CN101282066A - 旋转电机线圈部的绝缘结构 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是取得缓解导体与绝缘树脂之间发生的应力、减轻瓷漆皮损坏且长期维持高粘合强度和高绝缘性的旋转电机线圈部的绝缘结构。将定子线圈(24)绕装在定子铁心(11)上，将绝缘树脂浸渗到槽部(22)内并使其硬化。定子线圈(24)是在铜线外周涂覆聚酰胺-酰亚胺树脂并使其硬化的漆包线，绝缘树脂将利用脂肪酸变性的THEIC变性聚酯树脂作为主成分。

Description

旋转电机线圈部的绝缘结构

技术领域

本发明涉及车辆用交流发电机等的旋转电机的线圈部的绝缘结构，尤其涉及定子线圈和励磁线圈的绝缘结构。

背景技术

以往的车辆用交流发电机中，将添加非饱和聚酯树脂和环氧树脂的聚酯树脂等绝缘树脂浸渗在将漆包线卷绕在定子铁心和转子铁心上的线圈部中，以提高线圈的绝缘性。

而且，例如专利文献1中揭示一种线圈部的绝缘结构，其中使用形成具有聚酰胺-酰亚胺树脂层的瓷漆皮的漆包线，并将环氧变性聚酰亚胺酯树脂用作绝缘树脂。

专利文献1：日本国特开2005-328584号公报

这种车辆用交流发电机长期暴露在高温和振动中，所以要求线圈部的绝缘结构的绝缘树脂不仅初期粘合强度高，而且长期粘合强度高。尤其是对将漆包线卷绕在定子铁心和转子铁心上的线圈部中涂覆浸渗的绝缘树脂，不仅要求粘合强度高，而且要求绝缘性高。于是，瓷漆皮和绝缘树脂的相性差，影响瓷漆皮的寿命，存在早期发生绝缘欠佳的问题。

又，由于大量生产车辆用交流发电机，因此要求生产率高。而且，漆包线卷绕工序中，使漆包线弯曲并发生形变，因此漆包线遭受大机械负载，造成瓷漆皮损坏。为了对此瓷漆皮损坏免受不良影响，需要在后工序选择涂覆浸渗的绝缘树脂。

专利文献1揭示的环氧变性聚酰亚胺酯树脂具有非常硬的特性，所以将环氧变性聚酰亚胺酯树脂用作绝缘树脂时，绝缘树脂与瓷漆皮之间发生大剪切应力，造成瓷漆皮损坏，使瓷漆皮的寿命降低。

本发明是为解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种缓解导体与绝缘树脂之间发生的应力、减轻瓷漆皮损坏且长期维持高粘合强度和高绝缘性的旋转电机线圈部的绝缘结构。

发明内容

本发明的旋转电机线圈部的绝缘结构，将绝缘树脂浸渗在将线圈卷绕在铁心上的线圈部中，其中，所述线圈是用作为聚酰胺-酰亚胺树脂层的瓷漆皮覆盖最上层的漆包线，所述绝缘树脂是利用油成分变性的THEIC变性聚酯树脂。

根据本发明，漆包线的最上层瓷漆皮是具有高耐热性的柔软的聚酰胺-酰亚胺树脂层，利用油成分使作为绝缘树脂的主成分的具有高耐热性的THEIC变性聚酯树脂变性，减小绝缘树脂的硬度。因而，缓解漆包线的导体与绝缘树脂之间发生的应力，减轻瓷漆皮的损坏。

尤其是车辆用交流发电机等装载在车辆上的旋转电机，需要在例如15年、15万公里等的长期间耐用，要求其应用的线圈部的绝缘结构不仅初期粘合力高，而且长期维持粘合力高。本发明的线圈部的绝缘结构中，利用油成分使作为绝缘树脂的主成分的具有高耐热性的THEIC变性聚酯树脂变性，因此钝化绝缘树脂中的反应，不仅能在产品新时，而且能在长期维持高粘合力和高绝缘性，最适合装载在车辆的旋转电机的线圈部的绝缘结构。

附图说明

图1是示出应用本发明实施方式1的绝缘结构的车辆用交流发电机的剖视图。

图2是示出应用本发明实施方式1的绝缘结构的定子的立体图。

图3是图2所示定子的关键部剖视图。

图4是示出构成图2所示定子的定子线圈的定子线圈的剖视图。

图5是说明对图2所示定子的绝缘树脂涂覆工序的图。

图6是说明用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂的热劣化作用的图。

图7是示出用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂在加热硬化后的变化的图。

图8是示出用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂在加热硬化后的粘合力与油成分造成的变性量的关系的图。

