(57)【要約】      （修正有）【課題】回転電気装置の熱特性を大きく向上させること、およびその製造方法を提供する。【解決手段】固定子は積層磁気回路１を有し、この磁気回路は複数の歯型要素を有し、歯型要素は導体ワイヤ２を収容する縦方向スロットを規定し、固定子はその両端に巻線頭部３を有する。固定子は最終モータの一部を成す外側シース４を有する。固定子は粒径の大きい充填材を含む巻線頭部含浸用組成物６と、上記充填材より粒径が小さい充填材を含むスロット含浸組成物８とを有する。【選択図】図６
2008061498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子を有する回転電気装置であって、固定子が装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路（1）を有し、この磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定し、スロットの有効断面に対する各導体ワイヤの断面に外接する正方形の断面の和の比は各スロットで０．７以上であり、スロット内の導体ワイヤは熱硬化樹脂と充填材（81）とを含むスロット含浸組成物（8）によって固定され、上記充填材を構成する粒子の平均粒径は約１５μｍ以下であり、少なくとも約８０重量％の粒子の粒径は２５μｍ以下であり、上記含浸組成物（8）が上記充填材を少なくとも６５重量％含むことを特徴とする回転電気装置。
【請求項２】
固定子を有する回転電気装置であって、固定子が装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路（1）を有し、この磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定し、スロットの有効断面に対する各導体ワイヤの断面に外接する正方形の断面の和の比は各スロットで０．７以上であり、スロット内の導体ワイヤは熱硬化樹脂と充填材（81）とを含むスロット含浸組成物（8）によって固定され、上記充填材を構成する粒子の最大粒径は０．０４５*φ以下（ここでφはスロット内に配置された導体ワイヤ（2）の直径）であり、上記含浸組成物（8）が上記充填材を少なくとも６５重量％含むことを特徴とする回転電気装置。
【請求項３】
最大で３重量％の充填材(81)の粒子の粒径が５０μｍ以上である請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
スロット含浸組成物が少なくとも７０重量％の充填材を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
スロット含浸組成物の充填材がシリカフラワー、石英、窒化アルミニウムおよびアルミナからなる群の中から選択される請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
スロット含浸組成物(8)の充填材の粒子の平均粒径が約１０μｍ以下であり、少なくとも約８０重量％の粒子の粒径が２０μｍ以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
スロット含浸組成物(8)の最大で約３重量％の粒子の粒径が４５μｍ以上である請求項６に記載の装置。
【請求項８】
磁気回路の軸線方向両端部に巻線頭部を有し、巻線頭部内の導体が熱硬化樹脂と充填材(61)とを含む巻線頭部含浸用組成物(6)で含浸され、この充填材の粒径がスロット含浸組成物の充填材の粒径よりも大きい請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
巻線頭部含浸用組成物の充填材の約３０〜５５重量％の粒子の粒径が５００〜１０００μｍであり、約２５〜４５重量％の粒子の粒径が２００〜６００μｍであり、残部が少なくとも５重量％の粒子からなり、その少なくとも８０重量％の粒子の粒径が２５μｍ以下であり、最大で３重量％の粒子の粒径が５０μｍ以上である請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
巻線頭部含浸用組成物の充填材の上記残部が少なくとも５重量％の粒子からなり、その少なくとも８０重量％の粒子の粒径が２０μｍ以下であり、最大で３重量％の粒子の粒径が４５μｍ以上である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
積層した磁気回路(1)が金属材料からなるシース(4)の内部にある請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
下記の段階(1)〜(3)を含むことを特徴とする、装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定している回転電気装置の固定子の製造方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（４）上記組成物の重合を開始する。
【請求項１３】
スロット内の導体の真空含浸段階で巻線頭部内の導体を同じ含浸組成物を用いて含浸する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
