JP2006094622A - 回転電機の固定子コイルの固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熟練した経験に基づく作業を殆ど必要としないで固定子コイルを容易に、かつ確実に固定し、作業効率を高めることができ、コイル導体に発生した熱による固定子コイルの温度上昇を防止し、固定子コイルと固定子鉄心スロット間でのスロット放電を防止する回転電機の固定子コイルの固定方法を提供すること目的とする。
【解決手段】Ｌ字形積層板３０の周囲を液状のゴム弾性部材層３１を介して半導電シート３２で覆って形成された半導電性固定用部材１３を固定子鉄心スロット１２内に配置した後、固定子コイル１０ａ、１０ｂを挿入し、ゴム弾性部材層３１を硬化させて固定子コイル１０ａ、１０ｂを固定子鉄心スロット１２内に固定する。これによって、固定子コイル１０ａ、１０ｂの固定を容易に行うことができ、コイル導体１４に発生した熱を効率良く固定子鉄心１１へ伝導し放熱することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タービン発電機などの回転電機のコイル固定方法に係り、特に固定子コイルを鉄心スロット内に挿入して固定子鉄心で支持して固定する回転電機の固定子コイルの固定方法に関する。

タービン発電機等の回転電機では、固定子鉄心の鉄心スロット内に挿入配置された固定子コイルが、そのコイル導体自身に流れる電流と、固定子鉄心を磁路とした磁束の内のスロットを横切る成分との相互作用により、機械軸の半径方向に発生する電源周波数の２倍の電磁力を受けて振動する。そのため、この電磁振動を抑制するための固定子コイルの固定方法が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来の固定子コイルの固定方法の一例を図８を参照して説明する。

図８に示すように、断面矩形状の固定子鉄心スロット２００内の上下に、コイル導体２０１の外周部を絶縁層２０２を介して低抵抗コロナ防止層２０３で覆う断面矩形状の２つの固定子コイル２０４ａ、２０４ｂが、コイル間スペーサを２０５を介して積層されている。また、下側の固定子コイル２０４ｂは、コイル底スペーサ２０６上に配置され、上側の固定子コイル２０４ａの上部には、楔下スペーサ２０７が設置され、その楔下スペーサ２０７を介して固定子鉄心スロット２００の開口部に楔２０８が堅く打ち込まれている。さらに、図８に示すように、固定子鉄心スロット２００の内側面と固定子コイル２０４ａ、２０４ｂの側面との隙間には、図９に示すような半導電性の波形積層板２０９が打ち込まれている。なお、波形積層板２０９の替わりに、半導電性の平板積層板が打ち込まれることもある。

このような回転電機では、コイル間スペーサを２０５、コイル底スペーサ２０６、楔下スペーサ２０７などのスペーサ、および楔２０８を使用して、２つの固定子コイル２０４ａ、２０４ｂを固定子鉄心スロット２００内の上下方向の所定位置に固定するとともに、その両固定子コイル２０４ａ、２０４ｂを波形積層板２０９により固定子鉄心スロット２００の内側面に押し付け、そのばね力と圧接面の摩擦力とを用いて上記した半径方向の振動を抑制し、固定子コイル２０４ａ、２０４ｂと固定子鉄心スロット２００との間のスロット放電を防止している。
特開平６−２３７５４９号公報

しかしながら、上述した従来の回転電機のコイル固定方法では、固定子鉄心スロット２００の内側面と固定子コイル２０４ａ、２０４ｂとの間に半導電性の波形積層板２０９を打ち込むには、熟練した経験が必要であるため、必ずしも作業効率が良いものではなく、特に慣れていない場合には作業に長時間を要してしまうことがあった。また、固定子コイル２０４ａ、２０４ｂと固定子鉄心スロット２００の内側面との間には熱伝導性の悪い空気層が形成され、固定子鉄心スロット２００内の熱放散が悪くなり、運転中のコイル温度により長期間にコイルの馴染みや、楔および積層板などの有機材料に枯れが生じ、電磁振動の抑制効果が低下することがあった。これにより、固定子コイル２０４ａ、２０４ｂの低抵抗コロナ防止層２０３の摩耗が進行し、固定子コイル２０４ａ、２０４ｂと固定子鉄心スロット２００間でスロット放電が発生して、固定子コイル２０４ａ、２０４ｂが損傷を受け、絶縁特性を低下させるなどの問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、特に熟練した経験に基づく作業を殆ど必要としないで固定子コイルを容易に、かつ確実に固定し、作業効率を高めることができ、コイル導体に発生した熱による固定子コイルの温度上昇を防止し、固定子コイルと固定子鉄心スロット間でのスロット放電を防止する回転電機の固定子コイルの固定方法を提供すること目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の回転電機の固定子コイルの固定方法は、回転電機の固定子鉄心に設けられた鉄心スロット内に固定子コイルを固定する固定子コイルの固定方法において、Ｌ字形積層板の周囲を液状のゴム弾性部材層を介して半導電シートで覆って形成されたＬ字形の半導電性固定用部材を、前記鉄心スロットの開口部からＬ字形の短辺部の底面が前記鉄心スロットの底面に接し、Ｌ字形の長辺部の外側面が前記鉄心スロットの一方の内側面に接するように前記鉄心スロット内に挿入する固定用部材挿入工程と、１つのまたはスペーサを介して複数積層された固定子コイルを、前記半導電性固定用部材のＬ字形の長辺部の内側面と前記鉄心スロットの他方の内側面に摺接させ、前記ゴム弾性部材層を前記半導電シートを介して押圧し変形させながら押入して、前記半導電性固定用部材のＬ字形の短辺部の上面上に設置する固定子コイル設置工程と、前記鉄心スロットの開口部に、前記固定子コイルおよび前記半導電性固定用部材上に設置されたスペーサを介して、楔を打ち込む楔打ち込み工程と、前記半導電性固定用部材のゴム弾性部材層を硬化させ、前記固定子コイルを前記鉄心スロット内に密着固定させる弾性部材層硬化工程とを具備することを特徴とする。

