JP2023081757A - ステータおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルにおける部分放電を抑制する技術を提供する。【解決手段】ステータ６は、第１の樹脂材料が硬化した第１の硬化物（コイル被覆部９２）で被覆されたコイル９（巻線）と、コイル９を収容しかつ第２の樹脂材料が硬化した第２の硬化物（樹脂封止部６５）が充填されたスロット８と、を有し、第１の硬化物の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）と第２の硬化物の第２の比誘電率εｒ２（２５℃）の差Δが４以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、ステータおよびそのようなステータを有する回転電機に関する。

回転電機の一種であるモータのステータに樹脂材料を用いる技術として、特許文献１（特開２００３－２８４２７７号公報）に記載にものがある。同文献には、複数の電磁鋼板を積層したステータコアに複数のコイルを所定間隔で巻線したステータと、このステータに対し回転可能に保持されたロータと、ステータを固定する冷却フレームを有する回転電機において、ステータの巻線部分となるスロットを樹脂成分中に異方性構造が存在する熱硬化性樹脂で構成した高熱伝導複合材を配置した回転電機について記載されており、かかる構成により、コイルで発生した熱が伝わりやすく放熱性のよい回転電機が提供されるとされている。

特開２００３－２８４２７７号公報

コイルにおいて、部分放電が発生すると、絶縁劣化に強く影響を及ぼす。電気自動車等では高電圧のモータが用いられることからコイルにおける部分放電を抑制する必要があり、新たな技術が求められていた。

本発明によれば、
第１の樹脂材料が硬化した第１の硬化物で被覆された巻線と、前記巻線を収容しかつ第２の樹脂材料が硬化した第２の硬化物が充填されたスロットと、を有するステータであって、
前記第１の硬化物の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）と前記第２の硬化物の第２の比誘電率εｒ２（２５℃）の差Δが４以下である、ステータが提供される。
本発明によれば、上述のステータを有する回転電機が提供される。

本発明によれば、コイルにおける部分放電を抑制する技術を提供できる。

実施形態のモータの回転軸方向と垂直な方向の断面図である。 実施形態のモータの回転軸方向の縦断面図である。 実施形態のスロット周辺を拡大して示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１はモータ１００の回転軸方向と垂直な方向の断面図を模式的に示している。図２はモータ１００の回転軸方向の断面図を模式的に示している。図３は、スロット８の周辺（図１の領域Ｘ）を拡大して示した図であって、コイル９がスロット８の端部から突出した部分の断面図を模式的に示している。

本実施形態のステータ６は、第１の樹脂材料が硬化した第１の硬化物（コイル被覆部９２）で被覆されたコイル９（巻線）と、コイル９を収容しかつ第２の樹脂材料が硬化した第２の硬化物（樹脂封止部６５）が充填されたスロット８と、を有する。
コイル９の部分放電については、次のＤａｋｉｎ式によって、部分放電開始電圧Ｖが示されている。
Ｖ＝√２×１６３×（２×ｔ／εｒ）＾０．４６
εｒ：絶縁皮膜の比誘電率
ｔ ：絶縁皮膜の厚み
本実施形態では、コイル９において部分放電抑制のために、第１の硬化物の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）と第２の硬化物の第２の比誘電率εｒ２（２５℃）の差Δが４以下とする。

以下具体的に説明するが、まずモータ１００の構造について説明し、つづいてコイル被覆部９２及び樹脂封止部６５の材料について説明する。

＜モータ１００の基本構造＞
モータ１００は、ケース１と、ケース１の内部に収容されたロータ２とステータ４とコイル９とを備える。

＜ケース１＞
ケース１は、円筒部１ａと、この円筒部１ａの軸方向両端を閉塞する側板部１ｂ、１ｃとを有して構成される。ケース１の材料として、例えば、アルミニウム合金（鋳物鋳造品）や樹脂材料、それらを組み合わせたものを用いることができる。

＜ロータ２＞
図１に示すように、ロータ２は、ケース１の内部に収容されている。ロータ２の中心には、図２に示すように、図出力軸として回転軸３が取り付けられている。回転軸３の両端がそれぞれベアリング３ａを介して側板部１ｂ、１ｃに支持されている。これによって、ロータ２は回転軸３を中心に回転自在となっている。

ロータ２には永久磁石５が内装されている。具体的には、図１に示すように、複数（ここでは８個）の永久磁石５が同一円周上に等間隔で配置されている。このとき、隣合う永久磁石５の磁極は互いに異なるように設置されている。

