JP2016201933A - 回転電機用コイル、回転電機用コイルの製造方法および回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コア外部に突出した回転電機用コイルの不均一な膨らみを抑制した回転電機用コイルを提供する。
【解決手段】回転電機のコアに収納されて絶縁樹脂が含浸硬化される回転電機用コイルは、複数のコイル導体と、前記コイル導体の外側に複数巻回されて絶縁層を形成する絶縁テープと、を有し、前記コイル導体の少なくとも前記コアから突出する部分の絶縁層は、巻回される前記絶縁テープの一部が接着されているようにした。複数のコイル導体に絶縁テープを少なくとも1回巻回して絶縁層を形成する第1の巻回工程と、前記第1の巻回工程で形成され、少なくとも前記コアから突出する部分に接着部材を塗布あるいは貼付された絶縁層の外側に、絶縁テープを巻回して絶縁層を形成する第２の巻回工程と、を有する回転電機用コイルの製造方法とした。
【選択図】 図４

Description

本発明は、回転電機用コイルをコアに収納した状態で、絶縁樹脂を含浸硬化するのに好適な回転電機用コイルとその製造方法および前記回転電機用コイルを適用した回転電機に関する。

一般産業、鉄道向けなどの高電圧電動機、風力発電機などの高電圧発電機に代表される回転電機では、固定子コイルが固定子コアのスロットに収納されて固定子が構成され、固定子コアと固定子コイルの絶縁を、コイルに絶縁テープを巻回した後に、絶縁樹脂を含侵するによりおこなっている。この構成には、固定子コイルのコイル形成時に樹脂を含侵硬化させた後にコアに収納する方式と、コイルをコアに収納後に絶縁樹脂を含浸硬化する方式がある。

詳しくは、後者の方式では、絶縁樹脂が未含浸の回転電機用コイルをコアに装着した状態で、真空状態にして絶縁樹脂を含浸し、その後、含浸した絶縁樹脂を硬化させることで、回転電機用コイルの絶縁を確保するとともに、コアとの間に隙間が生じないようにしている。
しかし、絶縁樹脂が未含浸の絶縁テープを巻回した回転電機用コイルは、不均一な膨らみを持っていることがある。コアに収納された部分の膨らみは、コアのスロット内壁等により膨らみが抑えられるが、コアの外部に突出した部分のコイルは膨らみを持ったままとなる。このため、絶縁樹脂を含浸硬化した際に、コアの外部に突出した部分のコイルの主絶縁層に空隙や剥離が生じ、主絶縁層の部分放電が発生する可能性がある。

このような問題を解決するために、特許文献１には、固定子コイルを固定子鉄心（コア）に収納後、固定子鉄心の軸方向の端面付近を押圧する治具を挿入した上で絶縁樹脂の含浸硬化処理を行い、処理後に治具を取り外す製造方法が示されている。
また、特許文献１には、主絶縁層の外周に熱収縮性半導電性テープを巻回して熱収縮性スロットコロナ防止層を形成し、熱収縮性スロットコロナ防止層をコアの外側まで延長する方法が示されている。

特開２０１３−６６３８２号公報

上記特許文献１に示される、治具を用いた製造方法によれば、鉄心（コア）外部のコイルの膨らみを抑えて絶縁樹脂の含浸硬化処理が可能となり、空隙や剥離の無い主絶縁層を形成することができる。
しかしながら、前記治具を用いた製造方法では、回転電機の複数本（通常は数十本以上）あるコイルの鉄心から突出した鉄心両端面全てに対し、鉄心（コア）端面付近に治具を配置し、含浸硬化処理後に治具を取り外す必要があり、製作工数の大幅な増加と、治具を配置するスペースの確保が必要となる問題がある。
さらに、前記製造方法では、樹脂を含浸硬化後に治具を取り外す際、前記コイルの主絶縁層を傷つけないように十分配慮する必要があり、作業の自動化が困難となる問題がある。また、作業者の技能により前記主絶縁層の絶縁性能が大きく左右される問題がある。

また、上記特許文献１に示される、熱収縮性スロットコロナ防止層をコアの外側まで延長する方法によっても、空隙や剥離の無い主絶縁層を提供することができる。
しかし、熱収縮スロットコロナ防止層をコアの外側まで延長する方法では、スロットコロナ防止層が不要な回転電機用コイルには適用できない問題がある。
また、スロットコロナ防止層を有する回転電機用コイルに適用した場合は、熱収縮性半導電性テープを巻回してスロットコロナ防止層を形成しているため、熱収縮量のバラツキにより、絶縁樹脂を含浸硬化後のコロナ防止層の寸法バラツキが大きくなる問題がある。

本発明の目的は、このような実情に鑑みてなされたものであり、治具を使うことなく、また、製作工数が大幅に増加することなく、コア外部に突出した回転電機用コイルの不均一な膨らみを抑制した回転電機用コイルを提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の回転電機のコアに収納されて絶縁樹脂が含浸硬化される回転電機用コイルは、複数のコイル導体と、前記コイル導体の外側に複数巻回されて絶縁層を形成する絶縁テープと、を有し、前記コイル導体の少なくとも前記コアから突出する部分の絶縁層は、巻回される前記絶縁テープの一部が接着されているようにした。

また、本発明の回転電機のコアに収納される回転電機用コイルの製造方法は、複数のコイル導体に絶縁テープを少なくとも1回巻回して絶縁層を形成する第1の巻回工程と、前記第1の巻回工程で形成され、少なくとも前記コアから突出する部分に接着部材を塗布あるいは貼付された絶縁層の外側に、絶縁テープを巻回して絶縁層を形成する第２の巻回工程と、を有するようにした。

