(57)【要約】【課題】簡便に鉄心スロット内の固定子コイルを強固に固定することができる固定子コイルの固定部材、固定子コイルの固定方法および回転電機を提供すること目的とする。【解決手段】固定部材２０ａ、２０ｂは、多孔質膜からなり、端辺が封止された袋状の外装部材２１と、この外装部材２１内に充填された室温または加熱することで硬化する充填材２２とを備える。少なくとも上記した構成を有する固定部材２０ａ、２０ｂを回転電機１０の固定子鉄心４０に設けた固定子鉄心スロット４１内に収納される固定子コイル５２ａ、５２ｂと固定子鉄心スロット４１との隙間に挿入して、固定子鉄心スロット４１内に固定子コイル５２ａ、５２ｂを強固に固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の固定子鉄心に設けた固定子鉄心スロット内に収納される固定子コイルを固定する固定部材であって、
多孔質膜からなり、端辺が封止された袋状の外装部材と、
前記外装部材内に充填された室温または加熱することで硬化する充填材と
を具備することを特徴とする固定子コイルの固定部材。
【請求項２】
前記多孔質膜が、孔径が０．２μｍ〜４μｍの複数の孔を有することを特徴とする請求項１記載の固定子コイルの固定部材。
【請求項３】
前記多孔質膜を介してのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）流量が、８ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜９０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であることを特徴とする請求項１または２記載の固定子コイルの固定部材。
【請求項４】
前記外装部材と前記固定子鉄心スロットとの間、または前記固定子コイルと前記外装部材との間に挿入される板状の挿入板をさらに具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の固定子コイルの固定部材。
【請求項５】
前記挿入板の表面には、前記充填材が塗布されていることを特徴とする請求項４記載の固定子コイルの固定部材。
【請求項６】
回転電機の固定子鉄心に設けた固定子鉄心スロット内に収納される固定子コイルの固定方法であって、
多孔質膜からなる袋状の外装部材内に、室温または加熱することで硬化する充填材を所定量充填し、前記外装部材の端辺を封止して固定部材を形成する固定部材形成工程と、
前記固定部材を、少なくとも、前記固定子鉄心スロット内に収納された前記固定子コイルの側面と前記固定子鉄心スロットの内側面との隙間に挿入する固定部材挿入工程と、
前記固定子鉄心スロットの開口部に楔を打ち込み、前記固定部材の表面に前記充填材の一部を滲出させ、その後硬化させて、前記固定子コイルを固定する固定子コイル固定工程と
を具備することを特徴とする固定子コイルの固定方法。
【請求項７】
回転電機の固定子鉄心に設けた固定子鉄心スロット内に収納される固定子コイルの固定方法であって、
多孔質膜からなる端辺が封止された袋状の外装部材を、少なくとも、前記固定子鉄心スロット内に収納された前記固定子コイルの側面と前記固定子鉄心スロットの内側面との隙間に挿入する外装部材挿入工程と、
前記挿入された外装部材内に、室温または加熱することで硬化する充填材を所定量注入して固定部材を形成する固定部材形成工程と、
前記固定子鉄心スロットの開口部に楔を打ち込み、前記固定部材の表面に前記充填材の一部を滲出させ、その後硬化させて、前記固定子コイルを固定する固定子コイル固定工程と
を具備することを特徴とする固定子コイルの固定方法。
【請求項８】
前記固定子コイル固定工程の前に、前記固定部材と前記固定子鉄心スロットとの間、または前記固定子コイルと前記固定部材との間に、板状の挿入板を挿入する挿入板挿入工程をさらに具備することを特徴とする請求項６または７記載の固定子コイルの固定方法。
【請求項９】
前記挿入板の表面には、前記充填材が塗布されていることを特徴とする請求項８記載の固定子コイルの固定方法。
【請求項１０】
前記多孔質膜が、孔径が０．２μｍ〜４μｍの複数の孔を有することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項記載の固定子コイルの固定方法。
【請求項１１】
前記多孔質膜を介してのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）流量が、８ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜９０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項記載の固定子コイルの固定方法。
【請求項１２】
少なくとも、固定子鉄心スロット内に収納された固定子コイルの側面と前記固定子鉄心スロットの内側面との隙間に、請求項１乃至５のいずれか１項記載の固定子コイルの固定部材が設置され、前記固定子鉄心スロット内に前記固定子コイルが固定されていることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン発電機などの回転電機のコイル固定方法に係り、特に固定子コイルを固定子鉄心スロット内に固定する固定子コイルの固定部材、固定子コイルの固定方法および回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機等の回転電機では、固定子鉄心のスロット内に挿入配置された固定子コイルが、そのコイル導体自身に流れる電流と、固定子鉄心を磁路とした磁束の内のスロットを横切る成分との相互作用により、機械軸の半径方向に発生する電源周波数の２倍の電磁力を受けて振動する。