WO2018025832A1 - 絶縁電線、コイル、および回転電機 - Google Patents

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WO2018025832A1
WO2018025832A1 PCT/JP2017/027800 JP2017027800W WO2018025832A1 WO 2018025832 A1 WO2018025832 A1 WO 2018025832A1 JP 2017027800 W JP2017027800 W JP 2017027800W WO 2018025832 A1 WO2018025832 A1 WO 2018025832A1
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insulated wire
pair
mol
convex portions
wire according
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PCT/JP2017/027800
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Inventor
暁斗 田村
優気 天野
一臣 平井
匡寿 成田
辰美 平野
靖成 足田
卓 五十嵐
Original Assignee
株式会社デンソー
株式会社ユニマック
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/06—Insulation of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/303—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
    • H01B3/306—Polyimides or polyesterimides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an insulated wire, a coil, and a rotating electrical machine.
  • Rotating electrical machines are used as electric motors and generators, and are composed of a rotor (a rotor fixed to the rotor shaft) and a stator (a stator arranged around the rotor).
  • the stator includes a stator core and a stator coil, and applies a rotating magnetic field to the rotor.
  • a plurality of slots are arranged in the circumferential direction of the stator core, and at least a part of the stator coil is arranged in the slots.
  • the stator coil is composed of an insulated wire having a circular cross section (round enameled wire) or an insulated wire having a square cross section (flat rectangular enameled wire).
  • a flat enameled wire has a conductor (flat conductor) having a rectangular cross section and an insulating film.
  • An insulating coating is formed by applying and baking an insulating paint around the conductor. According to the flat enameled wire, a high coil space factor can be obtained, so that the stator coil can be downsized and the rotating electrical machine can be downsized.
  • rotating electric machines are used in various vehicles. According to the rotating electrical machine, the driving energy of the vehicle can be recovered as regenerative electric power, and the acceleration of the vehicle can be assisted. Further, when used in combination with an engine, the engine can be started.
  • Rotating electrical machines used in vehicles are required to have good vibration resistance and impact resistance.
  • a varnish treatment (impregnated with varnish and hardened) is performed on a coil mounting body in which a stator coil is mounted in a slot of a stator core (for example, patent) Reference 1).
  • the varnish is impregnated between the slots of the stator core and the stator coil and cured, and the varnish is impregnated between the insulated wires constituting the stator coil and cured.
  • the slot and the stator coil are fixed, and the insulated wires constituting the stator coil are fixed to improve vibration resistance and impact resistance.
  • the varnish may not be sufficiently impregnated between the stator core slot and the stator coil and between the insulated wires constituting the stator coil. For this reason, the fixation between the slot and the stator coil and the insulation wires constituting the stator coil may not be reliably performed. In this case, vibration resistance and impact resistance are not necessarily improved sufficiently.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide an insulated wire capable of improving vibration resistance and impact resistance. Another object of the present invention is to provide a coil and a rotating electrical machine that have such an insulated wire and have good vibration resistance and impact resistance.
  • the insulated wire of the embodiment is disposed on each of the conductors having first and second side surfaces opposite to each other and the first and second side surfaces, and between the pair of convex portions and the pair of convex portions.
  • a first insulating film and a second insulating film each having an intermediate portion disposed on the surface.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) of the thickness (d 2 ) of the intermediate portion to the thickness (d 1 ) of the pair of convex portions of each of the first and second insulating films is 0.50 to 0.90. .
  • the insulated wire of the present invention has an insulating film having a specific shape. Thereby, vibration resistance and impact resistance can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the insulated wire of the present invention.
  • FIG. 2 is sectional drawing which shows the lamination
  • the insulated wire 10 includes a flat conductor 11 having a quadrangular cross section (substantially a quadrangular prism shape) and an insulating film 12 disposed around the flat conductor 11.
  • the insulated wires 10 are stacked, for example, to form a stator coil of a rotating electrical machine.
  • the direction in which the insulated wires 10 are laminated is defined as the lamination direction.
  • the flat conductor 11 has a quadrangular cross section (first to fourth side surfaces).
  • the first to fourth side surfaces are substantially flat.
  • the first and second side surfaces are arranged, for example, in the stacking direction (up and down direction in the figure), and the third and fourth side surfaces are arranged, for example, in a direction (left and right direction in the figure) orthogonal to the stacking direction. . That is, the first, second side, third, and fourth side are arranged opposite to each other.
  • the length in the stacking direction (vertical direction in the figure) is preferably 0.7 to 3.0 mm.
  • the length in the direction perpendicular to the laminating direction (left and right direction in the figure) is preferably 2.0 to 7.0 mm.
  • the four corners of the flat conductor 11 may or may not be rounded. When the four corners are rounded, the radius is preferably 0.4 mm or less. Since the coil space factor increases, it is preferable that the shape of the four corners is not rounded.
  • the flat conductor 11 is made of copper, aluminum, or an alloy thereof. From the viewpoint of mechanical strength and electrical conductivity, it is preferably made of copper or a copper alloy. Usually, the flat conductor 11 is formed by wire drawing.
  • the insulating film 12 has a quadrangular frame-shaped cross section corresponding to the quadrangular cross section of the flat conductor 11. That is, the insulating film 12 has first to fourth regions (first to fourth films) corresponding to the first to fourth side surfaces of the flat conductor 11. Among these, at least one pair of regions (first and second regions) is disposed so as to sandwich the flat conductor 11 (for example, disposed in the stacking direction (vertical direction in the figure)).
  • Each of the first to fourth regions has convex portions 12a on both edge portions (boundaries of the first to fourth regions).
  • An intermediate portion is disposed between the pair of convex portions 12a.
  • Each of the first to fourth regions has an arc shape (substantially curved surface shape). That is, the thickness gradually decreases from one of the pair of convex portions 12a to the other, and the thickness gradually increases again.
  • a flat portion 12b having a substantially constant thickness may be arranged between the pair of convex portions 12a.
  • At least a pair of regions (for example, a pair of regions disposed in the stacking direction (vertical direction in the drawing)) arranged so as to sandwich the flat conductor 11 described above satisfy the following relationship. That is, the ratio (d 2 / d 1 ) of the thickness (d 2 ) of the thinnest part to the thickness (d 1 ) of the thickest part between the vertices of the pair of convex parts 12 a arranged at both edges is 0. 50 to 0.90.
  • the insulated wires 10 are securely fixed to each other.
  • vibration resistance and impact resistance are improved, and a decrease in the coil space factor is suppressed, and output characteristics are improved.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) is larger than 0.90, the space S becomes small. As a result, since the varnish content is reduced, the insulated wires 10 may not be securely fixed to each other.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) is more preferably equal to or less than 0.85 from the viewpoint of content of varnish and fixation of the insulated wires 10.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) is smaller than 0.50, the space S becomes large. As a result, the coil space factor is lowered, and the output characteristics may be deteriorated. From the viewpoint of coil space factor and output characteristics, the ratio (d 2 / d 1 ) is more preferably 0.7 or more.
  • the thickness of the thickest portion (d 1), the thickness of the thinnest portion (d 2) is measured between the apex of the pair of protrusions 12a which are disposed on both edges of the one region. Specifically, the thickness is sequentially measured from the position of the apex of the convex part 12a arranged at one edge to the position of the apex of the convex part 12a arranged at the other edge, and the thickness of the thickest part (d 1 ) The thickness (d 2 ) of the thinnest part is required.