また、本発明の回転電機は、前記回転電機用コイルと、前記回転電機用コイルが収容される回転電機用コアと、を備え、前記回転電機用コイルと前記回転電機用コアが樹脂含侵されているようにした。

本発明によれば、コア外部に突出した回転電機用コイルの不均一な膨らみを抑制できるので、絶縁樹脂を含浸硬化後に空隙や剥離の無い主絶縁層を有する回転電機用コイルを形成できる。このため、前記回転電機用コイルを適用した回転電機に対し高い絶縁信頼性を確保できる。
また、絶縁テープの巻回工程と並行して接着部材を塗布あるいは貼り付け、絶縁テープの層間を接着するため、従来の製造工程を大幅に変更することなく、絶縁テープの自動巻回工程、手動巻回工程の双方に適用することができる。

本実施例の回転電機の概略断面図である。 固定子スロットの断面図である。 実施例１の固定子コイルに絶縁テープをテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。 実施例１の主絶縁層の固定子コイルの長手方向の断面を示した図である。 実施例１の固定子コイルを収納した固定子コアの出口部付近の概略斜視図である。 実施例２の固定子コイルに絶縁テープをテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。 実施例２の主絶縁層の固定子コイルの長手方向の断面を示した図である。 実施例２の固定子コイルを収納した固定子コアの出口部付近の概略斜視図である。 実施例３の固定子コイルに絶縁テープをテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。 実施例３の主絶縁層の固定子コイルの長手方向の断面を示した図である。 実施例３の固定子コイルを収納した固定子コアの出口部付近の概略斜視図である。 実施例４の固定子コイルに絶縁テープをテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。 実施例４の主絶縁層の固定子コイルの長手方向の断面を示した図である。 実施例４の固定子コイルを収納した固定子コアの出口部付近の概略斜視図である。 実施例５の固定子コイルに絶縁テープをテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。 実施例５の固定子コイルを収納した固定子コアの出口部付近の概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本実施例の回転電機の構成を説明する。図１は、本実施例の回転電機の概略断面図である。
回転電機１は、ハウジング２と、磁極を有する回転子５の回転軸４を軸支する軸受け３Ａ、３Ｂと、前記回転子５の周方向に空隙をもって対向する固定子６とを備えている。

前記回転子５は、回転子コア（鉄心）７Ｒと、前記回転子コア７Ｒのスロットに装着された回転子コイル（巻線）８Ｒとから構成されている。
また、前記固定子６は、前記ハウジング２に支持された固定子コア（鉄心）７と前記固定子コア７に装着された固定子コイル（巻線）８とから構成されている。
なお、この本実施形態では、コアとして前記固定子コア７を用いて説明し、回転電機用コイルとして前記固定子コイル８を用いて説明するが、本実施例の技術は、回転子コイルを備えた回転子５にも適用することができる。

図２は、図１のＢ−Ｂ’線に沿う固定子スロットの断面図である。
図２に示すように、固定子コア（鉄心）７は、前記回転子５に対向する内径側から外径側に向かい、かつ、回転子５の回転軸方向の全長に亘るスロット（巻線溝）７Ｇを、周方向に複数等間隔で形成している。
前記スロット７Ｇの開口部には楔溝７Ｗを形成している。そして、この楔溝７Ｗに楔９を挿入することで、前記スロット７Ｇに装着された固定子コイル８を上下２段に固定している。

固定子コイル８は、周知の絶縁材料による素線絶縁が施された複数の素線導体１０を複数本ずつまとめて周知の絶縁材料による層間絶縁層１１を施したコイル導体１３を形成し、このコイル導体１３を複数まとめてその外周に周知のドライマイカテープ等の絶縁テープ２１（図示せず）による主絶縁層２０を形成している。

そして、固定子コイル８を、絶縁材からなる中間詰め物４２を挟んで上下２段積みにし、この状態で固定子コア７のスロット７Ｇに絶縁保護層１２を介して挿入している。固定子コイル８の挿入後に、絶縁保護層１２を重ね合わせて固定子コイル８を包み込み、その上に絶縁材からなる楔下詰め物４１を重ね、その後楔９を楔溝７Ｗに挿入している。
中間詰め物４２は、上下の固定子コイル８の間隔を所定の絶縁寸法に維持している。

固定子コイル８を挿入した固定子コア７は、その後、真空含浸槽内に収納し、例えばエポキシ樹脂などの絶縁樹脂を周知の手順で真空加圧含浸させ、各絶縁層内外およびスロット７Ｇ内の隙間に絶縁樹脂を含浸させる。その後、含浸した絶縁樹脂を加熱硬化させる。このようして、主絶縁層２０に空隙の発生が少ない信頼性の高い固定子コイル８および、前記固定子コイル８を適用した回転電機を提供することが可能となる。

以下に、本実施例の固定子コイル８の構成をより詳細に説明する
≪実施例１≫
図３は、固定子コイル８に絶縁テープ２１をテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。固定子コイル８は、コイル導体１３を複数本まとめて、その外周に絶縁テープ２１をテープ幅の半分程度が重なるように巻回する。これを複数回繰り返し、絶縁テープ２１を巻回した層を複数形成して主絶縁層２０とする。
なお、図３の固定子コイル８の断面（後述の図５も同様）と、図２の固定子コイル８の断面が異なる形状に描かれているが、図３は、図２で説明した素線導体１０を複数本ずつまとめて周知の絶縁材料による層間絶縁層１１を施した点を省略して描いている。

図３に示すように、巻回途中である絶縁テープ２１の内周側と、既に巻回された絶縁テープ２１の外周側との間に、接着部材３０を固定子コイル８の長手方向に連続的に塗布あるいは貼り付けて、巻回する絶縁テープ２１を接着している。前記接着部材３０には、液状、ゲル状、半固体状、固体状など任意の接着部材を用いることができる。

