(57)【要約】【課題】  寒冷地、高温地、高汚損、突然の悪天候などの天候や外部環境に左右されることなく絶縁性を確保することができる電動機を提供する。【解決手段】  スロットを有する固定子鉄心１と、固定子鉄心１の側方に一部が露出してスロットに挿入され無溶剤耐熱樹脂が含浸された絶縁線コイル２とを有する車両用の電動機において、絶縁線コイル２の少なくとも露出部の最外表面が室温硬化性シリコーンゴム層３にて被われて成るものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットを有する鉄心と、上記鉄心の側方に一部が露出して上記スロットに挿入され無溶剤耐熱樹脂が含浸された絶縁線コイルとを有する電動機において、上記絶縁線コイルの少なくとも上記露出部の最外表面が室温硬化性シリコーンゴム層にて被われて成ることを特徴とする電動機。
【請求項２】
室温硬化性シリコーンゴム層が、ポリジオルガノシロキサンを主成分とする脱アルコール硬化型あるいは脱オキシム硬化型にて成ることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
室温硬化性シリコーンゴム層は、酸化鉄（α−Ｆｅ２Ｏ３）微粉末を含有して成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
上記無溶剤耐熱樹脂は、脂肪族不飽和基を含有するオルガノポリシロキサンおよびオルガノハイドロジェンポリシロキサンを主成分とし白金系化合物を触媒として付加反応させる樹脂、または、ポリマレイミドおよびエポキシ樹脂を含有する樹脂にて成ることを特徴とする請求項１の電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用など過酷な条件にて使用される車両用電動機のような電動機に係り、特に寒冷地、高温地、高汚損、突然の悪天候に耐え得る絶縁性を有する電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道車両用の電動機は高速化、高圧化が進む中で、車両特有の重量および寸法の制約から軽量化、小型化が求められている。これに対応して電動機の熱発生に対応するコイル絶縁に対する耐熱化が要求されている。電動機は送風または吸い込み、あるいはフィン構造の熱放散で、冷却を行っている。しかしこのような装置だけでは、ある程度の温度上昇を押さえることはできるが、コイルに対する負荷は高温化してきている。電動機冷却方式には外部空気を取り入れる開放型と、空気を取り入れない密閉型がある。開放型では塵埃、汚損物、霧水の流入があり、塵埃についてはフィルター等の設置によって構造的に防ぐ方法がとられ効果が得られているが、汚損物、霧水を防ぐには限界がある。
【０００３】
このようなことは通常の路線では問題はないものの、高温多湿地帯、寒冷地、急激な悪天候へ変化する地域に電気車が投入されると、このような開放型では、高温度空気、水分に含まれる汚損物、霧水の流入を構造的に防ぎようがない。また、密閉型では、塵埃、汚損物、霧水の流入がないものの、重量、コストを押さえる必要から、電動機の温度上昇は開放型より高くなる。さらに、電動機のコイルの要求特性は耐熱性、耐寒性、耐高温度、対汚損、対水性に加え、車両機器特有の機械振動に絶えることが要求される。
【０００４】
