回転電機の固定子および巻線
【課題】高密度で放熱機能の高いコイル構造を有する回転電機の固定子を提供する。
【解決手段】回転電機の固定子において、分割コア１１のティース部１５には、被覆層１３を介して、コイル１２が巻き付けられている。コイル１２は、断面形状が六角形または四角形の線材１２ａと、線材１２を被覆するコイル絶縁膜１２ｂとを有している。コイル絶縁膜１２ｂは、ＢＮなどの無機絶縁フィラーを含有した樹脂によって構成されていて、放熱機能の高いコイル構造となっている。被覆層１３もフィラーを含有した樹脂によって構成され、より放熱機能の高い分割コア１１となっている。
【解決手段】回転電機の固定子において、分割コア１１のティース部１５には、被覆層１３を介して、コイル１２が巻き付けられている。コイル１２は、断面形状が六角形または四角形の線材１２ａと、線材１２を被覆するコイル絶縁膜１２ｂとを有している。コイル絶縁膜１２ｂは、ＢＮなどの無機絶縁フィラーを含有した樹脂によって構成されていて、放熱機能の高いコイル構造となっている。被覆層１３もフィラーを含有した樹脂によって構成され、より放熱機能の高い分割コア１１となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアにコイルを巻き付けてなる回転電機（モータや発電機）の固定子および巻線の構造に係り、特にコイル構造の高密度化や放熱機能向上対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電気機器、電気自動車，ハイブリッド車，ロボットなどの新技術の進展に伴い、それらに用いられる回転電機（モータや発電機）に要求される性能が高度化してきている。たとえば、産業用モータ、電気自動車やハイブリッド車などにおいては、大電流を流すことや省スペース化が求められている。その結果、回転電機の作動時に発生する導体発熱がコイルの放熱を上回り、コイルが高温となって、コイルを被覆する絶縁材料の熱劣化を招くおそれがある。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、回転電機の固定子のスロット領域に巻き付けられるコイルとして、導電性線材の表面に、四三酸化鉄、水酸化アルミニウム、タルク、バリウム化合物、二酸化珪素、アルミナ、炭酸カルシウム、合成雲母、クレー、酸化チタン、などを充填した絶縁塗料の塗布焼き付けによる絶縁膜を設けることにより、耐コロナ性と熱伝導性の向上を図ることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０４８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術においては、スロット領域におけるコイル構造が開示されておらず、コイル構造を高密度化するための、導電性線材の構造と、絶縁膜の特性との関係を十分解明できていない。そのために、特許文献１の技術では、さらなる大電流化と省スペース化には対応が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、スロット領域におけるデッドスペースをできるだけ低減しつつ、放熱性を向上させる手段を講ずることにより、コイル構造の高密度化と大電力化とに適した回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転電機の固定子は、コアに巻き付けられたコイル部材として、導電性の線材と、この線材を被覆するフィラー含有樹脂層を有する絶縁膜とを有し、断面形状が六角形または四角形のコイル部材を設けたものである。
【０００８】
これにより、断面形状が六角形または四角形のコイル部材を積層して得られるコイル構造は、熱伝導を妨げる空気層などの隙間がほとんどない状態であり、高密度化されて、省スペースを図ることができる。反面、隙間がほとんどなくなったことで、大電流が流れると単位面積当たりの発熱量も増大するが、高熱伝導のフィラー含有樹脂からなる熱伝導性の高い絶縁膜を介して速やかに外部に熱が放出されるので、コイル温度の過上昇を防ぐことができる。その他、例えば導電性線材の断面形状が円形であっても、コイル絶縁膜の断面の外形が六角形または四角形で、コイル部材全体の断面形状が六角形または四角形となるので、同じ作用により、高放熱性を発揮することができる。
【０００９】
コアの壁面上に形成されたフィラー含有樹脂からなる被覆層をさらに備え、コイル部材が被覆層の上に巻き付けられていることにより、コイルの熱が絶縁膜−被覆層を通って、いっそう速やかに外部に放出されることになる。
【００１０】
コイル部材が巻き付けられている下地面が、コイル部材の最下層の輪郭に倣った凹凸模様を有していることによっても、同様の作用効果が奏される。下地面は、インシュレータまたは被覆層のいずれの表面でもよい。
【００１１】
フィラーが、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ２のうちから選ばれる材料であることにより、絶縁膜の熱伝導率を確実に高く維持することができる。
【００１２】
コイル絶縁膜の熱伝導率は、０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の回転電機の固定子によると、コイルで発生した熱の放出機能が高く、かつ、無駄なスペースが削減された高密度のコイル構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、実施の形態における回転電機（モータや発電機）の固定子１０の概略的な構造を示す断面図である。同図に示すように、固定子１０は、複数の分割コア１１を環状に組み合わせた後、図示しないリング部材等を用いて外側から囲み込んで組み立てられる。固定子１０の内方には、永久磁石を設けたロータ（図示せず）が配置される。分割コア１１のバックヨーク側フランジ部１１ａの内側面と、ロータ側フランジ部１１ｂの内側面と、その間の底面とを含む部分をティース部１５といい、被覆層１３を介しティース部１５によって囲まれる領域（スロット領域Ｒsl）は、コイル１２が巻き付けられる領域である。スロット領域Ｒslは、一般には台形または長方形である。本実施形態では、コアとして分割コア１１を集合させたものを用いているが、コアが分割されずに一体化されたものであってもよい。
【００１５】
図２は、分割コア１１のスロット領域Ｒslを拡大して示す部分断面図である。同図に示すように、本実施の形態においては、コイル１２は、断面がほぼ正六角形の銅合金からなる導電性の線材１２ａと、線材１２の表面を被覆するフィラー含有樹脂からなるコイル絶縁膜１２ｂとを有している。また、分割コア１１のスロット領域Ｒslを囲むティース部１５の壁面には、フィラー含有樹脂からなる被覆層１３が形成されていて、コイル１２は被覆層１３の上に巻き付けられている。図２には断面形状が六角形のコイル１２が示されているが、これに代えて、断面形状が正方形のコイルを用いてもよい。また、線材１２ａの断面形状が円形でも、コイル絶縁膜１２ｂの断面の外形が六角形または四角形として、コイル１２の断面形状を六角形または四角形としてもよい。これにより、製造コストを安価に維持しつつ、放熱機能の向上を図ることができる。
