(57)【要約】【課題】金型を用いなくとも回転電機コイルの寸法精度を良好とする。【解決手段】実施形態における回転電機コイルは、コイルエンド部の複数の素線に接着剤を塗布して加熱硬化してなる素線束の外周に主絶縁材料を巻回して加熱硬化した回転電機コイルにおいて、前記接着剤のガラス転移温度が前記主絶縁部材の硬化温度より高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルエンド部の複数の素線に接着剤を塗布して加熱硬化してなる素線束の外周に主絶縁材料を巻回して加熱硬化した回転電機コイルにおいて、
前記接着剤のガラス転移温度が前記主絶縁材料の硬化温度より高い
ことを特徴とする回転電機コイル。
【請求項２】
前記接着剤を無機繊維または高分子繊維の基材に含浸させた接着剤テープを前記複数の素線の間に挟み込んで加熱硬化した
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機コイル。
【請求項３】
前記接着剤を無機繊維または高分子繊維の基材に含浸させた接着剤テープを前記複数の素線を束ねた素線束の外周に巻き回して加熱硬化した
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機コイル。
【請求項４】
前記主絶縁材料の硬化温度における前記接着剤のせん断接着力が７ＭＰa以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機コイル。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機コイルを具備した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】
本発明の実施形態は、回転電機コイルおよび回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンおよび発電機、例えば水車発電機に設けられるコイルでは、コイルエンド部の導体の周りが主絶縁材料としての主絶縁プリプレグテープ（樹脂、基材、マイカが含まれる）で巻回される。
【０００３】
この主絶縁プリプレグテープの硬化方法としては、主絶縁プリプレグテープを巻回したコイルを金型に嵌め込んで加熱硬化する方法が挙げられる。この方法では、金型によってコイル全体の形状を維持したままで主絶縁プリプレグテープを加熱硬化するため、設計値に対する寸法精度が良好なコイルの製造が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６６３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の硬化方法では、コイル一本毎に加熱硬化の処理を行なわなければならないため、段取りや加熱に多くの時間がかかり、また、コイルの形状に合わせた金型を作製することが必要であり、金型作製のための費用が高くなる。
【０００６】
本発明の目的は、金型を用いなくとも寸法精度を良好とすることが可能な回転電機コイルおよび回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態における回転電機コイルは、コイルエンド部の複数の素線に接着剤を塗布して加熱硬化してなる素線束の外周に主絶縁材料を巻回して加熱硬化した回転電機コイルにおいて、前記接着剤のガラス転移温度が前記主絶縁部材の硬化温度より高い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金型を用いなくとも回転電機コイルの寸法精度を良好とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態における回転電機コイルのコイルエンド部の第１の例を示す断面図。
【図２】実施形態における回転電機コイルのコイルエンド部の第２の例を示す断面図。
【図３】実施形態における回転電機コイルのコイルエンド部の第３の例を示す断面図。
【図４】実施形態における回転電機コイルのコイルエンド部の素線の変化量と接着剤のガラス転移温度のとの関係の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を用いて説明する。  
図１に示すように、実施形態による回転電機コイルのコイルエンド部は、複数の素線１１と、素線１１の成形後における複数の素線１１間を接着する、または素線１１の束の外周を接着するための接着剤１２と、この接着剤１２の加熱硬化後の素線１１の束の外周に巻き回して被覆する主絶縁材料１３を有する。
【００１１】
素線１１は、銅材と、この銅材を被覆する有機材料および基材からなる。また、主絶縁材料１３は、例えば基材（ガラステープ、ポリエステルテープ）、マイカ、樹脂からなる。
【００１２】
本実施形態では、接着剤１２の樹脂としての材料を、当該接着剤１２のガラス転移温度が、主絶縁材料１３の性状の変化が起こる、主絶縁材料１３の硬化温度（主絶縁材料１３の硬化時の加熱処理温度）より高いとの条件を満たす材料とする。  
