JP2012175799A - Rotary electric machine stator, method of manufacturing rotary electric machine stator, and insulation tape for rotary electric machine stator - Google Patents

Rotary electric machine stator, method of manufacturing rotary electric machine stator, and insulation tape for rotary electric machine stator Download PDF

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崇 原川
Fumio Sawa
史雄 澤
Yoshiyuki Inoue
良之 井上
Noriyuki Iwata
憲之 岩田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine stator which has high thermal conduction characteristics enough against an increase in heating value of a conductor and large insulation characteristics enough for the conductor.SOLUTION: The rotary electric machine stator includes: the conductor formed by bundling a plurality of strands; and an insulation layer which is formed so as to cover an outer peripheral surface of the conductor, and includes a filler layer and a mica layer containing a scale-like hexagonal boron nitride filler having an orientation rate (100)/(002) of 0.04 or larger.

Description

本発明は、回転電機固定子、回転電機固定子の製造方法、及び回転電機固定子用絶縁テープに関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine stator, a method for manufacturing a rotating electrical machine stator, and an insulating tape for the rotating electrical machine stator.

回転電機機器は、20年、30年と使用される機器であり、特に高電圧回転電機を構成する回転電機固定子等の構成部品は、高電圧のストレスに耐えうる絶縁が要求される。現在、回転電機固定子に使用されている絶縁材は、無機材料であるマイカとエポキシ樹脂やポリエステル樹脂などの樹脂との複合体である。マイカは、耐熱性と耐放電性に優れた材料であることから放電が避けられない高電圧回転電機の絶縁としては長く使用されてきている。   Rotating electrical machine equipment is equipment that is used for 20 or 30 years, and in particular, components such as a rotating electrical machine stator constituting a high-voltage rotating electrical machine are required to have insulation capable of withstanding high-voltage stress. At present, an insulating material used for a rotating electric machine stator is a composite of an inorganic material such as mica and a resin such as an epoxy resin or a polyester resin. Mica has long been used as an insulation for high-voltage rotating electrical machines where discharge is unavoidable because it is a material with excellent heat resistance and discharge resistance.

一般的に、上記絶縁材は、ガラスクロスやフィルムを裏打ち材として使用し、上述したマイカと樹脂との複合体からなるマイカ層を貼り付け、絶縁テープとして形成される場合が多い。また、はがしマイカと呼ばれる大きなマイカ鱗片を貼り付けながらテープを巻き回し、上述のような絶縁テープを形成する手法も用いられてきた。   In general, the insulating material is often formed as an insulating tape by using a glass cloth or a film as a backing material, and affixing a mica layer composed of the above-described composite of mica and resin. In addition, a method has been used in which a tape is wound while a large mica scale called peel mica is attached to form an insulating tape as described above.

一方、最近は、回転電機機器の性能向上により、回転電機固定子の導体部での発熱量が増大し、生成した熱を発散させるべく絶縁材の熱伝導率を上げることが求められている。このため、上述のようなマイカ層と裏打ち材とからなる絶縁テープに対して、裏打ち材の、マイカ層と相対する側に、六方晶窒化ホウ素、酸化マグネシウム、アルミナなどのフィラーを含むフィラー層を新たに設けた高熱伝導マイカテープが開発されている。   On the other hand, recently, due to improved performance of rotating electrical machine equipment, the amount of heat generated in the conductor portion of the rotating electrical machine stator has increased, and it has been required to increase the thermal conductivity of the insulating material in order to dissipate the generated heat. For this reason, a filler layer containing a filler such as hexagonal boron nitride, magnesium oxide, or alumina is provided on the side of the backing material opposite to the mica layer with respect to the insulating tape composed of the mica layer and the backing material as described above. A new high thermal conductivity mica tape has been developed.

しかしながら、このような高熱伝導マイカテープにおいては、フィラー層を設けることにより熱伝導率を向上できる反面、マイカ層の厚さが減少するため電気絶縁特性が低下してしまうという問題があった。したがって、このような高熱伝導マイカテープにおいては、上述した回転電機固定子の導体部における発熱量を考慮して、マイカ層に対するフィラー層の厚さを適宜調整するようにしていた。   However, in such a high thermal conductivity mica tape, the thermal conductivity can be improved by providing a filler layer. However, since the thickness of the mica layer is reduced, there is a problem that the electrical insulation characteristics are deteriorated. Therefore, in such a high thermal conductivity mica tape, the thickness of the filler layer relative to the mica layer is appropriately adjusted in consideration of the amount of heat generated in the conductor portion of the rotating electrical machine stator described above.

