(57)【要約】【課題】ステータの巻線の劣化を抑制する。【解決手段】通電用被覆導線３１と、通電用被覆導線３１よりも皮膜３６の厚さが厚い少なくとも１本のサージ用被覆導線３５とがティース１３に分布巻されるステータ１０であって、サージ用被覆導線３５は、０Ｖ（ゼロボルト）が印加されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電用被覆導線と、前記通電用被覆導線よりも被覆厚さが厚い少なくとも１本のサージ用被覆導線とがティースに分布巻されるステータであって、
前記サージ用被覆導線は、０Ｖが印加されていること、
を特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータであって、
前記通電用被覆導線とサージ用被覆導線とは略同一外径であること、
を特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータに巻回される巻線の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インバータによってモータを駆動することが多く行われている。モータをインバータによって駆動する場合には、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ターン間に高電圧が発生することが知られている。このような巻線ターン間の分担電圧増加問題に対しては、巻線に使用する絶縁皮膜の厚さを厚くしたり耐コロナ性に優れた絶縁電線を使用したりする方法が用いられている。また、導電素材の上に絶縁皮膜を形成し、その表面に導電性絶縁皮膜を有する複合絶縁皮膜素線により巻線を構成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、スロットの占積率を向上させつつ絶縁電線間のコロナ放電を抑制するために、平角線の表面に設けられる熱可塑性樹脂絶縁皮膜の表面に突起を設けることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５４４５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２８８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インバータの発する急峻なサージ電圧が原因となって巻線の表面に電子が溜まることがある。インバータによって駆動されるモータの巻線では、インバータによって電圧の極性が反転することが繰り返されるので、巻線に印加される電圧の極性が変化した瞬間にあるターンの巻線の表面に溜まっていた電子がターン間電圧の低い他のターンの巻線の必要面に向って飛びだす。他の巻線の表面に向って飛び出した電子は、他の巻線の表面に衝突してその巻線表面の絶縁皮膜を損傷させる。そして、この電子の飛び出し、衝突が繰り返されると、巻線表面の絶縁皮膜が劣化し、最終的には巻線の絶縁低下、絶縁破壊に至る場合がある。
【０００６】
本発明は、ステータの巻線の劣化を抑制することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のステータは、通電用被覆導線と、前記通電用被覆導線よりも被覆厚さが厚い少なくとも１本のサージ用被覆導線とがティースに分布巻されるステータであって、前記サージ用被覆導線は、０Ｖが印加されていること、を特徴とする。
【０００８】
本発明のステータにおいて、前記通電用被覆導線とサージ用被覆導線とは略同一外径であること、としても好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ステータの巻線の劣化を抑制することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態におけるステータの端面を示す説明図である。
【図２】本発明のステータの第１コイルと第２コイルとが隣接した状態を示す説明図である。
【図３】インバータからステータに印加される電圧の変化を示す図である。
【図４】従来技術によるステータのコイル間の電子の移動を示す説明図である。
