(57)【要約】【課題】コイル表面の凹凸や変形を補整して局部当たりを防止でき、且つ長期運転後においても、熱劣化や熱収縮および電磁振動等の作用によるコイル絶縁層の損傷がなく、絶縁特性が低下しない回転電機固定子を提供する。【解決手段】固定子鉄心スロット３のスロット底部と下部コイル５との間にスロット底スペーサ４、上部コイル８と下部コイル５との間にコイル間スペーサ７、上部コイル８と楔１０との間に楔下スペーサ９が配設され、楔下スペーサ９の上部に楔１０を打ち込んで、上部コイル８および下部コイル５をスロット３内に固定してなる回転電機の固定子である。スロット底スペーサ４、コイル間スペーサ７、および楔下スペーサ９は、いずれも応力緩和層と表面保護層とを備えた緩衝材で構成されている。【選択図】図１
2009240129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心のスロット内に下部コイルおよび上部コイルの順にコイルが収納され、前記上部コイルおよび下部コイルと前記スロット側壁との間には半導電性かつ弾性を有する押圧材が介挿され、前記スロットの底部と前記下部コイルとの間にはスロット底スペーサ、前記上部コイルと前記下部コイルとの間にはコイル間スペーサを配し、前記上部コイルの外側から楔下スペーサを介して楔を打ち込んで、前記上部コイルおよび下部コイルを前記スロット内に固定してなる回転電機の固定子において、
前記スロット底スペーサ、コイル間スペーサ、および楔下スペーサは、いずれも応力緩和層と表面保護層とを備えた緩衝材で構成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記緩衝材は、耐熱性の高いエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂組成物のいずれかを用いて含浸して成るガラス繊維材を複数枚積層して成形した剛直な樹脂強化基材の少なくとも片面に、硬化後に弾性が発現する耐熱性を有する応力緩和材からなる応力緩和層と、耐熱性を有するエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂組成物のいずれかをガラス繊維材に含浸して硬化させシート状に成形した柔軟性を有する保護部材からなる表面保護層とを重ね合せて一体化して形成した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】
前記応力緩和材は、常温又は加熱硬化型の液状シリコーンゴムを含浸した単一又は複数枚のガラス繊維シートであ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】
固定子鉄心のスロット内に下部コイルおよび上部コイルの順にコイルが収納され、前記上部コイルおよび下部コイルと前記スロット側壁との間には半導電性かつ弾性を有する押圧材が介挿され、前記スロットの底部と前記下部コイルとの間にはスロット底スペーサ、前記上部コイルと前記下部コイルとの間にはコイル間スペーサを配し、前記上部コイルの外側から楔下スペーサを介して楔を打ち込んで、前記上部コイルおよび下部コイルを前記スロット内に固定してなる回転電機の固定子において、
前記上部コイルと前記下部コイルとの間に、コイル上下方向に弾性を有する半円弧状の応力緩和バネ部材を介挿したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記応力緩和バネ部材は、耐熱性の高いエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂組成物のいずれかを用いて含浸して成るガラス繊維織布を複数枚積層して加熱成形した半円状ガラス積層バネ板の凹面部に、硬化後に弾性が発現する高耐熱性のシリカの無機粉末を配合した高伸長で強粘着性のシリコーンゲルおよび液状シリコーンゴムから成る弾性部材を形成し一体化して形成した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係り、特に、固定子コイルのスロット内固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な回転電機固定子におけるコイルの鉄心スロット内固定方法について、図面を用いて説明する。
【０００３】
図６は、回転電機固定子の１スロット部分の構成を示す横断面図である。
【０００４】