そのため、固定子コイルを固定子鉄心のスロット内に安定した状態で固定することが好ましく、従来においては、例えば、波形積層板を用いて固定子コイルを固定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この従来の固定子コイルの固定方法の一例について、図８を参照して説明する。図８は、従来の回転電機における固定部材が設置された固定子鉄心スロットの断面を示す図である。図８に示すように、断面矩形状の固定子鉄心スロット２００内の上下に、コイル導体２０１の外周部を絶縁層２０２で覆う断面矩形状の２つの固定子コイル２０４ａ、２０４ｂが、コイル間スペーサを２０５を介して積層されている。また、下側の固定子コイル２０４ｂは、コイル底スペーサ２０６上に配置され、上側の固定子コイル２０４ａの上部には、楔下スペーサ２０７が設置され、その楔下スペーサ２０７を介して固定子鉄心スロット２００の開口部に楔２０８が堅く打ち込まれている。さらに、図８に示すように、固定子鉄心スロット２００の内側面と固定子コイル２０４ａ、２０４ｂの側面との隙間には、固定部材として波形積層板２０９が打ち込まれている。なお、波形積層板２０９の替わりに、平板積層板が打ち込まれることもある。また、このような固定部材については、発電機の製造時における作業性や、所定の電磁力に耐えうる機械的剛性を満たすように、材料の選定や加工が行われている。
【０００４】
上記した、従来の固定子コイルの固定方法では、固定子コイルと固定部材とが所定の面圧にて接触し、この面圧により固定子コイルを固定するのに必要となる拘束力を生じさせている。したがって、機器の運転中に固定子コイルに負荷される電磁力などに対しても、固定子コイルの振動などを抑制するための十分な拘束力を生じさせるためには、より剛性の高い材料を選定することが必要となる。また、固定子コイルの冷却特性を向上させるためには、固定子コイルと固定部材との接触面積を増加させて熱伝導を促進させる必要がある。これらの問題を解決する固定子コイルの固定方法として、従来、固定子鉄心スロットを含む固定子コイル全体を液状の接着樹脂に浸漬し、その後加熱して硬化させて固定子コイルを固定する方法（全含浸方式）が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平６−２３７５４９号公報
【非特許文献１】Akinobu Nakayama etc., Development of Global Vaccum Pressure Impregnation insulation System for Turbine Generators, Proceedings World Geothermal congress 2000, p.3253-3257, 2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の全含浸方式を用いた固定子コイルの固定方法では、固定子コイル全体を接着樹脂に浸漬するための浸漬タンクや、固定子コイルを収納する大型の加熱炉などの設備が必要となる。そのため、設備などが大型化し、設備コストが増大するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡便に鉄心スロット内の固定子コイルを強固に固定することができる固定子コイルの固定部材、固定子コイルの固定方法および回転電機を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の固定子コイルの固定部材は、回転電機の固定子鉄心に設けた固定子鉄心スロット内に収納される固定子コイルを固定する固定部材であって、多孔質膜からなり、端辺が封止された袋状の外装部材と、前記外装部材内に充填された室温または加熱することで硬化する充填材とを具備することを特徴とする。
【０００８】
この固定子コイルの固定部材によれば、外装部材を多孔質膜で構成し、この多孔質膜を介して外装部材内に充填された充填材の一部を外装部材の表面、すなわち固定部材の表面に滲出させ、硬化させることができる。これによって、固定子コイルを固定子鉄心スロット内に強固に固定することができる。
【０００９】
本発明の固定子コイルの固定方法は、回転電機の固定子鉄心に設けた固定子鉄心スロット内に収納される固定子コイルの固定方法であって、多孔質膜からなる袋状の外装部材内に、室温または加熱することで硬化する充填材を所定量充填し、前記外装部材の端辺を封止して固定部材を形成する固定部材形成工程と、前記固定部材を、少なくとも、前記固定子鉄心スロット内に収納された前記固定子コイルの側面と前記固定子鉄心スロットの内側面との隙間に挿入する固定部材挿入工程と、前記固定子鉄心スロットの開口部に楔を打ち込み、前記固定部材の表面に前記充填材の一部を滲出させ、その後硬化させて、前記固定子コイルを固定する固定子コイル固定工程とを具備することを特徴とする。
【００１０】
この固定子コイルの固定方法によれば、多孔質膜からなる袋状の外装部材内に、室温または加熱することで硬化する充填材を所定量充填して固定部材を形成し、この固定部材の表面に多孔質膜を介して充填材の一部を滲出させ、その後硬化させることができる。これによって、固定子コイルを固定子鉄心スロット内に強固に固定することができる。
【００１１】
また、本発明の固定子コイルの固定方法は、回転電機の固定子鉄心に設けた固定子鉄心スロット内に収納される固定子コイルの固定方法であって、多孔質膜からなる端辺が封止された袋状の外装部材を、少なくとも、前記固定子鉄心スロット内に収納された前記固定子コイルの側面と前記固定子鉄心スロットの内側面との隙間に挿入する外装部材挿入工程と、前記挿入された外装部材内に、室温または加熱することで硬化する充填材を所定量注入して固定部材を形成する固定部材形成工程と、前記固定子鉄心スロットの開口部に楔を打ち込み、前記固定部材の表面に前記充填材の一部を滲出させ、その後硬化させて、前記固定子コイルを固定する固定子コイル固定工程とを具備することを特徴とする。