この回転電機の固定子コイルの固定方法によれば、半導電性固定用部材を鉄心スロット内に配置した後、固定子コイルを挿入し、ゴム弾性部材層を硬化させて固定子コイルを鉄心スロット内に固定するため、熟練した経験や、作業に長時間を要せず、固定子コイルの固定を容易に行うことができる。また、半導電性固定用部材のゴム弾性部材層が液状であるため、固定子コイルの形状、並びに鉄心スロットの内側面と固定子コイルとの間に生じる隙間に近い形状に半導電シートを変形して密接することができるので、固定子コイルと鉄心スロットの内側面との間に、熱伝導性の悪い空気層が形成されるのを抑制することができる。これによって、固定子コイルのコイル導体に発生した熱を効率良く固定子鉄心へ伝導し放熱することができる。

また、本発明の回転電機の固定子コイルの固定方法は、回転電機の固定子鉄心に設けられた鉄心スロット内に固定子コイルを固定する固定子コイルの固定方法において、Ｌ字形積層板の長辺部の外側面に、１つまたは複数の半導電性粘弾性体を固着して形成される半導電性固定用部材を、前記鉄心スロットの開口部からＬ字形の短辺部の底面が前記鉄心スロットの底面に接し、前記半導電性粘弾性体が前記鉄心スロットの一方の内側面に接するように前記鉄心スロット内に挿入する固定用部材挿入工程と、１つのまたはスペーサを介して複数積層された固定子コイルを、前記半導電性固定用部材のＬ字形の長辺部の内側面と前記鉄心スロットの他方の内側面に摺接させ、前記半導電性粘弾性体を前記Ｌ字形積層板を介して押圧し変形させながら押入して、前記半導電性固定用部材のＬ字形の短辺部の上面上に設置する固定子コイル設置工程と、前記鉄心スロットの開口部に、前記固定子コイルおよび前記半導電性固定用部材上に設置されたスペーサを介して、楔を打ち込む楔打ち込み工程とを具備することを特徴とする。

この回転電機の固定子コイルの固定方法によれば、半導電性粘弾性体を押圧し変形させながら固定子コイルを押入することができるので、熟練した経験や、作業に長時間を要せず、固定子コイルの固定を容易に行うことができる。さらに、半導電性粘弾性体は、押圧されて変形し、鉄心スロットの内側面に密接することができるので、固定子コイルの側面と鉄心スロットの内側面との間に、熱伝導性の悪い空気層が形成されるのを抑制することができる。これによって、固定子コイルのコイル導体に発生した熱を効率良く固定子鉄心へ伝導し放熱することができる。

さらに、本発明の回転電機の固定子コイルの固定方法は、回転電機の固定子鉄心に設けられた鉄心スロット内に固定子コイルを固定する固定子コイルの固定方法において、前記鉄心スロットの底面に底スペーサを設置し、前記底スペーサ上に、前記鉄心スロット内のどちらか一方の内側面に、一方の側面が接するように、１つのまたはスペーサを介して複数積層された固定子コイルを設置する固定子コイル設置工程と、前記固定子コイルの側面と前記鉄心スロットの内壁面との間隙に、半導電性の波形積層板の両面に形成される凹部に粘弾性部材層を設けて一体的に形成された波形固定用部材を嵌入する固定用部材嵌入工程と、前記鉄心スロットの開口部に、前記固定子コイルおよび前記波形固定用部材上に設置されたスペーサを介して、楔を打ち込む楔打ち込み工程とを具備することを特徴とする。

この回転電機の固定子コイルの固定方法によれば、粘弾性部材層を押圧し変形させながら固定子コイルを押入することができるので、熟練した経験や、作業に長時間を要せず、固定子コイルの固定を容易に行うことができる。さらに、粘弾性部材層は、押圧されて変形し、鉄心スロットの内側面または固定子コイルの側面に密接することができ、さらに、波形積層板も押圧されて変形し、鉄心スロットの内側面または固定子コイルの側面に密接することができるので、固定子コイルの側面と鉄心スロットの内側面との間に、熱伝導性の悪い空気層が形成されるのを抑制することができる。これによって、固定子コイルのコイル導体に発生した熱を効率良く固定子鉄心へ伝導し放熱することができる。

本発明の回転電機の固定子コイルの固定方法によれば、特に熟練した経験に基づく作業を殆ど必要としないで固定子コイルを容易に、かつ確実に固定し、作業効率を高めることができ、コイル導体に発生した熱による固定子コイルの温度上昇を防止し、固定子コイルと固定子鉄心スロット間でのスロット放電を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１および２を参照して説明する。

