(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め作製した絶縁コイルを、回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定する際に、前記絶縁コイルの側面と前記スロットの内面との間に配置され、前記絶縁コイルを前記スロット内に固定する、少なくとも１つの補強シート層と前記補強シート層の少なくとも片面に積層されたゴム状弾性体層とを有する積層シートからなり、積層方向の体積抵抗率が１００〜１０５Ωｃｍである回転電機の絶縁コイル固定部材において、
前記ゴム状弾性体層の表面にスリットが形成されていることを特徴とする絶縁コイルの固定部材。
【請求項２】
予め作製した絶縁コイルを、回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定するにあたり、前記絶縁コイルの側面と前記スロットの内面との間に請求項１記載の固定部材を配置して前記絶縁コイルを前記スロット内に挿入し固定してなることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
予め作製した絶縁コイルを、回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定するにあたり、前記絶縁コイルの側面と前記スロットの内面との間に高熱伝導性のグリース、オイルコンパウンド層又は無機潤滑剤層が形成されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
予め作製した絶縁コイルを、回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定するにあたり、前記絶縁コイルの少なくとも前記スロットの壁面に対向する側面を、請求項１に記載の固定部材により被覆して挿入することを特徴とする絶縁コイルの固定方法。
【請求項５】
請求項４記載の絶縁コイルの固定方法において、前記絶縁コイルの少なくとも前記スロット内面との対向面がゴム状弾性体層となるように、前記絶縁コイルの少なくとも前記スロットの壁面に対向する側面を、請求項１に記載の固定部材により被覆することを特徴とする絶縁コイルの固定方法。
【請求項６】
請求項４記載の絶縁コイルの固定方法において、前記絶縁コイルの少なくとも前記スロット内面との対向面が補強シート層となるように、前記絶縁コイルの少なくとも前記スロットの壁面に対向する側面を、請求項１に記載の固定部材により被覆することを特徴とする絶縁コイルの固定方法。
【請求項７】
請求項４又は５記載の絶縁コイルの固定方法において、  前記絶縁コイルの固定部材として、最外層を形成するゴム状弾性体層にスリットが設けられているものを使用し、かつ前記固定部材を前記絶縁コイルの挿入方向に対し前記スリットが所定の角度をなすように、前記絶縁コイルの少なくとも前記スロットの壁面に対向する側面を、請求項１に記載の固定部材によりして被覆することを特徴とする絶縁コイルの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機における絶縁コイルの固定部材、該固定部材を備えた回転電機及び絶縁コイルの固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機や発電機等の回転電機は、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成されている。この絶縁コイルには、運転中、主として、半径方向に作用する電磁力や長手方向に作用する熱伸縮力等の各種の力が作用する。このため、通常は、これら各種の力に耐えて、絶縁コイルの機能を維持する目的で、電動機や小容量の発電機では、絶縁コイルを鉄心のスロット内に収納した後に、樹脂の含浸・硬化処理を行うようにしている。
【０００３】
しかしながら、サイズの大きな発電機では、コイル収納後の樹脂の含浸が困難であるため、樹脂の含浸・硬化等の処理を予め行った絶縁コイルを鉄心のスロット内に収納するようにしている。
【０００４】
図８は、この種の従来の回転電機のステータの一例を示す部分断面斜視図であり、予め樹脂の含浸・硬化等の処理を行った、絶縁物２６と導体２７とからなる絶縁コイル２８を、複数の鋼板１を積層してなる鉄心２のスロット３内に収納している。絶縁コイル２８は、図８の上下面に位置するＦＲＰからなるスペーサ２９とこれらのスペーサ２９に図８の上下方向に圧縮力を与える楔３０によって固定されている。また、絶縁コイル２８は成形寸法にばらつきがあり、また、鉄心２のスロット３の寸法も一様でないため、一般にスロット３は余裕を持たせた寸法で形成されている。従って、絶縁コイル２８の側面とスロット３の内面との間には間隙が生じる。そのため、図８に示した従来例では、絶縁コイル２８の側面片側に残存する間隙２２に、その大きさに応じたＦＲＰシート２０を挿入することにより、絶縁コイル２８を固定している。
【０００５】
また、図９に示したように、上記ＦＲＰシートに代えて波状の断面を有するＦＲＰ板２１を間隙２２に挿入し、このＦＲＰ板２１の形状回復力及びその摩擦力によって絶縁コイル２８を固定している例もある。
