JP2005184919A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 インバータ駆動により発生するインバータサージ電圧に対する耐久性と共に耐熱性を向上させ、以って、絶縁性能の良好な回転電機を提供する。
【解決手段】 固定子1における鉄心2のスロット2a内には、スロット絶縁物3を介して、エナメル線6を用いた巻線7が収納され、スロット2aの開口部に楔材15を打ち込まれ、コイルエンド部の各相間に相間紙が挿入される。さらに、ワニス処理によって、スロット2a内およびコイルエンド部にワニス16が含浸され、加熱硬化させて巻線7を一体に固定成形している。そして、絶縁構造を構成する上記各部材に微細で扁平な無機質充填材料を混合して用いる。
【選択図】 図1
【解決手段】 固定子1における鉄心2のスロット2a内には、スロット絶縁物3を介して、エナメル線6を用いた巻線7が収納され、スロット2aの開口部に楔材15を打ち込まれ、コイルエンド部の各相間に相間紙が挿入される。さらに、ワニス処理によって、スロット2a内およびコイルエンド部にワニス16が含浸され、加熱硬化させて巻線7を一体に固定成形している。そして、絶縁構造を構成する上記各部材に微細で扁平な無機質充填材料を混合して用いる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、固定子の絶縁構造を改良した回転電機に関する。
図10に回転電機の固定子の一般的な絶縁構造を示す。固定子100における鉄心101には、等間隔に複数のスロット101aが同心円状に配設されている。このスロット101a内には、カレンダー処理されたアラミッド紙等を用いたU字型スロット絶縁物102が装着されて、このスロット絶縁物102の内側には、例えばポリアミドイミドエナメル銅線等の合成樹脂エナメル線103aを用いた巻線103が収納され、スロット絶縁物102により包み込んだ上から、例えばカレンダー処理されたアラミド紙等を半U字型に成形した楔材104を打ち込み巻線103を固定する。また、巻線103の図示しないコイルエンド部には、各相間に相間紙が挿入されて、相間融絶される。さらに、スロット101a内に収容された巻線103は、ワニス処理によって、スロット101a内およびコイルエンド部にワニス106が含浸され、加熱硬化されて一体に固定成形されている。
特開昭59−63944号公報
従来より、回転電機に対して、それを使用する機器は、エネルギー効率を高めるためにインバータによる可変速制御されることが多く、インバータは、2kHz程度から数10kHzの周波数で駆動され、例えばPWMパルス毎にサージ電圧が発生する。サージ電圧とは、ケーブルの長さ、コンデンサの有無などの周囲の電気系統の影響を受けてインバータの出力電圧よりも高い電圧が印加される現象である。また、パルス波形は急峻であるため、巻線103に使用されているエナメル線103aには部分放電が発生しやすくなることで、エナメル線103aの塗膜に局部的な温度上昇が起こったり、発生したオゾンが複雑に作用してエナメル皮膜の絶縁性を加速度的に劣化させたりして、機器の寿命を短くする。
さらには、近年は回転電機も小型化の傾向にあり、ますます巻線温度が上昇する傾向にある。このため各部分に使用されている絶縁材料の耐熱劣化性を向上させる対策あるいは各部分の熱伝達率の向上を図り対応している。
このサージ電圧による耐久性を高めるためには、エナメル塗膜を厚くしたり、回転電機の巻線103における含浸樹脂を増量したりしてある程度の効果をあげることができるが、占積率の増大による効率の低下や、経費の増大などの問題があった。しかも、これらの対策を施しても希望する信頼性が得られない場合が多い。そのために、更にインバータサージ電圧に対して特性の優れたエナメル線塗膜や、サージ電圧に対する耐性の高い絶縁構成が必要とされている。
このサージ電圧による耐久性を高めるためには、エナメル塗膜を厚くしたり、回転電機の巻線103における含浸樹脂を増量したりしてある程度の効果をあげることができるが、占積率の増大による効率の低下や、経費の増大などの問題があった。しかも、これらの対策を施しても希望する信頼性が得られない場合が多い。そのために、更にインバータサージ電圧に対して特性の優れたエナメル線塗膜や、サージ電圧に対する耐性の高い絶縁構成が必要とされている。
また、熱伝達率を上げる対策としては、通常樹脂などの熱伝達の悪い有機物の厚さを低減して放熱効果を高める方法があるが、厚さの低減は絶縁性能の低下に直結することから、絶縁材料での熱伝達性能と絶縁性能の両立は困難な場合が多い。
一方、巻線103の温度上昇に対応するため、絶縁材料の耐熱劣化性を向上することは、比較的容易に実施可能であるが、材料自身のコストアップが大きく、対応可能な温度範囲に限界があるといった問題があった。