【００１２】
この固定子コイルの固定方法によれば、多孔質膜からなる袋状の外装部材を、固定子鉄心スロット内に設置された固定子コイルの側面と固定子鉄心スロットの内側面との隙間に挿入し、この外装部材に室温または加熱することで硬化する充填材を注入して固定部材を形成し、この固定部材の表面に多孔質膜を介して充填材の一部を滲出させ、その後硬化させることができる。これによって、固定子コイルを固定子鉄心スロット内に強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の固定子コイルの固定部材、固定子コイルの固定方法および回転電機によれば、簡便に鉄心スロット内の固定子コイルを強固に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る一実施の形態の固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅが設置された回転電機１０における固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。図２は、本発明に係る一実施の形態の固定部材２０ａの外観を示す斜視図である。図３は、この固定部材２０ａの断面を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、回転電機１０の固定子鉄心４０に形成された固定子鉄心スロット４１内には、コイル導体５０を絶縁層５１で覆う断面矩形状の２つの固定子コイル５２ａ、５２ｂがスペーサとしての機能も兼ね備える固定部材２０ｄを介して積層された状態で、固定子鉄心スロット４１の底面に設けられたスペーサとしての機能も兼ね備える固定部材２０ｃ上に設置されている。また、固定子コイル５２ａ、５２ｂの一方の側面と、固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間には、固定子コイル５２ａ、５２ｂを固定するための固定部材２０ａ、２０ｂが配設されている。さらに、固定子鉄心スロット４１の開口部には、固定子コイル５２ａ上に設置されたスペーサとしての機能も備える固定部材２０ｅを介して、楔６０が打ち込まれている。
【００１７】
次に、固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅの構成について図２および図３を参照して説明する。なお、固定部材２０ａ、固定部材２０ｂ、固定部材２０ｃ、固定部材２０ｄ、固定部材２０ｅは、同一の構成であるので、ここでは固定部材２０ａの構成について説明する。
【００１８】
図２および図３に示すように、固定部材２０ａは、端辺が封止された直方体形状を有する袋状の外装部材２１と、この外装部材２１内に充填された充填材２２とを備えている。
【００１９】
外装部材２１は、内部に充填された充填材２２の一部を外装部材２１の表面に滲出させることが可能な複数の孔を有する多孔質膜で構成される。この外装部材２１は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリイミド樹脂などからなる複数の孔を有する多孔質膜で構成される。具体的には、例えば、ポアフロン（住友電工製）やユーピレックスＰＴ（宇部興産製）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、多孔質膜における孔の孔径は、０．２μｍ〜４μｍであることが好ましい。また、さらに好ましくは、０．４５μｍ〜３μｍである。ここで、多孔質膜における孔の孔径の範囲をこの範囲とすることが好ましいのは、孔径が０．２μｍ未満の場合には、外装部材２１内に充填された充填材２２の一部の必要量を外装部材２１の表面に滲出させることができず、孔径が４μｍを超える場合には、外装部材２１内に充填された充填材２２が所定量以上滲出してしまうからである。なお、多孔質膜における孔の孔径は、例えば、電子顕微鏡写真から得られる画像を処理して、平均の孔径として求められる。
【００２０】
また、外装部材２１を構成する多孔質膜は、膜の厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有する孔質体構造で構成されてもよい。また、多孔質膜は、膜の厚さ方向に複数の孔が入り組んで構成された孔構造を有する孔質体構造、すなわち膜の厚さ方向に直線的に開孔せずに、複数の気孔が複雑に連通する孔構造を有するポーラス状の孔質体構造で構成されてもよい。
【００２１】
また、多孔質膜を介してのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）流量は、８ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜９０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であることが好ましい。多孔質膜を介してのＩＰＡ流量とは、膜の透過性を表す指標であり、多孔質膜を介してイソプロピルアルコールを流したときに、単位面積（ｃｍ２）、単位時間（ｍｉｎ）当りに流れる流量（ｍｌ）である。ここで、多孔質膜のＩＰＡ流量が８ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）〜９０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であることが好ましいのは、ＩＰＡ流量が８ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）を下回る場合には、外装部材２１内に充填された充填材２２の一部の必要量を外装部材２１の表面に滲出させることができず、ＩＰＡ流量が９０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）を超える場合には、外装部材２１内に充填された充填材２２が所定量以上滲出してしまうからである。なお、多孔質膜の厚さは特に限定されるものではないが、１５〜１００μｍ程度である。