図２に示すように、円筒部１ａの内周側には円筒型のステータ４が、ロータ２の外周を取り囲むように配置され固定されている。ステータ４の内周面とロータ２の外周面との間には微少な間隙（エアギャップ）が設けられている。

＜ステータ４＞
ステータ４は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し密着固定して設けられており、図１に示すように軸方向端部から見たときに、環状に設けられたヨーク部６と、ヨーク部６からロータ２側（内周側）に向かって延出する複数のティース部７とが設けられている。複数のティース部７は周方向に等間隔に配列されて設けられている。ここでは、図１に示すように、２４個のティース部７が設けられている。各ティース部７の間にスロット８が設けられている。

＜コイル９＞
コイル９は、平角線かつＵ字形状であって、ティース部７を跨いで離間した二つのスロット８に収納されるようにして巻かれている。ここでは、スロット８に配置されたライナー部材２０にコイル９が分布巻きで収容されている（図１）。コイル９は、コイル本体９１と、コイル本体９１を樹脂組成物で被覆したコイル被覆部９２とを有する。

コイル本体９１を構成する材料は、導電性に優れる金属である銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金から選択される少なくとも一種の金属を含むことが好ましい。特に、低損失化の観点からは銅又は銅合金が好ましく、軽量化の観点からはアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。

コイル被覆部９２は、第１の樹脂材料が硬化した第１の硬化物で構成されている。コイル被覆部９２の厚さは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。第１の樹脂材料については後述する。

＜ティース部７＞
ティース部７は上述したロータ２の永久磁石５と対応して設けられ、各コイル９を順次励磁していくことにより、これに対応した永久磁石５との吸引、反発によりロータ２が回転する。

ティース部７は、外周側の周方向の幅が大きく、内周側の幅が小さく、内周側に向けて先細に形成されている。ティース部７の内周側の端部には、スロット８の幅を縮めるように周方向に沿って対向するティース部先端７１が形成されている。

＜スロット８＞
スロット８は、隣接するティース部７間の空間であって、図３に示すように、径方向に沿って対向するティース部７の壁面７２が平行面となるように設けられている。ティース部先端７１間がスロット８の内周側開口となっている。スロット８には、上述した樹脂被覆されたコイル９と、コイル９の周囲に樹脂組成物（第２の樹脂材料が硬化した第２の硬化物）が充填された樹脂封止部６５とを備える。第２の樹脂材料については後述する。

＜ステータ４の製造方法＞
本実施形態のステータ４の製造方法を説明する。
まず、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し密着固定させたステータ４を用意する（ステータ準備工程）。
つぎに、スロット８内に、樹脂被覆されたコイル９（コイル本体９１、コイル被覆部９２）を配置する（コイル配置工程）。
全てのコイル９の収容後、スロット８の内周側の領域に、本実施形態の樹脂組成物を充填してインサート成形することで樹脂封止部６５を得る（樹脂充填工程）。
以上の工程により、ステータ４が得られる。

＜第１の樹脂材料と第２の樹脂材料について＞
つづいて、コイル被覆部９２を構成する第１の硬化物の第１の樹脂材料と、樹脂封止部６５を構成する第２の硬化物の第２の樹脂材料について説明する。

＜第１の樹脂材料について＞
コイル被覆部９２を構成する第１の硬化物の第１の樹脂材料は、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリエーテル－ケトン樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む。

＜第２の樹脂材料について＞
樹脂封止部６５を構成する第２の硬化物の第２の樹脂材料は、熱硬化性樹脂組成物であって、エポキシ樹脂が用いられる。

（エポキシ樹脂）
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂としては、たとえば、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の２官能性または結晶性エポキシ樹脂；クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂およびアルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂は、得られる樹脂組成物の流動性と、樹脂組成物の硬化物の強度を確保する観点から、好ましくはフェノールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂からなる群から選択される１または２以上のエポキシ樹脂を含み、より好ましくはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を含む。

樹脂組成物中におけるエポキシ樹脂の含有量は、得られる樹脂組成物の流動性を向上させ、作業性および成形性を向上する観点から、樹脂組成物の全固形分に対して、たとえば３質量％以上としてもよく、好ましくは８質量％以上であり、より好ましくは１０質量％以上、さらに好ましくは１２質量％以上である。
また、樹脂組成物を用いて形成される硬化物の強度および耐熱性を向上する観点から、エポキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して、好ましくは３０質量％以下であり、より好ましくは２０質量％以下である。

なお本実施形態において、樹脂組成物の全固形分とは、樹脂組成物中における不揮発分を指し、水や溶媒等の揮発成分を除いた残部を指す。また、本実施形態において、樹脂組成物全量に対する含有量とは、溶媒を含む場合には、樹脂組成物のうちの溶媒を除く固形分全体に対する含有量を指す。