従来の電動機は絶縁導体を層状に巻き、六角状に形成または形成前に、コイルの重層導体の周りに絶縁テープを巻き回し、鉄心スロットに挿入または挿入前に樹脂を処理し硬化させて作製した絶縁コイルにフッ素塗料を塗布している。そして、フッ素塗料の撥水作用を活用し、疎水性層を設けることで耐湿性、耐水性が得ることができるようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３２８６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電動機では、フッ素樹脂には撥水性があり単体では耐水性に優れているが、塗料型のフッ素樹脂の場合は面荒らしのない樹脂表面との長期間後の接着性が悪い。すなわち絶縁テープ、保護テープ巻き後の含浸樹脂を硬化した面へ直接塗布したものは、多年経過で剥がれが生じ易く、冷熱負荷、振動、酸性汚横物で加速される。また、物理的、化学的に表面処理して接着性良くしても、フッ素樹脂の下地の含浸樹脂が熱、冷熱負荷、振動で微小のヒビ割れると、上に塗られているフッ素樹脂にもノッチが入って割れが生じ、耐湿、耐水性の役割ができなくなる。また、フッ素樹脂とは別に、塵埃の付着防止のため、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が塗装されるコイルがあるが、これらは耐熱性が低く、高熱になる電動機では耐湿、耐水の塗装にはならない。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、天候や外部環境に左右されることなく絶縁性を確保することができる電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電動機は、スロットを有する鉄心と、鉄心の側方に一部が露出してスロットに挿入され無溶剤耐熱樹脂が含浸された絶縁線コイルとを有する電動機において、絶縁線コイルの少なくとも露出部の最外表面が室温硬化性シリコーンゴム層にて被われて成るものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動機は、スロットを有する鉄心と、鉄心の側方に一部が露出してスロットに挿入され無溶剤耐熱樹脂が含浸された絶縁線コイルとを有する電動機において、絶縁線コイルの少なくとも露出部の最外表面が室温硬化性シリコーンゴム層にて被われて成るので、絶縁線コイルに含浸された無溶剤耐熱樹脂との接着性がよく、多年経過で剥がれが生じず、さらに、冷熱負荷、振動、酸性汚換物でも剥がれず、また、熱、冷熱負荷、振動音浸樹脂でヒビ割れても、室温硬化性シリコーンゴムの特性による伸びるので、ヒビ割れが進展しなく、高温での伸び特性の劣化が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の電動機としての車両用電動機の構成を示した図、図２は図１に示した電動機のコイルの構成を示した平面図、図３は図１に示した電動機のコイルの断面を示した断面図である。図において、固定子鉄心１の側方に一部が露出してスロットに絶縁線コイル２が挿入され、固定子鉄心１から露出している絶縁線コイル２の最外表面は室温硬化性シリコーンゴム層３にて被われている。この固定子鉄心１に対向して、回転子鉄心３があり、回転子鉄心３は回転軸７と結合している。固定子鉄心１、回転子鉄心３はフレーム４およびバラケット５内に収められている。
【００１１】
導体絶縁層１４により素線絶縁した平角の導線９を図２のように六角状の成形して２列６段にし、対地絶縁テープ１１、シール絶縁テープ１２、保護テープ１３を巻いた絶縁線コイル２を形成する。この絶縁線コイル２には耐熱性無溶剤樹脂を含浸し、固定子鉄心１から側方に露出してる部分の最外表面を加熱硬化した室温硬化性シリコーンゴム層３にて被う。室温硬化性シリコーンゴム層３としては、脱アルコール、脱アセトン、脱酢酸、脱オキシム、脱アミン型があるが放出される物質の腐食性、臭気の少ない脱アルコール型あるいは脱オキシム型が適している。室温硬化性シリコーンゴム層３はポリジオルガノシロキサンを主成分とするものを使用する。また、接着性の悪い種類の室温硬化性シリコーンゴム層は含浸硬化した耐熱性無溶剤樹脂面にプライマーして、接着性を改善することができる。
【００１２】
