JP2019140768A - Sheet material for rotating electric machine - Google Patents
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本発明は、回転電機用のシート材に係り、特に、ステータに形成されたスロット内にコイルを配置し、ステータとコイルとの間に配置されるシート材に関する。 The present invention relates to a sheet material for a rotating electrical machine, and more particularly to a sheet material disposed between a stator and a coil by arranging a coil in a slot formed in the stator.
従来から、回転電機のステータには、スロットが形成され、そのスロット内には、コイルが配置されている。スロット内において、コイルを固定するために、シート材などが利用されることがある。たとえば、特許文献1には、スロット内のステータとコイルとの間に配置され、加熱により膨張する膨張シートであって、コイル側が、ステータ側よりも高い体積増加量で膨張するシート材が提案されている。
Conventionally, a slot is formed in a stator of a rotating electrical machine, and a coil is disposed in the slot. A sheet material or the like may be used to fix the coil in the slot. For example,
前記特許文献1に記載のシート材は、ステータとコイルとの間に膨張シートを配置し、これを加熱することで、コイルとスロット内壁面との空隙を消失または減少させることができるが、ステータとコイルの寸法公差等により、加熱した際に膨張したシートがスロットからはみ出すおそれがあった。
In the sheet material described in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、回転電機用のシート材を加熱した際にシート材が膨張しても、シート材がステータとコイルとの隙間からはみ出すことを抑制することができる回転電機用のシート材を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and even when the sheet material expands when the sheet material for a rotating electrical machine is heated, the sheet material protrudes from the gap between the stator and the coil. It is providing the sheet | seat material for rotary electric machines which can be suppressed.
前記課題を鑑みて、本発明に係る回転電機用のシート材は、回転電機のステータに形成されたスロット内にコイルを配置し、前記ステータと前記コイルとの間に配置される回転電機用のシート材であって、前記シート材は、シート状の基材と、前記基材の一方に形成された第1の接着層と、前記基材の他方に形成された第2の接着層と、を備えており、前記第1の接着層には、接着剤に、第1の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第1のシェルに内包した第1の発泡用ビーズが分散されており、前記第2の接着層には、接着剤に、第2の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第2のシェルに内包した第2の発泡用ビーズが分散されており、前記シート材を前記ステータと前記コイルとの間に配置した状態で加熱した際に、前記第1および第2の発泡用ビーズが膨張するとともに、前記第1の発泡用ビーズの前記第1のシェルが破壊され、前記第2の発泡用ビーズの前記第2のシェルが破壊されないように、前記第1および第2の発泡用ビーズが構成されていることを特徴とする。
In view of the above problems, a sheet material for a rotating electrical machine according to the present invention has a coil disposed in a slot formed in a stator of the rotating electrical machine, and the rotating electrical machine disposed between the stator and the coil. A sheet material, the sheet material is a sheet-like base material, a first adhesive layer formed on one of the base material, a second adhesive layer formed on the other of the base material, In the first adhesive layer, a first foaming bead in which a first expansion agent is encapsulated in a first shell made of a thermoplastic resin is dispersed in the adhesive, and the first adhesive layer is dispersed in the first adhesive layer. In the
本発明の回転電機用のシート材によれば、シート材をステータとコイルとの間に配置した状態で加熱すると、ステータとコイルとの間で、第1および第2の接着層に分散された第1及び第2の発泡用ビーズが発泡する(シート材が膨張する)。具体的には、加熱により、第1および第2のシェルに内包された第1および第2の膨張剤が膨張し、その結果、第1および第2の発泡用ビーズが膨張し、ひいては第1および第2の接着層が膨張する(膨らむ)。この時、第1の接着層は、基材を介して、膨張した第2の接着層に押圧され、第1の接着層に分散した第1の発泡用ビーズの第1のシェルが破壊される(破泡する)。一方、第2の発泡用ビーズの第2のシェルは破壊されない。 According to the sheet material for a rotating electrical machine of the present invention, when the sheet material is heated while being disposed between the stator and the coil, the sheet material is dispersed in the first and second adhesive layers between the stator and the coil. The first and second foaming beads expand (the sheet material expands). Specifically, the first and second expansion agents encapsulated in the first and second shells are expanded by heating, and as a result, the first and second foaming beads expand, and as a result, the first And the second adhesive layer expands (expands). At this time, the first adhesive layer is pressed to the expanded second adhesive layer through the base material, and the first shell of the first foaming beads dispersed in the first adhesive layer is destroyed. (Bubbles). On the other hand, the second shell of the second foaming beads is not destroyed.