図において、回転電機の固定子コイルは、導体１を流れる電流により電源周波数の２倍の周波数に相当する電磁力が発生して振動する。このため、固定子鉄心２に形成されたスロット３内に、スロット底スペーサ４およびレジンを含浸したクッション材（図示しない）を上、下面に当てた下部コイル５を収納し、スロット３側壁と下部コイル５との間に半導電性の波形積層板６を介挿し、ばね力と圧接面の摩擦力で半径方向の振動を抑制するようにしている。
【０００５】
更に、コイル間スペーサ７を介してクッション材を下面のみに当てた上部コイル８を収納し、波形積層板６をスロット３側壁と上部コイル８との間に介挿した後、加圧冶具を用いて上部コイル８および下部コイル５をスロット底方向に加圧し、クッション材を所定の寸法に圧縮して硬化させて各スペーサ４、７と接する各コイル面を平坦にする。更に、上部コイル８の上部に楔下スペーサ９を配置し、その楔下スペーサ９の上部のスロット開口部に楔１０を打ち込んでスロット３内に上部コイル８および下部コイル５を支持固定している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３００６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように構成した固定子においては、各スペーサ４、７、９と接する下部コイル５、上部コイル８の表面を平坦にするためのクッション材を加圧成形する加圧冶具が必要であり、且つ作業が煩雑で時間を要していた。また、上部コイル８の表面に凹凸や変形がある場合、楔下スペーサ９との接触面で局部当たりが存在した状態で固定されるため、楔１０を打込む際の衝撃力により、局部当たりした部分のコイル絶縁層が損傷を受けたり、さらに、起動停止による上部コイル８の熱収縮の繰返しによる影響を受けて絶縁層が損耗したりすることがある。
【０００７】
また、運転中に下部コイル５、上部コイル８の馴染みや楔１０又は半導電性の波形積層板６等に経年的劣化による枯れが生じた場合には、電磁振動の抑制効果が低下するため、局部当たりしたコイル面には、更に電磁力によるフレッティング（接触２固体間に接線方向の振動が加えられたときに生じる表面損傷）が発生し損耗が拡大する。
【０００８】
以上のように、図６に示した構成においては、コイル絶縁層の表面が損傷を受け絶縁特性の低下を招く恐れがある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コイル組立作業が簡易であり、コイル表面に凹凸や変形がある場合でも、コイル上下面がスペーサ材と局部当たりしたまま固定されることが無く、コイル表面の凹凸や変形を補整して局部当たりを防止でき、且つ長期運転後においても、熱劣化や熱収縮および電磁振動等の作用により、コイル絶縁層が損傷を受けず、絶縁特性の低下を招くことのない回転電機固定子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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明においては、固定子鉄心のスロット内に下部コイルおよび上部コイルの順にコイルが収納され、前記上部コイルおよび下部コイルと前記スロット側壁との間には半導電性かつ弾性を有する押圧材が介挿され、前記スロットの底部と前記下部コイルとの間にはスロット底スペーサ、前記上部コイルと前記下部コイルとの間にはコイル間スペーサを配し、前記上部コイルの外側から楔下スペーサを介して楔を打ち込んで、前記上部コイルおよび下部コイルを前記スロット内に固定してなる回転電機の固定子において、前記スロット底スペーサ、コイル間スペーサ、および楔下スペーサは、いずれも応力緩和層と表面保護層とを備えた緩衝材で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固定子鉄心のスロット底部と下部コイルとの間、上部コイルと下部子コイルとの間、並びに上部コイルと楔との間に緩衝材を配設したので、コイル組立作業が簡易にでき、コイル表面に凹凸や変形がある場合でも、凹凸や変形を補整してスペーサの局部当たりを防止できる。そのため、長期運転中に熱劣化や熱収縮および電磁振動等の作用により、コイル絶縁層やスペーサが損傷を受けて絶縁特性の低下を招くことのない回転電機の固定子を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図１から図５を用いて説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転電機の固定子の固定子鉄心スロット内における１スロット分のコイルの固定構成を示す横断面図である。図１に示したように、固定子鉄心２に形成されたスロット３内の底部に、緩衝材１１ａを配置し、下部コイル５を挿入した後、鉄心スロット３側壁と下部コイル５との間に半導電性を有する波形積層板６を介挿して下部コイル５の側面を固定し、バネ力と圧接面の摩擦力で下部コイル５の半径方向の振動を抑制している。