一方、巻線103の温度上昇に対応するため、絶縁材料の耐熱劣化性を向上することは、比較的容易に実施可能であるが、材料自身のコストアップが大きく、対応可能な温度範囲に限界があるといった問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、インバータ駆動により発生するインバータサージ電圧に対する耐久性と共に耐熱性を向上させ、以って、絶縁性能の良好な回転電機を提供することを目的とする。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の電源リード線側から見て第1番目の巻線または第1番目の巻線を含む複数の巻線に用いるマグネットワイヤのエナメル層は、扁平な無機質充填材料を均一に混合した塗膜層を含んで構成されていることを特徴とする(請求項1)。
本発明の回転電機は、エナメル層は第1層と第2層とで構成され、第1層はポリエステルイミド樹脂溶液に扁平な無機質充填材料を混合した樹脂を塗膜として設け、第2層はポリアミドイミド樹脂溶液の樹脂を塗膜として設けたことを特徴とする(請求項3)。
本発明の回転電機は、エナメル層は第1層と第2層とで構成され、第1層はポリエステルイミド樹脂溶液に扁平な無機質充填材料を混合した樹脂を塗膜として設け、第2層はポリアミドイミド樹脂溶液の樹脂を塗膜として設けたことを特徴とする(請求項3)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線のマグネットワイヤとして、あらかじめBステージの接着層をエナメル線の表面に塗布する自己融着電線を用いるものにおいて、その接着層となる樹脂に扁平な無機質充填材料を均一に混合したことを特徴とする(請求項6)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の処理ワニスに扁平な無機質充填材料を均一に混合し、滴下含浸ワニス処理あるいは浸漬含浸ワニス処理をしたことを特徴とする(請求項7)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の処理ワニスに扁平な無機質充填材料を均一に混合し、滴下含浸ワニス処理あるいは浸漬含浸ワニス処理をしたことを特徴とする(請求項7)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の巻線と鉄心の間に対地絶縁を行うために挿入されるスロット絶縁物に、扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂をプリプレグ状態として、片面あるいは両面に塗布したフィルムあるいは合成紙を用いたことを特徴とする(請求項8)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の巻線と鉄心の間に対地絶縁を行うために挿入されるスロット絶縁物に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙に、あらかじめ扁平な無機充填材料を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする(請求項9)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の巻線と鉄心の間に対地絶縁を行うために挿入されるスロット絶縁物に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙に、あらかじめ扁平な無機充填材料を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする(請求項9)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の相間紙に、扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂をプリプレグ状態として、片面あるいは両面に塗布したフィルムあるいは合成紙を用いたことを特徴とする(請求項10)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の相間紙に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙に、あらかじめ扁平な無機充填材を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする(請求項11)。
本発明の回転電機は、回転電機巻線の相間紙に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙に、あらかじめ扁平な無機充填材を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする(請求項11)。
本発明の回転電機は、回転電機の楔材として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート或いはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙にあらかじめ扁平な無機充填材料を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする(請求項12)。
本発明によれば、インバータ駆動により発生するインバータサージ電圧に対する耐久性および耐熱性を向上させることができ、以って、絶縁性能を良好にすることができる。
(第1の実施例)
以下、本発明の第1の実施例について、図1ないし図5を参照しながら説明する。