【０００６】
また、図１０に示したように、予め絶縁コイル２８の側面に、無機物を充填した弾性体層３１、無機物が充填されてない弾性体層３２からなる固定部材３３を形成し、この固定部材３３と共に絶縁コイル２８をスロット３内に挿入し、二つの弾性体層３１，３２からなる固定部材３３の反発力、及び鉄心２との摩擦力によって、絶縁コイル２８を固定している例（カナダ特許第９３２０１３号）や、さらに、特願平８−２４３７８０号として提案された、無機物の形状を短繊維状にして絶縁コイル２８から鉄心２への熱伝達性能を向上させたものもある。
【０００７】
また、図１１に示したように、片面を波状に成形した弾性体のシート３４を絶縁コイル２８の側面に形成し、見かけ状の弾性率を低下させて挿入を容易にしている例（米国特許第４００８４０９号）もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
絶縁コイル２８とスロット３との間に生じる間隙２２は、高い熱抵抗を有し、運転中に導体２７内で発生したジュール熱を鉄心２側に伝え難くし、絶縁コイル２８の温度上昇をもたらし、その結果、絶縁物２６を構成する有機物の電気的、機械的特性の劣化を促進するため、上記のように間隙２２を低減することは回転電機の性能向上につながる。
【０００９】
しかしながら、図８に示した手段は、ＦＲＰシート２０の剛性が高く、該ＦＲＰシート２０では、積層した薄い鋼板１から構成されることによって鉄心２のスロット３内面に形成される凹凸に追従することができない。このため、ＦＲＰシート２０を充填しても微少な空隙が残り、鉄心２への熱伝導を阻害することがある。また、ＦＲＰシート２０は、異なる厚さを有するものを連続的に用意することは不可能であるため、実使用上、用意した所定厚さのＦＲＰシート２０で調整できない場合には、挿入しないこともある。従って、この場合には間隙２２により広範囲で熱伝導が阻害されることになると共に、絶縁コイル２８の固定力も低下させることになる。
【００１０】
図９に示した手段を用いた場合には、間隙２２の寸法変化に対しても十分対応することができるが、その波状断面によって、絶縁コイル２８とスロット３との間に空隙が残ることになり、熱伝導性能の点からは好ましくない。
【００１１】
図１０に示した手段は、無機物を配合する弾性体層３１及び配合しない弾性体層３２を用いることにより、スロット３内の凹凸に追従して空隙を残さない構造となっているが、無機物や金属に比較して熱伝導性に劣る有機物のみの弾性体層３２が存在するため、この弾性体層３２で熱伝導が阻害されることがある。また、絶縁コイル２８に弾性体層３１，３２からなる固定部材３３を形成若しくは貼り付けて鉄心２のスロット３に挿入すると、運転中に種々の振動が絶縁コイル２８に加わった際に、薄い鋼板１のエッジによって亀裂を生じて絶縁コイル２８の表面から剥離したり脱落したりし、長期運転することにより、結果として広い領域にわたって空隙が生じるおそれがある。短繊維等を充填した場合も同様で、亀裂を生じて、空隙を生じるおそれがある。
【００１２】
図１１に示した手段の場合には、表面が波状の弾性体層３４を絶縁コイル２８上に形成して挿入するため、絶縁コイル２８と鉄心２との間に空隙が生じて熱伝導を阻害する可能性がある。
【００１３】
本発明は上記した事情に鑑みなされたものであり、絶縁コイルの固定力を維持しつつ、熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制し、絶縁コイルの性能低下を防ぐことが可能で、信頼性が長期にわたって高い回転電機における絶縁コイルの固定部材、該固定部材を備えた回転電機及び絶縁コイルの固定方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の絶縁コイルの固定部材は、予め作製した絶縁コイルを、回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定する際に、前記絶縁コイルの側面と前記スロットの内面との間に配置され、前記絶縁コイルを前記スロット内に固定する、少なくとも１つの補強シート層と前記補強シート層の少なくとも片面に積層されたゴム状弾性体層とを有する積層シートからなり、積層方向の体積抵抗率が１００〜１０００００Ωｃｍである回転電機の絶縁コイル固定部材において、前記ゴム状弾性体層にスリット又は窪みが形成されていることを特徴とする回転電機の固定部材である。
【００１５】
請求項１によれば、絶縁コイルの固定部材が、１以上の補強シート層とゴム状弾性体層との積層シートからなるため、ゴム状の弾性体層若しくは無機粉体を充填した弾性体層のみからなる固定部材と比較して強度が高く、鉄心を構成する薄い鋼板のエッジとの接触によって引き裂けが生じることによる絶縁コイルからの剥離、脱落の発生が低減する。また、補強シート層とゴム状弾性体層とからなるため、スロット内面の凹凸に追従して隙間が生じにくく確実に絶縁コイルを保持できると共に、熱伝導効率が優れている。しかも、絶縁コイルからの剥離や脱落の発生が少ないため、長期にわたって安定して絶縁コイルの温度上昇を抑制でき、この固定部材を用いることにより信頼性の高い回転電機を製造することができる。
【００１６】