図１は、固定子コイル１０ａ、１０ｂおよび固定子鉄心１１を備えた回転電機の一部の断面図を示している。また、図２は、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを固定するための半導電性固定用部材１３の断面図を示している。

図１に示すように、Ｌ字形の半導電性固定用部材１３は、Ｌ字形の短辺部の底面１３ａが、固定子鉄心１１内に形成した断面矩形状の固定子鉄心スロット１２の底面１２ａに接し、Ｌ字形の長辺部の外側面１３ｂが固定子鉄心スロット１２の一方の内側面１２ｂに接するように固定子鉄心スロット１２内に設置されている。また、コイル導体１４を絶縁層１５を介して低抵抗コロナ防止層１６で覆う断面矩形状の２つの固定子コイル１０ａ、１０ｂがコイル間スペーサ１７を介して積層された状態で、半導電性固定用部材１３のＬ字形の短辺部の上面１３ｃ上に設置され、かつ固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面は、半導電性固定用部材１３のＬ字形の長辺部の内側面１３ｄと固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｃとの間に、それぞれの内側面１３ｄ、１２ｃに接して設置されている。さらに、固定子鉄心スロット１２の開口部には、固定子コイル１０ａおよび半導電性固定用部材１３上に設置された楔下スペーサ１８を介して、楔１９が打ち込まれている。

ここで、Ｌ字形の半導電性固定用部材１３の構成について図２を参照して説明する。

半導電性固定用部材１３は、Ｌ字形積層板３０の周囲を液状のゴム弾性部材層３１を介して半導電シート３２で覆って形成されている。また、半導電性固定用部材１３におけるＬ字形の長辺部の長さは、図１に示すように、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを設置した状態で、固定子コイル１０ａの上面と同位置か、若干高くなる程度に形成される。また、半導電性固定用部材１３におけるＬ字形の長辺部の幅（Ｍ）は、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを設置した状態で、固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｃに、固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面を所定の圧力で押圧できる程度に形成され、例えば、Ｌ字形積層板３０のＬ字形の長辺部の幅や、Ｌ字形積層板３０と半導電シート３２と間に介在するゴム弾性部材層３１を構成するゴム弾性部材の量などによって調整される。

Ｌ字形積層板３０は、カ−ボン粉を所定量配合した、高耐熱性で熱硬化性のエポキシ樹脂組成物（例えば、ＤＥＮ４３８、エピコート１００１、橋本化成製ＢＦ３−４００）を、ガラス繊維織布（例えば、日東紡績社製ＷＥ２６−１０４）に含浸し半硬化状したシート材を積層して、金型でＬ字形に加熱硬化成形したものである。このＬ字形積層板３０では、表面抵抗が１０^２〜１０^４Ω程度になるように、カ−ボン粉の含有量が調整されている。

なお、使用される熱硬化性の樹脂は、エポキシ樹脂に限らず、例えば不飽和ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などを用いてもよい。さらに、カ−ボン粉を含有した熱硬化性樹脂を含浸させる材料として、アルミナ繊維織布、アルミナまたはガラス繊維不織布などを用いてもよい。また、カ−ボン粉を含有した熱硬化性樹脂に、さらに熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材（例えば、太平洋ランダム社製のＬＡ２０００またはＬＡ４０００アルミナ粉末）を配合してもよい。

ゴム弾性部材層３１には、室温硬化型のシリコーンゴム（例えば、ＧＥ東芝シリコーン社製のＴＳＥ３８２）に、熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材（例えば、太平洋ランダム社製のＬＡ２０００またはＬＡ４０００アルミナ粉末）とカーボン粉末を所定量配合して、表面抵抗が１０^２〜１０^４Ω程度に調整されたものが用いられている。なお、液状のゴム弾性部材層３１は、Ｌ字形積層板３０の表面に塗布などによって付着される。なお、ゴム弾性部材層３１は、室温硬化型以外にも、例えば、室温よりも高い所定の温度で硬化するシリコーンゴムを用いてもよい。

半導電シート３２は、高耐熱性の加熱硬化型のシリコ−ンゴム（例えば、ＧＥ東芝シリコーン製ＴＳＥ３４３１−Ｈ）にカーボン粉末を配合し、厚さが０．１ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布シート材に含浸し硬化させて、表面抵抗が１０^２〜１０^４Ω程度に調整されたものを用いた。なお、カーボン粉末を含有したシリコ−ンゴムを含浸させるシート材は、無機繊維からなる不織布、高分子繊維または無機繊維からなる織布などでもよい。

ここで、上記したＬ字形積層板３０、ゴム弾性部材層３１、半導電シート３２における表面抵抗を１０^２〜１０^４Ω程度に調整しているのは、１０^２Ωよりも表面抵抗が小さい場合、渦電流の発生による温度上昇があり、１０^４Ωよりも表面抵抗が大きい場合には、固定子鉄心１１間との接触抵抗が問題となるからであり、試験結果等から最適な表面抵抗として前述した数値を用いた。また、無機充填材の熱伝導率を１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上としたのは、熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）より小さい場合には、固定子コイル１０ａ、１０ｂからの熱放散が低下するからである。

なお、第１の実施の形態では、固定子鉄心スロット１２内に２つの固定子コイルが固定される場合について示しているが、固定子鉄心スロット１２内に１つまたは３つ以上の固定子コイルが固定されてもよい。

