電磁コイル
【課題】寸法精度の高い電磁コイルを提供すること。
【解決手段】電磁コイルは、素線を束ねた導体１の周囲に絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、所望寸法になるように調整された部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されるものである。
【解決手段】電磁コイルは、素線を束ねた導体１の周囲に絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、所望寸法になるように調整された部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機などに適用される電磁コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば回転電機の固定子コイルとして使用される電磁コイルは、含浸方式、液圧モールド方式、あるいはホットプレスモールド方式を用いて、１本ずつ作製される。電磁コイルの作製方法としては、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体の周囲に、マイカテープを巻き回してなるマイカ絶縁層を形成し、さらにその外側に半導電性のテープを巻きつけた後に、金型や当て板などを当てて圧力と熱を加えることにより電磁コイルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体の周囲に、マイカテープを巻き回してなるマイカ絶縁層を形成し、金型や当て板などを当てて圧力と熱を加えて絶縁層を形成し、さらにその外側に半導電性のペイントを塗るあるいはペイントを塗りながらガラステープを巻きつけるなどして作製する方法もある。こうした電磁コイルの作製においては、絶縁破壊強度を高めるため、絶縁層に圧力をかけて、できるだけ圧縮した状態にすることにより、絶縁層中の樹脂量を減らし、電気絶縁性の高いコイル絶縁を形成させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５５００７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電磁コイルを圧縮すると、絶縁層の厚みにばらつきが生じ、電磁コイルを固定子スロットに入れた際に該スロットとの間に隙間ができる。この問題を解決するためには、例えばサイドスペーサやリップルスプリングなどを用いて、コイルを固定させなければない。また、サイドスペーサやリップルスプリングなどを用いたとしても、隙間は完全には埋めることができないため、熱伝達が悪く、コイルの冷却性能を高めることが難しくなる。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、寸法精度の高い電磁コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による電磁コイルは、素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、寸法精度の高い電磁コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図。
【図２】同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図。
【図５】同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図。
【図８】同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図１０】本発明の第７の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図１１】本発明の第８の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図１２】本発明の第９の実施形態に係る回転電機の固定子スロットに複数の電磁コイルを組み込んだ様子を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図である。図２は、同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。当該電磁コイルは、例えば回転電機の固定子コイルとして、スロットに挿入されて使用されるものであり、含浸方式、液圧モールド方式、あるいはホットプレスモールド方式を用いて、１本ずつ作製される。以下の説明では、電磁コイルを単に「コイル」と称すものとする。
【００１２】
第１の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００１３】
導体１の形成においては、例えば、二重ガラス巻き線を積んで１０×４８ｍｍ程度の大きさにする。この場合、列間に不織布に樹脂を含ませたものを、挟み金型にて１８０℃で２０分間加熱することにより、素線導体を形成する。
【００１４】
上記導体１の形成後、絶縁層２の形成においては、例えば、導体１の周囲に、裏打ち材にガラスを用いたプリプレグマイカテープを巻き回し、幅広の面（左右の側面）に厚み３ｍｍの鉄板を当て、幅狭の面（上面および下面）に厚み１．５ｍｍのガラスエポキシ板を這わせる。そして、その周囲に熱収縮テープを巻きつけ、板を固定する。このようにして作製した未硬化のコイル（白コイル）を未架橋低分子ポリエチレンを用いた液圧モールド方式によって圧力をかけながら硬化させる。
【００１５】
ここで、実際に硬化させたコイルの寸法をコイルの長手方向に沿って１０点測定したところ、コイルの幅方向の平均厚みは２５．３ｍｍで、最大で±０．２ｍｍ程度のばらつきが確認された。なお、図１の例では、コイルの幅方向の厚みのばらつきにより、絶縁層２全体の断面形状が菱形になっている場合が例示されているが、そのほか、台形になる場合や、四方形であっても側面にいくつかの窪みがある場合もあり得る。
【００１６】
上記絶縁層２の形成後、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３の配置においては、硬化したコイルの幅広の面（左右の側面）に、例えばプリプレグエポキシのシート、具体的には不織布に未硬化のエポキシ樹脂を浸みこませてプリプレグ化した０．２５ｍｍ厚みのシートを這わせ、２５．６ｍｍ幅のブロック４Ａ，４Ｂでコイルを高さ方向に挟んだ状態で、幅広の２つの面を金型５Ａ，５Ｂで熱を加えながらコイルを幅方向に１０分間加圧する。硬化後は、必要に応じて余分にはみ出した樹脂の部分を削り取る。
【００１７】
このようにして作製したコイルの幅方向の寸法精度は±０．０５ｍｍ程度であり、ばらつきが小さいことが確認された。
【００１８】
なお、ここでは、コイルの幅方向の厚みのばらつきを解消する手法を示したが、コイルの高さ方向の厚みのばらつきについても同様な手法を用いて解消することが可能である。
【００１９】