この絶縁コイルの固定部材は、前記補強シート層が、プラスチックフィルム、無機材料、有機材料若しくはその両方からなる織布又は不織布、及びカレンダー処理を行った無機材料、有機材料若しくはその両方からなる不織布、から選ばれる。
【００１７】
この固定部材は、補強シート層として、プラスチックフィルム、無機材料、有機材料若しくはその両方からなる織布又は不織布、及び、カレンダー処理を行った該不織布、から選ばれるものを選択することにより、引き裂けの発生率をより低減し、より長期にわたって安定して絶縁コイルの温度上昇を抑制することができる。
【００１８】
また、前記ゴム状弾性体層には、高熱伝導性の無機充填材、金属粉体のうちのいずれか少なくとも一方が充填されることが望ましい。
【００１９】
ゴム状弾性体層に、高熱伝導性の無機充填材、金属粉体のうちのいずれか少なくとも一方を充填した場合には、熱伝導性がさらに向上する。
【００２０】
請求項１の絶縁コイルの固定部材には、さらに、最外層を形成するゴム状弾性体層に、スリット又は窪みが設けられている。
【００２１】
請求項１によれば、最外層を形成するゴム状弾性体層にスリット又は窪みが設けられているため、見かけ上の弾性率が低下し、絶縁コイルのスロットへの挿入が容易になる。このスリットを有する固定部材を、絶縁コイルに、スロットへの挿入方向に対して角度を有する方向にスリットの方向が一致するようにする被覆して挿入すれば、挿入時にスリットが鉄心のエッジに引っかからず、ゴム状弾性体層の脱落、剥離を抑制でき、未挿入部分の発生を低減し、絶縁コイルの温度上昇をより確実に抑制することができる。また、補強シート層を有しているため、ゴム状弾性体のみからなるものと比較して挿入時の引き裂けの発生が少ない。
【００２２】
請求項１の絶縁コイルの固定部材は、積層方向の体積抵抗率が１０0 〜１０5 Ωcmである。
【００２３】
請求項１の固定部材は、積層シートの積層方向の体積抵抗率が１０0 〜１０5 Ωcmのであるため、絶縁コイルの最外層に同じ範囲内の体積抵抗率を持つ半導電層を設けることにより、絶縁コイル表面と鉄心間を同電位に保ち、両者間の部分放電を抑制することができ、絶縁コイルに発生した熱をさらに効率よく鉄心に伝導することができる。
【００２４】
請求項２記載の本発明の回転電機は、予め作製した絶縁コイルを、回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定するにあたり、前記絶縁コイルの側面と前記スロットの内面との間に請求項１記載の固定部材を配置して前記絶縁コイルを前記スロット内に挿入し固定してなることを特徴とする。
【００２５】
請求項１によれば、絶縁コイルの固定部材として、１以上の補強シート層とゴム状弾性体層との積層シートからなるものを用いているため、ゴム状の弾性体層若しくは無機粉体を充填した弾性体層のみからなる固定部材と比較して強度が高く、鉄心を構成する薄い鋼板のエッジとの接触によって引き裂けが生じることによる絶縁コイルからの剥離、脱落の発生が低減する。また、補強シート層とゴム状弾性体層とからなるため、スロット内面の凹凸に追従して隙間が生じにくく確実に絶縁コイルを保持できると共に、熱伝導効率が優れている。しかも、絶縁コイルからの剥離や脱落の発生が少ないため、長期にわたって安定して絶縁コイルの温度上昇を抑制でき、信頼性の高い回転電機を提供することができる。
【００２６】
請求項２記載の本発明の回転電機は、絶縁コイルの最外層に、体積抵抗率が１０0 〜１０5 Ωcmである半導電層が設けられている。
【００２７】
請求項２によれば、絶縁コイルの最外層に、体積抵抗率が１０0 〜１０5 Ωcmである半導電層が設けられているため、固定部材である積層シートとして、積層方向の体積抵抗率が同じ範囲内のものを使用すれば、絶縁コイル表面と鉄心間を同電位に保ち、両者間の部分放電を抑制することができ、絶縁コイルに発生した熱をさらに効率よく鉄心に伝導することができる。
【００２８】
請求項３記載の回転電機は、請求項２記載の回転電機であって、前記固定部材とスロット内面との間に、高熱伝導性のグリース、オイルコンパウンド層、又は無機潤滑剤層が形成されている。
【００２９】
請求項３によれば、固定部材とスロット内面との間に、高熱伝導性のグリース、オイルコンパウンド層、又は無機潤滑剤層が形成されているため、スロット内面や絶縁コイルの凹凸との密着性を高めることができ、熱伝導性の向上に資する。また、スロット内面と固定部材である積層シート表面との摩擦を低減できるため、積層シート表面の引き裂けの発生をさらに低減することができる。
【００３０】
請求項４記載の絶縁コイルの固定方法は、予め作製した絶縁コイルを、回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定するにあたり、前記絶縁コイルの少なくとも前記スロットの壁面に対向する側面を、請求項１に記載の固定部材により被覆して挿入することを特徴とする。
【００３１】
請求項４によれば、予め作製した絶縁コイルを回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定する際、請求項１記載の絶縁コイルの固定部材により、絶縁コイルの少なくとも両側面を被覆して挿入するため、挿入時にスロット内面との間に生じる摩擦により、ゴム状弾性体層に引き裂けが発生することを抑制でき、信頼度の高い回転電機を作製することができる。