このような問題を解決すべく、特許文献1によれば、フィラー層に含有させるフィラーとして、結晶化指数1.8以上の六方晶窒化ホウ素の粉末を使用することが開示されている。六方晶窒化ホウ素は結晶化指数を高めることで熱伝導率が向上するので、電気絶縁特性を維持しながら熱伝導性を向上することができる。   In order to solve such a problem, according to Patent Document 1, it is disclosed that a hexagonal boron nitride powder having a crystallization index of 1.8 or more is used as a filler to be contained in a filler layer. Since hexagonal boron nitride improves the thermal conductivity by increasing the crystallization index, the thermal conductivity can be improved while maintaining the electrical insulation characteristics.

しかしながら、上述した技術による熱伝導性の向上では、昨今の回転電機固定子の導体部における発熱量に充分に対処することが困難になっている。   However, with the improvement in thermal conductivity by the above-described technology, it is difficult to sufficiently cope with the amount of heat generated in the conductor part of a recent rotating electrical machine stator.

特開2010−166809号JP 2010-166809 A

本発明が解決しようとする課題は、導体での発熱量の増大に対して充分に対処しうる熱伝導特性、及び導体に対する充分な絶縁特性を有する回転電機固定子を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a rotating electrical machine stator having heat conduction characteristics that can sufficiently cope with an increase in the amount of heat generated in a conductor, and sufficient insulation characteristics for the conductor.

本発明の一態様における回転電機固定子は、複数の素線を結束してなる導体と、前記導体の外周面を被覆するようにして形成された、配向率(100)/(002)が0.04以上である鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラーを含むフィラー層及びマイカ層を有する絶縁層と、を具えることを特徴とする。   In the rotating electrical machine stator according to one aspect of the present invention, the orientation rate (100) / (002) formed so as to cover a conductor formed by binding a plurality of strands and the outer peripheral surface of the conductor is 0. And an insulating layer having a mica layer and a filler layer containing a flaky hexagonal boron nitride filler that is 0.04 or more.

本発明によれば、導体での発熱量の増大に対して充分に対処しうる熱伝導特性、及び導体に対する充分な絶縁特性を有する回転電機固定子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotary electric machine stator which has the heat conduction characteristic which can fully cope with the increase in the emitted-heat amount in a conductor, and sufficient insulation characteristic with respect to a conductor can be provided.

実施形態における回転電機固定子の斜視図である。It is a perspective view of the rotary electric machine stator in embodiment. 図1に示す回転電機固定子の断面図である。It is sectional drawing of the rotary electric machine stator shown in FIG. 図1及び図2に示す回転電機固定子の絶縁層を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the insulating layer of the rotary electric machine stator shown in FIG.1 and FIG.2. 図3に示す絶縁層の具体的態様の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the specific aspect of the insulating layer shown in FIG. 実施形態の回転電機固定子10の製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method of the rotary electric machine stator 10 of embodiment. 実施例におけるフィラー層中の、六方晶窒化ホウ素フィラーの配向率(100)/(002)と熱伝導率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the orientation rate (100) / (002) of a hexagonal boron nitride filler in a filler layer in an Example, and thermal conductivity.

図1は、本実施形態における回転電機固定子の斜視図であり、図2は、図1に示す回転電機固定子の断面図である。図3は、図1及び図2に示す回転電機固定子の絶縁層を拡大して示す断面図であり、図4は、図3に示す絶縁層の具体的態様の一例を示す断面図である。   FIG. 1 is a perspective view of a rotating electrical machine stator in the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine stator shown in FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an insulating layer of the rotating electric machine stator shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a specific mode of the insulating layer shown in FIG. .

図1及び図2に示すように、本実施形態における回転電機固定子10は、導体11と、この導体11の外周を覆うようにして形成された絶縁層12とを有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating electrical machine stator 10 according to this embodiment includes a conductor 11 and an insulating layer 12 formed so as to cover the outer periphery of the conductor 11.

導体11は、電気的良導体である複数の素線111、例えば、銅、アルミニウム、銀等から構成され、素線111が縦及び横方向に並列するとともに結束してなる。本実施形態では、素線111を横に2列、縦に8列で並列させて結束させているが、その数及び配列構成については特に限定されるものではない。   The conductor 11 is composed of a plurality of strands 111 that are good electrical conductors, for example, copper, aluminum, silver, and the like, and the strands 111 are arranged in parallel and bundled in the vertical and horizontal directions. In the present embodiment, the strands 111 are bundled in parallel in two rows horizontally and eight rows vertically, but the number and arrangement configuration are not particularly limited.