次に、第１の実施の形態の回転電機の固定子コイル１０ａ、１０ｂの固定方法について説明する。

まず、固定子鉄心スロット１２の開口部から、上記したＬ字形の半導電性固定用部材１３を、Ｌ字形の短辺部の底面１３ａが固定子鉄心スロット１２の底面１２ａに接し、Ｌ字形の長辺部の外側面１３ｂが固定子鉄心スロット１２の一方の内側面１２ｂに接するように固定子鉄心スロット１２内に挿入する。

続いて、コイル間スペーサ１７を介して積層された固定子コイル１０ａ、１０ｂを、半導電性固定用部材１３のＬ字形の長辺部の内側面１３ｄと固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｃに摺接させ、ゴム弾性部材層３１を半導電シート３２を介して押圧し変形させながら押入して、半導電性固定用部材１３の短辺部の上面１３ｃ上に設置する。

この際、短辺部のゴム弾性部材層３１は、固定子コイル１０ｂの底部によって押圧され、そのゴム弾性部材層３１を形成するゴム弾性部材の一部が長辺部に移動する。長辺部では、短辺部から移動したゴム弾性部材を受け入れ、半導電シート３２が、接触する固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面形状に対応して変形し、固定子コイル１０ａ、１０ｂと密に接触する。また、半導電性固定用部材１３の短辺部の底面１３ａが、固定子鉄心スロット１２の底面１２ａに密接し、半導電性固定用部材１３の長辺部の外側面１３ｂが固定子鉄心スロット１２の一方の内側面１２ｂに密接する。その結果、半導電性固定用部材１３の短辺部の底面１３ａと固定子鉄心スロット１２の底面１２ａ、および半導電性固定用部材１３の長辺部の外側面１３ｂと固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｂとの間に空気層が殆ど存在しない状態となる。

続いて、固定子コイル１０ａおよび半導電性固定用部材１３上に楔下スペーサ１８を設置し、この楔下スペーサ１８を介して、固定子鉄心スロット１２の開口部に楔を打ち込み、固定子コイル１０ａ、１０ｂと半導電性固定用部材１３とを固定子鉄心スロット１２内の上下方向の所定位置に支持する。

ここで、ゴム弾性部材層３１のゴム弾性部材として、上記した無機充填材とカーボン粉末を含有した室温硬化型のシリコーンゴムが用いられる場合には、半導電性固定用部材１３を固定子鉄心スロット１２に挿入する前に液状であったシリコーンゴムは、上記した楔を打ち込んだ状態で、室温で所定時間放置することで硬化し、固定子コイル１０ａ、１０ｂが固定子鉄心スロット１２内に強固に固定される。なお、ゴム弾性部材層３１のゴム弾性部材に、室温よりも高い所定の温度で硬化するシリコーンゴムを使用した場合には、シリコーンゴムがその所定の温度になるように固定子鉄心１１を加熱する。

上記した第１の実施形態によれば、半導電性固定用部材１３を固定子鉄心スロット１２内に配置した後、固定子コイル１０ａ、１０ｂを挿入し、ゴム弾性部材層３１を硬化させて固定子コイル１０ａ、１０ｂを固定子鉄心スロット１２内に固定するため、熟練した経験や、作業に長時間を要せず、固定子コイル１０ａ、１０ｂの固定を容易に行うことができる。これによって、従来の固定子コイルの固定方法よりも作業効率を大幅に向上させることができる。

また、半導電性固定用部材１３のゴム弾性部材層３１が液状であるため、固定子コイル１０ａ、１０ｂの形状、並びに固定子鉄心スロット１２の内側面と固定子コイル１０ａ、１０ｂとの間に生じる隙間に近い形状に半導電シート３２を変形して密接することができるので、固定子コイル１０ａ、１０ｂと固定子鉄心スロット１２の内側面との間に、熱伝導性の悪い空気層が形成されるのを抑制することができる。これによって、コイル導体１４に発生した熱を効率良く固定子鉄心１１へ伝導し放熱することができる。また、高熱伝導性の無機充填材や繊維材が、半導電性固定用部材１３の構成部材に使用されているので、熱を効率良く伝導し放熱することができる。

さらに、半導電性固定用部材１３のゴム弾性部材層３１は、硬化後に弾性を示すため運転中の電磁振動を抑制することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図３および４を参照して説明する。なお、第２の実施の形態の構成と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を簡略または省略する。

図３は、固定子コイル１０ａ、１０ｂおよび固定子鉄心１１を備えた回転電機の一部の断面図を示している。また、図４は、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを固定するための半導電性固定用部材４０の断面図を示している。

図３に示すように、Ｌ字形の半導電性固定用部材４０は、Ｌ字形の短辺部の底面４０ａが、固定子鉄心１１内に形成した断面矩形状の固定子鉄心スロット１２の底面１２ａに接し、Ｌ字形の長辺部の外側面４０ｂが固定子鉄心スロット１２の一方の内側面１２ｂに接するように固定子鉄心スロット１２内に設置されている。また、コイル導体１４を絶縁層１５を介して低抵抗コロナ防止層１６で覆う断面矩形状の２つの固定子コイル１０ａ、１０ｂがコイル間スペーサ１７を介して積層された状態で、半導電性固定用部材４０のＬ字形の短辺部の上面４０ｃ上に設置され、かつ固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面は、半導電性固定用部材４０のＬ字形の長辺部の内側面４０ｄと固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｃとの間に、それぞれの内側面４０ｄ、１２ｃに接して設置されている。さらに、固定子鉄心スロット１２の開口部には、固定子コイル１０ａおよび半導電性固定用部材４０上に設置された楔下スペーサ１８を介して、楔１９が打ち込まれている。

