】回転電機のステータコア３２のスロット３８内では、１本のコイル巻線５０が順次積み重ねられて挿入される。１本のコイル巻線５０は、銅線等で構成される導体部５２と、その上に、ポリアミド（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂から構成される絶縁性皮膜部５４を有する。絶縁性皮膜部５４の外表面には、冷媒流通用の凹部溝５６，５８が設けられ、２つのコイル巻線５０がスロット３８の中で重ね合わせられると、この２つの凹部溝５６，５８が一体的な穴６０となって、この中を冷媒が流通できる。【選択図】図４
2012100433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線枠に順次巻線されるコイル巻線用の絶縁性皮膜付導線であって、
導体部と、
導体部の上に設けられ熱可塑性樹脂で構成される絶縁皮膜部と、
外表面に軸方向に延びる冷媒流通用凹部溝と、
を備えることを特徴とする絶縁性皮膜付導線。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁性皮膜付導線において、
絶縁皮膜部は、膜厚の厚い凸部と、膜厚の薄い凹部とを有することを特徴とする絶縁性皮膜付導線。
【請求項３】
請求項１に記載の絶縁性皮膜付導線において、
導体部は、断面形状が凹凸形状を有することを特徴とする絶縁性皮膜付導線。
【請求項４】
請求項１に記載の絶縁性皮膜付導線において、
冷媒流通用凹部溝は、２つのコイル巻線を重ね合わせたときに、一体化して１つの冷媒流通穴を形成するように、コイル巻線の断面形状について一方側側面とそれに背向する他方側側面のそれぞれの同じ位置に設けられることを特徴とする絶縁性皮膜付導線。
【請求項５】
ロータ軸に取り付けられる回転子であるロータと、
ロータの外周側に設けられ、コイル巻線用の絶縁性皮膜付導線を含む固定子であるステータと、
を備え、
絶縁性皮膜付導線は、
導体部と、
導体部の上に設けられ熱可塑性樹脂で構成される絶縁皮膜部と、
外表面に軸方向に延びる冷媒流通用凹部溝と、
を備えることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性皮膜付導線及び回転電機に係り、特に、導体部の上に絶縁性皮膜部を形成して構成されるコイル巻線用の絶縁性皮膜付導線及びこれを用いる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子には、固定子巻線あるいは電機子巻線と呼ばれるコイル巻線が配置される。固定子は、周方向に沿って複数のティースと呼ばれる突出部が配置されるステータコアと、巻線部とを含んで構成される。巻線部は、ステータコアの隣接するティースの間のスロットと呼ばれる空間にコイル巻線を挿入し、ティースに所定の方式でこのコイル巻線を巻回するスロット巻線と、巻回が終るとそのスロットからステータコアの外に引き出されるコイルエンド部とを含む。
【０００３】
回転電機に用いられるコイル巻線は、回転電機の駆動に伴って電流が流されるので発熱する。コイル巻線の発熱によって回転電機の温度も上昇し、その性能が温度によって変化するので、回転電機の冷却が行なわれる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ステータのスロット内に冷媒を流す回転電機として、ステータのスロットのロータ側開口部をアンダープレートで閉塞し、スロットの中央部に通路断面積調整部材を配置する構成が開示されている。これによってスロット内の冷媒通路断面積を小さくして冷媒速度を速くできるので、冷却効率を高めることができると述べられている。
【０００５】
特許文献２には、回転電機機械用巻線として、巻線を形成し電流により発熱する線材の軸方向に沿った中空部と、中空部から線材外表面に向かって開口する連通孔を設ける構造、線材の軸方向に沿って線材の外表面にらせん溝等の溝を形成する構造が開示されている。これらの溝を用いて冷却媒体を流し、発熱する線材を直接冷却し、ロータやステータを効率よく冷却できると述べられている。
【０００６】
特許文献３には、絶縁外被ケーブルが固定子のスロットに配置される回転電機において、スロット内に配置される複数の絶縁外被ケーブルのそれぞれの間に軸方向に延びる冷却管を配置する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１８６２０５号公報
【特許文献２】特開平６−１５０７３９号公報
【特許文献３】特開平１１−３５５９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