【００１６】
一般的な構造の固定子では、インシュレータを介してコイル１２が巻き付けられている。インシュレータは、電気絶縁性を確保することを主目的として設けられるものであるが、同時にこれに巻き付けられるコイル１２を保護する機能も有している。一方、本実施の形態では、インシュレータは装着されておらず、インシュレータに比べて非常に厚さの薄い被覆層１３を介して分割コア１１にコイル１２が巻き付けられている。このため、一般的なティース部の形状では、コイル１２を傷めるおそれがある。これを回避するため、本実施の形態では、ティース部１５の隅部１５ａを曲面状に形成し、隅部１５ａでコイル１２が傷むのを防止している。このように、インシュレータを装着しないことにより、占積率の向上を図ることができる。ただし、例えば高熱伝導の樹脂やフィラー含有樹脂からなるインシュレータを備えていてもよい。
【００１７】
図３は、図２に示すIII−III線における断面図である。同図に示すように、コイル１２が巻き付けられるティース部１５の断面の角部１５ｂも大きな曲率半径を有する曲面状に形成されており、これに巻き付けられるコイル１２が傷むのを防止している。また、この実施の形態では、ティース部１５の外面を段付き状に形成することにより、これに巻き回されるコイル１２を隙間なく配列させ、占積率を向上させることができるように構成している。
【００１８】
コイル絶縁膜１２ｂは、樹脂材料を溶媒に溶かした樹脂溶液に高熱伝導性を有するフィラーを配合して被覆材を形成したものである。樹脂材料としては、耐熱性の高いポリウレタン，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミドイミド，ポリイミド等の熱硬化性樹脂が適しており、これらの樹脂から適宜選択することができる。たとえば、樹脂材料として、ポリアミドイミド塗料ＨＩ−４０６（日立化成工業社製）、ポリイミド塗料Ｐｙｒｅ−ＭＬ（Industrial Summit Technology 社製）を採用することができる。
【００１９】
フィラーとしては、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ２などがあり、これらの無機絶縁材料から適宜選択して用いることができる。たとえば、ＢＮの熱伝導率は約２１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ＳｉＣの熱伝導率は約２７０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ＡｌＮの熱伝導率は約１７０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、樹脂材料の熱伝導率（０．２Ｗ／ｍ・Ｋ前後）よりも極めて高い。また、Ａｌ２Ｏ３の熱伝導率は約３６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ＢＮ等に比べると低いが、価格が安いので、フィラーを混入させるための製造コストの増大を抑制することができる利点がある。
【００２０】
コイル１２の線材１２ａの表面には、コイル絶縁膜１２ｂ以外の膜が形成されていてもよい。線材１２ａとコイル絶縁膜１２ｂとの密着性の改善や、コイル絶縁膜１２ｂと接触する部材との摩擦係数改善の目的などのために、他の膜が形成されていてもよいものとする。また、コイル１２は、単線巻きされたものであってもよいし、複数の並列接続される電線を巻き付けた構造のものであってもよい。
【００２１】
インシュレータに代わる被覆層１３の材料は、コイル絶縁膜１２ｂと同じでもよいし、異なっていてもよい。少なくともコイル１２で発生する温度に対する耐熱性を備えているものを採用すればよく、たとえば、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等を採用できる。具体的には、樹脂材料として住友スリーエム社製のジェット・メルト接着材のハイメルトシリーズ７３７５等を採用し、これにＢＮ，アルミナ、シリカ等のフィラーを配合して、被覆層１３を構成することができる。
【００２２】
本発明によると、コイル絶縁膜１２ｂが高い熱伝導性を有しているため、コイル１２の最上層から最下層に亘って、線材１２ａおよびコイル絶縁膜１２ｂを通過する放熱機能の高い放熱路が形成されている。これにより、コイル１２の温度が過上昇するのを防止することができる。しかも、コイル１２の断面形状が六角形または四角形であるので、断面形状が円形のコイルのように、熱伝導率の悪い空気層（隙間）がほとんど存在しない。よって、従来のような単に熱伝導性のよいコイル絶縁膜を設けた構造からは予想し得ない高い放熱機能を有している。特に、図２に示されるように、六角形または四角形のコイル部材を整然と積層することにより、適用することにより、コイル部材間の接触面積が増大して熱伝達率が向上し、さらなる放熱機能の向上を図ることができる。
【００２３】
本実施の形態では、分割コア１１のティース部１５を覆う被覆層１３を設けたが、被覆層１３に代えてインシュレータを設けてもよい。インシュレータを構成する樹脂材料としては、例えばＰＰＳ、ＬＣＰなどがあり、樹脂中に熱伝導性向上のためのフィラーを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。いずれの場合であっても、上述の放熱機能の向上効果を発揮しうる。
【００２４】
（第１の実施例）
図４は、第１の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。なお、この図では、理解を容易にするため、被覆層１３の厚さを大きく表している。同図に示すように、本実施例では、最下層のコイル１２が被覆層１３に一部埋没した状態で保持されている。
【００２５】
本実施例の製造工程では、コイル１２として、たとえば１．０ｍｍ径の断面六角形の軟導線（線材１２ａ）の表面に、ポリアミドイミド塗料ＨＩ−４０６（日立化成工業社製）に対して、２０（vol％）のＢＮフィラーＵＨＰ−ＳＩ（昭和電工社製、平均粒径１〜２μｍ）が配合された塗料を塗布・焼き付けして、厚さ３２μｍ程度のコイル絶縁膜１２ｂを形成する。可撓性，摩擦係数などの特性改善の目的で、コイル絶縁膜１２ｂの内層または外層として、熱伝導性向上のためのフィラーを含まない樹脂からなる絶縁膜を形成してもよい。また、コイル絶縁膜１２ｂ自体が、熱伝導性向上のためのフィラーを含まない樹脂からなる絶縁膜を有していてもよい。
【００２６】
また、分割コア１１のティース部１５の表面に、ハイメルトシリーズ７３７５に対して２０（vol％）のＢＮフィラーＵＨＰ−ＳＩ（昭和電工社製、平均粒径１〜２μｍ）が配合された塗料を塗布・焼き付けして、厚さ５０μｍ程度の被覆層１３を形成する。
【００２７】
コイル１２は、被覆層１３が完全に硬化してから巻き付けることもできるし、被覆層１３が完全に硬化しない状態でコイル１２を巻き付けることもできる。被覆層１３が完全に硬化しない状態でコイル１２を巻き付けることにより、コイル１２が被覆層１３を介して分割コア１１に接着固定されるため、コイル１２の変形や移動をより確実に阻止することができる。また、コイル絶縁膜１２ｂが傷むのを防止することもできる。
【００２８】