まず、図1は、回転電機の固定子の部分断面図である。
回転電機の固定子1の鉄心2には、等間隔に複数のスロット2aが同心円状に配設されている。スロット2aは、略台形状をなしている。また、スロット2aには、U字形スロット絶縁物3が挿入されている。
以下、本発明の第1の実施例について、図1ないし図5を参照しながら説明する。
まず、図1は、回転電機の固定子の部分断面図である。
回転電機の固定子1の鉄心2には、等間隔に複数のスロット2aが同心円状に配設されている。スロット2aは、略台形状をなしている。また、スロット2aには、U字形スロット絶縁物3が挿入されている。
図2に示すように、スロット絶縁物3は、シート材4であるフィルムまたは合成紙の例えば片面に、あらかじめ扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂5がプリプレグ状態として塗着されて構成されている。この無機質充填材料は、層状粘土化合物あるいは窒化ホウ素(BN)である。
無機質充填材料として層状粘土化合物を用いる場合は、スメクタイト群、マイカ群、バーキュライト群からなる鉱物群から選択された少なくとも1種類以上あればよい。例えば、スメクタイト群としては、モンモリナイト,ヘクトライト,サポナイト,ソーコナイト,バイデライト,ステブンサイト,ノントロナイト等が挙げられ、マイカ群としては、クロライト,フロゴバイト,レピドライト,マスコバイト,バイオタイト,パラゴナイト,マーガライト,テニオライト,テトラシリシックマイカ等が挙げられ、バーミキュライト群としては、トリオクタヘドラルバーミキュライト,ジオクタヘドラツバーミキュライト等が挙げられる。
無機質充填材料として層状粘土化合物を用いる場合は、スメクタイト群、マイカ群、バーキュライト群からなる鉱物群から選択された少なくとも1種類以上あればよい。例えば、スメクタイト群としては、モンモリナイト,ヘクトライト,サポナイト,ソーコナイト,バイデライト,ステブンサイト,ノントロナイト等が挙げられ、マイカ群としては、クロライト,フロゴバイト,レピドライト,マスコバイト,バイオタイト,パラゴナイト,マーガライト,テニオライト,テトラシリシックマイカ等が挙げられ、バーミキュライト群としては、トリオクタヘドラルバーミキュライト,ジオクタヘドラツバーミキュライト等が挙げられる。
無機質充填材料例えば層状粘土化合物の大きさは、1μm以下の微細粒子であることが必要で、特に好ましいのは、0.1μm以下である。これらの層状粘土化合物を樹脂溶液中に、樹脂溶液を100重量部に対して無機質充填材料を0.5〜15重量部の割合で混合して樹脂5を構成する。この場合、均一に混合するには、ボールミル、アトライタ、ロール混合機等を使用し、高いせん断断力を加えた状態で攪拌・分散する事が望ましい。
尚、層状粘土化合物として、積層したシリケート層間の金属陽イオンを四級アンモニウム塩などの有機化合物で置換した有機化層状粘土化合物を使用すると、樹脂溶液との親和性が向上され、より均一な分散性を得ることができる。
このように構成されたスロット絶縁物3は、プリプレグ状態にて塗着した樹脂5側が鉄心2のスロット2aの内壁に接するようにしてスロット2a内に挿入される。
このように構成されたスロット絶縁物3は、プリプレグ状態にて塗着した樹脂5側が鉄心2のスロット2aの内壁に接するようにしてスロット2a内に挿入される。
続いて、図1に示すように、スロット絶縁物3の内側にマグネットワイヤとしてエナメル線6を疎通することで、巻線7が構成される。この巻線7は、例えばR,S,T相からなる三相巻線で、スター結線されており、各相巻線は、複数極に対応して直列接続された複数の巻線からなり、図示しないインバータに電源リード線を介して繋がれている。
図3に示すように、巻線7のうちの電源リード線側から見て第1番目の巻線または第1番目の巻線を含む複数の巻線に用いるエナメル線6は、エナメル層11を具備しており、このエナメル層11は、導体8を覆うように第1層9が設けられ、この第1層9を覆うように第2層10が設けられて構成される。第1層9および第2層10を構成する樹脂の成分は、ポリビニルホルマール(PVF)、ポリエステル(PE)、ポリエステルイミド(EI)、ポリアミドイミド(AI)、ポリイミド(PI)の中の一種である。
例えば、この実施例では、第1層9は、ポリエステルイミド(EI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合した樹脂であり、第2層10は、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液による樹脂により構成される。無機質充填材料混入はスロット絶縁物3の場合と同じ材料である。
図3に示すように、巻線7のうちの電源リード線側から見て第1番目の巻線または第1番目の巻線を含む複数の巻線に用いるエナメル線6は、エナメル層11を具備しており、このエナメル層11は、導体8を覆うように第1層9が設けられ、この第1層9を覆うように第2層10が設けられて構成される。第1層9および第2層10を構成する樹脂の成分は、ポリビニルホルマール(PVF)、ポリエステル(PE)、ポリエステルイミド(EI)、ポリアミドイミド(AI)、ポリイミド(PI)の中の一種である。