【図５】本発明におけるステータのコイル間の電子の移動を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示す様に、本実施形態のステータ１０は、複数のスロット１２とティース１３が内周に設けられるステータコア１５と、ステータコア１５のティース１３の巻回された各相の巻線２０とによって構成されている。図１では、一つ相の巻線２０の一部のみを示し、他の相の巻線は省略している。図１に示す様に、巻線２０は第１コイル２１、第２コイル２２、第３コイル２３、第４コイル２４及び図示しない第５から第８コイルの８つのコイルが分布巻きとなっている。コイルの番号は小さいほうが入力端子側で、番号の大きいものが中性点側のコイルを示し、各コイルはそれぞれ直列に接続されて一つの相の巻線２０を形成する。従って第１コイル２１は、入力端子に一番近いコイルであり、第２コイル２２は第１コイル２１に直列に接続される入力端子から二番目に配置されているコイルである。図１に示す第１コイル２１から第４コイル２４は、電気的には入力端側の第１コイル２１から第４コイル２４に向って直列に接続されている。一方、インバータのサージ電圧は、入力端子側の第１コイル２１が一番大きく、第２コイル２２から中性点側の第４コイル２４に向って次第に小さくなってくる。従って、第１コイル２１と第２コイル２２との間のサージ電圧差が最も大きくなってくる。
【００１２】
図１に示す様に、第１コイル２１は、スロット１２１とスロット１２１から反時計周りに５つめに配置されているスロット１２２との間の５つのティースに巻回され、第２コイル２２は第１コイル２１が巻回されているスロット１２２の隣のスロット１２３と、スロット１２３から反時計周りに５つめに配置されているスロット１２４との間の５つのティースに巻回されている。第３コイル２３は、第２コイル２２が巻回されるスロット１２４から反時計周りに７つ目のスロット１２７とスロット１２７から反時計周りに５つ目に配置されているスロット１２８との間の５つのティースに巻回され、第４コイル２４は、第２コイル２２と第３コイルの間のスロット１２５とスロット１２６の間の５つのティースに巻回されている。このように、各コイル２１から２４を順次隣接させないように配置するのは、各コイル間のサージ電圧差を小さくするためである。
【００１３】
図２は、第１コイル２１と第２コイル２２とが隣接しているスロット１２２とスロット１２３とを拡大した模式図である。なお、図２では説明のため、図中左側が第１コイル２１、右側が第２コイル２２となっている。また、各コイル２１，２２の断面は模式的に記載したものである。
【００１４】
図２に示す様に、第１コイル２１は、６本の通電用被覆導線３１と、６本の通電用被覆導線の中央に配置された１本のサージ用被覆導線３５が一体となって図中左側から巻回されている。第２コイル２２も同様に、６本の通電用被覆導線３１と、６本の通電用被覆導線の中央に配置された１本のサージ用被覆導線３５が一体となって図中右側から巻回されている。各コイル２１，２２の両側には各コイルが巻回されるティース１３が配置されている。各コイル２１，２２の通電用被覆導線３１は、電源に接続され、図３に示すような極性の変化するインバータからの電流が流れる導体３２の周りを薄い絶縁皮膜３３で覆ったものである。図２では円形断面であるが、四角型等他の形状であってもよい。また、各コイル２１，２２のサージ用被覆導線３５は、その外径が通電用被覆導線３１の外径と略同一で、絶縁皮膜３６が厚く、内部の導体３７の断面積が通電用被覆導線３１の内部の導体３２の断面積よりも小さいものである。サージ用被覆導線３５の内部の導体３７は、０Ｖ（ゼロボルト）の電位となる様に、例えば、中性点に接続されたり、インバータの接地点に接続されたりして０Ｖ（ゼロボルト）が印加されている。
【００１５】
以上のように構成されたステータ１０にインバータから電流が流れた際の各部の電位について説明する前に、サージ用被覆導線３５が配置されていない場合の通電用被覆導線３１の表面の損傷と劣化について説明する。先にも説明したように、インバータから各コイル２１，２２の通電用被覆導線３１にプラスの電位が掛かる場合、インバータによって発生するプラスのサージ電圧が各通電用被覆導線３１に掛かる。そして、第１コイル２１に掛かるサージ電圧は第２コイル２２に掛かるサージ電圧よりも高くなることから、図４（ａ）に示すように、サージ電圧による各導線３１，３５表面の電位は、第１コイル２１の通電用被覆導線３１の表面が最も高く（＋＋）、次に、第２コイル２２の通電用被覆導線３１の表面が高く（＋）なる。