本実施例によると、このように、フィラーを含有した熱伝導性のよい被覆層１３が設けられているので、コイル１２の最上層から最下層に亘って、線材１２ａおよびコイル絶縁膜１２ｂを通過した後、被覆層１３を経て分割コア１１に達する放熱機能の高い放熱路が形成されることになる。よって、さらなる放熱機能の向上を図ることができる。
【００２９】
しかも、被覆層１３は、樹脂をベースとしているため、硬化後にコイルを巻き付けた場合であっても、ある程度は弾性あるいは塑性変形することができる。特に、被覆層１３が完全に硬化しない状態でコイル１２を巻き付けることにより、コイル１２が被覆層１３を介して分割コア１１に接着固定される。このため、上述のように最下層のコイル１２の一部が被覆層１３に食い込んだ状態となっている。断面形状が円形のコイルとは異なり、断面形状が六角形または四角形のコイルの場合、上層のコイルを巻き付ける際に、下層のコイルに大きな曲げモーメントが作用して、その回転や移動により巻崩れが生じるおそれがある。それに対し、本実施例では、最下層のコイル１２の一部が被覆層１３に食い込んだ状態となっているので、次々とコイル１２を積層していく際に、下層のコイルに曲げモーメントが作用しても、最下層のコイル１２の回転や移動が被覆層１３によって妨げられるので、断面六角形または四角形でありながら巻崩れが生じにくいという著効を発揮することができる。
【００３０】
また、最下層のコイル１２の一部が被覆層１３に食い込んだ状態となっていることから、被覆層１３に対するコイル１２の接触面積が増加して、放熱機能が益々向上する。しかも、被覆層１３は、厚さが従来のインシュレータに比べて極めて小さいため、熱伝導性は格段に高まる。
【００３１】
（第２の実施例）
図５は、第２の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。同図に示すように、本実施例では、被覆層１３は、最下層のコイル１２に対接する外層１３Ａと、分割コアのティース部１５の表面に形成される内層１３Ｂとを有している。外層１３Ａは、コイル１２に接触しており、少なくとも最下層のコイル１２から作用する圧力を支持できるように構成されている。なお、外層１３Ａは、圧力を支持してコイル１２を保持できればよく、ある程度の変形は許容される。一方、内層１３Ｂは、外層１３Ａよりより高い機械的強度を備え、コイル１２が、分割コア１１の表面に接触するのを阻止できるように形成されている。
【００３２】
無機材料からなるフィラーは、樹脂に比べて変形能が低いため、フィラーの割合が増加するほど、被覆層１３の硬度も高くなる。また、フィラーの添加量が増加するほど、熱伝導性及び電気絶縁性も高くなる。したがって、内層１３Ｂの形成材料に対する無機フィラーの配合割合を、外層１３Ａの形成材料の配合割合より多くすることによって、内層１３Ｂの機械的強度を高めることができる。一方、フィラーの添加量があまりに多いと、脆性が出現してクラック等が生じやすくなる。また、硬度が大きくなると、コイルを傷める恐れも生じる。
【００３３】
本実施例では、上記の現象を緩和するため、内層１３Ｂよりフィラーの配合割合を少なくした外層１３Ａを形成している。外層１３Ａは、フィラーの配合量が少ないため、内層１３Ｂに比べて変形しやすいので、最下層のコイル１２の形状によく馴染み、第１の実施例と同様の効果を発揮することができる。接触面積が増加して密着性が高まる。この結果、被覆層全体としての熱伝導性を高めることができる。
【００３４】
製造工程では、内層１３Ｂを硬化させてから、外層１３Ａの材料を塗着し、これが硬化しない間にコイル１２を巻き付けることにより、外層１３Ａを介してコイル１２が分割コア１１に接着固定されることになる。これにより、最下層のコイル１２が分割コア１１に固着されるので、上述のような放熱機能の向上効果と、コイル１２の巻崩れ防止効果とを確実に発揮することができる。
【００３５】
外層１３Ａと内層１３Ｂの機械的強度は、フィラーの配合量を変えるばかりでなく、異なる種類の樹脂材料を用いて調整することができる。たとえば、内層１３Ｂに、外層１３Ａに採用される樹脂材料より硬度や機械的強度の高い樹脂材料を採用すればよい。
【００３６】
なお、第１および第２の実施例において、被覆層１３として、無機質焼成層を採用することもできる。無機質焼成層は、分割コア１１の表面に無機質材料を焼成付着させて成形されるものである。無機質焼成層を構成する材料として、たとえば、炭化ケイ素や窒化ケイ素等の絶縁性セラミックあるいは結晶ガラスセラミック等を採用することができる。その場合、無機焼成層からなる被覆層１３の表面形状を、最下層のコイル１２の輪郭に合致させておくことにより、放熱機能の向上効果と、コイル１２の巻崩れ防止効果とを併せて発揮することができる。
【００３７】
また、セラミック焼成層は分割コア１１を構成する金属より硬度が高く、また、熱膨張係数は小さい。このため、境界層で熱応力が発生するおそれがある場合には、分割コア１１の表面と焼成層からなる被覆層１３との間に軟質金属等の応力緩和層を設けることができる。
【００３８】
（第３の実施例）
図６は、第３の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。同図に示すように、本実施例では、分割コア１１のティース部１５の表面に、コイル１２の断面形状に対応した凹凸模様を設け、この凹凸模様の表面に、ほぼ均一な厚さの被覆層１３Ｃを設けている。この構成を採用することにより、最下層のコイル１２，被覆層１３および分割コア１１を、隙間なく固定することができるので、放熱機能の向上効果と巻崩れ防止効果とを併せて発揮することができる。
【００３９】
なお、分割コア１１の凹凸模様は、種々の手法を用いて形成することができる。たとえば、金属粉体を焼結して形成されるコアを採用するのであれば、粉体の成形段階で付加することができる。また、成形後に機械加工等で凹凸模様を形成することもできる。
【００４０】
（測定例）
図７は、熱伝導率の測定に際し、採用したレーザフラッシュ法の原理を示す図である。同図に示すように、両面にカーボンコートを施した円板試料を作成した。円板試料は、フィラーとしてＢＮフィラーＵＨＰ−ＳＩ（昭和電工社製、平均粒径１〜２μｍ）を含有したポリアミドイミド塗料ＨＩ−４０６（日立化成工業社製）によって構成されている。そして、一方の面からレーザフラッシュ光を照射し、他方の面に取り付けた熱電対によって、温度上昇を測定した。さらに、この温度上昇幅から試料の熱伝導率を求め、周知の金成の式から定まるフィラー含有樹脂の熱伝導率との比較対照を行なった。
【００４１】
レーザフラッシュ法を用いた場合、試料の熱拡散率をαとし、試料の密度をρとし、試料の比熱をＣｐとしたときに、熱伝導率λは、下記式（１）
λ＝α・ρ・Ｃｐ （１）
によって表される。一方、温度上昇幅をθとし、θの最大値をθｍとし、試料厚さをＬとし、フラッシュ照射開始から測定までの経過時間をｔとすると、熱拡散率αは、下記式（２）
θ＝θｍ［１＋２Σｎ＝１〜∞｛（−１）ｎ・
ｅｘｐ（−ｎ２・π２・α・ｔ／Ｌ２）｝］ （２）
から求められる。すなわち、試料の温度上昇幅θを測定することにより、
試料の熱伝導率がわかることになる。
【００４２】