一実施形態において、樹脂組成物は、上記エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂をさらに含んでもよい。使用できる熱硬化性樹脂としては、たとえば、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、およびベンゾシクロブテン樹脂が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせも一手もよい。

（硬化剤）
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物に用いられる硬化剤としては、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物に一般に使用されているものであれば制限はないが、たとえば、フェノール樹脂系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、メルカプタン系硬化剤等、およびその他の硬化剤が挙げられる。これらの中でも、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスの点からフェノール樹脂系硬化剤が好ましい。

フェノール樹脂系硬化剤としては、たとえばエポキシ樹脂組成物に一般に使用されているものであれよく、さらに具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール、α－ナフトール、β－ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のフェノール類とホルムアルデヒドやケトン類とを酸性触媒下で縮合または共縮合させて得られるノボラック樹脂；上記したフェノール類とジメトキシパラキシレンまたはビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂；ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂などのフェノールアラルキル樹脂；および、トリスフェニルメタン骨格を有するフェノール樹脂からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。フェノール樹脂系硬化剤、好ましくはフェノールノボラック樹脂を含む。

硬化剤がフェノール樹脂系硬化剤の場合、エポキシ樹脂と硬化剤との当量比、すなわち、（エポキシ樹脂中のエポキシ基モル数／フェノール樹脂系硬化剤中のフェノール性水酸基モル数）の比は、樹脂組成物の成形性および信頼性を向上する観点から、好ましくは０．５以上であり、より好ましくは０．６以上、さらに好ましくは０．８以上である。また、同様の観点から、上記比は、好ましくは２以下であり、より好ましくは１．８以下、さらに好ましくは１．５以下である。

アミン系硬化剤としては、たとえば、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン；ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ－フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミン；および、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）や有機酸ジヒドララジドなどを含むポリアミン化合物からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。

酸無水物系硬化剤としては、たとえば、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）、無水マレイン酸などの脂環族酸無水物；および無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）、無水フタル酸などの芳香族酸無水物からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。

メルカプタン系硬化剤としては、たとえば、トリメチロールプロパントリス（３－メルカプトブチレート）、および、トリメチロールエタントリス（３－メルカプトブチレート）からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。

その他の硬化剤としては、たとえば、イソシアネートプレポリマーやブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；および、カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。
なお、硬化剤は、上記のうち異なる系の硬化剤の２種以上を組み合わせて用いてもよい。

樹脂組成物中の硬化剤の含有量は、封止工程において、優れた流動性を実現し、充填性や成形性の向上を図る観点から、樹脂組成物全量に対して、好ましくは０．５質量％以上であり、より好ましくは１質量％以上、さらに好ましくは３質量％以上である。
一方、樹脂硬化物の耐湿信頼性や耐熱性を向上させる観点から、硬化剤の含有量は、樹脂組成物全量に対して、好ましくは２０質量％以下であり、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下、よりいっそう好ましくは５質量％以下である。

（無機充填材）
無機充填材としては、たとえば、溶融破砕シリカおよび溶融球状シリカ等の溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、窒化珪素、および窒化アルミからなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。無機充填材は、樹脂組成物の硬化物の機械特性または熱特性を好ましいものとする観点から、好ましくはシリカを含み、より好ましくは破砕シリカおよび溶融球状シリカからなる群から選択される１種以上を含む。

無機充填材の平均粒径ｄ５０は、樹脂組成物の流動性を良好なものとし、成形性を向上させる観点から、好ましくは０．０１μｍ以上であり、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは５μｍ以上である。また、無機充填材の平均粒径ｄ５０は、充填性を向上し、未充填の発生を抑制する観点から、好ましくは５０μｍ以下であり、より好ましくは４０μｍ以下である。

また、無機充填材として、平均粒径ｄ５０の異なる２種以上の充填材を併用してもよい。これにより、樹脂組成物の全固形分に対する無機充填材の充填性をより効果的に高めることができる。たとえば、樹脂組成物の充填性を向上させる観点から、無機充填材は、好ましくは平均粒径１μｍ以上１２μｍ以下の第１の充填材と、平均粒径１２μｍより大きく３０μｍ以下の第２の充填材とを含む。また、同様の観点から、無機充填材は、たとえば平均粒径０．０１μｍ以上１μｍ以下の第１の充填材と、平均粒径１μｍより大きく５０μｍ以下の第２の充填材とを含んでもよい。