回転電機を冷却するには、発熱する導体部に冷媒通路を設けて、その冷媒通路に冷媒を流せば、最も冷却効率がよくなることが考えられる。しかし、導体部に冷媒通路を設けると、導体部の断面積が減少する。導体部の断面積を変えないで導体部に冷媒通路を設けると、導体部の外径が大きくなり、回転電機の大型化を招く。
【０００９】
本発明の目的は、導体部の断面積を変えることなく、効率よくコイル巻線を冷却できる絶縁性皮膜付導線及びこれを用いる回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る絶縁性皮膜付導線は、巻線枠に順次巻線されるコイル巻線用の絶縁性皮膜付導線であって、導体部と、導体部の上に設けられ熱可塑性樹脂で構成される絶縁皮膜部と、外表面に軸方向に延びる冷媒流通用凹部溝と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る絶縁性皮膜付導線において、絶縁皮膜部は、膜厚の厚い凸部と、膜厚の薄い凹部とを有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る絶縁性皮膜付導線において、導体部は、断面形状が凹凸形状を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る絶縁性皮膜付導線において、冷媒流通用凹部溝は、２つのコイル巻線を重ね合わせたときに、一体化して１つの冷媒流通穴を形成するように、コイル巻線の断面形状について一方側側面とそれに背向する他方側側面のそれぞれの同じ位置に設けられることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機は、ロータ軸に取り付けられる回転子であるロータと、ロータの外周側に設けられ、コイル巻線用の絶縁性皮膜付導線を含む固定子であるステータと、を備え、絶縁性皮膜付導線は、導体部と、導体部の上に設けられ熱可塑性樹脂で構成される絶縁皮膜部と、外表面に軸方向に延びる冷媒流通用凹部溝と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、コイル巻線用の絶縁性皮膜付導線は、導体部の上に設けられ熱可塑性樹脂で構成される絶縁皮膜部の外表面に軸方向に延びる冷媒流通用凹部溝を備える。これにより、導体部に穴を設ける等によって導体部の断面積を変える方法によらず、効率よくコイル巻線を冷却できる。
【００１６】
また、絶縁性皮膜付導線において、絶縁皮膜部は、膜厚の厚い凸部と、膜厚の薄い凹部とを有する。ここでは、絶縁皮膜部に凹凸部を設けるので、その凹部を冷媒流通用凹部溝として用いることができる。
【００１７】
また、絶縁性皮膜付導線において、導体部は、断面形状が凹凸形状を有するので、絶縁皮膜部を均一な厚さとして、一様な絶縁性能を確保しながら、外表面に現れる凹凸の凹部を冷媒流通用凹部溝として用いることができる。
【００１８】
また、絶縁性皮膜付導線において、冷媒流通用凹部溝は、２つのコイル巻線を重ね合わせたときに、一体化して１つの冷媒流通穴を形成するように、コイル巻線の断面形状について一方側側面とそれに背向する他方側側面のそれぞれの同じ位置に設けられるので、重ね合わされたときでも効率的にコイル巻線を冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態のコイル巻線用絶縁皮膜付導線が用いられる回転電機の様子を示す図である。
【図２】図１における固定子を抜き出して示す図である。
【図３】図２におけるＡ部を内径側から見た様子を示す図である。
【図４】図３のＳ−Ｓ線に沿った断面の様子を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態のコイル巻線用絶縁皮膜付導線の断面形状を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態のコイル巻線用絶縁皮膜付導線の別の断面形状を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態のコイル巻線用絶縁皮膜付導線のさらに別の断面形状を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態のコイル巻線用絶縁皮膜付導線の他の断面形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、回転電機として、永久磁石型ロータとステータ巻線を有するステータとの組み合わせを説明するが、ロータは永久磁石型以外の形式でもよく、例えば、リラクタンス型ロータであってもよい。また、以下では、ロータコアもステータコアも電磁鋼板を積層して形成されたものを説明するが、電磁鋼板以外の材料であってもよく、例えば、粉末成形等で形成されるものであってもよい。