ここで、Ｌ字形の半導電性固定用部材４０の構成について図４を参照して説明する。

半導電性固定用部材４０は、Ｌ字形半導電性積層板４１のＬ字形の長辺部の外側面に、断面形状がほぼ矩形を有し、外側面の中央部に対応する部分が若干盛り上がった形状を有する半導電性粘弾性体４２を外側面のほぼ全面にわたって接着して構成されている。また、半導電性固定用部材４０におけるＬ字形の長辺部の長さは、図３に示すように、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを設置した状態で、固定子コイル１０ａの上面と同位置か、若干高くなる程度に形成される。また、半導電性固定用部材４０におけるＬ字形の長辺部の幅（Ｍ）は、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを設置した状態で、固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｃに、固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面を所定の圧力で押圧できる程度に形成され、例えば、Ｌ字形半導電性積層板４１のＬ字形の長辺部の幅や、半導電性粘弾性体４２の厚さなどによって調整される。

Ｌ字形半導電性積層板４１は、カ−ボン粉を所定量配合した、高耐熱性で熱硬化性のエポキシ樹脂組成物（例えば、ＤＥＮ４３８、エピコート１００１、橋本化成製ＢＦ３−４００）を、高熱伝導性のアルミナ繊維不織布（例えば、ニチビ社製Ｓ−１９２０Ｄ−Ｇ２）に含浸し半硬化状したシート材を積層して、金型でＬ字形に加熱硬化成形したものである。このＬ字形半導電性積層板４１では、表面抵抗が１０^２〜１０^４Ω程度になるように、カ−ボン粉の含有量が調整されている。

なお、使用される熱硬化性の樹脂は、エポキシ樹脂に限らず、例えば不飽和ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などを用いてもよい。さらに、カ−ボン粉を含有した熱硬化性樹脂を含浸させる材料として、ガラス繊維不織布、アルミナまたはガラス繊維織布などを用いてもよい。また、カ−ボン粉を含有した熱硬化性樹脂に、さらに熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材（例えば、太平洋ランダム社製のＬＡ２０００またはＬＡ４０００アルミナ粉末）を配合してもよい。

半導電性粘弾性体４２は、シリコーンゲル（例えば、ＧＥ東芝シリコーン社製ＴＳＥ３０７０）にカーボン粉末を所定量配合して、表面抵抗が１０^２〜１０^４Ω程度になるように調整し、さらに、熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材（例えば、太平洋ランダム社製のＬＡ２０００またはＬＡ４０００アルミナ粉末）を配合して形成されている。なお、ここで使用されるシリコーンゲルは、例えば、無充填時の硬化後の伸びが１５００％程度と高伸長のものを使用することが好ましい。これは、目的とする表面抵抗や熱伝導率を達成するには、前述の無機充填材やカーボン粉末を高充填する必要があるが、逆に伸びは大きく低下するため、狭い隙間での体積変化に追随できなくなるからである。

ここで、上記したＬ字形半導電性積層板４１、半導電性粘弾性体４２における表面抵抗を１０^２〜１０^４Ω程度に調整しているのは、１０^２Ωより表面抵抗が小さい場合、渦電流の発生による温度上昇があり、１０^４Ωより表面抵抗が大きい場合には、固定子鉄心１１間との接触抵抗が問題となるからであり、試験結果等から最適な表面抵抗として前述した数値を用いた。また、無機充填材の熱伝導率を１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上としたのは、熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）より小さい場合には、固定子コイル１０ａ、１０ｂからの熱放散が低下するからである。

なお、半導電性固定用部材４０の構成は、上記した構成に限るものではなく、例えば、図５に示すような構成にしてもよい。

図５に示した半導電性固定用部材５０は、Ｌ字形半導電性積層板４１のＬ字形の長辺部の外側面に、断面形状がほぼ矩形を有し、中央部が若干盛り上がった形状を有する半導電性粘弾性体５１を複数個、所定の間隔をあけて接着して構成されている。この半導電性粘弾性体５１は、Ｌ字形半導電性積層板４１の長辺部の外側面のほぼ全面にわたって所定の配列に基づいて接続されることが好ましい。

なお、第２の実施の形態では、固定子鉄心スロット１２内に２つの固定子コイルが固定される場合について示しているが、固定子鉄心スロット１２内に１つまたは３つ以上の固定子コイルが固定されてもよい。

次に、第２の実施の形態の回転電機の固定子コイル１０ａ、１０ｂの固定方法について説明する。

まず、固定子鉄心スロット１２の開口部から、上記したＬ字形の半導電性固定用部材４０を、Ｌ字形の短辺部の底面４０ａが固定子鉄心スロット１２の底面１２ａに接し、半導電性粘弾性体４２の外側面が固定子鉄心スロット１２の一方の内側面１２ｂに接するように固定子鉄心スロット１２内に挿入する。

