JP2001028854A - 回転電機用の固定子コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱硬化処理時に樹脂材の流れ出しが発生しない
ようにしたコイルエンド接続部の電気絶縁層を持つ回転
電機用の固定子コイルを提供する。 【解決手段】固定子コイル１は、従来例に対し、電気絶
縁層２，介在層３を用いるコイルエンド部１１を備え
る。電気絶縁層２は素線９１の接続部９３の周囲にプリ
プレグエポキシ樹脂材で処理されたガラステープ材を重
ね巻きすることで形成され、介在層３は電気絶縁層２の
相互間にプリプレグエポキシ樹脂材で処理されたガラス
繊維製マット材を介挿することで形成される。全ての接
続部９３に対する電気絶縁層２，介在層３の形成が完了
した段階で、電気絶縁層２，介在層３に対する加熱硬化
処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転電機用の固
定子コイル、特にそのコイルエンド接続部の電気絶縁層
に係わり、熱硬化処理時に樹脂材の流れ出しが発生しな
いようにした電気絶縁層に関する。

【０００２】

【従来の技術】大形の回転電機の固定子巻線に用いられ
る固定子コイルは、複数本の素線を整列して配列してい
わゆるハーフコイルの形状で作製されることが一般であ
る。このハーフコイルは、ハーフコイルの状態でコイル
スロットに装填され、その素線を対となるハーフコイル
が持つ素線とコイルエンド部で相互に接続し合うこと
で、ターンが完結された固定子コイルを得るようにして
いる。このような構成を持つ従来例の回転電機用固定子
コイルのコイルエンド部のコイルエンド接続部につい
て、図２を用いて説明する。ここで図２は、従来例の回
転電機用の固定子コイルのコイルエンド部のコイルエン
ド接続部を説明する説明図であり、図２は回転電機用の
固定子コイルの一方のコイルエンド部を一部破断した断
面図として示している。

【０００３】図２において、７Ａは、一方のハーフコイ
ルでもある上コイルであり、７Ｂは、他方のハーフコイ
ルでもある下コイルである。上コイル７Ａ，下コイル７
Ｂは同一の形状・寸法を持つ同数の素線９１を用いて形
成されており、図示しない固定子鉄心に形成された互い
に異なるコイルスロットに装填されている。８は、上コ
イル７Ａ，下コイル７Ｂが用いられた回転電機用の固定
子コイルである。なお図２では、上コイル７Ａ，下コイ
ル７Ｂは３本の素線９１を用いるとして模擬的に示して
いる。この事例の場合には、素線９１は適宜の材質の電
気絶縁材を用いて素線絶縁９２が施された平角銅線であ
る。そうして、固定子コイル８では、上コイル７Ａのコ
イルエンドは、下コイル７Ｂのコイルエンドと共にコイ
ルエンド部９，９を形成する（図２では、一方のコイル
エンド部９のみを示す）。

【０００４】上コイル７Ａ，下コイル７Ｂの素線９１の
それぞれの端部は、素線絶縁９２が除去されると共に、
図２に示すようにほぼ直角に曲げ加工を施され、素線９
１の端面９１ａで互いに突き合わされ、銀ろう付け法な
どによって電気的にも機械的にも接合されて接続部９３
が形成される。このようにして形成された素線９１のそ
れぞれの接続部９３には、テープ状の電気絶縁材（例え
ば、ガラステープ）が樹脂材を塗布しながら重ね巻き法
などによって巻回され、接続部９３用の電気絶縁層９４
が形成される。電気絶縁層９４に用いられる樹脂材に
は、刷毛塗りに適していてテープ状の電気絶縁材に対し
その巻回時に容易に処理できること，テープ状の電気絶
縁材への含浸性に優れることなどから、液状の樹脂材
（例えば、液状のエポキシ樹脂材）が用いられている。

【０００５】そうして、電気絶縁層９４を電気的，機械
的に保護するために、それぞれのコイルエンド部９の電
気絶縁層９４の相互間には、必要に応じて介在層９５が
シート状の電気絶縁材を介挿することで形成される。介
在層９５に用いられるシート状の電気絶縁材には、この
事例の場合には、電気絶縁層９４用のテープ状の電気絶
縁材に用いられたものと同様の液状の樹脂材（例えば、
液状のエポキシ樹脂材）が塗布されるガラス繊維製のマ
ット材である。従来例の電気絶縁層を用いた回転電機用
固定子巻線は、全ての接続部９３に対する電気絶縁層９
４および介在層９５の形成を終えた段階で、電気絶縁層
９４，介在層９５に対する加熱硬化処理が行われる。

