(57)【要約】【課題】  含浸性を阻害せず、生産性を低下させることなく、簡単に、確実に、浮き線を含む全ての電線を固定子コイルとして一つの束にまとめて固定することができるコイルエンドの絶縁構造を有する回転電機を提供する。【解決手段】  固定子のコイルエンドの絶縁は、その全周において、電気絶縁用クロステープが巻回され、または不織布シートを挟み込んで電気絶縁用クロステープが巻回され、または不織布テープが巻回され、またはプリプレグテープが巻回されている構造とする。【選択図】        図１
2006087265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフレームと、
前記フレームの内周面に固定した固定子と、
前記フレームの軸方向両端面に取り付けたブラケットと、
前記固定子の内周面と径方向の空隙を介して対向するようにして、前記ブラケットに、軸受を介して回転自在に支持した回転子とを備え、
前記固定子が、
前記フレームの内周面に固定され、複数のティースとスロットを有する薄板鋼板を積層して形成された固定子鉄心と、
絶縁材料のスロットライナ及びウェッジにより形成され、前記スロット内に装着されたスロット絶縁と、
電線を前記スロット内に通し、前記固定子鉄心の両端部から、相間絶縁紙が装着されたコイルエンドが突出するようにして前記ティースに複数回巻回して形成され、かつ樹脂処理された固定子コイルとを有し、
前記コイルエンドの全周において、電気絶縁用クロステープが巻回されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記コイルエンドの全周において、不織布シートを挟み込んで電気絶縁用クロステープが巻回されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
記コイルエンドの全周において、不織布テープが巻回されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
前記コイルエンドの全周において、プリプレグテープが巻回されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機や電動機等として用いられる回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、一般的に、筒状のフレームと、前記フレームの内周面に固定した固定子と、前記フレームの軸方向両端面に取り付けたブラケットと、前記固定子の内周面と径方向の空隙を介して対向するようにして、前記ブラケットに、軸受を介して回転自在に支持した回転子とを備え、前記固定子が、前記フレームの内周面に固定され、複数のティースとスロットを有する薄板鋼板を積層して形成された固定子鉄心と、絶縁材料のスロットライナ及びウェッジにより形成され、前記スロット内に装着されたスロット絶縁と、電線を前記スロット内に通し、前記固定子鉄心の両端部から、相間絶縁紙が装着されたコイルエンドが突出するようにして前記ティースに複数回巻回して形成され、かつ樹脂処理された固定子コイルとを有して構成されている。
図５は、従来の一般的な回転電機の構成を示す図で、（ａ）は固定子の正断面図、（ｂ）はコイルエンドの斜視図である。
図５（ａ），（ｂ）において、回転電機の固定子コイル２１のコイルエンド２１ａにあっては、巻線作業時、全ての電線が固定子コイルとして一つの束にまとまっていないと、１本または少数の電線が乱れて浮いた状態となる。これを浮き線２７として図中に示す。
この浮き線２７を生じたままでいると、コイルエンド２１ａの整形時に整形型へ食い込んだり、運搬中やブラケット３４の組み立て時に引っ掛けて切断してしまうことが懸念される。
また、浮き線２７が、異相間を絶縁するための相間絶縁紙２５を越えて異相の固定子コイルと接触した状態で樹脂処理がされると、運転時、放電劣化により短時間で異相間短絡を招き、浮き線２７がフレーム３３の内側と接触した状態で樹脂処理がされると、運転時、短時間で対地間短絡を招いてしまう。
さらに、運転時、固定子コイル２１への通電による電磁振動や、回転軸３１の回転に伴う機械的振動の伝播を受けて浮き線２７が振動し、浮き線２７の固定されている両端部において、繰り返し応力による疲労が進行し、浮き線２７が断線して、巻線抵抗のアンバランスから局部的温度上昇を招いて焼損してしまう。つまり、浮き線２７を生じた場合は、固定子コイルとして一つの束にまとめ、浮いた状態にならないようにする必要がある。
図６は、第１の従来技術によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は樹脂処理前の正断面図、（ｂ）は樹脂処理後の正断面図である。