これにより、第1のシェルに内包された第1の膨張剤は、第1の接着層から抜け出し、第1の接着層の体積が収縮する。このようにして、膨張剤による発泡用ビーズの過膨張(過発泡)が起因した接着層のスロットからのはみ出しを抑制することができる。また、第1の接着層が一旦発泡した段階で、スロット内のステータとコイルとの間にシート材が充填されるため、シート材の充填不良を抑えることができ、ティースの間においてコイルを安定して固定することができる。 Thereby, the 1st swelling agent included in the 1st shell slips out from the 1st adhesion layer, and the volume of the 1st adhesion layer contracts. In this way, it is possible to suppress the protrusion of the adhesive layer from the slot due to overexpansion (overexpansion) of the foaming beads by the expansion agent. In addition, since the sheet material is filled between the stator and the coil in the slot when the first adhesive layer is once foamed, it is possible to suppress poor filling of the sheet material and to stabilize the coil between the teeth. And can be fixed.
以下、本発明に係る回転電機用のシート材の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る回転電機1用のシート材10を、回転電機1のステータ2に形成されたスロット4に配置した状態の要部断面図であり、ステータ2とコイル20との位置関係を示している。図2(a)は、図1に示すスロット4内にコイル20とシート材10が配置された加熱前の状態を示す要部断面図、図2(b)は、加熱後の状態を示す要部断面図である。
Hereinafter, an embodiment of a sheet material for a rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part in a state where a
本実施形態に係るシート材10を配置する回転電機1は、3相交流モータであり、図1では、コイル20のU相とV相がコイルエンドで接している箇所のみを示すステータ2の要部を示したものである。したがって、別の部位では、U相とW相がコイルエンドで接している箇所、V相とW相がコイルエンドで接している箇所が存在する。なお、回転電機として3相交流モータに限られるものでないことは勿論である。
The rotating
具体的には、図1の要部断面図は、回転電機1のステータ2に形成されたスロット4と、スロット4内に配置されたコイル20とを示す断面図である。スロット4はステータ2の中心方向に延在するティース5,5に挟まれた空間であり、この空間内にコイル20が配置される構成となっている。ティース5,5に挟まれたスロット4内に、コイル20が配置されたとき、コイル20とティース5,5との間には隙間6が形成されるため(図2(a)参照)、この隙間6にシート材10が配置される。コイル20は、断面形状が矩形のコイル単線21,21…を複数本重ねて接着固定されたものである。
Specifically, the main part sectional view of FIG. 1 is a sectional view showing a
シート材10は、シート状の基材11と、基材11の一方の面に形成された第1の接着層12と、基材11の他方の面に形成された第2の接着層13と、を備えている。基材11としては、絶縁性および可撓性を有すれば特に限定されるものではないが、樹脂製のフィルムであり、樹脂製の繊維からなる織物または不織布等であってもよい。
The
基材11の一方の面側に形成された第1の接着層12は、たとえば熱膨張型のエポキシ系の接着剤12aに、第1の膨張剤12bを熱可塑性樹脂からなる第1のシェル12cに内包した第1の発泡用ビーズ12dが分散されている。
The first
第1の膨張剤12bは、炭化水素からなる膨張剤が用いられ、加熱されると膨張してガス化するものである。第1のシェル12cは、たとえばポリプロピレンやアクリル樹脂等が用いられ、第1の膨張剤12bを内包するものである。第1の発泡用ビーズ12dは、第2の発泡用ビーズ13dに比べて、耐熱性の低い発泡用ビーズが用いられている。
The
この耐熱性の低い発泡用ビーズは、加熱時に内包された第1の膨張剤12bがガス化し、第1の発泡用ビーズ12dの第1のシェル12cが破壊し、第1のシェル12cからガス化した膨張剤12bが抜けて破泡するものである。具体的には、たとえば第1のシェル12cの厚さを、後述する第2のシェル13cの厚さよりも薄くすることで、加熱時に第1のシェル12cを破壊しやすくすることができる。特に、後述するように、加熱時の昇温速度を高くすることにより、接着剤12aが熱硬化する前に、このような現象を発現することができる。
The foaming beads with low heat resistance are gasified by the
基材11の他方の面側に形成された第2の接着層13は、たとえば熱膨張型のエポキシ系の接着剤13aに、第2の膨張剤13bを熱可塑性樹脂からなる第2のシェル13cに内包した第2の発泡用ビーズ13dが分散されている。
