JP2000125499A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 本発明の絶縁コイルの固定部材５は、補
強シート層であるアラミド繊維紙１８とゴム状弾性体層
である高熱伝導性シリコーンゴム１９との積層シートか
らなる。このため、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。

Description

【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２
９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２
２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３
３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、ＦＲ
Ｐ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の
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、絶縁コイルの側面とスロットの内面との
間に位置して絶縁コイルをスロット内に固定する回転電
機における絶縁コイルの固定部材において、１以上の補
強シート層と、各補強シート層の少なくとも片面に積層
されるゴム状弾性体層とを有してなる積層シートであ
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】請求項２記載の絶縁コイルの固定部材は、
請求項１記載の絶縁コイルの固定部材であって、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】請求項２によれば、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】請求項３記載の絶縁コイルの固定部材は、
請求項１又は２記載の回転電機における絶縁コイルの固
定部材であって、前記ゴム状弾性体層は、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
が充填されてなる。

【００１９】請求項３によれば、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
くとも一方が充填されているため、熱伝導性がさらに向
上する。

【００２０】請求項４記載の絶縁コイルの固定部材は、
請求項１〜４のいずれか１に記載の絶縁コイルの固定部
材であって、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４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５記載の絶縁コイルの固定部材は、
請求項１又は２記載の回転電機における絶縁コイルの固
定部材であって、積層方向の体積抵抗率が１０⁰ 〜１０
⁵ Ωcmである。

【００２３】請求項５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 〜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６記載の本発明の回転電機は、予め
作製した絶縁コイルが、請求項１〜５のいずれか１に記
載の絶縁コイルの固定部材によって固定されていること
を特徴とする。

【００２５】請求項６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７記載の本発明の回転電機は、請求
項６記載の回転電機であって、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７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８記載の回転電機は、請求項７又は
８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８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９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際、請求項１〜５のいずれか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。

【００３１】請求項９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１〜５のいずれか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。

【００３２】請求項１０記載の本発明の絶縁コイルの固
定方法は、請求項９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１０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１１記載の本発明の絶縁コイルの固
定方法は、請求項９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１１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１２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１２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１
９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４
５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】（実施例１）図３は、本発明の一の実施例
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１１，１２，１
３，１４，１５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、本実施例では、本発明の固定部材を
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】本実施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２
０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に示した実施例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２
１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】 表１から明らかなように、実施例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】（実施例２）図７は、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、実施例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、本実施例では、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、実施例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例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
実施例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】 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、実施例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３）図２に示した他の実施例にか
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１
８’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３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３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２記載の本発明によれば、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３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１００〜１
０５Ωcm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。

【００７８】請求項４記載の本発明によれば、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が充填されているため、熱伝導
性がさらに向上する。

【００７９】請求項５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６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７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８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９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１０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１〜６のいずれか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１１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１２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１３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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H604 AA03 AA05 BB01 BB03 BB14 CC01 CC05 CC16 DA20 DA25 DB16 PB04 5H615 AA01 BB01 BB02 BB14 PP01 PP08 PP13 QQ02 RR02 SS05 SS32

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【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絶縁コイルの側
   面とスロットの内面との間に配置されて前記絶縁コイル
   を前記スロット内に固定する回転電機における絶縁コイ
   ルの固定部材であって、 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
   層シートからなることを特徴とする絶縁コイルの固定部
   材。
2. 【請求項２】 前記補強シート層が、プラスチックフィ
   ルム、無機材料、有機材料若しくはこれらの組合わせか
   らなる織布又は不織布から選ばれたものであることを特
   徴とする請求項１記載の絶縁コイルの固定部材。
3. 【請求項３】 前記ゴム状弾性体層には、高熱伝導性の
   無機充填材および金属粉体の少なくとも一方が充填され
   てなることを特徴とする請求項１または２記載の回転電
   機における絶縁コイルの固定部材であって、絶縁コイル
   の固定部材。
4. 【請求項４】 最外層にゴム状弾性体層が形成され、か
   つ該ゴム状弾性体層にスリットまたは窪みが形成されて
   いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記
   載の絶縁コイルの固定部材。
5. 【請求項５】 積層方向の体積抵抗率が１０⁰ 〜１０⁵
   Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいず
   れか１項記載の絶縁コイルの固定部材。
6. 【請求項６】 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するにあたり、絶縁コイルの側面
   とスロットの内面との間に請求項１乃至５のいずれか１
   項記載の固定部材を配置して前記絶縁コイルを回転電機
   の鉄心の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。
7. 【請求項７】 前記固定部材の積層方向の体積抵抗率が
   １０⁰ 〜１０⁵ Ω・cmであることを特徴とする請求項６
   記載の回転電機。
8. 【請求項８】 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ことを特徴とする請求項６
   又は７記載の回転電機。
9. 【請求項９】 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鉄心のスロットの壁面と対向す
   る側面を、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固定
   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。
10. 【請求項１０】 請求項９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ことを特徴とする絶縁コイルの固定
    方法。
11. 【請求項１１】 請求項９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
    るように被覆することを特徴とする絶縁コイルの固定方
    法。
12. 【請求項１２】 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ことを特徴とす
    る絶縁コイルの固定方法。