【００２２】
また、外装部材２１は、上記した多孔質膜を直方体形状を有する袋状に形成し、各端辺を封止することで形成される。図１に示すように、固定部材２０ａが、固定子コイル５２ａ、５２ｂの一方の側面と、固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間に配置される場合には、外装部材２１の縦方向の長さＨ（図２参照）は、固定子コイル５２ａ、５２ｂの半径方向の長さよりも若干長く設定される。なお、この長さＨが固定子コイル５２ａ、５２ｂの半径方向の長さよりも若干長く設定されるのは、図１に示すように、固定部材２０ｃ、２０ｄ、２０ｅが固定子コイル５２ａ、５２ｂの周方向の長さと等しくまたは若干短く形成される場合である。したがって、例えば、固定部材２０ｃ、２０ｄ、２０ｅが固定子鉄心スロット４１の周方向の長さとほぼ等しい長さに形成されている場合には、外装部材２１の縦方向の長さＨは、固定子コイル５２ａ、５２ｂの半径方向の長さと等しくまたは若干短く形成される。また、外装部材２１の横方向の長さＬ（図２参照）は、固定子鉄心スロット４１の軸方向の長さ以下に設定される。なお、固定子鉄心スロット４１の軸方向に亘って、複数に分割して外装部材２１を配置してもよい。
【００２３】
充填材２２は、室温または加熱することで硬化し、所定の粘度を有する液体である。充填材２２の粘度は、１００〜１５０００ｍＰａ・ｓｅｃであることが好ましく、さらに好ましい範囲は、１０００〜５０００ｍＰａ・ｓｅｃである。ここで、充填材２２の粘度が１００〜１５０００ｍＰａ・ｓｅｃであることが好ましいのは、粘度が１００ｍＰａ・ｓｅｃを下回る場合には、充填材が所定量以上滲み出してしまうからであり、粘度が１５０００ｍＰａ・ｓｅｃを超える場合には、充填材が所定量滲み出ないからである。また、固定子コイル５２ａからの熱は、固定部材２０ａ、主には充填材２２を介して固定子鉄心４０に伝導されるので、充填材２２は熱伝導性に優れていることが好ましい。そこで、充填材２２の熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。充填材２２を構成する材料として、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン系樹脂などが用いられる。具体的には、例えば、エポキシ樹脂に所定の割合でアミン系硬化剤を配合した樹脂や、２液性のシリコーン樹脂などが挙げられるが、上記した充填材２２として要求される特性を満たすものであれば用いることができる。
【００２４】
次に、固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅによる固定子コイル１５ａ、１５ｂの固定方法について、図１、図３、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明する。
【００２５】
図４Ａは、固定子コイル５２ｂおよび固定部材２０ｂ、２０ｃを備えた状態の固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。図４Ｂは、固定子コイル５２ａ、５２ｂおよび固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを備えた状態の固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。
【００２６】
まず、図３に示すように、多孔質膜からなる袋状の外装部材２１内に、充填材２２を所定量充填し、外装部材２１の端辺を封止して固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを形成する。なお、外装部材２１の端辺は、例えば耐熱性を有するエポキシ系の接着材やホットメルト樹脂などを用いて多孔質膜をどうしを接着して封止される。
【００２７】
続いて、固定子鉄心スロット４１の開口部から固定部材２０ｃを挿入し、固定子鉄心スロット４１の底面に固定部材２０ｃを設置する。続いて、固定部材２０ｃ上に固定子コイル５２ｂを設置する（図４Ａ参照）。この際、固定子コイル５２ｂの一方の側面が固定子鉄心スロット４１のいずれかの内側面４２に接するように、固定子コイル５２ｂが設置される。
【００２８】
続いて、固定子コイル５２ｂの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に上記した固定部材２０ｂを挿入する（図４Ａ参照）。なお、固定部材２０ｂを所定の位置に適確に挿入するため、固定部材２０ｂを挿入する際に、挿入冶具を用いて挿入することが好ましい。この挿入冶具として、例えば、細い楔形状の仮スペーサ材を用い、この仮スペーサ材を固定子コイル５２ｂの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に強く挿入し、生じる隙間に固定部材２０ｂを挿入する。
【００２９】
続いて、固定子コイル５２ｂ上に固定部材２０ｄを設置し、この固定部材２０ｄ上に固定子コイル５２ａを設置する（図４Ｂ参照）。この際、固定子コイル５２ａの一方の側面が固定子鉄心スロット４１のいずれかの内側面４２に接するように、固定子コイル５２ａが設置される。なお、固定子コイル５２ａ、５２ｂからの熱を固定子鉄心４０に熱伝導させることを考慮すると、熱バランスの観点から、固定子コイル５２ａと固定子コイル５２ｂとが異なる固定子鉄心スロット４１の内側面４２に接するように、固定子コイル５２ａおよび固定子コイル５２ｂが配置されることが好ましい。
【００３０】
