JP3648333B2 - 回転電機 - Google Patents
回転電機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3648333B2 JP3648333B2 JP24378096A JP24378096A JP3648333B2 JP 3648333 B2 JP3648333 B2 JP 3648333B2 JP 24378096 A JP24378096 A JP 24378096A JP 24378096 A JP24378096 A JP 24378096A JP 3648333 B2 JP3648333 B2 JP 3648333B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic body
- insulating coil
- slot
- iron core
- thermal conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機に係り、特に熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制すると共に、絶縁コイルの固定力を維持・向上できるようにした回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動機や発電機等の回転電機は、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成されている。そして、かかる回転電機の絶縁コイルは、運転中に主として、半径方向に電磁力、また長手方向に熱伸縮力等を始めとする各種の力が作用する。
【０００３】
そのため、通常は、これらの各種力に耐えて、絶縁コイルの変形を防止する目的で、電動機や小容量の発電機では、絶縁コイルを鉄心のスロット内に収納した後に、樹脂の含浸・硬化処理を行なうようにしている。
【０００４】
一方、サイズの大きな発電機では、樹脂のコイル収納後の含浸が困難であるため、樹脂の含浸・硬化等の処理をあらかじめ行なった絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納するようにしている。
【０００５】
図７は、この種の従来の回転電機のステータの一例を示す部分断面斜視図である。
図７において、あらかじめ樹脂の含浸・硬化等の処理を行なった、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１を、複数の鋼板６を積層してなる鉄心７のスロット２内に収納している。
【０００６】
また、絶縁コイル１を、図示上下面に位置するＦＲＰからなるスペーサ４と、これらのスペーサ４に図示上下方向の圧縮力を与える楔５とによって固定している。
【０００７】
さらに、絶縁コイル１には、成形寸法のばらつき、含浸レジンの硬化に伴なう変形があり、また鉄心７のスロット２の寸法長手方向も一様ではない。このため、一般にスロット２寸法には、絶縁コイル１寸法に対して余裕を持たせている。そして、この結果生じた絶縁コイル１の側面片側に位置する間隙３には、図７に示すように、充填部材であるＦＲＰシート８を、間隙３の大きさに応じて挿入して、絶縁コイル１を固定している。
【０００８】
一方、上記ＦＲＰシート８の代わり、図８に示すように、波状の断面を有するＦＲＰ板９を間隙３に挿入して、ＦＲＰ板９の回復力、およびその摩擦力によって、絶縁コイル１を固定している場合もある。
【０００９】
また、その他の例として、図９に示すように、あらかじめ絶縁コイル１の側面に、無機物を充填した弾性体層１０、および充填しない弾性体層１１からなる充填部材１２を形成し、その後絶縁コイル１をスロット２内に挿入して、二つの弾性体層１０，１１からなる充填部材１２の反発力、および鉄心７との摩擦力によって、絶縁コイル１を固定している場合もある（文献名：PROCEEDINGSOFTHE15THEIC,p35 〜401 ）。
【００１０】
さらに、図１０に示すように、上記と同様な方法で、かつ片面を波状に成形した弾性体のシート１３を絶縁コイル１に貼り付けて、見かけ上の弾性率を低下させて、挿入を容易にしている場合もある。
【００１１】
すなわち、絶縁コイル１とスロット２との間に介在する間隙３は、高い熱抵抗を有し、運転中に導体内で発生したジュール熱を鉄心７側に伝え難くするので、絶縁コイル１の温度上昇をもたらし、絶縁を構成する有機物の電気的、機械的特性の劣化を促進するため、上述のように間隙３を低減することは、回転電機の性能の向上につながることになる。
【００１２】
しかしながら、図７のような方法を用いた場合には、ＦＲＰシート８の剛性が高く、積層した薄い鋼板６から構成されることによって生じる鉄心７のスロット２内面の凹凸に追従することができない。このため、微小な空隙が生じて、鉄心７への熱伝導を阻害することがある。
【００１３】
また、実使用上、ＦＲＰシート８は、異なる厚さを連続的に用意するのは不可能であるため、用意した限定された厚さを有するＦＲＰシート８で調整できない時には、挿入できないこともある。このため、広い範囲で空隙を生じて、熱伝導を阻害するばかりでなく、絶縁コイル１の固定力を低下させることにもなる。
【００１４】
一方、図８のような方法を用いた場合には、間隙３寸法の変化に対しても十分に対応することができるが、その波状断面によって、絶縁コイル１と鉄心７との間に空隙が残り、熱伝導を阻害することがある。
【００１５】
また、図９のような方法を用いた場合には、無機物を配合する弾性体層１０、および配合しない弾性体層１１を用いて、スロット２内の凹凸に追従して空隙を生じない構造となっているが、無機物や金属に比較して、熱伝導性の劣る有機物のみの弾性体層１１があるため、この弾性体層１１で熱伝導を阻害することがある。
【００１６】
さらに、図１０のような方法を用いた場合には、表面を波状に成形した弾性体のシート１３を絶縁コイル１上に形成して、これを挿入するため、絶縁コイル１と鉄心７との間に空隙を生じて、熱伝導を阻害することがある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の回転電機においては、絶縁コイルの温度上昇をもたらすという問題があった。
本発明の目的は、絶縁コイルの固定力を維持しつつ、熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することが可能な回転電機を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、