金成の式は、周知の通り、フィラーの体積充填率をφとし、コンパウンド（試料）の熱伝導率をλｃとし、フィラーの熱伝導率をλｆとし、分散媒体（樹脂）の熱伝導率をλｒとし、フィラーの形状パラメータをＸとすると、下記式（３）
１−φ＝（λｆ−λｃ）/（λｆ−λｒ）・（λｒ/λｃ）１/（１＋Ｘ） （３）
から、試料の熱伝導率λｃが求められる。ただし、フィラーの形状パラメータＸは、ＢＮ系の実測値から約２．８２と求められている。
【００４３】
図８は、金成の式による理論値（曲線）と、実験値（○，△）とを比較したグラフである。同図において、横軸はフィラーの配合量（vol％）を表し、縦軸は熱伝導率（W／ｍ・K）を表している。実験値の○印で示される熱伝導率は２０°Ｃにおける値であり、実験値の△印で示される熱伝導率は２００°Ｃにおける値である。同図に示すように、理論値と実験値とは極めて近似しており、実験の精度がよいことがわかる。
【００４４】
図８からわかるように、樹脂単独の熱伝導率は、約０．２５（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるが、フィラーの配合量が増すにつれて熱伝導率が向上し、フィラーの配合量が２０(vol％)になると、熱伝導率は０．５５（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度まで高くなる。よって、本発明のフィラー含有樹脂からなるコイル絶縁膜や被覆層により、分割コア１１の放熱機能が向上することがわかる。特に、熱伝導率が０．４（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることにより、本発明の効果を確実に発揮することができる。
【００４５】
なお、コイル絶縁膜１２ａの場合、コイル１２の可撓性、耐ヒートショックを考慮すると、２０（vol％）程度の含有量が上限に近い。ただし、フィラーの種類、樹脂の種類によって上限値は異なるので、２０(vol％)以下でなければならないわけではない。
【００４６】
（他の実施の形態）
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００４７】
図２および図４〜図６に示す断面形状が六角形のコイル１２に代えて、断面形状が四角形（ほぼ正方形）のコイルを用いてもよい。その場合にも、ほぼ隙間のないコイル構造が得られるからである。断面形状がほぼ正方形のコイルの場合、２辺が分割コア１１の表面に平行である巻き方が通常であるが、各辺が分割コア１１の表面に対して約４５°傾いていても、図４〜図６に示す構造および製造方法を採用することにより、巻崩れを確実に防止することができる。
【００４８】
本発明の実施の形態においては、インシュレータに代えてティース部１５を覆う被覆層１３を設けたが、被覆層１３は必ずしも設けなくてもよい。線材１２ａをフィラー含有のコイル絶縁膜１２ｂで被覆してなる，断面形状が六角形または四角形のコイル１２を備えているだけでも、分割コア１１、ひいては回転電機の固定子の放熱機能が向上するからである。
【００４９】
図２，図４に示す構造において、コイル１２の下地が、被覆層１３ではなく、熱伝導性改善のためのフィラーを含んでいない樹脂からなるインシュレータであってもよい。その場合にも、図４に示す被覆層１３に代わるインシュレータの表面（コイル１２の下地面）が、最下層のコイル１２の輪郭に倣った凹凸模様を有していることにより、断面形状が六角形または四角形のコイル１２の巻崩れを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の回転電機の固定子は、産業用モータ、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車，ロボットなどに配置されるモータや発電機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施の形態における回転電機の固定子の概略的な構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態における分割コアのスロット領域を拡大して示す部分断面図である。
【図３】図２に示すIII−III線における断面図である。
【図４】第１の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。
【図５】第２の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。
【図６】第３の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。
【図７】熱伝導率の測定に際し、採用したレーザフラッシュ法の原理を示す図である。
【図８】金成の式による理論値（曲線）と、実験値（○，△）とを比較したグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 固定子
１１ 分割コア
１１ａ バックヨーク側フランジ部
１１ｂ ロータ側フランジ部
１２ コイル
１２ａ 線材
１２ｂ コイル絶縁膜
１３ 被覆層
１３Ａ 外層
１３Ａ 内層
１３Ｃ 被覆層
１５ ティース部
１５ａ 隅部
１５ｂ 角部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアにコイルを巻き付けてなる回転電機（モータや発電機）の固定子および巻線の構造に係り、特にコイル構造の高密度化や放熱機能向上対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電気機器、電気自動車，ハイブリッド車，ロボットなどの新技術の進展に伴い、それらに用いられる回転電機（モータや発電機）に要求される性能が高度化してきている。たとえば、産業用モータ、電気自動車やハイブリッド車などにおいては、大電流を流すことや省スペース化が求められている。その結果、回転電機の作動時に発生する導体発熱がコイルの放熱を上回り、コイルが高温となって、コイルを被覆する絶縁材料の熱劣化を招くおそれがある。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、回転電機の固定子のスロット領域に巻き付けられるコイルとして、導電性線材の表面に、四三酸化鉄、水酸化アルミニウム、タルク、バリウム化合物、二酸化珪素、アルミナ、炭酸カルシウム、合成雲母、クレー、酸化チタン、などを充填した絶縁塗料の塗布焼き付けによる絶縁膜を設けることにより、耐コロナ性と熱伝導性の向上を図ることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０４８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術においては、スロット領域におけるコイル構造が開示されておらず、コイル構造を高密度化するための、導電性線材の構造と、絶縁膜の特性との関係を十分解明できていない。そのために、特許文献１の技術では、さらなる大電流化と省スペース化には対応が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、スロット領域におけるデッドスペースをできるだけ低減しつつ、放熱性を向上させる手段を講ずることにより、コイル構造の高密度化と大電力化とに適した回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転電機の固定子は、コアに巻き付けられたコイル部材として、導電性の線材と、この線材を被覆するフィラー含有樹脂層を有する絶縁膜とを有し、断面形状が六角形または四角形のコイル部材を設けたものである。