また、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定される累積頻度が９０％となる無機充填材の粒子径ｄ９０の値と、無機充填材の平均粒径ｄ５０の値とから算出される、（ｄ５０／ｄ９０）の値は、樹脂組成物の流動性を向上する観点から、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．２５以上、さらに好ましくは０．３以上である。また、狭部充填性を向上する観点から、上記比（ｄ５０／ｄ９０）は、好ましくは１．０以下であり、より好ましくは０．９以下、さらに好ましくは０．８以下である。

ここで、無機充填材の粒径、具体的にはｄ５０、ｄ９０は、市販のレーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、島津製作所社製、ＳＡＬＤ－７０００）を用いて粒子の粒度分布を体積基準で測定することにより、得ることができる。

樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、樹脂組成物の吸湿性および熱膨張性を抑制し、樹脂組成物の硬化物の耐温度サイクル性や耐湿性より効果的に向上させる観点から、樹脂組成物全量に対して、５０質量％以上であり、好ましくは６５質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。また、樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、無機充填材の含有量は、樹脂組成物全量に対して、９５質量％以下であり、好ましくは９３質量％以下である。

また、無機充填材がシリカを含むとき、樹脂組成物中のシリカの含有量は、樹脂組成物の吸湿性および熱膨張性を抑制し、樹脂組成物の硬化物の耐温度サイクル性や耐湿性をより効果的に向上させる観点から、樹脂組成物全量に対して好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは６５質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上である。
また、樹脂組成物の成形時における流動性や充填性をより効果的に向上させる観点から、樹脂組成物中のシリカの含有量は、好ましくは９５質量％以下であり、より好ましくは９３質量％以下である。

（その他の成分）
本実施形態において、樹脂組成物は上述した成分以外の成分をさらに含んでもよい。たとえば、樹脂組成物は、硬化促進剤、カップリング剤、難燃剤、イオン捕捉剤、着色剤、低応力剤および酸化防止剤をさらに含んでもよい。

（硬化促進剤）
硬化促進剤は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、の架橋反応を促進させるものであればよく、一般のエポキシ樹脂組成物に使用するものを用いることができる。
硬化促進剤の具体例としては、たとえば、１，８－ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン－７等のジアザビシクロアルケンおよびその誘導体；トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類；２－メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物（イミダゾール系硬化促進剤）；ならびに、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレートが挙げられる。

イミダゾール系硬化促進剤としては、たとえば、イミダゾール、２－メチルイミダゾール、２－ウンデシルイミダゾール、２－ヘプタデシルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－フェニルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－フェニルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾール、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４－ジアミノ－６－［２'－メチルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２'－ウンデシルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２'－エチル－４－メチルイミダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２'－メチルイミ
ダゾリル（１'）］－エチル－ｓ－トリアジンのイソシアヌル酸付加物、２－フェニルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２－メチルイミダゾールのイソシアヌル酸付加物、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシジメチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾールが挙げられる。

（カップリング剤）
カップリング剤としては、たとえばエポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、メタクリルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を用いることができる。これらを例示すると、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β－メトキシエトキシ）シラン、γ－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、γ－アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ－アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ－［ビス（β－ヒドロキシエチル）］アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）－γ－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ－（β－アミノエチル）アミノプロピルジメトキシメチルシラン、Ｎ－（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ－（ジメトキシメチルシリルイソプロピル）エチレンジアミン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、Ｎ－β－（Ｎ－ビニルベンジルアミノエチル）－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミンの加水分解物等のシラン系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ－アミノエチル－アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２－ジアリルオキシメチル－１－ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート等のチタネート系カップリング剤が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシランまたはビニルシランのシラン系化合物がより好ましい。また、充填性や成形性をより効果的に向上させる観点からは、フェニルアミノプロピルトリメトキシシランに代表される２級アミノシランを用いることがさらに好ましい。

カップリング剤を用いる場合、その含有量は、樹脂組成物の流動性を好ましいものとする観点から、樹脂組成物の全固形分に対して好ましくは０．０５質量％以上であり、より好ましくは０．１０質量％以上である。また、樹脂組成物の硬化物の機械的強度を向上する観点から、カップリング剤の含有量は、樹脂組成物の全固形分に対して好ましくは１．５質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下である。

（着色剤）
着色剤としては、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン等が挙げられる。中でも、着色剤としては、カーボンブラックが好ましく用いられる。
着色剤の含有量は、樹脂組成物の硬化物を好ましい外観とする観点から、樹脂組成物全量に対して好ましくは０．０５質量％以上であり、より好ましくは０．１０質量％以上である。また、樹脂粘度を好ましいものとする観点から、着色剤の含有量は、樹脂組成物全量に対して好ましくは１．５質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下である。