图9是说明用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂在加热硬化后的热劣化状态的图。

图10是说明应用本发明实施方式2的绝缘结构的转子励磁线圈的卷绕部的组成的图。

图11是示出应用本发明实施方式2的绝缘结构的转子的励磁线圈的剖视图。

图12是说明本发明实施方式2的绝缘树脂涂覆工序的图。

图13是说明用于本发明实施方式2的绝缘结构的绝缘树脂的热劣化作用的图。

图14是示出应用本发明实施方式2的绝缘结构的转子的励磁线圈的瓷漆皮耐热实验结果的图。

图15是示出应用本发明实施方式3的绝缘结构的定子的立体图。

图16是示出构成图15所示定子的定子线圈的线圈组件的俯视图。

图17是说明图15所示定子的制造方法的图。

标号说明

6是转子，7是磁极铁心，8是励磁线圈，10是定子，11是定子铁心，12是定子线圈，24是定子线圈(漆包线)，24a是铜线(导体)，24b是聚酰胺-酰亚胺树脂层，26是绝缘树脂擦，26a是硬化体，28是励磁线圈(漆包线)，28a是导体，28b是聚酰亚胺酯树脂层，28c是聚酰胺-酰亚胺树脂层，30是绝缘树脂，30a是硬化体，40是定子，41是定子铁心，46是定子线圈，47是定子线圈(漆包线)，48是硬化体。

具体实施方式

实施方式1

图1是示出应用本发明实施方式1的绝缘结构的车辆用交流发电机的剖视图，图2是示出应用本发明实施方式1的绝缘结构的定子的立体图，图3是图2所示定子的关键部剖视图，图4是示出构成图2所示定子的定子线圈的定子线圈的剖视图，图5是说明对图2所示定子的绝缘树脂涂覆工序的图。图6是说明用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂的热劣化作用的图，图6的(a)示出绝缘树脂的液状状态，图6的(b)示出绝缘树脂加热硬化后的固体状态，图6的(c)示出绝缘树脂加热硬化后热过程造成的平缓交联状态。图7是示出用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂在加热硬化后的变化的图，图8是示出用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂在加热硬化后的粘合力与油成分造成的变性量的关系的图，图9是说明用于本发明实施方式1的绝缘结构的绝缘树脂在加热硬化后的热劣化状态的图，图9的(a)示出油成分造成的变性量为20％～40％的绝缘树脂在加热后的热劣化状态，图9的(b)示出油成分造成的变性量小于等于10％的绝缘树脂在加热后的热劣化状态，图9的(c)示出油成分造成的变性量大于等于40％的绝缘树脂在加热后的热劣化状态。

图1中，作为旋转电机的车辆用交流发电机，具有：由分别为实质上杯形的铝制前托架2和后托架3组成的外壳1、旋转自如地支撑在此外壳1的轴心位置的轴4、固定在伸出到外壳1的前方的轴4的端部的带轮5、固定在轴4上并收装在外壳1内的转子6、固定在此转子5的轴向的两个端面的风扇9、以围绕转子6的外周的方式固定在外壳1的内壁面的定子10、固定在轴4的后方并对转子6供给电流的集电环13、以在此集电环13上滑动的方式配置在外壳1内的一对电刷14、收装此电刷14的刷握15、电连接定子10并将定子产生的交流整流成直流的整流器16、以及调整定子10产生的交流电压的大小的调整器17。

转子6包含流动电流并产生磁通的励磁线圈7、以及设置成覆盖此励磁线圈7并利用该磁通形成磁极的作为转子铁心的磁极铁心8。定子10包含圆筒状的定子铁心11、以及绕装在定子铁心11上并随转子6的旋转按来自励磁线圈7的磁通的变化产生交流的定子线圈12。

接着，参照图2和图3说明定子10的具体结构。

定子铁心11具有：圆环状的铁心底部20、设置成从铁心底部20的内周往径向内方延伸的多个齿部21、以及由铁心底部20和齿部21划分成的多个槽部22。齿部21包含周方向宽度大的齿部21a和宽度小的齿部21b。而且，交替配置齿部21a、21b，以便相邻槽部22的槽开口部22a的中心线(连接轴方向中心与轴心值的线)之间的电角交替取α度和60-α度。再者，α≠30。按每极2个的比率，非等间距地设置槽部22。而且，将绝缘被膜23粘合成覆盖槽部22的内周面。将例如环氧树脂等树脂涂敷在槽部22的内周面并使其硬化，从而形成此绝缘被膜23。

定子线圈12具有绕装在6个槽部的每一槽部22的6个相线圈，并且包含交流连接按电角120度的相位差绕装的3个相线圈的第1交流线圈和交流连接按电角120度的相位差绕装的其余3个相线圈的第2交流线圈。这里，第1交流线圈和第2交流线圈具有电角α度的相位差。各相线圈是2串并联的5匝对分线圈。各槽部22中收装10个定子线圈24的槽收装部。安装楔块25，以便封堵槽开口部22a，将绝缘树脂26浸渗到槽部22内并得以硬化。连接定子线圈24的槽收装部的线圈端部伸出到定子铁心11的轴向两端，构成定子线圈的线圈端部群12a。将绝缘树脂26涂覆、浸渗到两线圈端部群12a，并使其硬化。