続いて、固定子コイル５２ａの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に上記した固定部材２０ａを挿入する（図４Ｂ参照）。なお、固定部材２０ｂを挿入する場合と同様に、固定部材２０ａを所定の位置に適確に挿入するため、固定部材２０ａを挿入する際に、挿入冶具などを用いて挿入することが好ましい。
【００３１】
続いて、固定子コイル５２ａ上に固定部材２０ｅを設置し、この固定部材２０ｅを介して、固定子鉄心スロット４１の開口部に楔６０を打ち込み、固定子コイル５２ａ、５２ｂを固定子鉄心スロット４１内の上下方向、すなわち半径方向の所定位置に固定するとともに、各固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを押圧する（図１参照）。この際、外装部材２１である多孔質膜の孔を介して、各固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅの内部から各固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅの表面に所定量の充填材２２が滲出する。そして、充填材２２を硬化させて、固定子コイル５２ａ、５２ｂを固定する。
【００３２】
ここで、例えば、固定子コイル５２ａの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に挿入された固定部材２０ａを一例として説明すると、固定子コイル５２ａの側面と固定部材２０ａの一方の表面との間、および固定子鉄心スロット４１の内側面４２と固定部材２０ａの他方の表面との間には、充填材２２が滲出して硬化することにより、接着層として機能する充填材２２の薄膜が形成される。すなわち、固定子コイル５２ａの側面と固定部材２０ａの一方の表面との間、および固定子鉄心スロット４１の内側面４２と固定部材２０ａの他方の表面との間には、熱伝導率の小さい空気層は形成されず、この充填材２２の薄膜がほぼ均一な厚さで形成される。これによって、固定子コイル５２ａから固定部材２０ａへ、固定部材２０ａから固定子鉄心４０への熱伝導を促進することができ、固定子コイル５２ａで発生した熱を固定子鉄心４０へ効率よく放散することができる。さらに、固定部材２０ａを介して固定子コイル５２ａと固定子鉄心スロット４１の内側面４２とが接着されるため、強固に固定子コイル５２ａを固定することができる。
【００３３】
なお、固定部材２０ｂにおいても上記した固定部材２０ａと同様の作用効果が得られる。また、固定部材２０ｃにおいては、上記した固定部材２０ａと同様の作用により、固定子コイル５２ｂで発生した熱を固定子鉄心４０へ効率よく放散することができるとともに、固定子コイル５２ｂを固定子鉄心スロット４１の底面に強固に固定することができる。さらに、固定部材２０ｄにおいては、上記した固定部材２０ａと同様の作用により、固定子コイル５２ａと固定子コイル５２ｂとの間を強固に接着することができる。また、固定部材２０ｅにおいては、上記した固定部材２０ａと同様の作用により、固定子コイル５２ａで発生した熱を楔６０を介して固定子鉄心４０へ効率よく放散することができるとともに、固定子コイル５２ａを楔６０に強固に固定することができる。
【００３４】
また、固定子コイル１５ａ、１５ｂの固定には、上記したように、スペーサとして機能する部分にも、本発明に係る固定部材（固定部材２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ）を用いることが好ましいが、このスペーサとして機能する部分には、固定子コイルを固定する際に用いられるスペーサとして公知な材料を用いることも可能である。
【００３５】
また、充填材２２は、硬化させると若干であるが体積が減少する。ここで、回転電機１０の周方向における固定子コイル１５ａ、１５ｂの固定を確かなものとするため、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間、または固定部材２０ａ、２０ｂと固定子コイル１５ａ、１５ｂとの間に、固定部材の一部として機能する挿入板７０を挿入してもよい。
【００３６】
図５は、この挿入板７０の断面を示す図である。また、図６は、挿入板７０および固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅが設置された回転電機１０における固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。なお、図６には、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間に挿入板７０を挿入した場合について示している。
【００３７】
図５に示すように、挿入板７０は、基板７１と、この基板７１の表面に前述した充填材２２と同一の成分の材料を塗布して形成された表面層７２とを備えている。
【００３８】
基板７１は、曲げ弾性率が１０ＧＰａ程度の板状の部材で構成されることが好ましい。基板７１を構成する材料として、具体的には、例えばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）が挙げられる。この基板７１の表面に前述した充填材２２と同一の成分の材料からなる表面層７２を形成することで、固定子コイル５２ａ、５２ｂで発生した熱を固定子鉄心４０へ効率よく放散することができる。
【００３９】
