(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機巻線を予め加熱し、該予熱した回転電機巻線に対し、エポキシ樹脂、酸無水物およびマイクロカプセル化潜在硬化促進剤から成るエポキシ樹脂組成物を滴下含浸し、予熱した回転電機巻線の熱でエポキシ樹脂組成物を硬化することを特徴とする回転電機巻線の絶縁方法。
【請求項２】
エポキシ樹脂組成物中のマイクロカプセル化潜在硬化促進剤の含有量をエポキシ樹脂および酸無水物の総和に対して０．１〜５ｐｈｒとしたことを特徴とする請求項１記載の回転電機巻線の絶縁方法。
【請求項３】
エポキシ樹脂組成物は、表面調整剤を添加し、該表面調整剤の量をエポキシ樹脂および酸無水物の総和に対して０．１〜１ｐｈｒ含ませることを特徴とする請求項２記載の回転電機巻線の絶縁方法。
【請求項４】
エポキシ樹脂組成物の滴下含浸は、回転電機巻線を加熱しながら行うことを特徴とする請求項１記載の回転電機巻線の絶縁方法。
【請求項５】
回転電機巻線の加熱に遠赤外線ヒータを用いたことを特徴とする請求項４記載の回転電機巻線の絶縁方法。
【請求項６】
エポキシ樹脂組成物の回転電機巻線への滴下含浸は、回転電機巻線を回転させながら行うことを特徴とする請求項１記載の回転電機巻線の絶縁方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車などに使用されるかご形多相誘導電動機等の回転電機および回転電機巻線の絶縁方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には、電気制動装置と呼ばれ、例えば、かご形多相誘導電動機等の回転電機を用いたものがある。この電気制動装置は、自動車の制動時に回転電機から発生する電気エネルギーを抵抗器により消費させることで、高い制動力を維持するものである。
【０００３】
そして、この電気制動装置に使用される回転電機は、与えられた狭い空間で可能な限り高密度の磁束を得るため、その巻線には、エナメル線を多数回巻回した、いわゆる乱巻方式のものが最適とされている。また、このような巻線としては、走行時の振動や回転時の電磁振動で、巻線が変形したり、疲労により電線が断線する事のないように、また外気に含まれる湿気や雨水からエナメル線を保護する必要があり、このためエポキシ等の樹脂を含浸・硬化する絶縁方式が知られている（特願平２−９２０３３号明細書、特願平３−２８６６０５号明細書）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような回転電機の巻線に適用される通常の含浸・硬化による絶縁方法によると、せっかく巻線内に含浸した樹脂が、硬化時に重力や粘度の低下により巻線内から流出してしまい、回転電機内部の鉄心内や巻線内に不要の空隙を形成することがある。また、樹脂の流出は、エナメル線のエナメル皮膜上に形成される絶縁層の膜厚が薄くなることで、エナメル皮膜が外部環境の影響を受け易くなって、湿気や雨水に原因する絶縁低下を引き起こすおそれがあり、また、熱放散性も悪くなって、巻線の温度上昇を招き、熱劣化により絶縁の寿命が短くなるという問題点があった。
本発明は、熱放散性および耐湿・耐水性に優れ、特に自動車用回転電機として好適な回転電機および回転電機巻線の絶縁方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明は、回転電機巻線を予め加熱し、該予熱した回転電機巻線に対し、エポキシ樹脂、酸無水物およびマイクロカプセル化潜在硬化促進剤から成るエポキシ樹脂組成物を滴下含浸し、予熱した回転電機巻線の熱でエポキシ樹脂組成物を硬化するようにしている。
【０００６】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の回転電機巻線の絶縁方法において、エポキシ樹脂組成物中のマイクロカプセル化潜在硬化促進剤の含有量をエポキシ樹脂および酸無水物の総和に対して０．１〜５ｐｈｒとしている。