【０００８】
これにより、断面形状が六角形または四角形のコイル部材を積層して得られるコイル構造は、熱伝導を妨げる空気層などの隙間がほとんどない状態であり、高密度化されて、省スペースを図ることができる。反面、隙間がほとんどなくなったことで、大電流が流れると単位面積当たりの発熱量も増大するが、高熱伝導のフィラー含有樹脂からなる熱伝導性の高い絶縁膜を介して速やかに外部に熱が放出されるので、コイル温度の過上昇を防ぐことができる。その他、例えば導電性線材の断面形状が円形であっても、コイル絶縁膜の断面の外形が六角形または四角形で、コイル部材全体の断面形状が六角形または四角形となるので、同じ作用により、高放熱性を発揮することができる。
【０００９】
コアの壁面上に形成されたフィラー含有樹脂からなる被覆層をさらに備え、コイル部材が被覆層の上に巻き付けられていることにより、コイルの熱が絶縁膜−被覆層を通って、いっそう速やかに外部に放出されることになる。
【００１０】
コイル部材が巻き付けられている下地面が、コイル部材の最下層の輪郭に倣った凹凸模様を有していることによっても、同様の作用効果が奏される。下地面は、インシュレータまたは被覆層のいずれの表面でもよい。
【００１１】
フィラーが、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ２のうちから選ばれる材料であることにより、絶縁膜の熱伝導率を確実に高く維持することができる。
【００１２】
コイル絶縁膜の熱伝導率は、０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の回転電機の固定子によると、コイルで発生した熱の放出機能が高く、かつ、無駄なスペースが削減された高密度のコイル構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、実施の形態における回転電機（モータや発電機）の固定子１０の概略的な構造を示す断面図である。同図に示すように、固定子１０は、複数の分割コア１１を環状に組み合わせた後、図示しないリング部材等を用いて外側から囲み込んで組み立てられる。固定子１０の内方には、永久磁石を設けたロータ（図示せず）が配置される。分割コア１１のバックヨーク側フランジ部１１ａの内側面と、ロータ側フランジ部１１ｂの内側面と、その間の底面とを含む部分をティース部１５といい、被覆層１３を介しティース部１５によって囲まれる領域（スロット領域Ｒsl）は、コイル１２が巻き付けられる領域である。スロット領域Ｒslは、一般には台形または長方形である。本実施形態では、コアとして分割コア１１を集合させたものを用いているが、コアが分割されずに一体化されたものであってもよい。
【００１５】
図２は、分割コア１１のスロット領域Ｒslを拡大して示す部分断面図である。同図に示すように、本実施の形態においては、コイル１２は、断面がほぼ正六角形の銅合金からなる導電性の線材１２ａと、線材１２の表面を被覆するフィラー含有樹脂からなるコイル絶縁膜１２ｂとを有している。また、分割コア１１のスロット領域Ｒslを囲むティース部１５の壁面には、フィラー含有樹脂からなる被覆層１３が形成されていて、コイル１２は被覆層１３の上に巻き付けられている。図２には断面形状が六角形のコイル１２が示されているが、これに代えて、断面形状が正方形のコイルを用いてもよい。また、線材１２ａの断面形状が円形でも、コイル絶縁膜１２ｂの断面の外形が六角形または四角形として、コイル１２の断面形状を六角形または四角形としてもよい。これにより、製造コストを安価に維持しつつ、放熱機能の向上を図ることができる。
【００１６】
一般的な構造の固定子では、インシュレータを介してコイル１２が巻き付けられている。インシュレータは、電気絶縁性を確保することを主目的として設けられるものであるが、同時にこれに巻き付けられるコイル１２を保護する機能も有している。一方、本実施の形態では、インシュレータは装着されておらず、インシュレータに比べて非常に厚さの薄い被覆層１３を介して分割コア１１にコイル１２が巻き付けられている。このため、一般的なティース部の形状では、コイル１２を傷めるおそれがある。これを回避するため、本実施の形態では、ティース部１５の隅部１５ａを曲面状に形成し、隅部１５ａでコイル１２が傷むのを防止している。このように、インシュレータを装着しないことにより、占積率の向上を図ることができる。ただし、例えば高熱伝導の樹脂やフィラー含有樹脂からなるインシュレータを備えていてもよい。
【００１７】
図３は、図２に示すIII−III線における断面図である。同図に示すように、コイル１２が巻き付けられるティース部１５の断面の角部１５ｂも大きな曲率半径を有する曲面状に形成されており、これに巻き付けられるコイル１２が傷むのを防止している。また、この実施の形態では、ティース部１５の外面を段付き状に形成することにより、これに巻き回されるコイル１２を隙間なく配列させ、占積率を向上させることができるように構成している。
【００１８】
コイル絶縁膜１２ｂは、樹脂材料を溶媒に溶かした樹脂溶液に高熱伝導性を有するフィラーを配合して被覆材を形成したものである。樹脂材料としては、耐熱性の高いポリウレタン，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミドイミド，ポリイミド等の熱硬化性樹脂が適しており、これらの樹脂から適宜選択することができる。たとえば、樹脂材料として、ポリアミドイミド塗料ＨＩ−４０６（日立化成工業社製）、ポリイミド塗料Ｐｙｒｅ−ＭＬ（Industrial Summit Technology 社製）を採用することができる。
【００１９】
フィラーとしては、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ２などがあり、これらの無機絶縁材料から適宜選択して用いることができる。たとえば、ＢＮの熱伝導率は約２１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ＳｉＣの熱伝導率は約２７０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ＡｌＮの熱伝導率は約１７０（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、樹脂材料の熱伝導率（０．２Ｗ／ｍ・Ｋ前後）よりも極めて高い。また、Ａｌ２Ｏ３の熱伝導率は約３６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ＢＮ等に比べると低いが、価格が安いので、フィラーを混入させるための製造コストの増大を抑制することができる利点がある。
【００２０】