また、図3に示すように、絶縁層12は、フィラー層121及びマイカ層122を有する。フィラー層121は、例えばアスペクト比が1対100以上の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aと樹脂121Bとを含む。具体的には、樹脂121Bからなるマトリックス中に鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aが分散しているような構成を呈する。樹脂121Bは、汎用の熱硬化性樹脂から構成することができる。   As shown in FIG. 3, the insulating layer 12 includes a filler layer 121 and a mica layer 122. The filler layer 121 includes, for example, a flaky hexagonal boron nitride filler 121A having an aspect ratio of 1 to 100 or more and a resin 121B. Specifically, it has a configuration in which scale-like hexagonal boron nitride filler 121A is dispersed in a matrix made of resin 121B. The resin 121B can be composed of a general-purpose thermosetting resin.

なお、ここでいうアスペクト比とは、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aの厚さを1とした場合の、その形状を特徴づけるような主面の長さの比を意味するものである。すなわち、厚さを1とした場合に、その主面の長さが100以上であることを意味するものである。   Here, the aspect ratio means the ratio of the lengths of the main surfaces that characterize the shape of the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A when the thickness is 1. That is, when the thickness is 1, it means that the length of the main surface is 100 or more.

本実施形態では、フィラー層121中の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aの配向率(100)/(002)が0.04以上、好ましくは0.05以上である。上述のような鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aは、厚さ方向がz軸配向しており、その主面の長さ方向がa軸配向している。したがって、上述した配向率は、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aが絶縁層12の膜面に対して垂直方向に立ち上がっている割合を示すことになる。   In the present embodiment, the orientation ratio (100) / (002) of the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A in the filler layer 121 is 0.04 or more, preferably 0.05 or more. The scale-like hexagonal boron nitride filler 121A as described above has a z-axis orientation in the thickness direction and an a-axis orientation in the length direction of the main surface. Therefore, the above-described orientation ratio indicates the ratio of the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A rising in the direction perpendicular to the film surface of the insulating layer 12.

換言すれば、本実施形態におけるフィラー層121中の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aの配向率(100)/(002)が0.04以上とは、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aの内、フィラー層121の膜面に垂直方向に立ち上がっている割合が全体の0.04以上存在することを意味する。   In other words, the orientation ratio (100) / (002) of the flaky hexagonal boron nitride filler 121A in the filler layer 121 in this embodiment is 0.04 or more means that the flaky hexagonal boron nitride filler 121A is It means that the ratio of rising in the direction perpendicular to the film surface of the filler layer 121 is 0.04 or more.

なお、上記配向率における(100)及び(002)は、いわゆる鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aの結晶学的な配向方向を意味し、本実施形態では、フィラー層121の膜面に対してX線を照射し、X線回折によって得たものである。   Note that (100) and (002) in the orientation ratio mean the crystallographic orientation direction of the so-called flaky hexagonal boron nitride filler 121A, and in this embodiment, the film surface of the filler layer 121. X-ray irradiation was obtained by X-ray diffraction.

一般に、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aは、樹脂121Bをマトリックスとして分散させて層を形成すると、その大きなアスペクト比に依存して主面が自ずとフィラー層12の膜面と略平行となるようにして含有される傾向がある。しかしながら、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aが膜面に対して略平行となるようにして含有されると、導体11で発生した熱はほぼ樹脂121B中を伝達することになる。したがって、その含有形態に依存して、フィラー層12の厚さ方向に熱伝導性はさほど向上しない。   In general, when the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A is formed by dispersing the resin 121B as a matrix to form a layer, the principal surface naturally becomes substantially parallel to the film surface of the filler layer 12 depending on the large aspect ratio. Tend to be contained. However, when the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A is contained so as to be substantially parallel to the film surface, the heat generated in the conductor 11 is transferred substantially through the resin 121B. Therefore, depending on the inclusion form, the thermal conductivity is not so much improved in the thickness direction of the filler layer 12.

これに対して、本実施形態では、フィラー層121中の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aをその配向率(100)/(002)が0.04以上となるように、すなわち鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aをフィラー層121の膜面に対して垂直方向に立ち上がるようにしているので、導体11で発生した熱はある程度の割合で鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aを介して伝達することになる。したがって、その含有形態に依存して、フィラー層121の厚さ方向における熱伝導性が増大するようになる。   On the other hand, in the present embodiment, the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A in the filler layer 121 has a degree of orientation (100) / (002) of 0.04 or more, that is, a scale-like hexagon. Since the crystalline boron nitride filler 121A rises in a direction perpendicular to the film surface of the filler layer 121, heat generated in the conductor 11 is transmitted through the flaky hexagonal boron nitride filler 121A at a certain rate. It will be. Therefore, the thermal conductivity in the thickness direction of the filler layer 121 increases depending on the form of inclusion.