【０００７】
請求項３に対応する発明は、請求項２に対応する発明の回転電機巻線の絶縁方法において、エポキシ樹脂組成物は表面調整剤を添加し、該表面調整剤の量をエポキシ樹脂および酸無水物の総和に対して０．１〜１ｐｈｒ含ませている。
【０００８】
請求項４に対応する発明は、請求項１に対応する発明の回転電機巻線の絶縁方法において、エポキシ樹脂組成物の滴下含浸は、回転電機巻線を加熱しながら行うようにしている。
請求項５に対応する発明は、請求項４に対応する発明の回転電機巻線の絶縁方法において、エポキシ回転電機巻線の加熱に遠赤外線ヒータを用いている。
【００１０】
請求項６に対応する発明は、請求項１に対応する発明の回転電機巻線の絶縁方法において、エポキシ樹脂組成物の回転電機巻線への滴下含浸は、回転電機巻線を回転させながら行う。
【００１１】
この結果、請求項１に対応する発明によれば、エポキシ樹脂と酸無水物から成る樹脂に予めマイクロカプセル化潜在硬化促進剤を加えているため、加熱によりマイクロカプセルの皮膜が溶解した時点からカプセル内の硬化促進剤がエポキシおよび酸無水物に作用して急速に酸化反応が進むようになるため、樹脂が流出することがなくなり、回転電機内部の鉄心内や巻線内の空隙を塞ぐようににして樹脂を充填することができる。
【００１２】
請求項２に対応する発明によれば、十分な硬化促進効果が得られ、また硬化した樹脂が満足できる分子構造を形成し十分な特性が得られる。
請求項３に対応する発明によれば、十分な濡れ性改善の効果が得られ、また、適切な樹脂の硬化により十分な特性が得られる。
【００１３】
請求項４に対応する発明によれば、滴下された樹脂が加熱された回転電機巻線と接触することにより暖められ、粘度が低下し、鉄心の内部にある巻線内に容易に浸透し、かつ浸透した樹脂がスムースに硬化するようにできる。
【００１４】
請求項５に対応する発明によれば、遠赤外線により樹脂の内部から暖めることができるので、樹脂の低粘度化による落下がより少なく効率的に樹脂の加熱硬化を行うことができる。
【００１６】
請求項６に対応する発明によれば、回転電機巻線を回転させながら樹脂の含浸および硬化を行うことにより、静置していると重力で落下してしまう樹脂を回転電機巻線を３６０°回転し樹脂に作用する重力の方向を逆転させることで落下を防止でき、また、鉄心内部の巻線内の空間および鉄心外の巻線表面をも樹脂で緻密に充填することができ、絶縁特性の優れた巻線絶縁が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の回転電機巻線の絶縁方法を説明するための図である。図において、１は回転電機で、この回転電機１は、鉄心２と、この鉄心２に巻装される回転電機巻線３を有している。
【００１９】
そして、このような回転電機巻線３に対し、以下述べる方法により絶縁処理が施される。まず、回転電機巻線３をオーブンなどで１３０℃に予熱し、この予熱された回転電機巻線３の上方から複数本のプラスチック製のチューブ４を通して樹脂５を滴下しながら、この滴下樹脂５を回転電機巻線３内に含浸させる。なお、この樹脂５を滴下する際に、鉄心２を傾けておけば、重力の助けを得て鉄心２内への樹脂５の流入を、さらに容易にすることができる。
【００２０】
樹脂５は、エポキシ樹脂と酸無水物を有し、さらにマイクロカプセル化潜在硬化促進剤を含有させたエポキシ樹脂組成物からなるもので、加熱により厚さが０．０１〜０．１μｍ程度の高分子から成るマイクロカプセルの皮膜が溶解しカプセル内の平均粒径が数μｍ程度の硬化促進剤がエポキシおよび酸無水物に作用し急速に硬化反応が進むようにしている。
【００２１】
また、樹脂５を構成するエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ形、ビスフェノールＦ形、ノボラック形、環状脂肪族形、グリシジルエステル形、グリシジルアミン形、複素環形や多官能エポキシ樹脂などが含まれ、酸無水物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、ハロゲン系酸無水物などが含まれる。
