(57)【要約】【課題】プリプレグ状のコイルを適切な硬化条件を時々刻々調整しながら硬化させることによって、高性能な回転電機用コイルを提供する。【解決手段】樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープを、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を測定し、測定結果を逐次出力する測定装置(1)と、コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイルを、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させる硬化装置(2)と、前記測定装置(1)より入力される測定結果から、前記試験用プリプレグ状絶縁テープの硬化状況を評価し、前記試験用硬化条件を基準として前記本処理用硬化条件を逐次調整する制御装置(3)とを具備してなる回転電気用コイルの製造装置、及び回転電気用コイルの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープを、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を測定し、測定結果を逐次出力する測定装置（１）と、
コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイルを、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させる硬化装置（２）と
前記測定装置（１）より入力される測定結果から、前記試験用プリプレグ状絶縁テープの硬化状況を評価し、前記試験用硬化条件を基準として前記本処理用硬化条件を逐次調整する制御装置（３）と、
を具備してなることを特徴とする、回転電気用コイルの製造装置。
【請求項２】
前記測定装置（１）は、前記樹脂材料の流動性を測定するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記測定装置（１）は、前記樹脂材料の硬化度を測定するものである、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記本処理用プリプレグ状絶縁テープに含まれる樹脂材料が、前記試験用プリプレグ状絶縁テープに含まれる樹脂材料と同一種類である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記本処理用プリプレグ状絶縁テープと前記試験用プリプレグ状絶縁テープとは、これらの両テープの断面における構成および構成材料が同一である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記測定装置（１）が、複数個のプリプレグ状の絶縁テープについて、同時に測定結果を取得できるものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイルを、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させることを含んでなる、回転電気用コイルの製造方法であって、
樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープを、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を逐次測定し、その測定結果から、前記硬化状況を判断し、その硬化状況と前記試験用硬化条件を基にして前記本処理用硬化条件を調整することを特徴とする、回転電気用コイルの製造方法。
【請求項８】
先ず、前記試験用プリプレグ状絶縁テープの処理を開始し、前記樹脂材料のゲル化時間を経過後に、前記本処理用コイルの処理を開始する、請求項７に記載の方法（ここで、ゲル化時間とは、プリプレグ状絶縁テープに含有される樹脂の硬化反応が進行し樹脂の流動性を失うまでの時間によって規定されたものをいう）。
【請求項９】
先ず、前記試験用プリプレグ状絶縁テープの処理を開始し、その後、１５〜６０分経過後に、前記本処理用コイルの処理を開始する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記硬化状況として、前記樹脂材料の硬化度を測定し、試験用プリプレグ状絶縁テープの処理における前記樹脂材料の硬化時間と硬化度の関係を求め、あらかじめ決定されている前記樹脂材料の標準硬化条件における樹脂材料の硬化時間と硬化度の関係と比較し、その差に応じて、本処理用硬化条件を制御する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機コイルの製造方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、プリプレグ方式で製造される回転電機のコイル絶縁、特に液圧モールド方式を用いた回転電機用コイルの製造に特に適した装置ならびに製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス布などの基材へ熱硬化性の樹脂を含浸し、加熱して半硬化状態（Ｂステージ）にしたものをプリプレグと呼ばれている。このプリプレグのシートは、所定の形状の型などに張り合わせ、硬化、脱離することで成形物が得られることから、産業上広く使用されている。たとえば、回転電機のコイル絶縁には、ガラス布の基材などと、マイカ層からなるシートに樹脂を含浸し、プリプレグ状にしたものが使用される場合がある。具体的には、導体にプリプレグ状にしたテープを巻き回し、離形フィルムなどを巻いたのちにプレスによって成形する手法や、液圧モールドを行う方法である。