例えば、この実施例では、第1層9は、ポリエステルイミド(EI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合した樹脂であり、第2層10は、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液による樹脂により構成される。無機質充填材料混入はスロット絶縁物3の場合と同じ材料である。
また、図4に示すように、巻線7のR,T,S相のコイルエンド部7R,7T,7Sは重なり合っており、各相間には、相間紙12が挿入されている。この相間紙12は、図5に示すように、シート材13であるフィルムまたは合成紙の例えば片面に、あらかじめ扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂14がプリプレグ状態として塗着されて構成されている。尚、無機質充填材料はスロット絶縁物3の場合と同じ材料である。
そして、図1に示すように、鉄心2のスロット2aの開口部には、シート材を半U字形に成形した楔材15が打ち込まれて、巻線7を固定する。楔材15として用いるシート材は、ポリエチレンテレフタレート,ポリエチレンナフタレート或いはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙の単体或いは張り合わせ材であり、あらかじめ、これらのフィルムあるいは合成紙の原料に無機質充填材料を混合した樹脂を用いて製造される。無機質充填材料はスロット絶縁物3の場合と同材料である。
続いて、スロット2a内に収納された巻線7に対して、一体に固定成形するためのワニス16を含浸する処理が施される。この処理は、例えば、滴下含浸ワニス処理であり、固定子1を回転させながら巻線7のコイルエンド部7Rないし7T両側からノズルによりワニス16を滴下させ、エナメル線6間の毛細管現象によってスロット2a内の巻線7にワニス16を充填すると共に、スロット2a内およびコイルエンド部7Rないし7Tにもワニス16を含浸し、加熱硬化される処理である。この含浸されるワニス16は、樹脂中に無機質充填材料を混合したものを使用し、無機質充填材料はスロット絶縁物3の場合と同材料である。
尚、絶縁構成が施された固定子1内に、図示しない回転子が配設されて回転電機が構成される。
尚、絶縁構成が施された固定子1内に、図示しない回転子が配設されて回転電機が構成される。
しかして、インバータにより固定子1の巻線7がPWM制御されることにより、回転子の回転速度が変化する。
このような構成によると、エナメル線6の第1層9は、ポリエステルイミド樹脂溶液中に分散させた無機質充填材料により、インバータ駆動時におけるインバータサージ電圧に対する耐部分放電性および耐熱性を向上させることができて、第2層10は、ポリアミドイミド樹脂溶液により、塗膜伸びおよびすべり性を向上させることができ、エナメル線6の巻装時における、加工性の向上およびエナメル線6への傷を防止することができ、以って絶縁性能を良好にすることができる。
このような構成によると、エナメル線6の第1層9は、ポリエステルイミド樹脂溶液中に分散させた無機質充填材料により、インバータ駆動時におけるインバータサージ電圧に対する耐部分放電性および耐熱性を向上させることができて、第2層10は、ポリアミドイミド樹脂溶液により、塗膜伸びおよびすべり性を向上させることができ、エナメル線6の巻装時における、加工性の向上およびエナメル線6への傷を防止することができ、以って絶縁性能を良好にすることができる。
そして、ワニス16中に分散させた無機質充填材料により、ワニス16の熱伝達性を向上させることで、エナメル線6から発生するジュール熱を効率よく鉄心側に伝達することができると共に、エナメル線6表面に密着し、全体を被覆しているので、耐部分放電性や耐熱性を一層向上させることができる。
また、スロット絶縁物3を構成する樹脂中に分散させた無機質充填材料により、スロット絶縁物3の熱伝達性を向上させ、スロット絶縁物3と鉄心2とは密着しているため、巻線7で発生したジュール熱を効率よく鉄心2側へ伝達することができると共に、スロット絶縁物3と鉄心2間の接着部分における耐部分放電性や耐熱劣化性を向上させ、回転電機巻線全体の耐部分放電性を向上することができる。
同様に、相間紙12を構成する樹脂中に分散した無機質充填材料により、コイルエンド部7Rないし7Tの相間における、耐部分放電特性および耐熱劣化性を向上させることができる。
さらに、楔材15は無機質充填材料を混合した材料により成形されているため、従来大きな熱抵抗であった楔材部分の熱伝達性を向上させることで、放熱性を向上させ回転電機全体の温度低減を図ることができると共に、楔材15部分における耐部分放電性および耐熱劣化性を向上することができる。
同様に、相間紙12を構成する樹脂中に分散した無機質充填材料により、コイルエンド部7Rないし7Tの相間における、耐部分放電特性および耐熱劣化性を向上させることができる。
さらに、楔材15は無機質充填材料を混合した材料により成形されているため、従来大きな熱抵抗であった楔材部分の熱伝達性を向上させることで、放熱性を向上させ回転電機全体の温度低減を図ることができると共に、楔材15部分における耐部分放電性および耐熱劣化性を向上することができる。
