(57)【要約】【課題】  巻線内に含浸したワニスの外部流出を防止し、かつ巻線内部のワニス充填密度を高めるとともにワニス滴下プロセスの簡素化・生産性向上を可能とする固定子を得る。【解決手段】  鉄心に絶縁材を挿入した後に巻線処理を施した回転電機の固定子鉄心と、この固定子における各相間の巻線間に配設する絶縁材であって、固定子径方向の幅が、固定子軸方向上下端部より固定子軸方向中央部が狭い構造とする絶縁材と、前記固定子鉄心の巻線処理部に注入されたワニス材と、を備えた回転電機の回転子に関し、隣接した巻線間との空間・隙間により低くなるワニス流動抵抗を高め、巻線内に含侵したワニスの流動制御を行うものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心に絶縁材を挿入した後に巻線処理を施した回転電機の固定子鉄心と、
この固定子における各相間の巻線間に配設する絶縁材であって、固定子径方向の幅が、固定子軸方向上下端部より固定子軸方向中央部が狭い構造とする絶縁材と、
前記固定子鉄心の巻線処理部に注入されたワニス材と、
を備えたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記絶縁材は、複数分割構造とし、各分割構造が積層或いは離間して巻線間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記絶縁材は、固定子軸方向上下端部のみに配設されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
鉄心に絶縁材を挿入した後に巻線処理を施した回転電機の固定子鉄心と、
この固定子における各相間の巻線間に配設する絶縁材であって、固定子径方向の内径側もしくは外径側の各相間の巻線の空間が広い部分に配設された絶縁材と、
前記固定子鉄心の巻線処理部に注入されたワニス材と、
を備えたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項５】
ワニス材を注入する際の下側部分となる固定子軸方向下端部に、回転子径方向にわたる絶縁材を配設することを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記絶縁材は、固定子径方向において内径側と外径側で厚みが異なることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機の固定子に使用される、隣接した巻線間に配設するテープ形状・構造に関する。さらに詳しくは、ワニス絶縁処理に関し、巻線内に含浸したワニスの外部流出を防止し、かつ巻線内部のワニス充填密度を高めるとともに、生産プロセスの簡素化・生産性向上を可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機においては、鉄心に絶縁材を挿入した後に巻線処理を施した固定子の巻線保護・固着のため樹脂含浸処理が行われており、この樹脂含浸処理を行うことにより、絶縁性・耐熱性、耐環境性、機械特性などの様々な機能を巻線に対して付与している。
固定子の樹脂含浸処理としてワニス処理工法は、滴下含浸処理、半浸漬回転処理、全含浸処理、真空含浸処理、刷塗り、流塗りなどが挙げられ、これらの工法は回転電機の要求品質により使い分けられている。
【０００３】
特に、固定子の樹脂含浸処理の一例であるワニス滴下含浸法は、予備加熱した固定子を回転させ、必要な場所のみに短時間で硬化するワニスを滴下するものである。
固定子に滴下したワニスは、毛細管現象に加え自重により巻線間を鉄心軸方向下部へと浸透し、下端部へ浸透後、固定子外へ漏れることなく硬化し、廃液レスの作業も可能となる。
なお、ワニス滴下含浸法により、適正なワニス含浸状態を得て、かつ固定子外部へワニスが漏れることなく硬化させるためには、固定子予備加熱温度、固定子傾斜角、ワニス滴下速度、ワニス滴下位置を制御する必要がある。
近年の回転電機では、巻線線積率の向上が目覚ましく、かつ絶縁耐力の向上として相間紙などが適用されているため、巻線内のワニス充填密度が低下し、全ての巻線を完全に固着することが困難となっている。
そのためワニス充填密度を高める様々な条件が検討されている。また、作業性・生産性、設備トラブルの観点よりワニス滴下処理の簡素化を可能とする様々な条件が検討されている。
【０００４】
ワニス滴下含浸法によりワニス充填密度を向上させる手法として、固定子巻線の各巻線間に介装される相間紙の角部を面取りすることが知られている。（特許文献１参照）