【００１４】
なお、図１には、波形積層板を下部コイル５とスロット３との間の片側に介挿したが、両側に介挿しても構わない。
【００１５】
次に、下部コイル５の上部に緩衝材１１ｂを配置し上部コイル８を挿入した後、スロット３側壁と上部コイル８との間に半導電性を有する波形積層板６を介挿して上部コイル８の側面を固定し、バネ力と圧接面の摩擦力で上部コイル８の半径方向の振動を抑制している。
【００１６】
なお、図１においては、上部コイル８とスロット３との間の片側に波形積層板を介挿したが、両側に介挿しても構わない。
【００１７】
更に、上部コイル８上部に緩衝材１１ａと波形積層板１２を配置し、スロット開口部に楔１０を波形積層板１２の外側から打ち込んで鉄心スロット３内に上部コイル８、および下部コイル５を固定している。
【００１８】
ここで、緩衝材１１ａは、図２に示すように、耐熱性の高いエポキシ樹脂組成物を含浸したガラス繊維材を複数枚積層して成形した剛直な樹脂強化基材１３、（例えば、新興化学工業株式会社製ＳＬ−Ｅ２４Ａ）の片面に硬化後に弾性が発現する耐熱性の応力緩和材１４とビスフェノールＡ系エポキシ樹脂とノボラック樹脂および三フッ化ホウ素モノエチルアミンを配合した樹脂組成物をガラスクロスに含浸して１７０℃で５時間硬化させてシート状に成形した柔軟性の保護部材１５を重ね合せて一体化したものを用い、下部コイル５および上部コイル８と接する面に保護部材１５が位置するようにスロット３内に配置した。
【００１９】
緩衝材１１ｂは、図３に示すように、剛直な樹脂強化基材１３の両面に応力緩和材１４と保護部材１５を重ね合せて一体化したものである。ここで、応力緩和材１４としては常温硬化型の液状シリコーンゴム（例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製ＴＳＥ３９９１）を含浸したガラスクロスシートを用いた。
【００２０】
このように、緩衝材は、剛直な樹脂強化基材とゴム弾性体の応力緩和材および柔軟性を有する保護部材の三層構造から成り、応力緩和材の表面に保護部材が形成されていることで、局部当たりによるコイル絶縁層やスペーサの損傷を防止し、且つ保護部材が柔軟性を有するので、局部当たりによるスペーサの応力集中を応力緩和材の弾性力で分散して吸収できるため、固定子コイルの上下面に配置するだけで、コイル表面の凹凸や変形部が局部当たりすることなく固定することができる。
【００２１】
本実施形態によれば、固定子鉄心のスロット底部と上部コイルおよび下部子コイル間、並びに上部コイルと波形積層板との間に緩衝材を配置したので、短時間でコイル組立作業が簡易にでき、コイル表面に凹凸や変形がある場合でも、凹凸や変形を補整してスペーサの局部当たりを防止できる。そのため、長期運転中の熱劣化や熱収縮、および電磁振動の作用により、コイル絶縁層やスペーサが損傷を受けて絶縁特性の低下を招くことのない回転電機の固定子を提供することができる。
【００２２】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る回転電機の固定子の鉄心スロット内における１スロット分のコイルの固定構成を示す横断面図である。図４に示すように、固定子鉄心２に形成されたスロット３内の底部に、緩衝材１１ａを配置し、下部コイル５を挿入した後、スロット３側壁と下部コイル５との間に半導電性を有する波形積層板６を介挿して固定し、バネ力と圧接面の摩擦力で半径方向の振動を抑制している。
【００２３】
ここで、波形積層板６は、第１の実施形態と同様に、スロット３と下部コイル５との間の両側に介挿しても構わない。
【００２４】
次に、下部コイル５の上部に半円弧状の応力緩和バネ材１６を２枚組み合わせて配置して上部コイル８を挿入した後、スロット３側壁と上部コイル８との間に半導電性を有する波形積層板６を介挿して固定し、バネ力と圧接面の摩擦力で半径方向の振動を抑制するようにしている。
【００２５】