この挿入板７０は、上記した、固定子コイル５２ａ、５２ｂの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に固定部材２０ａ、２０ｂを挿入する工程に続いて、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間、または固定部材２０ａ、２０ｂと固定子コイル１５ａ、１５ｂとの間に挿入される（図６参照）。また、固定子コイル５２ａ、５２ｂの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に固定部材２０ａ、２０ｂを挿入する工程において、同時に挿入板７０を、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間、または固定部材２０ａ、２０ｂと固定子コイル１５ａ、１５ｂとの間に挿入してもよい。なお、挿入板７０の一方の面と、固定子鉄心スロット４１の内側面４２または固定子コイル５２ａ、５２ｂの側面とを、空気層を形成しないように密着させるため、挿入板７０の表面層７２が硬化していない状態で挿入板７０を挿入することが好ましい。
【００４０】
上記したように、挿入板７０を挿入することで、硬化により充填材２２が若干体積が減少しても、回転電機１０の周方向における固定子コイル１５ａ、１５ｂの固定を確かなものとすることができる。
【００４１】
次に、固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅによる固定子コイル１５ａ、１５ｂの他の固定方法について、図１、図７Ａ〜図７Ｄを参照して説明する。図７Ａは、固定子コイル５２ｂ、固定部材２０ｃおよび外装部材２１を備えた状態の固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。図７Ｂは、固定子コイル５２ｂおよび固定部材２０ｂ、２０ｃを備えた状態の固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。図７Ｃは、固定子コイル５２ａ、５２ｂ、固定部材２０ｃ、２０ｂ、２０ｄおよび外装部材２１を備えた状態の固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。図７Ｄは、固定子コイル５２ａ、５２ｂおよび固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを備えた状態の固定子鉄心スロット４１の断面を示す図である。
【００４２】
まず、図３に示すように、多孔質膜からなる袋状の外装部材２１内に、充填材２２を所定量充填し、外装部材２１の端辺を封止して固定部材２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを形成する。
【００４３】
続いて、固定子鉄心スロット４１の開口部から固定部材２０ｃを挿入し、固定子鉄心スロット４１の底面に固定部材２０ｃを設置する。続いて、固定部材２０ｃ上に固定子コイル５２ｂを設置する（図７Ａ参照）。この際、固定子コイル５２ｂの一方の側面が固定子鉄心スロット４１のいずれかの内側面４２に接するように、固定子コイル５２ｂが設置される。
【００４４】
続いて、固定子コイル５２ｂの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に固定部材２０ｂを構成するための多孔質膜からなる袋状の外装部材２１を挿入する（図７Ａ参照）。
【００４５】
続いて、外装部材２１内に、充填材２２を所定量注入して固定部材２０ｂを形成する（図７Ｂ参照）。この際、充填材２２は、例えば充填材を加圧して供給可能な充填材加圧供給装置（図示しない）から針状の供給端を介して外装部材２１内に注入される。
【００４６】
続いて、固定子コイル５２ｂ上に固定部材２０ｄを設置し、この固定部材２０ｄ上に固定子コイル５２ａを設置する（図７Ｃ参照）。この際、固定子コイル５２ａの一方の側面が固定子鉄心スロット４１のいずれかの内側面４２に接するように、固定子コイル５２ａが設置される。なお、固定子コイル５２ａ、５２ｂからの熱を固定子鉄心４０に熱伝導させることを考慮すると、熱バランスの観点から、固定子コイル５２ａと固定子コイル５２ｂとが異なる固定子鉄心スロット４１の内側面４２に接するように、固定子コイル５２ａおよび固定子コイル５２ｂが配置されることが好ましい。
【００４７】
続いて、固定子コイル５２ａの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に固定部材２０ａを構成するための多孔質膜からなる袋状の外装部材２１を挿入する（図７Ｃ参照）。
【００４８】
続いて、外装部材２１内に、充填材２２を所定量注入して固定部材２０ａを形成する（図７Ｄ参照）。この際、固定部材２０ａを形成する場合と同様に、充填材２２は、例えば充填材を加圧して供給可能な充填材加圧供給装置（図示しない）から針状の供給端を介して外装部材２１内に注入される。
【００４９】
続いて、固定子コイル５２ａ上に固定部材２０ｅを設置し、この固定部材２０ｅを介して、固定子鉄心スロット４１の開口部に楔６０を打ち込み、固定子コイル５２ａ、５２ｂを固定子鉄心スロット４１内の上下方向、すなわち半径方向の所定位置に固定するとともに、各固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを押圧する（図１参照）。この際、外装部材２１である多孔質膜の孔を介して、各固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅの内部から各固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅの表面に所定量の充填材２２が滲出する。そして、充填材２２を硬化させて、固定子コイル５２ａ、５２ｂを固定する。
【００５０】