【００２２】
また、樹脂５中のマイクロカプセル化潜在硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂および酸無水物の総和に対して０．１〜５ｐｈｒ（ｐｅｒ  ｈｕｎｄｒｅｄｒｅｓｉｎ）としている。さらに、このようなマイクロカプセル化潜在硬化促進剤のマイクロカプセル皮膜には、イソシアネート基をフェノール、アルコール、カプロラクタム等と反応させてマスクしたブロックイソシアネートのように低温では化学的に不活性であるが加熱するとウレタン結合が開裂して皮膜が破れ中の硬化促進剤が樹脂と反応するようになるものが用いられ、また、硬化促進剤には、例えば２−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等から成るイミダゾール変性品やジシアンジアミドとイミダゾール変性品のブレンドが用いられる。
【００２３】
なお、マイクロカプセル化潜在硬化促進剤の市販品されている代表的なものとして、旭化成工業株式会社製商品名ノバキュアＨＸ−３７４２、ＨＸ−３７４１等がある。
【００２４】
しかして、かかる第１の実施の形態では、樹脂５として、エピコート８２８  （シェル社商品名）７５重量部、ＤＥＮ４３１（ダウケミカル社商品名）２５重量部、ＱＨ２００（日本ゼオン社商品名）７０重量部、マイクロカプセル化潜在硬化促進剤としてＨＸ−３７４２（旭化成工業社商品名）０．１〜５ｐｈｒ、表面調整剤としてディスパロン１９７０（楠本化成社商品名）０．１〜１ｐｈｒから成るエポキシ樹脂組成物が用いられる。
【００２５】
このような樹脂５は、チューブ４を通して滴下され回転電機巻線３内に含浸されていくが、この過程で、マイクロカプセル化潜在硬化促進剤のマイクロカプセルが融解する温度以下では、マイクロカプセル内の硬化促進剤とエポキシ樹脂および酸無水物と接触できず硬化がゆっくりと進み、マイクロカプセルが融解すると急激に反応が進むようになる。つまり、樹脂５がチューブ４を通して滴下され、予熱された回転電機巻線３に接触しても、樹脂５には熱容量があるため、すぐには樹脂５の温度は上がらず、まず樹脂５が暖められて低粘度化し、鉄心２内にも樹脂が十分浸透した段階になってマイクロカプセルが融解し、ゲル化・硬化するようになり、これにより鉄心２内を含めた回転電機巻線３の空隙は、樹脂５で埋められた状態でゲル化・硬化される。
【００２６】
この場合、エポキシ樹脂組成物に表面調整剤を添加することにより樹脂５のエナメル皮膜、スロット絶縁物や巻線固定用の糸等の絶縁物に対する濡れ性が向上し、樹脂５を十分密着させ、同時に硬化時の発泡を防ぐ消泡剤としての役目を果たすことができるようにもしている。この表面調整剤としては例えばアクリルのポリリン酸エステルであるモダフロー（モンサント社商品名）、アクリル系のディスパロン１９７０，２３０，Ｌ−１９８４−５０，Ｌ−１９８５−５０（楠本化成社商品名）、シリコーン系のＴＳＡ７２０（東芝シリコーン社商品名）などが用いられる。
【００２７】
なお、マイクロカプセル含有量をエポキシ樹脂および酸無水物の総和に対して０．１〜５ｐｈｒとしたのは、マイクロカプセルの量が０．１ｐｈｒ未満では十分な硬化促進効果を得られず、また５ｐｈｒ超過では急激な反応が起き、満足な分子構造が形成されず十分な特性が得られないためである。
【００２８】
また、表面調整剤を添加したのはエナメル皮膜、スロット絶縁物や巻線固定用の糸等の絶縁物に対する樹脂の濡れ性を向上し、樹脂が十分密着するようにしたものである。そして、エポキシ樹脂および酸無水物の総和に対して表面調整剤の量を０．１〜１ｐｈｒ含むようにしたのは、表面調整剤の量が０．１ｐｈｒ未満では十分な濡れ性改善の効果が得られないためで、また１ｐｈｒ超過では適切な樹脂の硬化が起きず十分な特性が得られないためである。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態の回転電機巻線の絶縁方法を説明するための図で、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００３０】