まず、請求項１に対応する発明では、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填している。
【００１９】
従って、請求項１に対応する発明の回転電機においては、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合した複合弾性体を、回転電機の絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、有機弾性体単独の場合に比べて熱伝導性が向上し、また複合弾性体が鉄心の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイルに発生した熱を鉄心に効率良く伝導して、絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００２１】
また、請求項１に対応する発明の回転電機においては、無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を面垂直方向に揃えて配合した複合弾性体を、回転電機の絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、熱を伝導し易い経路を最短にすることができるため、有機弾性体単独あるいはこれを無方向に金属や無機物を配合する場合に比べて、より一層熱伝導性が向上する。
【００２２】
さらに、請求項２に対応する発明では、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填している。
【００２３】
従って、請求項２に対応する発明の回転電機においては、無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した複合弾性体を、回転電機の絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、熱を伝導し易い経路を、単なる粒子充填もしくは短繊維等の無方向充填に比べて短縮することができるため、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体が鉄心の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、垂直方向に配合する場合に比べて短繊維等の剛性の影響を低減することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００２４】
さらにまた、請求項３に対応する発明では、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体のコーティング層を、鉄心のスロット表面に形成している。
【００２５】
従って、請求項３に対応する発明の回転電機においては、無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体のコーティング層を、鉄心のスロット表面に形成することにより、絶縁コイルに充填部材を形成し、これをスロット内に挿入する場合に比べて、鉄心の凹凸への追従を、複合弾性体の柔軟性に依存しないで、鉄心のスロットと絶縁コイルとの間隙をすき間なく充填できるため、絶縁コイルに発生した熱を鉄心により一層効率良く伝導して、絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による回転電機のステータの構成例を示す部分断面斜視図であり、図７乃至図１０と同一部分には同一符号を付して示している。
【００２７】
図１において、あらかじめ樹脂の含浸・硬化等の処理を行なった、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１を、複数の鋼板６を積層してなる鉄心７のスロット２内に収納している。
【００２８】
また、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１は、図示上下面に位置するＦＲＰからなるスペーサ４と、これらのスペーサ４に図示上下方向の圧縮力を与える楔５とによって固定している。
【００２９】
さらに、絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間（絶縁コイル１の側面片側に位置する部分）には、充填部材１４を充填し、この充填部材１４によっても絶縁コイル１を固定している。
【００３０】
ここで、充填部材１４は、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体である。
【００３１】
また、この場合、複合弾性体としては、
（ａ）シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合してなる複合弾性体
（ｂ）シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体のいずれかを用いることが好ましい。
【００３２】
本実施の形態では、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体を用いる。
【００３３】
図２は、図１の回転電機における一部を拡大した部分拡大図である。
図２において、充填部材１４は、ほぼ４５度に傾斜させて、ほぼ一方向（弾性体の面垂直方向を除く方向）に配合された、直径２０μｍ、長さ０．７ｍｍの銅の短繊維１５と、マトリックス（弾性体）であるシリコーンゴム１６とから構成している。
【００３４】
ここで、シリコーンゴム１６中に、銅の短繊維１５が占める割合は、１５vo1%としている。
また、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計は、スロット２幅に対して１５％程度大きくなるようにしている。
【００３５】
この充填部材１４を、実際に回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填する場合には、充填部材１４を、順方向、すなわちスロット２挿入時に変形して短繊維１５がさらに傾斜する方向に、絶縁コイル１の側面片側に貼り付けて、スロット２内に挿入する。
【００３６】