定子线圈24是漆包线，如图4所示，其中包含作为导体的直径1.1毫米(mm)的铜线24a、以及在铁心24a的外周涂覆并硬化成约30微米(μm)的作为瓷漆皮的聚酰胺-酰亚胺树脂层24b。聚酰胺-酰亚胺树脂层24b一般能耐不低于220℃的温度，并具有高机械强度和劣化的延展性，耐卷绕工序时作用于定子线圈24的成形负载，能抑制聚酰胺-酰亚胺树脂层24b发生损伤。

树脂层26在作为油成分利用包含双键的植物油的脂肪酸对THEIC(Tris-hydroxyethyl Isocyanurate)变性聚酯树脂进行35％变性后得到的基底树脂中，添加作为反应性稀释剂的丙烯类单基物HEMA(异丁烯酸2-羟乙基)，溶解成基底树脂固态份额为40重量％～50重量％后，又对其添加并混合0.04重量％的阻聚剂(氢醌)、0.1重量％的干燥剂(环酸钴)、1.3重量％的过氧化物(1-1二叔丁基)。

然后，如图5所示，使定子铁心11保持在保持夹具18中，一面围绕轴心旋转，一面从喷嘴19将绝缘树脂26从定子10的径向外方涂覆、浸渗到定子线圈12的线圈端部群12a后，以150℃加热30分钟，使其硬化。由此，将绝缘树脂26浸渗到线圈端部群12a，并进行硬化，利用绝缘树脂26的硬化体26a将构成线圈端部群12a的多数线圈端部粘合为一体。同样，涂覆在线圈端部群12a的绝缘树脂26沿线圈端部浸渗到槽部22内，并得到硬化，利用绝缘树脂26的硬化体26a将定子线圈24的槽收装部粘合到槽部22。由此，使定子10的刚性提高，抑制发生电磁噪声，并提高定子线圈12的抗振性，抑制定子线圈24的相磨引起的绝缘性劣化。

此绝缘树脂26的硬化体26a以THEIC变性聚酯树脂为主成分，因此具有高耐热性，但一般较硬，在高热负载下，使瓷漆皮受到大损伤。本实施方式1中，利用油成分将THEIC变性聚酯树脂变性，减小绝缘树脂26的硬化体26a的硬度。而且，将聚酰胺-酰亚胺树脂层24b用作瓷漆皮。因而，缓解定子线圈24的铜线24a与绝缘树脂26的硬化体26a之间发生的应力，减少作为瓷漆皮的聚酰胺-酰亚胺树脂层24b的损伤。由于利用油成分将THEIC变性聚酯树脂变性，如后文所述，能不仅在产品新时，而且在长期，都维持高粘合力和良好绝缘性。

接着，参照图6说明利用油成分将作为绝缘树脂26的主成分的THEIC变性聚酯树脂变性的效果。

绝缘树脂26的常规硬化过程中，如图6的(a)所示，仅产生非饱和聚酯树脂的双键与反应性稀释剂的双键的游离基聚合造成的交联，并进行硬化。

这时，不产生脂肪酸中的双键的交联，硬化体26a中，如图6的(b)所示，存在从高分子链键合成悬置状的脂肪酸。此脂肪酸的存在授给硬化体26a柔软性，缓解绝缘树脂26的硬化体26a与聚酰胺-酰亚胺树脂层24b的线膨胀差造成的应力。

又，如图6的(c)所示，由于车辆用交流发电机使用时受到的热过程，产生脂肪酸中的双键的氧化聚合造成的平缓交联，使得绝缘树脂26的硬化体26a的强度平缓提高。强度继续提高，直到此平缓交联完成。这期间，形成防热劣化状态。随着进行交联，绝缘树脂26的硬化体26a的强度提高，但交联的进行缓慢，所以聚酰胺-酰亚胺树脂层24b发生少量应力，绝缘树脂26的硬化体26a和聚酰胺-酰亚胺树脂层24b的相性依旧良好，聚酰胺-酰亚胺树脂层24b的损伤小，维持良好的绝缘性。

接着，说明绝缘树脂26的硬化体26a对定子24的粘合力与油成分(脂肪酸)造成的变性量的关系。这里，用螺旋粘合力试验测量所述粘合力。此粘合力试验在JIS C3003中规定的条件下，将定子线圈24(漆包线)卷绕成螺旋状，涂覆绝缘树脂26并使其硬化后，支撑试验片的两端，测量螺旋线圈中央部的断裂负载。将此断裂负载当作粘合力。此绝缘树脂26硬化后(初期)，又测量将试验片在260℃的氛围下放置规定时间后的断裂负载，将其结果示于图7和图8。

从图7和图8判明油成分的变性量越多，初期的粘合力越小。而且，判明达到的最大粘合力随着油成分的变性量变多慢慢变大，在变性量为15％附近急剧变大，变性量超过20％时慢慢变大，变性量一超过40％就急剧变小。

还判明粘合力达到最大值后，慢慢变小。推测这是热劣化，即，由于热负载，发生分子链切断，并随着时间的经历，其切断点增多，主链的损坏增加，使粘合力降低。再者，将热劣化的难度当作耐热劣化性。