【００２１】
以下では、絶縁性皮膜部は、導体部の上に熱可塑性樹脂で形成されるものとして説明するが、熱可塑性樹脂を複数層で構成されるものとしてもよく、また、導体部と熱可塑性樹脂との間にエナメル層等の中間層を設けるものとしてもよく、熱可塑性樹脂の表面に接着層を設けるものとしてもよい。
【００２２】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００２３】
図１は、回転電機１０の構成を示す図である。回転電機１０は三相同期型であって、モータケース１２に出力軸であるロータ軸１４が支持され、ロータ軸１４に回転子であるロータ２０が固定され、ロータ２０の外周側に固定子であるステータ３０が配置される。
【００２４】
ロータ２０は、上記のようにロータ軸１４に固定された回転子で、電磁鋼板を積層して形成されるロータコア２２と、ロータコア２２に埋め込み型で配置される複数の永久磁石２４を含んで構成される。なお、永久磁石２４は、ロータコア２２に埋め込まずに、ステータ３０に直接向かい合うように配置されてもよい。
【００２５】
ステータ３０は、ロータ２０に対し回転磁界を与える機能を有し、この回転磁界とロータ２０の永久磁石２４との電磁的協働作用によって、ロータ２０に回転エネルギを与える固定子である。ステータ３０は、電磁鋼板を積層して形成されるステータコア３２と、ステータコアに巻回される巻線部とで構成される。
【００２６】
ステータコア３２は、円環状の部材で、内周側に、周方向に沿って複数のティースと呼ばれる突出部が配置される。巻線部は、ステータコア３２の隣接するティースの間のスロットと呼ばれる空間にコイル巻線を挿入し、ティースに所定の方式でこのコイル巻線を巻回するスロット巻線と、巻回が終るとそのスロットからステータコア３２の外に引き出されるコイルエンド部とを含んで構成される。図１では、ステータコア３２の内部にスロット巻線が隠れているので、コイルエンド部３４のみが図示されている。
【００２７】
図２は、図１のステータ３０の部分を抜き出して斜視図で示す図である。ここでは、ステータコア３２の内周側に複数のティース３６が示され、隣接するティース３６の間の隙間空間であるスロット３８が僅かに示され、スロット３８からステータコア３２の軸方向の両側に引き出されたコイル巻線がコイルエンド部３４を形成する様子が示される。
【００２８】
図３は、図２のＡ部を内径側から見た様子を示す図、図４は、図３のＳ−Ｓ線に沿った断面の様子を示す図である。図３では、ステータコア３２がティース３６として示され、スロット３８がその中に配置される絶縁シート４０が見える様子が示される。図４に示されるように、この絶縁シートの中のコイル巻線５０の部分が、スロット巻線３３に相当する。図３では、ステータコア３２の上部側および下部側のコイルエンド部３４のそれぞれにおいて、２つのコイル巻線５０が重なりあう様子が示されている。
【００２９】
ステータコア３２のスロット３８内では、図４に示されるように、１本のコイル巻線５０が順次積み重ねられて挿入される。つまり、回転電機１０の三相の同じ相のコイル巻線５０が隣接して積み重ねられて配置される。１本のコイル巻線５０は、銅線等で構成される導体部５２と、その上に、ポリアミド（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂から構成される絶縁性皮膜部５４を有する。絶縁性皮膜部５４の外表面には、凹部溝５６，５８が設けられ、２つのコイル巻線５０がスロット３８の中で重ね合わせられると、この２つの凹部溝５６，５８が一体的な穴６０となって、この中を冷媒が流通できる。
【００３０】
導体部４４の材質は、銅以外の良導体金属であってもよい。絶縁性皮膜部４６の材質は、ポリアミド以外のものを用いることができる。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエステル（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）等を用いることができる。導体部４４の上に絶縁性皮膜部４６を形成する方法としては、樹脂と溶剤の混合物であるワニスを導体部４４の上に塗布し、適当な焼付炉で焼付する方法等を用いることができる。
【００３１】