室温硬化性シリコーンゴム層３の被覆厚さは、具体的には０．１ｍｍからｌｍｍの範囲がよい。これは０．１ｍｍより薄いとひび割れを被うゴム機能を発揮できず、１ｍｍより厚いと熱放散が悪くなるためである。一般に伸び特性の良い室温硬化性シリコーンゴム層の硬化前樹脂の粘度は高く、このような厚さを得るには、トルエン、キシレン、メチルエチルケトンなどの単独あるいは混合溶媒で希釈して、スプレー、または、刷毛塗りあるいは浸漬して塗布する方法が考えられる。塗布後は室温硬化させる方法もあるが、２００℃以下で加熱硬化する方法も可能である。室温硬化性シリコーンゴム層３の塗布範囲は少なくとも、固定子鉄心１のスロット外の絶縁線コイル２の露出部分であるが、塗布条件に応じてはスロット内の絶縁線コイル２上あるいは固定子鉄心１および絶縁線コイル２を固定する楔などにも塗布される場合があるが、特に問題が生じることはない。
【００１３】
また、室温硬化性シリコーンゴム層３に酸化鉄（黄色酸化鉄を含む）を添加する例が考えられる。これは酸化鉄の無添加の場合に比べ、加熱劣化後の伸びの低下が少なく成るためである。また酸化鉄を採用した理由は、他の無機物の補強材として炭酸カルシウム、炭酸マグネシュウム、シリカ、アルミナ、酸化チタン等があるが、これらは加熱劣化しない状態では補強効果を発揮するが、絶縁線コイルの耐熱、耐水性に必要な伸び特性を維持する加熱劣化では、酸化鉄の方が優れているためである。また、酸化鉄を添加した室温硬化性シリコーンゴム層３は、加熱劣化で重量減少が生じても、分子鎖の切断後の修復が図られ、再結合が促され伸びの低下が少ない。この性質は絶縁線コイルを保護するに適したものである。
【００１４】
また、耐熱性の良い室温硬化性シリコーンゴム層３を生かし絶縁線コイル２の耐熱性を上げるには、他の絶縁構成も耐熱性の高いものにて形成する必要がある。例えば、導電絶縁層１４にはイミド化合物のテープを用い、対地絶縁テープ１１にはガラスまたはイミド化合物をベースとしたマイカテープを用い、保護テープ１３にはガラステープを用いることをそれぞれ選定する。
【００１５】
無溶剤耐熱樹脂には、脂肪族不飽和基を含有するオルガノポリシロキサンおよびオルガノハイドロジェンポリシロキサンを主成分とし、白金系化合物を触媒として付加反応させる樹脂を用いる。これは、含浸が良くなる低粘度で、且つ、室温保管中での反応の進みが遅いことで好適である。また、シリコーン樹脂には多くの種類があるが、このタイプのシリコーン樹脂は熱劣化の起点となるシロキサン結合以外のオルガノアルキル成分が少なく加熱劣化による分解が遅く、優れた特性を有している。
【００１６】
また、シリコーン樹脂以外では、ポリマレイミドが耐熱性に良いが、ポリマレイミド化合物のみでは液状の含浸樹脂とならないので、エポキシ樹脂に溶解し、酸無水物、炭素不飽和化合物と混合し触媒を含有する樹脂として用いる。イミド成分が多いほど耐熱性が良くなるが、溶解性から添加量を多くするには限界がある。ここでは、ポリマレイミド化合物はビスマレイミドを含むものであるが、エポキシ樹脂に溶解するものであれば特に種類が限定されるものではない。エポキシ樹脂は低粘度のビスフェノールＡタイプの樹脂が適している。
【００１７】
上記のように構成された実施の形態１の電動機は、絶縁線コイルの鉄心からの露出部の最外表面を室温硬化性シリコーンゴム層にて被うように形成したので、絶縁線コイルの無溶剤耐熱樹脂との接着性が優れており、寒冷地、高温地、高汚損、突然の悪天候に耐え得る。そして、室温硬化性であるため製作が容易で耐熱性が向上でき、通常条件の運転では電動機の寿命を大幅に伸ばすことができる効果がある。
【００１８】
以下、具体的な例を用いて実証する。導体絶縁層１４としてフッ素処理ポリイミドテープをハーフラップした銅の導体９を６角状に形成し、対地絶縁テープ１１としてポリイミドフィルムベースにマイカテープをハーフラップ２回巻きし、シール絶縁テープ１２としてポリイミドテープをハーフラップ１回巻きし、保護テープ１３としてガラステープをハーフラップ１回巻きして、固定子鉄心１のスロット内に挿入し、楔で閉じる。そして、無溶剤耐熱樹脂としてシリコーン樹脂（商品名：Ｈ６２ワッカー社製）を、加圧真空含浸して２００℃、１６時間加熱硬化した。