また、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３の配置においては、エポキシ樹脂の代わりに、シリコン樹脂や、シリコンゴム、ウレタン、ポリエステル樹脂などを使用することができる。また、不織布に未硬化のエポキシ樹脂を浸みこませてプリプレグ化したシートの代わりに、熱可塑性の樹脂でできたシートを用いれば、硬化にかかる時間を短縮できるため、製造性を向上させることができる。熱可塑性の樹脂としては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどを使用することができる。
【００２０】
この第１の実施形態によれば、絶縁層２の厚みにばらつきが生じても、そのばらつきは半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３により解消されることになるため、寸法精度の高いコイルを作製することができる。また、コイルをスロットに挿入する際の隙間を極力無くすことができるため、サイドスペーサやリップルスプリングなどを不要とすることが可能であり、熱伝達を高めることができ、コイルの冷却性能を向上させることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２２】
なお、この第２の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００２４】
第２の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）し、さらにその周囲に半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントからなる表面抵抗率が数１０から数ＭΩの半導電層６を形成することにより作製されるものである。尚、表面抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００２５】
ところで、前述の第１の実施形態において作製したコイルをスロット内に配置した際に、導体１に高電圧をかけ、スロット鉄心をアース電位に取ると、絶縁層とスロットとの間にできた僅かな隙間で放電が発生する。そこで、この第２の実施形態では、例えば当該コイルの外周にカーボンをエポキシ樹脂中に分散させて、塗布し、乾燥後の表面抵抗率が数１０から数ＭΩとなる半導電層６を形成することによって、絶縁表面とスロットとを同電位とし、放電を抑制する。なお、乾燥後の表面抵抗率が数ＭΩを超えると、絶縁表面とスロット間の電位差を十分に小さくできないため好ましくなく、また、数１０Ω未満では、回転電機を動作させた際に回転子によって発生する磁場が錯交する際に半導電層内に渦電流が発生し損失を生むために好ましくない。このため、表面抵抗率は数１０から数ＭΩの範囲内とする。
【００２６】
なお、本実施形態では、半導電層６をホットプレス後に形成する場合を例示したが、ホットプレス前に形成するようにしてもよい。その場合、ホットプレス前に半導電性を有するテープもしくはフィルムを巻きつけて、そののちにホットプレスを行う。これにより、半導電層６をコイルに一体化させることができる。
【００２７】
この第２の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果が得られるほか、半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントからなる半導電層６が形成されることから、コイルをスロット内に配置した際に生じ得る放電を抑制することが可能となる。
【００２８】
（第３の実施形態）
次に、図４および図５を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００２９】
なお、この第３の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３０】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図である。図５は、同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００３１】
第３の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００３２】
前述の第２の実施形態では、最外層に半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントによる半導電層６を形成することにより放電を抑制したが、この第３の実施形態では、代わりに、前述の第１の実施形態で説明したプリプレグエポキシもしくは熱可塑性樹脂の中にカーボンを含ませて半導電性にした半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を絶縁層２の周囲に形成する。これにより、最外層に半導電層６を追加形成する必要がなく、工程を短縮できる。なお、体積抵抗率を数１０から数ＭΩｃｍの範囲内にしたのは、前述の第２の実施形態において表面抵抗率を数１０から数ＭΩの範囲内にしたのと同様な理由による。尚、表面抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００３３】
この第３の実施形態によれば、半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７が配置されることから、前述の第２の実施形態の場合と同様、コイルをスロット内に配置した際に生じ得る放電を抑制することが可能となる。また、前述の第２の実施形態の場合と比べ、最外層に半導電層を追加形成する必要がない分、工程数や工程時間を縮減することができる。
【００３４】
（第４の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００３５】
なお、この第４の実施形態においては、図４および図５に示した第３の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３６】
図６は、本発明の第４の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００３７】
第４の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置し、さらにその外側に半導電性を有するＦＲＰ８を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００３８】
ＦＲＰ(繊維強化プラスチック)を使用するのは、コイルをスロットに挿入する際にコイル表面を保護するためである。前述の第１乃至第３の実施形態で説明したコイルは寸法精度が良く、スロットとの公差が極めて小さいため密着性は良いが、公差が小さいためにスロットへの挿入時にコイルの絶縁表面を傷つけやすい。そこで、ＦＲＰを這わせることによって、コイルの絶縁表面を保護することが可能となる。また、コイルをスロットによりスムーズに挿入することが可能となる。この場合、ＦＲＰの厚さは、例えば１００〜２００μｍの範囲内とする。また、ＦＲＰは、例えばカーボンを含ませることにより半導電性を有するものとすることができる。なお、ＦＲＰの表面抵抗率を数１０から数ＭΩの範囲内にしたのは、前述の第２の実施形態において表面抵抗率を数１０から数ＭΩの範囲内にしたのと同様な理由による。尚、表面抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００３９】