図５は、図４のＢ部の部分拡大図であって、コイル巻線５０の断面形状について、スロット３８の中に配置される場合を例として説明する図である。コイル巻線５０は、上記のように導体部５２とその上に設けられる絶縁性皮膜部５４を含んで構成される。ここでは、導体部５２は矩形断面を有している。絶縁性皮膜部５４は、膜厚の厚い部分と、膜厚の薄い部分とを有しており、この膜厚の薄い部分が、コイル巻線５０の外表面における凹部溝５６，５８となっている。
【００３２】
この凹部溝５６，５８は、コイル巻線５０の軸方向に延びる。図３では、コイルエンド部３４において、コイル巻線５０の軸方向に延びる凹部溝５６の様子が示されている。また、この２つの凹部溝５６，５８は、コイル巻線５０の断面形状について一方側側面とそれに背向する他方側側面のそれぞれの同じ位置に設けられる。同じ位置とは、一方側側面と他方側側面に共通して接続される共通側面の位置から測って同じ距離の位置という意味である。図５で、一方側側面を凹部溝５８が設けられる側面とし、他方側側面を凹部溝５８が設けられる側面とすると、共通側面は、左側側面または右側側面であるが、凹部溝５６，５８は、この共通側面から測って同じ位置に設けられる。
【００３３】
これによって、２つのコイル巻線５０を重ね合わせたときに、一体化して１つの冷媒流通用の穴６０が形成される。その意味で、凹部溝５６，５８は、冷媒流通用凹部溝である。
【００３４】
図６は、他の断面形状を有するコイル巻線７０を示す図である。このコイル巻線７０は、矩形断面形状を有する導体部７２と、その上に形成される絶縁性皮膜部７４とを含んで構成され、絶縁性皮膜部７４の外表面の４つの各側面にそれぞれ凹部溝７６，７８，８０，８２が設けられる。これらの凹部溝７６，７８，８０，８２は、コイル巻線７０の軸方向に延び、２つのコイル巻線５０を重ね合わせたときに、一体化して１つの冷媒流通用の穴６０が形成されるような位置にそれぞれ配置される。
【００３５】
図６では、図の縦方向にコイル巻線７０が重ねられる様子が示され、その場合に２つの凹部溝７６，７８が１つに一体化して形成される穴６０が図示されている。ここでは、残りの凹部溝８０，８２はスロット３８の内壁との間に冷媒流通用の通路を形成する。また、図６の横方向にコイル巻線７０が配置されることを考えると、その場合には、２つの凹部溝８０，８２が一体化して１つの穴が形成されることになる。
【００３６】
図５、図６では、導体部５２，７２が矩形形状の断面形状を有しているが、図７、図８は、導体部が凹凸形状の断面形状を有し、絶縁性皮膜部が一様の厚さを有するコイル巻線９０，１００を示す図である。図７のコイル巻線９０は、略Ｈ字形状の断面形状を有する導体部９２と、その上に一様な厚さで形成される絶縁性皮膜部９４を有する。導体部９２の凹凸形状によって、コイル巻線９０の外形は、凹部溝９６，９８を有し、外観上は図５で説明したコイル巻線５０と同じである。
【００３７】
図８のコイル巻線１００は、矩形の四隅から突き出し部をそれぞれ有する凹凸形状の断面形状を有する導体部１０２と、その上に一様な厚さで形成される絶縁性皮膜部１０４を有する。導体部１０２の凹凸形状によって、コイル巻線１００の外形は、４つの凹部溝１０６，１０８，１１０，１１２を有し、外観上は図６で説明したコイル巻線７０とほぼ同じである。
【００３８】
このように、導体部とその上の絶縁皮膜部とを有するコイル巻線において、その外表面、すなわち、絶縁皮膜部の外表面に、軸方向の凹部溝を形成することができ、この凹部溝を、冷媒流通用溝として用いることで、コイル巻線を効果的に冷却できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る絶縁性皮膜付導線は、回転電機の固定子巻線等に利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  回転電機、１２  モータケース、１４  ロータ軸、２０  ロータ、２２  ロータコア、２４  永久磁石、３０  ステータ、３２  ステータコア、３３  スロット巻線、３４  コイルエンド部、３６  ティース、３８  スロット、４０  絶縁シート、５０，７０，９０，１００  コイル巻線、５２，７２，９２，１０２，１０４  導体部、５４，７４，９４  絶縁性皮膜部、５６，５８，７６，７８，８０，８２，９６，９８，１０６，１０８，１１０，１１２  凹部溝、６０  穴。
【図１】
2012100433.tif 000003
【図２】
2012100433.tif 000004
【図３】
2012100433.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012100433.tif 000007
【図６】
2012100433.tif 000008
【図７】
2012100433.tif 000009
【図８】
2012100433.tif 000010