このとき、主絶縁層２０の面積が広い側面ほど絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨らみが発生しやすいので、図３では、固定子コイル８のＡ面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けている例を示している。このとき、Ｃ面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けて、絶縁テープ２１の層間を接着すると、更に主絶縁層２０の膨らみを抑制することができる。
また、固定子コイル８のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ面すべてに接着部材３０を塗布あるいは貼り付け、絶縁テープ２１の層間を接着して巻き緩みを防止し、さらに主絶縁層２０の膨らみを抑制してもよい。

図４は、固定子コイル８を固定子コア７のスロット７Ｇに収納した際の、主絶縁層２０の固定子コイル８の長手方向の断面を示した図である。
主絶縁層２０は、コイル導体１３の外周に巻回されたマイカテープ等の絶縁テープ２１により形成される。詳細には、主絶縁層２０は、コイル導体１３の長手方向の固定子コア７の外側から内側方向（紙面の右から左）に、テープ幅の半分程度が重なるように巻回された絶縁テープ２１により形成される主絶縁層２０ａと、前記主絶縁層２０ａとは逆向きに巻回された絶縁テープ２１により形成される主絶縁層２０ｂと、前記主絶縁層２０ａと同じ向きに巻回された絶縁テープ２１により形成される主絶縁層２０ｃと、前記主絶縁層２０ｂと同じ向きに巻回された絶縁テープ２１により形成される主絶縁層２０ｄと、前記主絶縁層２０ａと同じ向きに巻回された絶縁テープ２１により形成される主絶縁層２０ｅの５層から構成される。

そして、主絶縁層２０ｄと主絶縁層２０ｅの層間を接着部材３０で接着している。このとき、接着部材３０は、少なくとも、固定子コイル８の前記固定子コア７から突出した部分に、塗布あるいは貼り付けされるようにする。
これにより、固定子コア７のスロット７Ｇにより規制されていない固定子コイル８の主絶縁層２０に、絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨れが生じることはない。

図４に示したように、主絶縁層２０ｄと主絶縁層２０ｅの層間を接着部材３０で接着すれば、主絶縁層２０ｃと主絶縁層２０ｂと主絶縁層２０ａを形成する絶縁テープ２１の巻き緩みも抑制することができる。
したがって、絶縁テープ２１を複数巻回した主絶縁層２０の、外層側の少なくとも一層を接着するようにすることで、コア外部に突出した回転電機用コイルの不均一な膨らみを抑制できる。

図４には、絶縁テープ２１を往復巻きしたときの断面を示しているが、片方向巻きしたときにも同様に、接着部材３０を塗布あるいは貼り付けることができる。
また、絶縁テープ２１を巻回して形成する主絶縁層２０の層数は、５層に限定されるものではなく、少なくとも２層分の絶縁テープ２１が巻回されていればよい。

ここで、図３に示した固定子コイル８の製造方法について説明する。
一般的に、固定子コイル８は、コイル導体１３を複数本まとめて整形した後、テーピングマシンを用いて絶縁テープ２１を固定子コイル８に巻回する。そこで、所定回数分（図３では４層数分）の絶縁テープ２１を巻回後、固定子コイル８を固定子コア７のスロット７Ｇに収納した際に、固定子コイル８の前記固定子コア７から突出する部分に、接着部材３０を塗布あるいは貼り付け、その後さらに１層分の絶縁テープ２１を巻回する。なお、前記接着部材３０の塗布あるいは貼り付けは、前記絶縁テープ２１のテーピング工程と別工程として実施しても良いし、テーピング中に、接着部材３０の塗布あるいは貼り付けをおこなうツールを稼働するようにしてもよい。

また、接着部材３０の塗布あるいは貼り付け範囲は、固定子コイル８を固定子コア７に収納した際に前記固定子コア７から突出した部分に加え、前記スロット７Ｇに収納される部分に対応した絶縁テープ２１の外周側を含めても良い。この場合、絶縁性能に最も影響し易い前記固定子コア７端面直下から外側部分に対し、主絶縁層２０の膨らみを防止できる。また、この場合、前記固定子コイル８と前記固定子コア７の寸法公差が大きい場合にも、確実に前記固定子コア７出口部の前記主絶縁層２０の膨らみを防止することができる。更に、前記固定子コイル８を前記固定子コア７に収納する際の作業公差に十分な裕度を設けることが可能となる。
ここで、接着部材３０の塗布あるいは貼り付ける固定子コア７の外側の範囲は、前記主絶縁層２０で部分放電が発生しない範囲であり、回転電機の構成に応じて適宜設定することができる。

図５は、本実施例の固定子コイル８を収納した回転電機の固定子コア７の出口部付近の概略斜視図である。
図５では、固定子コイル８の絶縁保護層１２の一部を切り欠いて描いている。また、絶縁テープ２１の巻回途中の固定子コイル８を図示している点が、実機と異なる。

上述のとおり、固定子コイル８は、絶縁テープ２１が複数のコイル導体１３の外周に複数層分巻回されて主絶縁層２０が形成されている。このとき、接着部材３０が、固定子コイル８の長手方向に少なくとも固定子コア７から突出した部分に、連続的に塗布あるいは貼り付けられ、外周の２層分の絶縁テープ２１が接着部材３０で接着されている。
上記のように構成された固定子コイル８を、図２で説明したように、固定子コア７のスロット７Ｇに挿入して固定し、固定子コア７の全てのスロット７Ｇに上下２段積みされた固定子コイル８を挿入した後に、固定子コイル８の結線をおこなう。

その後、真空加圧含浸処理等により、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂を主絶縁層２０やスロット７Ｇの隙間に含浸し、絶縁樹脂を加熱硬化する。
これにより、前記固定子コイル８の前記固定子コア７出口部の主絶縁層２０の膨らみを抑制して絶縁樹脂を含浸硬化しているため、絶縁信頼性の高い回転電機を提供できる。