次に、以上のように構成した本実施の形態の回転電機においては、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属（銅）を配合した複合弾性体である充填部材１４を、回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填していることにより、前述した従来のような有機弾性体単独の場合に比べて熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７に効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することができる。
【００３７】
この場合、本実施の形態では、金属（銅）の短繊維１５を、その軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した複合弾性体である充填部材１４を、回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填していることにより、熱を伝導し易い経路を、単なる粒子充填もしくは短繊維等の無方向充填に比べて短縮することができるため、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、垂直方向に配合する場合に比べて、短繊維等の剛性の影響を低減することができる。
【００３８】
この熱的特性ついては、図２に示す充填部材１４の厚さ方向に関する熱伝導率を定常法によって測定した。その結果、１．０２w/ m・k となり、シリコーンゴム１６の平均的熱伝導率である０．２３w/ m・k の４倍以上の熱伝導率であることを確認することができた。
【００３９】
一方、本実施の形態の回転電機においては、複合弾性体である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することができる。
すなわち、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計は、スロット幅に対して１５％程度大きくなるようにしている。このため、スロット２の幅方向に対して反発力が作用し、これを垂直抗力としたシリコーンゴム１６の摩擦力による固定力、および積層した鋼板６からなる鉄心７の凹凸によるエッジ効果によって発生するスロット２長手方向の固定力が生じる。
【００４０】
さらに、銅の短繊維１５の傾斜方向を、挿入時に順方向となるようにしていることにより、絶縁コイル１が抜ける方向に力が作用した場合には、銅の短繊維１５の傾斜が減少し、厚さ方向に対して、さらなる反発力を生じ、固定力が増加する。
【００４１】
以上の結果、熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５の軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した充填部材１４を用いることにより、絶縁コイル１の温度上昇を低減することができる。
【００４２】
また、スロット２の挿入方向に対して、金属（銅）の短繊維１５軸を順方向とすることにより、絶縁コイル１の固定力を増加することができる。
上述したように、本実施の形態による回転電機においては、シート状もしくはテープ状の弾性体（シリコーンゴム１６）に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５を、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体である充填部材１４を、絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填するようにしたものである。
【００４３】
従って、有機弾性体単独の場合に比べて熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７に効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００４４】
特に、この場合、金属（銅）の短繊維１５を、その軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した複合弾性体を充填するようにしているので、熱を伝導し易い経路を、単なる粒子充填もしくは短繊維等の無方向充填に比べて短縮することができるため、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、垂直方向に配合する場合に比べて金属（銅）の短繊維１５等の剛性の影響を低減することが可能となる。
【００４５】
また、複合弾性体である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することが可能となる。
（第２の実施の形態）
図３は、本実施の形態による回転電機のステータの構成例を示す部分断面斜視図であり、図１と同一部分には同一符号を付して示している。
【００４６】
図３において、あらかじめ樹脂の含浸・硬化等の処理を行なった、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１を、複数の鋼板６を積層してなる鉄心７のスロット２内に収納している。
【００４７】
また、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１は、図示上下面に位置するＦＲＰからなるスペーサ４と、これらのスペーサ４に図示上下方向の圧縮力を与える楔５とによって固定している。
【００４８】
さらに、絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間（絶縁コイル１の側面片側に位置する部分）には、充填部材１４を充填し、この充填部材１４によっても絶縁コイル１を固定している。
【００４９】
ここで、充填部材１４は、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体である。
本実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を無方向に配合してなる複合弾性体を用いる。
【００５０】
図４は、図１の回転電機における絶縁コイル１、スペーサ４、楔５を取り外した状態を示す部分断面斜視図である。
図４において、充填部材１４は、１５vol%の割合で無方向に配合された直径２０μｍ、長さ０．５ｍｍの銅の短繊維１５と、マトリックス（弾性体）である室温硬化型液状シリコーンゴム（TSE-382 、東芝シリコーン（株）製）１６との混合物を、ほぼ均一な厚さとなるように塗布し、硬化させたものである。