【０００６】電気絶縁層９４，介在層９５の加熱硬化処
理の終了後、それぞれのコイルエンド部９，９には、コ
イルエンド部９を保護するコイルエンド用のキャップ６
が装着される。このキャップ６は電気絶縁材を用いて図
２に示したようなＵ字状の断面形状を持った円環状に形
成されており、このキャップ６内（キャップ６の内面と
コイルエンド部９との間など）には、充填材５が充填さ
れる。この充填材５は、例えば、石英や炭酸カルシウム
などの粉末が大量に充填されることでパテ状にされたエ
ポキシ樹脂材が用いられる。キャップ６内に充填された
充填材５は、加熱硬化処理が行われて硬化される。なお
４，４は、上コイル７Ａ，下コイル７Ｂそれぞれのコイ
ルスロットに収容されない部位の外面に形成されたコイ
ル端部絶縁層である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のように構成され
た従来技術による回転電機用の固定子コイル８のコイル
エンド接続部９３用の電気絶縁層９４および介在層９５
では、下記のような問題点がありその解決が望まれてい
る。すなわち、電気絶縁層９４，介在層９５に用いられ
ている液状の樹脂材は、未硬化の樹脂材が持つ一般的な
性質によって、加熱硬化処理時に樹脂材の温度が上昇す
ることで硬化前ではその粘度が一時的に低下して容易に
流動できるようになる。このようにして流動性が増加し
た液状の樹脂材は、電気絶縁層９４，介在層９５から流
れ出て重力によって下方に落下する。このために、従来
技術による電気絶縁層９４，介在層９５を固定子コイル
８に用いた回転電機の製作時には、電気絶縁層９４，介
在層９５から流れ出た樹脂材が他の構成物に付着しない
ようにする付着防止処置が不可欠である。

【０００８】また、樹脂材が流れ出てしまった電気絶縁
層９４，介在層９５には、絶縁層の層厚の減少や層厚の
不均一化が発生する。層厚の減少や層厚の不均一化が発
生した絶縁層では、電気絶縁性能が低下してしまうの
で、電気絶縁層９４，介在層９５は樹脂材の流れ出しを
考慮した厚さ寸法を持つ絶縁層を予め形成する必要があ
った。換言すれば、従来例の電気絶縁層９４，介在層９
５には、樹脂材の流れ出しを考慮して必要以上に厚い寸
法を持つ絶縁層を形成する必要があった。すなわち、従
来技術による電気絶縁層９４，介在層９５を固定子コイ
ル８に用いた回転電機では、大きな厚さ寸法の電気絶縁
層９４，介在層９５が必要になることでその形状が大形
化すると共に、樹脂材の付着防止処置のために製造原価
が高価になっている。なお、充填材５にはパテ状の樹脂
材が採用できることから、その加熱硬化処理時に充填材
５の流れ出しは発生しない。

【０００９】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、熱硬化処理時に樹
脂材の流れ出しが発生しないようにしたコイルエンド接
続部の電気絶縁層を持つ回転電機用の固定子コイルを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）複数本の素線を配列して形成された固定子コイルの
素線を、対となって組み合わされる固定子コイルの素線
と接続するコイルエンド接続部を電気絶縁層で電気絶縁
する際、この電気絶縁層を、半硬化性の合成樹脂材で処
理された電気絶縁材を用いて形成することにより達成さ
れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において
は、図２に示した従来例の回転電機用固定子コイルのコ
イルエンド接続部の電気絶縁層およびその周辺部と同一
部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。また、
以後の説明に用いる図中には、図２で付した符号につい
ては、極力代表的な符号のみを記すようにしている。図
１は、この発明の実施の形態の一例による回転電機用の
固定子コイルのコイルエンド部のコイルエンド接続部を
説明する説明図であり、図１は回転電機用の固定子コイ
ルの一方のコイルエンド部を一部破断した断面図として
示している。