この第４の実施形態によれば、前述の第３の実施形態と同様の効果が得られるほか、半導電性を有するＦＲＰが設けられることから、コイルをスロットに挿入する際にコイル表面を保護しつつ、スムーズに挿入することが可能となる。また、コイルをスロット内に配置した際に生じ得る放電をより効果的に抑制することが可能となる。
【００４０】
（第５の実施形態）
次に、図７および図８を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００４１】
なお、この第５の実施形態においては、図４および図５に示した第３の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
図７は、本発明の第５の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図である。図８は、同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００４３】
第５の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半導電性を有するテープからなる半導電層６を形成し、さらにその外側に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００４４】
前述の第３の実施形態では、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７が半導電性を有するため、最外層に半導電層６を追加形成する必要がなく、工程数や工程時間を縮減することができるという利点がある。しかしながら、プリプレグエポキシなどを用いた半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７と絶縁層２との密着性は悪いため、ホットプレスの際にコイルの幅方向と高さ方向とを同時に加圧するなどの工夫をしなければならない。密着性が悪いとその部分で放電が発生することになる。そこで、この第５の実施形態では、半導電性を有するテープからなる半導電層６を、絶縁層２が形成されたコイルの２つの側面、上面および下面に形成したのち、半導電性を有するプリプレグエポキシもしくは熱可塑性樹脂を、コイルの２つの側面にのみ配置する。
【００４５】
この第５の実施形態によれば、前述の第３の実施形態と同様の効果が得られるほか、絶縁層２の周囲に半導電性を有するテープからなる半導電層６が形成されその外側に半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７が配置されることから、当該樹脂７の密着性を向上させることが可能となる。
【００４６】
（第６の実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。
【００４７】
なお、この第６の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４８】
図９は、本発明の第６の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００４９】
第６の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂１１を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。なお、上記半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂１１は、さらに、体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有するものであってもよい。尚、体積抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００５０】
前述の第１の実施形態では、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３の熱伝導性が悪い場合、固定子鉄心との密着性を向上させても十分な冷却性が得られない。そこで、この第６の実施形態では、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の熱伝導率を０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることにより、冷却効率を向上させる。なお、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ未満では、通常の樹脂が持つ熱伝導率と差異がないことから、冷却効率が低下する。
【００５１】
なお、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の熱伝導率を０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上とする手法は、前述の第１乃至第５の実施形態で説明したいずれのコイルにも適用できるものである。
【００５２】
この第６の実施形態によれば、前述の各実施形態と同様の効果が得られるほか、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることから、冷却効率をより一層向上させることが可能となる。
【００５３】
（第７の実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。
【００５４】
なお、この第７の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５５】
図１０は、本発明の第７の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００５６】
第７の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）し、最外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有するゴム状弾性体（シリコンゴムなど）の層１２を形成することにより作製されるものである。
【００５７】
コイルの最外周に半導電性を有するゴム状弾性体１２を形成することにより、スロットに対する固定力が発生する。これにより、回転電機を運転する際に発生する電磁力に対する抗力が生じ、振動が抑制される。また、上記ゴム状弾性体の熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるようにする。これにより、界面の熱伝達が向上する。
【００５８】
このような半導電性を有するゴム状弾性体１２は、前述の各実施形態で説明したコイルにも適用可能である。
【００５９】
この第７の実施形態によれば、前述の各実施形態と同様の効果が得られるほか、コイルの最外周に半導電性を有するゴム状弾性体１２が形成されていることから、スロットに対する固定力を発生させることができ、回転電機を運転する際に発生する電磁力に対する抗力を持たせることができ、さらに振動を抑制することが可能となる。
【００６０】
（第８の実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第８の実施形態について説明する。