従って、インバータ駆動により発生するインバータサージ電圧に対する耐久性と共に熱伝達性を向上させ、かつ、耐熱性能の良好な絶縁構成により、小型化を図っても絶縁信頼性の高い回転電機を提供することができる。
(変形例)
上記第1の実施例において、エナメル線6のエナメル層11の第1層9は、ポリエステルイミド(EI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合し、第2層10は、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液により構成されるとしたが、第1層9は、ポリエステルイミド(EI)樹脂溶液により、第2層10は、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合した構成としてもよい。
上記第1の実施例において、エナメル線6のエナメル層11の第1層9は、ポリエステルイミド(EI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合し、第2層10は、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液により構成されるとしたが、第1層9は、ポリエステルイミド(EI)樹脂溶液により、第2層10は、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合した構成としてもよい。
上記第1の実施例において、第1層9は、ポリエステルイミド(EI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合し、第2層10は、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液により構成されるとしたが、第2層10においても、ポリエステルアミド(AI)樹脂溶液に無機質充填材料を混合した構成としてもよい。
上記第1の実施例において、ワニス処理を滴下含浸ワニス処理としたが、浸漬含浸ワニス処理してもよく、さらには、ワニス16の含浸作業を真空容器内で行うようにしてもよく、これによれば、減圧状態でワニス16が含浸されるため、ワニス16は、巻線7のエナメル線6同士間、巻線7とスロット2a間やスロット絶縁物3とスロット2a間など狭い空間まで確実に含浸させることが可能である。尚、浸漬含浸ワニス処理とは、ワニス16を収容した容器内に固定子1を浸漬して含浸し、容器から引き上げて自然放置することで余分なワニス16を滴下させて取り除き、しかる後に加熱炉内にて固定子を含浸させたワニス16を加熱硬化させることである。
上記第1の実施例において、ワニス処理を滴下含浸ワニス処理としたが、浸漬含浸ワニス処理してもよく、さらには、ワニス16の含浸作業を真空容器内で行うようにしてもよく、これによれば、減圧状態でワニス16が含浸されるため、ワニス16は、巻線7のエナメル線6同士間、巻線7とスロット2a間やスロット絶縁物3とスロット2a間など狭い空間まで確実に含浸させることが可能である。尚、浸漬含浸ワニス処理とは、ワニス16を収容した容器内に固定子1を浸漬して含浸し、容器から引き上げて自然放置することで余分なワニス16を滴下させて取り除き、しかる後に加熱炉内にて固定子を含浸させたワニス16を加熱硬化させることである。
上記第1の実施例において、スロット絶縁物3は、シート材4であるフィルムまたは合成紙の例えば片面に、あらかじめ扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂5がプリプレグ状態として塗着されている構成としたが、シート材であるフィルムまたは合成紙の両面に、あらかじめ扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂5がプリプレグ状態として塗着する構成としてもよい。
上記第1の実施例において、相間紙12は、シート材13であるフィルムまたは合成紙の例えば片面に、あらかじめ扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂14がプリプレグ状態として塗着されている構成としたが、シート材13であるフィルムまたは合成紙の両面に、あらかじめ扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂14がプリプレグ状態として塗着する構成としてもよい。
(第2の実施例)
図6は本発明第2の実施例であり、前記第1の実施例と異なるところを説明する。
スロット絶縁物3に代わるスロット絶縁物17は、スロット絶縁物17として用いるシート材が、ポリエチレンテレフタレート,ポリエチレンナフタレート或いはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙、それぞれの単体或いは張り合わせ材であり、あらかじめ、これらのフィルムあるいは合成紙の原料に無機質充填材料を混合した樹脂を用いて製造されることを特徴とする。それ以外の構成は、第1の実施例と同様である。
図6は本発明第2の実施例であり、前記第1の実施例と異なるところを説明する。