这里，油成分的变性量小于等于15％时，如图9的(b)所示，油成分的交联点少，所以分子链切断点对总交联数的比率变大。因而，推测随着热劣化的发展，分子链切断点对总交联数的比率变大，粘合力降低大，即耐热劣化性降低。

油成分的变性量大于等于40％时，如图9的(c)所示，主链短，交联点少，所以初期的粘合力变小，并且分子链切断点对总交联数的比率变大。因而，推测随着热劣化的发展，分子链切断点对总交联数的比率变大，粘合力降低大，即耐热劣化性降低。

另一方面，油成分的变性量大于等于20％且小于40％时，如图9的(a)所示，油成分的交联点多，分子链切断点对总交联数的比率变小。因而，推测即使热劣化发展，分子链切断点对总交联数的比率变也小，粘合力得到维持，即得到优良的耐热劣化性。

因此，为了长期维持大粘合力，即为了得到长期优良的耐热劣化性，需要使油成分带来的THEIC变性聚酯树脂的变性量为大于等于20％且小于40％的范围。

本实施方式1中，将油成分带来的作为有机树脂26的主成分的THEIC变性聚酯树脂的变性量取为35％，所以绝缘树脂26的粘度低，绝缘树脂26对线圈端部群12a和槽部22内的浸渗性提高。因而，绝缘树脂26无间隙地浸渗到线圈端部群12a内，并且无间隙地浸渗到将10个定子线圈24的槽收装部收装成非准直状态的槽部22内。由此，使线圈端部群12a的线圈端部牢固粘合，而且使槽收装部牢固地粘合到定子铁心11，因此提高定子10的刚性，而且得到优良的抗振性。

在反应性稀释剂中使用作为丙烯类单基物的HEMA。HEMA与苯乙烯等挥发性稀释剂不同，无臭、挥发少且稳定，所以对环境优良。而且，HEMA将绝缘树脂25的油成分良好溶解，使聚酰胺-酰亚胺树脂层24的润湿性提高。HEMA与非饱和聚酯树脂的来源于非饱和酸的双键的反应性比以往的苯乙烯单体等低，因此进一步将硬化反应钝化，得到柔软的特性，并且不容易热劣化。

因而，通过在反应性稀释剂中使用作为丙烯类单基物的HEMA，得到良好的环境性，并保持定子线圈24的瓷漆皮和绝缘树脂26的相性，得到优良的绝缘性和耐热劣化性。

接着，进行将应用本绝缘结构的定子10编入车辆用交流发电机的热耐久试验，并将其结果示于表1。再者，比较例是编入将环氧树脂混合聚酯树脂用作绝缘树脂而制作成的定子的车辆用交流发电机。

此热耐久试验中，使车辆用交流发电机在下列条件下长时间工作运转，并测量酿成发电欠佳的时间。

发动机转速：3000rmp(恒定)

氛围温度：120℃

电负载和时间：重复蓄电池负载(发电输出约5A)×30min和最大负载(发电输出约70A)×30min

【表1】

发电欠佳是由于瓷漆皮劣化引起的定子线圈间短路造成的发电电流减小，能比较定子线圈(漆包线)的绝缘性。

从表1确认通过使用本绝缘树脂26，能实现原来的绝缘结构，得到对比较例为2.4倍～3.2倍的寿命。

车辆用交流发电机需要在例如15年、15万公里等的长期间耐用，要求其应用的线圈部的绝缘结构不仅初期粘合力高，而且长期维持粘合力高。本实施方式1的线圈部的绝缘结构，能这样在长期维持高粘合力和高绝缘性，最适合车辆用交流发电机定子的线圈部的绝缘结构。

再者，上述实施方式1中，虽然将具有双键的脂肪酸用作油成分，但油成分不限于脂肪酸，只要具有双键就可以，例如能用具有带双键的碳链的无水十二(碳)炔琥珀酸等有机酸。

实施方式2

上述实施方式1将本发明的线圈部的绝缘结构用于车辆用交流发电机的定子，但此实施方式2将本发明的线圈部的绝缘结构用于车辆用交流发电机的转子。

图10是说明应用本发明实施方式2的绝缘结构的转子的励磁线圈卷绕部的组成的图，图10的(a)是其剖视图，图10的(b)是其关键部剖视图。图11是示出应用本发明实施方式2的绝缘结构的转子的励磁线圈的剖视图，图12是说明本发明实施方式2的绝缘树脂涂覆工序的图。图13是说明用于本发明实施方式2的绝缘结构的绝缘树脂的热劣化作用的图，图13的(a)示出绝缘树脂的液状状态，图13的(b)示出绝缘树脂在加热后的固体状态，图13(c)示出校验数据在热硬化后的热过程的平缓交联状态。

车辆用交流发电机的转子中，如图10所示，直径9毫米的励磁线圈28在尼龙制的线圈架29上，以每1层20匝卷绕14层，共280匝。然后，将绝缘树脂30浸渗到励磁线圈28的卷绕部，并使其硬化。因而，利用绝缘树脂30的硬化体30a将励磁线圈28相互牢固粘合，而且将其牢固粘合到线圈架29。将卷绕励磁线圈28的线圈架29卷装到磁极铁心，从而构成转子。