下記の段階(1)〜(7)を含むことを特徴とする、装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定している回転電気装置の固定子の製造方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で軸線方向上側位置にある第１の巻線頭部を含浸し、
（４）第１の巻線頭部が下側巻線頭部になるように上記組立体を反対にし、装置の軸線に直角に取付け、
（５）熱硬化樹脂と、第１の組成物の充填材よりも粒径の小さい別の充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（６）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で第２の巻線頭部を含浸し、
（７）上記組成物の重合を開始する。
【請求項１５】
第２の巻線頭部を含浸する前に、スロット含浸組成物の少なくとも一部を部分重合または重合する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
含浸の第１段階の前に、スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を、最終モータの一部をなすシースとロータ用に確保された容積を実質的に占める取外し可能な内側コアとの間に閉じ込める請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の、固定子の内部に回転子を有する回転電気
装置の固定子の製造方法。
【請求項１７】
スロット内の導体の含浸時に、スロット含浸組成物の全重量を減圧下に数回に分けて順次導入し、一回導入した後に固定子を大気圧に戻す請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
スロット内の導体の含浸時に、スロット含浸組成物の全重量を減圧下に数回に分けて順次導入し、一回導入した後に固定子を大気圧より高い圧力に上げる請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電気装置、モータまたは発電機に関するものであり、特にこれらの固定子（ステータ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の固定子は磁気回路と導体ワイヤの巻線、一般には円形断面の絶縁銅線からなる巻線とを有している。磁気回路は複数の磁性金属板の積層体から成り、各金属板にはスロットが形成され、各スロットは歯型要素部によって規定され、各スロット中には導体ワイヤが収容されている。固定子のこの構造原理は同期機、非同期機で広く用いられている。
【０００３】
モータの出力レベルを高くし、しかも、構造を小型にするという両方の要求を同時に満足しなければならない用途がある。その１つの具体例は自動車の車輪の内部に駆動用電気モータを取付ける場合で、モータ当たり少なくとも１０ｋＷ、好ましは少なくとも２５〜３０ｋＷの出力にし、しかも重量をできるだけ小さくして非懸垂重量を軽くすることが望まれている。さらに、体積をできるだけ小さくし、車輪の内側容積を超えないか、最小限度しか超えないようにしてサスペンションや車両の他の部品の運動を邪魔しないようにすることが望まれている。
【０００４】
現在市販の電気機械の重量／出力比をドラスティックに変えなで上記の全ての要求（高出力、低重量、低容積）を満たした状態で駆動用電気モータを車輪内に取付けるには極めて多くの問題がある。
さらに、機械損失に起因する発熱量を一定限度内に抑えないと不可逆的な劣化、特に導体の絶縁低下が起こるため、固定子の導体内で発生する熱はできるだけ効果的に除かなければならない。
過酷な用途では液体を用いて回転電気装置を冷却することが知られている。この場合には回転電気装置の内部、主として電気巻線がある固定子内部に液体を強制循環させて熱を外側の熱交換器に案内する。
【０００５】
また、各スロット中の導体の機械的強度を維持し、電気絶縁性を強化し、伝導による熱交換を良くするために、導体を樹脂で含浸して樹脂でスロットを埋め、固定子の両側の巻線頭部をカバーすることは公知である。
高性能モータには導体の樹脂含浸は必須であるが、残念なことにスロット内の導体の含浸に用いられる樹脂は熱伝導がかなり悪い材料である。一方、巻線頭部の導体の含浸には上記材料より熱伝導が良い充填材を含む樹脂が用いられている。しかし、この充填材はスロット内の小さな隙間に侵入できないため、巻線頭部用の樹脂はスロット内の導体の含浸には適していない。すなわち、スロットに銅を高い充填度で充填することが求められる高性能モータでは使えない。
【０００６】
さらに、スロット内に生じる熱の放散にも問題が多い。すなわち、充填不良の問題があり、泡（空気または発生ガス）が導体内および樹脂内部に閉じ込められるという欠点がある。こうした含浸不良のある場合には熱交換効率が極めて悪くなる。その結果、局部的に温度が上昇し、使用した絶縁材料の特性に悪影響を与え、回転電気装置の熱絶縁破壊現象を引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、回転電気装置の熱特性を大きく向上させることにある。
本発明の他の目的は、スロット内の導体の含浸をより均質にし、高品質にすることにある。