【００６１】
なお、この第８の実施形態においては、図４および図５に示した第３の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６２】
図１１は、本発明の第８の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００６３】
第８の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）し、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層１３を形成することにより作製されるものである。
【００６４】
前述の第４の実施形態では、コイルをスロットに挿入する際にコイルの絶縁表面が傷つかないように保護するために、ＦＲＰを形成したが、この第８の実施形態では、代わりに、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスをコーティングする。例えば、コイルの最外周にセラミックスをコーティングすれば、表面硬度を高めることができるので、絶縁表面を保護することができる。また、ダイヤモンドライクカーボンは、摩擦係数を大きく下げることができるため、挿入を容易にすることができる。また、前述の第７の実施形態で説明した体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有するゴム状弾性体と、ダイヤモンドライクカーボンとを組み合わせることにより、固定力と挿入の容易性を共に持たせることも可能となる。
【００６５】
なお、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層１３を形成する手法は、前述の第１乃至第６の実施形態で説明したいずれのコイルにも適用できるものである。
【００６６】
この第８の実施形態によれば、前述の各実施形態と同様の効果が得られるほか、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層１３が形成されていることから、コイルをスロットに挿入する際の絶縁表面の保護性や挿入の容易性を向上させることが可能となる。
【００６７】
（第９の実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第９の実施形態について説明する。
【００６８】
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る回転電機の固定子スロットに複数の電磁コイルを組み込んだ様子を示す断面図である。
【００６９】
回転電機１００に備えられる固定子１００Ａのスロット１００Ｂ内には、複数のコイルが層間部材１０Ａを介して配置され、トップリップルスプリング９を挟み、楔１０Ｂにより固定されている。この場合のコイルは、前述の第１乃至第８の実施形態で説明したいずれのコイルであっても良いが、図１２においては、図６に示した第４の実施形態のコイルが挿入された例が示されている。
【００７０】
図１２からわかるように、コイル幅の寸法は、スロット幅に対して精度よく作製することが必要とされる。前述の第１乃至第８の実施形態で説明したコイルはいずれも高い寸法精度を有するので、該コイルは回転電機１００に備えられる固定子１００Ａのスロット１００Ｂに精度良く挿入することができる。このため、コイルから固定子鉄心への熱伝達が向上し、冷却性を高めることができる。なお、高さ方向の寸法の多少のばらつきは、トップリップルスプリング９によって調整でき、また、冷却性に影響する要素ではないので、特に問題はない。
【００７１】
この第９の実施形態によれば、高い寸法精度を有するコイルを回転電機１００に備えられる固定子１００Ａのスロット１００Ｂに精度良く挿入されるので、熱伝達を高めることができ、コイルの冷却性能を向上させることができ、結果的に、回転電機１００の性能を一段と向上させることが可能となる。
【００７２】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…導体、２…絶縁層、３…半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、４…ブロック、５…金型、６…半導電層、７…半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、８…半導電性を有するＦＲＰ、９…トップリップルスプリング、１０Ａ…層間部材、１０Ｂ…楔、１１…熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、１２…半導電性を有するゴム状弾性体、１３…ダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層、１００…回転電機、１００Ａ…固定子、１００Ｂ…スロット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機などに適用される電磁コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば回転電機の固定子コイルとして使用される電磁コイルは、含浸方式、液圧モールド方式、あるいはホットプレスモールド方式を用いて、１本ずつ作製される。電磁コイルの作製方法としては、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体の周囲に、マイカテープを巻き回してなるマイカ絶縁層を形成し、さらにその外側に半導電性のテープを巻きつけた後に、金型や当て板などを当てて圧力と熱を加えることにより電磁コイルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体の周囲に、マイカテープを巻き回してなるマイカ絶縁層を形成し、金型や当て板などを当てて圧力と熱を加えて絶縁層を形成し、さらにその外側に半導電性のペイントを塗るあるいはペイントを塗りながらガラステープを巻きつけるなどして作製する方法もある。こうした電磁コイルの作製においては、絶縁破壊強度を高めるため、絶縁層に圧力をかけて、できるだけ圧縮した状態にすることにより、絶縁層中の樹脂量を減らし、電気絶縁性の高いコイル絶縁を形成させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５５００７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電磁コイルを圧縮すると、絶縁層の厚みにばらつきが生じ、電磁コイルを固定子スロットに入れた際に該スロットとの間に隙間ができる。この問題を解決するためには、例えばサイドスペーサやリップルスプリングなどを用いて、コイルを固定させなければない。また、サイドスペーサやリップルスプリングなどを用いたとしても、隙間は完全には埋めることができないため、熱伝達が悪く、コイルの冷却性能を高めることが難しくなる。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、寸法精度の高い電磁コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による電磁コイルは、素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、寸法精度の高い電磁コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図。