続いて、コイル間スペーサ１７を介して積層された固定子コイル１０ａ、１０ｂを、半導電性固定用部材４０のＬ字形の長辺部の内側面４０ｄと固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｃに摺接させ、半導電性粘弾性体４２をＬ字形半導電性積層板４１を介して押圧し変形させながら押入して、半導電性固定用部材４０の短辺部の上面４０ｃ上に設置する。

この際、半導電性粘弾性体４２は、押圧されて変形し、固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｂに密接する。その結果、半導電性粘弾性体４２の外底面と固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｂとの間に空気層が殆ど存在しない状態となる。ここで、半導電性粘弾性体４２の中央部を若干盛り上げて形成することにより、例えば、押圧されて変形する際に、他の部分に比べて薄くなる部分が生じても、この中央部の過剰な分によって補填され、全体的に均一な層を形成することができる。

続いて、固定子コイル１０ａおよび半導電性固定用部材４０上に楔下スペーサ１８を設置し、この楔下スペーサ１８を介して、固定子鉄心スロット１２の開口部に楔を打ち込み、固定子コイル１０ａ、１０ｂと半導電性固定用部材４０とを固定子鉄心スロット１２内の上下方向の所定位置に支持し固定する。また、固定子コイル１０ａ、１０ｂは、この上下方向の固定とともに、上記したように半導電性固定用部材４０と固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｃとによって図面の左右方向にも固定され、固定子鉄心スロット１２内に強固に固定される。

上記した第２の実施形態によれば、半導電性粘弾性体４２に、変形可能で高張力を有するシリコーンゲルを用いるため、熟練した経験や、作業に長時間を要せず、固定子コイル１０ａ、１０ｂの固定を容易に行うことができる。これによって、従来の固定子コイルの固定方法よりも作業効率を大幅に向上させることができる。

さらに、半導電性粘弾性体４２は、押圧されて変形し、固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｂに密接することができるので、固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面と固定子鉄心スロット１２の内側面１２ｂとの間に、熱伝導性の悪い空気層が形成されるのを抑制することができる。これによって、コイル導体１４に発生した熱を効率良く固定子鉄心１１へ伝導し放熱することができる。また、高熱伝導性の無機充填材や繊維材が、半導電性固定用部材４０の構成部材に使用されているので、熱を効率良く伝導し放熱することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について図６および７を参照して説明する。なお、第１または２の実施の形態の構成と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を簡略または省略する。

図６は、固定子コイル１０ａ、１０ｂおよび固定子鉄心１１を備えた回転電機の一部の断面図を示している。また、図７は、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを固定するための波形固定用部材６０の断面図を示している。

図６に示すように、断面矩形状の固定子鉄心スロット１２内の上下に、コイル導体１４を絶縁層１５を介して低抵抗コロナ防止層１６で覆う断面矩形状の２つの固定子コイル１０ａ、１０ｂがコイル間スペーサ１７を介して積層されている。また、下側の固定子コイル１０ｂは、コイル底スペーサ６１上に配置され、上側の固定子コイル１０ａおよび波形固定用部材６０上には、楔下スペーサ１８が設置され、その楔下スペーサ１８を介して固定子鉄心スロット１２の開口部に楔１９が堅く打ち込まれている。さらに、固定子鉄心スロット１２の内側面と固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面との隙間には、図７に示すような半導電性の波形固定用部材６０が打ち込まれている。なお、ここでは、固定子コイル１０ａ、固定子コイル１０ｂに対して、波形固定用部材６０が打ち込まれている側が異なっているが、勿論同じ側に打ち込まれてもよい。

ここで、波形固定用部材６０の構成について図７を参照して説明する。

波形固定用部材６０は、波形半導電性積層板６２の両面に形成される凹部に粘弾性部材層６３を接着して一体的に形成されている。また、波形半導電性積層板６２の長さは、図６に示すように、各固定子コイル１０ａ、１０ｂの縦方向（固定子鉄心スロット１２の深さ方向）の長さにほぼ対応して形成される。また、波形半導電性積層板６２の幅（Ｍ）は、固定子鉄心スロット１２内に固定子コイル１０ａ、１０ｂを設置した状態で、波形半導電性積層板６２が打ち込まれてない側の固定子鉄心スロット１２の内側面に、固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面を所定の圧力で押圧できる程度に形成され、例えば、波形半導電性積層板６２の波部の高さや粘弾性部材層６３の厚さなどによって調整される。

波形半導電性積層板６２は、カ−ボン粉を所定量配合した、高耐熱性で熱硬化性のエポキシ樹脂組成物（例えば、ＤＥＮ４３８、エピコート１００１、橋本化成製ＢＦ３−４００）を、ガラス繊維織布（例えば、日東紡績社製ＷＥ２６−１０４）に含浸し半硬化状したシート材を積層して、金型で波形に加熱硬化成形したものである。この波形半導電性積層板６２では、表面抵抗が１０^２〜１０^４Ω程度になるように、カ−ボン粉の含有量が調整されている。