【００３２】
請求項５記載の本発明の絶縁コイルの固定方法は、請求項４記載の絶縁コイルの固定方法において、スロット内面との対向面がゴム状弾性体層となるように被覆する。
【００３３】
請求項５によれば、絶縁コイルに対し、固定部材を、スロット内面との対向面がゴム状弾性体層となるように被覆して実施するため、スロット内面の凹凸に追従して密着性が向上し、熱伝導性をより良好なものとすることができる。
【００３４】
請求項６記載の本発明の絶縁コイルの固定方法は、請求項４記載の絶縁コイルの固定方法において、スロット内面との対向面が補強シート層となるように被覆する。
【００３５】
請求項６によれば、絶縁コイルに対し、固定部材を、スロット内面との対向面が補強シート層となるように被覆して実施するため、挿入時や運転時の引き裂き強度がさらに高まる。
【００３６】
請求項７記載の本発明の絶縁コイルの固定方法は、請求項９又は１０記載の絶縁コイルの固定方法において、絶縁コイルの固定部材として、最外層を形成するゴム状弾性体層にスリットが設けられているものを使用する際、絶縁コイルの挿入方向に対して該スリットが角度を有するように被覆する。
【００３７】
請求項７によれば、絶縁コイルの固定部材として、最外層を形成するゴム状弾性体層にスリットが設けられているものを使用する際、絶縁コイルの挿入方向に対して該スリットが角度を有するように被覆して実施するため、挿入時にスリットが鉄心のエッジに引っかからず、ゴム状弾性体層の脱落、剥離を抑制でき、未挿入部分の発生を低減し、絶縁コイルの温度上昇をより確実に抑制することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示した実施の形態に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明の絶縁コイルの固定部材の一の実施の形態を模式的に示す外観斜視図である。図において、５は固定部材である積層シートを示す。
【００３９】
この積層シート５は、カレンダー処理を行った不織布であるアラミド繊維紙１８を有して構成される。このアラミド繊維紙１８は、本実施の形態における補強シート層を構成するものである。この補強シート層であるアラミド繊維紙１８の両面には、ゴム状弾性体層を構成する高熱伝導性シリコーンゴム１９が積層される。従って、本実施の形態では、アラミド繊維紙１８は、高熱伝導性シリコーンゴム１９で挟み込まれた形状となっているが、これに限定されるものではなく、片面のみに高熱伝導性シリコーンゴム１９が積層されたものであってもよい。また、補強シート層を複数枚使用し、各補強シート層の少なくとも片面にゴム状弾性体層を設けることもできる。
【００４０】
本実施の形態では、補強シート層としてアラミド繊維紙１８を使用しているが、これに限定されるものでないことはもちろんである。補強シート層は、絶縁コイルの挿入時又は使用時におけるゴム状弾性体の引き裂きに伴う剥離、脱落を防止に資することができ、かつ絶縁コイルとスロットとの隙間に挿入し易いよう、柔軟なものであればよく、例えば、無機材料、有機材料若しくはその両方からなる織布若しくは不織布、カレンダー処理を行った無機材料、有機材料若しくはその両方からなる不織布、又はプラスチックフィルムを用いることができる。また、図２に示したように、カレンダー処理を施してないアラミド紙１８’を用いることも可能である。
【００４１】
ゴム状弾性体としては、図１及び図２に示したような高熱伝導性シリコーンゴム１９に限るものではない。また、高熱伝導性の無機充填材と金属粉体のいずれか一方若しくは両方を含有するものであることが好ましい。
【００４２】
積層シート５の厚みは特に限定されるものではなく、使用されるスロットの寸法、絶縁コイルの寸法により種々の厚みが適宜選択されるものであるが、積層方向の体積抵抗率は、１０0 〜１０5 Ωcmのであることが好ましい。絶縁コイルの最外層に、同範囲の図示しない半導電層を設けると、絶縁コイル表面と鉄心間を同電位に保ち、両者間の部分放電を抑制することができる。
【００４３】
また、補強シート層とゴム状弾性体層からなる積層シート５の最外層、すなわち、スロット内面と接触する層がゴム状弾性体層からなる場合には、図２に示すように、スリット２５を有することが好ましい。このスリット２５を有することにより見かけ上の弾性率が低下し、絶縁コイルのスロットへの挿入が容易になる。なお、スリット２５を設けた場合には、固定部材である積層シート５を絶縁コイルに被覆する際、該絶縁コイルのスロットへの挿入方向に対して角度を有する方向にスリット２５の形成方向が一致するように被覆して挿入することが好ましい。これにより、挿入時にスリット２５が鉄心のエッジに引っかからず、ゴム状弾性体層の脱落、剥離を抑制でき、未挿入部分の発生を低減することができる。スリット２５は、ゴム状弾性体層である高熱伝導性シリコーンゴム１９を厚み方向に貫通し、アラミド紙１８’に到達する程度の深さで設けられていることが好ましく、本実施の形態のように補強シート層であるアラミド紙１８’の両面に高熱伝導性シリコーンゴム１９を形成した場合には、そのいずれにもスリット２５を形成することが好ましい。