（低応力剤）
低応力剤としては、シリコーンオイル、シリコーンゴム、ポリイソプレン、１，２－ポリブタジエン、１，４－ポリブタジエン等のポリブタジエン、スチレン－ブタジエンゴム、アクリロニトリル－ブタジエンゴム、ポリクロロプレン、ポリ（オキシプロピレン）、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリオレフィングリコール、ポリ－ε－カプロラクトン等の熱可塑性エラストマー、ポリスルフィドゴム、およびフッ素ゴム等が挙げられる

（酸化防止剤）
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物およびチオエーテル系化合物等が挙げられる。

＜第１及び第２の樹脂材料（第１及び第２の硬化物）の特性＞
（比誘電率）
第１の硬化物の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）は、１以上１０以下である。第１の比誘電率εｒ１の下限値は、第１の硬化物の強度維持の観点から、好ましくは２以上であり、より好ましくは３以上である。上限値は、低比誘電率とする観点、すなわち絶縁破壊強さの観点から、好ましくは８以下であり、より好ましくは７以下である。

第１の硬化物の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）と第２の硬化物の第２の比誘電率εｒ２（２５℃）の差Δが４以下である。
誘電率の差Δを上記範囲とすることで、第１の硬化物と第２の硬化物との間、すなわち、コイル９（コイル被覆部９２）と樹脂封止部６５との間に部分放電が発生することを抑制することができる。その結果、部分放電に起因する絶縁破壊を抑制することができる。

（線膨張係数）
第１の樹脂材料の第１の硬化物の線膨張係数α１が２０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下である。
線膨張係数α１の下限値は、好ましくは２５ｐｐｍ／℃以上であり、より好ましくは２７ｐｐｍ／℃以上である。上限値は、好ましくは７０ｐｐｍ／℃以下であり、より好ましくは６０ｐｐｍ／℃以下である。
第２の硬化物の線膨張係数α１が５ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下である。
線膨張係数α１の下限値は、好ましくは７ｐｐｍ／℃以上であり、より好ましくは１０ｐｐｍ／℃以上である。上限値は、好ましくは２３ｐｐｍ／℃以下であり、より好ましくは２０ｐｐｍ／℃以下である。

（曲げ弾性率）
第１の硬化物の、２５℃における曲げ弾性率が１ＧＰａ以上６ＧＰａ以下である。
曲げ弾性率の下限値は、好ましくは１．５ＧＰａ以上であり、より好ましくは２．０ＧＰａ以上である。上限値は、好ましくは５．５ＧＰａ以下であり、より好ましくは５．０ＧＰａ以下である。

第２の硬化物の、２５℃における曲げ弾性率が、１０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である。曲げ弾性率の下限値は、好ましくは１２ＧＰａ以上であり、より好ましくは１５ＧＰａ以上である。上限値は、より好ましくは２８ＧＰａ以下であり、より好ましくは２５ＧＰａ以下である。

（第１の硬化物は内部の気泡の割合）
第１の硬化物は内部に気泡を有しており、第１の樹脂材料の硬化物における気泡の割合は３０体積％以上７０体積％以下である。
気泡の割合の下限値は、好ましくは３５％以上であり、より好ましくは４０％以上である。上限値は、好ましくは６５％以下であり、より好ましくは６０％以下である。
第１の硬化物は内部に気泡を設けることで低誘電率化が図られる。また、気泡の割合を上記範囲とすることで、強度と低誘電率化のバランスを取ることができる。

（絶縁破壊強さ）
第１の硬化物の絶縁破壊強さは１０ｋＶ／ｍｍ以上３０ｋＶ／ｍｍ以下である。
絶縁破壊強さは１０ｋＶ／ｍｍの下限値は、好ましくは１２ｋＶ／ｍｍ以上であり、より好ましくは１５ｋＶ／ｍｍ以上である。上限値は、好ましくは２８ｋＶ／ｍｍ以下であり、より好ましくは２５ｋＶ／ｍｍ以下である。
第２の硬化物の絶縁破壊強さは１０ｋＶ／ｍｍ以上３０ｋＶ／ｍｍ以下である。
絶縁破壊強さの下限値は、好ましくは１２ｋＶ／ｍｍ以上であり、より好ましくは１５ｋＶ／ｍｍ以上である。上限値は、好ましくは２８ｋＶ／ｍｍ以下であり、より好ましくは２５ｋＶ／ｍｍ以下である。