本発明のさらに他の目的は、熱伝導率が高い樹脂を用いて含浸できるようにすることにある。このことは回転電気装置の定格トルクを増大させる場合に極めて重要なことである。そのためにはできるだけ大きな電流を流すことが望まれ、そうするとジュール損失が生じ、スロット内の導体および巻線頭部に熱が生じるのが避けられない。この熱はできるだけ効果的に除かなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の対象は固定子を有する回転電気装置にあり、固定子は装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路（1）を有し、この磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定し、スロットの有効断面に対する各導体ワイヤの断面に外接する正方形の断面の和の比は各スロットで０．７以上である。導体ワイヤは熱硬化樹脂と充填材とからなるスロット含浸組成物によってスロット内に固定され、上記含浸組成物は少なくとも６５重量％の充填材を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上記の比は、導体ワイヤによるスロット充填度が極めて高いということを示している。これは本発明が比出力 (puissantce massique) が大きい装置を想定していることを示している。
本発明の第１の観点から、スロット含浸組成物を構成する粒子の平均粒径は約１５μｍ以下であり、少なくとも約８０重量％の粒子の粒径は２５μｍ以下である。
すなわち、充填材の特徴は使用する導体ワイヤの断面直径(より一般的には寸法)と無関係ではない。上記の充填材の特徴は直径が約１．２〜１．５ｍｍのワイヤ(本発明の対象とする比出力の大きい装置)に対して非常によく合うが、別の観点から、充填材の粒子の最大粒径を０．０４５*φ以下にすることもできる。ここで、φはスロット内に配置される導体ワイヤの直径である。
【００１０】
充填材の最大で３重量％の粒子の粒径は５０μｍ以上であるのが好ましい。
充填材はシリカフラワー（酸化シリコン）、石英（結晶シリカ）、窒化アルミニウムまたはアルミナであるのが好ましい。本発明者はこれらの充填材を下記方法で用いた場合に電気装置の性能を大きく向上させるということを見い出した。
【００１１】
固定子は磁気回路の軸線方向両端部に巻線頭部(chignons、リード部分)を有する。本発明の他の対象は、巻線頭部内の導体が熱硬化樹脂と充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で含浸され、上記充填材の粒径はスロット含浸組成物の充填材の粒径よりも大きい回転電気装置にある。
【００１２】
上記の概念を明確にするために、粒度差を粒径および各粒径の分布で限定することができる。例えば、粒径の大きい充填材が約３０〜５５重量％で、その粒子の粒径は５００〜１０００μｍであり、約２５〜４５重量％の粒子の粒径は２００〜６００μｍであり、残部は少なくとも５重量％の粒子からなる。この残部粒子の少なくとも８０重量％の粒子の粒径は２５μｍ以下、好ましくは約２０μｍ以下であり、最大で３重量％の粒子の粒径は５０μｍ以上、好ましくは４５μｍ以上である。
【００１３】
上記粒径よりも粒径が小さい充填剤は平均粒径が約１５μｍ以下、好ましくは約１０μｍ以下で、少なくとも約８０重量％の粒子の粒径は２５μｍ以下、好ましくは約２０μｍ以下であり、最大で３重量％の粒子の粒径が５０μｍ以上、好ましくは４５μｍ以上であることで特徴付けられる。
上記充填材はスロット含浸組成物の熱伝導率を高くすることができ、しかも、この組成物の熱伝導性の向上が組成物の粘度上昇という欠点を伴わないということを確認した。
スロット含浸材料の熱伝導率を大幅に高くするためには、スロット含浸組成物が上記充填材を少なくとも７０重量％含むのが好ましい。
【００１４】
本発明はさらに、装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定している回転電気装置の固定子の製造方法に関するものである：本発明方法は下記の段階(1)〜(3)を含むことを特徴とする：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（４）上記組成物の重合を開始する。
【００１５】
少なくとも充填材が異なる２種類の含浸組成物を用いて本発明を実施する場合には用いられる本発明は、装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定している回転電気装置の固定子の製造方法であって、下記の段階(1)〜(7)を含む
ことを特徴とする：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で軸線方向上側位置にある第１の巻線頭部を含浸し、
（４）第１の巻線頭部が下側巻線頭部になるように上記組立体を反対にし、装置の軸線に直角に取付け、
（５）熱硬化樹脂と、第１の組成物の充填材よりも粒径の小さい別の充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（６）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で第２の巻線頭部を含浸し、
（７）上記組成物の重合を開始する。
【００１６】
本発明は、ワニスで被覆された銅の導体を含浸するための特定の含浸組成物を提案する。以下、スロットの含浸および巻線頭部の含浸に適用する例を述べる。本発明が提案する組成物は熱硬化樹脂とその樹脂に必要な各種添加物とを含む。