この場合、回転電機１の鉄心２に巻装される回転電機巻線３の周囲を複数個の遠赤外線ヒータ６で加熱しながら、第１の実施の形態で述べたと同様にして、回転電機巻線３の上方から複数本のプラスチック製のチューブ４を通して樹脂５を滴下含浸する。ここで、遠赤外線ヒータ６を用いて回転電機巻線３を加熱しながら樹脂５を滴下含浸するのは、遠赤外線ヒータ６による遠赤外線により樹脂５を内部から暖めることができるためで、これにより効率的に樹脂５の加熱を行うようにしている。つまり、回転電機巻線３を遠赤外線ヒータ６による加熱しながら樹脂５を滴下含浸すると、滴下された樹脂５が加熱された回転電機巻線３と接触することにより暖められ、粘度が低下し、鉄心２内部にある回転電機巻線３内に容易に浸透し、かつ浸透した樹脂５をスムースに硬化させることができる。
【００３１】
このようにすると、熱容量が小さく冷え易い鉄心２外部の回転電機巻線３を加熱することで、鉄心２内部にも熱伝導され、この鉄心２内部の回転電機巻線３も加熱できるようになり、これにより、鉄心２外部の回転電機巻線３に滴下した樹脂５は、この回転電機巻線３を伝わって鉄心２内部の回転電機巻線３の空隙にも十分浸透され、この状態でゲル化し硬化するようにできる。また、鉄心２外を加熱しながら樹脂５を滴下するため、鉄心２外の回転電機巻線３に滴下した樹脂も完全に硬化させることができ、厚い塗膜を得ることができる。
【００３２】
なお、オーブンで予熱した回転電機巻線３をオーブンから取り出し後に、遠赤外線ヒータ６を用いて加熱しながら、樹脂５を滴下含浸すると、遠赤外線ヒータ６単独の加熱に比べ短時間に所望の温度まで上げることができ、遠赤外線ヒータ６を効率よく活用できるメリットがある。また、この第２の実施の形態では、遠赤外線ヒータ６による加熱の例を示したが、加熱の方法として、赤外線ランプ、電熱ヒータ等他のヒータ、熱風、通電およびこれらの併用による加熱方法を用いてもよい。
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態の回転電機巻線の絶縁方法を説明するための図で、図２と同一部分には、同符号を付している。
【００３３】
この場合、回転電機巻線３が巻装される鉄心２に治具７を取り付けている。この治具７は、鉄心２に回転電機巻線３を巻装してなる回転電機１全体を鉄心２の中心軸２０１を中心に回転させるもので、鉄心２とともに回転電機巻線３を回転させながら樹脂５の含浸・硬化を行うようにしたものである。
【００３４】
このようにすれば、回転電機巻線３を回転させ樹脂５に作用する重力の方向を逆転させることにより、重力で落下するおそれがある樹脂５の落下を防止することができる。つまり、回転電機巻線３を回転させながら樹脂５の含浸および硬化を行うことにより、静置していると重力で落下してしまう樹脂５を回転電機巻線３の３６０°の回転で樹脂５に作用する重力の方向を逆転させるようにして、落下を防ぐことができる。これにより鉄心２内部の回転電機巻線３内の空間および鉄心２外の回転電機巻線３表面をも樹脂５で緻密に充填することができ、絶縁特性の優れた巻線絶縁を得ることができる。
【００３５】
また、回転電機巻線３を回転させると同時に、遠赤外線ヒータ６で鉄心２外の回転電機巻線３を加熱しながら樹脂５を滴下含浸すると、さらに第２の実施の形態の効果も加わり、つまり、鉄心２内部の回転電機巻線３内の空間および鉄心２外の回転電機巻線３表面にも樹脂５を緻密に充填することができ、絶縁特性の優れた巻線絶縁を得られる。
（第４の実施の形態）
図４は、本発明の第４の実施の形態の概略構成を示している。この第４の実施の形態は、第１乃至第３の実施の形態による回転電機巻線の絶縁方法を採用した回転電機を実際に自動車用回転電機として用いた例を示すもので、ここでは、回転電機を自動車の電気制動および補助加速を行うために、内燃機関の主軸に直結して用いる自動車の電気制動および補助加速装置を示している。