【００４４】
このようにスリット２５を設けた場合に、絶縁コイルのスロットへの挿入方向に対して所定の角度をなす方向に該スリット２５が一致するように配設するに当たっては、絶縁コイルに該積層シート５を被覆させ際にこの方向性に留意すればよい。なお。絶縁コイルのスロットへの挿入方向に対する所定の角度としては約４５度が好ましい。
【００４５】
また、最外層にゴム状弾性体層が設けられる場合、上記したようにスリット２５を形成するのではなく、その表面に複数の窪みを設けてもよい。これによっても、ゴム状弾性体層の見かけ上の弾性率を低下させることができ、絶縁コイルのスロットへの挿入が容易になる。また、図２に示したようなスリット２５を設けた場合と比較して挿入時の鉄心のエッジへの引っかかりの発生をより低減することができる。
【００４６】
上記した絶縁コイルの固定部材である積層シート５は、予め作製した絶縁コイルの少なくとも両側面を被覆するように設けられる。そしてこのように固定部材により被覆された絶縁コイルが回転電機の鉄心のスロット内に挿入され、固定される。
【００４７】
積層シート５は、絶縁コイルの少なくとも両側面を被覆する形で設けられていればよいが、絶縁コイルの下面も被覆するように設けてもよい。但し、本実施の形態においても、絶縁コイル及び固定部材を配設した後、上記従来の技術の項で説明したように、楔を圧入する。従って、絶縁コイルの両側面だけを被覆する構成とすれば、絶縁コイルの上下面の両方かいずれかの面もゴム状弾性体層を有する積層シート５により被覆した構成と比較して、楔の圧縮力に起因する積層シート５の絶縁コイル上下方向のクリープ変形を抑制することができ、絶縁コイルをより確実に固定することができる。
【００４８】
積層シート５の絶縁コイルへの被覆手段は限定されるものではなく、接着剤等のシール剤（図示せず）を用いて貼り付けたり巻き付けたりしてもよいが、このようなシール剤を設けずに被覆した場合には、接着剤等が有する熱伝導性、機械特性あるいは耐熱性に左右されず、信頼性の高い回転電機を作製することができる。
【００４９】
積層シート５は、上記したように補強シート層に対してゴム状弾性体層が積層されて構成されているが、これを絶縁コイルに被覆する際には、スロット内面に面する側に、ゴム状弾性体層、本実施の形態では高熱伝導性シリコーンゴム層１９が位置するように被覆することが好ましい。スロットを形成する鉄心は複数の鋼板の積層体からなることから、スロットの内面には複数の凹凸が形成されている。従って、この凹凸面に対してゴム状弾性体層が接すれば、その弾性力によって凹凸面に密着し空隙が生じにくくなるという利点を有する。
【００５０】
一方、積層シート５を、そのゴム状弾性体層である高熱伝導性シリコーンゴム層１９がスロット内面に面する側に位置するように設けることも可能である。この場合には、絶縁コイルの周囲にこの積層シート５を被覆してスロット内に挿入する際や運転時の振動により生ずるスロット内面との摩擦による積層シート層５の引き裂き強度を、ゴム状弾性体層をスロット内面と対面させた場合と比較して高くすることができるという利点を有する。補強シート層とゴム状弾性体層のいずれをスロット内面と対面させるかは、回転電機の種類、性能、あるいは、大きさや出力などに応じて選択される。
【００５１】
積層シート５によって被覆した絶縁コイルをスロット内に配設した際、該積層シート５とスロット内面との間には、高熱伝導性のグリース、オイルコンパウンド層、無機潤滑剤層のいずれかを介在させることが好ましい。これにより、絶縁コイル表面やスロット内面との密着性が高まり熱伝導性をより向上させることができる。高熱伝導性のグリース、オイルコンパウンド層、無機潤滑剤層のいずれかを介在させる手段としては、典型的には、予め積層シート５の表面にこれらを塗布する手段を用いることができる。但し、スロット内面にこれらを予め塗布する構成とすれば、積層シート５により被覆された絶縁コイル自体の運搬や保管時にグリース等が剥がれたり損傷したりすることを防止できるという利点がある。
【００５２】
【実施例】
次に、図３〜図７に示した試験モデルを用いた、本実施の形態にかかる固定部材を用いた場合の熱伝導性及び引き裂き強度についての実施例を説明する。
【００５３】
（実施形態１）図３は、固定部材を用いた回転電機の試験モデルを示す部分断面図である。本モデルは、積層された鋼板１から構成された鉄心２と、該鉄心２に形成されたスロット３と、絶縁コイルを模擬したアルミブロック４と、アルミブロック４に巻き付けた固定部材である積層シート５とを有して構成されている。鉄心２及びアルミブロック４には、熱伝導性を確認するため、図３に示すように、アルミブロック４を中心として一方側に熱電対６，７，８，９，１０を設置し、他方側に熱電対１１，１２，１３，１４，１５を設置した。また、スロット３におけるアルミブロック４の上側及び下側には、熱絶縁物である発泡ウレタン１６，１７をそれぞれ挿入配置した。なお、図示しないが、アルミブロック４の長さ方向両端側にも発泡ウレタンを配設し、アルミブロック４の側面、すなわち測定面以外からの熱放散が極力少なくなる構成とした。