コイル１２の線材１２ａの表面には、コイル絶縁膜１２ｂ以外の膜が形成されていてもよい。線材１２ａとコイル絶縁膜１２ｂとの密着性の改善や、コイル絶縁膜１２ｂと接触する部材との摩擦係数改善の目的などのために、他の膜が形成されていてもよいものとする。また、コイル１２は、単線巻きされたものであってもよいし、複数の並列接続される電線を巻き付けた構造のものであってもよい。
【００２１】
インシュレータに代わる被覆層１３の材料は、コイル絶縁膜１２ｂと同じでもよいし、異なっていてもよい。少なくともコイル１２で発生する温度に対する耐熱性を備えているものを採用すればよく、たとえば、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等を採用できる。具体的には、樹脂材料として住友スリーエム社製のジェット・メルト接着材のハイメルトシリーズ７３７５等を採用し、これにＢＮ，アルミナ、シリカ等のフィラーを配合して、被覆層１３を構成することができる。
【００２２】
本発明によると、コイル絶縁膜１２ｂが高い熱伝導性を有しているため、コイル１２の最上層から最下層に亘って、線材１２ａおよびコイル絶縁膜１２ｂを通過する放熱機能の高い放熱路が形成されている。これにより、コイル１２の温度が過上昇するのを防止することができる。しかも、コイル１２の断面形状が六角形または四角形であるので、断面形状が円形のコイルのように、熱伝導率の悪い空気層（隙間）がほとんど存在しない。よって、従来のような単に熱伝導性のよいコイル絶縁膜を設けた構造からは予想し得ない高い放熱機能を有している。特に、図２に示されるように、六角形または四角形のコイル部材を整然と積層することにより、適用することにより、コイル部材間の接触面積が増大して熱伝達率が向上し、さらなる放熱機能の向上を図ることができる。
【００２３】
本実施の形態では、分割コア１１のティース部１５を覆う被覆層１３を設けたが、被覆層１３に代えてインシュレータを設けてもよい。インシュレータを構成する樹脂材料としては、例えばＰＰＳ、ＬＣＰなどがあり、樹脂中に熱伝導性向上のためのフィラーを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。いずれの場合であっても、上述の放熱機能の向上効果を発揮しうる。
【００２４】
（第１の実施例）
図４は、第１の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。なお、この図では、理解を容易にするため、被覆層１３の厚さを大きく表している。同図に示すように、本実施例では、最下層のコイル１２が被覆層１３に一部埋没した状態で保持されている。
【００２５】
本実施例の製造工程では、コイル１２として、たとえば１．０ｍｍ径の断面六角形の軟導線（線材１２ａ）の表面に、ポリアミドイミド塗料ＨＩ−４０６（日立化成工業社製）に対して、２０（vol％）のＢＮフィラーＵＨＰ−ＳＩ（昭和電工社製、平均粒径１〜２μｍ）が配合された塗料を塗布・焼き付けして、厚さ３２μｍ程度のコイル絶縁膜１２ｂを形成する。可撓性，摩擦係数などの特性改善の目的で、コイル絶縁膜１２ｂの内層または外層として、熱伝導性向上のためのフィラーを含まない樹脂からなる絶縁膜を形成してもよい。また、コイル絶縁膜１２ｂ自体が、熱伝導性向上のためのフィラーを含まない樹脂からなる絶縁膜を有していてもよい。
【００２６】
また、分割コア１１のティース部１５の表面に、ハイメルトシリーズ７３７５に対して２０（vol％）のＢＮフィラーＵＨＰ−ＳＩ（昭和電工社製、平均粒径１〜２μｍ）が配合された塗料を塗布・焼き付けして、厚さ５０μｍ程度の被覆層１３を形成する。
【００２７】
コイル１２は、被覆層１３が完全に硬化してから巻き付けることもできるし、被覆層１３が完全に硬化しない状態でコイル１２を巻き付けることもできる。被覆層１３が完全に硬化しない状態でコイル１２を巻き付けることにより、コイル１２が被覆層１３を介して分割コア１１に接着固定されるため、コイル１２の変形や移動をより確実に阻止することができる。また、コイル絶縁膜１２ｂが傷むのを防止することもできる。
【００２８】
本実施例によると、このように、フィラーを含有した熱伝導性のよい被覆層１３が設けられているので、コイル１２の最上層から最下層に亘って、線材１２ａおよびコイル絶縁膜１２ｂを通過した後、被覆層１３を経て分割コア１１に達する放熱機能の高い放熱路が形成されることになる。よって、さらなる放熱機能の向上を図ることができる。
【００２９】
しかも、被覆層１３は、樹脂をベースとしているため、硬化後にコイルを巻き付けた場合であっても、ある程度は弾性あるいは塑性変形することができる。特に、被覆層１３が完全に硬化しない状態でコイル１２を巻き付けることにより、コイル１２が被覆層１３を介して分割コア１１に接着固定される。このため、上述のように最下層のコイル１２の一部が被覆層１３に食い込んだ状態となっている。断面形状が円形のコイルとは異なり、断面形状が六角形または四角形のコイルの場合、上層のコイルを巻き付ける際に、下層のコイルに大きな曲げモーメントが作用して、その回転や移動により巻崩れが生じるおそれがある。それに対し、本実施例では、最下層のコイル１２の一部が被覆層１３に食い込んだ状態となっているので、次々とコイル１２を積層していく際に、下層のコイルに曲げモーメントが作用しても、最下層のコイル１２の回転や移動が被覆層１３によって妨げられるので、断面六角形または四角形でありながら巻崩れが生じにくいという著効を発揮することができる。
【００３０】
また、最下層のコイル１２の一部が被覆層１３に食い込んだ状態となっていることから、被覆層１３に対するコイル１２の接触面積が増加して、放熱機能が益々向上する。しかも、被覆層１３は、厚さが従来のインシュレータに比べて極めて小さいため、熱伝導性は格段に高まる。
【００３１】
（第２の実施例）
図５は、第２の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。同図に示すように、本実施例では、被覆層１３は、最下層のコイル１２に対接する外層１３Ａと、分割コアのティース部１５の表面に形成される内層１３Ｂとを有している。外層１３Ａは、コイル１２に接触しており、少なくとも最下層のコイル１２から作用する圧力を支持できるように構成されている。なお、外層１３Ａは、圧力を支持してコイル１２を保持できればよく、ある程度の変形は許容される。一方、内層１３Ｂは、外層１３Ａよりより高い機械的強度を備え、コイル１２が、分割コア１１の表面に接触するのを阻止できるように形成されている。
【００３２】
無機材料からなるフィラーは、樹脂に比べて変形能が低いため、フィラーの割合が増加するほど、被覆層１３の硬度も高くなる。また、フィラーの添加量が増加するほど、熱伝導性及び電気絶縁性も高くなる。したがって、内層１３Ｂの形成材料に対する無機フィラーの配合割合を、外層１３Ａの形成材料の配合割合より多くすることによって、内層１３Ｂの機械的強度を高めることができる。一方、フィラーの添加量があまりに多いと、脆性が出現してクラック等が生じやすくなる。また、硬度が大きくなると、コイルを傷める恐れも生じる。
【００３３】