以下、いくつかの実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。本発明は樹脂自体を対象とするものではなく、種々の樹脂を用いることができる。当業者は樹脂に関してはその従来技術を参照することができる。
【実施例】
【００１７】
スロット含浸用樹脂は下記のようにして製造した。第１実施例では、シリカフラワー（ＳＩＫＲＯＮ  Ｂ８００、Ｑｕａｒｚ Ｗｅｒｋｅ社から入手可能）をオーブンに入れて１３０℃に加熱する。エポキシ樹脂配合物を作る。１００部（重量）のＣＹ１７９樹脂を１１５部のＨＹ９１７硬化剤と混合する。３０部のＤＹ０４０可塑剤と０．０５〜２部のＤＹ０７０促進剤とを所望の架橋速度に応じて添加する（上記の樹脂に関する全ての化合物はＶＡＮＴＩＣＯ社から入手可能でである）。
上記組成物を１００℃の温度に加熱し、消泡剤のＢＹＫ  Ａ５０１（ＢＹＫ−ＣＨＥＭＩＥ）を数滴すなわち約０．０５〜０．１０部添加する。４５５部の充填剤を２４５部の樹脂に少しずつ添加し、上記の高い温度を維持しながら均質な液体が得られるまで混合する。最終混合物を泡が消えるまで真空脱気する。得られた組成物は約６５重量％の充填材と３５重量％の樹脂とを含む。この含浸組成物は直ちに注型できる状態にある。ここで使用した充填材は粒径が小さく、所望の塗布に十分な流動性を示し且つ高い熱伝導率（約０．９Ｗ／ｍＫ）が確実に維持される。
【００１８】
別のスロット含浸組成物は、アルミナまたは酸化アルミニウム（ＣＬ  ４４００ＦＧ、ＡＬＣＯＡ社から入手可能）を充填剤として用いて製造することもできる。アルミナをオーブンに入れて１４０℃に加熱する。１００部（重量）のＣＹ１７９樹脂を１１５部のＨＹ９１７硬化剤と混合して樹脂を調製する。３０部のＤＹ０４０可塑剤を導入する（上記の全ての化合物はＶＡＮＴＩＣＯ社から入手可能である）。６部のＢＹＫ  ９０１０（ＢＹＫ−ＣＨＥＭＩＥ）分散剤を添加し、さらに、消泡剤（ＢＹＫ−ＣＨＥＭＩＥ社のＢＹＫ  Ａ５０１）を数滴、すなわち約０．１０部添加する。この組成物を約６０〜７０℃の温度に加熱する。７１４部の充填材を２５１部の樹脂に速やかに添加し、含浸で使用可能な均質な懸濁液が得られるまで混合する。最終混合物を泡が消えるまで真空脱気する。得られた組成物は約７４重量％のアルミナと２６重量％の樹脂とを含む。この含浸組成物は直ちに注型できる状態にあり、高い塗布温度に耐えることができる（約１２０℃に加熱された巻線上で容易に使用できるようにするためにこの組成物は加熱される）。塗布後、１４０℃以上と、最大で１８０℃の異なる温度で行われる次の一連の段階で組成物を硬化する。得られる熱伝導率は極めて高い（１．６Ｗ／ｍＫのオーダ）。
【００１９】
分散剤を用いることによって充填材のかなりの部分を混和でき、その結果、充填材が７０％を超えるときに組成物の伝導率が大幅に高くある。８０％のアルミナを混和した場合には約２．０Ｗ／ｍＫの伝導率も達成可能である。
【００２０】
一般に、熱伝導率は組成物中の充填材の比率を上げた時、特に一定の閾値を越えた時に大きく増大する。しかし、熱伝導率の増大ととも粘度も上がり、塗布が困難になる。粘度は重要なパラメータであり、特に含浸組成物が使用可能かどうかは塗布温度と、粘度との組み合せで決まる。伝導率も最終組成物中の充填材の分散の規則性に依存することに注目しなければならない。確かに、充填材粒子の分散規則性を（例えば分散剤を用いて）向上させることで粘度は低下するが、その場合には同時に熱伝導率も低下する。この点から、直ちに注型可能な状態の組成物の粘度を（これ以外の全てのものが同じときに）以下に説明するその後の含浸段階との適合性を維持するのに十分に高い粘度にするのが望ましい。
【００２１】
スロットの含浸に関する下記実施例では、予め乾燥させた混合物Ａおよび混合物Ｂとよぶ二種の中間混合物を調製する。充填材はいずれもアルミナ（ＣＬ  ４４００ＦＧ）である。
混合物Ａは上記の第２実施例で説明した方法で製造し、下記の成分を有する：
ＣＹ  １７９樹脂（１００部）、
ＤＹ  ０４０可塑剤（３０部）、
ＢＹＫ  ９０１０分散剤（２．４部）、
ＢＹＫ  Ａ５０１消泡剤（０．１部）、
ＣＬ  ４４００ＦＧ充填材（２８６部）。
この懸濁液を適当な容器に保存し、放冷する。
混合物Ｂも上記第２実施例で説明した方法で製造し、下記の成分を有する：
ＨＹ  ９１７硬化剤（１１５部）、
ＢＹＫ  ９０１０分散剤（３．６部）、
ＢＹＫ  Ａ５０１消泡剤（０．１部）、
ＣＬ  ４４００ＦＧ充填材（４２９部）。
この懸濁液を適当な容器に保存し、放冷する。
【００２２】
硬化剤および樹脂を混合しなければ混合物Ａおよび混合物Ｂは数日、おそらくはそれよりはるかに長い期間、劣化せずに保存できる。含浸組成物を製造する操作手順は下記の通りである：
１．混合物ＡおよびＢを７０〜８０℃のオーブンに入れ、
２．得られた懸濁液を均質化し、
３．混合物Ａ（１００部）および混合物Ｂ（１３１部）を秤量し、混合し、真空脱気する。
得られた含浸樹脂を８０〜１００℃の温度で用いる。
【００２３】