【００５１】
ここで、充填部材１４の塗布厚さは、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計が、スロット２幅の１５％程度増加した値となるようにしている。
この充填部材１４を、実際に回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填する場合には、充填部材１４を、図３に示すようにスロット２表面に塗布（コーティング）したスロット２に、絶縁コイル１を挿入する。
【００５２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の回転電機においては、金属（銅）を配合してなる複合弾性体のコーティング層である充填部材１４を、鉄心７のスロット２表面に形成していることにより、前記第１の実施の形態のように、絶縁コイル１に充填部材１４を形成し、これをスロット２内に挿入する場合に比べて、鉄心７の凹凸への追従を、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の柔軟性に依存しないで、鉄心７のスロット２と絶縁コイル１との間隙３をすき間なく充填できるため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７により一層効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することができる。
【００５３】
一方、本実施の形態の回転電機においては、複合弾性体である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することができる。
すなわち、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計は、スロット２幅に対して１５％程度大きくしている。このため、スロット２の幅方向に対して反発力が作用し、これを垂直抗力としたシリコーンゴム１６の摩擦力による固定力を生じる。
【００５４】
以上の結果、前記第１の実施の形態のように、複合弾性体である充填部材１４を絶縁コイル１に形成し、スロット２内に挿入する場合に比較して、熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５を配合した複合弾性体のコーティング層である充填部材１４をスロット２表面に形成し、絶縁コイル１を挿入することにより、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の熱伝導率が向上し、かつスロット２表面と充填部材１４との間にできる空隙を低減することができるため、絶縁コイル１の固定の他、発生したジュール熱をより効率良く鉄心７に伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を低減することができる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態による回転電機においては、弾性体（シリコーンゴム１６）に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５を無方向に配合してなる複合弾性体のコーティング層である充填部材１４を、鉄心７のスロット２表面に形成するようにしたものである。
【００５６】
従って、前記第１の実施の形態のように、絶縁コイル１に充填部材１４を形成し、これをスロット２内に挿入する場合に比べて、鉄心７の凹凸への追従を、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の柔軟性に依存しないで、鉄心７のスロット２と絶縁コイル１との間隙３をすき間なく充填できるため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７により一層効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することが可能となる。
また、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することが可能となる。
【００５７】
【実施例】
前記第１の実施の形態のように、絶縁コイル１に充填部材１４を形成し、スロット２内に挿入する場合と、前記第２の実施の形態のように、スロット２内にあらかじめ充填部材１４を形成し、スロット２内に挿入する場合における、両者の熱伝導性を比較するため、それぞれ図５および図６に示すようなサンプルを作製した。
【００５８】
図５に示すサンプルは、表面片側に１ｍｍ幅、１ｍｍ深さ、ピッチ１ｍｍの溝加工を施した二つのアルミブロック(A1100) １７の間に、加工面に面するように、液状シリコーンゴム(TSE-382、東芝シリコーン（株))と上記の銅の短繊維より同様の配合比で作製した厚さ５ｍｍの充填部材１４を挟み込んだものである。
【００５９】
また、図６に示すサンプルは、図５の場合と同様に溝加工を施し、加工面が対面するように配置した二つのアルミブロック１７の間に、最小厚さが５ｍｍとなるように隙間なく、図５と同様の液状シリコーンゴム（TSE-382 ）および銅の短繊維の混合物１４を充填し、硬化させたものである。
【００６０】
これらの図５および図６に示すサンプルについて、定常法にて熱伝導率を測定したところ、図６に示すサンプルの方が３０％以上高い値となった。
（他の実施の形態）
（ａ）上記第１の実施の形態では、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合する場合について説明したが、これに限らず、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合するようにしてもよい。
【００６１】
この場合には、金属の短繊維を、その軸方向を面垂直方向に揃えて配合した複合弾性体である充填部材を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、熱を伝導し易い経路を最短にすることができるため、有機弾性体単独あるいはこれを無方向に金属を配合する場合に比べて、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体が鉄心の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイルに発生した熱を鉄心に効率良く伝導して、絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００６２】