本実施例では、上記の現象を緩和するため、内層１３Ｂよりフィラーの配合割合を少なくした外層１３Ａを形成している。外層１３Ａは、フィラーの配合量が少ないため、内層１３Ｂに比べて変形しやすいので、最下層のコイル１２の形状によく馴染み、第１の実施例と同様の効果を発揮することができる。接触面積が増加して密着性が高まる。この結果、被覆層全体としての熱伝導性を高めることができる。
【００３４】
製造工程では、内層１３Ｂを硬化させてから、外層１３Ａの材料を塗着し、これが硬化しない間にコイル１２を巻き付けることにより、外層１３Ａを介してコイル１２が分割コア１１に接着固定されることになる。これにより、最下層のコイル１２が分割コア１１に固着されるので、上述のような放熱機能の向上効果と、コイル１２の巻崩れ防止効果とを確実に発揮することができる。
【００３５】
外層１３Ａと内層１３Ｂの機械的強度は、フィラーの配合量を変えるばかりでなく、異なる種類の樹脂材料を用いて調整することができる。たとえば、内層１３Ｂに、外層１３Ａに採用される樹脂材料より硬度や機械的強度の高い樹脂材料を採用すればよい。
【００３６】
なお、第１および第２の実施例において、被覆層１３として、無機質焼成層を採用することもできる。無機質焼成層は、分割コア１１の表面に無機質材料を焼成付着させて成形されるものである。無機質焼成層を構成する材料として、たとえば、炭化ケイ素や窒化ケイ素等の絶縁性セラミックあるいは結晶ガラスセラミック等を採用することができる。その場合、無機焼成層からなる被覆層１３の表面形状を、最下層のコイル１２の輪郭に合致させておくことにより、放熱機能の向上効果と、コイル１２の巻崩れ防止効果とを併せて発揮することができる。
【００３７】
また、セラミック焼成層は分割コア１１を構成する金属より硬度が高く、また、熱膨張係数は小さい。このため、境界層で熱応力が発生するおそれがある場合には、分割コア１１の表面と焼成層からなる被覆層１３との間に軟質金属等の応力緩和層を設けることができる。
【００３８】
（第３の実施例）
図６は、第３の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。同図に示すように、本実施例では、分割コア１１のティース部１５の表面に、コイル１２の断面形状に対応した凹凸模様を設け、この凹凸模様の表面に、ほぼ均一な厚さの被覆層１３Ｃを設けている。この構成を採用することにより、最下層のコイル１２，被覆層１３および分割コア１１を、隙間なく固定することができるので、放熱機能の向上効果と巻崩れ防止効果とを併せて発揮することができる。
【００３９】
なお、分割コア１１の凹凸模様は、種々の手法を用いて形成することができる。たとえば、金属粉体を焼結して形成されるコアを採用するのであれば、粉体の成形段階で付加することができる。また、成形後に機械加工等で凹凸模様を形成することもできる。
【００４０】
（測定例）
図７は、熱伝導率の測定に際し、採用したレーザフラッシュ法の原理を示す図である。同図に示すように、両面にカーボンコートを施した円板試料を作成した。円板試料は、フィラーとしてＢＮフィラーＵＨＰ−ＳＩ（昭和電工社製、平均粒径１〜２μｍ）を含有したポリアミドイミド塗料ＨＩ−４０６（日立化成工業社製）によって構成されている。そして、一方の面からレーザフラッシュ光を照射し、他方の面に取り付けた熱電対によって、温度上昇を測定した。さらに、この温度上昇幅から試料の熱伝導率を求め、周知の金成の式から定まるフィラー含有樹脂の熱伝導率との比較対照を行なった。
【００４１】
レーザフラッシュ法を用いた場合、試料の熱拡散率をαとし、試料の密度をρとし、試料の比熱をＣｐとしたときに、熱伝導率λは、下記式（１）
λ＝α・ρ・Ｃｐ （１）
によって表される。一方、温度上昇幅をθとし、θの最大値をθｍとし、試料厚さをＬとし、フラッシュ照射開始から測定までの経過時間をｔとすると、熱拡散率αは、下記式（２）
θ＝θｍ［１＋２Σｎ＝１〜∞｛（−１）ｎ・
ｅｘｐ（−ｎ２・π２・α・ｔ／Ｌ２）｝］ （２）
から求められる。すなわち、試料の温度上昇幅θを測定することにより、
試料の熱伝導率がわかることになる。
【００４２】
金成の式は、周知の通り、フィラーの体積充填率をφとし、コンパウンド（試料）の熱伝導率をλｃとし、フィラーの熱伝導率をλｆとし、分散媒体（樹脂）の熱伝導率をλｒとし、フィラーの形状パラメータをＸとすると、下記式（３）
１−φ＝（λｆ−λｃ）/（λｆ−λｒ）・（λｒ/λｃ）１/（１＋Ｘ） （３）
から、試料の熱伝導率λｃが求められる。ただし、フィラーの形状パラメータＸは、ＢＮ系の実測値から約２．８２と求められている。
【００４３】
図８は、金成の式による理論値（曲線）と、実験値（○，△）とを比較したグラフである。同図において、横軸はフィラーの配合量（vol％）を表し、縦軸は熱伝導率（W／ｍ・K）を表している。実験値の○印で示される熱伝導率は２０°Ｃにおける値であり、実験値の△印で示される熱伝導率は２００°Ｃにおける値である。同図に示すように、理論値と実験値とは極めて近似しており、実験の精度がよいことがわかる。
【００４４】
図８からわかるように、樹脂単独の熱伝導率は、約０．２５（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるが、フィラーの配合量が増すにつれて熱伝導率が向上し、フィラーの配合量が２０(vol％)になると、熱伝導率は０．５５（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度まで高くなる。よって、本発明のフィラー含有樹脂からなるコイル絶縁膜や被覆層により、分割コア１１の放熱機能が向上することがわかる。特に、熱伝導率が０．４（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることにより、本発明の効果を確実に発揮することができる。
【００４５】
なお、コイル絶縁膜１２ａの場合、コイル１２の可撓性、耐ヒートショックを考慮すると、２０（vol％）程度の含有量が上限に近い。ただし、フィラーの種類、樹脂の種類によって上限値は異なるので、２０(vol％)以下でなければならないわけではない。
【００４６】
（他の実施の形態）
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００４７】
図２および図４〜図６に示す断面形状が六角形のコイル１２に代えて、断面形状が四角形（ほぼ正方形）のコイルを用いてもよい。その場合にも、ほぼ隙間のないコイル構造が得られるからである。断面形状がほぼ正方形のコイルの場合、２辺が分割コア１１の表面に平行である巻き方が通常であるが、各辺が分割コア１１の表面に対して約４５°傾いていても、図４〜図６に示す構造および製造方法を採用することにより、巻崩れを確実に防止することができる。
【００４８】
本発明の実施の形態においては、インシュレータに代えてティース部１５を覆う被覆層１３を設けたが、被覆層１３は必ずしも設けなくてもよい。線材１２ａをフィラー含有のコイル絶縁膜１２ｂで被覆してなる，断面形状が六角形または四角形のコイル１２を備えているだけでも、分割コア１１、ひいては回転電機の固定子の放熱機能が向上するからである。
【００４９】
