(57)【要約】【課題】回転電機固定子のスロット絶縁において、絶縁フィルムの成形、挿入時などの割れや層剥離、あるいは自動挿入時の腰折れの発生を抑制する回転電機固定子を提供する。【解決手段】複数のスロットを有する固定子鉄心と、スロット絶縁フィルムを介して前記鉄心に巻装された界磁コイルからなる回転電機固定子において、絶縁フィルムの厚みが５０〜４００μｍの範囲で、室温における破断伸度が３０〜１８０％であり、かつ引張弾性率が３．８〜５．５ＧＰａであるスロット絶縁フィルムを使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有する固定子鉄心と、スロット絶縁フィルムを介して前記鉄心に巻装された界磁コイルからなる回転電機固定子において、前記スロット絶縁フィルムの厚みが５０〜４００μｍの範囲で、室温における破断伸度が３０〜１８０％であり、かつ引張弾性率が３．８〜５．５ＧＰａであることを特徴とする回転電機固定子。
【請求項２】
前記スロット絶縁フィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、芳香族ポリアミド、及びこれらの２種以上からなる共重合体から選ばれるスロット絶縁フィルムであることを特徴とする請求項１記載の回転電機固定子。
【請求項３】
請求項２記載の回転電機固定子において、スロット絶縁フィルムが少なくとも一部に空隙部を内含していることを特徴とする回転電機固定子。
【請求項４】
請求項２又は請求項３のいずれかに記載の回転電機固定子において、スロット絶縁フィルムが少なくとも２枚以上重ね合わせたものであることを特徴とする回転電機固定子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機固定子を搭載した密閉型圧縮機。
【請求項６】
請求項５記載の密閉型圧縮機において、ＨＦＣ、ＨＣＦＣ、二酸化炭素、アンモニア、イソブタン、プロパンから選ばれる少なくとも１種の冷媒を使用していることを特徴とする密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機固定子及びそれを用いた密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調、冷凍、冷蔵などの用途に用いられる冷媒システムでは、冷媒としてフロンが用いられてきたが、オゾン層破壊の地球環境問題の観点から塩素元素を含まない代替冷媒への変更が進められてきた。代替冷媒としては炭素、水素、フッ素からなるＨＦＣ系の代替フロンが用いられている。最近、さらに地球温暖化の観点から温暖化係数のより小さな冷媒として、二酸化炭素、アンモニアなどの自然冷媒や、イソブタン、プロパンなどの炭化水素系冷媒も検討され、徐々に実用化されてきている。
【０００３】
回転機の場合、鉄心と界磁コイルとのスロット絶縁部のスロット絶縁、スロットスペーサ、くさびなどや、回転機の外装を覆うフィルム被覆絶縁部などに電気絶縁用部材としてプラスチックフィルムが用いられている。このフィルムとして従来、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルフィルムが、絶縁性能、機械的特性、耐熱性、加工成形性、コストなどの観点から広く用いられてきた。
【０００４】
しかし、上記のような冷媒の変更に伴って、システムに使用される電気絶縁用フィルムの特性への要望も変化してきている。冷媒や冷凍機油に対する安定性はもちろん、運転温度の上昇に伴う耐熱性向上、耐加水分解性向上なども求められている。冷媒によって抽出される成分、例えばオリゴマーなどもキャピラリー詰まりの一因となるため、できるだけ少ない方がよい。
【０００５】
加工性がよくコストも安価なことから、従来広く使用されてきたポリエチレンテレフタレートフィルムは耐熱性がＥ種、連続使用許容温度１２０℃であり、加水分解性も大きいため、システム系内の水分管理が重要である。また、オリゴマーの生成も見られるため、その影響も十分検討して使用する必要がある。
【０００６】
そこで、ポリエチレンテレフタレートよりも耐熱性の高いフィルムとして、特許文献１（特公昭５３−３５２８０号公報）、特許文献２（特公昭５４−１９２０号公報）、特許文献３（特開昭４８−４３１９８号公報）、特許文献４（特開昭６２−１１５６０９号公報）などに、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムが提案されている。ポリエチレンナフタレートは、ポリエチレンテレフタレートに比べて高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有していて、連続使用許容温度が１５５℃である。実際にポリエチレンテレフタレートフィルムよりも高い耐熱性が要求されるシステムで使用されている。しかし、ポリエチレンナフタレートフィルムは回転機などに適用する場合、スロットやウエッジにカッティング・成形して回転機に挿入したり、コイル成形する際に割れや層剥離が発生しやすく、加工不良の発生が生じることもあるため、生産性の点で改善の余地があった。