ここで、例えば、固定子コイル５２ａの側面と固定子鉄心スロット４１の内側面４２との隙間に挿入された固定部材２０ａを一例として説明すると、固定子コイル５２ａの側面と固定部材２０ａの一方の表面との間、および固定子鉄心スロット４１の内側面４２と固定部材２０ａの他方の表面との間には、充填材２２が滲出して硬化することにより、接着層として機能する充填材２２の薄膜が形成される。すなわち、固定子コイル５２ａの側面と固定部材２０ａの一方の表面との間、および固定子鉄心スロット４１の内側面４２と固定部材２０ａの他方の表面との間には、熱伝導率の小さい空気層は形成されず、この充填材２２の薄膜がほぼ均一な厚さで形成される。これによって、固定子コイル５２ａから固定部材２０ａへ、固定部材２０ａから固定子鉄心４０への熱伝導を促進することができ、固定子コイル５２ａで発生した熱を固定子鉄心４０へ効率よく放散することができる。
【００５１】
また、固定子コイル１５ａ、１５ｂの固定には、上記したように、スペーサとして機能する部分にも、本発明に係る固定部材（固定部材２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ）を用いることが好ましいが、このスペーサとして機能する部分には、固定子コイルを固定する際に用いられるスペーサとして公知な材料を用いることも可能である。
【００５２】
さらに、前述した固定子コイル１５ａ、１５ｂの固定方法と同様に、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間、または固定部材２０ａ、２０ｂと固定子コイル１５ａ、１５ｂとの間に、挿入板７０を挿入してもよい。なお、この挿入板７０は、上記した、外装部材２１内に、充填材２２を所定量注入して固定部材２０ａ、２０ｂを形成する工程に続いて、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間、または固定部材２０ａ、２０ｂと固定子コイル１５ａ、１５ｂとの間に挿入されてもよい。また、この挿入板７０は、上記した、外装部材２１内に、充填材２２を所定量注入して固定部材２０ａ、２０ｂを形成する工程において、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間、または固定部材２０ａ、２０ｂと固定子コイル１５ａ、１５ｂとの間に挿入されてもよい。
【００５３】
上記した一実施形態に係る固定部材および固定子コイルの固定方法によれば、固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを構成する外装部材２１を所定の範囲の孔径を有する多孔質膜で構成することで、外装部材２１内に充填された充填材２２の一部の必要量を外装部材２１の表面、すなわち固定部材の表面に滲出させることができる。さらに、この固定部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅと接触する、固定子コイル５２ａ、５２ｂの側面や固定子鉄心スロット４１の内側面４２などの部位との間に、空気層を有しない充填材２２の薄膜を形成することができる。さらにこの薄膜は、接着層としての機能も兼ね備える。これによって、固定子コイル５２ａ、５２ｂで発生した熱を固定子鉄心４０へ効率よく放散することができるとともに、容易な方法で、固定子鉄心スロット４１の内に固定子コイル５２ａ、５２ｂを強固に固定することができる。
【００５４】
また、固定部材２０ａ、２０ｂと固定子鉄心スロット４１の内側面４２との間、または固定部材２０ａ、２０ｂと固定子コイル１５ａ、１５ｂとの間に挿入板７０を挿入することで、固定子鉄心スロット４１の内に固定子コイル５２ａ、５２ｂをさらに強固に固定することができる。
【００５５】
以下に、本発明に係る固定部材において、外装部材２１を本発明における範囲の孔径を有する多孔質膜で構成することで、所定量の充填材が固定部材の表面に滲出し硬化して、固定子コイルの強固な固定を可能にすることを実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例２において説明する。
【００５６】
（実施例１）
実施例１では、固定部材を次のように作製した。
多孔質膜として、孔径が０．４５μｍの複数の孔を有し、気孔率が８３％、厚さが８０μｍ、多孔質膜のＩＰＡ流量が３０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であるポアフロン（住友電工製）を用いた。この多孔質膜を用いて、縦が５０ｍｍ、横が２００ｍｍ、幅が１ｍｍの一端が開口した袋状の外装部材を形成した。この外装部材の開口部から、８２８エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製）１００部にイミダゾール系硬化剤としてキュアゾールＣ１１Ｚ−Ａ（四国化成工業社製）１部を配合して構成された充填材２２を９．５ｍｌ充填した。この充填材の粘度は、２３℃において１５Ｐａ・ｓｅｃであった。なお、この充填材は、８０℃で硬化するものである。続いて、外装部材の開口部をエポキシ系の接着剤で接着して封止して、固定部材を作製した。
【００５７】
作製した固定部材を、図１に示すように、固定子鉄心スロットの底面、固定子コイルの側面と固定子鉄心スロットの内側面との隙間、固定子コイルと固定子コイルとの間、固定子コイルと楔との間に配置して固定子コイルを固定子鉄心スロット内に固定した。この状態で、１２時間保持した後、楔を取り外して、固定子鉄心スロット内部の観察を行なった。
【００５８】
固定子鉄心スロット内部の観察の結果、各固定部材とそれに接触するものとの間には、固定部材内から表面に滲出した充填材が硬化して接着層として機能する薄膜が形成されていた。これによって、固定子コイルが強固に固定されていた。
【００５９】
（実施例２）
実施例２では、多孔質膜として、孔径が０.２μｍの複数の孔を有し、気孔率が８０％、厚さが８０μｍ、多孔質膜のＩＰＡ流量が８ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であるポアフロン（住友電工製）を用いた以外は、実施例１の固定部材の構成と同じである。そして、実施例１と同様に、１２時間保持した後、楔を取り外して、固定子鉄心スロット内部の観察を行なった。