【００３６】
この場合、自動車の内燃機関１０には、例えば、かご形多相誘導機からなる回転電機１の回転子部を直結している。この回転電機１には、上述した第１の実施の形態で述べた回転電機巻線の絶縁方法を採用したものが適用され、鉄心内および鉄心外の表面を樹脂で十分に充填可能にして、熱放散性が優れ電流密度を高くとれるような構成になっている。
【００３７】
また、このような回転電機１には、制御装置１１と抵抗器１２を接続し、この制御装置１１に二次電池回路１３を接続している。
このような電気制動および補助加速装置では、自動車の制動時の過剰な電気エネルギーを抵抗器１２で消散させて、高い制動力を維持することができ、また低いコストで補助的な駆動手段としても動作させることができ、また、回転速度の広い範囲にわたり、また長時間にわたり、大きいブレーキトルクを有効に発生させる実用的な形態を得ることができる。
【００３８】
ところで、このような電気制動および補助加速装置に使用される回転電機１の巻線としては、与えられた狭い空間で可能な限り密度の磁束を得るために、エナメル線を多数回巻回するいわゆる乱巻方式が最適である。そして、この回転電機の巻線は、走行時の振動や回転時の電磁振動で、巻線が変形したり、絶縁が破壊したり、疲労によって電線が断線することのないように、また外気に含まれる湿気や雨水からエナメル線を保護するために、エポキシ等の樹脂輪含浸し硬化して固定することが必要である。特に、自動車の車軸の狭い空間に取り付けられるので、出力を大きくするには電流密度を高くする必要があり、同時に雨水に対する絶縁の信頼性が必要である。
【００３９】
しかして、このような回転電機１について、第１の実施の形態で述べたと同じ組成の樹脂を用いて従来法で含浸硬化させた回転電機巻線をＡ、第１の実施の形態で述べたと絶縁方法により樹脂を滴下含浸硬化した回転電機巻線をＢとし、これら回転電機巻線を用いた回転電機１について、１００℃と２００℃の間をヒートサイクル試験した際の１００℃から同一電流を通電し２００℃で通電を止めた場合の温度と時間の関係を調べたところ、図５に示す結果が得られ、従来法によるものＡは、本発明のＢに比べ熱伝導性が悪いために早く高温になり、また冷えにくいことが分かる。一方、本発明の絶縁方法によれば、絶縁皮膜が厚くできるので、回転電機１内に雨水等が浸入しても絶縁性能が低下しにくいことが確認できた。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、熱放散性およびおよび耐湿・耐水性に優れ、特に自動車用回転電機として好適な回転電機および回転電機巻線の絶縁方法を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回転電機巻線の絶縁方法を示す説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回転電機巻線の絶縁方法を示す説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回転電機巻線の絶縁方法を示す説明図。
【図４】本発明の回転電機巻線の絶縁方法を適用した回転電機を自動車の電気制動および補助加速装置に用いた例の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に用いられる回転電機をヒートサイクル試験した際の、本発明と従来法による絶縁での温度変化を示す比較図。
【符号の説明】
１…回転電機、
２…鉄心、
３…回転電機巻線、
４…チューブ、
５…樹脂、
６…遠赤外線ヒータ、
７…治具、
１０…内燃機関、
１１…制御装置、
１２…抵抗器、
１３…二次電池回路。
【図１】
0003607448.tif 000002
【図２】
0003607448.tif 000003
【図３】
0003607448.tif 000004
【図４】
0003607448.tif 000005
【図５】
0003607448.tif 000006