【０００７】
ポリエチレンナフタレートフィルムの加工方法としては、加工時の温度を２５〜８０℃にすることや、ウエッジ成形時のポンチ先端曲率半径やポンチ壁面とダイとのクリアランスを調整することで、加工時の割れや層剥離を防止する方法が提案されている。しかし、この場合には加熱装置を必要とするため、装置コスト及び加工コストの上昇につながる。また、ポンチ曲率半径やクリアランスに制限があるため、フィルム寸法自体や精度が制限され、小型化・精密化する回転電機固定子の様々な要求に十分こたえることができない。
【０００８】
また、特許文献５（特開昭５９−４００２号公報）にはポリエステルシートと四弗化エチレンシートとを張り合わせたもの、特許文献６（特開昭５９−４００３号公報）にはポリエステルシートとポリプロピレンシートとを張り合わせたもの、特許文献７（特開昭５９−６３９４４号公報）にはポリエステルシートにアラミド樹脂を塗布、焼付けしたもの、特許文献８（特開平５−１１５１４２号公報）にポリエステルフィルムと芳香族ポリアミド紙とを張り合わせたものや、ポリエチレンテレフタレートフィルムにポリエチレンナフタレートフィルムを張り合わせたものなどが提案されている。これらは、各々のフィルムの特徴があるが、耐熱性やコストの面などどれも一長一短がある。
【特許文献１】特公昭５３−３５２８０号公報
【特許文献２】特公昭５４−１９２０号公報
【特許文献３】特開昭４８−４３１９８号公報
【特許文献４】特開昭６２−１１５６０９号公報
【特許文献５】特開昭５９−４００２号公報
【特許文献６】特開昭５９−４００３号公報
【特許文献７】特開昭５９−６３９４４号公報
【特許文献８】特開平５−１１５１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような回転電機固定子のスロット絶縁には、成形、挿入時などの割れや層剥離、あるいは自動挿入時の腰折れなど、固有の問題点があった。
【００１０】
本発明の目的は、かかる問題点を解消できるスロット絶縁フィルムを提供し、回転電機固定子に適用していくことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、スロット絶縁フィルムの機械的特性、特に破断伸度と引張弾性率を調整することでカッティングや成形、スロット挿入時などに、加温などの特別な条件下におくことなしに割れや層剥離などが起きず、また、機械による自動挿入時でも腰折れなどの発生がなく、良好な加工性により生産性の低下を引き起こさないフィルムが得られる回転電機固定子を提供できることが判った。
【００１２】
スロット絶縁フィルムの厚みが５０〜４００μｍの範囲で、室温における破断伸度が３０〜１８０％であり、かつ引張弾性率が３．８〜５．５ＧＰａの場合には、適度な腰と硬さを有していて、成形や挿入時に割れや層剥離、腰折れなどの発生が少なくなる。そのため、上記機械特性を有するフィルムを用いれば、加工性の課題は減少するため、要求される他の特性、耐熱性や加水分解性、表面滑り性、電気的特性、コストなどを考慮してフィルムの材質を決定することができる。好ましい材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、芳香族ポリアミド、及びこれらの２種以上からなる共重合体などが挙げられる。もちろん材質によっては、フィルム製造条件の調整だけでは上記破断伸度と引張弾性率を有するフィルムを作成することが困難な場合もあるので、その場合はフィルム内に空隙を設けることなどにより調整することが好ましい。また、もちろんこれらのフィルムを単体ではなく、張り合わせたりして用いても良好な作用効果が得られる。
【００１３】
上記発明をまとめると、次のとおりである。
【００１４】
本件出願に係る第１の発明は、複数のスロットを有する固定子鉄心と、スロット絶縁フィルムを介して前記鉄心に巻装された界磁コイルからなる回転電機固定子において、前記スロット絶縁フィルムの厚みが５０〜４００μｍの範囲で、室温における破断伸度が３０〜１８０％であり、かつ引張弾性率が３．８〜５．５ＧＰａであることを特徴とする回転電機固定子である。