【０００３】
このような絶縁層を形成する手法においては、あらかじめ樹脂の硬化の進み方を、各種熱分析の手法などによって決定し、それに基づいて硬化条件を決定している場合や、それに加えて、対象製品に分析のセンサーを取り付け、加熱硬化中の樹脂の硬化度を測定することで品質を担保する手法がとられる。あるいは、測定された硬化度をもとに、温度などの処理条件を随時調整する手法も考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】NETZCH社製資料  “CURE MONITORING OF COMPOSITES BY DEA”ECCM15 - 15TH EUROPEAN CONFERENCE ON COMPOSITE MATERIALS, Venice, Italy, 24-28 June 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、回転電機用コイルは、その寸法、熱容量の大きさなどから、その回転電機用コイルの実際の硬化状態を計測したうえで硬化温度条件をフィードバックする方法では硬化条件の調整には適用範囲に限界があった。
【０００６】
また、事前に対象とするプリプレグテープの硬化特性を、例えば示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）などで少量サンプルにて測定して決定する手法では、分析結果に時間を要することがあり、製造のリードタイムが長くなることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、適切な硬化条件を時々刻々調整しながら回転電機用コイルを製造する装置および方法を提供するものである。
【０００８】
したがって、本発明の実施形態による回転電機用コイルの製造装置は、
樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープを、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を測定し、測定結果を逐次出力する測定装置（１）と、
コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイルを、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させる硬化装置（２）と
前記測定装置（１）より入力される測定結果から、前記試験用プリプレグ状絶縁テープの硬化状況を評価し、前記試験用硬化条件を基準として前記本処理用硬化条件を逐次調整する制御装置（３）と、
を具備してなることを特徴とするもの、である。
【０００９】
そして、本発明の実施形態による回転電機用コイルの製造方法は、
コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイルを、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させることを含んでなる、回転電気用コイルの製造方法であって、
樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープを、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を逐次測定し、その測定結果から、前記硬化状況を判断し、その硬化状況と前記試験用硬化条件を基にして前記本処理用硬化条件を調整することを特徴とするもの、である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態による回転電機用コイルの製造装置および回転電機用コイルの製造方法によれば、プリプレグ状のコイルを適切な硬化条件を時々刻々調整しながら硬化させることによって、高性能な回転電機用コイルを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す図。
【図２】従来技術の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照してこの発明に係る実施形態を説明する。  
図１は、本発明の回転電気用コイルの製造装置の好ましい一具体例の概要を示す図面である。
【００１３】
＜回転電気用コイルの製造装置＞
図１に示される本発明の実施形態による回転電気用コイルの製造装置は、
樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）を、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を測定し、測定結果を逐次出力する測定装置（１）と、
コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイル（２０）を、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させる硬化装置（２）と
前記測定装置（１）より入力される測定結果から、前記試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の硬化状況を評価し、前記試験用硬化条件を基準として前記本処理用硬化条件を逐次調整する制御装置（３）と、
