コイル、モータ、及びコア用絶縁材
【課題】表面に半導電層を有する巻線を用いつつ、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能なコイルを得る。
【解決手段】コイル４は、ティース部１１を有するコア１０と、コア１０を被覆するインシュレータ１２と、インシュレータ１２を介してティース部１１の外周上に整列して巻回され、導体２０、導体２０を被覆する絶縁層２１、及び絶縁層２１を被覆する半導電層２２を有する巻線１３と、を備え、ティース部１１を被覆している部分のインシュレータ１２の表面には、巻線１３を配置するための、巻線１３の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部３１〜３６が形成されており、複数の凹部３１〜３６には、第１凹部３３と、第１凹部３３に隣接し、第１凹部３３との中心間隔が巻線１３の直径未満である第２凹部３４と、が含まれ、第１凹部３３に配置された巻線１３と第２凹部３４に配置された巻線１３とが互いに接触する。
【解決手段】コイル４は、ティース部１１を有するコア１０と、コア１０を被覆するインシュレータ１２と、インシュレータ１２を介してティース部１１の外周上に整列して巻回され、導体２０、導体２０を被覆する絶縁層２１、及び絶縁層２１を被覆する半導電層２２を有する巻線１３と、を備え、ティース部１１を被覆している部分のインシュレータ１２の表面には、巻線１３を配置するための、巻線１３の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部３１〜３６が形成されており、複数の凹部３１〜３６には、第１凹部３３と、第１凹部３３に隣接し、第１凹部３３との中心間隔が巻線１３の直径未満である第２凹部３４と、が含まれ、第１凹部３３に配置された巻線１３と第２凹部３４に配置された巻線１３とが互いに接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル、モータ、及びコア用絶縁材に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、導体と、導体を被覆する絶縁層と、絶縁層を被覆する半導電層とを有する構造の巻線を用いたコイルが開示されている。このように表面に半導電層を有する巻線を用いることにより、半導電層を有しない通常の巻線を用いたコイルと比較して巻線間の部分放電が抑制されるため、高電圧機器用途に適したコイルを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０７７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２は、表面に半導電層を有する巻線に関して、隣接する巻線同士の隙間寸法（巻線間隔）と、当該巻線間の電界強度との関係を解析した結果を示すグラフである。図１２から明らかなように、巻線間隔が０．００２ｍｍ付近の領域において、電界強度が他の領域よりも極端に大きくなっていることが分かる。従って、表面に半導電層を有する巻線を用いたコイルにおいて、隣接する巻線同士の間に０．００２ｍｍ程度の隙間が生じると、その箇所の電界強度が高くなって巻線間の部分放電が発生しやすくなる。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、表面に半導電層を有する巻線を用いつつ、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能な、コイル、モータ、及びコイル用絶縁材を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係るコイルは、ティース部を有するコアと、前記コアを被覆する絶縁材と、前記絶縁材を介して前記ティース部の外周上に整列して巻回され、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線と、を備え、前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、前記複数の凹部には、第１凹部と、前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれ、前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第２凹部に配置された前記巻線とが互いに接触することを特徴とするものである。
【０００７】
第１の態様に係るコイルによれば、ティース部を被覆している部分の絶縁材の表面には、巻線を配置するための、巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、第１凹部と、第１凹部に隣接し、第１凹部との中心間隔が巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれる。そして、第１凹部に配置された巻線と第２凹部に配置された巻線とが互いに接触するため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係るコイルは、第１の態様に係るコイルにおいて特に、前記複数の凹部には、前記第２凹部とは反対側で前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第３凹部と、前記第１凹部とは反対側で前記第２凹部に隣接し、前記第２凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第４凹部と、がさらに含まれ、前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第３凹部に配置された前記巻線との間、及び前記第２凹部に配置された前記巻線と前記第４凹部に配置された前記巻線との間には、それぞれ所定の隙間が形成されることを特徴とするものである。
【０００９】
第２の態様に係るコイルによれば、第１凹部に配置された巻線と第３凹部に配置された巻線との間、及び第２凹部に配置された巻線と第４凹部に配置された巻線との間には、それぞれ所定の隙間が形成される。従って、巻線の積層構造の下層から上層に亘って、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係るコイルは、第２の態様に係るコイルにおいて特に、前記絶縁材の表面には、前記第１乃至第４凹部を有する構造が、前記ティース部の長さ方向に沿って繰り返し形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
第３の態様に係るコイルによれば、第１乃至第４凹部を有する構造が、ティース部の長さ方向に沿って繰り返し形成されている。従って、巻線の積層構造の各層において、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係るコイルは、第１〜第３のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、単線の巻線であることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の態様に係るコイルによれば、単線の巻線を用いたコイルにおいて、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００１４】
本発明の第５の態様に係るコイルは、第１〜第３のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、等電位で対を成す第１巻線及び第２巻線を含み、前記第１凹部には前記第１巻線が配置され、前記第２凹部には前記第２巻線が配置されることを特徴とするものである。
【００１５】