The second
第2の膨張剤13bは、炭化水素からなる膨張剤が用いられ、加熱されると膨張してガス化するものである。第2のシェル13cは、たとえばポリプロピレンやアクリル樹脂等が用いられ、第2の膨張剤13bを内包するものである。第2の発泡用ビーズ13dは、第1の発泡用ビーズ12dに比べて、耐熱性の高い発泡用ビーズが用いられている。
The
この耐熱性の高い発泡用ビーズは、加熱後に内包された第2の膨張剤13bがガス化するが、後述する加熱により発泡用ビーズの第2のシェル13cが破壊せず、ガスが抜けないものである。具体的には、上述したように、第2のシェル13cの厚さを第1のシェル12cの厚さに比べて厚くすることで破壊しにくくすることができる。
In this highly heat-resistant foaming bead, the
なお、本実施形態では、第1のシェル12cの厚さを、第2のシェル13cの厚さよりも薄くすることにより、加熱時に第1のシェル12cを破壊し易くしたが、たとえば、第1のシェル12cの樹脂の耐熱温度(軟化点)を、第2のシェル13cの樹脂の耐熱温度(軟化点)よりも低くすることにより、加熱時に第1のシェル12cを破壊し易くしてもよい。また、この他にも、第1のシェル12cに内包する第1の膨張剤12bに、第2のシェル13cに内包する第2の膨張剤13bに比べて膨張率の高い膨張剤を用いることにより、加熱時に第1のシェル12cを破壊し易くしてもよい。
In this embodiment, the thickness of the
このように、シート材10をステータ2とコイル20との間に配置した状態で加熱した際に、第1および第2の発泡用ビーズ12d,13dが膨張するとともに、第1の発泡用ビーズ12dの第1のシェル12cが破壊され、第2の発泡用ビーズ13dの第2のシェル13cが破壊されないように、第1および第2の発泡用ビーズ12d,13dを構成することができる。
As described above, when the
ここで、前記した第1の接着層12および第2の接着層13の一例について、図3を参照してより詳細に説明する。耐熱性の高い第2の発泡用ビーズ13dが用いられた第2の接着層13は、加熱時の昇温速度が15〜20℃/分程度まで急激に膨張して、その層厚が270〜280mm程度となり、昇温温度が120℃/分付近では、その層厚が300mmを超える。このように、第2の接着層13は、昇温速度の増加に伴いその層厚は増加するが、基本的にその層厚が低下しない特性を有するものである。すなわち、第2の接着層13の第2のシェル13cは、上述した昇温速度にかかわらず、破壊されることがない。
Here, an example of the first
これに対して、耐熱性の低い第1の発泡用ビーズ12dが用いられた第1の接着層12は、加熱されると昇温速度が15〜20℃/分付近まで急激に膨張して膨張量が190mm程度となり、昇温速度が120℃/分付近では膨張量が100mm程度まで下降する。このように、第1の接着層12は、昇温速度がある昇温速度以上になると、第1のシェル12cが破壊され、第1の接着層12の層厚が低下する特性を有するものである。
On the other hand, when the first
このように、シート材10の基材11の一方に形成された第1の接着層12と、基材11の他方に形成された第2の接着層13とは、加熱により昇温した際の膨張の特性が異なるものであり、第1の接着層12は急激に膨張した後に収縮する特性を有し、第2の接着層13は急激に膨張した後もこの膨張を維持する特性を有している。
As described above, the first
前記の如く構成された本実施形態の回転電機用のシート材10の作用について、図2を参照して以下に説明する。図2(a)に示すように、基材11と、第1の接着層12と、第2の接着層13とからなる回転電機用のシート材10は、ステータ2に形成されたスロット4とコイル20との間に配置された状態では、隙間6が形成されている。隙間6は図ではシート材10の両側において均等に形成されているが、シート材10の形状によりシート材10の両側において変動する。
The operation of the
このように、隙間6が形成されることで、ステータ2とコイル20との間にシート材10を容易に挿入して配置することができる。この状態でシート材10を加熱すると、第1の接着層12は膨張した後収縮し、第2の接着層13は膨張する。
In this way, by forming the
具体的には、第1の接着層12は、加熱前の状態で厚層がt1であり、加熱により、たとえば、室温から昇温速度を120℃/分で加熱すると、その昇温途中で、第1の膨張剤12bが膨張してガス化し、第1の発泡用ビーズ12dの第1のシェル12cが膨張する。一方、第2の接着層13は、加熱前の状態で厚さがT1であり、加熱により、室温から昇温速度を120℃/分で加熱すると、第2の膨張剤13bが膨張してガス化し、第2の発泡用ビーズ13dの第2のシェル13cが膨張する。
Specifically, the first
さらに加熱すると、第2の発泡用ビーズ13dの第2のシェル13cは破壊されず、さらに膨張する。第1の接着層12は、基材11を介して、第2の接着層13に押圧されるとともに、第1のシェル12cは破壊(破泡)する。この際、内部のガス化した第1の膨張剤12bは第1のシェル12cから放出され、ガス抜けすることで第1の接着層12の体積が収縮し、第1の接着層12の層厚はt2となる。このとき、第2の接着層13の層厚はT2となる。
When further heated, the