【００５４】
また、本例では、固定部材を用いた場合の熱伝導性を確認するに当たって、絶縁コイルにおける絶縁層の影響を除去した形で測定した場合と同等となるよう、絶縁コイルの絶縁層に相当するものを設けないアルミブロック４を用いている。
【００５５】
本例で用いた固定部材である積層シート５は、図１に示した、導電性を付与したカレンダー処理済みのアラミド繊維紙１８を高熱伝導性シリコーンゴム１９で挟んだ構成のものである。
【００５６】
そして、かかる構成の試験モデルのアルミブロック４に対し、シーズヒーターを用いて３００Ｗの熱量を入力し、図３に示した各熱電対によって各部位の温度を測定し、この温度から、アルミブロック４の両側面の総合熱通過率を算出した。結果を表１に示す。
【００５７】
（比較例１）図４は、一の従来技術にかかる固定部材を用いた場合の熱伝導性を確認するために行った回転電機の試験モデルの部分断面図である。本モデルでは、図３の積層シート５に代えて、ＦＲＰシート２０をアルミブロック４の片面のみに用いているが、その他の構成、条件は図３に示した実施形態１の場合と同様である。なお、ＦＲＰシート２０は、積層されたガラスクロスとエポキシ樹脂から構成されている。
【００５８】
図４に示す試験モデルのアルミブロック４に対し、シーズヒーターを用いて、３００Ｗの熱量を入力し、図４に示した各熱電対によって各部位の温度を測定し、この温度から、アルミブロック４の両側面の総合熱通過率を算出した。結果を表１に示す。
【００５９】
（比較例２）図５は、他の従来技術にかかる固定部材を用いた場合の熱伝導性を確認するために行った回転電機の試験モデルの部分断面図である。本モデルでは、図４のＦＲＰシート２０に代えて、波状断面のＦＲＰシート２１をアルミブロック４の片面のみに用いているが、その他の構成、条件は図４に示した比較例１の場合と同様である。なお、波状断面のＦＲＰシート２１は、比較例１と同様、積層されたガラスクロスとエポキシ樹脂から構成されている。
【００６０】
図５に示す試験モデルのアルミブロック４に対し、シーズヒーターを用いて、３００Ｗの熱量を入力し、図５に示した各熱電対によって各部位の温度を測定し、この温度から、アルミブロック４の両側面の総合熱通過率を算出した。結果を表１に示す。
【００６１】
（比較例３）図６は、さらに他の従来技術にかかる固定部材を用いた場合の熱伝導性を確認するために行った回転電機の試験モデルの部分断面図である。本モデルでは、アルミブロック４の側面とスロット３の内面との間に固定部材を配設しないで、間隙２２がそのまま残されているものである。これは、製造時において、ＦＲＰシートの厚さ寸法と間隙２２の寸法との兼ね合いによって部分的に挿入できなかった場合を模したものである。なお、間隙２２は、スロット３の内面とアルミブロック４の側面との間に部分的にＦＲＰシート（図示せず）を挿入することによって形成した。
【００６２】
図６に示す試験モデルのアルミブロック４に対し、シーズヒーターを用いて、３００Ｗの熱量を入力し、図６に示した各熱電対によって各部位の温度を測定し、この温度から、アルミブロック４の両側面の総合熱通過率を算出した。結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
0003739948.tif 000002
表１から明らかなように、実施形態１によれば、比較例１，２，３に比較して、総合通過率が高く、絶縁コイルに生じたジュール熱を効率よく鉄心に伝えて温度上昇を抑制できることがわかる。
【００６４】
（実施形態２）図７は、他の例にかかる固定部材を用いた回転電機の試験モデルを示す部分断面図である。本モデルは、積層された鋼板１から構成された鉄心２と、該鉄心２に形成されたスロット３と、絶縁コイルを模擬したアルミブロック４と、アルミブロック４に巻き付けた積層シート５とを有して構成されている。なお、使用した積層シート５は、実施形態１と同様、図１に示した、導電性を付与したカレンダー処理済みのアラミド繊維紙１８を高熱伝導性シリコーンゴム１９で挟んだ構成のものである。
【００６５】
また、本実施形態２では、積層シート５を設けたアルミブロック４をスロット３内に挿入する前に、スロット３の両側内面に高熱伝導性のシリコーングリース（熱伝導率０．８Ｗ／ｍｋ）２３を塗布した。従って、アルミブロック４をスロット３内に挿入配設した場合には、積層シート５とスロット３との間にシリコーングリース２３が介在されていることになる。
【００６６】
熱伝導性を確認するため、鉄心２及びアルミブロック４に、実施形態１と同様、アルミブロック４の側面に垂直な方向に４つの熱電対からなるセット２４を設置した。この熱電対のセット２４は、アルミブロック４の長手方向に３セット、また、アルミブロック４を挟んで反対側に３セットの計６セット設置し、アルミブロック４やスロット３の寸法精度に起因する総合熱通過率の長手方向における変化を測定した。なお、その他の試験モデルの構成は実施形態１と同様である。
【００６７】
そして、かかる構成の試験モデルのアルミブロック４に対し、シーズヒーターを用いて３００Ｗの熱量を入力し、図７に示した各熱電対によって各部位の温度を測定し、この温度から、アルミブロック４の両側面の総合熱通過率の長手方向における変化を算出した。結果を表２に示す。