このため、電位の高い第１コイル２１の通電用被覆導線３１の表面に電子４０が滞留してくる。図３に示す様に、インバータから通電用被覆導線３１に掛かる電圧の極性が反転すると、サージ電圧の電位も反転する。すると、第１コイル２１に掛かるマイナスのサージ電圧が第２コイル２２に掛かるマイナスのサージ電圧よりも大きくなることから第１コイル２１の通電用被覆導線３１の表面の電位は大きなマイナス電位（−−）となり、マイナス（−）の電位となる第２コイルの通電用被覆導線３１の表面のマイナス電位（−）よりも電位が低くなってしまう。逆に言うと、第２コイルの通電用被覆導線３１の表面の電位の方が第１コイルの通電用被覆導線３１の電位よりも高くなってしまう。このため、電圧がプラスの場合に、相対的に電位の高い第１コイルの通電用被覆導線３１の表面に溜まっていた電子４０は、相対的に電位が高くなった第２コイルの通電被覆導線３１の表面に引き寄せられ、第２コイルの通電被覆導線３１の表面に衝突し、第２コイル２２の通電用被覆導線３１の表面を損傷させてしまう。そして、この損傷が繰り返されると絶縁皮膜３３が劣化して絶縁破壊等を引き起こすこととなる。
【００１６】
次に、図５を参照しながら、サージ用被覆導線３５を備えている本実施形態の巻線２０にインバータからの電流が流れた場合について説明する。なお、図５では第２コイル２２のサージ用被覆導線３５の図示は省略してある。先に説明したのと同様、インバータから各コイル２１，２２の通電用被覆導線３１にプラスの電圧が掛かる場合、インバータによって発生するプラスのサージ電圧が各通電用被覆導線３１に掛かる。そして、第１コイル２１に掛かるサージ電圧は第２コイル２２に掛かるサージ電圧よりも高くなることから、図５（ａ）に示すように、サージ電圧による各導線３１，３５表面の電位は、第１コイル２１の通電用被覆導線３１の表面が最も高く（＋＋）、次に、第２コイル２２の通電用被覆導線３１の表面が高く（＋）、サージ用被覆導線３５の表面が一番低く（０Ｖ）となっている。このため、最も電位の高い第１コイル２１の通電用被覆導線３１の表面に電子４０が滞留してくる。
【００１７】
一方、インバータから各コイル２１，２２の通電用被覆導線３１に掛かる電圧の極性が逆転してマイナスの電圧が掛かると、インバータによって発生するサージ電圧の極性も反転する。そして、第１コイル２１に掛かるサージ電圧の絶対値は第２コイル２２に掛かるサージ電圧の絶対値よりも高くなることから、図５（ｂ）に示すように、通電用被覆導線３１に掛かる電圧の極性が反転した際には、サージ電圧による各導線３１，３５表面の電位は、第１コイル２１の通電用被覆導線３１の表面が最も低く（−−）、次に、第２コイル２２の通電用被覆導線３１の表面が低く（−）、サージ用被覆導線３５の表面が一番高く（０Ｖ）なっている。このため、第１コイル２１の通電用被覆導線３１の表面に滞留していた電子４０は、最も電位が高いサージ用被覆導線３５の表面に引き寄せられ、サージ用被覆導線３５の表面に衝突する。しかし、サージ用被覆導線３５の表面の絶縁皮膜３６は、通電用被覆導線３１の絶縁皮膜３３よりも厚くなっていることから損傷により絶縁性が劣化することは無い。この際、電子４０は、サージ用被覆導線３５の表面よりも電位が低い第２コイル２２の通電用被覆導線３１の表面には引き寄せられず、第２コイル２２の通電用被覆導線３１の表面の絶縁皮膜３３を損傷させることはない。以上説明したように、本実施形態のステータ１０は巻線２０の劣化を効果的に抑制することができる。
【００１８】
また、本実施形態では、サージ用被覆導線３５の外径と通電用被覆導線３１の外径とは略同一の外径であることから、容易に巻線をティース１３に巻回することができる。
【符号の説明】
【００１９】
１０  ステータ、１２  スロット、１３  ティース、１５  ステータコア、２０  巻線、２１〜２４  第１コイル〜第４コイル、３１  通電用被覆導線、３２，３７  導体、３３，３６  絶縁皮膜、３５  サージ用被覆導線、４０  電子、１２１〜１２８  スロット。
【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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