スロット絶縁物3に代わるスロット絶縁物17は、スロット絶縁物17として用いるシート材が、ポリエチレンテレフタレート,ポリエチレンナフタレート或いはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙、それぞれの単体或いは張り合わせ材であり、あらかじめ、これらのフィルムあるいは合成紙の原料に無機質充填材料を混合した樹脂を用いて製造されることを特徴とする。それ以外の構成は、第1の実施例と同様である。
このような構成によると、従来大きな熱抵抗であったスロット絶縁物の熱伝達性を向上させることで、放熱性を向上させ回転電機全体の温度低減を図ることができると共に、スロット絶縁物17部分における耐部分放電性および耐熱劣化性を向上することができる。従って、インバータ駆動により発生するインバータサージ電圧に対する耐久性と共に熱伝達性を向上させ、かつ、耐熱性能の良好な絶縁構成により、小型化を図りながらも絶縁信頼性の高い回転電機を提供することができる。
(第3の実施例)
図7は本発明第3の実施例であり、前記第1の実施例と異なるところを説明する。
相間紙12に代わる相間紙18は、相間紙18として用いるシート材が、ポリエチレンテレフタレート,ポリエチレンナフタレート或いはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙、それぞれの単体或いは張り合わせ材であり、あらかじめ、これらのフィルムあるいは合成紙の原料に無機質充填材料を混合した樹脂を用いて製造されることを特徴とする。それ以外の構成は、第1の実施例と同様である。
図7は本発明第3の実施例であり、前記第1の実施例と異なるところを説明する。
相間紙12に代わる相間紙18は、相間紙18として用いるシート材が、ポリエチレンテレフタレート,ポリエチレンナフタレート或いはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙、それぞれの単体或いは張り合わせ材であり、あらかじめ、これらのフィルムあるいは合成紙の原料に無機質充填材料を混合した樹脂を用いて製造されることを特徴とする。それ以外の構成は、第1の実施例と同様である。
このような構成によると、相間紙18の熱伝達性を向上させることで、コイルエンド部7Rないし7Tにおける放熱性を向上させるとともに、相間紙18部分における耐部分放電性および耐熱劣化性を向上することができる。従って、インバータ駆動により発生するインバータサージ電圧に対する耐久性と共に熱伝達性を向上させ、かつ、耐熱性能の良好な絶縁構成により、小型を図りながらも絶縁信頼性の高い回転電機を提供することができる。
(第4の実施例)
図8および図9は本発明第4の実施例であり、前記第1の実施例と異なるところを説明する。
エナメル線6に代わるマグネットワイヤたる自己融着電線19は、導体20の周囲のエナメル層21(導体20とエナメル層21は通常のエナメル線を構成する。)の表面に無機質充填材料を混合した樹脂を塗着することで、接着層22を形成したものである。この自己融着電線19は、所定の温度で加熱することにより、無機質充填材料を混合した接着層22が融着し、自己融着電線19同士が接着し、この自己融着電線19で構成される巻線23を一体化するものである。それ以外の構成は、第1の実施例と同様である。
図8および図9は本発明第4の実施例であり、前記第1の実施例と異なるところを説明する。
エナメル線6に代わるマグネットワイヤたる自己融着電線19は、導体20の周囲のエナメル層21(導体20とエナメル層21は通常のエナメル線を構成する。)の表面に無機質充填材料を混合した樹脂を塗着することで、接着層22を形成したものである。この自己融着電線19は、所定の温度で加熱することにより、無機質充填材料を混合した接着層22が融着し、自己融着電線19同士が接着し、この自己融着電線19で構成される巻線23を一体化するものである。それ以外の構成は、第1の実施例と同様である。
このような構成によると、接着した自己融着電線19は、分散した無機質充填材料により、熱伝達率を向上させることで、自己融着電線19から発生するジュール熱を効率よく鉄心1側に伝達することができ、回転電機全体の温度低減を図ることができると共に、自己融着電線19表面の接着層により密着し、全体を被覆しているので、耐部分放電性および耐熱性を向上させることができ、以って、インバータ駆動により発生するインバータサージ電圧に対する耐久性と共に熱伝達性を向上させ、かつ、耐熱性能の良好な絶縁構成により、小型化を図りながらも絶縁信頼性の高い回転電機を提供することができる。
(その他の実施例)
本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
上記第実施例において、スロット絶縁物3,17、エナメル線6、自己融着電線19、楔材15、相間紙12,18、およびワニス16のすべての部材に無機質充填材料を混合して用いるようにしたが、すべての部材に用いる必要はなく、例えば、1つの部材若しくは2以上の部材に用いるようにしてもよい。
本発明は、上記実施例に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