第５の態様に係るコイルによれば、等電位で対を成す第１巻線及び第２巻線を含む巻線を用いたコイルにおいて、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００１６】
本発明の第６の態様に係るコイルは、第１〜第５のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、その端部において、前記導体と前記半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されていることを特徴とするものである。
【００１７】
第６の態様に係るコイルによれば、巻線は、その端部において、導体と半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている。従って、巻線の端部において導体と半導電層との間で部分放電が発生することを、予め回避することが可能となる。
【００１８】
本発明の第７の態様に係るコイルは、第１〜第６のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルであることを特徴とするものである。
【００１９】
第７の態様に係るコイルによれば、コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルである。入力側に最も近いコイルは入力電圧の影響を受けやすいため、高電圧が入力された場合に、当該コイルの両端電圧も高くなって巻線間の部分放電が生じやすい。従って、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルに対して、本発明を適用して部分放電が生じにくい構造を採用することにより、巻線間の部分放電を予め抑制することが可能となる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係るコイルは、第７の態様に係るコイルにおいて特に、相が異なる複数のコイル同士の間を電気的に絶縁するための絶縁部材をさらに備えることを特徴とするものである。
【００２１】
第８の態様に係るコイルによれば、相が異なる複数のコイル同士の間は、絶縁部材によって電気的に絶縁される。従って、相内よりも高電圧となる相間を、絶縁部材によって適切に絶縁することが可能となる。
【００２２】
本発明の第９の態様に係るモータは、第１の態様に係るコイルを有するステータと、ロータと、を備えることを特徴とするものである。
【００２３】
第９の態様に係るモータによれば、ステータが第１の態様に係るコイルを有することにより、ティース部を被覆している部分の絶縁材の表面には、巻線を配置するための、巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、第１凹部と、第１凹部に隣接し、第１凹部との中心間隔が巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれる。そして、第１凹部に配置された巻線と第２凹部に配置された巻線とが互いに接触するため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００２４】
本発明の第１０の態様に係るコア用絶縁材は、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線を、コアのティース部の外周上に整列して巻回するために、前記コアを被覆するコア用絶縁材であって、前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、前記複数の凹部には、第１凹部と、前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれることを特徴とするものである。
【００２５】
第９の態様に係るコア用絶縁材によれば、ティース部を被覆している部分の絶縁材の表面には、巻線を配置するための、巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、第１凹部と、第１凹部に隣接し、第１凹部との中心間隔が巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれる。従って、第１凹部に配置された巻線と、第２凹部に配置された巻線とを互いに接触させることができる。その結果、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができるため、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、表面に半導電層を有する巻線を用いつつ、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能な、コイル、モータ、及びコア用絶縁材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】一つのコイルの構造を模式的に示す図である。
【図３】巻線の構造を示す断面図である。
【図４】インシュレータの構造の一部を示す図である。
【図５】インシュレータ上に巻線を巻回する工程の第１の例を示す図である。
【図６】インシュレータ上に巻線を巻回する工程の第１の例を示す図である。
【図７】インシュレータ上に巻線を巻回する工程の第２の例を示す図である。
【図８】巻線の積層構造の他の例を示す図である。
【図９】巻線の端部に施されている端部処理の第１の例を示す図である。
【図１０】巻線の端部に施されている端部処理の第２の例を示す図である。
【図１１】モータの使用例を示す図である。
【図１２】表面に半導電層を有する巻線に関して、隣接する巻線同士の隙間寸法と、当該巻線間の電界強度との関係を解析した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ１の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すようにモータ１は、円環状のステータ３と、ステータ３の円環内に配置されたロータ２とを備えて構成されている。ステータ３は、分割された複数のコイル４が円環に沿って並設された構造（いわゆる分割ステータ）を有している。
【００３０】
図２は、一つのコイル４の構造を模式的に示す図である。図２に示すようにコイル４は、四角柱状のティース部１１を有するコア１０と、ティース部１１を含むコア１０の一部表面上に配置されることにより、コア１０を部分的に被覆する絶縁性のインシュレータ（絶縁材）１２と、インシュレータ１２を介してティース部１１の外周上に整列して巻回された巻線１３とを備えて構成されている。
【００３１】
図３は、巻線１３の構造を示す断面図である。図３に示すように巻線１３は、円形の断面構造を有しており、中心の導体２０と、導体２０を被覆する絶縁層２１と、絶縁層２１を被覆する半導電層２２とを含む構造を成している。導体２０の材質は、例えば銅である。絶縁層２１の材質は、例えばポリアミドイミドである。半導電層２２の材質は、例えば、カーボンブラック粉末等の導電性物質が混練されたポリアミドイミドである。但し、各層の材質はこの例に限定されるものではない。また、導体２０の直径は例えば０．８ｍｍであり、絶縁層２１の厚みは例えば０．０４４ｍｍであり、半導電層２２の厚みは例えば０．００５ｍｍである。但し、各層の寸法はこの例に限定されるものではない。半導電層２２の表面抵抗率は１０６Ω／□未満（望ましくは１０４Ω／□未満）に設定されており、これにより、高い部分放電開始電圧（１０４Ω／□未満で３８００Ｖｐ以上）が実現される。
【００３２】
図４は、インシュレータ１２の構造の一部を示す図である。図４に示すようにインシュレータ１２の表面には、巻線１３を整列して配置するための複数の凹部３１〜３６が形成されている。凹部３１〜３６の曲率半径は、巻線１３の半径に等しく設定されている。なお、凹部３１〜３６は、四角柱状のティース部１１の必ずしも外周全域に対応して形成されている必要はなく、少なくとも四角柱の４カ所の角部に対応して形成されていればよい。