≪実施例２≫
つぎに、図６〜図８により、固定子コイル８の構成の他の実施例を説明する。なお、図６〜図８において、図１〜図５と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明は省略する場合がある。
前述の実施例１では、既に巻回された絶縁テープ２１の外周側に接着部材３０をコイル長手方向に連続的に塗布あるいは貼り付けて、巻回途中である絶縁テープ２１の内周側が、既に巻回した前記絶縁テープ２１の外側に接着する例を説明した。本実施例２では、接着部材３０をコイル長手方向に不連続に塗布あるいは貼り付けて、巻回する前記絶縁テープ２１を接着するようにしている。

以下、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図６は、固定子コイル８１に絶縁テープ２１をテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。固定子コイル８１は、コイル導体１３１を複数本まとめて、その外周に絶縁テープ２１をテープ幅の半分程度が重なるように巻回する。これを複数回繰り返し、絶縁テープ２１を巻回した層を複数形成して主絶縁層２０１とする。

このとき、図６に示すように、巻回途中である絶縁テープ２１の内周側と、既に巻回された絶縁テープ２１の外周側との間に、接着部材３０を固定子コイル８１の長手方向に不連続に塗布あるいは貼り付けて、巻回する絶縁テープ２１を接着している。前記接着部材３０には、液状、ゲル状、半固体状、固体状など任意の接着部材を用いることができる。
接着部材３０が塗布あるいは貼り付けられる間隔と、接着部材３０の面積は、主絶縁層２０１の巻き緩みによる膨らみ量に応じて適宜調整する。つまり、膨らみ量が大きい場合には、接着部材３０の間隔を密にするか、あるいは、接着部材３０の面積を大きくして接着力を増すようにする。

また、実施例１と同様に、絶縁テープ２１の巻き緩みが大きい主絶縁層２０１の側面の面積に応じて、接着部材３０を塗布あるいは貼り付ける面を選択することができる。図６では、固定子コイル８１のＡ面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けている例を示しているが、Ｃ面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けてもよい。また、Ａ面とＣ面の両面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けてもよい。さらに、固定子コイル８１のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ面すべてに接着部材３０を塗布あるいは貼り付け、絶縁テープ２１の層間を接着して、さらに絶縁テープ２１の巻き緩みによる主絶縁層２０１の膨らみを抑制してもよい。

図７は、固定子コイル８１を固定子コア７のスロット７Ｇに収納した際の、主絶縁層２０１の固定子コイル８１の長手方向の断面を示した図である。
主絶縁層２０１は、コイル導体１３１の外周に巻回されたマイカテープ等の絶縁テープ２１により形成される。詳細には、実施例１と同様に、５回の絶縁テープ２１の巻回により、主絶縁層２０１ａ、主絶縁層２０１ｂ、主絶縁層２０１ｃ、主絶縁層２０１ｄ、主絶縁層２０１ｅの５層の主絶縁層２０１が形成される。

そして、主絶縁層２０１ｄと主絶縁層２０１ｅの層間を接着部材３０で接着している。このとき、接着部材３０は、少なくとも、固定子コイル８１の前記固定子コア７から突出した部分に、塗布あるいは貼り付けされるようにする。
これにより、固定子コア７のスロット７Ｇにより規制されていない固定子コイル８の主絶縁層２０１に、絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨れが生じることはない。

実施例１と同様に、本実施例でも、絶縁テープ２１を複数巻回した主絶縁層２０の、外層側の少なくとも一層間を接着するようにすることで、コア外部に突出した回転電機用コイルの絶縁テープ２１の巻き緩みによる不均一な膨らみを抑制できる。
さらに、本実施例のように、接着部材３０を固定子コイル８１の長手方向に不連続に塗布あるいは貼り付けて、巻回する絶縁テープ２１を接着しているので、実施例１より使用する接着部材３０の量を低減すことができ、コスト低減を図ることができる。

ここで、図６に示した固定子コイル８１の製造方法について説明する。
固定子コイル８１は、コイル導体１３１を複数本まとめて整形した後、テーピングマシンを用いて絶縁テープ２１を固定子コイル８１に巻回する。そこで、所定回数分（図６では４層数分）の絶縁テープ２１を巻回後、固定子コイル８１を固定子コア７のスロット７Ｇに収納した際、固定子コイル８１の前記固定子コア７から突出する部分に、接着部材３０を塗布あるいは貼り付け、その後さらに１層分の絶縁テープ２１を巻回する。なお、前記接着部材３０の塗布あるいは貼り付けは、前記絶縁テープ２１のテーピング工程と別工程として実施しても良いし、テーピング中に、接着部材３０の塗布あるいは貼り付けをおこなうツールを稼働するようにしてもよい。

また、前述の実施例１と同様に、接着部材３０の塗布あるいは貼り付け範囲は、固定子コイル８１を固定子コア７に収納した際に前記固定子コア７から突出した部分に加え、前記スロット７Ｇに収納される部分に対応した絶縁テープ２１の外周側を含めても良い。
また、接着部材３０の塗布あるいは貼り付ける固定子コア７の外側の範囲は、前記主絶縁層２０１で部分放電が発生しない範囲であり、回転電機の構成に応じて適宜設定することができる。