【００１５】
また、本件出願に係る第２の発明は、上記第１の発明において、前記スロット絶縁フィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、芳香族ポリアミド、及びこれらの２種以上からなる共重合体から選ばれるスロット絶縁フィルムであることを特徴とする回転電機固定子である。
【００１６】
また、本件出願に係る第３の発明は、上記第２の発明の回転電機固定子において、スロット絶縁フィルムが少なくとも一部に空隙部を内含していることを特徴とする。
【００１７】
また、本件出願に係る第４の発明は、上記の第２の発明又は第３の発明の回転電機固定子において、スロット絶縁フィルムが少なくとも２枚以上重ね合わせたものであることを特徴とする。
【００１８】
また、本件出願に係る第５の発明は、上記の第１の発明、第２の発明、第３の発明、又は第４の発明の回転電機固定子を搭載した密閉型圧縮機である。
【００１９】
また、本件出願に係る第６の発明は、上記第５の発明において、ＨＦＣ、ＨＣＦＣ、二酸化炭素、アンモニア、イソブタン、プロパンから選ばれる少なくとも１種の冷媒を使用していることを特徴とする密閉型圧縮機である。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、室温での破断伸度が３０〜１８０％であり、かつ引張弾性率が３．８〜５．５ＧＰａである絶縁フィルムを用いた回転電機固定子を提供することで、回転電機固定子のスロット絶縁に存在する固有の問題である成形、挿入時などの割れや層剥離、あるいは自動挿入時の腰折れなどを抑制できる。そのため、不良率の低減、生産性の向上が図れ、産業上有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施の形態）
以下、本発明を更に詳しく説明する。
【００２２】
本発明の絶縁フィルムは、フィルムの厚みが５０〜４００μｍの範囲で、室温における破断伸度が３０〜１８０％であり、かつ引張弾性率が３．８〜５．５ＧＰａである。破断伸度がこれよりも小さい場合、または引張弾性率が大きい場合はフィルムが硬くなり割れや層剥離が発生しやすくなる。逆に破断伸度がこれよりも大きい場合、または引張弾性率が小さい場合はフィルムが軟らかくなり腰折れの発生率が大きくなる。
【００２３】
また、フィルムの厚みが薄くなると破断伸度、引張弾性率が上記範囲内でも、腰折れの発生が大きくなる上、適用される回転電機固定子によっては十分な絶縁距離が得られなくなり絶縁不良を起こす場合も出てくる。
【００２４】
逆にフィルム厚みが厚くなると、割れやすくなる上、相対的にコイルの占積率が低下することからモータ効率の低下を招くこともあり得る。
【００２５】
高い耐熱性を必要としない場合は、上述したようにポリエチレンテレフタレートが最も好ましいが、より高い耐熱性を要求される場合には、ポリエチレンナフタレートやポリフェニレンサルファイド、芳香族ポリアミドなどが好ましい。
【００２６】
また、フィルム内に空隙を設けたり、他のフィルムと張り合わせたり、あるいはフィルム表面にコーティングなどを施すことにより、破断伸度、引張弾性率を上記範囲にもってきたり、他の特性を向上させたりしてもよい。
【００２７】
回転電機固定子を有する密閉型圧縮機において、ＨＦＣ、ＨＣＦＣ、二酸化炭素、アンモニア、イソブタンから選ばれる少なくとも１種を冷媒として用いた場合に、従来と異なる運転条件、温度や油の違いによりポリエチレンテレフタレートが使用困難な場合に、その要求特性に合わせて、かつ破断伸度、引張弾性率を上記範囲になるように調整した上記フィルムを適用することは有効である。
【００２８】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。ただし、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
１．絶縁フィルムの作成方法に関して説明する。
【００３０】
本発明で用いる絶縁フィルムの厚みは５０〜４００μｍであるが、さらに好ましくは１００〜３００μｍである。上述したようにフィルム厚みが薄くなると電気絶縁性不足や腰折れの課題が生じる。一方、フィルム厚みが厚くなると、フィルムの割れや層剥離、占積率の低下の課題が生じる。
【００３１】
また、本発明で用いる絶縁フィルムには必要に応じて、無機粒子や有機滑剤等の添加物を添加してもよい。無機粒子としては酸化珪素、炭酸カルシウム、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、マイカ、クレー、タルクなどが挙げられる。また、有機滑剤としてはステアリン酸アミドやオレイン酸アミドなどのアミド化合物が挙げられる。その他に酸化防止剤や難燃剤、耐候剤なども添加してもよい。