【００１９】
そしてこの固定子鉄心１のスロット外に露出した絶縁線コイル２の露出部の最外表面に室温硬化性シリコーンゴム（ＳＥ９１５２  東レ・ダウコーニング社製  脱アルコール硬化型）をトルエンと主成分とする溶剤で６０％に希釈してスプレー塗装を行い、平均厚さが０．２ｍｍにて成る室温硬化性シリコーンゴム層３を形成した。この際の室温硬化性シリコーンゴム層３の接着性は良好であった。この固定子鉄心１に装着した絶縁線コイル２を３００℃、２０日、炉内で加熱し、その後、室温で湿度９５％から９８％の雰囲気に２日暴露した。その後の固定子鉄心１に装着した絶縁線コイルの吸湿後抵抗は２０００ＭΩ以上であった。また、吸湿後のｌｋＶでのｔａｎδは２．３％、３ｋＶでのｔａｎδは２．９％であった。
【００２０】
これに対し比較例として、室温硬化性シリコーンゴム層を被覆しなかった固定子鉄心に装着した絶縁線コイルについて実施した。結果は、吸湿後抵抗は２０００ＭΩ以上であったが、吸湿後の１ｋＶでのｔａｎδは３．０％、３ｋＶでのｔａｎδは４．０％であった。但し、ＡＣ耐圧、３ｋＶ、１０分印加では、何れも電圧破壊をおこさなかった。
【００２１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２は上記実施の形態１と異なる具体例について説明する。まず、導体、導体絶縁層、対地絶縁テープ、シール絶縁テープ、保護テープは上記実施の形態１と同様に形成している説明を省略する。無溶剤耐熱樹脂としてポリマレイミドとエポキシ樹脂を含有する樹脂を用い、加圧真空含浸して、１５０℃、５時間、２００℃、１０時間の加熱硬化を行った。そしてこの固定子鉄心１に装着した絶縁線コイル２の露出部に室温硬化性シリコーンゴム（ＳＥ５０７０  東レ・ダウコーニング社製  脱オキシム硬化型）をトルエンを主成分とする溶剤で６０％に希釈してスプレー塗装を行い、平均厚さが０．２ｍｍにて成る室温硬化性シリコーンゴム層３を形成した。この際の室温硬化性シリコーンゴム層３の接着性は良好であった。
【００２２】
そしてこのように形成された固定子鉄心１に装着した絶縁線コイル２を３００℃にて、６日間、炉内で加熱し、その後、室温で湿度９５％から９８％の雰囲気に２日暴露した。その後の固定子鉄心１に装着した絶縁線コイル２の吸湿後抵抗は２０００ＭΩ以上であった。また、吸湿後のｌｋＶでのｔａｎδは８．３％、３ｋＶでのｔａｎδは１１．５％であった。
【００２３】
これに対し比較例として、同様の条件にて形成し室温硬化性シリコーンゴム層を被覆しなかった固定子鉄心に装着した絶縁線コイルについて実施した。結果は、吸湿後抵抗は２０００ＭΩ以上であったが、吸湿後の１ｋＶでのｔａｎδは９．１％、３ｋＶでのｔａｎδは１２．２％であった。但し、ＡＣ耐圧３ｋＶ、１０分印加では、何れも電圧破壊を起こさなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１の車両用電動機の構成を示す図である。
【図２】図１に示したコイルの構成を示す平面図である。
【図３】図１に示したコイルの断面を示した断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  固定子鉄心、２  絶縁線コイル、３  室温硬化性シリコーンゴム層、
４  フレーム、５  ブラケット、６  回転子鉄心、７  回転軸、９  導体、
１１  対地絶縁テープ、１２  シール絶縁テープ、１３  保護テープ、
１４  導体絶縁層。
【図１】
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【図２】
2005278353.tif 000004
【図３】
2005278353.tif 000005