（第２の硬化物のストレスインデックス）
第２の硬化物（樹脂封止部６５）について、１２０℃で４時間熱処理して得られる硬化物について、０℃から前記硬化物のガラス転移温度にわたる温度領域における線膨張係数をα［ｐｐｍ／℃］、第２の硬化物の２５℃における貯蔵弾性率をＥ’［ＧＰａ］（２５℃）としたときに、下記の（式）でストレスインデックスＦが算出される。
Ｆ＝α×Ｅ’ ・・・（式）
このストレスインデックスＦの値が１５０以上４５０以下である。ストレスインデックスＦを上記範囲とすることで、第２の樹脂材料を硬化させて樹脂封止部６５形成した際、スロット壁面やコイル９との密着性を確保しつつ、コイル９にかかる応力を低減できる。その結果、コイル９０のコイル被覆部９２にかかる応力を低減できるため、コイル被覆部９２の状態を適正に維持でき、絶縁破壊強さの低下を回避できる。

ストレスインデックスＦの値の下限値は、好ましくは１７０以上であり、より好ましくは２００以上である。これにより、第２の樹脂材料を硬化させて樹脂封止部６５を得た際に、適切な機械的強度を保つことができる。
上限値は、好ましくは４３０以下であり、より好ましくは４５０以下である。これにより、コイル９にかかる応力を低減できる。

本実施形態の特徴を以下にまとめて説明する。
（１）本実施形態のステータ６は、第１の樹脂材料が硬化した第１の硬化物（コイル被覆部９２）で被覆されたコイル９（巻線）と、コイル９を収容しかつ第２の樹脂材料が硬化した第２の硬化物（樹脂封止部６５）が充填されたスロット８と、を有するステータであって、
第１の硬化物の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）と第２の硬化物の第２の比誘電率εｒ２（２５℃）の差Δが４以下である。
（２） 第２の硬化物（樹脂封止部６５）の線膨張係数をα２、第２の硬化物の貯蔵弾性率をＥ’（２５℃）としたときに、
Ｆ＝α２×Ｅ’
の値が１５０以上４５０以下である。
（３）第１の硬化物（コイル被覆部９２）の線膨張係数α１が２０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下である。
（４）第２の硬化物（樹脂封止部６５）の線膨張係数α２が５ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下である。
（５）第１の硬化物（コイル被覆部９２）の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）が１０以下であって、
第２の硬化物（樹脂封止部６５）の第２の比誘電率εｒ２（２５℃）が１０以下である。
（６）第１の樹脂材料は、
ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリエーテル－ケトン樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む。
（７）第１の硬化物の、２５℃における曲げ弾性率が、１ＧＰａ以上６ＧＰａ以下である。
（８）第１の硬化物は内部に気泡を有しており、
第１の硬化物における前記気泡の割合は３０体積％以上７０体積％以下である。
（９）第１の硬化物の絶縁破壊強さは１０ｋＶ／ｍｍ以上３０ｋＶ／ｍｍ以下である。
（１０）第２の樹脂材料は、熱硬化性樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂組成物は、
エポキシ樹脂と、
硬化剤と、
無機充填材を含み、
無機充填材の含有量が、当該熱硬化性樹脂組成物全固形分に対して、５０質量％以上９５質量％以下である。
（１１）無機充填材が破砕シリカを含む。
（１２）エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびナフトール型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む。
（１３）第２の硬化物の、２５℃における曲げ弾性率が、１０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である。
（１４）第２の硬化物の絶縁破壊強さは１０ｋＶ／ｍｍ以上３０ｋＶ／ｍｍ以下である。
（１５）コイル９（コイル本体９１）は平角線である。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