励磁线圈28是漆包线，如图11所示，其中包含作为导体的直径9毫米的铜线28a、在铁心28a的外周涂覆约14微米的厚度并加以硬化的聚酰亚胺酯树脂层28b、以及在聚酰亚胺酯树脂层28b的外周涂覆约6微米厚度并加以硬化的聚酰胺-酰亚胺树脂层28c。瓷漆皮构成将聚酰亚胺酯树脂层28b当作下层、将聚酰胺-酰亚胺树脂层28c为上层的2层结构。

考虑车辆用交流发电机的热负载和转子长期旋转的离心力，绝缘树脂30使用具有高耐热性的THEIC变性聚酯树脂(基底树脂)中含有油成分的树脂，并形成以高耐热劣化性和高粘合力为目标的设计。尤其是减小油成分造成的变性量，提高绝缘树脂30的硬化体30a的粘合力。

绝缘树脂30将含1个双键的油酸用作油成分，在利用油酸对THEIC变性聚酯树脂作20％变性后得到的基底树脂中添加作为反应性稀释剂的HEMA，溶解成基底树脂固态份额为40重量％～50重量％后，又对其添加并混合0.04重量％的阻聚剂(氢醌)、0.1重量％的干燥剂(环酸钴)、1.3重量％的过氧化物(1-1二叔丁基)。

然后，如图12所示，将前端缠绕在线圈架29的卡定部29a的励磁线圈28一面从绕线管口31抽出，一面卷绕到以规定的张力旋转的线圈架29的卷筒部29b。这时，绝缘树脂30从设在绕线管口31的前端部的料斗32涂覆到往解调部29b的切线方向延伸的励磁线圈28上。由此，使绝缘树脂30无间隙地均匀填充在卷筒部29b的轴向上相邻的励磁线圈28之间和径向相邻的励磁线圈28之间。接着，将励磁线圈28在线圈架29上卷绕规定匝后，以150℃进行30分钟的加热，使绝缘树脂30硬化。

本实施方式2中，瓷漆皮构成将聚酰亚胺酯树脂层28b当作下层、将聚酰胺-酰亚胺树脂层28c当作上层的2层结构。下层的聚酰亚胺酯树脂层28b一般能耐不低于200℃的温度，并具有高机械强度和对铜线28a的优良粘合性。因而，励磁线圈28的卷绕工序中，一面对励磁线圈28施加规定的张力、一面将其高速卷绕到线圈架29的卷筒部19b，但瓷漆皮耐作用在励磁线圈28的成形负载，能抑制皮本身发生损伤，并能利用下层的聚酰亚胺酯树脂层28b的高粘合力抑制发生瓷漆皮从铜线28a剥离。

作为油成分，使用油源的脂肪酸具有非饱和键的酸中仅有1个双键的油酸。因而，车辆用交流发电机使用时受到的热过程造成的交联发展，并且强度升高，但与具有2个双键的亚麻仁油脂肪酸等相比，其交联点少，所以既维持柔软性又强度升高，从而能维持较强韧的状态。

接着，参照图13说明利用油酸对作为绝缘树脂30的主成分的THEIC变性聚酯树脂进行变性的效果，即劣化特性的改善效果。

绝缘树脂30的常规硬化过程中，如图13的(a)所示，仅产生非饱和聚酯树脂的双键与反应性稀释剂的双键的游离基聚合造成的交联，并进行硬化。

这时，不产生脂肪酸中的双键的交联(硬化反应)，硬化体30a中，如图13的(b)所示，存在从高分子链键合成悬置状的油酸。此油酸的存在授给硬化体30a柔软性，缓解绝缘树脂30的硬化体30a与上侧的聚酰胺-酰亚胺树脂层28b的线膨胀差造成的应力。

又，如图13的(c)所示，由于车辆用交流发电机使用时受到的热过程，产生油酸中的双键的氧化聚合造成的平缓交联，使绝缘树脂30的硬化体30a的强度慢慢提高。这时，与具有2个双键的亚麻仁油脂肪酸相比，交联点少，残留悬置状的部分，从而又维持柔软性又强度升高。强度继续提高，直到此平缓交联完成。这期间，形成防热劣化状态，能维持较强韧的性质。

由于瓷漆皮的下层使用与铜线28a的粘合性高的聚酰亚胺酯树脂层28b，耐将励磁线圈28卷绕到倾斜角29时作用于励磁线圈28的机械负载，能抑制发生瓷漆皮从铜线28a剥离。由于瓷漆皮的上层使用具有高延展性的聚酰胺-酰亚胺树脂层28c，耐将励磁线圈28卷绕到线圈架29时作用于励磁线圈28的机械负载，能抑制发生瓷漆皮损伤，并获得优良的耐热劣化性。