巻線頭部を含浸するための組成物の例を以下に示す。少なくとも８０重量％の粒子の粒径が２０μｍ以下で、最大で３重量％の粒子の粒径が４５μｍ以上であるアルミナ、または酸化アルミニウム（ＣＬ  ４４００ＦＧ、ＡＬＣＯＡ社から入手可能）３０８部と、粒径が５００〜１０００μｍのアルミナ６１７部と、粒径が２００〜６００μｍのアルミナ４６３部とを用いる。樹脂を調製するために、１００部（重量）のＣＹ１７９樹脂を１１５部のＨＹ９１７硬化剤と混合する。３０部のＤＹ０４０可塑剤を導入する（上記の全ての化合物はＶＡＮＴＩＣＯ社から入手可能）。さらに、０．１０部の消泡剤（ＢＹＫ−ＣＨＥＭＩＥ社のＢＹＫ  Ａ５０１）を添加する。この組成物を約６０〜７０℃の温度に加熱し、次いで、予め約１４０℃に加熱した充填材をこの樹脂に添加し、使用可能な均質な懸濁液が得られるまで混合する。最終混合物を泡がなくなるまで真空脱気する。
得られた組成物は約８５重量％の充填材と１５重量％の樹脂とを含む。塗布後、
１４０℃以上と、最大で１８０℃の異なる温度で行われる次の一連の段階で組成物は硬化する。得られる熱伝導率は極めて高い（４．０Ｗ／ｍＫオーダ）。
【００２４】
要約すると、スロット含浸組成物は少なくとも６５％の充填材を含むのが有利であり、巻線頭部の含浸に対して最適化した組成物では少なくとも８５％の充填材を含むのが有利である。
上記組成物は特に以下で説明する方法で導体を完全に含浸するのに特に適している。
【００２５】
［図１］に示す固定子は積層した磁気回路１を有している。この磁気回路は複数の磁性金属板を軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層したものであり、複数の歯型要素を有している。歯型要素は導体ワイヤ２を収容する縦方向スロットを規定している。また、固定子の両端には巻線頭部３があり、巻線頭部の一端に巻線ワイヤの出口点３０がある。
［図２］は単にいくつかの導体ワイヤ２を示した図であり、図示した導体ワイヤ２の数は本発明の特徴である極めて高いスロット充填性を表すものではない。
この点について、銅線を取付けるためのスロットの有効断面は、スロット内に取付けることができる他の要素、例えばスロットの内壁を被覆する絶縁フィルム１１が占められる断面を除いたスロット内の空間の幾何学的断面であることに注意しなければならない。この有効断面は絶縁フィルム１１で制限された断面の表面積に対応し、絶縁フィルム１１の断面は有効断面に含まれない。導体ワイヤ２が円形断面であるごく一般的な場合には、各導体ワイヤの断面に外接する正方形の一辺が導体ワイヤ２の直径の値である。各導体ワイヤの断面に外接する正方形の断面の和をＳ１とし、有効断面をＳ２とすると、Ｓ１／Ｓ２比によって導体ワイヤによるスロット充填率を定量化できる。この充填率は既に述べたように極めて高い。
【００２６】
含浸の第１段階の前に、導体２を支持する磁気回路１と巻線頭部３とからなる組立体を、最終モータの一部をなす外側シース４と、ロータ用に確保された容積を実質的に占める取外し可能な内側コア５（ここでは３つの部材５１，５２，５３からなる）との間に閉じ込める。コア５は後で取外さなければならないので離型剤で被覆することは理解できよう。
【００２７】
［図１］から分かるように、上側巻線頭部を含浸する前に、導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を軸線に直角に取付ける。ワイヤの出口点３０を下側にする。粒径の大きい充填材６１を含む巻線頭部含浸用組成物を用いて、軸線方向上側位置の第１の巻線頭部を含浸する。この組成物の熱伝導率は極めて高く、好ましくは３Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは４Ｗ／ｍＫ以上である。巻線頭部含浸用組成物としては既に述べた含浸組成物を用いることができる。使用可能な（この場合は市販の）組成物の他の例としては商品名「ＳＴＹＣＡＳＴ  ２８５０  ＫＴ」（ＥＭＥＲＳＯＮ＆ＣＵＭＩＮＧから入手可能）で市販の組成物が挙げられる。
【００２８】
次いで、既に含浸された巻線頭部３の軸線方向側端部を通気穴７１を有する閉鎖要素７で閉じる。導入される巻線頭部含浸用組成物の量は組成物が通気孔の内側でわずかに上昇するような量にする。次いで、この通気孔を閉じる。
次に、この組立体を第１の巻線頭部が下側巻線頭部となるように逆にし、軸線に直角に取り付ける（［図３］参照）。
【００２９】
低い粘度で含浸ができるようにするために、充填材８１を含むスロット含浸組成物８を予め１００℃の温度に加熱しておいた巻線に真空注型する。スロット内の導体の含浸では、スロット含浸組成物の全重量を数回、例えば２、３回に分けて順次導入し、一回導入した後に大気圧に徐々に戻すか、あるいは大気圧より高い圧力に上げてから真空に戻すのが好ましい。一回導入するたびに圧力を上げる段階と真空に戻す段階とを交互に行うことによって含浸の均質性が高くなる。従って、負荷の高い状態に置かれたときに、回転電気装置の熱絶縁破壊ははるかに少なくなる。スロット含浸組成物の全導入量は組成物が上側巻線頭部へわずかにあふれでる量にするのが好ましい。
【００３０】
含浸を続ける前に、第２の巻線頭部に存在する過剰なスロット含浸組成物を全て除去し、必要な場合にはスロット含浸組成物を部分重合または重合して、第２の巻線頭部の含浸に用いられる粘度よりも低い粘度を有するこの組成物が第２の巻線頭部含浸用組成物と混ざらないようにする。
次いで、巻線頭部含浸用組成物、好ましくは第１の巻線頭部に用いたのと同じ巻線頭部用組成物６を用いて第２の巻線頭部を含浸する（［図４］参照）。次に、コア５を取外すと、［図５］に示す状態、すなわち固定子が回転子、軸線方向端部板、コネクタ、必要に応じてさらに他の補助要素、例えば冷却回路を受け入れることができる状態になる。