図６（ａ），（ｂ）において、２１は固定子コイル、２２は固定子鉄心、２５は相間絶縁紙、２７は浮き線、２８は異相の固定子コイル、２９は空間、３０は樹脂、３２は回転子鉄心、３３はフレームである。第１の従来技術では、樹脂処理を２回以上繰り返すことによって樹脂が厚く付着され、浮き線２７と固定子コイル２１の間に樹脂を充填するものである。これにより、浮き線２７が固定子コイル２１に固定されることになり、運転時に振動することを防止するものである。
また、図７は、第２の従来技術におけるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図である（例えば、特許文献１参照）。
図７（ａ），（ｂ）において、１は固定子鉄心、２は第１の固定子巻線、３は第２の固定子巻線、４は口出線、５は保護チューブ、６はテープ、７はバンドである。第２の従来技術では、電気絶縁性を有する粘着性紙テープや布テープにて、固定子鉄心の内周側から外周側にかけて固定子巻線を連続的に全体を囲むように覆うものである。これにより、浮き線がコイルエンドより突出することなく保護され、整形型への食い込みや作業中の切断、異相間や対地間との接触、運転時の振動による疲労破壊を防止するものである。
図８は、第３の従来技術によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は全体の側断面図、（ｂ）はドーナツ型容器の斜視図である（例えば、特許文献２参照）。
図８（ａ），（ｂ）において、１１はステータコイルのコイルエンド部、１２はステータコア、１３はフィラ入り樹脂、１４はドーナツ型容器である。第３の従来技術では、電線に自己融着エナメル線を用いて加熱により前記自己融着エナメル線同士を互いに融着させ、コイルエンドにはフィラ入りの液状樹脂をドリップして硬化させるものである。これにより、コイルエンドに樹脂が厚く付着されることになり、運転時の振動による疲労破壊を防止するものである。
【特許文献１】特開平６−２４５４２３号公報（第３頁、図１，２）
【特許文献２】特開平９−２２４３５７号公報（第７頁、図２，３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
第１の従来技術による回転電機は、樹脂処理の回数を増やして樹脂の厚さを厚くする構造としている。しかし、この方法では、浮き線は、固定子コイルから浮いたままで樹脂処理することになり、運転中の振動による疲労破壊を防止することはできるが、前記浮き線と前記固定子コイルの間の空間距離が長いと樹脂を充填することができず、前記浮き線は前記固定子コイルに固着できず、前記疲労破壊を防止できない。整形型への食い込みや作業中の切断に対して保護することはできず、異相間や対地間と接触した場合も修正することができない。樹脂処理の回数は、樹脂処理後に目視観察を行い、前記浮き線の有無、浮き線と固定子コイル間の樹脂の充填状態を判断しながら決定する必要がある。さらに、樹脂処理の回数だけ製作時間が増えることになり、生産性が良くないという問題がある。
また、第２の従来技術では、電気絶縁性を有する粘着性紙テープや布テープにて、固定子鉄心の内周側から外周側にかけて固定子巻線を連続的に全体を囲むように覆うものである。しかし、この方法では、粘着性紙テープや布テープの基材または接着剤層があるために、貫通方向に樹脂は含浸せず、前記粘着性紙テープや布テープの内側は含浸不良となり、空間が残る。つまり、電線と電線が繰り返しこすれ合って電線皮膜が薄くなり、放電電圧の低下から放電及び放電劣化を生じ、また、熱伝導阻害により局部加熱されて熱劣化を生じて、同相内短絡（レヤーショート）を招くことが懸念されるという問題がある。
また、第３の従来技術では、電線に自己融着エナメル線を用いて加熱により前記自己融着エナメル線同士を互いに融着させ、コイルエンドにはフィラ入りの液状樹脂をドリップして硬化させるものである。しかし、この方法では、浮き線と固定子コイルの間の空間距離が長くても樹脂を充填することができるが、第１の従来技術と同様、前記浮き線は固定子コイルから浮いたままで樹脂処理することになるため、整形型への食い込みや作業中の切断、異相間や対地間との接触を防止することができない。また、前記自己融着エナメル線は安価ではなく、前記コイルエンドだけを樹脂処理するための設備と手間が必要という問題がある。