  • the pair of convex portions 12a preferably have the same height, but may have different heights. If a pair of protrusions 12a have different heights, measurement for the convex portion 12a of the higher becomes the thickness of the thickest portion (d 1).
  • the flat part 12b has the same height from one edge part to another edge part, it may have a different height.
  • the center part is the thinnest. That is, the thickness (d 2 ) of the thinnest part is preferably near the center.
  • the thickness (d 2 ) of the thinnest part is preferably 60 to 200 ⁇ m.
  • the thickness (d 2 ) of the thinnest part is 60 ⁇ m or more, the partial discharge start voltage increases.
  • the thickness (d 2 ) of the thinnest part is 200 ⁇ m or less, the insulating film 12 becomes thin, and the size can be reduced.
  • the thickness (d 2 ) of the thinnest part is more preferably 60 to 160 ⁇ m.
  • each of the pair of regions arranged in the direction perpendicular to the stacking direction also has a pair of convex portions 12 a at both edges, and is the thickest with respect to the thickness (d 1 ) of the thickest portion.
  • the thickness ratio (d 2 ) (d 2 / d 1 ) of the thin part is preferably 0.50 to 0.90. That is, in the insulating film 12, all four regions have a pair of convex portions 12a at both edges, and the thickness (d 2 ) of the thinnest portion with respect to the thickness (d 1 ) of the thickest portion.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) is preferably 0.50 to 0.90.
  • the insulated wires 10 are reliably fixed in the stacking direction, and the insulated wire 10 and other members are securely fixed in the direction perpendicular to the stacking direction.
  • the other member include a slot arranged in a stator core of a rotating electrical machine.
  • the insulating film 12 is preferably made of polyimide.
  • Polyimide generally has resistance to oils. Examples of oils include insulating oil, machine oil, engine oil, and transmission oil. Use of polyimide for the insulating film 12 makes it suitable for a rotating electrical machine of an automobile.
  • the polyimide the following first polyimide or second polyimide is particularly preferable. Either the first polyimide or the second polyimide may be used, but it is preferable to use the second polyimide from the viewpoint of adhesion.
  • the first polyimide is obtained by reacting an acid component and a diamine component.
  • the acid components are 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) 50 to 90 mol%, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA) It consists of 5 to 20 mol% and pyromellitic anhydride (PMDA) 5 to 40 mol%.
  • the diamine component includes 4,4′-diaminodiphenyl ether (DDE). According to such a composition, excellent adhesion can be obtained.
  • the acid component is 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride 60 to 70 mol%, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride It preferably contains 10 to 15 mol% and pyromellitic anhydride 25 to 30 mol%.
  • diamine component components other than 4,4'-diaminodiphenyl ether (other diamine components) can be used in combination.
  • Other diamine components include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 4,4′-diamino-3,3′-dimethyl-1,1′-biphenyl, 4,4′- Diamino-3,3'-dihydroxy-1,1'-biphenyl, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,
  • the diamine component preferably contains 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more of 4,4′-diaminodiphenyl ether from the viewpoint of adhesion.
  • the diamine component is particularly preferably composed only of 4,4'-diaminodiphenyl ether.
  • Solvents for reacting the acid component with the diamine component include aprotic polar solvents such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), phenol, cresol, Examples thereof include phenol solvents such as xylenol.
  • reaction catalysts such as amines, imidazoles, imidazolines may be used.
  • the reaction catalyst is preferably one that does not inhibit the stability of the resin varnish.
  • the second polyimide is obtained by reacting an acid component and a diamine component.
  • the acid component consists of 5 to 70 mol% of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and 30 to 95 mol% of pyromellitic anhydride (PMDA).
  • the diamine component includes 4,4′-diaminodiphenyl ether (DDE). According to such a composition, excellent adhesion can be obtained.
  • the acid component contains a large amount of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, the imide group ratio of the second polyimide is lowered. In this case, the viscosity of the coating varnish for forming the insulating coating 12 becomes low, and the ratio (d 2 / d 1 ) tends to be small.
  • the acid component is 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride 20 to 70 mol%, pyromellitic anhydride 30 to 80 mol%. It is preferable to contain 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride 55 to 65 mol% and pyromellitic anhydride 35 to 45 mol%.
  • diamine component components other than 4,4'-diaminodiphenyl ether (other diamine components) can be used in combination.
  • Other diamine components include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 4,4′-diamino-3,3′-dimethyl-1,1′-biphenyl, 4,4′- Diamino-3,3'-dihydroxy-1,1'-biphenyl, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,
  • the diamine component preferably contains 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more of 4,4′-diaminodiphenyl ether from the viewpoint of adhesion.
  • the diamine component is particularly preferably composed only of 4,4'-diaminodiphenyl ether.
  • Solvents for reacting the acid component with the diamine component include aprotic polar solvents such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), phenol, cresol, Examples thereof include phenol solvents such as xylenol.
  • reaction catalysts such as amines, imidazoles, imidazolines may be used. It is preferable that the reaction catalyst does not inhibit the stability of the resin varnish.
  • the first polyimide and the second polyimide can contain an adhesion improver.
  • the adhesion improver include thiadiazole, thiazole, mercaptobenzimidazole, thiophenol, thiophene, thiol, tetrazole, benzimidazole, butylated melamine, and heterocyclic mercaptan.
  • the insulating film 12 is formed by applying a coating varnish capable of forming polyimide as described above to the flat conductor 11 and baking it.
  • a coating method a method of immersing the flat conductor 11 in the coating varnish is preferable.
  • the convex portion 12a can be formed and the height thereof can be adjusted. That is, the ratio (d 2 / d 1 ) can be adjusted by adjusting the viscosity of the coating varnish. For example, when the viscosity decreases, the convex portion 12a increases and the ratio (d 2 / d 1 ) decreases. On the other hand, when the viscosity increases, the convex portion 12a decreases and the ratio (d 2 / d 1 ) increases.
  • the viscosity of the coating varnish is preferably 1500 mPa ⁇ s or more, more preferably 2000 mPa ⁇ s or more, and further preferably 3000 mPa ⁇ s or more. Further, the viscosity of the coating varnish is preferably 10,000 mPa ⁇ s or less, more preferably 9000 mPa ⁇ s or less, and further preferably 8000 mPa ⁇ s or less.
  • Viscosity (Pa ⁇ s) 1 ⁇ k ⁇ A / 1000 A: Coefficient depending on the type of equipment (B type is 2) k: Coefficient based on the combination of the rotational speed and the spindle (unit: Pa ⁇ s / 1000) l: Average of the indicated values of the guideline for two measurements
  • the insulating film 12 may be a laminate of polyimide and polyamideimide. As such a thing, what laminated
  • polyamideimide improves mechanical properties.
  • polyamideimide those shown below can be used.
  • the polyimide already demonstrated, respectively, specifically, a 1st polyimide and a 2nd polyimide can be used, respectively.
  • Polyamideimide As the polyamideimide, those obtained by reacting an isocyanate component containing 2,4′-diphenylmethane diisocyanate (2,4′-MDI) and dimer acid diisocyanate (DDI) with an acid component are preferable.
  • the flexibility is improved.
  • the isocyanate component in addition to 2,4'-diphenylmethane diisocyanate and dimer acid diisocyanate, other components can be used in combination.