【図２】同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図。
【図５】同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図。
【図８】同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図１０】本発明の第７の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図１１】本発明の第８の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図。
【図１２】本発明の第９の実施形態に係る回転電機の固定子スロットに複数の電磁コイルを組み込んだ様子を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図である。図２は、同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。当該電磁コイルは、例えば回転電機の固定子コイルとして、スロットに挿入されて使用されるものであり、含浸方式、液圧モールド方式、あるいはホットプレスモールド方式を用いて、１本ずつ作製される。以下の説明では、電磁コイルを単に「コイル」と称すものとする。
【００１２】
第１の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００１３】
導体１の形成においては、例えば、二重ガラス巻き線を積んで１０×４８ｍｍ程度の大きさにする。この場合、列間に不織布に樹脂を含ませたものを、挟み金型にて１８０℃で２０分間加熱することにより、素線導体を形成する。
【００１４】
上記導体１の形成後、絶縁層２の形成においては、例えば、導体１の周囲に、裏打ち材にガラスを用いたプリプレグマイカテープを巻き回し、幅広の面（左右の側面）に厚み３ｍｍの鉄板を当て、幅狭の面（上面および下面）に厚み１．５ｍｍのガラスエポキシ板を這わせる。そして、その周囲に熱収縮テープを巻きつけ、板を固定する。このようにして作製した未硬化のコイル（白コイル）を未架橋低分子ポリエチレンを用いた液圧モールド方式によって圧力をかけながら硬化させる。
【００１５】
ここで、実際に硬化させたコイルの寸法をコイルの長手方向に沿って１０点測定したところ、コイルの幅方向の平均厚みは２５．３ｍｍで、最大で±０．２ｍｍ程度のばらつきが確認された。なお、図１の例では、コイルの幅方向の厚みのばらつきにより、絶縁層２全体の断面形状が菱形になっている場合が例示されているが、そのほか、台形になる場合や、四方形であっても側面にいくつかの窪みがある場合もあり得る。
【００１６】
上記絶縁層２の形成後、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３の配置においては、硬化したコイルの幅広の面（左右の側面）に、例えばプリプレグエポキシのシート、具体的には不織布に未硬化のエポキシ樹脂を浸みこませてプリプレグ化した０．２５ｍｍ厚みのシートを這わせ、２５．６ｍｍ幅のブロック４Ａ，４Ｂでコイルを高さ方向に挟んだ状態で、幅広の２つの面を金型５Ａ，５Ｂで熱を加えながらコイルを幅方向に１０分間加圧する。硬化後は、必要に応じて余分にはみ出した樹脂の部分を削り取る。
【００１７】
このようにして作製したコイルの幅方向の寸法精度は±０．０５ｍｍ程度であり、ばらつきが小さいことが確認された。
【００１８】
なお、ここでは、コイルの幅方向の厚みのばらつきを解消する手法を示したが、コイルの高さ方向の厚みのばらつきについても同様な手法を用いて解消することが可能である。
【００１９】
また、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３の配置においては、エポキシ樹脂の代わりに、シリコン樹脂や、シリコンゴム、ウレタン、ポリエステル樹脂などを使用することができる。また、不織布に未硬化のエポキシ樹脂を浸みこませてプリプレグ化したシートの代わりに、熱可塑性の樹脂でできたシートを用いれば、硬化にかかる時間を短縮できるため、製造性を向上させることができる。熱可塑性の樹脂としては、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどを使用することができる。
【００２０】
この第１の実施形態によれば、絶縁層２の厚みにばらつきが生じても、そのばらつきは半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３により解消されることになるため、寸法精度の高いコイルを作製することができる。また、コイルをスロットに挿入する際の隙間を極力無くすことができるため、サイドスペーサやリップルスプリングなどを不要とすることが可能であり、熱伝達を高めることができ、コイルの冷却性能を向上させることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２２】
なお、この第２の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００２３】
図３は、本発明の第２の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００２４】
第２の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）し、さらにその周囲に半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントからなる表面抵抗率が数１０から数ＭΩの半導電層６を形成することにより作製されるものである。尚、表面抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００２５】
ところで、前述の第１の実施形態において作製したコイルをスロット内に配置した際に、導体１に高電圧をかけ、スロット鉄心をアース電位に取ると、絶縁層とスロットとの間にできた僅かな隙間で放電が発生する。そこで、この第２の実施形態では、例えば当該コイルの外周にカーボンをエポキシ樹脂中に分散させて、塗布し、乾燥後の表面抵抗率が数１０から数ＭΩとなる半導電層６を形成することによって、絶縁表面とスロットとを同電位とし、放電を抑制する。なお、乾燥後の表面抵抗率が数ＭΩを超えると、絶縁表面とスロット間の電位差を十分に小さくできないため好ましくなく、また、数１０Ω未満では、回転電機を動作させた際に回転子によって発生する磁場が錯交する際に半導電層内に渦電流が発生し損失を生むために好ましくない。このため、表面抵抗率は数１０から数ＭΩの範囲内とする。
【００２６】
なお、本実施形態では、半導電層６をホットプレス後に形成する場合を例示したが、ホットプレス前に形成するようにしてもよい。その場合、ホットプレス前に半導電性を有するテープもしくはフィルムを巻きつけて、そののちにホットプレスを行う。これにより、半導電層６をコイルに一体化させることができる。