【００６８】
（比較例４）スロット３の内面に高熱伝導性のシリコーングリースを塗布しなかったことを除いて実施形態２と同様の試験モデルに対し、シーズヒートを用いて３００Ｗの熱量を入力し、各熱電対によって各部位の温度を測定し、この温度から、アルミブロック４の両側面の総合熱通過率の長手方向における変化を算出した。結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
0003739948.tif 000003
表２から明らかなように、測定位置１，２においては、総合熱通過率に顕著な違いはみられないが、測定位置３においては、実施形態２の方が高い値となっており、高熱伝導性のグリースによって絶縁コイルに生じたジュール熱を特に効率よく鉄心に伝えて温度上昇を抑制できることがわかる。
【００７０】
（実施例1）図２に示した実施例1にかかる積層シート５を用いてスリット２５を有する場合の引き裂き強度について試験した。この積層シート５は、カレンダー処理を施していないアラミド紙１８’を高熱伝導性シリコーンゴム１９で挟んだ構造を有している。両面の高熱伝導性シリコーンゴム１９は、アラミド紙１８’の表面まで到達する深さで、１０cm当たり２０本のスリット２５を有している。
【００７１】
かかる構成の積層シート５を、絶縁コイルを模擬したアルミブロック４に、スリット２５の向きが挿入方向に対して４５度の角度をなすように巻き付け、図３と同様なスロット３に挿入したところ、アルミブロック４を、積層シート５の引き裂けを伴わずにスロット３に挿入することができた。なお、アルミブロック４の底面の角には、耐引き裂け性の有無を明らかにするために面取りを施さなかった。
【００７２】
（比較例５）実施例1の積層シート５を、スリット２５がアルミブロック４の挿入方向に対し垂直となるようにアルミブロック４に巻き付けてスロット３に挿入した。その他の条件は全て実施例１と同様である。
【００７３】
この結果、アルミブロック４の挿入時に、積層シート５は、アルミブロック４の底面の角に接触する部分で引き裂けを生じた。このため、挿入完了時には積層シート５の１／５程度がはみ出て、アルミブロック４とスロット３の内面との間に空隙を生じた。
【００７４】
以上のことから、積層シート５の表面にスリット２５を設け、挿入方向と４５度の角度をなすようにアルミブロック４に巻き付けることにより、スリット２５が挿入方向と垂直である場合と比較して、アルミブロック４とスリット３との間に引き裂けによる空隙が生じにくい。従って、このような構成とすれば、絶縁コイルに生じたジュール熱を効率よく伝え、温度上昇を抑制できることが確認できた。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、絶縁コイルの固定部材が、１以上の補強シート層とゴム状弾性体層との積層シートからなるため、ゴム状の弾性体層若しくは無機粉体を充填した弾性体層のみからなる固定部材と比較して強度が高く、鉄心を構成する薄い鋼板のエッジとの接触によって引き裂けが生じることによる絶縁コイルからの剥離、脱落の発生が低減する。また、補強シート層とゴム状弾性体層とからなるため、スロット内面の凹凸に追従して隙間が生じにくく確実に絶縁コイルを保持できると共に、熱伝導効率が優れている。しかも、絶縁コイルからの剥離や脱落の発生が少ないため、長期にわたって安定して絶縁コイルの温度上昇を抑制でき、この固定部材を用いることにより信頼性の高い回転電機を製造することができる。
【００７６】
請求項１記載の本発明において、補強シート層として、プラスチックフィルム、無機材料、有機材料若しくはその両方からなる織布又は不織布、及び、カレンダー処理を行った該不織布、から選ばれるものを選択することにより、引き裂けの発生率をより低減し、より長期にわたって安定して絶縁コイルの温度上昇を抑制することができる。
【００７７】
請求項１記載の本発明によれば、固定部材である積層シートの積層方向の体積抵抗率が１００〜１０５Ωcmであるため、絶縁コイルの最外層に同じ範囲内の体積抵抗率を持つ半導電層を設けることにより、絶縁コイル表面と鉄心間を同電位に保ち、両者間の部分放電を抑制することができ、絶縁コイルに発生した熱をさらに効率よく鉄心に伝導することができる。
【００７８】
請求項１載の本発明において、ゴム状弾性体層に、高熱伝導性の無機充填材、金属粉体のうちのいずれか少なくとも一方を充填すれば、熱伝導性がさらに向上する。
【００７９】
請求項１記載の本発明によれば、最外層を形成するゴム状弾性体層に、スリットが設けられているため、見かけ上の弾性率が低下し、絶縁コイルのスロットへの挿入が容易になる。このスリットを有する固定部材を、絶縁コイルに、スロットへの挿入方向に対して角度を有する方向にスリットの方向が一致するように被覆して挿入すれば、挿入時にスリットが鉄心のエッジに引っかからず、ゴム状弾性体層の脱落、剥離を抑制でき、未挿入部分の発生を低減し、絶縁コイルの温度上昇をより確実に抑制することができる。また、補強シート層を有しているため、ゴム状弾性体のみからなるものと比較して挿入時の引き裂けの発生が少ない。
【００８０】