【００３１】
［図６］に示す回転電気装置は固定子Ｓと、この固定子Ｓ内に取付けられた回転子Ｒとを有している。この構造は電気装置の配置で最も一般的なものであり、本発明はこれに限定されるものではない。固定子Ｓは積層した磁気回路１を有している。固定子はこの磁気回路の軸線方向両端部に巻線頭部３を有している。シース４は金属材料からなり、電気部材を保護してモータの機械的挙動を保証する外側シェル４５の少なくとも一部を成す。シース４には冷却液の循環路４０が形成されている。そのためにシース４は外面にネジ山４２を有する。シース４の周りには外側ジャケット４３が取付けられている。循環路４０はコイル状である。
循環路４０は開口部４４を介してモータを冷却液のタンクに連結させている。
【００３２】
用途によっては、固定子を巻線頭部を含めて完全に含浸するのにスロット含浸組成物を用いることができるものもある。この場合は、［図３］を参照して説明したスロット内の導体を真空含浸する段階で完全に含浸することができる。この段階では同じ含浸組成物を用いて最初に下側巻線頭部、次いでスロット、最後に上側巻線頭部を含浸する。特定の巻線頭部含浸用組成物は高い熱伝導率を有することができるが、本発明の提案するスロット組成物の中にこの目的のために十分な高さの熱伝導率を有するものがある。本発明によって、スロット内の導体ワイヤの含浸と適合できる組成物の伝導率を達成することができ、固定子全体で充填材を含む１種の組成物だけを用いればよく、製造が簡単になる。
【００３３】
上記の含浸方法でスロット含浸組成物を用いて製造した固定子の性能レベルと、上記のスロット含浸組成物と同じだが充填材を含まない樹脂をスロットに用い且つ巻線頭部の含浸には上記と同じ組成物を用いたモータとを比較した。モータの負荷が最大に近い状態で同じ運転を行った場合に、巻線頭部の最高温度は約２０℃〜２５℃低下した。これは巻線頭部を含浸するための組成物は同じなので、スロットを介して伝導率が大幅に増加したという証拠であり、スロットの最高温度が約２５℃〜３０℃低下することがわかる。すなわち、運転温度が大きく低下し、巻線抵抗が大きく低下する結果、間接的に大きな利得が生じ、結果的に回転電気装置の効率が大きく増大する。
【００３４】
従って、運転最大温度が変わらないと仮定した場合、巻線を流れる電流強度を上げることができ、従って、装置の出力を増大させることができる。
本発明は電気モータまたは交流発電機の製造で用いることができる。モータをさらに小型化にするために固定子に冷却液、例えば自動車の熱機関の冷却に用いる冷却液を循環させる導管系を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の製造方法の初期段階を示す回転装置の軸線を含む断面図。
【図２】図１の切断面ＡＡに沿った部分断面図。
【図３】本発明の製造方法の後期段階を示す回転装置の軸線を含む断面図。
【図４】本発明の製造方法の最終段階を示す回転装置の軸線を含む断面図。
【図５】本発明で得られた固定子を示す回転装置の軸線を含む断面図。
【図６】固定子およびロータを示す本発明回転装置の軸線を含む断面図。
【図１】
2008061498.tif 000003
【図２】
2008061498.tif 000004
【図３】
2008061498.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008061498.tif 000007
【図６】
2008061498.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月8日(2007.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の段階(1)〜(3)を含むことを特徴とする、装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定している回転電気装置の固定子の製造方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（４）上記組成物の重合を開始する。
【請求項２】
スロット内の導体の真空含浸段階で巻線頭部内の導体を同じ含浸組成物を用いて含浸する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
下記の段階(1)〜(7)を含むことを特徴とする、装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定している回転電気装置の固定子の製造方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で軸線方向上側位置にある第１の巻線頭部を含浸し、
（４）第１の巻線頭部が下側巻線頭部になるように上記組立体を反対にし、装置の軸線に直角に取付け、
（５）熱硬化樹脂と、第１の組成物の充填材よりも粒径の小さい別の充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（６）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で第２の巻線頭部を含浸し、
（７）上記組成物の重合を開始する。
【請求項４】