また、ワニス滴下含浸法により固定子外部へワニスが漏れることなく硬化させる手法として、スロット絶縁紙の両端にカフス部を設けることが知られている。（特許文献２参照）
また、ワニス滴下含浸法によりワニス充填密度を向上させ、かつ固定子外部へワニスが漏れることなく硬化させるとともに生産性向上を可能とする手法として、鉄心中心軸を水平に対して傾斜せしめた姿勢で固定子を保持し、鉄心中心軸の周りに回転させながら、巻線部の傾斜上部にあたる端部にワニスを滴下し、滴下終了後、固定子の姿勢を鉄心中心軸が水平となるように変更することが知られている。（特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−６１２４９号公報
【特許文献２】特開平６−３４３２３８号公報
【特許文献３】特開平９−６６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたワニス滴下含浸処理方法では、相間紙と最外層巻線が相間紙の面取りした角部を除いて接触しているため、相間紙と接触している最外層巻線には十分なワニスが含浸されず、特に相間紙の面取りした角部から固定子軸方向において離れた巻線下端部では十分な含浸をすることが出来ず未固着が発生するという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２に開示されたワニス滴下含浸処理方法では、スロット絶縁紙の両端にカフス部を設けることで固定子外部へワニスが漏れることなく硬化させることは可能となるが、スロット絶縁紙と最外層巻線が接触しているため、最外層巻線部においては十分なワニスが含浸されず未固着が発生するという課題があった。
【０００８】
また、特許文献３に開示された固定子のワニス滴下含浸処理方法では、固定子傾斜角が鉄心中心軸を水平に対して0°から２０°の範囲内にてワニス滴下を実施する必要があり、かつワニス滴下終了後には鉄心中心軸を水平にする必要がある。すなわち、ワニス滴下含浸処理における固定子傾斜角の緻密な制御が必要であった。また、ワニス滴下時の固定子傾斜によりワニス滴下速度を早くすることができず生産性向上を図ることが出来なかった。
【０００９】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は巻線内に含浸したワニスの外部流出を防止し、かつ巻線内部のワニス充填密度を高めるとともにワニス滴下プロセスの簡素化・生産性向上を可能とする固定子を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る回転電機の固定子は、鉄心に絶縁材を挿入した後に巻線処理を施した回転電機の固定子鉄心と、この固定子における各相間の巻線間に配設する絶縁材であって、固定子径方向の幅が、固定子軸方向上下端部より固定子軸方向中央部が狭い構造とする絶縁材と、前記固定子鉄心の巻線処理部に注入されたワニス材と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ワニス処理する回転電機の固定子において、隣接する巻線間にテープが配設されており、このテープを固定子軸方向において上下に配設し、加えてテープが巻線部と接触なき部分を有することで、巻線内に含浸した樹脂の外部流出を防止し、かつ巻線内部の樹脂充填密度を高めるとともに、生産プロセスの簡素化・生産性向上を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】サーボモータの断面図である。
【図２】回転軸に対して垂直に分割した時のスロット断面図である。
【図３】テープを配設する際の状態を示した固定子の斜視図である。
【図４】固定鉄心にテープが配設された状態を示す概念図であって、、固定子径方向のテープ幅が、固定子軸方向上下端部より固定子軸方向中央部が小さい場合のテープ形状の一例を示した図ある。
【図５】固定子巻線にワニス滴下処理する際の斜視図である。
【図６】ワニス滴下時のワニス流動を示した固定子の斜視図である。
【図７】固定鉄心にテープが配設された状態を示す概念図であって、テープが固定子軸方向に複数分割されており、かつテープが接触している場合のテープ形状の一例を示した図ある。
【図８】固定鉄心にテープが配設された状態を示す概念図であって、テープが固定子軸方向に複数分割されており、かつテープが離間している場合のテープ形状の一例を示した図ある。
【図９】固定鉄心にテープが配設された状態を示す概念図であって、テープが固定子軸方向上下端部のみであり固定子軸方向中央部には配設なき場合のテープ形状の一例を示した図である。