請求項１記載の本発明によれば、最外層を形成するゴム状弾性体層の表面に窪みが設けられているため、見かけ上の弾性率が低下し、絶縁コイルのスロットへの挿入が容易になると共に、スリットを設けた場合と比較して挿入時の鉄心のエッジへの引っかかりの発生をより低減できる。
【００８１】
請求項２記載の本発明によれば、絶縁コイルの固定部材として、１以上の補強シート層とゴム状弾性体層との積層シートからなるものを用いているため、ゴム状の弾性体層若しくは無機粉体を充填した弾性体層のみからなる固定部材と比較して強度が高く、鉄心を構成する薄い鋼板のエッジとの接触によって引き裂けが生じることによる絶縁コイルからの剥離、脱落の発生が低減する。また、補強シート層とゴム状弾性体層とからなるため、スロット内面の凹凸に追従して隙間が生じにくく確実に絶縁コイルを保持できると共に、熱伝導効率が優れている。しかも、絶縁コイルからの剥離や脱落の発生が少ないため、長期にわたって安定して絶縁コイルの温度上昇を抑制でき、信頼性の高い回転電機を提供することができる。
【００８２】
請求項２記載の本発明によれば、絶縁コイルの最外層に、体積抵抗率が１００〜１０５Ωcmである半導電層が設けられているため、固定部材である積層シートとして、積層方向の体積抵抗率が同じ範囲内のものを使用すれば、絶縁コイル表面と鉄心間を同電位に保ち、両者間の部分放電を抑制することができ、絶縁コイルに発生した熱をさらに効率よく鉄心に伝導することができる。
【００８３】
請求項３記載の本発明によれば、固定部材とスロット内面との間に、高熱伝導性のグリース、オイルコンパウンド層、又は無機潤滑剤層が形成されているため、スロット内面や絶縁コイルの凹凸との密着性を高めることができ、熱伝導性の向上に資する。また、スロット内面と固定部材である積層シート表面との摩擦を低減できるため、積層シート表面の引き裂けの発生をさらに低減することができる。
【００８４】
請求項４記載の本発明によれば、予め作製した絶縁コイルを回転電機の鉄心のスロット内に挿入して固定する際、請求項１に記載の絶縁コイルの固定部材により、絶縁コイルの少なくとも両側面を被覆して挿入するため、挿入時にスロット内面との間に生じる摩擦により、ゴム状弾性体層に引き裂けが発生することを抑制でき、信頼度の高い回転電機を作製することができる。
【００８５】
請求項５記載の本発明によれば、絶縁コイルに対し、固定部材を、スロット内面との対向面がゴム状弾性体層となるように被覆して実施するため、スロット内面の凹凸に追従して密着性が向上し、熱伝導性をより良好なものとすることができる。
【００８６】
請求項６記載の本発明によれば、絶縁コイルに対し、固定部材を、スロット内面との対向面が補強シート層となるように被覆して実施するため、挿入時や運転時の引き裂き強度がさらに高まる。
【００８７】
請求項７記載の本発明によれば、絶縁コイルの固定部材として、最外層を形成するゴム状弾性体層にスリットが設けられているものを使用する際、絶縁コイルの挿入方向に対して該スリットが角度を有するように被覆して実施するため、挿入時にスリットが鉄心のエッジに引っかからず、ゴム状弾性体層の脱落、剥離を抑制でき、未挿入部分の発生を低減し、絶縁コイルの温度上昇をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る絶縁コイルの固定部材の一実施形態を示す外観斜視図、
【図２】本発明に係る絶縁コイルの固定部材の他実施形態を示す外観斜視図、
【図３】本発明に係る固定部材を用いた回転電機の試験モデルを示す部分断面図、
【図４】従来の固定部材を用いた回転電機の試験モデルを示す部分断面図、
【図５】従来の他固定部材を用いた回転電機の試験モデルを示す部分断面図、
【図６】従来のさらに他固定部材を用いた回転電機の試験モデルを示す部分断面図、
【図７】本発明の他の実施例にかかる固定部材を用いた回転電機の試験モデルを示す部分断面図、
【図８】従来の絶縁コイルの固定部材及び固定方法を説明するための回転電機の部分断面図、
【図９】従来の絶縁コイルの固定部材及び固定方法を説明するための回転電機の部分断面図、
【図１０】従来の絶縁コイルの固定部材及び固定方法を説明するための回転電機の部分断面図、
【図１１】従来の絶縁コイルの固定部材及び固定方法を説明するための回転電機の部分断面図。
【符号の説明】
１……鋼板
２……鉄心
３……スロット
４……アルミブロック
５……積層シート
６〜１５…熱電対
１８……アラミド繊維紙
１９……高熱伝導性シリコーンゴム
２３……高熱伝導性シリコーングリース
２４……熱電対のセット
【図１】
0003739948.tif 000004
【図２】
0003739948.tif 000005
【図３】
0003739948.tif 000006
【図４】
0003739948.tif 000007
【図５】
0003739948.tif 000008
【図６】
0003739948.tif 000009
【図７】
0003739948.tif 000010
【図８】
0003739948.tif 000011
【図９】
0003739948.tif 000012
【図１０】
0003739948.tif 000013
【図１１】
0003739948.tif 000014