図２，図４に示す構造において、コイル１２の下地が、被覆層１３ではなく、熱伝導性改善のためのフィラーを含んでいない樹脂からなるインシュレータであってもよい。その場合にも、図４に示す被覆層１３に代わるインシュレータの表面（コイル１２の下地面）が、最下層のコイル１２の輪郭に倣った凹凸模様を有していることにより、断面形状が六角形または四角形のコイル１２の巻崩れを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の回転電機の固定子は、産業用モータ、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車，ロボットなどに配置されるモータや発電機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施の形態における回転電機の固定子の概略的な構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態における分割コアのスロット領域を拡大して示す部分断面図である。
【図３】図２に示すIII−III線における断面図である。
【図４】第１の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。
【図５】第２の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。
【図６】第３の実施例に係るコイルおよび被覆層の構造を示す断面図である。
【図７】熱伝導率の測定に際し、採用したレーザフラッシュ法の原理を示す図である。
【図８】金成の式による理論値（曲線）と、実験値（○，△）とを比較したグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 固定子
１１ 分割コア
１１ａ バックヨーク側フランジ部
１１ｂ ロータ側フランジ部
１２ コイル
１２ａ 線材
１２ｂ コイル絶縁膜
１３ 被覆層
１３Ａ 外層
１３Ａ 内層
１３Ｃ 被覆層
１５ ティース部
１５ａ 隅部
１５ｂ 角部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気材料を主成分として構成されたコアと、
前記コアに巻き付けられたコイル部材とを備えた回転電機の固定子であって、
前記コイル部材は、
導電性の線材と、
前記線材を被覆するフィラー含有樹脂層を有するコイル絶縁膜と
を有していて、
断面形状が六角形または四角形である、回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機の固定子において、
前記コアの壁面上に形成されたフィラー含有樹脂からなる被覆層をさらに備え、
前記コイル部材は、前記被覆層の上に巻き付けられている、回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転電機の固定子において、
前記コイル部材が巻き付けられている下地面は、前記コイル部材の最下層の輪郭に倣った凹凸模様を有している、回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機の固定子において、
前記コイル絶縁膜のフィラーは、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびＴｉＯ２のうちから選ばれる材料である、回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機の固定子において、
前記コイル絶縁膜の熱伝導率は、０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上である、回転電機の固定子。
【請求項６】
導電性の線材と、
前記線材を被覆するフィラー含有樹脂層を有する絶縁膜と
を備え、
断面形状が六角形または四角形である、巻線。
【請求項７】
請求項６記載の巻線において、
前記コイル絶縁膜のフィラーは、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびＴｉＯ２のうちから選ばれる材料である、巻線。
【請求項１】
磁気材料を主成分として構成されたコアと、
前記コアに巻き付けられたコイル部材とを備えた回転電機の固定子であって、
前記コイル部材は、
導電性の線材と、
前記線材を被覆するフィラー含有樹脂層を有するコイル絶縁膜と
を有していて、
断面形状が六角形または四角形である、回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機の固定子において、
前記コアの壁面上に形成されたフィラー含有樹脂からなる被覆層をさらに備え、
前記コイル部材は、前記被覆層の上に巻き付けられている、回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転電機の固定子において、
前記コイル部材が巻き付けられている下地面は、前記コイル部材の最下層の輪郭に倣った凹凸模様を有している、回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機の固定子において、
前記コイル絶縁膜のフィラーは、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびＴｉＯ２のうちから選ばれる材料である、回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機の固定子において、
前記コイル絶縁膜の熱伝導率は、０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上である、回転電機の固定子。
【請求項６】
導電性の線材と、
前記線材を被覆するフィラー含有樹脂層を有する絶縁膜と
を備え、
断面形状が六角形または四角形である、巻線。
【請求項７】
請求項６記載の巻線において、
前記コイル絶縁膜のフィラーは、ＢＮ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＮ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびＴｉＯ２のうちから選ばれる材料である、巻線。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１２５２７７（Ｐ２００８−１２５２７７Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０７７７７（Ｐ２００６−３０７７７７）
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【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２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１４日（２００６．１１．１４）
【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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