【００３３】
また、図４を参照して、凹部３１と凹部３２との中心間隔Ｌ１、凹部３３と凹部３４との中心間隔Ｌ１、及び凹部３５と凹部３６との中心間隔Ｌ１は、巻線１３の直径未満の値（例えば直径の９９％）に設定されている。また、凹部３２と凹部３３との中心間隔Ｌ２、及び凹部３４と凹部３５との中心間隔Ｌ２は、巻線１３の直径より大きい値（例えば直径の１０５％）に設定されている。また、凹部３１，３４，３５の深さは、凹部３２，３３，３６の深さよりも浅く設定されている。インシュレータ１２には、凹部３２〜３５を構成単位として、ティース部１２の長さ方向に沿って当該構成単位が繰り返し形成されている。
【００３４】
図５及び図６は、インシュレータ１２上に巻線１３を巻回する工程の第１の例を示す図である。図５，６に示した例において、巻線１３は、１本の巻線によって構成されている。
【００３５】
図５を参照して、巻線の積層構造の最も内側の層となる第１層Ｌ１において、凹部３１〜３６に従って巻線１３が順に巻回される。具体的に、巻線１３の第１ターンＡ１が凹部３１に従って巻回され、次に第２ターンＡ２が凹部３２に従って巻回され、第３〜第５ターンＡ３〜Ａ５に関しても同様の動作が繰り返された後、第６ターンＡ６が凹部３６に従って巻回される。図５に示すように、第１ターンＡ１と第２ターンＡ２とは互いに接触し、第３ターンＡ３と第４ターンＡ４とは互いに接触し、第５ターンＡ５と第６ターンＡ６とは互いに接触している。また、第２ターンＡ２と第３ターンＡ３との間、及び第４ターンＡ４と第５ターンＡ５との間には、それぞれ所定の隙間が形成されている。
【００３６】
次に図６を参照して、第１層Ｌ１の外側の層となる第２層Ｌ２において、すでに第１層Ｌ１に巻回された巻線１３に従って巻線１３が順に巻回される。具体的に、第７ターンＡ７が第５ターンＡ５及び第６ターンＡ６に従って巻回され、次に第８ターンＡ８が第４ターンＡ４及び第５ターンＡ５に従って巻回され、第９及び第１０ターンＡ９，Ａ１０に関しても同様の動作が繰り返された後、第１１ターンＡ１１が第１ターンＡ１及び第２ターンＡ２に従って巻回される。なお、図示は省略するが、第３層以降においても同様に、下層ですでに巻回されている巻線１３に従って、巻線１３が順に巻回される。
【００３７】
また、図６に示すように、第２層Ｌ２内の巻線１３は、第１層Ｌ１内の巻線１３に接触している。例えば、第８ターンＡ８は第４ターンＡ４及び第５ターンＡ５に接触しており、第１０ターンＡ１０は第２ターンＡ２及び第３ターンＡ３に接触している。
【００３８】
図７は、インシュレータ１２上に巻線１３を巻回する工程の第２の例を示す図である。図７に示した例において、巻線１３は、等電位で対を成す２本の巻線（第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂ）を含んで構成されている。
【００３９】
図７を参照して、巻線の積層構造の最も内側の層となる第１層Ｌ１において、凹部３１〜３６に従って第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂが順に巻回される。具体的に、第２巻線Ｂの第１ターンＢ１が凹部３１に従って巻回され、次に第１巻線Ａの第２ターンＡ２が凹部３２に従って巻回され、次に第２巻線Ｂの第２ターンＢ２が凹部３３に従って巻回され、次に第１巻線Ａの第３ターンＡ３が凹部３４に従って巻回され、次に第２巻線Ｂの第３ターンＢ３が凹部３５に従って巻回され、次に第１巻線Ａの第４ターンＡ４が凹部３６に従って巻回される。図７に示すように、第２巻線Ｂの第１ターンＢ１と第１巻線Ａの第２ターンＡ２とは互いに接触し、第２巻線Ｂの第２ターンＢ２と第１巻線Ａの第３ターンＡ３とは互いに接触し、第２巻線Ｂの第３ターンＢ３と第１巻線Ａの第４ターンＡ４とは互いに接触している。また、第１巻線Ａの第２ターンＡ２と第２巻線Ｂの第２ターンＢ２との間、及び第１巻線Ａの第３ターンＡ３と第２巻線Ｂの第３ターンＢ３との間には、それぞれ所定の隙間が形成されている。なお、図示は省略するが、第２層Ｌ２以降においても同様に、下層ですでに巻回されている巻線１３に従って、第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂが順に巻回される。
【００４０】
図８は、巻線１３の積層構造の他の例を示す図である。図８に示すようにインシュレータ１２の表面には、巻線１３を整列して配置するための複数の凹部４０が形成されている。なお、凹部４０は、四角柱状のティース部１１の必ずしも外周全域に対応して形成されている必要はなく、少なくとも四角柱の４カ所の角部に対応して形成されていればよい。互いに隣接する凹部４０間の中心間隔は、巻線１３の直径より大きい値（例えば直径の１０３％）に設定されている。図８において巻線１３の図形内に数字を付して示したように、巻線１３は、斜め上方に向かって順に巻回される（いわゆる斜め巻き）。これにより、例えば、巻線１３の第２ターン（数字「２」を付した巻線１３）は、第１ターン（数字「１」を付した巻線１３）に接触し、巻線１３の第４ターン（数字「４」を付した巻線１３）は、第３ターン（数字「３」を付した巻線１３）に接触する。また、第４ターンは、第１ターン、第５ターン（数字「５」を付した巻線１３）、及び第９ターン（数字「９」を付した巻線１３）にも接触する。なお、積層構造の同一層に属する巻線１３同士（例えば第１ターンと第３ターン）は、互いに接触しない。
【００４１】
図９は、巻線１３の端部に施されている端部処理の第１の例を示す図である。巻線１３の端部においては、半導電層２２及び絶縁層２１を剥離することによって導体２０が露出されるが、その際、半導電層２２のみを剥離することによって絶縁層２１が露出した領域を、導体２０と半導電層２２との間に所定の距離だけ残す。これにより、当該領域を間に挟むことによって、導体２０と半導電層２２とが互いに電気的に分離される。
【００４２】
図１０は、巻線１３の端部に施されている端部処理の第２の例を示す図である。巻線１３の端部においては、半導電層２２及び絶縁層２１を剥離することによって導体２０が露出されるが、その際、半導電層２２の先端及び導体２０の一部を含む所定の領域を、絶縁性樹脂等の封止材５０によって封止する。これにより、封止材５０を間に挟むことによって、導体２０と半導電層２２とが電気的に分離される。
【００４３】
図１１は、モータ１の使用例を示す図である。複数のコイルＵ１〜Ｕ４から成る直列接続体、複数のコイルＶ１〜Ｖ４から成る直列接続体、及び複数のコイルＷ１〜Ｗ４から成る直列接続体が、インバータ６０のＵ相、Ｖ相、及びＷ相にそれぞれ接続されている。コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、それぞれの直列接続体のうち、入力側であるインバータ６０に最も近いコイルである。上述したコイル４の構造を、少なくともコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対して適用する。但し、各直列接続体の全てのコイルに対して適用してもよい。
【００４４】
また、Ｕ相のコイルＵ１〜Ｕ４とＶ相のコイルＶ１〜Ｖ４との間、Ｖ相のコイルＶ１〜Ｖ４とＷ相のコイルＷ１〜Ｗ４との間、及びＷ相のコイルＷ１〜Ｗ４とＵ相のコイルＵ１〜Ｕ４との間は、相間絶縁紙とエナメル等の絶縁材とを含む所定の絶縁部材（図示しない）によって、互いに電気的に絶縁されている。当該絶縁部材の厚みは、想定される相間電圧に応じて設定される。これにより、相内よりも高電圧となる相間を、当該絶縁部材によって適切に絶縁することができる。また、図２に示したように巻線１３と接地電位（コア１０）との間は、インシュレータ１２によって互いに電気的に絶縁されている。インシュレータ１２の厚みは、想定される対地電圧に応じて設定される。これにより、相内よりも高電圧となる対地間を、インシュレータ１２によって適切に絶縁することができる。