を具備してなることを特徴とするもの、である。
【００１４】
<<測定装置（１）>>
図１に示される測定装置（１）は、容器（１１）中に貯留された加熱媒体（１２）の中に、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）が浸漬されたものであって、この加熱媒体（１２）から与えられ熱によって、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）を形成している樹脂の硬化がなされるように構成されてなるものである。
【００１５】
そして、この試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）には、その硬化状況を測定する装置、器具、センサーその他等１３が接続されている。
【００１６】
そのような硬化状況を測定する装置等の好ましい具体例としては、例えば、 評価対象テープ（１０）を形成している樹脂材料の硬化度を測定する装置（好ましくは、誘電計測による測定装置、弾性計測による測定装置）を挙げることができる。また、硬化状況を測定する装置等の他の具体例としては、樹脂材料の流動性を測定する装置、接着性を測定する装置などを挙げることができる。なお、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）は、同一または異なる種類の測定装置等によって硬化状況を測定することができる。なお、本発明の実施形態では、その樹脂の硬化度についての定量性が確保されていれば、それぞれに適した測定方法を採用することができる。
【００１７】
加熱媒体（１２）は、この加熱媒体（１２）中に浸漬された試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）に対し熱を与えることによって、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）を形成している、例えばプリプレグ状のマイカテープを硬化させることを、主要な作用とする。したがって、加熱媒体（１２）は、前記の試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の硬化条件において、劣化や揮発、マイカテープの変質や劣化等を生じさせないものが好ましい。そのような加熱媒体としては、好ましくは、例えば、窒素ガス、シリコーンオイル、またはアスファルトなどを用いることができる。本発明の実施形態では、例えば、マイカテープに用いられた樹脂材料の種類や硬化温度等を考慮し、上記加熱媒体の中から最適なものを適宜選定することができる。そして、この加熱媒体（１２）は、硬化装置（２）において採用される加熱媒体（２２）と同一種類であることが好ましい。
【００１８】
そして、測定装置（１）の容器（１１）には、加熱媒体（１２）を加熱する装置（図示せず）が設置されている。そして、必要に応じて、加熱媒体（１２）の温度を調整する温度制御装置（図示せず）を設置することができる。これらの加熱装置や温度制御装置等は、加熱媒体（１２）の加熱ないし温度制御を迅速に行うために、かつ温度ムラを低減するために、容器（１１）内の複数箇所に設置することが好ましい。また、容器（１１）内には、必要に応じて、攪拌装置や、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の浸漬や取出しを行う移動装置を設けることができる。また、容器（１１）の外部には、必要に応じて、断熱材や保温材等を設けることができる。
【００１９】
試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）は、この試験用プリプレグ状絶縁テープに含まれる樹脂材料が、本処理用プリプレグ状絶縁テープに含まれる樹脂材料とが同一種類であることが好ましい。特に、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）と、本処理用プリプレグ状絶縁テープ（２０）とは、これらの両テープ（（１０）および（２０））の断面における構成および構成材料が同一であることが好ましい。
【００２０】
また、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）を重ね合わせた場合には、硬化状況の測定の感度が向上し、より詳細に精密に硬化状況の進行ないし推移を測定しやすくなる。
【００２１】
さらに、本発明の実施形態の測定装置（１）は、単一の容器（１１）内の、複数個の試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）について、同時に測定結果を取得できるものとすることができる。
【００２２】
また、１つの制御装置（３）または硬化装置（２）に対して、複数の測定装置（１）を接続することができる。
【００２３】
一般に、プリプレグ状のマイカテープは、例えば、このマイカテープ製造後の保管環境や保管時間等の保管履歴等に応じて、プリプレグの反応の進行度合いに差が生じ、個体差が生じる場合がある。このような個体差がある場合、仮に同一の硬化処理に付したとしても、各個体間で硬化状況に差が生じることがある。このような場合、一つの試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）から取得された一つの硬化状況の測定結果をもとにするよりも、複数の試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）から取得された複数の硬化状況の測定結果をもとにした方が、より的確に、ブレが少ない測定結果を得られやすくなる。例えば、好ましくは、処理する複数のテープのうち、プリプレグテープの保管履歴のもっとも長いもの（プリプレグ内の反応が最も進んでいると予想されるもの）と、もっとも短いものとを、それぞれの測定装置（１）に配置し、硬化度の差分を算出することで、制御装置（３）でのより細かい硬化条件補正が可能となる。