【００１２】図１において、１は、図２に示した従来例
による固定子コイル８に対して、電気絶縁層９４，介在
層９５を用いるコイルエンド９に替えて、電気絶縁層
２，介在層３を用いるコイルエンド部１１を備えるよう
にした回転電機用の固定子コイルである。電気絶縁層２
は、従来例による電気絶縁層９４と対比すると、電気絶
縁層２に用いられるテープ状の電気絶縁材（例えば、ガ
ラステープ）は、周知の半硬化されるステージを持つエ
ポキシ樹脂のプリプレグ材によって予め処理を施されて
いることがこの発明の特徴の一つである。それぞれの接
続部９３には、この半硬化状態のプリプレグ樹脂材で処
理されたテープ状の電気絶縁材が重ね巻き法などによっ
て巻回されて電気絶縁層２が形成される。その際、テー
プ状の電気絶縁材が予めプリプレグ樹脂材で処理済であ
ることから、刷毛などを用いての樹脂材の塗布作業を不
要にできる。また介在層３は、従来例の電気絶縁層９４
と同様目的で必要に応じて形成される層であるが、介在
層３に用いられるシート状の電気絶縁材（例えば、ガラ
ス繊維製のマット材）も、この発明の特徴によってプリ
プレグエポキシ樹脂材などによって予め処理を施されて
いる。

【００１３】この発明の電気絶縁層（介在層を含む）を
用いた回転電機用の固定子コイル１は、全ての接続部９
３に対する電気絶縁層２および介在層３の形成を終えた
段階で、電気絶縁層２，介在層３に対する加熱硬化処理
が行われる。その際、電気絶縁層２，介在層３に用いら
れている電気絶縁材が半硬化状態のプリプレグ材である
ので、プリプレグ材が持つ性質によって加熱硬化処理時
に樹脂材が加熱されることで一時的に軟化はするが流動
性を呈することは無い。したがって、従来例による電気
絶縁層９４，介在層９５を用いた回転電機の場合とは異
なり、この発明による電気絶縁層２，介在層３では樹脂
材の流れ出しは発生しないので、流れ出た樹脂材に対す
る付着防止処置を全く不要にできる。付着防止処置が不
要にできること、樹脂材の塗布作業，塗布用の樹脂材の
準備も不要にできることなどによって、この発明の電気
絶縁層を用いた固定子コイル１は、その製造原価を従来
例に対して低減できる。

【００１４】また、電気絶縁層２，介在層３からは樹脂
材の流れ出しが発生しないことによって、電気絶縁層
２，介在層３には加熱硬化処理に際しての絶縁層の層厚
の減少は実質的に発生しない。したがって、この発明の
電気絶縁層を用いた回転電機用の固定子コイル１では、
その絶縁層は必要な電気絶縁性に対応した層厚として形
成すればよく、従来例の場合と対比すると絶縁層の層厚
を薄くすることができて、その形状を小形にできる。な
お、電気絶縁層２，介在層３の加熱硬化処理の終了後、
コイルエンド部１１，１１のそれぞれにキャップ６が装
着され、キャップ６内には充填材５が充填されることは
従来例の場合と同様である。

【００１５】

【発明の効果】この発明による回転電機用の固定子コイ
ルのコイルエンド接続部の電気絶縁層（介在層を含む）
においては、前記課題を解決するための手段の項で述べ
た構成とすることで、電気絶縁層からの樹脂材の流れ出
しの発生を解消することができる。このことによって、
その層厚を所要値にしかもほぼ均一な層厚にすることが
可能になるので、この発明を適用した回転電機の小形化
と電気絶縁に関する長期信頼性の向上を図ることが可能
になる。また、流れ出た樹脂材に対する付着防止処置な
どを不要にできるとで、この発明を適用した回転電機の
製造原価の低減が可能になるとの効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例による回転電機用
の固定子コイルのコイルエンド部のコイルエンド接続部
を説明する説明図

【図２】従来例の回転電機用の固定子コイルのコイルエ
ンド部のコイルエンド接続部を説明する説明図

【符号の説明】

１ 固定子コイル １１ コイルエンド部 ２ 電気絶縁層 ３ 介在層 ９１ 素線 ９３ 接続部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の素線を配列して形成された固定子
   コイルの素線を、対となって組み合わされる固定子コイ
   ルの素線と接続するコイルエンド接続部を電気絶縁層で
   電気絶縁する際、この電気絶縁層を、半硬化性の合成樹
   脂材で処理された電気絶縁材を用いて形成したことを特
   徴とする回転電機用の固定子コイル。