【図１０】固定鉄心にテープが配設された状態を示す概念図であって、テープが固定子径方向の内径側か外径側の何れか一方である場合のテープ形状の一例を示した図である。
【図１１】固定鉄心にテープが配設された状態を示す概念図であって、テープが固定子径方向の内径側か外径側の何れか一方のみに加えて固定子軸方向下端部にテープを配設した場合のテープ形状の一例を示した図である。
【図１２】固定子の回転軸に対して垂直に分割した時のスロット断面図である。
【図１３】固定鉄心にテープが配設された状態を示す概念図であって、テープの厚みが固定子径方向内径側と外径側で異なる場合のテープ形状の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本発明の実施形態を図面参照しながら説明する。
なお、本実施形態の説明では、回転電機としてサーボモータの例を説明するものである。
【００１４】
図１は、本実施形態の説明において使用するサーボモータの断面図、図２は、回転軸に対して垂直に分割した時のスロット断面図、図３は、固定子２の斜視図である。
図において、サーボモータは回転子１と固定子２で構成され、回転子１は回転軸３に固設されている。固定子２は電線４が巻装して施され、フレーム５で覆われており、両端にはブラケット６が設けられている。
固定子２は例えば電磁鋼板を複数枚積層して形成されている固定子鉄心７に絶縁材８が挿入され、電線４を巻装した後に、隣接する巻線間９にテープ１０が配設されている。
テープ１０はポリイミドフィルムやポリエステルフィルムなど、要求特性に応じたものを使用する。
【００１５】
図４は、固定鉄心に本実施の形態におけるテープ１０が配設された状態を示す概念図であり、テープ１０は固定子径方向１１の幅が、固定子軸方向12における上端部１３より固定子軸方向中央部１４が小さくなり、該中央部１４から下端部１５にわたり広がる形状となっている。
なお、図４では、上述した構造として、いわゆる三角形が中央部１４で点対称となった形状を図示している。
【００１６】
次に、巻線４にワニス滴下含浸処理する手法を説明する。
図５は固定子巻線にワニス滴下処理する際の斜視図であり、図６はワニス滴下時のワニス流動を示した固定子２の斜視図である。
固定子２の巻線４にテープ１０を配設し、ノズル１６から巻線間９に対して、熱硬化型でありポリエステル系ワニスやエポキシ系ワニス、エポキシポリエステル系ワニス等を滴下する。なお、ワニス１７の粘度は必要とする作業性に応じて、適宜希釈して用いる。
滴下されたワニス１７は固定子軸方向上端部１３に配設されたテープ１０により、ワニス流動抵抗が高まり、直ちに下端部１５側に流れることなく、隣接する巻線間上端部１８と巻線上にワニス溜まり１７ａが発生する。
このワニス溜まり１７ａは徐々に隣接する巻線間９と巻線内部へと流れ、巻線内に流れたワニスは毛細管現象に加えて自重により固定子軸方向下側１２へと浸透していく。
【００１７】
そして、隣接する巻線間９へと流れたワニス１７は、テープ上１０へと流れていく。
ここで、テープ１０配設により隣接した巻線間9の空間が減少することから、ワニス流動抵抗は高くなり、ワニス１７はテープ上１０に留まる。このワニスは隣接する巻線へ浸透するとともに、規定量を超えた段階で固定子軸方向下側１２の固定子軸方向中央部１４へと流れていく。
その後、固定子軸方向下側１２の固定子軸方向中央部１４へと流れたワニス１７は、巻線内部へと浸透する。
このように、固定子軸方向下端部１５に配設されたテープ１０と接触した最外層巻線内へもワニス１７が浸透する。
また、ワニス１７は固定子軸方向１２に対して固定子径方向１１へも広がるため、最終的には固定子軸方向上端部１３までワニス１７は浸透する。
【００１８】
固定子軸方向下端部１５へ流れたワニス１７は、固定子軸方向上端部１３を通過したワニス１７より少量であり、かつ固定子軸方向下端部１５に配設したテープ１０によりワニス流動抵抗が高くなるためワニス１７はテープ上１０に留まると同時に、留まったワニス１７は隣接する巻線２２へも浸透する。
すなわち、本プロセスにより、巻線内に含浸した１７の外部流出を防止するとともに、巻線内部の樹脂充填密度を高めることができる。
【００１９】
なお、図４で示したテープ形状は、複数形状のテープを接触貼り合わせた形状である図７への変形例のみならず、複数形状のテープを分割しテープ間に空間を持たせた図８への変形例等、適宜対応可能となる。
すなわち、テープは固定子径方向１１の幅が、固定子軸方向12における上端部１３より固定子軸方向中央部１４が小さくなり、該中央部１４から下端部１５にわたり広がる形状とすることで、上述した含浸作用を有する。