  • Components other than 2,4'-diphenylmethane diisocyanate and dimer diisocyanate include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4'-MDI), 3,4'-diphenylmethane diisocyanate, 3,3 ' -Diphenylmethane diisocyanate, 2,3'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate (TDI), diphenyl ether diisocyanate, naphthalene diisocyanate, phenylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, diphenylsulfone diisocyanate, vitorylene diisocyanate , Dianisidi diisocyanate and isomers thereof.
  • 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4'-MDI)
  • Other components include hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, methylene dicyclohexyl diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as xylylene diisocyanate, cyclohexane diisocyanate, polyfunctional isocyanates such as triphenylmethane triisocyanate, polymeric isocyanate, or tolylene diisocyanate. And multimers.
  • the isocyanate component preferably contains 10 to 70 mol% in total of 2,4′-diphenylmethane diisocyanate and dimer acid diisocyanate, and more preferably 30 to 60 mol%.
  • Acid components include trimellitic anhydride (TMA), pyromellitic dianhydride (PMDA), benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA), biphenyl tetracarboxylic dianhydride, diphenyl sulfone tetracarboxylic dianhydride (DSDA), aromatic tetracarboxylic dianhydrides such as oxydiphthalic dianhydride and its isomers, butanetetracarboxylic dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl) -3 Cycloaliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as -methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, tricarboxylic acids such as trimesic acid, tris (2-carboxyethyl) isocyanurate (CIC acid) and the like Examples include isomers. Among these, trimellitic anhydr
  • a polycarboxylic acid may be added.
  • the polycarboxylic acid include aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid, aromatic tricarboxylic acids such as trimellitic acid and hemmellitic acid, and aliphatic polycarboxylic acids such as dimer acid.
  • Solvents for reacting the isocyanate component with the acid component include aprotic polar solvents such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), phenol, cresol, Examples thereof include phenol solvents such as xylenol.
  • reaction catalysts such as amines, imidazoles, imidazolines may be used.
  • the reaction catalyst is preferably one that does not inhibit stability.
  • the convex portions 12a are arranged on both edges, and at least one pair of regions satisfying the ratio (d 2 / d 1 ) of 0.50 to 0.90 is not necessarily limited.
  • a direction perpendicular to the stacking direction may be used.
  • the flat conductor 11 does not necessarily have a cross section close to a square, and may have a rectangular cross section, and the insulating film 12 also has a frame cross section close to a square. It is not necessary to have, and you may have a rectangular frame-shaped cross section.
  • the flat portion 12b having a substantially constant thickness is not necessarily between the pair of convex portions 12a, and the concave portion 12c having the smallest thickness at the central portion may be used.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of a rotating electrical machine using the insulated wire 10.
  • FIG. 5 is a plan view showing a stator core of the rotating electrical machine shown in FIG. 6 is a cross-sectional view of a stator core and a stator coil of the rotating electrical machine shown in FIG.
  • the left-right direction in the figure is the circumferential direction
  • the up-down direction in the figure is the inside / outside direction of the stator core
  • the upper side in the figure is the inside of the stator core
  • the lower side in the figure is the outside of the stator core.
  • the rotating electrical machine 20 has a rotor shaft 22 that is an output shaft near the center of the case 21.
  • a rotor 23 that is a rotor is fixed to the rotor shaft 22.
  • a stator 24 that is a stator is disposed around the rotor 23.
  • the rotor 23 is composed of, for example, a rotor core on which electromagnetic steel plates are laminated and a plurality of permanent magnets arranged on the rotor core.
  • the rotor 23 generates rotational energy by the rotating magnetic field received from the stator 24.
  • the stator 24 includes, for example, a stator core 25 on which electromagnetic steel plates are laminated, and a stator coil 26 disposed on the stator core 25. As shown in FIG. 5, the stator core 25 has an annular shape as a whole. Inside the stator core 25, a plurality of teeth 25a are arranged in the circumferential direction. And slot 25b (space) is arranged between these teeth 25a.
  • a part of the stator coil 26 is accommodated in the slot 25b.
  • the stator coil 26 has the insulated wire 10 laminated
  • the stator 24 is varnished.
  • the varnish 27 is impregnated between the slot 25b and the stator coil 26 and cured.
  • the varnish 27 is impregnated and cured in the space S between the insulated wires 10 of the stator coil 26.
  • the varnish 27 fixes the slot 25b and the stator coil 26, and the insulated wires 10 of the stator coil 26 are fixed. Thereby, vibration resistance and impact resistance are improved. In addition, infiltration of moisture, dust, dust, gas, and other harmful substances in the atmosphere is suppressed. Furthermore, corrosion of the metal part is suppressed. As such a varnish 27, various synthetic resins can be used.
  • the insulated wire 10 includes the flat conductor 11 and the insulating film 12 disposed around the flat conductor 11.
  • the insulating film 12 has at least one pair of regions (films) arranged so as to sandwich the flat conductor 11.
  • Each of the pair of regions has a pair of convex portions 12a on both edges, and the ratio (d 2 / d 1 ) between the vertices of the pair of convex portions is 0.50 to 0.90. is there.
  • Examples of such a pair of regions include a pair of regions arranged in the stacking direction of the insulated wires 10 (for example, the vertical direction in the figure).
  • the insulated wires 10 are bonded and fixed by impregnating and hardening the varnish 27 in the space S formed between the insulated wires 10.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) is 0.50 to 0.90
  • the size of the space S is optimal, that is, the content of the varnish 27 is optimal, and the insulated wires 10 are securely bonded to each other. Fixed.
  • the vibration resistance and impact resistance of the rotating electrical machine 20 are improved.
  • the output characteristics are also improved.
  • the rotating electrical machine 20 is preferably used in a vehicle, particularly an automobile, because it is excellent in vibration resistance and impact resistance. Examples of automobiles include hybrid cars and electric cars.
  • the rotating electrical machine 20 may be used as either a generator or an electric motor in these automobiles, but is preferably used as a drive motor.
  • Rotating electric machine 20, in particular, stator 24 can be manufactured as follows. First, the stator coil 26 made of the insulated wire 10 is mounted in the slot 25b of the stator core 25 to manufacture a coil mounting body. Thereafter, a varnish treatment is performed on the coil mounting body.
  • the varnish treatment can be performed as follows. First, the coil mounting body is arranged so that the central axis is horizontal. And the varnish 27 which is an impregnation varnish is supplied inside a coil mounting body, rotating a coil mounting body around a central axis. Accordingly, the varnish 27 is impregnated between the slot 25b and the stator coil 26 by gravity and centrifugal force, and the space S between the insulated wires 10 constituting the stator coil 26 is impregnated with the varnish 27. . After impregnation, the varnish is cured by heating. For heating, the stator coil 26 may be energized, or the coil mounting body may be accommodated in a heating furnace.
  • a polyimide resin varnish as a coating varnish was produced as follows.
  • the varnish for coating is used for forming an insulating coating on an insulated wire.
  • BPDA 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride
  • PMDA pyromellitic anhydride
  • DDE 4,4′-diaminodiphenyl ether
  • Examples 1 to 3 As shown in FIG. 1, an insulated wire was manufactured in which an insulating film was formed on a flat conductor and convex portions were formed at both edges of each region of the insulating film. In other words, the insulating film has convex portions at both edges of all four regions.