また、上述したように、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aは、その主面の長さ方向がa軸となっており、その厚さ方向がz軸となっているが、六方晶窒化ホウ素(フィラー)においては、z軸方向に比較してa軸方向の熱伝導率が高い。したがって、本実施形態のように、配向率(100)/(002)が0.04以上となって、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aが膜面に対して垂直方向に立ち上がるとなることにより、この六方晶窒化ホウ素フィラー121Aのa軸が膜面に対して垂直方向に立ち上がるので、フィラー層121の厚さ方向における熱伝導性がさらに増大するようになる。   Further, as described above, the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A has a major surface having a length in the a-axis and a thickness direction in the z-axis. (Filler) has a higher thermal conductivity in the a-axis direction than in the z-axis direction. Therefore, as in this embodiment, the orientation ratio (100) / (002) becomes 0.04 or more, and the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A rises in a direction perpendicular to the film surface. Since the a-axis of the hexagonal boron nitride filler 121A rises in the direction perpendicular to the film surface, the thermal conductivity in the thickness direction of the filler layer 121 is further increased.

したがって、絶縁層12におけるフィラー層121の熱伝導性が向上するようになるので、導体11で発生した熱は、絶縁層12のフィラー層121を通じて外方に効率良く放出されるようになる。   Accordingly, since the thermal conductivity of the filler layer 121 in the insulating layer 12 is improved, the heat generated in the conductor 11 is efficiently released outward through the filler layer 121 of the insulating layer 12.

フィラー層121中における樹脂121Bの割合は特に限定されるものではないが、好ましくは10体積%以上30体積%以下である。樹脂121Bの量の下限値が10体積%よりも小さいと、フィラー層121中にボイドが発生し、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aによる熱伝導性を向上させることができない場合がある。樹脂121Bの量が30体積%を超えると、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aの量が相対的に減少してしまうため、フィラー層121の熱伝導性が低下してしまう場合がある。   The ratio of the resin 121B in the filler layer 121 is not particularly limited, but is preferably 10% by volume or more and 30% by volume or less. If the lower limit of the amount of the resin 121B is smaller than 10% by volume, voids are generated in the filler layer 121, and the thermal conductivity of the scaly hexagonal boron nitride filler 121A may not be improved. When the amount of the resin 121B exceeds 30% by volume, the amount of the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A is relatively decreased, and thus the thermal conductivity of the filler layer 121 may be decreased.

絶縁層12におけるマイカ層122は、例えばアスペクト比が1対100以上の鱗片状のマイカフィラー122Aと樹脂122Bとを含む。具体的には、樹脂122Bからなるマトリックス中に鱗片状のマイカフィラー121Aが分散しているような構成を呈する。樹脂122Bは、汎用の熱硬化性樹脂から構成することができる。   The mica layer 122 in the insulating layer 12 includes, for example, scaly mica filler 122A having an aspect ratio of 1: 100 or more and a resin 122B. Specifically, it has a configuration in which scaly mica filler 121A is dispersed in a matrix made of resin 122B. The resin 122B can be composed of a general-purpose thermosetting resin.

なお、ここでいうアスペクト比とは、鱗片状のマイカフィラー122Aの厚さを1とした場合の、その形状を特徴づけるような主面の長さの比を意味するものである。すなわち、厚さを1とした場合に、その主面の長さが100以上であることを意味するものである。   Here, the aspect ratio means the ratio of the lengths of the main surfaces that characterize the shape when the thickness of the scaly mica filler 122A is 1. That is, when the thickness is 1, it means that the length of the main surface is 100 or more.

鱗片状のマイカフィラー122Aは、樹脂122Bをマトリックスとして分散させて層を形成すると、その大きなアスペクト比に依存して主面が自ずとマイカ層122の膜面と略平行となるようにして含有される傾向がある。このように、鱗片状のマイカフィラー122Aが膜面に対して略平行となるようにして含有されると、導体11で発生する電界に対してその主面が垂直方向に立ち上がるので、電界に対する遮蔽効果が増大する。すなわち、その含有形態に依存して、マイカ層122の厚さ方向における絶縁特性が向上する。   When the layer is formed by dispersing the resin 122B as a matrix, the scaly mica filler 122A is contained so that the main surface is substantially parallel to the film surface of the mica layer 122 depending on the large aspect ratio. Tend. Thus, when the scale-like mica filler 122A is contained so as to be substantially parallel to the film surface, the main surface rises in the vertical direction with respect to the electric field generated in the conductor 11, so that the electric field is shielded. The effect is increased. That is, the insulating characteristics in the thickness direction of the mica layer 122 are improved depending on the inclusion form.