【００４５】
図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、ティース部１１を被覆している部分のインシュレータ１２の表面には、巻線１３を配置するための、巻線１３の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部３１〜３６が形成されており、複数の凹部３１〜３６には、第１凹部３３と、第１凹部３３に隣接し、第１凹部３３との中心間隔が巻線１３の直径未満である第２凹部３４と、が含まれる。そして、第１凹部３３に配置された巻線１３と第２凹部３４に配置された巻線１３とが互いに接触するため、互いに接触する巻線１３の半導電層２２同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線１３間の部分放電を効果的に抑制することが可能となるため、電気自動車用モータやハイブリッド自動車用モータ等の高電圧機器用途に適したコイルを得ることができる。
【００４６】
また、図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、第１凹部３３に配置された巻線１３と第３凹部３２に配置された巻線１３との間、及び第２凹部３４に配置された巻線１３と第４凹部３５に配置された巻線１３との間には、それぞれ所定の隙間が形成される。従って、巻線１３の積層構造の下層から上層に亘って、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００４７】
また、図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、第１乃至第４凹部３２〜３５を有する構造が、ティース部１１の長さ方向に沿って繰り返し形成されている。従って、巻線１３の積層構造の各層において、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００４８】
また、図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、単線の巻線１３を用いたコイルにおいて、巻線１３間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００４９】
また、図７に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、等電位で対を成す第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂを含む巻線１３を用いたコイルにおいて、巻線１３間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００５０】
また、図９，１０に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、巻線１３は、その端部において、導体２０と半導電層２２とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている。従って、巻線１３の端部において導体２０と半導電層２２との間で部分放電が発生することを、予め回避することが可能となる。
【００５１】
また、図１１に示したように、本実施の形態に係るコイル４は、同一相内で直列接続された複数のコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のうち、少なくとも入力側に最も近いコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対して適用される。入力側に最も近いコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は入力電圧の影響を受けやすいため、高電圧が入力された場合に、当該コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の両端電圧も高くなって巻線１３間の部分放電が生じやすい。従って、同一相内で直列接続された複数のコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のうち、少なくとも入力側に最も近いコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対して、コイル４を適用して部分放電が生じにくい構造を採用することにより、巻線１３間の部分放電を予め抑制することが可能となる。
【００５２】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ モータ
２ ロータ
３ ステータ
４ コイル
１０ コア
１１ ティース部
１２ インシュレータ
１３ 巻線
２０ 導体
２１ 絶縁層
２２ 半導電層
３１〜３６ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル、モータ、及びコア用絶縁材に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、導体と、導体を被覆する絶縁層と、絶縁層を被覆する半導電層とを有する構造の巻線を用いたコイルが開示されている。このように表面に半導電層を有する巻線を用いることにより、半導電層を有しない通常の巻線を用いたコイルと比較して巻線間の部分放電が抑制されるため、高電圧機器用途に適したコイルを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０７７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２は、表面に半導電層を有する巻線に関して、隣接する巻線同士の隙間寸法（巻線間隔）と、当該巻線間の電界強度との関係を解析した結果を示すグラフである。図１２から明らかなように、巻線間隔が０．００２ｍｍ付近の領域において、電界強度が他の領域よりも極端に大きくなっていることが分かる。従って、表面に半導電層を有する巻線を用いたコイルにおいて、隣接する巻線同士の間に０．００２ｍｍ程度の隙間が生じると、その箇所の電界強度が高くなって巻線間の部分放電が発生しやすくなる。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、表面に半導電層を有する巻線を用いつつ、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能な、コイル、モータ、及びコイル用絶縁材を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係るコイルは、ティース部を有するコアと、前記コアを被覆する絶縁材と、前記絶縁材を介して前記ティース部の外周上に整列して巻回され、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線と、を備え、前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、前記複数の凹部には、第１凹部と、前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれ、前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第２凹部に配置された前記巻線とが互いに接触することを特徴とするものである。
【０００７】