図８は、本実施例の固定子コイル８１を収納した回転電機の固定子コア７の出口部付近の概略斜視図である。
図８では、固定子コイル８１の絶縁保護層１２の一部を切り欠いて描いている。また、絶縁テープ２１の巻回途中の固定子コイル８１を図示している点が、実機と異なる。
図８に示した本実施例の固定子コイル８１を収納した回転電機の固定子コア７の構成や実施例の固定子コイル８１の組み立て手順は、図５に示した実施例１と同様のため、ここでは説明を省略する。
本実施例を適用した固定子コイル８１を適用することで、前記固定子コイル８１の前記固定子コア７出口部の主絶縁層２０の膨らみを抑制して絶縁樹脂を含浸硬化しているため、絶縁信頼性の高い回転電機を提供できる。

本実施例によれば、接着部材３０を連続的に塗布あるいは貼り付けた実施例１とは異なり、接着部材３０を不連続に塗布あるいは貼り付けることで、前記接着部材３０の使用量低減が可能となる。

≪実施例３≫
つぎに、図９〜図１１により、固定子コイル８の構成の他の実施例を説明する。なお、図９〜図１１において、図１〜８と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明は省略する場合がある。
前述の実施例１では、既に巻回された絶縁テープの外周側に接着部材３０をコイル長手方向に連続的に塗布あるいは貼り付けて、巻回する前記絶縁テープ２１の内周側と接着する例を説明し、実施例２では、接着部材３０をコイル長手方向に不連続に塗布あるいは貼り付けて、巻回する前記絶縁テープ２１の内側と接着する例を説明した。本実施例は、絶縁テープ２１をテープ幅の半分程度が重なるように巻回する際に、テープの重なり部分に、接着部材３０を挟み込むようにしたものである。
つまり、前述の実施例１、２では、絶縁テープ２１を巻回して形成する主絶縁層２０の層間を接着部材３０で接着するのに対して、本実施例では、絶縁テープ２１を巻回して形成する主絶縁層２０の層の内部に接着部材３０を設けるようにした。

以下、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図９は、固定子コイル８２に絶縁テープ２１をテーピングする途中経過を示す概略斜視図である。固定子コイル８２は、コイル導体１３を複数本まとめて、その外周に絶縁テープ２１をテープ幅の半分程度が重なるように巻回する。これを複数回繰り返し、絶縁テープ２１を巻回した層を複数形成して主絶縁層２０２とする。

このとき、図９に示すように、オーバーラップして巻回する絶縁テープ２１の、重なり部分に、接着部材３０を塗布あるいは貼り付けする。前記接着部材３０には、液状、ゲル状、半固体状、固体状など任意の接着部材を用いることができる。
接着部材３０が塗布あるいは貼り付けられる間隔と、接着部材３０の面積は、主絶縁層２０２の膨らみ量に応じて適宜調整する。つまり、絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨らみ量が大きい場合には、接着部材３０の間隔を密にするか、あるいは、接着部材３０の面積を大きくする。

また、実施例１、２と同様に、主絶縁層２０２の側面の面積に応じて、接着部材３０を塗布あるいは貼り付ける面を選択することができる。図９では、絶縁テープ２１の巻き緩みが生じやすい固定子コイル８２のＡ面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けている例を示しているが、Ｃ面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けてもよい。また、Ａ面とＣ面の両面に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けてもよい。さらに、固定子コイル８２のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ面すべてに接着部材３０を塗布あるいは貼り付け、絶縁テープ２１の層内を接着して、さらに絶縁テープ２１の巻き緩みによる主絶縁層２０２の膨らみを抑制してもよい。

図１０は、固定子コイル８２を固定子コア７のスロット７Ｇに収納した際の、主絶縁層２０２の固定子コイル８２の長手方向の断面を示した図である。
主絶縁層２０２は、コイル導体１３の外周に巻回されたマイカテープ等の絶縁テープ２１により形成される。詳細には、実施例１、２と同様に、絶縁テープ２１の５回の巻回により、主絶縁層２０２ａ、主絶縁層２０２ｂ、主絶縁層２０２ｃ、主絶縁層２０２ｄ、主絶縁層２０２ｅの５層から成る主絶縁層２０２が形成される。

主絶縁層２０２ｅでは、オーバーラップして巻回する絶縁テープ２１の重なり部分を接着するように、接着部材３０が塗布あるいは貼り付けされ、主絶縁層２０２ｅを形成する。
このとき、接着部材３０は、少なくとも、固定子コイル８２の前記固定子コア７から突出した部分に、塗布あるいは貼り付けされるようにする。
これにより、固定子コア７のスロット７Ｇにより規制されていない固定子コイル８２の主絶縁層２０２に、絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨れが生じることはない。

また、図１０には、オーバーラップして巻回する絶縁テープ２１の重なり部分に、連続して接着部材３０が塗布あるいは貼り付けする場合を示したが、一つ置き等間隔をもって接着部材３０が塗布あるいは貼り付けてもよい。

本実施例では、絶縁テープ２１を複数巻回して形成する主絶縁層２０２の絶縁テープ２１のオーバーラップ部分を接着するので、絶縁テープ２１の巻回強度を他の実施例より大きくすることができる。これにより、絶縁テープ２１の巻き緩みによる固定子コイル８２の膨れが生じることがない。
また、先の実施例では、絶縁テープ２１を複数巻回する場合（複数層の主絶縁層を形成する場合）に適用できたが、本実施例は、絶縁テープ２１を一回の巻回する場合にも対応することができる。

ここで、図９に示した固定子コイル８２の製造方法について説明する。
固定子コイル８２は、コイル導体１３を複数本まとめて整形した後に、テーピングマシンを用いて、所定回数分（図９では４層数分）、絶縁テープ２１を固定子コイル８２に巻回する。そして、つぎの絶縁テープ２１の巻回の際に、ツールによりオーバーラップして巻回する絶縁テープ２１の重なり部分に接着部材３０を一カ所ずつ塗布あるいは貼り付けて、接着部材３０絶縁テープ２１を巻回する。これにより、主絶縁層２０２を形成する。