【００３２】
また、本発明で用いる絶縁フィルムは、破断伸度、引張弾性率が上記範囲内であれば、一軸あるいは二軸方向に延伸してあるもの、あるいは未延伸のものでも良好な作用効果が得られる。
【００３３】
本発明で用いる絶縁フィルムの作成方法の一実施例を以下に示す。
【００３４】
固有粘度０．６０ｄｌ／ｇのチップ状ポリエチレンナフタレート樹脂を単軸押出機に投入して、３００℃で溶融・混練して、ダイスリットから押出した。押出された溶融樹脂は２０℃の冷却キャスティングドラム上で冷却固化され、未延伸フィルムとした。次に該シートを、まず長手方向に１４０℃で延伸、次に１４５℃で幅方向に延伸して、２３０℃に制御された温度ゾーンで熱処理を施して、二軸延伸フィルムを作成した。この延伸倍率を変更することによって、破断伸度及び引張弾性率の異なる数種類のポリエチレンナフタレートフィルムを作成した。
【００３５】
また、上記ポリエチレンナフタレート樹脂にポリメチルペンテン微粒子を添加して単軸押出機で同様に押出し、延伸することで、空隙を内含した二軸延伸フィルムも作成した。ポリメチルペンテン添加量や延伸倍率を変化させることで破断伸度及び引張弾性率の異なる数種類のポリエチレンナフタレートフィルムを作成した。なお、空隙を内含させたフィルムは誘電率を小さくすることが可能なため、電気的特性では有効なフィルムとなる。
【００３６】
なお、フィルム厚みはどの場合も２５０μｍとした。
【００３７】
２．破断伸度、引張弾性率の測定に関して説明する。
【００３８】
得られたフィルムの破断伸度、引張弾性率の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−７１２７に準じた。フィルムをＪＩＳ４号ダンベル片に打ち抜き、引張試験機により引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、室温（２５℃）の条件で引張試験を行った。
【００３９】
３．加工特性評価に関して説明する。
【００４０】
フィルムを長手方向に４０ｍｍ、幅方向に２０ｍｍに切り出し、幅方向に平行に両端部を５ｍｍずつ折り返してモータ挿入用サンプルを作成した。このサンプルを回転電機固定子スロットに自動挿入して、エナメル線を巻き込んだ。次にエナメル線部分をプレス・成形した。自動挿入時の腰折れの発生、及びエナメル線部分成形時の割れ、あるいは層剥離の評価を行った。
【００４１】
なお、各フィルムで１２０枚ずつ評価を行った。
【００４２】
４．評価結果に関して説明する。
【００４３】
（表１）に各種絶縁フィルムの長手方向の破断伸度、引張弾性率、腰折れ発生数、割れまたは層剥離発生数を示す。
【００４４】
【表１】
2005151684.tif 000002
この結果より、破断伸度が小さく、引張弾性率が大きい場合、割れや層剥離の発生数が多くなる傾向にあり、逆に破断伸度が大きく、引張弾性率が小さい場合には、腰折れの発生が多くなることが判る。
【００４５】
そのため、割れや層剥離、及び腰折れの発生を抑制するためには、適度な範囲の破断伸度と引張弾性率を有するフィルムを用いる必要がある。
【００４６】
ポリエチレンナフタレートフィルムをスロット絶縁フィルムとして使用する場合、本実施例のＮｏ．５〜Ｎｏ．７、Ｎｏ．９のような破断伸度、引張弾性率を有するフィルムを用いることで、割れや腰折れの発生し難い回転電機固定子を得ることができる。
【００４７】
そのため、ポリエチレンテレフタレートよりも高い耐熱性を必要とする密閉式圧縮機、例えば、冷媒として二酸化炭素を使用するような高い吐出温度になる圧縮機には、上述した本実施例の回転電機固定子を適用することで、従来のポリエチレンテレフタレートと同様の加工性を有する密閉式圧縮機を提供できる。
【００４８】
なお、本実施例では、ポリエチレンナフタレートを用いたが、上述の絶縁フィルムでも、良好な作用効果が得られる。
【００４９】
また、本実施例の様に空隙を内含させたり、あるいは２枚以上のフィルムを重ね合わせることにより、機械的特性を調整しても、良好な作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る回転電機固定子、及びそれを用いた密閉型圧縮機は、回転電機固定子のスロット絶縁に存在する固有の問題である成形、挿入時などの割れや層剥離、あるいは自動挿入時の腰折れなどを抑制する効果を有し、空調、冷凍、冷蔵などの用途に用いられる冷媒システムとして有用である。