上記第実施例において、スロット絶縁物3,17、エナメル線6、自己融着電線19、楔材15、相間紙12,18、およびワニス16のすべての部材に無機質充填材料を混合して用いるようにしたが、すべての部材に用いる必要はなく、例えば、1つの部材若しくは2以上の部材に用いるようにしてもよい。
図面中、1は鉄心、2はスロット、3,17はスロット絶縁物、4,13はシート材、5,14は樹脂、6はエナメル線(マグネットワイヤ)、7は巻線、8は導体、9は第1層、10は第2層、11はコイルエンド部、12,18は相間紙、15は楔材、16はワニス、19は自己融着電線(マグネットワイヤ)、22は接着層である。
Claims (17)
- 回転電機巻線の電源リード線側から見て第1番目の巻線または第1番目の巻線を含む複数の巻線に用いるマグネットワイヤのエナメル層は、扁平な無機質充填材料を均一に混合した塗膜層を含んで構成されていることを特徴とする回転電機。
- 前記エナメル層を構成する樹脂が、ポリビニルホルマール(PVF)、ポリエステル(PE)、ポリエステルイミド(EI)、ポリアミドイミド(AI)、ポリイミド(PI)の一種であることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 前記エナメル層は第1層と第2層とで構成され、第1層はポリエステルイミド樹脂溶液に扁平な無機質充填材料を混合した樹脂を塗膜として設け、第2層はポリアミドイミド樹脂溶液の樹脂を塗膜として設けたことを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 前記エナメル層は第1層と第2層とで構成され、第1層はポリエステルイミド樹脂溶液の樹脂を塗膜として設け、第2層はポリアミドイミド樹脂溶液に扁平な無機質充填材料を混合した樹脂を塗膜として設けたことを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 前記ポリアミドイミド樹脂溶液に扁平な無機質充填材料を混合した樹脂を塗膜として設けたことを特徴とする請求項3記載の回転電機。
- 回転電機巻線のマグネットワイヤとして、あらかじめBステージの接着層をエナメル線の表面に塗布する自己融着電線を用いるものにおいて、その接着層となる樹脂に扁平な無機質充填材料を均一に混合したことを特徴とする回転電機。
- 回転電機巻線の処理ワニスに扁平な無機質充填材料を均一に混合し、滴下含浸ワニス処理あるいは浸漬含浸ワニス処理をしたことを特徴とする回転電機。
- 回転電機巻線の巻線と鉄心の間に対地絶縁を行うために挿入されるスロット絶縁物に、扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂をプリプレグ状態として、片面あるいは両面に塗布したフィルムあるいは合成紙を用いたことを特徴とする回転電機。
- 回転電機巻線の巻線と鉄心の間に対地絶縁を行うために挿入されるスロット絶縁物に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙に、あらかじめ扁平な無機充填材料を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする回転電機。
- 回転電機巻線の相間紙に、扁平な無機質充填材料を均一に混合した樹脂をプリプレグ状態として、片面あるいは両面に塗布したフィルムあるいは合成紙を用いたことを特徴とする回転電機。
- 回転電機巻線の相間紙に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートあるいはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙に、あらかじめ扁平な無機充填材を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする回転電機。
- 回転電機の楔材として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート或いはポリフェニレンサルファイド等のフィルムもしくはアラミッド等の合成紙にあらかじめ扁平な無機充填材料を混合し、それぞれの単体あるいは張り合わせ材を適用したことを特徴とする回転電機。
- 前記無機質充填材料が、層状粘土化合物であることを特徴とする請求項1,3ないし12のいずれかに記載の回転電機。
- 前記無機質充填材料が、窒化ホウ素(BN)であることを特徴とする請求項1,3ないし12のいずれかに記載の回転電機。
- 前記層状粘土化合物が、スメクタイト群、マイカ群、バーミキュライト群からなる鉱物群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項13記載の回転電機。
- 前記層状粘土化合物の層間に存在する金属陽イオンを四級アンモニウム塩に置換したことを特徴とする請求項13または15記載の回転電機。
- 前記無機質充填材料が、平均粒径1μm以下の粉末であり、基材となる樹脂100重量部に対して0.5〜15重量部混合したことを特徴とする請求項1ないし16のいずれかに記載の回転電機。
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