本発明は，このような問題点に鑑みてなされたもので、樹脂処理の回数を増やすことなく、電気絶縁性を有する粘着性紙テープや布テープを用いることなく、フィラ入りの液状樹脂をドリップすることなく、つまり、含浸性を阻害せず、生産性を低下させることなく、簡単に、確実に、浮き線を含む全ての電線を固定子コイルとして一つの束にまとめて固定することができる回転電機のコイルエンドの絶縁構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、回転電機のコイルエンドの絶縁構造を次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、コイルエンドの全周において、電気絶縁用クロステープが巻回されているものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記コイルエンドの全周において、不織布シートを挟み込んで電気絶縁用クロステープが巻回されているものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記コイルエンドの全周において、不織布テープが巻回されているものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記コイルエンドの全周において、プリプレグテープが巻回されているものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１に記載の発明によると、コイルエンドの全周において、電気絶縁用クロステープが巻回されているので、浮き線を固定子コイルとして一つの束にまとめることができ、整形型への食い込みや作業中の切断、異相間や対地間との接触、運転時の振動による疲労破壊を防止することができる。また、電気絶縁性を有する粘着性紙テープや布テープと異なり、貫通方向の樹脂の含浸性が良好であるため、ボイドの無い樹脂層ができ、レヤーショートを発生しない構造とすることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、前記コイルエンドの全周において、不織布シートを挟み込んで電気絶縁用クロステープが巻回されているので、浮き線をまとめるとともに、樹脂の流出防止ができ、樹脂をしっかり充填することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、前記コイルエンドの全周において、不織布テープが巻回されているので、浮き線をまとめるとともに、ひとつの部品点数で樹脂の流出防止ができ、樹脂をしっかり充填することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、前記コイルエンドの全周において、プリプレグテープが巻回されているので、浮き線をまとめるとともに、ひとつの部品点数で樹脂の流出防止ができ、樹脂をしっかり充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
図１（ａ），（ｂ）において、固定子コイル２１のコイルエンド２１ａにおいて、生じた浮き線２７を固定子コイルとして一つの束にまとめる作業を手作業等で行った後、電気絶縁用クロステープ４２をコイルエンド２１ａの全周に隙間無く巻回し、最後は酢酸ビニール等の接着剤で接着または自身の緊縛等により固定する。そして樹脂処理を実施する。ここで、前記電気絶縁用クロステープ４２は、例えば、耐熱性や電気絶縁性に優れたガラス繊維やアラミド繊維、ポリエステル繊維などを、平織り等により縦方向と横方向に編み込んで網目状のテープにしたものである。
本発明が特許文献１と異なるところは、電気絶縁性を有する粘着性紙テープや布テープを用いることなく、電気絶縁用クロステープ４２を巻回した点である。また、特許文献２と異なるところは、自己融着エナメル線で巻回してフィラ入りの液状樹脂をドリップするのではなく、一般的なエナメル線で巻回して低粘度の樹脂に一括して浸漬した点である。
これにより、前記浮き線２７は、固定子コイルとして一つの束にまとめることができる。また、樹脂への浸漬時は、前記電気絶縁用クロステープ４２の網目の隙間からも貫通方向に樹脂が浸透していくので、ボイドの無い樹脂層を形成することができる。さらに、材料費や製造コストも高くなることは無い。
【実施例２】
【０００８】
図２は、本発明の第２の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