【００２４】
<<硬化装置（２）>>
図１に示される硬化装置（２）は、コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイル（２０）を、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させる硬化装置（２）である。
【００２５】
図１において、符合２は、容器であって、この容器（２１）の中には加熱媒体（２２）が貯留されている。そして、この加熱媒体（２２）中には、本処理用コイル（２０）が、
１本または複数本、好ましくは１０〜１０００本、浸漬されている。この本処理用コイル（２０）は、導体にプリプレグ状のマイカテープを巻きまわしてなるものである。例えば、一本または複数本の導体素線の外周部に、絶縁層形成用樹脂が含浸しているマイカテープを半硬化させたプリプレグ状で巻き回してなるコイルは、本発明における本処理用コイル（２０）の好ましい一具体例である。
【００２６】
本発明の実施形態によるコイルの製造装置によれば、従来から回転電機用のコイルとして利用可能なコイルを製造することができ、そのような回転電機用のコイルが硬化装置（２）で得られるように、本処理用コイル（２０）を適宜選定することができる。
【００２７】
本処理用コイル（２０）のマイカテープとしては、例えば、好ましくは、（イ）ガラス繊維を含む繊維質基体とマイカ層との積層物、（ロ）マイカ箔をガラス繊維を含む繊維質基体に担持させたもの、あるいは（ハ）さらに無機フィラー（好ましくは、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミニウム水和物、六方晶窒化ホウ素）を分散ないし担持させた繊維質基体などを例示することができ、前記の絶縁層形成用の樹脂としては、好ましくは、例えは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、イミド系樹脂などの熱硬化性樹脂を挙げることができる。なお、本処理用コイル（２０）は、従来の回転電機用のコイルにおいて採用されてきた構成ないし材料を含むことができる。そのような構成ないし材料としては、コイルの機械的強度を向上させる補強層や、電気的特性を向上ないし改質するシールド層や、ヒートサイクル向上層などを例示することができる。
【００２８】
容器（２１）に貯留された加熱媒体（２２）は、この加熱媒体（２２）中に浸漬された本処理用コイル（２０）に対し熱を与えることによって、本処理用コイル（２０）に用いられているプリプレグ状のマイカテープを硬化させことを、主要な作用とする。したがって、加熱媒体（２２）は、この加熱媒体（２２）中に浸漬された本処理用コイル（２０）に対し熱を与えることによって、本処理用コイル（２０）を形成している、例えばプリプレグ状のマイカテープを硬化させることを、主要な作用とする。したがって、加熱媒体（２２）は、前記の本処理用コイル（２０）の硬化条件において、劣化や揮発、マイカテープの変質や劣化等を生じさせないものが好ましい。そのような加熱媒体としては、好ましくは、例えば、例えば、窒素ガス、シリコーンオイル、またはアスファルトを用いることができる。本発明の実施形態では、例えば、マイカテープに用いられた樹脂材料の種類や硬化温度等を考慮し、上記加熱媒体の中から最適なものを適宜選定することができる。この加熱媒体（２２）と加熱媒体（１２）と、同一種類であることが好ましい。
【００２９】
そして、容器（２１）には、加熱媒体（２２）を加熱し、そしてこの加熱媒体（２２）の温度を調整する温度制御装置（図示せず）が設置されている。この温度制御装置は、容器（２１）中の加熱媒体（２２）の加熱ないし温度制御を迅速に行うために、かつ温度ムラを低減するために、容器（２１）内の複数箇所に設置することが好ましい。また、容器（２１）の内部には、必要に応じて、加熱媒体（２２）の攪拌装置や、本処理用コイル（２０）の浸漬や取出しを行う移動装置を設けることができる。また、容器（２１）の外部には、必要に応じて、断熱材や保温材を設けることができる。
【００３０】
そして、本処理用コイル（２０）には、例えば、そのプリプレグ状のマイカテープの硬化状態ないし硬化の進捗状態を評価するため、必要に応じて、計測ないし検査を行うための装置、器具、センサーその他等を設置することができる。
【００３１】
そのような本処理用コイル（２０）の硬化状況を測定する装置等の好ましい具体例としては、例えば、前記と同様の、樹脂材料の硬化度を測定する装置（好ましくは、誘電計測による測定装置、弾性計測による測定装置）および樹脂材料の流動性を測定する装置、接着性を測定する装置を挙げることができる。
【００３２】
<<制御装置（３）>>
図１に示される制御装置（３）は、具体的には、前記測定装置（１）より入力される測定結果から、前記試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の硬化状況を評価し、前記試験用硬化条件を基準として前記本処理用硬化条件を逐次調整する制御装置（３）である。
【００３３】