このように、シート材10の表裏面に形成した第1の接着層12と第2の接着層13に膨張特性(発泡特性)が異なるものを用いたので、回転電機1のステータ2に形成されたスロット4内にコイル20を配置して加熱したとき、第1の接着層12および第2の接着層13が過膨張(過発泡)して、ステータ2とコイル20との間の隙間6からはみ出すことを抑制できる。
As described above, since the first
また、第1の接着層12が、一旦発泡した段階で、スロット4内のステータ2とコイル20との間にシート材10が充填されるため、ステータ2とコイル20との間の隙間6への充填不良を抑制することができる。さらに、ステータ2のティース5,5の間において、コイル20を安定して固定することができる。
Further, since the
つぎに、本実施形態のシート材10を使用せずに、基材の一方に通常の接着層を形成するとともに、基材の他方にも通常の接着層を形成した従来のシート材を使用し、接着層が充填不良となった場合、および接着層がはみ出した場合について、図4(a),(b)を参照して詳細に説明する。
Next, without using the
図4(a)に示すシート材30は、基材31の一方の面に形成された第1の接着層32と、基材31の他方の面に形成された第2の接着層33と、を備えている。基材31の一方の面に形成された第1の接着層32には、接着剤32aに、第1の膨張剤32bを熱可塑性樹脂からなる第1のシェル32cに内包した第1の発泡用ビーズ32dが分散されており、基材31の他方の面に形成された第2の接着層33には、接着剤33aに、第2の膨張剤33bを熱可塑性樹脂からなる第2のシェル33cに内包した第2の発泡用ビーズ33dが分散されている。
A sheet material 30 shown in FIG. 4A includes a first
そして、このシート材30をステータ2とコイル20との間に配置した状態で加熱すると、第1の発泡用ビーズ32dおよび第2の発泡用ビーズ33dが膨張し、これらの発泡用ビーズはともに破壊(破泡)するものとなっている。すなわち、第1の発泡用ビーズ32dおよび第2の発泡用ビーズ33dは加熱されて所定の温度に達すると、内包された第1の膨張剤32bおよび第2の膨張剤33bはガス化し、第1のシェル32cおよび第2のシェル33cがともに破壊され、内包された膨張剤は放出されるため、第1の接着層32および第2の接着層33は体積が収縮して厚さが減少する。このため、ステータ2と、コイル20との間に隙間6が残ってしまい、充填不良が発生する。
When the sheet material 30 is heated in a state where it is disposed between the
一方、図4(b)に示すシート材40は、基材41の一方の面に形成された第1の接着層42と、基材41の他方の面に形成された第2の接着層43と、を備えている。基材41の一方の面に形成された第1の接着層42には、接着剤42aに、第1の膨張剤42bを熱可塑性樹脂からなる第1のシェル42cに内包した第1の発泡用ビーズ42dが分散されており、基材41の他方の面に形成された第2の接着層43には、接着剤43aに、第2の膨張剤43bを熱可塑性樹脂からなる第2のシェル43cに内包した第2の発泡用ビーズ43dが分散されている。
On the other hand, the
そして、このシート材40をステータ2とコイル20との間に配置した状態で加熱すると、第1の発泡用ビーズ42dおよび第2の発泡用ビーズ43dが膨張し、これらの発泡用ビーズはともに破壊(破泡)しないものとなっている。すなわち、第1のシェル42cおよび第2のシェル43cは加熱されて所定の温度に達しても破壊されず、内包された第1の膨張剤42bおよび第2の膨張剤43bはガス化するが、第1のシェル42cおよび第2のシェル43cから放出されないため、第1の接着層42および第2の接着層43は体積が収縮せず厚さが減少しない。このため、ステータ2と、コイル20との間に隙間6からはみ出して、ステータ2およびコイル20から突出した突出部42e,43eが発生する。
When the
本実施形態のシート材10は、前記したように、第1の発泡用ビーズ12dおよび第2の発泡用ビーズ13dが膨張するとともに、第1の発泡用ビーズ12dの第1のシェル12cが破壊され、第2の発泡用ビーズ13dの第2のシェル13cが破壊されないように、第1の発泡用ビーズ12dおよび第2の発泡用ビーズ13dが構成されているため、図4(a)に示すような充填不良が発生せず、図4(b)に示す接着層のはみ出しが発生しない作用効果を奏するものである。
In the
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。たとえば、シート材は、基材の一方に第1の接着層を形成し、基材の他方に第2の接着層を形成したものであり、2つの接着層のいずれか一方の接着層のシェルが破壊するように構成されていればよいことは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. Design changes can be made. For example, in the sheet material, a first adhesive layer is formed on one of the substrates, and a second adhesive layer is formed on the other of the substrates, and the shell of one of the two adhesive layers is a shell. Needless to say, it is sufficient if it is configured to be destroyed.