  • the flat conductor is made of copper and has a square cross section.
  • the length in the stacking direction (vertical direction in the figure) is 1.8 mm, and the length in the direction perpendicular to this (horizontal direction in the figure) is 2.6 mm.
  • a pair of regions (films) arranged in the stacking direction has a ratio (d 2 / d 1 ) as shown in Table 1, respectively. Note that each pair of regions in the direction perpendicular to the stacking direction also has a ratio (d 2 / d 1 ) substantially similar to the ratio (d 2 / d 1 ) as shown in Table 1.
  • the insulated wire was manufactured by dipping a flat conductor in a coating varnish and then baking the coating varnish applied to the flat conductor.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) was adjusted by the viscosity of the coating varnish.
  • Example 1 An insulated wire was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ratio (d 2 / d 1 ) was changed as shown in Table 1. The ratio (d 2 / d 1 ) was adjusted by the viscosity of the coating varnish.
  • a stator for a rotating electrical machine was manufactured using the insulated wires of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. Specifically, first, a stator mounting made of the insulated wire of Examples 1 to 3 or Comparative Examples 1 to 2 was mounted on a slot of the stator core to manufacture a coil mounting body. At this time, as shown in FIG. 6, the insulated wires were sequentially laminated from the bottom of the slot.
  • the coil mounting body was varnished.
  • the coil mounting body was disposed so that the central axis was horizontal.
  • the varnish for impregnation was supplied to the inner side, rotating the coil mounting body around the central axis.
  • the varnish for impregnation was impregnated between the slot and the stator coil by gravity and centrifugal force, and the varnish for impregnation was impregnated between the insulated wires constituting the stator coil.
  • a polyimide resin varnish was used as the impregnation varnish.
  • the varnish was cured by heating.
  • the vibration resistance was evaluated as follows. First, a durability test was performed on the stator by applying a cooling cycle and vibration. After the endurance test, the portion of the stator coil protruding from the stator core slot was cut and removed.
  • the pushing member 31 is inserted from the outside in the axial direction to the stator coil 26 accommodated in the slot 25b of the stator core 25.
  • the extrusion load was measured by applying a load so as to press. And the maximum value of the extrusion load at this time was made into fixed strength.
  • the fixing strength of Comparative Example 2 having no protrusions on the insulating film was evaluated as “b” (reference), and in the table, those having improved fixing strength were evaluated as “a” as having good vibration resistance.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) is 0.50 to 0.90 as in the case of the insulated wires of Examples 1 to 3, it is possible to manufacture a wire having good vibration resistance and coil space factor.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) exceeds 0.90 as in the insulated wire of Comparative Example 2, sufficient vibration resistance cannot be obtained.
  • the ratio (d 2 / d 1 ) is less than 0.50 as in the insulated wire of Comparative Example 1, the coil space factor becomes low, and the output characteristics become insufficient.

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Abstract

実施形態の絶縁電線は、互いに反対の第１、第２の側面を有する導体と、前記第１，第２の側面にそれぞれ配置され、１対の凸部と、前記１対の凸部の間に配置される中間部と、をそれぞれ有する、第１、第２の絶縁皮膜と、を具備する。前記第１、第２の絶縁皮膜それぞれの前記一対の凸部の厚み（ｄ１）に対する中間部の厚み（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である。

Description

絶縁電線、コイル、および回転電機
　本発明の実施形態は、絶縁電線、コイル、および回転電機に関する。
　回転電機は、電動機、発電機として使用され、ロータ（ロータ軸に固定される回転子）とステータ（ロータの周囲に配置される固定子）から構成される。ステータは、ステータコアとステータコイルから構成され、ロータに回転磁界を与える。ステータコアの周方向に複数のスロットが配置され、スロット内にステータコイルの少なくとも一部が配置される。
　ステータコイルは、円形状の断面を有する絶縁電線（丸形エナメル線）、または四角形状の断面を有する絶縁電線（平角エナメル線）から構成される。平角エナメル線は、四角形状の断面を有する導体（平角導体）と絶縁皮膜を有する。導体の周囲に絶縁塗料が塗布され、焼き付けられることで、絶縁皮膜が形成される。平角エナメル線によれば、高いコイル占積率が得られることから、ステータコイルの小型化、さらには回転電機の小型化を図ることができる。
　近年、各種の車両に回転電機が使用されている。回転電機によれば、車両の運転エネルギーを回生電力として回収できるとともに、車両の加速を補助できる。また、エンジンと併用される場合、エンジンの始動を行うことができる。