第１の態様に係るコイルによれば、ティース部を被覆している部分の絶縁材の表面には、巻線を配置するための、巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、第１凹部と、第１凹部に隣接し、第１凹部との中心間隔が巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれる。そして、第１凹部に配置された巻線と第２凹部に配置された巻線とが互いに接触するため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係るコイルは、第１の態様に係るコイルにおいて特に、前記複数の凹部には、前記第２凹部とは反対側で前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第３凹部と、前記第１凹部とは反対側で前記第２凹部に隣接し、前記第２凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第４凹部と、がさらに含まれ、前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第３凹部に配置された前記巻線との間、及び前記第２凹部に配置された前記巻線と前記第４凹部に配置された前記巻線との間には、それぞれ所定の隙間が形成されることを特徴とするものである。
【０００９】
第２の態様に係るコイルによれば、第１凹部に配置された巻線と第３凹部に配置された巻線との間、及び第２凹部に配置された巻線と第４凹部に配置された巻線との間には、それぞれ所定の隙間が形成される。従って、巻線の積層構造の下層から上層に亘って、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係るコイルは、第２の態様に係るコイルにおいて特に、前記絶縁材の表面には、前記第１乃至第４凹部を有する構造が、前記ティース部の長さ方向に沿って繰り返し形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
第３の態様に係るコイルによれば、第１乃至第４凹部を有する構造が、ティース部の長さ方向に沿って繰り返し形成されている。従って、巻線の積層構造の各層において、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係るコイルは、第１〜第３のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、単線の巻線であることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の態様に係るコイルによれば、単線の巻線を用いたコイルにおいて、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００１４】
本発明の第５の態様に係るコイルは、第１〜第３のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、等電位で対を成す第１巻線及び第２巻線を含み、前記第１凹部には前記第１巻線が配置され、前記第２凹部には前記第２巻線が配置されることを特徴とするものである。
【００１５】
第５の態様に係るコイルによれば、等電位で対を成す第１巻線及び第２巻線を含む巻線を用いたコイルにおいて、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００１６】
本発明の第６の態様に係るコイルは、第１〜第５のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、その端部において、前記導体と前記半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されていることを特徴とするものである。
【００１７】
第６の態様に係るコイルによれば、巻線は、その端部において、導体と半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている。従って、巻線の端部において導体と半導電層との間で部分放電が発生することを、予め回避することが可能となる。
【００１８】
本発明の第７の態様に係るコイルは、第１〜第６のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルであることを特徴とするものである。
【００１９】
第７の態様に係るコイルによれば、コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルである。入力側に最も近いコイルは入力電圧の影響を受けやすいため、高電圧が入力された場合に、当該コイルの両端電圧も高くなって巻線間の部分放電が生じやすい。従って、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルに対して、本発明を適用して部分放電が生じにくい構造を採用することにより、巻線間の部分放電を予め抑制することが可能となる。
【００２０】
本発明の第８の態様に係るコイルは、第７の態様に係るコイルにおいて特に、相が異なる複数のコイル同士の間を電気的に絶縁するための絶縁部材をさらに備えることを特徴とするものである。
【００２１】
第８の態様に係るコイルによれば、相が異なる複数のコイル同士の間は、絶縁部材によって電気的に絶縁される。従って、相内よりも高電圧となる相間を、絶縁部材によって適切に絶縁することが可能となる。
【００２２】
本発明の第９の態様に係るモータは、第１の態様に係るコイルを有するステータと、ロータと、を備えることを特徴とするものである。
【００２３】
第９の態様に係るモータによれば、ステータが第１の態様に係るコイルを有することにより、ティース部を被覆している部分の絶縁材の表面には、巻線を配置するための、巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、第１凹部と、第１凹部に隣接し、第１凹部との中心間隔が巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれる。そして、第１凹部に配置された巻線と第２凹部に配置された巻線とが互いに接触するため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００２４】
本発明の第１０の態様に係るコア用絶縁材は、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線を、コアのティース部の外周上に整列して巻回するために、前記コアを被覆するコア用絶縁材であって、前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、前記複数の凹部には、第１凹部と、前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれることを特徴とするものである。
【００２５】
第９の態様に係るコア用絶縁材によれば、ティース部を被覆している部分の絶縁材の表面には、巻線を配置するための、巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、第１凹部と、第１凹部に隣接し、第１凹部との中心間隔が巻線の直径未満である第２凹部と、が含まれる。従って、第１凹部に配置された巻線と、第２凹部に配置された巻線とを互いに接触させることができる。その結果、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができるため、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、表面に半導電層を有する巻線を用いつつ、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能な、コイル、モータ、及びコア用絶縁材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータの全体構成を模式的に示す図である。