各実施例で用いた原料成分について、以下に示す。
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、製品名「ＥＰＩＣＲＯＮ Ｎ－６７０」）
・エポキシ樹脂２：オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製、製品名「ＥＰＩＣＲＯＮ Ｎ－６６０」）
・エポキシ樹脂３：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製、ＹＸ－４０００Ｋ）
・エポキシ樹脂３：ビフェニル型エポキシ樹脂（三菱ケミカル株式会社製、１０３２Ｈ６０）
（硬化剤）
・硬化剤１：ノボラック型フェノール化合物（住友ベークライト株式会社製、ＰＲ－５１４７０）
・硬化剤２：ノボラック型フェノール化合物（住友ベークライト株式会社製、ＰＲ－５１７１４）
・硬化剤３：トリフェノールメタン型フェノール樹脂（明和化成株式会社製、ＭＥＨ－７５００）
・硬化剤４：ノボラック型フェノール化合物（明和化成株式会社製、ＰＲ－５５６１７）
（無機充填材）
・無機充填材１：溶融球状シリカ（デンカ株式会社製、ＦＢ－９５０）
・無機充填材２：溶融球状シリカ（デンカ株式会社製、ＦＢ－１０５）
・無機充填材３：溶融破壊シリカ（フミテック株式会社製、ＦＭＴ－１５Ｃ）
・無機充填材４：ガラス繊維（日東紡績株式会社製、ＣＳ３Ｅ４７９）
・無機充填材５：結晶破砕シリカ（株式会社龍森製、ＨＦＣ－７）
・無機充填材６：溶融球状アルミナ（デンカ株式会社製、ＤＡＢ－４５ＳＩ）
（硬化促進剤）
・硬化促進剤１：テトラフェニルホスフォニウム ２，３－ジヒドロキシナフタレート
・硬化促進剤２：２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、２ＰＨＺ－ＰＷ）
（離型剤）
・ワックス１：ジエタノールアミン・ジモンタン酸エステル（伊藤製油株式会社製、ＩＴＯＨＷＡＸ ＴＰ ＮＣ－１３３）
・ワックス２：ステアリン酸（日油株式会社製、ＳＲ－サクラ）
・ワックス３：カルナバワックス（東亜化成株式会社製、ＴＯＷＡＸ－１３２）
（シランカップリング剤）
・シランカップリング剤１：Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング株式会社製、ＣＦ－４０８３）
（着色剤）
・着色剤１：カーボンブラック（三菱ケミカル株式会社製、カーボン＃５）
（低応力剤）
・低応力剤１：シリコーンゴム（東レ・ダウコーニング株式会社製、ＣＦ－２１５２）
・低応力剤２：エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、ＦＺ－３７３０）

（樹脂組成物の調製）
まず、表１に従い配合された各原材料を常温でミキサーを用いて混合した後、７０℃以上１１０℃以下でロール混練した。次いで、得られた混練物を冷却した後、これを粉砕して樹脂組成物を得た。

各例で得られた樹脂組成物について、以下の測定をおこなった。測定結果を表１に合わせて示す。
（製造直後の樹脂組成物のスパイラルフロー）
各例で得られた封止用樹脂組成物に対しスパイラルフロー測定を行った。スパイラルフロー測定は、低圧トランスファー成形機（コータキ精機社製、「ＫＴＳ－１５」）を用いて、ＥＭＭＩ－１－６６に準じたスパイラルフロー測定用の金型に金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で封止用樹脂組成物を注入し、流動長（ｃｍ）を測定することにより行った。スパイラルフローは、流動性の指標であり、数値が大きい方が、流動性が良好である。
（ゲルタイム）
各例で得られた封止用樹脂組成物のゲルタイムを測定した。ゲルタイムの測定は、１７５℃に加熱した熱板上で封止用樹脂組成物を溶融した後、へらで練りながら硬化するまでの時間（ゲルタイム：秒）を測定することによりおこなった。
（ガラス転移温度、線膨張係数（α１））
各例について、得られた樹脂組成物の硬化物のガラス転移温度を、次のように測定した。まず、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、１５ｍｍ×４ｍｍ×４ｍｍの試験片を得た。次いで、得られた試験片を１７５℃、４時間で後硬化した後、熱機械分析装置（セイコー電子工業（株）製、ＴＭＡ１００）を用いて、測定温度範囲４０℃～３００℃、昇温速度５℃／分の条件下で測定を行った。この測定結果から、ガラス転移温度、および測定温度範囲４０℃～８０℃における線膨張係数（α１）を算出した。
（曲げ弾性率）
樹脂組成物を、１７５℃／３分でのトランスファー成型後に、更に１７５℃／４時間で硬化して、ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準じて、２５℃での曲げ弾性率を測定した。
（曲げ強さ）
上記の曲げ弾性率の測定と同様に硬化物を作成し、ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準じて、２５℃での曲げ強度を測定した。
（熱伝導率）
各例で得られた樹脂組成物を、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの硬化体を得た。
得られた硬化物の熱伝導率を、レーザーフラッシュ法（ハーフタイム法）にて測定した熱拡散係数（α）、ＤＳＣ法により測定した比熱（Ｃｐ）、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準拠して測定した密度（ρ）より次式を用いて算出した。熱伝導率の単位はＷ／ｍ・Ｋである。
熱伝導率［Ｗ／ｍ・Ｋ］＝α［ｍｍ^２／ｓ］×Ｃｐ［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］×ρ［ｇ／ｃｍ^３］