【００２７】
この第２の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果が得られるほか、半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントからなる半導電層６が形成されることから、コイルをスロット内に配置した際に生じ得る放電を抑制することが可能となる。
【００２８】
（第３の実施形態）
次に、図４および図５を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００２９】
なお、この第３の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３０】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図である。図５は、同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００３１】
第３の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００３２】
前述の第２の実施形態では、最外層に半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントによる半導電層６を形成することにより放電を抑制したが、この第３の実施形態では、代わりに、前述の第１の実施形態で説明したプリプレグエポキシもしくは熱可塑性樹脂の中にカーボンを含ませて半導電性にした半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を絶縁層２の周囲に形成する。これにより、最外層に半導電層６を追加形成する必要がなく、工程を短縮できる。なお、体積抵抗率を数１０から数ＭΩｃｍの範囲内にしたのは、前述の第２の実施形態において表面抵抗率を数１０から数ＭΩの範囲内にしたのと同様な理由による。尚、表面抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００３３】
この第３の実施形態によれば、半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７が配置されることから、前述の第２の実施形態の場合と同様、コイルをスロット内に配置した際に生じ得る放電を抑制することが可能となる。また、前述の第２の実施形態の場合と比べ、最外層に半導電層を追加形成する必要がない分、工程数や工程時間を縮減することができる。
【００３４】
（第４の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００３５】
なお、この第４の実施形態においては、図４および図５に示した第３の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３６】
図６は、本発明の第４の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００３７】
第４の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置し、さらにその外側に半導電性を有するＦＲＰ８を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００３８】
ＦＲＰ(繊維強化プラスチック)を使用するのは、コイルをスロットに挿入する際にコイル表面を保護するためである。前述の第１乃至第３の実施形態で説明したコイルは寸法精度が良く、スロットとの公差が極めて小さいため密着性は良いが、公差が小さいためにスロットへの挿入時にコイルの絶縁表面を傷つけやすい。そこで、ＦＲＰを這わせることによって、コイルの絶縁表面を保護することが可能となる。また、コイルをスロットによりスムーズに挿入することが可能となる。この場合、ＦＲＰの厚さは、例えば１００〜２００μｍの範囲内とする。また、ＦＲＰは、例えばカーボンを含ませることにより半導電性を有するものとすることができる。なお、ＦＲＰの表面抵抗率を数１０から数ＭΩの範囲内にしたのは、前述の第２の実施形態において表面抵抗率を数１０から数ＭΩの範囲内にしたのと同様な理由による。尚、表面抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００３９】
この第４の実施形態によれば、前述の第３の実施形態と同様の効果が得られるほか、半導電性を有するＦＲＰが設けられることから、コイルをスロットに挿入する際にコイル表面を保護しつつ、スムーズに挿入することが可能となる。また、コイルをスロット内に配置した際に生じ得る放電をより効果的に抑制することが可能となる。
【００４０】
（第５の実施形態）
次に、図７および図８を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００４１】
なお、この第５の実施形態においては、図４および図５に示した第３の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
図７は、本発明の第５の実施形態に係る電磁コイルの作製における加熱加圧成形工程の一例を示す断面図である。図８は、同実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００４３】
第５の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半導電性を有するテープからなる半導電層６を形成し、さらにその外側に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。
【００４４】
前述の第３の実施形態では、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７が半導電性を有するため、最外層に半導電層６を追加形成する必要がなく、工程数や工程時間を縮減することができるという利点がある。しかしながら、プリプレグエポキシなどを用いた半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７と絶縁層２との密着性は悪いため、ホットプレスの際にコイルの幅方向と高さ方向とを同時に加圧するなどの工夫をしなければならない。密着性が悪いとその部分で放電が発生することになる。そこで、この第５の実施形態では、半導電性を有するテープからなる半導電層６を、絶縁層２が形成されたコイルの２つの側面、上面および下面に形成したのち、半導電性を有するプリプレグエポキシもしくは熱可塑性樹脂を、コイルの２つの側面にのみ配置する。
【００４５】
この第５の実施形態によれば、前述の第３の実施形態と同様の効果が得られるほか、絶縁層２の周囲に半導電性を有するテープからなる半導電層６が形成されその外側に半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７が配置されることから、当該樹脂７の密着性を向上させることが可能となる。
【００４６】
（第６の実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。