利用油酸对作为绝缘树脂30的主成分的THEIC变性聚酯树脂作变性，较平缓地进行交联，所以绝缘树脂擦30的硬化体30a与瓷漆皮之间产生的应力较小。因而，绝缘树脂30与瓷漆皮之间的相性进一步良好，确保绝缘性高。

这里，制作将聚酰胺-酰亚胺树脂层厚度对瓷漆皮总厚的比率取为10％、20％、30％、100％的漆包线后，用ASTM D2307试验方法测试耐热寿命，将其结果示于图14。再者，瓷漆皮是将聚酰亚胺酯树脂层当作下层、聚酰胺-酰亚胺树脂层当作上层的2层结构。聚酰胺-酰亚胺树脂层厚度对瓷漆皮总厚的比率为100％的瓷漆皮是聚酰胺-酰亚胺树脂层的单层结构。再者，图14中，线A~D分别表示将聚酰胺-酰亚胺树脂层厚度对瓷漆皮总厚的比率取为10％、20％、30％、100％的励磁线圈的耐热寿命。

从图14判明聚酰胺-酰亚胺树脂层的厚度大于等于总厚的30％，则具有充分的耐热性。又判明即使聚酰胺-酰亚胺树脂层的厚度大于总厚的30％，耐热寿命(耐热劣化性)也无显著提高。推测这是因为加大聚酰胺-酰亚胺树脂层的厚度时，提高上层的聚酰胺-酰亚胺树脂层的寿命，但与铜线粘合的下层的聚酰亚胺酯树脂层变薄，铜线与聚酰亚胺酯树脂层的粘合性降低，所以抵消聚酰胺-酰亚胺树脂层提高寿命的效果。由于聚酰胺-酰亚胺树脂价格非常高，将聚酰胺-酰亚胺树脂层厚度对瓷漆皮总厚的比率取为30％在成本上较佳。

这里，通过将聚酰胺-酰亚胺树脂层28c的厚度取为大于等于瓷漆皮总厚的30％，获得充分的耐热性、机械强度和耐热劣化性，所以此励磁线圈28中将聚酰胺-酰亚胺树脂层28c的厚度取为大于等于瓷漆皮总厚的30％较佳。又，成本方面，将聚酰胺-酰亚胺树脂层28c的厚度取为瓷漆皮总厚的30％更好。通过组合此励磁线圈28和绝缘树脂30，能得到耐绕线工序的高被膜强度和高初期粘合力，并能初期维持高粘合力和绝缘性。

由于利用油酸对THEIC变性聚酯树脂进行20％变性，如图7和图8所示，与油酸造成的变性量为25％或35％的该树脂相比，其最大强度低。然而，此实施方式2中，考虑将本发明的绝缘结构用于转子，取此结构以提高初期的粘合力。即，绝缘树脂30的硬化体30a的粘合力在初期低时，由于作用在转子的离心力大，使硬化体30a破坏，可能发生损伤励磁线圈28的弊病。通过取此结构，能防止作用于转子的离心力引发励磁线圈28损伤。

此实施方式2中，又由于将作为丙烯类单基物的HEMA用作稀释剂，取得良好的环境性，并使励磁线圈28与绝缘树脂30之间保持良好的相性，维持高聚亚酰，确保高耐热劣化性和高初期粘合力。

车辆用交流发电机需要在例如15年、15万公里等的长期间耐用，要求其应用的线圈部的绝缘结构不仅初期粘合力高，而且长期维持粘合力高。本实施方式2的线圈部的绝缘结构取得高初期粘合力，能长期维持高粘合力和优良的耐热劣化性，最适合车辆用交流发电机转子的线圈部的绝缘结构。

再者，上述实施方式2中，设将含1个双键的油酸用作脂肪酸，但脂肪酸含有的双键数量不限于1个。即，含多个双键的脂肪酸也维持柔软性，只要双键完全交联；所以能用作本发明的油成分。又，双键数量为1个时，既维持柔软性又强度提高，所以作为油成分，最好使用含1个双键的。

脂肪酸不限于油酸。能用例如十四(烷)酸、棕榈炔酸、反油酸、11-十八碳烯酸、顺(式)9-十二碳烯酸、芥酸、神经酸等具有1个双键的脂肪酸、亚油酸等含2个双键的脂肪酸、α-亚麻酸等含3个双键的脂肪酸等。

实施方式3

图15是示出应用本发明实施方式3的绝缘结构的定子的立体图，图16是示出构成图15所示定子的定子线圈的线圈组件的俯视图，图17是说明图15所示定子的制造方法的图。

图15至图17中，定子40具有定子铁心41、以及绕装在定子铁心41上的定子线圈46。

定子铁心41具有圆环状的铁心底部42、设置成从铁心底部42的内周往径向内方延伸的多个齿部43、以及由铁心底部42和齿部43划分成的多个槽部44。齿部43包含周方向宽度大的齿部43a和宽度小的齿部43b。而且，交替配置齿部43a、43b，以便相邻槽部44的槽开口部44a的中心线(连接轴方向中心与轴心值的线)之间的电角交替取α度和60-α度。按每极2个的比率，非等间距地设置槽部44。而且，将绝缘被纸45安装成覆盖槽部44的内周面。