【００６０】
固定子鉄心スロット内部の観察の結果、各固定部材とそれに接触するものとの間には、実施例１の場合よりは若干滲出量は少ないが、固定部材内から表面に滲出した充填材が硬化して接着層として機能する薄膜が形成されていた。これによって、固定子コイルが強固に固定されていた。
【００６１】
（実施例３）
実施例３では、多孔質膜として、孔径が１μｍの複数の孔を有し、気孔率が８６％、厚さが１００μｍ、多孔質膜のＩＰＡ流量が６０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であるポアフロン（住友電工製）を用いた以外は、実施例１の固定部材の構成と同じである。そして、実施例１と同様に、１２時間保持した後、楔を取り外して、固定子鉄心スロット内部の観察を行なった。
【００６２】
固定子鉄心スロット内部の観察の結果、各固定部材とそれに接触するものとの間には、実施例１の場合よりは若干滲出量は多いが、固定部材内から表面に滲出した充填材が硬化して接着層として機能する薄膜が形成されていた。これによって、固定子コイルが強固に固定されていた。
【００６３】
（比較例１）
比較例１では、多孔質膜として、孔径が０．１μｍの複数の孔を有し、気孔率が８０％、厚さが８０μｍ、多孔質膜のＩＰＡ流量が４ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であるポアフロン（住友電工製）を用いた以外は、実施例１の固定部材の構成と同じである。そして、実施例１と同様に、１２時間保持した後、楔を取り外して、固定子鉄心スロット内部の観察を行なった。
【００６４】
固定子鉄心スロット内部の観察の結果、固定部材内から表面に充填材が滲出していなかった。すなわち、充填材は、固定部材内のみで硬化していた。これによって、各固定部材とそれに接触するものとの間には、接着層として機能する薄膜は形成されず、固定子コイルを強固に固定することができなかった。
【００６５】
（比較例２）
比較例２では、多孔質膜として、孔径が５μｍの複数の孔を有し、気孔率が８８％、厚さが１００μｍ、多孔質膜のＩＰＡ流量が１２０ｍｌ／（ｍｉｎ・ｃｍ２）であるポアフロン（住友電工製）を用いた以外は、実施例１の固定部材の構成と同じである。そして、実施例１と同様に、１２時間保持した後、楔を取り外して、固定子鉄心スロット内部の観察を行なった。
【００６６】
固定子鉄心スロット内部の観察の結果、固定部材内から表面に多量の充填材が滲出していた。これによって、充填材が他の領域に流入して硬化してしまい、固定部材としての機能を発揮できず、固定子コイルを強固に固定することができなかった。
【００６７】
以上、本発明を一実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。また、本発明に係る固定部材や固定子コイルの固定方法は、電動機や発電機などの回転電機全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る一実施の形態の固定部材が設置された回転電機における固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【図２】本発明に係る一実施の形態の固定部材の外観を示す斜視図。
【図３】本発明に係る一実施の形態の固定部材の断面を示す図。
【図４Ａ】固定子コイルおよび固定部材を備えた状態の固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【図４Ｂ】固定子コイルおよび固定部材を備えた状態の固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【図５】挿入板の断面を示す図。
【図６】固定部材が設置された回転電機における固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【図７Ａ】固定子コイル、固定部材および外装部材を備えた状態の固定子鉄心スロット４１の断面を示す図。
【図７Ｂ】固定子コイルおよび固定部材を備えた状態の固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【図７Ｃ】固定子コイル、固定部材および外装部材を備えた状態の固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【図７Ｄ】固定子コイルおよび固定部材を備えた状態の固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【図８】従来の回転電機における固定部材が設置された固定子鉄心スロットの断面を示す図。
【符号の説明】
【００６９】
１０…回転電機、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ…固定部材、４０…固定子鉄心、４１…固定子鉄心スロット、４２…内側面、５０…コイル導体、５１…絶縁層、５２ａ、５２ｂ…固定子コイル、６０…楔。
【図１】
2008136306.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008136306.tif 000005
【図４Ａ】
2008136306.tif 000006
【図４Ｂ】
2008136306.tif 000007
【図５】
2008136306.tif 000008
【図６】
2008136306.tif 000009
【図７Ａ】
2008136306.tif 000010
【図７Ｂ】
2008136306.tif 000011
【図７Ｃ】
2008136306.tif 000012
【図７Ｄ】
2008136306.tif 000013
【図８】
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