ここで、波形積層板６は、第１の実施形態と同様に、スロット３と上部コイル８との間の両側に介挿しても構わない。
【００２６】
更に、上部コイル８上部に第１の実施形態と同様に、緩衝材１１ａを配置した後、スロット３の開口部に楔１０を打ち込んでスロット３内に上部コイル８および下部コイル５を固定した。また、応力緩和バネ部材１６は、図５に示すように、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂とノボラック樹脂およびジアミノジフェニルスルフォン（ＤＤＳ）と三フッ化ホウ素モノエチルアミンを配合した樹脂組成物をガラスクロスに含浸し、金型を用いて１７０℃で１時間硬化させ、更に１５０℃で１５時間後硬化させた半円状のガラス積層バネ板１７の凹面部に、シリカ（例えば、株式会社龍森製クリスタライトＡ１）を配合した高伸長で強粘着性のシリコーンゲル（例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製ＴＳＥ３０７０）から成る弾性部材１８を形成し７０℃で１時間硬化させて一体化したもので、下部上部コイルと接する面に弾性部材１８が当たるように鉄心スロット３内に配置した。
【００２７】
このように、応力緩和バネ材１６は、半円弧状のガラス積層バネ板１７と弾性部材１８の二層構造から成り、下部コイル５および上部コイル８との接触面に高伸長の弾性部材１８を配置することで、コイル表面の凹凸や変形部の局部当たりをなくして接触固定することができる。
【００２８】
一方、半円弧状のガラス積層バネ板１７は固定子コイルの自重と、楔１０をスロット３の開口部に打ち込むことで、平板に近い状態まで押し広げられてバネ力が発生する。なお、高伸長で強粘着性の弾性部材を用いているので半円弧状のガラス積層バネ板１７との追随性が良く剥離することがない。
【００２９】
また、緩衝材１１ａは、剛直な樹脂強化基材とゴム弾性体の応力緩和材および柔軟性を有する保護部材の三層構造から成り、応力緩和材上に保護部材が形成されていることで局部当たりによるスペーサの損傷を防止し、且つ保護部材が柔軟性を有するので局部当たりによる応力集中を応力緩和材の弾性力で分散して吸収できるため、固定子コイルの上下面に配置するだけで、コイル表面の凹凸や変形部が局部当たりすることなく固定することができる。
【００３０】
本実施形態によれば、下部コイル５下面と上部コイル８上面に緩衝材１１ａの保護部材が位置するように配置し、応力緩和バネ材１６の弾性部材が固定子コイル面と当たるように下部コイル５上面と上部コイル８下面に配置するだけで、長時間を要せずコイル組立作業が簡易にでき、コイル表面に凹凸や変形がある場合でも、凹凸や変形を補整して局部当たりを防止できる。そのため、長期運転中に熱劣化や熱収縮および電磁振動等の作用によってスペーサやコイル絶縁層が損傷を受けて絶縁特性の低下を招くことのない回転電機の固定子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る回転電機の固定子の固定子鉄心スロット内における１スロット分のコイル固定構成を示す横断面図。
【図２】図１の構成における緩衝材の構成例を示す横断面図。
【図３】図１の構成における緩衝材の構成例を示す横顔面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る回転電機の固定子の固定子鉄心スロット内における１スロット分のコイルの固定構成を示す横断面図。
【図５】図４の構成における応力緩和バネ材の構成例を示す横断面図。
【図６】従来の回転電機の固定子の固定子鉄心スロット内における１スロット分のコイルの固定構成を示す横断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１…導体    ２…固定子鉄心    ３…スロット  ４…スロット底スペーサ    ５…下部コイル    ６…波形積層板    ７…コイル間スペーサ      ８…上部コイル    ９…楔下スペーサ    １０…楔    １１、１１ａ、１１ｂ…緩衝材    １２…波型積層板    １３…樹脂強化基材    １４…応力緩和材  １５…保護部材    １６…応力緩和バネ材    １７…ガラス積層バネ板    １８…弾性部材
【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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