　車両に使用される回転電機については、耐振動性、耐衝撃性が良好であることが求められる。耐振動性、耐衝撃性を向上させるために、例えば、ステータコアのスロット内にステータコイルが装着されたコイル装着体にワニス処理（ワニスを含浸させて硬化させる）が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
　具体的には、ステータコアのスロットとステータコイルとの間にワニスを含浸させて硬化させるとともに、ステータコイルを構成する絶縁電線どうしの間にワニスを含浸させて硬化させる。これにより、スロットとステータコイルとが固定されるとともに、ステータコイルを構成する絶縁電線どうしが固定されて、耐振動性、耐衝撃性が向上する。
特開２０１２－０３９７１９号公報
　しかしながら、ステータコイルを構成する絶縁電線に平角エナメル線を使用した場合、ステータコアのスロットとステータコイルとの間、ステータコイルを構成する絶縁電線どうしの間に、ワニスが十分に含浸しないことがある。このため、スロットとステータコイルとの固定、および、ステータコイルを構成する絶縁電線どうしの固定が確実に行われないことがある。この場合、耐振動性、耐衝撃性が必ずしも十分に向上しない。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、耐振動性、耐衝撃性を向上させることができる絶縁電線を提供することを目的とする。また、本発明は、このような絶縁電線を有し、耐振動性、耐衝撃性が良好なコイルおよび回転電機を提供することを目的とする。
　実施形態の絶縁電線は、互いに反対の第１、第２の側面を有する導体と、前記第１，第２の側面にそれぞれ配置され、１対の凸部と、前記１対の凸部の間に配置される中間部と、をそれぞれ有する、第１、第２の絶縁皮膜と、を具備する。前記第１、第２の絶縁皮膜それぞれの前記一対の凸部の厚み（ｄ１）に対する中間部の厚み（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である。
　本発明の絶縁電線は、特定形状の絶縁皮膜を有する。これにより、耐振動性、耐衝撃性を向上できる。
実施形態の絶縁電線を示す断面図である。 図１に示す絶縁電線の積層状態を示す断面図である。 実施形態の他の絶縁電線を示す断面図である。 実施形態の回転電機を示す断面図である。 図４に示す回転電機のステータコアを示す平面図である。 図４に示す回転電機のステータコアおよびステータコイルを示す断面図である。 耐振動性の評価方法を説明する図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　なお、本発明は図面により何ら限定されるものではない。
＜絶縁電線＞
　図１は、本発明の絶縁電線の一実施形態を示す断面図である。また、図２は、図１に示す絶縁電線の積層状態を示す断面図である。
　図１に示されるように、絶縁電線１０は、四角形状の断面（略四角柱形状）を有する平角導体１１と、この平角導体１１の周囲に配置される絶縁皮膜１２とを備える。図２に示されるように、絶縁電線１０は、例えば、積層され、回転電機のステータコイル等を形成する。以下、絶縁電線１０が積層される方向（図中、上下方向）を積層方向とする。
［平角導体］
　平角導体１１は、四角形状の断面（第１～第４の側面）を有する。第１～第４の側面は、略平面である。第１、第２の側面は、例えば、積層方向（図中、上下方向）に、第３、第４の側面は、例えば、積層方向と直交する方向（図中、左右方向）に配置される。すなわち、第１、第２の側面、第３、第４の側面がそれぞれ互いに反対に配置される。
　積層方向（図中、上下方向）の長さは０．７～３．０ｍｍが好ましい。積層方向に垂直な方向（図中、左右方向）の長さは２．０～７．０ｍｍが好ましい。平角導体１１の四隅は、丸みを有してもよいし、有しなくてもよい。四隅が丸みを有する場合、その半径は０．４ｍｍ以下が好ましい。コイル占積率が高くなることから、四隅の形状は丸みを有しないことが好ましい。平角導体１１は、銅、アルミニウム、または、これらの合金からなる。機械的強度、導電率の観点から、銅または銅合金からなることが好ましい。通常、平角導体１１は伸線加工によって形成される。
［絶縁皮膜］
　絶縁皮膜１２は、平角導体１１の四角形状の断面に対応する四角形状の枠状の断面を有する。すなわち、絶縁皮膜１２は、平角導体１１の第１～第４の側面に対応する第１～第４の領域（第１～第４の皮膜）を有する。この内、少なくとも１対の領域（第１、第２の領域）は、平角導体１１を挟持するように配置される（例えば、積層方向（図中、上下方向）に配置される）。
　第１～第４の領域はそれぞれ、両縁部（第１～第４の領域の境界）に凸部１２ａを有する。一対の凸部１２ａの間に中間部が配置される。第１～第４の領域はそれぞれ、弧状（略曲面形状）を有する。すなわち、一対の凸部１２ａの一方から他方に向けて厚さが徐々に薄くなり、再び厚さが徐々に厚くなる。一対の凸部１２ａの間に、例えば、厚みがほぼ一定の平坦部１２ｂが配置されてもよい。
　上記した平角導体１１を挟持するように配置される少なくとも１対の領域（例えば、積層方向（図中、上下方向）に配置される１対の領域）は、それぞれ、次の関係を満たす。すなわち、両縁部に配置される１対の凸部１２ａの頂点間における最厚部の厚み（ｄ１）に対する最薄部の厚み（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である。
　この関係を満たす場合（具体的には、１対の凸部１２ａを有するとともに、比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０の場合）、例えば、図２に示されるように、絶縁電線１０どうしの間に空間Ｓが形成される。従って、このような空間Ｓにワニスが含浸されて硬化されることにより、絶縁電線１０どうしが接着されて固定される。
　特に、比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である場合、絶縁電線１０どうしが確実に固定される。この結果、耐振動性、耐衝撃性が向上するとともに、コイル占積率の低下が抑制されて、出力特性が良好になる。
　すなわち、比（ｄ２／ｄ１）が０．９０より大きい場合、空間Ｓが小さくなる。この結果、ワニスの含有量が少なくなるために、絶縁電線１０どうしが確実に固定されないおそれがある。ワニスの含有量、絶縁電線１０どうしの固定の観点から、比（ｄ２／ｄ１）は、０．８５以下がより好ましい。
　一方、比（ｄ２／ｄ１）が０．５０より小さい場合、空間Ｓが大きくなる。この結果、コイル占積率が低くなり、出力特性が低下するおそれがある。コイル占積率、出力特性の観点から、比（ｄ２／ｄ１）は、０．７以上がより好ましい。
　ここで、最厚部の厚み（ｄ１）、最薄部の厚み（ｄ２）は、１つの領域の両縁部に配置される１対の凸部１２ａの頂点間において測定される。具体的には、一縁部に配置される凸部１２ａの頂点の位置から他縁部に配置される凸部１２ａの頂点の位置まで順次厚みが測定され、最厚部の厚み（ｄ１）、最薄部の厚み（ｄ２）が求められる。
　なお、１対の凸部１２ａは、同一の高さを有することが好ましいが、異なる高さを有してもよい。１対の凸部１２ａが異なる高さを有する場合、高い方の凸部１２ａについての測定値が最厚部の厚み（ｄ１）となる。
　また、平坦部１２ｂは、一縁部から他縁部まで同一の高さを有することが好ましいが、異なる高さを有してもよい。平坦部１２ｂが異なる高さを有する場合、中央部が最も薄いことが好ましい。すなわち、最薄部の厚み（ｄ２）は、中央付近であることが好ましい。
　最薄部の厚み（ｄ２）は、６０～２００μｍが好ましい。最薄部の厚み（ｄ２）が６０μｍ以上になると部分放電の開始電圧が高くなる。一方、最薄部の厚み（ｄ２）が２００μｍ以下になると、絶縁皮膜１２が薄くなり、小型化できる。最薄部の厚み（ｄ２）は、６０～１６０μｍがより好ましい。
　絶縁皮膜１２においては、積層方向に垂直な方向に配置される１対の領域についても、それぞれ、両縁部に１対の凸部１２ａを有するとともに、最厚部の厚み（ｄ１）に対する最薄部の厚み（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０であることが好ましい。すなわち、絶縁皮膜１２においては、４つの領域の全てについて、それぞれ、両縁部に１対の凸部１２ａを有するとともに、最厚部の厚み（ｄ１）に対する最薄部の厚み（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０であることが好ましい。
　このように、積層方向については絶縁電線１０どうしが確実に固定されるとともに、積層方向に垂直な方向については絶縁電線１０と他の部材とが確実に固定される。他の部材としては、例えば、回転電機のステータコアに配置されるスロットが挙げられる。
　絶縁皮膜１２は、ポリイミドからなることが好ましい。ポリイミドは、一般に、油類に対する耐性を有する。油類として、例えば、絶縁油、機械油、エンジンオイル、トランスミッションオイルが挙げられる。絶縁皮膜１２にポリイミドを使用することにより、自動車の回転電機に好適となる。
　ポリイミドとしては、特に、以下に示す第１のポリイミドまたは第２のポリイミドが好ましい。第１のポリイミド、第２のポリイミドは、いずれを使用してもよいが、密着性の観点から、第２のポリイミドを使用することが好ましい。
（第１のポリイミド）
　第１のポリイミドは、酸成分とジアミン成分を反応させて得られる。酸成分は、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）５０～９０モル％、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）５～２０モル％、および無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）５～４０モル％からなる。ジアミン成分は、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）を含む。このような組成によれば、優れた密着性を得ることができる。