【００２０】
その他、図９に示すように、テープ１０を固定子軸方向上端部１３及び下端部１５のみに配設され、固定子軸方向中央部１４には配設されていない状態としてもよい。
尚、図７で示したテープ形状も、上端部１３及び下端部１５のテープ設置面積と、中央部１４のテープ設置面積との関係から、上述した図４のテープ形状と同様な含浸作用を有するものである。
【００２１】
実施の形態２．
図１０は、他のテープ構造を示す概念図であり、テープ１０は固定子径方向１１の内径側か外径側の何れか一方に配設したものである。
また、同様に、図１１は、図１０出示したテープ構造に加え、固定子軸方向下端部１５にテープ１０を配設したものである。
なお、テープ配設箇所である固定子径方向１１の内径側か外径側の何れか一方とは、固定子径方向において隣接する巻線間との隙間が大きい方を示す。
【００２２】
本実施の形態においては、滴下されたワニス１７は、隣接する巻線間との隙間が大きい方に配設された固定子径方向１１テープによりワニス流動抵抗が高くなることから、隣接する巻線間上端部と巻線上にワニス溜まり１７ａが発生し、徐々に隣接する巻線間と巻線内にワニス１７が流れる。
巻線内に流れたワニス１７は自重と毛細管現象により固定子軸方向下側１２へと浸透すると同時に、テープ１０と最外層巻線が接触する部分へも浸透する。
また、ワニス１７は固定子軸方向１２に対して固定子径方向１１へも広がるため、固定子径方向１１へのワニス浸透が起こる。
この後、固定子軸方向下側１２へと流れたワニス１７は、固定子軸方向下端部１５に配設されたテープ１０によりワニス１７が保持され、ワニス１７が固定子外部へ垂れることなく保持することが可能である。
すなわち、この場合においても上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図１２は、固定子２の回転軸３に対して垂直に分割した時のスロット断面図を示したものであり、図１３は、テープ厚みが固定子径方向１１において内径側と外径側で異なるテープ１０を配設した場合の概念図である。
本実施の形態においては、含浸作用は、上述した実施の形態１，２と同様の効果を得ることが可能である。
【００２４】
尚、上述した実施の形態１〜３の何れか単独での適用、もしくは複数の組合わせでの適用においても同様の効果を得ることが可能であることは言うまでもない。
その他、各実施の形態のワニス滴下含浸処理において、ワニス滴下時の固定子傾斜角は、固定子軸方向１２を水平にした状態を基準として固定子軸方向水平状態である０°から鉄心軸方向中央となる９０°の範囲内にて対応可能であり、特に図５で示した固定子軸方向１２を水平にした状態を基準とし９０°回転した際が、固定子傾斜角調整が簡素化でき、また、ワニス滴下された巻線４から最も遠い巻線４までにワニスが到達する時間であるワニス浸透速度は最も早くなり、生産性向上が可能となる。これは、ワニス浸透速度は固定子傾斜角に依存し、ワニス浸透速度：固定子傾斜角９０°＞８０°＞７０°・・・＞０°の順で表され、固定子傾斜角度が０°に近いほどワニス浸透速度は遅くなり、固定子傾斜角度が９０°に近いほどワニス浸透速度は速くなるためである。
【００２５】
上述の各実施の形態によれば、鉄心に絶縁材を挿入した後に巻線処理を施し、ワニス滴下含浸処理する固定子において、巻線内に含浸したワニスの外部流出を防止し、かつ巻線内部のワニス充填密度を高めるとともに、生産プロセスの簡素化を図ることができる。
すなわち、最外層巻線が相間紙と接触する場合でもワニスを十分に含浸し、全ての巻線においてワニス高充填・固着でき、また、絶縁紙の両端にカフス部を設ける必要もない。
なお、本実施形態の説明においては、サーボモータを事例に説明したが、他の回転電機に適用してもよく、また発電機などのほかの構成の回転電機に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  回転子、２  固定子、３  回転軸、４  電線（巻線）、５  フレーム、６  ブラケット、７  固定子鉄心、８  絶縁材、９  隣接した巻線、１０  テープ、１１  固定子径方向、１２  固定子軸方向、１３  固定子軸方向上端部、１４  固定子軸方向中央部、１５  固定子軸方向下端部、１６  ノズル、１７  ワニス、１７ａ  ワニス溜まり。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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