この制御装置（３）では、好ましくは、樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の硬化状況として、前記樹脂材料の硬化度を測定し、試験用プリプレグ状絶縁テープの処理における前記樹脂材料の硬化時間と硬化度の関係を求め、あらかじめ決定されている前記樹脂材料の標準硬化条件における樹脂材料の硬化時間と硬化度の関係と比較し、その差に応じて、本処理用硬化条件を制御することができる。
【００３４】
本発明の実施形態による回転電気用コイルの製造装置では、前記の測定装置（１）の測定結果を、制御装置（３）に電気信号の形で伝えることができ、かつ、この制御装置（３）は、電気信号により硬化装置（２）を制御することが可能である。したがって、これらの測定装置（１）、硬化装置（２）および制御装置（３）は、隣接して配置する必要はなく、電気信号ないし情報伝達が可能であるならば、各装置は遠隔地に配置することもできる。また、１組の測定装置（１）および制御装置（３）で、複数の硬化装置（２）を制御することができる。
【００３５】
＜回転電気用コイルの製造方法＞
本発明の実施形態による回転電気用コイルの製造方法は、
コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイル（２０）を、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させることを含んでなる、回転電気用コイルの製造方法であって、
樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）を、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を逐次測定し、その測定結果から、前記硬化状況を判断し、その硬化状況と前記試験用硬化条件を基にして前記本処理用硬化条件を調整することを特徴とするもの、である。
【００３６】
ここで、「コイルと、本処理用プリプレグ状絶縁テープとを具備してなる本処理用コイル（２０）を、本処理用硬化条件下で処理して、前記本処理用プリプレグ状絶縁テープを硬化させること」は、上記ならびに図１に記載された硬化装置（２）によって、実施することができる。
【００３７】
「樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）を、予め定めた試験用硬化条件下で処理して、その硬化状況を逐次測定」することは、上記ならびに図１に記載された測定装置（１）によって、実施することができる。
【００３８】
「その測定結果から、前記硬化状況を判断し、その硬化状況と前記試験用硬化条件を基にして前記本処理用硬化条件を調整すること」は、上記ならびに図１に記載された制御装置（３）によって、実施することができる。
【００３９】
本発明の実施形態による回転電気用コイルの製造方法は、好ましい態様として、
先ず、前記試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の処理を開始し、前記樹脂材料のゲル化時間を経過後に、前記本処理用コイル（２０）の処理を開始する方法、を挙げることができる（ここで、ゲル化時間とは、プリプレグ状絶縁テープに含有される樹脂の硬化反応が進行し樹脂の流動性を失うまでの時間によって規定されたものをいう）。
【００４０】
他の好ましい態様としては、
先ず、前記試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の処理を開始し、その後、５〜１２０分（好ましくは１５〜６０分）経過後に、前記本処理用コイル（２０）の処理を開始する方法、を挙げることができる。
【００４１】
他の好ましい態様としては、
前記硬化状況として、樹脂材料を含んでなる試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の樹脂材料の硬化度を測定し、試験用プリプレグ状絶縁テープ（１０）の処理における前記樹脂材料の硬化時間と硬化度の関係を求め、あらかじめ決定されている前記樹脂材料の標準硬化条件における樹脂材料の硬化時間と硬化度の関係と比較し、その差に応じて、本処理用硬化条件を制御する方法、を挙げることができる。ここで、標準硬化条件とは、プリプレグ状絶縁テープが硬化後に期待される特性、例えば電気絶縁特性や機械強度などがあらかじめ定められた性能以上に発揮されるために必要とする最低の硬化条件をいい、例えば、樹脂がエポキシ樹脂であるときは、その一例としては、１５０℃から１８０℃、６０分から１４４０分である。量産性の観点からは、温度はより低く、時間は短いことが好ましく、この観点からは１５０℃で６０分である。
【００４２】
本発明の実施形態による回転電気用コイルの製造方法では、前記測定装置（１）で、対象とするプリプレグ材の硬化特性または挙動を、予め測定しておき、その測定結果から最適な制御を反映しつつ、並行して本処理用コイル（２０）の硬化処理を進めることで、コイルを適切な硬化条件を時々刻々調整しながら硬化させることができ、高性能な回転電機用コイルを製造することができる。
【００４３】
以上の通り、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１…測定装置、１０…試験用プリプレグ状絶縁テープ、１１…容器、１２…加熱媒体、１３…硬化状況を測定する装置等、２…硬化装置、２０…本処理用コイル、２１…容器、２２…加熱媒体、３…制御装置
【図１】
2019129567.tif 000003
【図２】
2019129567.tif 000004