なお、使用される熱硬化性の樹脂は、エポキシ樹脂に限らず、例えば不飽和ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などを用いてもよい。さらに、カ−ボン粉を含有した熱硬化性樹脂を含浸させる材料として、アルミナまたはガラス繊維不織布、アルミナ繊維織布などを用いてもよい。また、カ−ボン粉を含有した熱硬化性樹脂に、さらに熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材（例えば、太平洋ランダム社製のＬＡ２０００またはＬＡ４０００アルミナ粉末）を配合してもよい。

粘弾性部材層６３は、シリコーンゲル（例えば、ＧＥ東芝シリコーン社製ＴＳＥ３０７０）にカーボン粉末を所定量配合して、表面抵抗が１０^２〜１０^４Ω程度になるように調整し、さらに、熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材（例えば、太平洋ランダム社製のＬＡ２０００またはＬＡ４０００アルミナ粉末）を配合して形成されている。なお、ここで使用されるシリコーンゲルは、例えば、無充填時の硬化後の伸びが１５００％程度と高伸長のものを使用することが好ましい。これは、目的とする表面抵抗や熱伝導率を達成するには、前述した無機充填材やカーボン粉末を高充填する必要があるが、逆に伸びは大きく低下するため、狭い隙間での体積変化に追随できなくなるからである。

ここで、上記した波形半導電性積層板６２、粘弾性部材層６３における表面抵抗を１０^２〜１０^４Ω程度に調整しているのは、１０^２Ωより表面抵抗が小さい場合、渦電流の発生による温度上昇があり、１０^４Ωより表面抵抗が大きい場合には、固定子鉄心１１間との接触抵抗が問題となるからであり、試験結果等から最適な表面抵抗として前述した数値を用いた。また、無機充填材の熱伝導率を１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上としたのは、熱伝導率が１ Ｗ／（Ｋ・ｍ）より小さい場合には、固定子コイル１０ａ、１０ｂからの熱放散が低下するからである。

次に、第３の実施の形態の回転電機の固定子コイル１０ａ、１０ｂの固定方法について説明する。

まず、固定子鉄心スロット１２の底面にコイル底スペーサ６１を設置する。続いて、固定子鉄心スロット１２の開口部から、コイル間スペーサ１７を介して積層された固定子コイル１０ａ、１０ｂをコイル底スペーサ６１上に設置する。この際、固定子鉄心スロット１２内のどちらか一方の内側面に、固定子コイル１０ａ、１０ｂの一方の側面が接するように設置する。

続いて、固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面と固定子鉄心スロット１２の内側面との間隙に、波形固定用部材６０を打ち込む。この際、粘弾性部材層６３は、押圧されて変形し、固定子鉄心スロット１２の内側面または固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面に密接する。さらに、波形半導電性積層板６２も押圧されて変形し、固定子鉄心スロット１２の内側面または固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面に密接する。その結果、固定子コイル１０ａ、１０ｂと固定子鉄心スロット１２の内側面との間に空気層が殆ど存在しない状態となる。

続いて、固定子コイル１０ａおよび波形固定用部材６０上に楔下スペーサ１８を設置し、この楔下スペーサ１８を介して、固定子鉄心スロット１２の開口部に楔を打ち込み、固定子コイル１０ａ、１０ｂを固定子鉄心スロット１２内の上下方向の所定位置に支持し固定する。また、固定子コイル１０ａ、１０ｂは、この上下方向の固定とともに、上記したように波形固定用部材６０と固定子鉄心スロット１２の内側面とによって図面の左右方向にも固定され、固定子鉄心スロット１２内に強固に固定される。

上記した第３の実施形態によれば、粘弾性部材層６３に、変形可能で高張力を有するシリコーンゲルを用いるため、熟練した経験や、作業に長時間を要せず、固定子コイル１０ａ、１０ｂの固定を容易に行うことができる。これによって、従来の固定子コイルの固定方法よりも作業効率を大幅に向上させることができる。

さらに、粘弾性部材層６３は、押圧されて変形し、固定子鉄心スロット１２の内側面または固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面に密接することができ、さらに、波形半導電性積層板６２も押圧されて変形し、固定子鉄心スロット１２の内側面または固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面に密接することができるので、固定子コイル１０ａ、１０ｂの側面と固定子鉄心スロット１２の内側面との間に、熱伝導性の悪い空気層が形成されるのを抑制することができる。これによって、コイル導体１４に発生した熱を効率良く固定子鉄心１１へ伝導し放熱することができる。また、高熱伝導性の無機充填材や繊維材が、波形固定用部材６０の構成部材に使用されているので、熱を効率良く伝導し放熱することができる。

第１の実施の形態における固定子鉄心の一部を示す断面図。 第１の実施の形態における半導電性固定用部材の断面図。 第２の実施の形態における固定子鉄心の一部を示す断面図。 第２の実施の形態における半導電性固定用部材の断面図。 第２の実施の形態における他の半導電性固定用部材の断面図。 第３の実施の形態における固定子鉄心の一部を示す断面図。 第３の実施の形態における波形固定用部材の断面図。 従来の固定子鉄心の一部を示す断面図。 従来の波形積層板の断面図。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ…固定子コイル、１１…固定子鉄心、１２…固定子鉄心スロット、１３…半導電性固定用部材、１４…コイル導体、１５…絶縁層、１６…低抵抗コロナ防止層、１７…コイル間スペーサ、１８…楔下スペーサ、１９…楔。

Claims (9)