　酸成分は、密着性の観点から、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物６０～７０モル％、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物１０～１５モル％、無水ピロメリット酸２５～３０モル％を含むことが好ましい。
　ジアミン成分は、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル以外の成分（他のジアミン成分）を併用できる。他のジアミン成分としては、ｍ－フェニレンジアミン、ｐ－フェニレンジアミン、２，４－ジアミノトルエン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジメチル－１，１’－ビフェニル、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジヒドロキシ－１，１’－ビフェニル、３，４’－ジアミノジフェニルエーテル、３，３’－ジアミノジフェニルスルホン、４，４’－ジアミノジフェニルスルホン、４，４’－ジアミノジフェニルスルフィド、２，２－ビス（４－アミノフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３－ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４－ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’－ビス（４－アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２－ビス[４－（４－アミノフェノキシ）フェニル]プロパン、２，２－ビス[４－（４－アミノフェノキシ）フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[４－（３－アミノフェノキシ）フェニル]スルホン、ビス[４－（４－アミノフェノキシ）フェニル]スルホン等の芳香族ジアミンが挙げられる。
　ジアミン成分は、密着性の観点から、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルを８０モル％以上含むことが好ましく、９０モル％以上含むことがより好ましい。ジアミン成分は、特に、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルのみからなることが好ましい。
　酸成分とジアミン成分とを反応させる溶剤としては、２－ピロリドン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）のような非プロトン系極性溶剤、フェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノール系溶剤が挙げられる。
　酸成分とジアミン成分とを反応させる際には、アミン類、イミダゾール類、イミダゾリン類等の反応触媒を使用してもよい。反応触媒は樹脂ワニスの安定性を阻害しないものが好ましい。
（第２のポリイミド）
　第２のポリイミドは、酸成分とジアミン成分を反応させて得られる。酸成分は、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）５～７０モル％および無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）３０～９５モル％からなる。ジアミン成分は、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）を含む。このような組成によれば、優れた密着性を得ることができる。
　なお、酸成分が３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を多く含有すると、第２のポリイミドのイミド基率が低下する。この場合、絶縁皮膜１２を形成するための皮膜用ワニスの粘度が低くなり、比（ｄ２／ｄ１）が小さくなり易くなる。比（ｄ２／ｄ１）の調整の観点から、酸成分は、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物２０～７０モル％、無水ピロメリット酸３０～８０モル％を含むことが好ましく、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物５５～６５モル％、無水ピロメリット酸３５～４５モル％を含むことがより好ましい。
　ジアミン成分は、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル以外の成分（他のジアミン成分）を併用できる。他のジアミン成分としては、ｍ－フェニレンジアミン、ｐ－フェニレンジアミン、２，４－ジアミノトルエン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジメチル－１，１’－ビフェニル、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジヒドロキシ－１，１’－ビフェニル、３，４’－ジアミノジフェニルエーテル、３，３’－ジアミノジフェニルスルホン、４，４’－ジアミノジフェニルスルホン、４，４’－ジアミノジフェニルスルフィド、２，２－ビス（４－アミノフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３－ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４－ビス（４－アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’－ビス（４－アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２－ビス[４－（４－アミノフェノキシ）フェニル]プロパン、２，２－ビス[４－（４－アミノフェノキシ）フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[４－（３－アミノフェノキシ）フェニル]スルホン、ビス[４－（４－アミノフェノキシ）フェニル]スルホン等の芳香族ジアミンが挙げられる。
　ジアミン成分は、密着性の観点から、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルを８０モル％以上含むことが好ましく、９０モル％以上含むことがより好ましい。ジアミン成分は、特に、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルのみからなることが好ましい。
　酸成分とジアミン成分とを反応させる溶剤としては、２－ピロリドン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）のような非プロトン系極性溶剤、フェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノール系溶剤が挙げられる。
　酸成分とジアミン成分とを反応させる際には、アミン類、イミダゾール類、イミダゾリン類等の反応触媒を使用してもよい。反応触媒は樹脂ワニスの安定性を阻害しないことが好ましい。
　第１のポリイミド、第２のポリイミドは、密着性向上剤を含有できる。密着性向上剤としては、例えば、チアジアゾール、チアゾール、メルカプトベンズイミダゾール、チオフェノール、チオフォン、チオール、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ブチル化メラミン、ヘテロ環状メルカプタンが挙げられる。なお、使用中の熱劣化による密着性の低下を抑制する観点からは、密着性向上剤を含有しないことが好ましい。
　絶縁皮膜１２は、上記したようなポリイミドを形成できる皮膜用ワニスを平角導体１１に塗布して焼き付けることにより形成される。この塗布方法としては、皮膜用ワニスに平角導体１１を浸漬する方法が好ましい。
　この際、皮膜用ワニスの粘度を調整することにより、凸部１２ａを形成できるとともに、その高さを調整できる。すなわち、皮膜用ワニスの粘度を調整することにより、比（ｄ２／ｄ１）を調整できる。例えば、粘度が低くなると、凸部１２ａが高くなり、比（ｄ２／ｄ１）が小さくなる。一方、粘度が高くなると、凸部１２ａが低くなり、比（ｄ２／ｄ１）が大きくなる。
　比（ｄ２／ｄ１）を所定の範囲内にするために、皮膜用ワニスの粘度は、１５００ｍＰａ・ｓ以上が好ましく、２０００ｍＰａ・ｓ以上がより好ましく、３０００ｍＰａ・ｓ以上がさらに好ましい。また、皮膜用ワニスの粘度は、１００００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、９０００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、８０００ｍＰａ・ｓ以下がさらに好ましい。
　なお、粘度は、Ｂ型回転粘度計を用いて温度３０℃で測定される。また、粘度（Ｐａ・ｓ）は，次の式によって算出される。
　粘度（Ｐａ・ｓ）　＝ｌ・ｋ・Ａ／１０００
　Ａ：装置の種類による係数（Ｂ形は２）
　ｋ：回転数及びスピンドルの組合せに基づく係数（単位：Ｐａ・ｓ／１０００）
　ｌ：２回の測定の指針の指示値の平均
　なお、絶縁皮膜１２としては、ポリイミドとポリアミドイミドとが積層されたものでもよい。このようなものとして、例えば、平角導体１１から順に、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドが順に積層されたものが挙げられる。