【図２】一つのコイルの構造を模式的に示す図である。
【図３】巻線の構造を示す断面図である。
【図４】インシュレータの構造の一部を示す図である。
【図５】インシュレータ上に巻線を巻回する工程の第１の例を示す図である。
【図６】インシュレータ上に巻線を巻回する工程の第１の例を示す図である。
【図７】インシュレータ上に巻線を巻回する工程の第２の例を示す図である。
【図８】巻線の積層構造の他の例を示す図である。
【図９】巻線の端部に施されている端部処理の第１の例を示す図である。
【図１０】巻線の端部に施されている端部処理の第２の例を示す図である。
【図１１】モータの使用例を示す図である。
【図１２】表面に半導電層を有する巻線に関して、隣接する巻線同士の隙間寸法と、当該巻線間の電界強度との関係を解析した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係るモータ１の全体構成を模式的に示す図である。図１に示すようにモータ１は、円環状のステータ３と、ステータ３の円環内に配置されたロータ２とを備えて構成されている。ステータ３は、分割された複数のコイル４が円環に沿って並設された構造（いわゆる分割ステータ）を有している。
【００３０】
図２は、一つのコイル４の構造を模式的に示す図である。図２に示すようにコイル４は、四角柱状のティース部１１を有するコア１０と、ティース部１１を含むコア１０の一部表面上に配置されることにより、コア１０を部分的に被覆する絶縁性のインシュレータ（絶縁材）１２と、インシュレータ１２を介してティース部１１の外周上に整列して巻回された巻線１３とを備えて構成されている。
【００３１】
図３は、巻線１３の構造を示す断面図である。図３に示すように巻線１３は、円形の断面構造を有しており、中心の導体２０と、導体２０を被覆する絶縁層２１と、絶縁層２１を被覆する半導電層２２とを含む構造を成している。導体２０の材質は、例えば銅である。絶縁層２１の材質は、例えばポリアミドイミドである。半導電層２２の材質は、例えば、カーボンブラック粉末等の導電性物質が混練されたポリアミドイミドである。但し、各層の材質はこの例に限定されるものではない。また、導体２０の直径は例えば０．８ｍｍであり、絶縁層２１の厚みは例えば０．０４４ｍｍであり、半導電層２２の厚みは例えば０．００５ｍｍである。但し、各層の寸法はこの例に限定されるものではない。半導電層２２の表面抵抗率は１０６Ω／□未満（望ましくは１０４Ω／□未満）に設定されており、これにより、高い部分放電開始電圧（１０４Ω／□未満で３８００Ｖｐ以上）が実現される。
【００３２】
図４は、インシュレータ１２の構造の一部を示す図である。図４に示すようにインシュレータ１２の表面には、巻線１３を整列して配置するための複数の凹部３１〜３６が形成されている。凹部３１〜３６の曲率半径は、巻線１３の半径に等しく設定されている。なお、凹部３１〜３６は、四角柱状のティース部１１の必ずしも外周全域に対応して形成されている必要はなく、少なくとも四角柱の４カ所の角部に対応して形成されていればよい。
【００３３】
また、図４を参照して、凹部３１と凹部３２との中心間隔Ｌ１、凹部３３と凹部３４との中心間隔Ｌ１、及び凹部３５と凹部３６との中心間隔Ｌ１は、巻線１３の直径未満の値（例えば直径の９９％）に設定されている。また、凹部３２と凹部３３との中心間隔Ｌ２、及び凹部３４と凹部３５との中心間隔Ｌ２は、巻線１３の直径より大きい値（例えば直径の１０５％）に設定されている。また、凹部３１，３４，３５の深さは、凹部３２，３３，３６の深さよりも浅く設定されている。インシュレータ１２には、凹部３２〜３５を構成単位として、ティース部１２の長さ方向に沿って当該構成単位が繰り返し形成されている。
【００３４】
図５及び図６は、インシュレータ１２上に巻線１３を巻回する工程の第１の例を示す図である。図５，６に示した例において、巻線１３は、１本の巻線によって構成されている。
【００３５】
図５を参照して、巻線の積層構造の最も内側の層となる第１層Ｌ１において、凹部３１〜３６に従って巻線１３が順に巻回される。具体的に、巻線１３の第１ターンＡ１が凹部３１に従って巻回され、次に第２ターンＡ２が凹部３２に従って巻回され、第３〜第５ターンＡ３〜Ａ５に関しても同様の動作が繰り返された後、第６ターンＡ６が凹部３６に従って巻回される。図５に示すように、第１ターンＡ１と第２ターンＡ２とは互いに接触し、第３ターンＡ３と第４ターンＡ４とは互いに接触し、第５ターンＡ５と第６ターンＡ６とは互いに接触している。また、第２ターンＡ２と第３ターンＡ３との間、及び第４ターンＡ４と第５ターンＡ５との間には、それぞれ所定の隙間が形成されている。
【００３６】
次に図６を参照して、第１層Ｌ１の外側の層となる第２層Ｌ２において、すでに第１層Ｌ１に巻回された巻線１３に従って巻線１３が順に巻回される。具体的に、第７ターンＡ７が第５ターンＡ５及び第６ターンＡ６に従って巻回され、次に第８ターンＡ８が第４ターンＡ４及び第５ターンＡ５に従って巻回され、第９及び第１０ターンＡ９，Ａ１０に関しても同様の動作が繰り返された後、第１１ターンＡ１１が第１ターンＡ１及び第２ターンＡ２に従って巻回される。なお、図示は省略するが、第３層以降においても同様に、下層ですでに巻回されている巻線１３に従って、巻線１３が順に巻回される。
【００３７】
また、図６に示すように、第２層Ｌ２内の巻線１３は、第１層Ｌ１内の巻線１３に接触している。例えば、第８ターンＡ８は第４ターンＡ４及び第５ターンＡ５に接触しており、第１０ターンＡ１０は第２ターンＡ２及び第３ターンＡ３に接触している。
【００３８】
図７は、インシュレータ１２上に巻線１３を巻回する工程の第２の例を示す図である。図７に示した例において、巻線１３は、等電位で対を成す２本の巻線（第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂ）を含んで構成されている。
【００３９】
図７を参照して、巻線の積層構造の最も内側の層となる第１層Ｌ１において、凹部３１〜３６に従って第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂが順に巻回される。具体的に、第２巻線Ｂの第１ターンＢ１が凹部３１に従って巻回され、次に第１巻線Ａの第２ターンＡ２が凹部３２に従って巻回され、次に第２巻線Ｂの第２ターンＢ２が凹部３３に従って巻回され、次に第１巻線Ａの第３ターンＡ３が凹部３４に従って巻回され、次に第２巻線Ｂの第３ターンＢ３が凹部３５に従って巻回され、次に第１巻線Ａの第４ターンＡ４が凹部３６に従って巻回される。図７に示すように、第２巻線Ｂの第１ターンＢ１と第１巻線Ａの第２ターンＡ２とは互いに接触し、第２巻線Ｂの第２ターンＢ２と第１巻線Ａの第３ターンＡ３とは互いに接触し、第２巻線Ｂの第３ターンＢ３と第１巻線Ａの第４ターンＡ４とは互いに接触している。また、第１巻線Ａの第２ターンＡ２と第２巻線Ｂの第２ターンＢ２との間、及び第１巻線Ａの第３ターンＡ３と第２巻線Ｂの第３ターンＢ３との間には、それぞれ所定の隙間が形成されている。なお、図示は省略するが、第２層Ｌ２以降においても同様に、下層ですでに巻回されている巻線１３に従って、第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂが順に巻回される。
【００４０】