定子线圈46具有绕装在6个槽部的每一槽部44的6个相线圈，并且包含交流连接按电角120度的相位差绕装的3个相线圈的第1交流线圈和交流连接按电角120度的相位差绕装的其余3个相线圈的第2交流线圈。这里，第1交流线圈和第2交流线圈具有电角α度的相位差。各相线圈是2串并联的3匝线圈。

定子线圈47是漆包线，其中包含作为导体的直径1.5毫米的铜线、在铁心的外周涂覆约20微米的厚度并加以硬化的聚酰亚胺酯树脂层、以及在聚酰亚胺酯树脂层的外周涂覆约15微米厚度并加以硬化的聚酰胺-酰亚胺树脂层(未图示)。瓷漆皮构成以聚酰亚胺酯树脂层为下层、以聚酰胺-酰亚胺树脂层为上层的2层结构。而且，定子线圈47的槽收装部47a在装到定子铁心41前，使其形变为截面实质上矩形。

各槽部44中，以相互粘合且径向排成1列的方式收装6个定子线圈47的截面为矩形的槽收装部47a。由此，能在槽部44内以高槽满率收装定子线圈47。连接定子线圈47的槽收装部47a的折弯部47b(相当于线圈端部)伸出到定子铁心41的轴向两端，构成定子线圈46的线圈端部群46a。然后，将后文阐述的绝缘树脂浸渗到槽部44内并使其硬化，进而涂覆、浸渗到两线圈端部群46a并使其硬化。

这里，对定子线圈47作用形变为矩形的应力或定子铁心41的制作工序中的弯曲应力(后文阐述)。因而，确保瓷漆皮与铜线的高粘合力，而且由于最外层需要较高的机械强度和延展性，在最下层形成与铜线的粘合力高的聚酰亚胺酯树脂层，在最外层形成具有较高的机械强度和延展性的聚酰胺-酰亚胺树脂层，还将聚酰胺-酰亚胺树脂层的厚度加大到瓷漆皮总厚的约43％。

绝缘树脂利用油酸对THEIC变性聚酯树脂作25％变性后得到的基底树脂中添加作为反应性稀释剂的HEMA，溶解成基底树脂固态份额为40重量％～50重量％后，又对其添加并混合0.04重量％的阻聚剂(氢醌)、0.1重量％的干燥剂(环酸钴)、1.3重量％的过氧化物(1-1二叔丁基)。

接着，说明定子40的制造方法。

首先，层叠从轧制钢板冲裁的规定片数的带状磁性薄板，制作长方体的叠层铁心50。在此叠层铁心50上形成铁心底部50a、宽度大的齿部50b和宽度小的齿部50c、由铁心底部50a和齿部50b、50c划分成的槽部50d。

接着，同时将12个定子线圈47在同一平面上弯成辐射状，又用夹具往直角方向折叠，从而制作图所示的线圈组件51。再者，将折弯部47b连接的槽收装部47a弯成按6槽间距(6P)排列的平面状图案，从而形成各定子线圈47。然后，利用折弯部47b将相邻的槽收装部47a错开定子线圈47的宽度的份额。各错开1槽间距地排列6对将形成这种图案的2个定子线圈47错开6槽间距后叠在槽收装部47a排列的线圈对，从而构成线圈组件51。然后，将定子线圈47的端部各6个地伸出到线圈组件51的两端的两则部。而且，以准直的方式将折弯部47b排列在线圈组件51的两侧部。

这样构成的线圈组件51，将槽收装部47a以冲压成形的方式形变为截面矩形。

接着，如图17(a)所示，叠置3层线圈组件51，并将绝缘纸45装到装在槽部50d内的叠层铁心50上。这时，各槽部50d将6个槽收装部47a排成1列收装。

然后，仅将叠层铁心50的两端部弯曲成与定子铁心41的曲率半径等同的曲率后，将整个叠层铁心50弯曲成圆筒状，并使槽部50d的开口朝向内周侧。

然后，将弯曲成圆筒状的叠层铁心50的两端面对接，并利用例如激光焊接将其合为一体，从而得到图17(b)所示的圆筒状的定子铁心41。

接着，连接定子线圈47的端部，制作6个相线圈。

然后，如图5所示，使定子铁心41保持在保持夹具18中，一面围绕轴心旋转，一面从喷嘴19将绝缘树脂从定子40的径向外方涂覆、浸渗到定子线圈46的线圈端部群46a后，以150℃加热30分钟，使其硬化。由此，将绝缘树脂浸渗到线圈端部群46a，并进行硬化，利用绝缘树脂的硬化体48将构成线圈端部群46a的多数线圈端部(折弯部47b)粘合为一体。同样，涂覆在线圈端部群46a的绝缘树脂沿线圈端部浸渗到槽部44内并得到硬化，利用绝缘树脂的硬化体48将定子线圈47的槽收装部47a粘合到槽部44。由此，使定子40的刚性提高，抑制发生电磁噪声，并提高定子线圈46的抗振性，抑制定子线圈47的相磨引起的绝缘性劣化。