このとき、接着部材３０の塗布あるいは貼り付け範囲は、固定子コイル８２を固定子コア７のスロット７Ｇに収納した際に、前記固定子コア７から突出した部分に加え、前記固定子コア７のスロット７Ｇに収納される部分に対応した絶縁テープ２１の外周側を含めてもよい。
また、接着部材３０の塗布あるいは貼り付ける固定子コア７の外側の範囲は、前記主絶縁層２０２で部分放電が発生しない範囲であり、回転電機の構成に応じて適宜設定することができる。

図１１は、本実施例の固定子コイル８２を収納した回転電機の固定子コア７の出口部付近の概略斜視図である。
図１１では、固定子コイル８２の絶縁保護層１２の一部を切り欠いて描いている。また、絶縁テープ２１の巻回途中の固定子コイル８２を図示している点が、実機と異なる。
図１１に示した本実施例の固定子コイル８２を収納した回転電機の固定子コア７の構成や実施例の固定子コイル８の組み立て手順は、図５に示した実施例１と同様のため、ここでは説明を省略する。
本実施例を適用した固定子コイル８２を適用することで、前記固定子コイル８２の前記固定子コア７出口部の主絶縁層２０２の膨らみを抑制して絶縁樹脂を含浸硬化しているため、絶縁信頼性の高い回転電機を提供できる。

本実施例では、一部重複するように巻回した絶縁テープ２１の重複部を接着しており、第１、第２の実施形態に比べ、主絶縁層２０２のより外周側を接着できるので、主絶縁層２０２の膨らみをさらに効果的に抑制することができる。さらに、本実施例によれば、絶縁テープ２１の一回の巻回で主絶縁層を形成する場合にも適用できる。

≪実施例４≫
つぎに、図１２〜図１４により、固定子コイル８の構成の他の実施例を説明する。なお、図１２〜図１４において、図１〜１１と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明は省略する場合がある。
前述の実施例１〜３では、既に巻回した絶縁テープ２１の外周側に、接着部材３０を塗布あるいは貼り付けた後に、接着部材３０の外側に絶縁テープ２１を巻回して接着したが、本実施例では、巻回する絶縁テープの内周側に接着部材３０を所定長塗布あるいは貼り付け、既に巻回した絶縁テープと一部重複するように巻回して接着した点が、実施例１〜３と異なる。

以下、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１２は、絶縁テープ２１をテーピングする途中経過を示す本実施例の固定子コイル８３の概略斜視図である。固定子コイル８３は、コイル導体１３を複数本まとめて、その外周に絶縁テープ２１をテープ幅の半分程度が重なるように巻回する。これを複数回繰り返し、絶縁テープ２１を巻回した層を複数形成して主絶縁層２０３とする。

最外周の絶縁テープ２１を巻回する際に、固定子コイル８３は、絶縁テープ２１の内側の長さ方向に接着部材３０を連続的に塗布あるいは貼り付けた絶縁テープ２１を、オーバーラップするように巻回している。
接着部材３０には、液状、ゲル状、半固体状、固体状など任意の接着部材を用いることができる。

図１３は、固定子コイル８３を固定子コア７のスロット７Ｇに収納した際の、主絶縁層２０３の固定子コイル８３の長手方向の断面を示した図である。なお、図１３は、後述する実施例５でも参照するため、実施例５の参照符号も記述している。
主絶縁層２０３は、コイル導体１３の外周に巻回されたマイカテープ等の絶縁テープ２１により形成される。詳細には、５回の絶縁テープ２１の巻回により、主絶縁層２０３ａ、主絶縁層２０３ｂ、主絶縁層２０３ｃ、主絶縁層２０３ｄ、主絶縁層２０３ｅの５層の主絶縁層２０３が形成される。

主絶縁層２０３ｅは、絶縁テープ２１の内側の所定の範囲の長手方向に、接着部材３０が連続的に塗布あるいは貼り付けられた絶縁テープ２１が巻回されて形成される。このため、絶縁テープ２１のオーバーラップする部分は接着部材３０により接着される。さらに、既に絶縁テープ２１が巻回された主絶縁層２０３ｄとも、接着部材３０により接着される。
詳細には、絶縁テープ２１の幅方向の接着部材３０の位置と幅により、オーバーラップする部分の接着幅と、主絶縁層２０３ｄへの接着幅を調整することができる。

このとき、接着部材３０は、少なくとも、固定子コイル８３の前記固定子コア７から突出した部分に、塗布あるいは貼り付けされるようにする。
これにより、固定子コア７のスロット７Ｇにより規制されていない固定子コイル８３の主絶縁層２０３に、絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨れが生じることはない。

上記のとおり、本実施例では、最外周の主絶縁層２０３を形成する絶縁テープ２１に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けている。これにより、絶縁テープ２１を固定子コイル８３に巻回した際に、絶縁テープ２１のオーバーラップ部分と、既に絶縁テープ２１が巻回された主絶縁層２０３の双方を接着するので、主絶縁層２０３の絶縁テープ２１による膨らみをより強固に抑止できる。

ここで、図１２に示した固定子コイル８３の製造方法について説明する。
固定子コイル８３は、コイル導体１３を複数本まとめて整形した後に、テーピングマシンを用いて、所定回数分（図１２では４層数分）、絶縁テープ２１を固定子コイル８３に巻回する。つぎに、絶縁テープ２１の供給部に接着部材３０の塗布あるいは貼り付けツールを設置する。そして、絶縁テープ２１の内側の長手方向に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けて、絶縁テープ２１を固定子コイル８３に巻回する。これにより、主絶縁層２０３を形成する。