また、マイカ自体高い絶縁性を有し、電界に対して高い遮蔽効果を有するので、上述したマイカ層122中のマイカフィラー122Aの含有形態と相伴って、マイカ層122は高い絶縁特性を呈するようになる。   In addition, since the mica itself has a high insulating property and a high shielding effect against an electric field, the mica layer 122 exhibits high insulating properties in combination with the above-described form of the mica filler 122A in the mica layer 122. become.

なお、マイカ層122中における樹脂122Bの割合は特に限定されるものではないが、好ましくは10体積%以上30体積%以下である。樹脂122Bの量の下限値が10体積%よりも小さいと、マイカ層122中にボイドが発生し、その絶縁耐力が低下してしまう場合がある。樹脂122Bの量が30体積%を超えると、マイカフィラー122Bの量が相対的に減少してしまうため、マイカ層122の絶縁特性が低下してしまう場合がある。   The ratio of the resin 122B in the mica layer 122 is not particularly limited, but is preferably 10% by volume or more and 30% by volume or less. If the lower limit value of the amount of the resin 122B is less than 10% by volume, voids may be generated in the mica layer 122 and the dielectric strength may be reduced. When the amount of the resin 122B exceeds 30% by volume, the amount of the mica filler 122B is relatively decreased, and thus the insulating characteristics of the mica layer 122 may be deteriorated.

以上より、本実施形態の回転電機固定子10は、高熱伝導性のフィラー層121及び高絶縁特性122を含む絶縁層12を導体11の周囲に有しているので、導体11での発熱量の増大に対して充分に対処する熱伝導特性、及び導体11での発電に対する充分な絶縁特性を有するようになる。   As mentioned above, since the rotary electric machine stator 10 of this embodiment has the insulating layer 12 containing the highly heat conductive filler layer 121 and the high insulation characteristic 122 around the conductor 11, the calorific value of the conductor 11 is increased. It has heat conduction characteristics that sufficiently cope with the increase, and sufficient insulation characteristics for power generation on the conductor 11.

なお、本実施形態では、マイカ層122中のマイカフィラー122Aを、高アスペクト比を有するものとしたが、粒子状のものであっても、マイカ自体が高い絶縁性を有するので、マイカ層122は充分に高い絶縁特性を有するようになる。但し、上述のように、鱗片状のものとすることにより、マイカ層122の絶縁特性をさらに向上させることができる。   In the present embodiment, the mica filler 122A in the mica layer 122 has a high aspect ratio. However, even if the mica filler 122A is in the form of particles, the mica itself has high insulating properties. It has sufficiently high insulation characteristics. However, as described above, the insulating properties of the mica layer 122 can be further improved by using a scaly thing.

本実施形態では、図3に示すように、絶縁層12は、フィラー層121及びマイカ層122間に裏打ち層123を有している。裏打ち層123は、例えば、ガラスクロスやガラスフィルム等とすることができ、特にガラスクロスとした場合においては、その目地の隙間に熱硬化性樹脂等を含浸させることができる。このような裏打ち層123を設けることによって、絶縁層12の強度を向上させることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the insulating layer 12 has a backing layer 123 between the filler layer 121 and the mica layer 122. The backing layer 123 can be, for example, a glass cloth, a glass film, or the like. In particular, when the glass cloth is used, a gap between the joints can be impregnated with a thermosetting resin or the like. By providing such a backing layer 123, the strength of the insulating layer 12 can be improved.

なお、本実施形態において、導体11に対する絶縁層12は、図3に示すような構成の単一の層として構成することもできるが、絶縁層12を構成するフィラー層121及びマイカ層122の厚さは充分に薄いので、通常は、図3に示すような構成の絶縁テープを準備し、このテープを導体11の周りに複数回巻回することによって形成する。具体的には、図4に示すように、図3に示すような構成の絶縁テープを、各ターンの幅の約半分が互いに重なり合うようにして(ハーフラップ)複数回巻回する。   In the present embodiment, the insulating layer 12 with respect to the conductor 11 can be configured as a single layer having a configuration as shown in FIG. 3, but the thicknesses of the filler layer 121 and the mica layer 122 constituting the insulating layer 12 Since it is sufficiently thin, it is usually formed by preparing an insulating tape having a structure as shown in FIG. 3 and winding this tape around the conductor 11 a plurality of times. Specifically, as shown in FIG. 4, the insulating tape having the structure shown in FIG. 3 is wound a plurality of times so that about half of the width of each turn overlaps each other (half wrap).