【００４７】
なお、この第６の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４８】
図９は、本発明の第６の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００４９】
第６の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂１１を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）することにより作製されるものである。なお、上記半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂１１は、さらに、体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有するものであってもよい。尚、体積抵抗率は１００Ωから１ＭΩの範囲がより好ましい。
【００５０】
前述の第１の実施形態では、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３の熱伝導性が悪い場合、固定子鉄心との密着性を向上させても十分な冷却性が得られない。そこで、この第６の実施形態では、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の熱伝導率を０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上にすることにより、冷却効率を向上させる。なお、０．３Ｗ／ｍ・Ｋ未満では、通常の樹脂が持つ熱伝導率と差異がないことから、冷却効率が低下する。
【００５１】
なお、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の熱伝導率を０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上とする手法は、前述の第１乃至第５の実施形態で説明したいずれのコイルにも適用できるものである。
【００５２】
この第６の実施形態によれば、前述の各実施形態と同様の効果が得られるほか、半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂の熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることから、冷却効率をより一層向上させることが可能となる。
【００５３】
（第７の実施形態）
次に、図１０を参照して、本発明の第７の実施形態について説明する。
【００５４】
なお、この第７の実施形態においては、図１および図２に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５５】
図１０は、本発明の第７の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００５６】
第７の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外側に半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂３を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）し、最外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有するゴム状弾性体（シリコンゴムなど）の層１２を形成することにより作製されるものである。
【００５７】
コイルの最外周に半導電性を有するゴム状弾性体１２を形成することにより、スロットに対する固定力が発生する。これにより、回転電機を運転する際に発生する電磁力に対する抗力が生じ、振動が抑制される。また、上記ゴム状弾性体の熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上となるようにする。これにより、界面の熱伝達が向上する。
【００５８】
このような半導電性を有するゴム状弾性体１２は、前述の各実施形態で説明したコイルにも適用可能である。
【００５９】
この第７の実施形態によれば、前述の各実施形態と同様の効果が得られるほか、コイルの最外周に半導電性を有するゴム状弾性体１２が形成されていることから、スロットに対する固定力を発生させることができ、回転電機を運転する際に発生する電磁力に対する抗力を持たせることができ、さらに振動を抑制することが可能となる。
【００６０】
（第８の実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第８の実施形態について説明する。
【００６１】
なお、この第８の実施形態においては、図４および図５に示した第３の実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６２】
図１１は、本発明の第８の実施形態において作製した電磁コイルの一例を示す断面図である。
【００６３】
第８の実施形態に係るコイルは、エナメル線やガラス巻き線などの素線を束ねた導体１の周囲に、マイカエポキシなどを含むマイカテープを巻き回してなる絶縁層２を形成し、その外周に体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂７を配置したのちに、当該コイルの横幅が所望寸法になるように調整されたブロックや金型などの部材４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂを用いて、熱を加えながら加圧（ホットプレス）し、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層１３を形成することにより作製されるものである。
【００６４】
前述の第４の実施形態では、コイルをスロットに挿入する際にコイルの絶縁表面が傷つかないように保護するために、ＦＲＰを形成したが、この第８の実施形態では、代わりに、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスをコーティングする。例えば、コイルの最外周にセラミックスをコーティングすれば、表面硬度を高めることができるので、絶縁表面を保護することができる。また、ダイヤモンドライクカーボンは、摩擦係数を大きく下げることができるため、挿入を容易にすることができる。また、前述の第７の実施形態で説明した体積抵抗率が数１０から数ＭΩｃｍの半導電性を有するゴム状弾性体と、ダイヤモンドライクカーボンとを組み合わせることにより、固定力と挿入の容易性を共に持たせることも可能となる。
【００６５】
なお、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層１３を形成する手法は、前述の第１乃至第６の実施形態で説明したいずれのコイルにも適用できるものである。
【００６６】
この第８の実施形態によれば、前述の各実施形態と同様の効果が得られるほか、コイルの最外周にダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層１３が形成されていることから、コイルをスロットに挿入する際の絶縁表面の保護性や挿入の容易性を向上させることが可能となる。