また、耐熱性の低い発泡用ビーズが用いられた第1の接着層と、耐熱性の高い発泡用ビーズが用いられた第2の接着層として、第1のシェルと第2のシェルの厚さの厚薄によって設定する例を示したが、これに限られるものでなく、シェルの材料やシェルの硬さを変更して耐熱性の高低を設定するように構成してもよい。 Further, as the first adhesive layer using foaming beads having low heat resistance and the second adhesive layer using foaming beads having high heat resistance, the thicknesses of the first shell and the second shell are used. However, the present invention is not limited to this, and the heat resistance may be set by changing the material of the shell and the hardness of the shell.
1:回転電機、2:ステータ、4:スロット、5:ティース、6:隙間、10:回転電機用のシート材、11:シート状の基材、12:第1の接着層、12a:接着剤、12b:第1の膨張剤、12c:第1のシェル、12d:第1の発泡用ビーズ、13:第2の接着層、13a:接着剤、13b:第2の膨張剤、13c:第2のシェル、13d:第2の発泡用ビーズ、20:コイル 1: rotating electric machine, 2: stator, 4: slot, 5: teeth, 6: gap, 10: sheet material for rotating electric machine, 11: sheet-like base material, 12: first adhesive layer, 12a: adhesive 12b: first expansion agent, 12c: first shell, 12d: first foaming beads, 13: second adhesive layer, 13a: adhesive, 13b: second expansion agent, 13c: second Shell, 13d: second foaming bead, 20: coil
Claims (1)
前記シート材は、シート状の基材と、前記基材の一方に形成された第1の接着層と、前記基材の他方に形成された第2の接着層と、を備えており、
前記第1の接着層には、接着剤に、第1の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第1のシェルに内包した第1の発泡用ビーズが分散されており、
前記第2の接着層には、接着剤に、第2の膨張剤を熱可塑性樹脂からなる第2のシェルに内包した第2の発泡用ビーズが分散されており、
前記シート材を前記ステータと前記コイルとの間に配置した状態で加熱した際に、前記第1および第2の発泡用ビーズが膨張するとともに、前記第1の発泡用ビーズの前記第1のシェルが破壊され、前記第2の発泡用ビーズの前記第2のシェルが破壊されないように、前記第1および第2の発泡用ビーズが構成されていることを特徴とする回転電機用のシート材。 A coil is disposed in a slot formed in a stator of a rotating electrical machine, and is a sheet material for a rotating electrical machine disposed between the stator and the coil,
The sheet material includes a sheet-like base material, a first adhesive layer formed on one of the base materials, and a second adhesive layer formed on the other base material,
In the first adhesive layer, the first foaming beads in which the first expansion agent is encapsulated in the first shell made of a thermoplastic resin are dispersed in the adhesive,
In the second adhesive layer, a second foaming bead in which a second expansion agent is encapsulated in a second shell made of a thermoplastic resin is dispersed in the adhesive,
When the sheet material is heated while being disposed between the stator and the coil, the first and second foam beads expand and the first shell of the first foam beads. The first and second foaming beads are configured so that the second shell of the second foaming beads is not destroyed and the second shell of the second foaming beads is destroyed.
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