巻回数は、所望する絶縁層12の厚さ及び絶縁テープの厚さに依存して変化するが、通常は6回から30回、すなわち絶縁テープを6層から30層積層させる。   The number of windings varies depending on the desired thickness of the insulating layer 12 and the thickness of the insulating tape, but usually 6 to 30 times, that is, 6 to 30 layers of insulating tape are laminated.

次に、本実施形態の回転電機固定子10の製造方法を、特に絶縁層12のフィラー層121の形成方法を中心に説明する。   Next, a method for manufacturing the rotating electrical machine stator 10 of the present embodiment will be described focusing on a method for forming the filler layer 121 of the insulating layer 12 in particular.

図5は、本実施形態の回転電機固定子10の製造方法を説明するための工程図である。
最初に、電気的良導体である複数の素線111が縦及び横方向に並列するとともに結束してなる導体11を準備し、この導体11の外周を覆うようにして、例えば図3に示すような構成の絶縁テープを所定の回数、例えば6回〜33回巻回する。
FIG. 5 is a process diagram for explaining a method for manufacturing the rotating electrical machine stator 10 of the present embodiment.
First, a conductor 11 is prepared in which a plurality of strands 111 that are good electrical conductors are arranged in parallel and bundled in the vertical and horizontal directions, and the outer periphery of the conductor 11 is covered, for example, as shown in FIG. The insulating tape having the configuration is wound a predetermined number of times, for example, 6 to 33 times.

なお、この状態において、絶縁テープを構成するフィラー層中の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラーは、その膜面に略平行となっている。また、フィラー層等の樹脂は完全に硬化することなく、例えばBステージの状態となっている。   In this state, the flaky hexagonal boron nitride filler in the filler layer constituting the insulating tape is substantially parallel to the film surface. Further, the resin such as the filler layer is in a B-stage state, for example, without being completely cured.

次いで、複数回巻回した絶縁テープの周りにポリプロピレンテープをハーフラップで1回巻回する。なお、このプロピレンテープは、以下に説明する絶縁テープを導体11に対して固定させるための固定冶具の離型材として機能するものである。   Next, a polypropylene tape is wound once by a half wrap around the insulating tape wound a plurality of times. In addition, this propylene tape functions as a mold release material for a fixing jig for fixing an insulating tape described below to the conductor 11.

次いで、巻回した絶縁テープの側面に上記ポリプロピレンテープを介して、例えば冷間圧延鋼板(SPCC)である鉄板21を当てて絶縁テープの側面を導体11の側面に固定し、絶縁テープの上面及び下面に上記ポリプロピレンテープを介して、同様のSPCCである鉄板22を当てて、絶縁テープの上面及び下面をそれぞれ導体11の上面及び下面に固定する。   Next, an iron plate 21 made of, for example, a cold rolled steel plate (SPCC) is applied to the side surface of the wound insulating tape via the polypropylene tape, and the side surface of the insulating tape is fixed to the side surface of the conductor 11. An iron plate 22 that is the same SPCC is applied to the lower surface of the conductor 11 via the polypropylene tape, and the upper and lower surfaces of the insulating tape are fixed to the upper and lower surfaces of the conductor 11, respectively.

なお、鉄板21及び22は、絶縁テープの導体11に対する固定冶具を構成する。次いで、鉄板21及び22の中央部を、熱収縮テープによってハーフラップで2回巻回し、鉄板21及び22を固定する。この際、鉄板21及び22に電圧がかけられるように、これら鉄板21及び22には、図示しないリード線を取り付け、所定の電圧を印加できるようにしておく。   The iron plates 21 and 22 constitute a fixing jig for the conductor 11 of the insulating tape. Subsequently, the center part of the iron plates 21 and 22 is wound twice by a half wrap with a heat shrink tape, and the iron plates 21 and 22 are fixed. At this time, lead wires (not shown) are attached to the iron plates 21 and 22 so that a voltage can be applied to the iron plates 21 and 22, so that a predetermined voltage can be applied.