（絶縁破壊強さ）
各例で得られた樹脂組成物を、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、１００ｍｍφ×２ｍｍの硬化体を得た。
上記で得た樹脂組成物の硬化物の絶縁破壊電圧をＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて、次のように測定した。まず、得られた硬化物を円電極に挟んだ状態で絶縁油中に設置した。次いで、菊水電子社製ＴＯＳ９２０１を用いて、両電極に昇圧速度２．５ｋＶ／秒の速度で電圧が上昇するように、交流電圧を印加した。試験片が破壊した電圧を、絶縁破壊電圧とした。絶縁破壊電圧の値が大きいほど、絶縁破壊強さが良好であることを示す。

（誘電率）
各例で得られた樹脂組成物を、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、５０ｍｍφ×３ｍｍの硬化体を得た。
得られた硬化物の２５℃での周波数１ＭＨｚにおける誘電率の測定には、Ｑメータ法による誘電率測定装置（横河ヒューレット・パッカード社製、ＪＩＳ Ｋ ６９１１規格準拠）を用いた。

（貯蔵弾性率Ｅ’）
各例で得られた樹脂組成物を、トランスファー成形機を用いて金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間３分で封止用樹脂組成物を注入成形し、６５ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍの硬化体を得た。
次いで、得られた硬化物の２５℃での貯蔵弾性率Ｅ’を、ＤＭＡ（動的粘弾性測定）により測定した。ここで、貯蔵弾性率Ｅ’は、３点曲げ法にて、周波数１０Ｈｚ、昇温速度５℃／分で０℃から３００℃で測定した際の、２５℃での貯蔵弾性率の値である。

表２には、第１の樹脂材料として用いるポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリエーテル－ケトン樹脂に関する情報をまとめている。

１ ケース
２ ロータ
４ ステータ
５ 永久磁石
６ ヨーク部
７ ティース部
８ スロット
９ コイル
６５ 樹脂封止部
９１ コイル本体
９２ コイル被覆部
１００ モータ

Claims (16)

1. 第１の樹脂材料が硬化した第１の硬化物で被覆された巻線と、前記巻線を収容しかつ第２の樹脂材料が硬化した第２の硬化物が充填されたスロットと、を有するステータであって、
   前記第１の硬化物の第１の比誘電率εｒ１（２５℃）と前記第２の硬化物の第２の比誘電率εｒ２（２５℃）の差Δが４以下である、ステータ。
2. 前記第２の硬化物の線膨張係数をα２、前記第２の硬化物の貯蔵弾性率をＥ’（２５℃）としたときに、
   Ｆ＝α２×Ｅ’
   の値が１５０以上４５０以下である、請求項１に記載のステータ。
3. 前記第１の硬化物の線膨張係数α１が２０ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下である、請求項１または２に記載のステータ。
4. 前記第２の硬化物の線膨張係数α２が５ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下である、請求項１から３までのいずれか１項に記載のステータ。
5. 前記第１の比誘電率εｒ１（２５℃）が１０以下であって、
   前記第２の比誘電率εｒ２（２５℃）が１０以下である、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載のステータ。
6. 前記第１の樹脂材料は、
   ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリエーテル－ケトン樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載のステータ。
7. 前記第１の硬化物の、２５℃における曲げ弾性率が、１ＧＰａ以上６ＧＰａ以下である、請求項１から６までのいずれか１項に記載のステータ。
8. 前記第１の硬化物は内部に気泡を有しており、
   前記第１の硬化物における前記気泡の割合は３０体積％以上７０体積％以下である、請求項１から７までのいずれか１項に記載のステータ。
9. 前記第１の硬化物の絶縁破壊強さは１０ｋＶ／ｍｍ以上３０ｋＶ／ｍｍ以下である、請求項１から８までのいずれか１項に記載のステータ。
10. 前記第２の樹脂材料は、熱硬化性樹脂組成物であって、
    当該熱硬化性樹脂組成物は、
    エポキシ樹脂と、
    硬化剤と、
    無機充填材を含み、
    前記無機充填材の含有量が、当該熱硬化性樹脂組成物全固形分に対して、５０質量％以上９５質量％以下である、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載のステータ。
11. 前記無機充填材が破砕シリカを含む、請求項１０に記載のステータ。
12. 前記エポキシ樹脂は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、およびナフトール型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項１０または１１に記載のステータ。
13. 前記第２の硬化物の、２５℃における曲げ弾性率が、１０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である、請求項１から１２までのいずれか１項に記載のステータ。
14. 前記第２の硬化物の絶縁破壊強さは１０ｋＶ／ｍｍ以上３０ｋＶ／ｍｍ以下である、請求項１から１３までのいずれか１項に記載のステータ。
15. 前記巻線は平角線である、請求項１から１４までのいずれか１項に記載のステータ。
16. 請求項１から１５までのいずれか１項に記載のステータを有する回転電機。

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