　ポリアミドイミドの使用により、機械的特性が向上する。また、ポリアミドイミドを１対のポリイミドにより挟持することにより、オイルによるポリアミドイミドの劣化も抑制できる。ポリアミドイミドとしては、以下に示すものを使用できる。また、ポリイミドとしては、それぞれ、既に説明したようなポリイミド、具体的には、第１のポリイミド、第２のポリイミドを使用できる。
（ポリアミドイミド）
　ポリアミドイミドとしては、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’－ＭＤＩ）およびダイマー酸ジイソシアネート（ＤＤＩ）を含むイソシアネート成分と、酸成分とを反応させて得られるものが好ましい。
　イソシアネート成分として、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネートおよびダイマー酸ジイソシアネートを使用することにより、可とう性が良好になる。イソシアネート成分としては、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネートおよびダイマー酸ジイソシアネートに加えて、これら以外の成分を併用できる。
　２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート以外の成分（他の成分）としては、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’－ＭＤＩ）、３，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’－ジフェニルメタンジイソシアネート、２，３’－ジフェニルメタンジイソシアネート、２，２’－ジフェニルメタンジイソシアネートの他、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルスルホンジイソシアネート、ビトリレンジイソシアネート、ジアニシジジイソシアネート、これらの異性体が挙げられる。また、他の成分としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類、トリフェニルメタントリイソシアネート等の多官能イソシアネート、ポリメリックイソシアネート、あるいはトリレンジイソシアネート等の多量体が挙げられる。
　イソシアネート成分は、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネートおよびダイマー酸ジイソシアネートを合計して１０～７０モル％含有することが好ましく、３０～６０モル％含有することがより好ましい。
　酸成分としては、トリメリット酸無水物（ＴＭＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）、オキシジフタル酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物およびその異性体、ブタンテトラカルボン酸二無水物、５－（２，５－ジオキソテトラヒドロ－３－フラニル）－３－メチル－３－シクロヘキセン－１，２－ジカルボン酸無水物等の脂環式テトラカルボン酸二無水物類、トリメシン酸、トリス（２－カルボキシエチル）イソシアヌレート（ＣＩＣ酸）等のトリカルボン酸およびその異性体類が挙げられる。これらのなかでも、安価で安全性にも優れるトリメリット酸無水物（ＴＭＡ）が好ましい。
　イソシアネート成分と酸成分との他にポリカルボン酸を加えてもよい。ポリカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸類、トリメリット酸、へミメリット酸等の芳香族トリカルボン酸類、ダイマー酸等の脂肪族ポリカルボン酸類が挙げられる。
　イソシアネート成分と酸成分とを反応させる溶剤としては、２－ピロリドン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）のような非プロトン系極性溶剤、フェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノール系溶剤が挙げられる。
　イソシアネート成分と酸成分とを反応させる際には、アミン類、イミダゾール類、イミダゾリン類等の反応触媒を使用してもよい。反応触媒は安定性を阻害しないものが好ましい。
　以上、絶縁電線１０について説明したが、両縁部に凸部１２ａが配置されるとともに、比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０を満たす少なくとも１対の領域としては、必ずしも積層方向に限られず、例えば、積層方向に垂直な方向でもよい。
　また、図３に示されるように、平角導体１１は、必ずしも正方形に近い断面を有する必要はなく、長方形状の断面を有するものでもよく、絶縁皮膜１２も、必ずしも正方形に近い枠状の断面を有する必要はなく、長方形状の枠状の断面を有してもよい。また、１対の凸部１２ａの間は、必ずしも厚みがほぼ一定の平坦部１２ｂである必要はなく、中央部の厚みが最も薄くなるような凹部１２ｃでもよい。
＜回転電機＞
　図４は、絶縁電線１０を使用した回転電機の一実施形態を示す断面図である。図５は、図４に示される回転電機のステータコアを示す平面図である。図６は、図４に示される回転電機のステータコアおよびステータコイルの断面図である。なお、図６においては、図中左右方向が周方向であり、図中上下方向がステータコアの内外方向であり、図中上側がステータコアの内側、図中下側がステータコアの外側となる。
　図４に示されるように、回転電機２０は、ケース２１の中央付近に出力軸であるロータ軸２２を有する。ロータ軸２２に、回転子であるロータ２３が固定されている。ロータ２３の周囲に、固定子であるステータ２４が配置されている。
　ロータ２３は、例えば、電磁鋼板が積層されたロータコアと、このロータコアに配置される複数の永久磁石とから構成されている。ロータ２３は、ステータ２４から受ける回転磁界により回転エネルギーを発生させる。
　ステータ２４は、例えば、電磁鋼板が積層されたステータコア２５と、このステータコア２５に配置されるステータコイル２６と、を有する。図５に示されるように、ステータコア２５は、全体として円環状を有する。ステータコア２５の内側には、周方向に複数のティース２５ａが配置される。そして、これらのティース２５ａの間にスロット２５ｂ（空間）が配置される。
　図６に示されるように、ステータコイル２６の一部がスロット２５ｂに収容される。ステータコイル２６は、例えば、スロット２５ｂの底部から順次積層された絶縁電線１０を有する。ステータ２４に、ワニス処理が行われる。この結果、スロット２５ｂとステータコイル２６との間にワニス２７が含浸、硬化される。また、ステータコイル２６の絶縁電線１０どうしの間の空間Ｓにワニス２７が含浸、硬化される。
　ワニス２７により、スロット２５ｂとステータコイル２６とが固定されるとともに、ステータコイル２６の絶縁電線１０どうしが固定される。これにより、耐振動性、耐衝撃性が向上する。また、大気中の水分、塵、ほこり、ガス、その他の有害な物質の浸入が抑制される。さらに、金属部分の腐食が抑制される。このようなワニス２７としては、各種の合成樹脂を使用できる。
　既に説明したように、絶縁電線１０は、平角導体１１と、この平角導体１１の周囲に配置される絶縁皮膜１２とを備える。また、絶縁皮膜１２は、平角導体１１を挟持するように配置される少なくとも１対の領域（皮膜）を有する。この１対の領域は、それぞれ、両縁部に１対の凸部１２ａを有するとともに、この１対の凸部の頂点間における比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である。このような１対の領域としては、例えば、絶縁電線１０の積層方向（例えば、図中、上下方向）に配置される１対の領域が挙げられる。
　回転電機２０によれば、絶縁電線１０どうしの間に形成された空間Ｓにワニス２７が含浸されて硬化されることにより、絶縁電線１０どうしが接着されて固定される。特に、比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である場合、空間Ｓの大きさが最適、すなわちワニス２７の含有量が最適となり、絶縁電線１０どうしが確実に接着されて固定される。これにより、回転電機２０の耐振動性、耐衝撃性が向上する。また、コイル占積率が維持されることから出力特性も良好になる。
　回転電機２０は、耐振動性、耐衝撃性に優れることから、車両、特に、自動車に使用されることが好ましい。自動車として、ハイブリッド自動車、電気自動車が挙げられる。回転電機２０は、これらの自動車における発電機および電動機のいずれに使用されてもよいが、駆動用モータとして使用されることが好ましい。
　回転電機２０、特に、ステータ２４は、以下のように製造できる。まず、ステータコア２５のスロット２５ｂに絶縁電線１０からなるステータコイル２６を装着してコイル装着体を製造する。その後、コイル装着体に対してワニス処理を行う。
　ワニス処理は、以下のようにして行うことができる。まず、コイル装着体を中心軸が水平となるように配置する。そして、コイル装着体を中心軸の周りに回転させながら、コイル装着体の内側に含浸用ワニスであるワニス２７を供給する。これにより、重力と遠心力とにより、スロット２５ｂとステータコイル２６との間にワニス２７が含浸されるとともに、ステータコイル２６を構成する絶縁電線１０どうしの間の空間Ｓにワニス２７が含浸される。含浸後、加熱によりワニスを硬化させる。加熱は、ステータコイル２６に通電してもよいし、加熱炉にコイル装着体を収容してもよい。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、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。