【００６７】
（第９の実施形態）
次に、図１２を参照して、本発明の第９の実施形態について説明する。
【００６８】
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る回転電機の固定子スロットに複数の電磁コイルを組み込んだ様子を示す断面図である。
【００６９】
回転電機１００に備えられる固定子１００Ａのスロット１００Ｂ内には、複数のコイルが層間部材１０Ａを介して配置され、トップリップルスプリング９を挟み、楔１０Ｂにより固定されている。この場合のコイルは、前述の第１乃至第８の実施形態で説明したいずれのコイルであっても良いが、図１２においては、図６に示した第４の実施形態のコイルが挿入された例が示されている。
【００７０】
図１２からわかるように、コイル幅の寸法は、スロット幅に対して精度よく作製することが必要とされる。前述の第１乃至第８の実施形態で説明したコイルはいずれも高い寸法精度を有するので、該コイルは回転電機１００に備えられる固定子１００Ａのスロット１００Ｂに精度良く挿入することができる。このため、コイルから固定子鉄心への熱伝達が向上し、冷却性を高めることができる。なお、高さ方向の寸法の多少のばらつきは、トップリップルスプリング９によって調整でき、また、冷却性に影響する要素ではないので、特に問題はない。
【００７１】
この第９の実施形態によれば、高い寸法精度を有するコイルを回転電機１００に備えられる固定子１００Ａのスロット１００Ｂに精度良く挿入されるので、熱伝達を高めることができ、コイルの冷却性能を向上させることができ、結果的に、回転電機１００の性能を一段と向上させることが可能となる。
【００７２】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…導体、２…絶縁層、３…半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、４…ブロック、５…金型、６…半導電層、７…半導電性を有する半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、８…半導電性を有するＦＲＰ、９…トップリップルスプリング、１０Ａ…層間部材、１０Ｂ…楔、１１…熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上の半硬化の熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、１２…半導電性を有するゴム状弾性体、１３…ダイヤモンドライクカーボンもしくはセラミックスの層、１００…回転電機、１００Ａ…固定子、１００Ｂ…スロット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項２】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂が形成された前記絶縁層の周囲に形成された半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントからなる半導電層とを有し、前記熱可塑性樹脂は前記箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項３】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された半導電性を有する熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項４】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された半導電性を有する熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂が形成された前記絶縁層の周囲に形成された半導電性を有するＦＲＰとを有し、前記熱可塑性樹脂は前記箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項５】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記絶縁層の周囲に形成された半導電性を有するテープからなる半導電層と、前記半導電層上で前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電磁コイルを用いたことを特徴とする回転電機。
【請求項１】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項２】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂が形成された前記絶縁層の周囲に形成された半導電性を有するテープ、フィルム、もしくはペイントからなる半導電層とを有し、前記熱可塑性樹脂は前記箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項３】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された半導電性を有する熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項４】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された半導電性を有する熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂が形成された前記絶縁層の周囲に形成された半導電性を有するＦＲＰとを有し、前記熱可塑性樹脂は前記箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項５】
素線を束ねた導体と、前記導体の周囲に形成された絶縁層と、前記絶縁層の周囲に形成された半導電性を有するテープからなる半導電層と、前記半導電層上で前記導体に対する前記絶縁層の厚みのばらつきを解消するための箇所に形成された熱可塑性樹脂とを有し、前記熱可塑性樹脂は該箇所に配置され、所望寸法となるように調整された部材を用いて、熱を加えながら加圧することにより作製されたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電磁コイルを用いたことを特徴とする回転電機。
【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２０１０−２７９１３０（Ｐ２０１０−２７９１３０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２７８８９（Ｐ２００９−１２７８８９）
【出願日】平成２１年５月２７日（２００９．５．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２７日（２００９．５．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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