このとき、接着部材３０の塗布あるいは貼り付けツールは、接着部材３０の塗布あるいは貼り付け範囲が、固定子コイル８３を固定子コア７に収納した際に前記固定子コア７から突出した部分になるように、絶縁テープ２１に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けをおこなう。さらに、接着部材３０の塗布あるいは貼り付け範囲が、前記固定子コア７のスロット７Ｇに収納される部分を含むように、絶縁テープ２１に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けておいてもよい。
ここで、接着部材３０の塗布あるいは貼り付ける固定子コア７の外側の範囲は、前記主絶縁層２０で部分放電が発生しない範囲であり、回転電機の構成に応じて適宜設定することができる。

また、最外周の主絶縁層２０３を形成する絶縁テープ２１に、予め、接着部材３０の塗布あるいは貼り付けておき、主絶縁層２０３の最外周のテーピングをおこなう際に、絶縁テープ２１を交換するようにしてもよい。

図１４は、本実施例の固定子コイル８３を収納した回転電機の固定子コア７の出口部付近の概略斜視図である。
図１４では、固定子コイル８３の絶縁保護層１２の一部を切り欠いて描いている。また、絶縁テープ２１の巻回途中の固定子コイル８３を図示している点が、実機と異なる。
図１４に示した本実施例の固定子コイル８３を収納した回転電機の固定子コア７の構成や実施例の固定子コイル８３の組み立て手順は、図５に示した実施例１と同様のため、ここでは説明を省略する。
本実施例を適用した固定子コイル８３を適用することで、前記固定子コイル８３の前記固定子コア７出口部の主絶縁層２０３の絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨らみを抑制して絶縁樹脂を含浸硬化しているため、絶縁信頼性の高い回転電機を提供できる。

本実施例では、巻回した絶縁テープ２１のオーバーラップ部分と、既に絶縁テープ２１が巻回された主絶縁層の双方を接着したので、より強固に主絶縁層２０３を形成することができ、主絶縁層２０３の絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨らみをさらに効果的に抑制することができる。
また、実施例１、２に比較して、固定子コイル８３の周方向に沿って全周接着がおこなわれるので、主絶縁層２０３の膨らみを周方向に均等に抑止できる。

≪実施例５≫
つぎに、図１５〜図１６により、固定子コイル８の構成の他の実施例を説明する。なお、図１５〜図１６において、図１〜１４と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明は省略する場合がある。
本実施例は、実施例４と比べ、接着部材３０を絶縁テープ２１のテープ長さ方向に所定長不連続に塗布あるいは貼り付けて主絶縁層２０４を形成した点が異なる

図１５は、絶縁テープ２１をテーピングする途中経過を示す本実施例の固定子コイル８４の概略斜視図である。固定子コイル８４は、コイル導体１３を複数本まとめて、その外周に絶縁テープ２１をテープ幅の半分程度が重なるように巻回する。これを複数回繰り返し、絶縁テープ２１を巻回した層を複数形成して主絶縁層２０４とする。

このとき、固定子コイル８４は、長さ方向に接着部材３０を所定長不連続的に塗布あるいは貼り付けた絶縁テープ２１を、オーバーラップするように巻回している。
接着部材３０には、液状、ゲル状、半固体状、固体状など任意の接着部材を用いることができる。

主絶縁層２０４の固定子コイル８４の長手方向の断面は、実施例４の図１３と同じになる。
主絶縁層２０４は、コイル導体１３の外周に巻回されたマイカテープ等の絶縁テープ２１により形成される。詳細には、５回の絶縁テープ２１の巻回により、主絶縁層２０４ａ、主絶縁層２０４ｂ、主絶縁層２０４ｃ、主絶縁層２０４ｄ、主絶縁層２０４ｅの５層から成る主絶縁層２０４が形成される。

主絶縁層２０４ｅは、接着部材３０が長手方向に所定長不連続的に塗布あるいは貼り付けられた絶縁テープ２１が巻回されて形成される。実施例４と同様に、絶縁テープ２１のオーバーラップする部分は接着部材３０により接着される。さらに、既に絶縁テープ２１が巻回された主絶縁層２０４ｄとも、接着部材３０により接着される。
詳細には、絶縁テープ２１の幅方向の接着部材３０の位置と幅により、オーバーラップする部分の接着幅と、主絶縁層２０４ｄへの接着幅を調整することができる。

また、接着部材３０は、少なくとも、固定子コイル８４の前記固定子コア７から突出した部分に、塗布あるいは貼り付けされるようにする。
これにより、固定子コア７のスロット７Ｇにより規制されていない固定子コイル８４の主絶縁層２０４に、膨れが生じることはない。
さらに、接着部材３０の塗布あるいは貼り付け範囲が、前記固定子コア７のスロット７Ｇに収納される部分を含むように、絶縁テープ２１に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けておいてもよい。

長手方向に所定長不連続的に塗布あるいは貼り付けられる接着部材３０の間隔と長手方向の長さは、主絶縁層２０の絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨らみ量に応じて適宜調整する。つまり、膨らみ量が大きい場合には、接着部材３０の間隔を密にするか、あるいは、接着部材３０の面積を大きくする。
また、接着部材３０の間隔を主絶縁層２０の外周の巻回長とすることで、実施例１、２と同様の、固定子コイル８４の長手方向に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けた場合と同様の効果を得ることができる。

上記のとおり、本実施例では、最外周の主絶縁層２０４を形成する絶縁テープ２１の内側に接着部材３０を塗布あるいは貼り付けている。これにより、絶縁テープ２１を固定子コイル８４に巻回した際に、絶縁テープ２１のオーバーラップ部分と、既に絶縁テープ２１が巻回された主絶縁層２０４の双方を接着するので、主絶縁層２０４の絶縁テープ２１の巻き緩みによる膨らみをより強固に抑止できる。
また、接着部材３０の塗布あるいは貼り付ける面積を必要な接着力に応じて調整できるので、実施例４に比べ、接着部材３０の量を低減でき、コスト低減を図ることができる。