このガラス転移温度は、例えば、１３０〜１５０℃以上であり、また、主絶縁材料１３の硬化温度に対して１０℃以上高いことが望ましい。
【００１３】
これにより、主絶縁材料１３の硬化温度による樹脂の収縮や、降温時の温度変化による樹脂の収縮を原因とするコイルエンド部の変形を抑制できるので、主絶縁材料１３の加熱処理中の素線１１の銅の熱伸び、主絶縁材料１３の硬化収縮、主絶縁材料１３のガラス転移温度の上下での性状変化が起きた場合であっても、形状に影響を与えないコイルの製造が可能となる。
【００１４】
接着剤１２としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦなどのエポキシ樹脂系主剤に対し、硬化剤、例えばアミン系硬化剤や酸無水物系硬化剤などを用いた２液性接着剤もしくは１液性接着剤を使用することができる。接着剤１２としては、使用時の作業の容易性などの観点から１液性が望ましい。
【００１５】
図２は、実施形態における回転電機コイルのコイルエンド部の第２の例を示す断面図である。図３は、実施形態における回転電機コイルのコイルエンド部の第３の例を示す断面図である。  
結束された素線１１へ接着剤１２を塗布してコイルエンド部を作製する方法としては、接着剤１２を素線１１に直接塗布する方法の他に、接着剤シートを用いた以下の３通りの方法が挙げられる。第１の方法は、図２に示すように、接着剤１２をガラスやポリエステルなどの無機繊維および高分子繊維からなる基材に含浸させてなる接着剤シート２２を素線束における所定の方向、ここでは素線束の長手方向に沿って素線１１間に挟み込み、接着剤１２を上記の無機繊維および高分子繊維からなる基材に含浸させてなる接着剤シート２３をコイルエンド部の外周に巻きつけ、この接着剤シート２３の加熱硬化後の素線１１の束の外周に主絶縁材料２４を巻きつけて被覆する方法である。
【００１６】
第２の方法は、図３に示すように、接着剤１２を上記の無機繊維および高分子繊維からなる基材に含浸させた接着剤シート３１を上記の所定の方向と直交する方向、ここでは素線束の短手方向に沿って素線１１間に挟み込み、この接着剤シート３１の加熱硬化後の素線１１の束の外周に主絶縁材料を巻きつけて被覆する方法である。このように接着剤シートを用いて素線を接着すれば、より形状変化が少なく、簡易な工程でコイルを製造することが可能となる。
【００１７】
また、接着剤１２を用いた時の素線１１と主絶縁材料１３との接着強度は、接着剤１２のガラス転移温度より高温側で急激に低下する。このことから、主絶縁材料１３の硬化温度と同等の温度における素線１１間のせん断接着力（せん断接着強度）は、７ＭＰa（メガパスカル）以上であることが望ましい。
【００１８】
図４は、実施形態における回転電機コイルのコイルエンド部の素線の変化量と接着剤のガラス転移温度との関係の一例を示す図である。この図４に示した例において、接着剤１２のガラス転移温度は、示差走査熱量測定を用いて確認されたものである。  
ここでは、９０度の角度をつけて曲げた素線束において、ガラス転移温度が１４２℃である接着剤１２を素線１１間に塗布した場合（Ａ)と、ガラス転移温度が６０℃である接着剤１２を素線１１間に塗布した場合（Ｂ)とを考える。
【００１９】
図４に示した例では、上記の（Ａ)の場合において主絶縁材料１３を１３０℃で加熱硬化した場合の、つまり接着剤１２のガラス転移温度が主絶縁材料１３の硬化温度より高い場合の素線１１の変化量は０．３ｍｍ（図４の４２）である。  
これに対し、上記の（Ｂ)の場合において主絶縁材料１３を上記の１３０℃で加熱硬化した場合の、つまり接着剤１２のガラス転移温度が主絶縁材料１３の硬化温度より低い場合の素線１１の変化量は１．２５ｍｍ（図４の４１）であり、上記の（Ａ）の場合と（Ｂ）の場合とで変化量に顕著な差が表れる。
【００２０】
以上説明したように、実施形態では、ガラス転移温度が主絶縁材料の硬化温度より高い接着剤を素線間や素線束外周に用いることで、主絶縁材料１３の硬化温度における樹脂や素線１１の性状変化を原因とするコイルエンド部の変形を抑制し、良好な寸法精度を得ることができる。
【００２１】
上記のように説明した、実施形態によるコイルエンド部は、回転電機の固定子コイルとして用いることができる。  
さらには、実施形態では、高温領域におけるコイルエンド部における剛性が向上する効果を有する。これにより、実施形態におけるコイルエンド部は、回転遠心力のかかる可変速揚水回転電機の固定子コイルエンド部や回転子コイルエンド部として用いることも可能である。
【００２２】
なお、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２３】
１１…素線、１２…接着剤、１３，２４…主絶縁材料、２１…素線、２２，２３，３１…接着剤シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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