1. 回転電機の固定子鉄心に設けられた鉄心スロット内に固定子コイルを固定する固定子コイルの固定方法において、
   Ｌ字形積層板の周囲を液状のゴム弾性部材層を介して半導電シートで覆って形成されたＬ字形の半導電性固定用部材を、前記鉄心スロットの開口部からＬ字形の短辺部の底面が前記鉄心スロットの底面に接し、Ｌ字形の長辺部の外側面が前記鉄心スロットの一方の内側面に接するように前記鉄心スロット内に挿入する固定用部材挿入工程と、
   １つのまたはスペーサを介して複数積層された固定子コイルを、前記半導電性固定用部材のＬ字形の長辺部の内側面と前記鉄心スロットの他方の内側面に摺接させ、前記ゴム弾性部材層を前記半導電シートを介して押圧し変形させながら押入して、前記半導電性固定用部材のＬ字形の短辺部の上面上に設置する固定子コイル設置工程と、
   前記鉄心スロットの開口部に、前記固定子コイルおよび前記半導電性固定用部材上に設置されたスペーサを介して、楔を打ち込む楔打ち込み工程と、
   前記半導電性固定用部材のゴム弾性部材層を硬化させ、前記固定子コイルを前記鉄心スロット内に密着固定させる弾性部材層硬化工程と
   を具備することを特徴とする回転電機の固定子コイルの固定方法。
2. 前記ゴム弾性部材層を形成するゴム弾性部材は、カ−ボン粉および熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材を所定量配合した室温または所定の加熱温度で硬化するシリコーンゴムで構成され、表面抵抗率が１０^２〜１０^４Ωであることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子コイルの固定方法。
3. 前記半導電シートは、カ−ボン粉を所定量配合した加熱硬化型のシリコ−ンゴムを含浸した、高分子繊維または無機繊維からなる織布または不織布のシート材で構成され、表面抵抗率が１０^２〜１０^４Ωであることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機の固定子コイルの固定方法。
4. 回転電機の固定子鉄心に設けられた鉄心スロット内に固定子コイルを固定する固定子コイルの固定方法において、
   Ｌ字形積層板の長辺部の外側面に、１つまたは複数の半導電性粘弾性体を固着して形成される半導電性固定用部材を、前記鉄心スロットの開口部からＬ字形の短辺部の底面が前記鉄心スロットの底面に接し、前記半導電性粘弾性体が前記鉄心スロットの一方の内側面に接するように前記鉄心スロット内に挿入する固定用部材挿入工程と、
   １つのまたはスペーサを介して複数積層された固定子コイルを、前記半導電性固定用部材のＬ字形の長辺部の内側面と前記鉄心スロットの他方の内側面に摺接させ、前記半導電性粘弾性体を前記Ｌ字形積層板を介して押圧し変形させながら押入して、前記半導電性固定用部材のＬ字形の短辺部の上面上に設置する固定子コイル設置工程と、
   前記鉄心スロットの開口部に、前記固定子コイルおよび前記半導電性固定用部材上に設置されたスペーサを介して、楔を打ち込む楔打ち込み工程と
   を具備することを特徴とする回転電機の固定子コイルの固定方法。
5. 前記半導電性粘弾性体は、カ−ボン粉および熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材を所定量配合したシリコーンゲルで構成され、表面抵抗率が１０^２〜１０^４Ωであることを特徴とする請求項４記載の回転電機の固定子コイルの固定方法。
6. 前記Ｌ字形積層板は、少なくともカ−ボン粉を所定量配合した熱硬化性樹脂を含浸させた、アルミナ繊維またはガラス繊維の織布または不織布を複数枚積層してＬ字形に成形してなり、表面抵抗率が１０^２〜１０^４Ωであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の回転電機の固定子コイルの固定方法。
7. 回転電機の固定子鉄心に設けられた鉄心スロット内に固定子コイルを固定する固定子コイルの固定方法において、
   前記鉄心スロットの底面に底スペーサを設置し、前記底スペーサ上に、前記鉄心スロット内のどちらか一方の内側面に、一方の側面が接するように、１つのまたはスペーサを介して複数積層された固定子コイルを設置する固定子コイル設置工程と、
   前記固定子コイルの側面と前記鉄心スロットの内壁面との間隙に、半導電性の波形積層板の両面に形成される凹部に粘弾性部材層を設けて一体的に形成された波形固定用部材を嵌入する固定用部材嵌入工程と、
   前記鉄心スロットの開口部に、前記固定子コイルおよび前記波形固定用部材上に設置されたスペーサを介して、楔を打ち込む楔打ち込み工程と
   を具備することを特徴とする回転電機の固定子コイルの固定方法。
8. 前記波形積層板は、少なくともカ−ボン粉を所定量配合した熱硬化性樹脂を含浸させた、アルミナ繊維またはガラス繊維の織布または不織布を複数枚積層してＬ字形に成形してなり、表面抵抗率が１０^２〜１０^４Ωであることを特徴とする請求項７記載の回転電機の固定子コイルの固定方法。
9. 前記粘弾性部材層を形成する粘弾性部材は、カ−ボン粉および熱伝導率が１Ｗ／（Ｋ・ｍ）以上の無機充填材を所定量配合したシリコーンゲルで構成され、表面抵抗率が１０^２〜１０^４Ωであることを特徴とする請求項７または８記載の回転電機の固定子コイルの固定方法。

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