図８は、巻線１３の積層構造の他の例を示す図である。図８に示すようにインシュレータ１２の表面には、巻線１３を整列して配置するための複数の凹部４０が形成されている。なお、凹部４０は、四角柱状のティース部１１の必ずしも外周全域に対応して形成されている必要はなく、少なくとも四角柱の４カ所の角部に対応して形成されていればよい。互いに隣接する凹部４０間の中心間隔は、巻線１３の直径より大きい値（例えば直径の１０３％）に設定されている。図８において巻線１３の図形内に数字を付して示したように、巻線１３は、斜め上方に向かって順に巻回される（いわゆる斜め巻き）。これにより、例えば、巻線１３の第２ターン（数字「２」を付した巻線１３）は、第１ターン（数字「１」を付した巻線１３）に接触し、巻線１３の第４ターン（数字「４」を付した巻線１３）は、第３ターン（数字「３」を付した巻線１３）に接触する。また、第４ターンは、第１ターン、第５ターン（数字「５」を付した巻線１３）、及び第９ターン（数字「９」を付した巻線１３）にも接触する。なお、積層構造の同一層に属する巻線１３同士（例えば第１ターンと第３ターン）は、互いに接触しない。
【００４１】
図９は、巻線１３の端部に施されている端部処理の第１の例を示す図である。巻線１３の端部においては、半導電層２２及び絶縁層２１を剥離することによって導体２０が露出されるが、その際、半導電層２２のみを剥離することによって絶縁層２１が露出した領域を、導体２０と半導電層２２との間に所定の距離だけ残す。これにより、当該領域を間に挟むことによって、導体２０と半導電層２２とが互いに電気的に分離される。
【００４２】
図１０は、巻線１３の端部に施されている端部処理の第２の例を示す図である。巻線１３の端部においては、半導電層２２及び絶縁層２１を剥離することによって導体２０が露出されるが、その際、半導電層２２の先端及び導体２０の一部を含む所定の領域を、絶縁性樹脂等の封止材５０によって封止する。これにより、封止材５０を間に挟むことによって、導体２０と半導電層２２とが電気的に分離される。
【００４３】
図１１は、モータ１の使用例を示す図である。複数のコイルＵ１〜Ｕ４から成る直列接続体、複数のコイルＶ１〜Ｖ４から成る直列接続体、及び複数のコイルＷ１〜Ｗ４から成る直列接続体が、インバータ６０のＵ相、Ｖ相、及びＷ相にそれぞれ接続されている。コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、それぞれの直列接続体のうち、入力側であるインバータ６０に最も近いコイルである。上述したコイル４の構造を、少なくともコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対して適用する。但し、各直列接続体の全てのコイルに対して適用してもよい。
【００４４】
また、Ｕ相のコイルＵ１〜Ｕ４とＶ相のコイルＶ１〜Ｖ４との間、Ｖ相のコイルＶ１〜Ｖ４とＷ相のコイルＷ１〜Ｗ４との間、及びＷ相のコイルＷ１〜Ｗ４とＵ相のコイルＵ１〜Ｕ４との間は、相間絶縁紙とエナメル等の絶縁材とを含む所定の絶縁部材（図示しない）によって、互いに電気的に絶縁されている。当該絶縁部材の厚みは、想定される相間電圧に応じて設定される。これにより、相内よりも高電圧となる相間を、当該絶縁部材によって適切に絶縁することができる。また、図２に示したように巻線１３と接地電位（コア１０）との間は、インシュレータ１２によって互いに電気的に絶縁されている。インシュレータ１２の厚みは、想定される対地電圧に応じて設定される。これにより、相内よりも高電圧となる対地間を、インシュレータ１２によって適切に絶縁することができる。
【００４５】
図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、ティース部１１を被覆している部分のインシュレータ１２の表面には、巻線１３を配置するための、巻線１３の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部３１〜３６が形成されており、複数の凹部３１〜３６には、第１凹部３３と、第１凹部３３に隣接し、第１凹部３３との中心間隔が巻線１３の直径未満である第２凹部３４と、が含まれる。そして、第１凹部３３に配置された巻線１３と第２凹部３４に配置された巻線１３とが互いに接触するため、互いに接触する巻線１３の半導電層２２同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線１３間の部分放電を効果的に抑制することが可能となるため、電気自動車用モータやハイブリッド自動車用モータ等の高電圧機器用途に適したコイルを得ることができる。
【００４６】
また、図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、第１凹部３３に配置された巻線１３と第３凹部３２に配置された巻線１３との間、及び第２凹部３４に配置された巻線１３と第４凹部３５に配置された巻線１３との間には、それぞれ所定の隙間が形成される。従って、巻線１３の積層構造の下層から上層に亘って、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００４７】
また、図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、第１乃至第４凹部３２〜３５を有する構造が、ティース部１１の長さ方向に沿って繰り返し形成されている。従って、巻線１３の積層構造の各層において、確実な整列巻きを実現することが可能となる。
【００４８】
また、図５に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、単線の巻線１３を用いたコイルにおいて、巻線１３間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００４９】
また、図７に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、等電位で対を成す第１巻線Ａ及び第２巻線Ｂを含む巻線１３を用いたコイルにおいて、巻線１３間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。
【００５０】
また、図９，１０に示したように、本実施の形態に係るコイル４によれば、巻線１３は、その端部において、導体２０と半導電層２２とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている。従って、巻線１３の端部において導体２０と半導電層２２との間で部分放電が発生することを、予め回避することが可能となる。
【００５１】
また、図１１に示したように、本実施の形態に係るコイル４は、同一相内で直列接続された複数のコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のうち、少なくとも入力側に最も近いコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対して適用される。入力側に最も近いコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は入力電圧の影響を受けやすいため、高電圧が入力された場合に、当該コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の両端電圧も高くなって巻線１３間の部分放電が生じやすい。従って、同一相内で直列接続された複数のコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のうち、少なくとも入力側に最も近いコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１に対して、コイル４を適用して部分放電が生じにくい構造を採用することにより、巻線１３間の部分放電を予め抑制することが可能となる。
【００５２】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ モータ
２ ロータ
３ ステータ
４ コイル
１０ コア
１１ ティース部
１２ インシュレータ
１３ 巻線
２０ 導体
２１ 絶縁層
２２ 半導電層