第２の巻線頭部を含浸する前に、スロット含浸組成物の少なくとも一部を部分重合または重合する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
含浸の第１段階の前に、スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を、最終モータの一部をなすシースとロータ用に確保された容積を実質的に占める取外し可能な内側コアとの間に閉じ込める請求項１〜４のいずれか一項に記載の、固定子の内部に回転子を有する回転電気
装置の固定子の製造方法。
【請求項６】
スロット内の導体の含浸時に、スロット含浸組成物の全重量を減圧下に数回に分けて順次導入し、一回導入した後に固定子を大気圧に戻す請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
スロット内の導体の含浸時に、スロット含浸組成物の全重量を減圧下に数回に分けて順次導入し、一回導入した後に固定子を大気圧より高い圧力に上げる請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月26日(2007.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路（1）を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定し、各縦方向スロットは、導体ワイヤがこの縦方向スロット中に長手方向に延びて収容されるような有効断面を上記回転軸線に対してほぼ垂直な垂直断面内に有し、各導体ワイヤは正方形に外接する上記垂直断面内に断面を有し、上記垂直断面内でのこの断面の和と上記垂直断面内での縦方向スロットの有効断面との比は各スロットで０．７以上であり、スロット内の導体ワイヤは熱硬化樹脂と充填材（81）とを含むスロット含浸組成物（8）によって固定され、上記充填材を構成する粒子の平均粒径は約１５μｍ以下であり、少なくとも約８０重量％の粒子の粒径は２５μｍ以下であり、上記含浸組成物（8）が上記充填材を少なくとも６５重量％含む回転電気装置の固定子の製造方法であって、
下記の段階(1)〜(4)を含むことを特徴とする方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（４）上記組成物の重合を開始する。
【請求項２】
回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路（1）を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定し、各縦方向スロットは、導体ワイヤがこの縦方向スロット中に長手方向に延びて収容されるような有効断面を上記回転軸線に対してほぼ垂直な垂直断面内に有し、各導体ワイヤは正方形に外接する上記垂直断面内に断面を有し、上記垂直断面内でのこの断面の和と上記垂直断面内での縦方向スロットの有効断面との比は各スロットで０．７以上であり、スロット内の導体ワイヤは熱硬化樹脂と充填材（81）とを含むスロット含浸組成物（8）によって固定され、上記充填材を構成する粒子の最大粒径は０．０４５*φ以下（ここでφはスロット内に配置された導体ワイヤ（2）の直径）であり、上記含浸組成物（8）が上記充填材を少なくとも６５重量％含む回転電気装置であって、
下記の段階(1)〜(4)を含むことを特徴とする方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（４）上記組成物の重合を開始する。
【請求項３】
スロット内の導体の真空含浸段階で巻線頭部内の導体を同じ含浸組成物を用いて含浸する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
装置の回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定し、各縦方向スロットは、導体ワイヤがこの縦方向スロット中に長手方向に延びて収容されるような有効断面を上記回転軸線に対してほぼ垂直な垂直断面内に有し、各導体ワイヤは正方形に外接する上記垂直断面内に断面を有し、上記垂直断面内でのこの断面の和と上記垂直断面内での縦方向スロットの有効断面との比は各スロットで０．７以上であり、スロット内の導体ワイヤは熱硬化樹脂と充填材（81）とを含むスロット含浸組成物（8）によって固定され、上記充填材を構成する粒子の平均粒径は約１５μｍ以下であり、少なくとも約８０重量％の粒子の粒径は２５μｍ以下であり、上記含浸組成物（8）が上記充填材を少なくとも６５重量％含む回転電気装置の固定子の製造方法であって、
下記の段階(1)〜(7)を含むことを特徴とする方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で軸線方向上側位置にある第１の巻線頭部を含浸し、
（４）第１の巻線頭部が下側巻線頭部になるように上記組立体を反対にし、装置の軸線に直角に取付け、
（５）熱硬化樹脂と、第１の組成物の充填材よりも粒径の小さい別の充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（６）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で第２の巻線頭部を含浸し、
（７）上記組成物の重合を開始する。
【請求項５】