此实施方式3中，将定子线圈47的槽收装部47a收装在槽部44内，使其在径向排直成1列，形成在长度方向的整个区域相互粘合，所以相邻的槽收装部47a接近，槽收装部47a与绝缘纸45接近。因而，由于这些接近部的毛细管现象，绝缘树脂容易浸渗，即使减小作为绝缘树脂的主成分的THEIC变性聚酯树脂的油成分造成的变性量，也将绝缘树脂无间隙地填充到槽部44内。所以，能将油酸造成的THEIC变性聚酯树脂的变性量减小到25％，提高绝缘树脂的硬化体48的初期粘合力。

本线圈结构中，定子线圈47的槽收装部47a之间进行线接触或面接触，产生大应力。将定子线圈的槽收装部47a形变为截面矩形，将安装线圈组件51的叠层铁心50弯曲成圆筒状，所以要求定子线圈47的最外层高机械强度和延展性。此实施方式3中，通过组合将最外层的聚酰胺-酰亚胺树脂层的厚度加大为瓷漆皮总厚的约43％的定子线圈47和此绝缘树脂，得到耐线圈组件51的制造工序和叠层铁心50的弯曲工序的高强度和高初期粘合力，并能初期维持高粘合力和高绝缘性。

再者，上述实施方式1中，使用涂覆1层聚酰胺-酰亚胺树脂层的漆包线，实施方式2、3中，使用涂覆聚酰亚胺酯树脂层和聚酰胺-酰亚胺树脂层的漆包线，但用于本发明的漆包线只要将聚酰胺-酰亚胺树脂层当作最外层，不限于上述方式。瓷漆皮的最外层的聚酰胺-酰亚胺树脂层只要聚酰胺-酰亚胺为主成分就可以，例如在要求容易卷绕时，可包含若干聚乙烯等具有滑性的添加剂。最好根据所要求的特性和质量，将聚酰胺-酰亚胺作为主成分，一面考虑与本绝缘树脂的亲合性，一面设计瓷漆皮。

将漆包线以卷在大卷绕构件的状态出厂，但为了防止这时发生瓷漆皮损伤，并提高对卷绕构件的漆包线收装效率，有时涂敷石蜡等。这时，石蜡并非瓷漆皮的一层，不相当于本申请的瓷漆皮的最外层。

上述各实施方式中，说明了以每极2个的比率形成槽数的情况，但槽的数量不限于此。此外，说明了将槽部排列成非等间距的情况，但槽部的排列不限于此，也可例如排列成等角间距。

上述各实施方式中，说明了用于车辆用交流发电机的转子和定子的情况，但也可用于车辆用电动机或车辆用电动发电机。例如，用于车辆用启动电动机的转子时，运转仅在车辆启动时进行，平常不运转，所以最好使用设定成获得高粘合力的绝缘树脂。这时，最好将绝缘树脂中的油成分抑制在20重量％的程度。

又，用于电动动力转向用电动机的转子时，与发电机不同，虽然平时不进行运转，但用户控制转向时进行运转，所以不仅需要粘合力，而且需要不容易热劣化。因而，最好将绝缘树脂中的油成分抑制在25重量％的程度。

用于车辆用电动发电机的转子或定子时，将绝缘树脂设计成又维持作为发电机的耐热劣化性、又提高粘合力。尤其是用于混合动力汽车或电动汽车的驱动系统的车辆用电动发电机，由于直接关系到车辆的行驶，因此要求较高的可靠性。

Claims (11)

1、一种旋转电机线圈部的绝缘结构，将绝缘树脂浸渗在将线圈卷绕在铁心上的线圈部中，其特征在于，

所述线圈是用以聚酰胺-酰亚胺树脂层作为最上层的瓷漆皮覆盖的漆包线，所述绝缘树脂是利用油成分变性的THEIC变性聚酯树脂。

2、如权利要求1中所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述油成分是具有非饱和键的脂肪酸。

3、如权利要求1中所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述油成分是油酸。

4、如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述油成分造成的THEIC变性聚酯树脂的变性量大于等于20％且小于40％。

5、如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述绝缘树脂中添加丙烯类单基物。

6、如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述瓷漆皮的下层具有聚酰亚胺酯树脂层。

7、如权利要求6中所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述瓷漆皮构成所述聚酰胺-酰亚胺树脂层和所述聚酰亚胺酯树脂层的2层结构。

8、如权利要求6中所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

将所述聚酰胺-酰亚胺树脂层形成为大于等于所述瓷漆皮的总厚度的30％的厚度。

9、如权利要求1中所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述线圈是定子线圈，所述铁心是定子铁心。

10、如权利要求1中所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述线圈是励磁线圈，所述铁心是转子铁心。

11、如权利要求9或10中所述的旋转电机线圈部的绝缘结构，其特征在于，

所述旋转电机是车辆用交流发电机。

Images