３１〜３６ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース部を有するコアと、
前記コアを被覆する絶縁材と、
前記絶縁材を介して前記ティース部の外周上に整列して巻回され、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線と、
を備え、
前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、
前記複数の凹部には、
第１凹部と、
前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、
が含まれ、
前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第２凹部に配置された前記巻線とが互いに接触する、コイル。
【請求項２】
前記複数の凹部には、
前記第２凹部とは反対側で前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第３凹部と、
前記第１凹部とは反対側で前記第２凹部に隣接し、前記第２凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第４凹部と、
がさらに含まれ、
前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第３凹部に配置された前記巻線との間、及び前記第２凹部に配置された前記巻線と前記第４凹部に配置された前記巻線との間には、それぞれ所定の隙間が形成される、請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記絶縁材の表面には、前記第１乃至第４凹部を有する構造が、前記ティース部の長さ方向に沿って繰り返し形成されている、請求項２に記載のコイル。
【請求項４】
前記巻線は、単線の巻線である、請求項１〜３のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項５】
前記巻線は、等電位で対を成す第１巻線及び第２巻線を含み、
前記第１凹部には前記第１巻線が配置され、前記第２凹部には前記第２巻線が配置される、請求項１〜３のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項６】
前記巻線は、その端部において、前記導体と前記半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている、請求項１〜５のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項７】
前記コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルである、請求項１〜６のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項８】
相が異なる複数のコイル同士の間を電気的に絶縁するための絶縁部材をさらに備える、請求項７に記載のコイル。
【請求項９】
請求項１に記載のコイルを有するステータと、
ロータと、
を備えるモータ。
【請求項１０】
導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線を、コアのティース部の外周上に整列して巻回するために、前記コアを被覆するコア用絶縁材であって、
前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、
前記複数の凹部には、
第１凹部と、
前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、
が含まれる、コア用絶縁材。
【請求項１】
ティース部を有するコアと、
前記コアを被覆する絶縁材と、
前記絶縁材を介して前記ティース部の外周上に整列して巻回され、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線と、
を備え、
前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、
前記複数の凹部には、
第１凹部と、
前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、
が含まれ、
前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第２凹部に配置された前記巻線とが互いに接触する、コイル。
【請求項２】
前記複数の凹部には、
前記第２凹部とは反対側で前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第３凹部と、
前記第１凹部とは反対側で前記第２凹部に隣接し、前記第２凹部との中心間隔が前記巻線の直径より大きい第４凹部と、
がさらに含まれ、
前記第１凹部に配置された前記巻線と前記第３凹部に配置された前記巻線との間、及び前記第２凹部に配置された前記巻線と前記第４凹部に配置された前記巻線との間には、それぞれ所定の隙間が形成される、請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記絶縁材の表面には、前記第１乃至第４凹部を有する構造が、前記ティース部の長さ方向に沿って繰り返し形成されている、請求項２に記載のコイル。
【請求項４】
前記巻線は、単線の巻線である、請求項１〜３のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項５】
前記巻線は、等電位で対を成す第１巻線及び第２巻線を含み、
前記第１凹部には前記第１巻線が配置され、前記第２凹部には前記第２巻線が配置される、請求項１〜３のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項６】
前記巻線は、その端部において、前記導体と前記半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている、請求項１〜５のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項７】
前記コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルである、請求項１〜６のいずれか一つに記載のコイル。
【請求項８】
相が異なる複数のコイル同士の間を電気的に絶縁するための絶縁部材をさらに備える、請求項７に記載のコイル。
【請求項９】
請求項１に記載のコイルを有するステータと、
ロータと、
を備えるモータ。
【請求項１０】
導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線を、コアのティース部の外周上に整列して巻回するために、前記コアを被覆するコア用絶縁材であって、
前記ティース部を被覆している部分の前記絶縁材の表面には、前記巻線を配置するための、前記巻線の半径に等しい曲率半径を有する複数の凹部が形成されており、
前記複数の凹部には、
第１凹部と、
前記第１凹部に隣接し、前記第１凹部との中心間隔が前記巻線の直径未満である第２凹部と、
が含まれる、コア用絶縁材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２３９５３５（Ｐ２０１１−２３９５３５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７６０６（Ｐ２０１０−１０７６０６）
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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