回転軸線に直角な面に対してほぼ平行に積層された複数の磁性金属板からなる磁気回路（1）を備えた固定子を有し、磁気回路は複数の歯型要素を有し、各歯型要素は導体ワイヤが収容される縦方向スロットを規定し、各縦方向スロットは、導体ワイヤがこの縦方向スロット中に長手方向に延びて収容されるような有効断面を上記回転軸線に対してほぼ垂直な垂直断面内に有し、各導体ワイヤは正方形に外接する上記垂直断面内に断面を有し、上記垂直断面内でのこの断面の和と上記垂直断面内での縦方向スロットの有効断面との比は各スロットで０．７以上であり、スロット内の導体ワイヤは熱硬化樹脂と充填材（81）とを含むスロット含浸組成物（8）によって固定され、上記充填材を構成する粒子の最大粒径は０．０４５*φ以下（ここでφはスロット内に配置された導体ワイヤ（2）の直径）であり、上記含浸組成物（8）が上記充填材を少なくとも６５重量％含む回転電気装置であって、
下記の段階(1)〜(7)を含むことを特徴とする方法：
（１）導体ワイヤをスロット内に取付け、巻線頭部を磁気回路の軸線方向両端部に形成し、
（２）スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を装置の軸線に直角に取付け、
（３）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で軸線方向上側位置にある第１の巻線頭部を含浸し、
（４）第１の巻線頭部が下側巻線頭部になるように上記組立体を反対にし、装置の軸線に直角に取付け、
（５）熱硬化樹脂と、第１の組成物の充填材よりも粒径の小さい別の充填材とからなるスロット含浸組成物でスロット内の導体を真空含浸し、
（６）熱硬化樹脂と粒径の大きい充填材とからなる巻線頭部含浸用組成物で第２の巻線頭部を含浸し、
（７）上記組成物の重合を開始する。
【請求項６】
第２の巻線頭部を含浸する前に、スロット含浸組成物の少なくとも一部を部分重合または重合する請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
含浸の第１段階の前に、スロット内の導体を支持する磁気回路と巻線頭部とからなる組立体を、最終モータの一部をなすシースとロータ用に確保された容積を実質的に占める取外し可能な内側コアとの間に閉じ込める、請求項１〜６のいずれか一項に記載の、固定子の内部に回転子を有する回転電気装置の固定子の製造方法。
【請求項８】
スロット内の導体の含浸時に、スロット含浸組成物の全重量を減圧下に数回に分けて順次導入し、一回導入した後に固定子を大気圧に戻す請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
スロット内の導体の含浸時に、スロット含浸組成物の全重量を減圧下に数回に分けて順次導入し、一回導入した後に固定子を大気圧より高い圧力に上げる請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
最大で３重量％の充填材(81)の粒子の粒径が５０μｍ以上である請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
スロット含浸組成物が少なくとも７０重量％の充填材を含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
スロット含浸組成物の充填材がシリカフラワー、石英、窒化アルミニウムおよびアルミナからなる群の中から選択される請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
スロット含浸組成物(8)の充填材の粒子の平均粒径が約１０μｍ以下であり、少なくとも約８０重量％の粒子の粒径が２０μｍ以下である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
スロット含浸組成物(8)の最大で約３重量％の粒子の粒径が４５μｍ以上である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
磁気回路の軸線方向両端部に巻線頭部を有し、巻線頭部内の導体が熱硬化樹脂と充填材(61)とを含む巻線頭部含浸用組成物(6)で含浸され、この充填材の粒径がスロット含浸組成物の充填材の粒径よりも大きい請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
巻線頭部含浸用組成物の充填材の約３０〜５５重量％の粒子の粒径が５００〜１０００μｍであり、約２５〜４５重量％の粒子の粒径が２００〜６００μｍであり、残部が少なくとも５重量％の粒子からなり、その少なくとも８０重量％の粒子の粒径が２５μｍ以下であり、最大で３重量％の粒子の粒径が５０μｍ以上である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
巻線頭部含浸用組成物の充填材の上記残部が少なくとも５重量％の粒子からなり、その少なくとも８０重量％の粒子の粒径が２０μｍ以下であり、最大で３重量％の粒子の粒径が４５μｍ以上である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
積層した磁気回路(1)が金属材料からなるシース(4)の内部にある請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。