次いで、上述のように形成したアセンブリを真空加圧タンクにいれ、真空引きを行う。十分に真空引きを行ったところで150℃のポリエチレンワックスを流し込み、アセンブリを浸漬させ、ポリエチレンワックスを媒体として、窒素ガスで7 kgf/cm2の圧力を付加した状態で加熱する。すると、絶縁テープのフィラー層121等を構成する樹脂が硬化して樹脂121Bとなり、複数回巻回してなる絶縁テープの層は絶縁層12に転換されることになる。 Next, the assembly formed as described above is placed in a vacuum pressure tank and evacuated. When sufficiently evacuated, polyethylene wax at 150 ° C. is poured, the assembly is immersed, and heated using polyethylene wax as a medium and a pressure of 7 kgf / cm 2 applied with nitrogen gas. Then, the resin constituting the filler layer 121 or the like of the insulating tape is cured to become the resin 121B, and the insulating tape layer that is wound a plurality of times is converted to the insulating layer 12.

本実施形態においては、上述した工程における加熱硬化時またはその前に、導体11と鉄板21及び22間に電界が1 kV/mm以上となるような直流又は交流電圧を上記リード線を介して1分以上印加、好ましくは電界が500 V/mm以上となるような直流又は交流電圧を1分以上印加する。これによって、フィラー層121中の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aが、配向率(100)/(002)が0.04以上となるように膜面に対して垂直方向に立ち上がるようになる。   In the present embodiment, a DC or AC voltage that causes an electric field of 1 kV / mm or more between the conductor 11 and the iron plates 21 and 22 is applied via the lead wire during or before the heat curing in the above-described process. Apply a DC or AC voltage such that the electric field is 500 V / mm or more for 1 minute or more. As a result, the flaky hexagonal boron nitride filler 121A in the filler layer 121 rises in a direction perpendicular to the film surface so that the orientation ratio (100) / (002) is 0.04 or more.

なお、図5においては、鉄板21側を正電位、導体11側を負電位としているが、逆でもよい。また、鉄板21及び22に負荷する電圧、すなわち鉄板21及び22の電位は、フィラー層121中の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー121Aが膜面に垂直方向に立ち上がれば、等電位であってもよいし、互いに異なってもよい。   In FIG. 5, the iron plate 21 side is set to a positive potential and the conductor 11 side is set to a negative potential. Further, the voltage applied to the iron plates 21 and 22, that is, the potential of the iron plates 21 and 22 may be equipotential if the scale-like hexagonal boron nitride filler 121A in the filler layer 121 rises in the direction perpendicular to the film surface. They may be different from each other.

銅からなる複数の素線を、図1及び図5に示すように、横に2列、縦に8列で並列させて結束して得た導体11を、エポキシ樹脂を90体積%で含有するとともに、鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー(アスペクト比:1対100)を含有するフィラー層、エポキシ樹脂を10体積%で含有するとともに、鱗片状のマイカフィラー(アスペクト比:1対100)を含有するマイカ層、及びこれらの間に位置するガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させてなる裏打ち層からなる絶縁テープで10回巻回した。   As shown in FIGS. 1 and 5, the conductor 11 obtained by bundling a plurality of strands made of copper in two rows horizontally and eight rows vertically contains epoxy resin at 90% by volume. In addition, a filler layer containing a flaky hexagonal boron nitride filler (aspect ratio: 1 to 100), containing 10% by volume of epoxy resin, and containing a flaky mica filler (aspect ratio: 1 to 100) It was wound 10 times with an insulating tape comprising a mica layer and a backing layer formed by impregnating a glass cloth located between them with an epoxy resin.

その後、上述のようにして得たアセンブリを真空加圧タンクにいれて真空引きを行った後、150℃のポリエチレンワックスを流し込み、ポリエチレンワックスを媒体として、窒素ガスで7 kgf/cm2の圧力を付加した状態で加熱し、上記エポキシ樹脂を硬化させ、図1に示すような回転電気固定子を製造した。 After that, the assembly obtained as described above was put into a vacuum pressure tank and evacuated, and then polyethylene wax at 150 ° C. was poured, and polyethylene wax was used as a medium and a pressure of 7 kgf / cm 2 was applied with nitrogen gas. It heated in the added state, the said epoxy resin was hardened, and the rotary electric stator as shown in FIG. 1 was manufactured.

なお、上述のような製造過程において、上記アセンブリを保持するための鉄板と導体との間に1kV/mm〜10kV/mmの電圧を印加し、上記絶縁層中のフィラー層における鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラーの配向率(100)/(002)を制御した。   In the manufacturing process as described above, a voltage of 1 kV / mm to 10 kV / mm is applied between the iron plate for holding the assembly and the conductor, and the scaly hexagonal crystal in the filler layer in the insulating layer is applied. The orientation ratio (100) / (002) of the boron nitride filler was controlled.