　以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。
［皮膜用ワニス］
　皮膜用ワニスとしてのポリイミド樹脂ワニスを以下のようにして製造した。なお、皮膜用ワニスは、絶縁電線における絶縁皮膜の形成に使用される。まず、攪拌機、窒素流入管および加熱冷却装置を備えたフラスコ内に、酸成分として、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）０．５モル、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）０．５モル、ジアミン成分として、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル（ＤＤＥ）１．０２モルを投入した。その後、必要に応じて、溶媒としてのＮ－メチル－２－ピロリドン、増粘剤を投入して、窒素雰囲気下で２時間反応させた。これにより、皮膜用ワニスとしてのポリイミド樹脂ワニスを製造した。
　なお、皮膜用ワニスは、表１に示されるように粘度が異なる複数の種類を製造した。粘度は、溶媒、増粘剤等の添加量により調整した。また、粘度は、Ｂ型回転粘度計により３０℃で測定した。
［実施例１～３］
　絶縁電線として、図１に示されるように、平角導体上に絶縁皮膜が形成され、絶縁皮膜の各領域の両縁部に凸部を有するものを製造した。すなわち、絶縁皮膜は、４つの領域の全ての両縁部に凸部を有する。
　平角導体は、銅からなり、四角形状の断面を有する。また、積層方向（図中、上下方向）の長さは１．８ｍｍであり、これに垂直な方向（図中、左右方向）の長さは２．６ｍｍである。
　絶縁皮膜は、積層方向に配置される１対の領域（皮膜）が、それぞれ、表１に示すような比（ｄ２／ｄ１）を有する。なお、積層方向に垂直な方向の１対の領域についても、それぞれ、表１に示すような比（ｄ２／ｄ１）とほぼ同様の比（ｄ２／ｄ１）を有する。
　絶縁電線は、皮膜用ワニスに平角導体を浸漬させて塗布した後、この平角導体に塗布された皮膜用ワニスを焼き付けて製造した。また、比（ｄ２／ｄ１）は、皮膜用ワニスの粘度により調整した。
［比較例１］
　比（ｄ２／ｄ１）を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして絶縁電線を製造した。なお、比（ｄ２／ｄ１）は、皮膜用ワニスの粘度により調整した。
［比較例２］
　平角導体上に平坦状の絶縁皮膜を有する絶縁電線を製造した。すなわち、この絶縁皮膜は、凸部を有しない。なお、平坦状の絶縁皮膜については、最厚部および最薄部が存在しないが、便宜上、表１においては最厚部の厚み（ｄ１）と最薄部の厚み（ｄ２）とが等しいとして比（ｄ２／ｄ１）を１．０とした。なお、平坦状の絶縁皮膜は、皮膜用ワニスの粘度を調整して形成した。
　次に、実施例１～３および比較例１～２の絶縁電線を使用して回転電機のステータを製造した。具体的には、まず、ステータコアのスロットに実施例１～３または比較例１～２の絶縁電線からなるステータコイルを装着してコイル装着体を製造した。この際、図６に示されるように、スロットの底部から絶縁電線を順次積層した。
　その後、コイル装着体にワニス処理を行った。まず、中心軸が水平となるようにコイル装着体を配置した。そして、コイル装着体を中心軸の周りに回転させながらその内側に含浸用ワニスを供給した。重力と遠心力とにより、スロットとステータコイルとの間に含浸用ワニスを含浸させるとともに、ステータコイルを構成する絶縁電線どうしの間に含浸用ワニスを含浸させた。この際、含浸用ワニスとして、ポリイミド樹脂ワニスを使用した。含浸後、加熱によりワニスを硬化させた。
　このようにして製造されたステータについて、以下の評価を行った。
（耐振動性）
　耐振動性を以下のように評価した。まず、ステータに対して、冷熱サイクルおよび振動を印加して耐久試験を行った。耐久試験後、ステータコイルのうちステータコアのスロットから突出している部分を切断して除去した。
　このようなステータコイルの突出部分が切断および除去されたステータについて、図７に示すように、ステータコア２５のスロット２５ｂに収容されているステータコイル２６に対して、軸方向の外側より押出部材３１を押し当てるようにして荷重を印加して押出荷重を計測した。そして、このときの押出荷重の最大値を固定強度とした。絶縁皮膜に凸部を有しない比較例２の固定強度を評価「ｂ」（基準）とし、表中、固定強度が向上したものを耐振動性が良好であるとして評価「ａ」とした。
（コイル占積率）
　コイル占積率として、（スロット内の平角導体の断面積）／（スロットの断面積）×１００［％］を求めた。なお、コイル占積率が５０％以上になると、回転電機の出力特性が良好になる。
（総合評価）
　総合評価として、耐振動性の評価が「ａ」であり、かつ、コイル占積率が５０％以上であるものを信頼性かつ出力特性が良好であるとして「Ａ」で示し、上記条件を満たさないものを信頼性または出力特性が不十分であるとして「Ｂ」で示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実施例１～３の絶縁電線のように比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である場合、耐振動性およびコイル占積率が良好なものを製造できる。一方、比較例２の絶縁電線のように比（ｄ２／ｄ１）が０．９０を超える場合、十分な耐振動性を得ることができない。また、比較例１の絶縁電線のように比（ｄ２／ｄ１）が０．５０未満である場合、コイル占積率が低くなるために出力特性が不十分となる。

Claims (12)

  1. 　互いに反対の第１、第２の側面を有する導体と、
    　前記第１，第２の側面にそれぞれ配置され、１対の凸部と、前記１対の凸部の間に配置される中間部と、をそれぞれ有する、第１、第２の絶縁皮膜と、を具備し、
    　前記第１、第２の絶縁皮膜それぞれの前記一対の凸部の厚み（ｄ１）に対する中間部の厚み（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である
    絶縁電線。
  2. 　前記導体が、互いに反対の第３、第４の側面をさらに有し、
    　前記絶縁電線が、前記第３，第４の側面にそれぞれ配置され、１対の凸部と、前記１対の凸部の間に配置される中間部と、をそれぞれ有する、第３、第４の絶縁皮膜と、をさらに具備し、
    　前記第１～第４の絶縁皮膜それぞれの前記一対の凸部の厚み（ｄ１）に対する中間部の厚み（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が０．５０～０．９０である
    請求項１記載の絶縁電線。
  3. 　前記導体が、略四角柱形状を有する、
    請求項２に記載の絶縁電線。
  4. 　前記第１～第４の皮膜が、互いに対向する一対の縁をそれぞれ有し、これらの縁で接続されている
    請求項２または３に記載の絶縁電線。
  5. 　前記一対の凸部は、前記一対の縁近傍に配置される
    請求項４に記載の絶縁電線。
  6. 　前記第１，第２の絶縁皮膜は、ビフェニルテトラカルボン酸無水物単位５～７０モル％およびピロメリット酸無水物単位３０～９５モル％からなる酸成分と、ジアミン成分とを反応させて得られるポリイミドを有する
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の絶縁電線。
  7. 　前記第１，第２の絶縁皮膜は、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物５～７０モル％および無水ピロメリット酸３０～９５モル％からなる酸成分と、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルからなるジアミン成分とを反応させて得られるポリイミドを有する
    請求項６に記載の絶縁電線。
  8. 　前記第１，第２の絶縁皮膜は、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物５５～６５モル％および無水ピロメリット酸３５～４５モル％からなる酸成分と、４，４’－ジアミノジフェニルエーテルからなるジアミン成分とを反応させて得られるポリイミドを有する
    請求項７に記載の絶縁電線。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の絶縁電線を有するコイル。
  10. 　請求項１乃至８のいずれか１項に記載の絶縁電線を有する回転電機。
  11. 　ロータ軸と、
    　前記ロータ軸に取り付けられるロータと、
    　前記ロータの周囲に配置され、周方向に複数のスロットを有するステータコアと、
    　前記スロット内に少なくとも一部が配置されるステータコイルと、
    　前記スロット内に含浸されるワニスと、を具備し、
    　前記ステータコイルが、前記スロット内に積層される第1、第２の前記絶縁配線を有し、
    　前記第１の絶縁配線の第１の皮膜の中間部と前記第２の絶縁配線の第２の皮膜の中間部が対向して配置され、この対向する中間部の間に前記ワニスの少なくとも一部が配置される、
    請求項１０に記載の回転電機。
  12. 　前記回転電機は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動用モータである
    請求項１１記載の回転電機。
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