図２（ａ），（ｂ）において、固定子コイル２１のコイルエンド２１ａにおいて、生じた浮き線２７を固定子コイルとして一つの束にまとめる作業を手作業等で行った後、不織布シート４３を挟み込んで電気絶縁用クロステープ４１をコイルエンド２１ａの全周に隙間無く巻回し、最後は酢酸ビニール等の接着剤で接着または自身の緊縛等により固定する。そして樹脂処理を実施する。ここで、前記不織布シート４３は、例えば、耐熱性や電気絶縁性に優れたガラス繊維やアラミド繊維、ポリエステル繊維などをランダムに集積させて、機械的に絡ませたり、樹脂で結合させたりした三次元構造のものである。
これにより、前記浮き線２７は、固定子コイルとして一つの束にまとめることができる。また、特に樹脂の乾燥時、固定子コイル２１の中から樹脂４１が流出してしまうのを、前記不織布シート４３がブロックとなって防止するため、ボイドの無い樹脂層を形成することができる。
【実施例３】
【０００９】
図３は、本発明の第３の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
図３（ａ），（ｂ）において、固定子コイル２１のコイルエンド２１ａにおいて、生じた浮き線２７を固定子コイルとして一つの束にまとめる作業を手作業等で行った後、不織布テープ４４をコイルエンド２１ａの全周に隙間無く巻回し、最後は酢酸ビニール等の接着剤で接着または自身の緊縛等により固定する。そして樹脂処理を実施する。ここで、前記不織布テープ４４は、例えば、耐熱性や電気絶縁性に優れたガラス繊維やアラミド繊維、ポリエステル繊維などをランダムに集積させて、機械的に絡ませたり、樹脂で結合させたりした三次元構造のもので、繊維の配向を制御して長さ方向の強度を向上させたテープである。
これにより、第２の実施例における効果を一つの部品点数で実施でき、作業時間を短縮することができる。
【実施例４】
【００１０】
図４は、本発明の第４の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
図４（ａ），（ｂ）において、固定子コイル２１のコイルエンド２１ａにおいて、生じた浮き線２７を固定子コイルとして一つの束にまとめる作業を手作業等で行った後、プリプレグテープ４５をコイルエンド２１ａの全周に隙間無く巻回し、最後は酢酸ビニール等の接着剤で接着または自身の緊縛等により固定する。そして樹脂処理を実施する。ここで、前記プリプレグテープ４５は、例えば、ガラス繊維やアラミド繊維のクロステープに耐熱性に優れたエポキシ樹脂等を含浸させて半硬化（セミキュア）の状態にとどめたものである。
これにより、前記浮き線２７は、固定子コイルとして一つの束にまとめることができる。また、樹脂への浸漬時は前記プリプレグテープ４５の重なりの隙間から固定子コイル２１の中に樹脂が浸透することができ、乾燥時には前記プリプレグテープ４５からも樹脂が漏れ出て重なりの隙間をふさいで樹脂４１が流出してしまうのを防止でき、ボイドの無い樹脂層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は巻回時の斜視図、（ｂ）は巻回後の正断面図である。
【図５】回転電機の固定子を示す図で、（ａ）は固定子の正断面図、（ｂ）はコイルエンドの斜視図である。
【図６】第１の従来技術によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は樹脂処理前の正断面図、（ｂ）は樹脂処理後の正断面図である。
【図７】第２の従来技術によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は全体の斜視図、（ｂ）は断面ＡＡ‘の断面図である。
【図８】第３の従来技術によるコイルエンドの絶縁を示す図で、（ａ）は全体の側断面図、（ｂ）はドーナツ型容器の斜視図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  固定子鉄心
２  第１の固定子巻線
３  第２の固定子巻線
４  口出線
５  保護チューブ
６  テープ
７  バンド
１１  ステータコイルのコイルエンド部
１２  ステータコア
１３  フィラ入り樹脂
１４  ドーナツ型容器
２１  固定子コイル
２１ａ  コイルエンド
２２  固定子鉄心
２３  スロット
２４  スロット絶縁
２４ａ  スロットライナ
２４ｂ  ウェッジ
２５  相間絶縁紙
２６  緊縛ひも
２７  浮き線
２８  異相の固定子コイル
２９  空間
３１  回転軸
３２  固定子鉄心
３３  フレーム
３４  ブラケット
４１  樹脂
４２  電気絶縁用クロステープ
４３  不織布シート
４４  不織布テープ
４５  プリプレグテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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