図6は、フィラー層中の、六方晶窒化ホウ素フィラーの配向率(100)/(002)と熱伝導率との関係を示すグラフである。図6から明らかなように、フィラー層中の六方晶窒化ホウ素フィラーの配向率(100)/(002)が0.04以上となることにより、このフィラー層の熱伝導率が著しく向上し、絶縁層の熱伝導率も向上できることが分かる。したがって、導体での発熱量の増大に対して充分に対処しうる熱伝導特性、及び導体に対する充分な絶縁特性を有する回転電機固定子を提供できることが分かる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the orientation rate (100) / (002) of the hexagonal boron nitride filler in the filler layer and the thermal conductivity. As is clear from FIG. 6, the orientation rate (100) / (002) of the hexagonal boron nitride filler in the filler layer is 0.04 or more, so that the thermal conductivity of the filler layer is remarkably improved and the insulation is improved. It can be seen that the thermal conductivity of the layer can also be improved. Therefore, it can be seen that a rotating electrical machine stator having heat conduction characteristics that can sufficiently cope with an increase in the amount of heat generated in the conductor and sufficient insulation characteristics for the conductor can be provided.

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。   The present invention has been described in detail based on the above specific examples. However, the present invention is not limited to the above specific examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.

10 回転電機固定子
11 導体
111 素線
12 絶縁層
121 フィラー層
121A 鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラー
121B 樹脂
122 マイカ層
122A マイカフィラー
122B 樹脂
123 裏打ち層
21,22 鉄板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine stator 11 Conductor 111 Strand 12 Insulating layer 121 Filler layer 121A Scale-like hexagonal boron nitride filler 121B Resin 122 Mica layer 122A Mica filler 122B Resin 123 Backing layer 21 and 22 Iron plate

Claims (5)

複数の素線を結束してなる導体と、
前記導体の外周面を被覆するようにして形成された、配向率(100)/(002)が0.04以上である鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラーを含むフィラー層及びマイカ層を有する絶縁層と、
を具えることを特徴とする、回転電機固定子。
A conductor formed by binding a plurality of strands;
An insulating layer having a filler layer and a mica layer containing a scaly hexagonal boron nitride filler having an orientation ratio (100) / (002) of 0.04 or more, which is formed so as to cover the outer peripheral surface of the conductor. When,
A rotating electric machine stator characterized by comprising:
前記絶縁層は、前記フィラー層及び前記マイカ層に対する裏打ち材を含むことを特徴とする、請求項1に記載の回転電機固定子。   The rotating electrical machine stator according to claim 1, wherein the insulating layer includes a backing material for the filler layer and the mica layer. 複数の素線を結束してなる導体の外周面を被覆するようにして、未配向の鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラーを含むフィラー層及びマイカ層を有する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を前記導体に対して固定するための金属製の固定治具を設ける工程と、
前記導体と前記固定冶具との間に電圧を印加して、前記絶縁層の厚さ方向に所定の電界を生成し、前記絶縁層の、前記フィラー層中の六方晶窒化ホウ素フィラーを、前記絶縁層の厚さ方向に配向させる工程と、
を具えることを特徴とする、回転電機固定子の製造方法。
A step of forming an insulating layer having a filler layer containing a non-oriented scale-like hexagonal boron nitride filler and a mica layer so as to cover an outer peripheral surface of a conductor formed by binding a plurality of strands;
Providing a metal fixing jig for fixing the insulating layer to the conductor;
A voltage is applied between the conductor and the fixing jig to generate a predetermined electric field in the thickness direction of the insulating layer, and the hexagonal boron nitride filler in the filler layer of the insulating layer is insulated from the insulating layer. Orienting in the thickness direction of the layer;
A method of manufacturing a rotating electric machine stator, comprising:
配向率(100)/(002)が0.04以上である鱗片状の六方晶窒化ホウ素フィラーを含むフィラー層と、マイカ層とを具えることを特徴とする、回転電機固定子用絶縁テープ。   An insulating tape for a rotating electric machine stator comprising a filler layer containing a scale-like hexagonal boron nitride filler having an orientation ratio (100) / (002) of 0.04 or more and a mica layer. 前記フィラー層及び前記マイカ層に対する裏打ち材を具えることを特徴とする、請求項7に記載の回転電機固定子用絶縁テープ。   The insulating tape for a rotating electric machine stator according to claim 7, further comprising a backing material for the filler layer and the mica layer.
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