上述のとおり、本実施例の固定子コイル８４は、実施例４の固定子コイル８３と、絶縁テープ２１に塗布あるいは貼り付ける接着部材３０の形態が異なる。このため、本実施例の固定子コイル８４は、実施例４で説明した製造方法と同様に製造することができる。

図１６は、本実施例の固定子コイル８４を収納した回転電機の固定子コア７の出口部付近の概略斜視図である。
図１６では、固定子コイル８４の絶縁保護層１２の一部を切り欠いて描いている。また、絶縁テープ２１の巻回途中の固定子コイル８４を図示している点が、実機と異なる。
図１６に示した本実施例の固定子コイル８４を収納した回転電機の固定子コア７の構成や実施例の固定子コイル８４の組み立て手順は、図５に示した実施例１と同様のため、ここでは説明を省略する。
本実施例を適用した固定子コイル８４を適用することで、前記固定子コイル８４の前記固定子コア７出口部の主絶縁層２０４の膨らみを抑制して絶縁樹脂を含浸硬化しているため、絶縁信頼性の高い回転電機を提供できる。

本実施例では、巻回した絶縁テープ２１の巻回するオーバーラップ部分と、既に絶縁テープ２１が巻回された主絶縁層２０４の双方を接着したので、より強固に主絶縁層２０４を形成することができるとともに、実施例４に比べて接着部材３０の使用量を低減することができる。これにより、主絶縁層２０４の膨らみをさらに効果的に抑制することができる。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

７ 固定子コア
８ 固定子コイル
１２ 絶縁保護層
１３ コイル導体
２０ 主絶縁層
２１ 絶縁テープ
３０ 接着部材

Claims (15)

1. 回転電機のコアに収納されて絶縁樹脂が含侵硬化される回転電機用コイルにおいて、
   複数のコイル導体と、
   前記コイル導体の外側に複数巻回されて絶縁層を形成する絶縁テープと、を有し、
   前記コイル導体の少なくとも前記コアから突出する部分の絶縁層は、巻回される前記絶縁テープの一部が接着されている
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
2. 請求項１に記載の回転電機用コイルにおいて、
   前記絶縁テープは、前記絶縁層の外周側で接着されている
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
3. 請求項２に記載の回転電機用コイルにおいて、
   前記絶縁テープは、巻回される前記絶縁テープの層間で接着される
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
4. 請求項２に記載の回転電機用コイルにおいて、
   前記絶縁テープは、巻回される前記絶縁テープのオーバーラップ部が接着される
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
5. 請求項４に記載の回転電機用コイルにおいて、
   巻回する前記絶縁テープの内側に、接着部材が設けられている
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
6. 請求項１に記載の回転電機用コイルにおいて、
   前記コイル導体の少なくとも前記コアから突出した部分の絶縁層では、前記絶縁テープがコイル長手方向に連続的に接着されている
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
7. 請求項１に記載の回転電機用コイルにおいて、
   前記コイル導体の少なくとも前記コアから突出した部分の絶縁層では、前記絶縁テープがコイル長手方向に不連続的に接着されている
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
8. 請求項７に記載の回転電機用コイルにおいて、
   前記絶縁テープは、前記絶縁テープの長手方向の巻回ピッチに等しく、不連続的に接着されている
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
9. 請求項１に記載の回転電機用コイルにおいて、
   前記コイル導体の少なくとも前記コアから突出した部分の絶縁層では、周方向の最も面積が広い側面で前記絶縁テープが接着されている
   ことを特徴とする回転電機用コイル。
10. 回転電機のコアに収納される回転電機用コイルの製造方法であって、
    複数のコイル導体に絶縁テープを少なくとも1回巻回して絶縁層を形成する第1の巻回工程と、
    前記第1の巻回工程で形成され、少なくとも前記コアから突出する部分に接着部材を塗布あるいは貼付された絶縁層の外側に、絶縁テープを巻回して絶縁層を形成する第２の巻回工程と、
    を有することを特徴とする回転電機用コイルの製造方法。
11. 請求項１０に記載の回転電機用コイルの製造方法であって、
    前記第２の巻回工程で、前記接着部材は、コイルの長手方向に連続的に塗布あるいは貼付される
    ことを特徴とする回転電機用コイルの製造方法。
12. 請求項１０に記載の回転電機用コイルの製造方法であって、
    前記第２の巻回工程で、前記接着部材は、コイルの長手方向に不連続的に塗布あるいは貼付される
    ことを特徴とする回転電機用コイルの製造方法。
13. 回転電機のコアに収納される回転電機用コイルの製造方法であって、
    複数のコイル導体に絶縁テープを少なくとも１回巻回して絶縁層を形成する第1の巻回工程と、
    少なくとも前記コアから突出する部分に対応し、かつ、巻回する絶縁テープのオーバーラップ部が接着されるように、内側に接着部材が塗布あるいは貼付された絶縁テープを、前記第1の巻回工程で形成された絶縁層の外側に巻回して絶縁層を形成する第２の巻回工程と、
    を有することを特徴とする回転電機用コイルの製造方法。
14. 請求項１３に記載の回転電機用コイルの製造方法において、
    前記第２の巻回工程で、前記絶縁テープは、オーバーラップ部が接着されるとともに、前記第1の巻回工程で形成された絶縁層の外側にも接着する
    ことを特徴とする回転電機用コイルの製造方法。
15. 請求項１から９のいずれか一項に記載の回転電機用コイルと、
    前記回転電機用コイルが収容される回転電機用コアと、を備え、
    前記回転電機用コイルと前記回転電機用コアが樹脂含侵されている
    ことを特徴とする回転電機。

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