（ｂ）上記各実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属を配合する場合について説明したが、これに限らず、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物を配合するようにしてもよい。
【００６３】
（ｃ）上記各実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属あるいは無機物を配合する場合について説明したが、これに限らず、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の両方を配合するようにしてもよい。
【００６４】
（ｄ）上記各実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属またはおよび無機物の短繊維を配合する場合について説明したが、これに限らず、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属またはおよび無機物のウィスカーを配合するようにしてもよい。
【００６５】
（ｅ）上記各実施の形態では、弾性体に配合する金属として、銅を用いる場合について説明したが、これに限らず、その他の金属を弾性体に配合するようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、
まず、請求項１に対応する発明によれば、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填する。
【００６７】
これにより、絶縁コイルの固定力を維持しつつ、より一層熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することが可能な回転電機が提供できる。
【００６８】
さらに、請求項２に対応する発明によれば、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填するようにしたので、絶縁コイルの固定力を維持しつつ、より一層熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することが可能な回転電機が提供できる。
【００６９】
さらにまた、請求項３に対応する発明によれば、弾性体に、有機物に比例して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体のコーティング層を、鉄心のスロット表面に形成するようにしたので、より一層熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、絶縁コイルの固定力を維持・向上することが可能な回転電機が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電機の第１の実施の形態を示す部分断面斜視図。
【図２】同第１の実施の形態の回転電機における部分拡大図。
【図３】本発明による回転電機の第２の実施の形態を示す部分断面斜視図。
【図４】同第２の実施形態の回転電機における絶縁コイル、スペーサ、楔を取り外した状態を示す部分断面斜視図。
【図５】同第１の実施の形態による熱伝導率測定用サンプルの実施例を示す斜視図。
【図６】同第２の実施の形態による熱伝導率測定用サンプルの実施例を示す斜視図。
【図７】従来の回転電機のステータの一例を示す部分断面斜視図。
【図８】従来の回転電機のステータの他の例を示す部分断面斜視図。
【図９】従来の回転電機のステータの他の例を示す部分断面斜視図。
【図１０】従来の回転電機のステータの他の例を示す部分断面斜視図。
【符号の説明】
１…絶縁コイル、
２…鉄心のスロット、
３…間隙、
４…スペーサ、
５…楔、
６…鋼板、
７…鉄心、
８…充填部材、
９…ＦＲＰ板、
１０…無機物を充填した弾性体層、
１１…無機物を充填しない弾性体層、
１２…充填部材、
１３…波状成形弾性体、
１４…充填部材、
１５…短繊維、
１６…シリコーンゴム、
１７…アルミブロック。
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機に係り、特に熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制すると共に、絶縁コイルの固定力を維持・向上できるようにした回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電動機や発電機等の回転電機は、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成されている。そして、かかる回転電機の絶縁コイルは、運転中に主として、半径方向に電磁力、また長手方向に熱伸縮力等を始めとする各種の力が作用する。
【０００３】
そのため、通常は、これらの各種力に耐えて、絶縁コイルの変形を防止する目的で、電動機や小容量の発電機では、絶縁コイルを鉄心のスロット内に収納した後に、樹脂の含浸・硬化処理を行なうようにしている。
【０００４】
一方、サイズの大きな発電機では、樹脂のコイル収納後の含浸が困難であるため、樹脂の含浸・硬化等の処理をあらかじめ行なった絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納するようにしている。
【０００５】
図７は、この種の従来の回転電機のステータの一例を示す部分断面斜視図である。
図７において、あらかじめ樹脂の含浸・硬化等の処理を行なった、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１を、複数の鋼板６を積層してなる鉄心７のスロット２内に収納している。
【０００６】
また、絶縁コイル１を、図示上下面に位置するＦＲＰからなるスペーサ４と、これらのスペーサ４に図示上下方向の圧縮力を与える楔５とによって固定している。
【０００７】
さらに、絶縁コイル１には、成形寸法のばらつき、含浸レジンの硬化に伴なう変形があり、また鉄心７のスロット２の寸法長手方向も一様ではない。このため、一般にスロット２寸法には、絶縁コイル１寸法に対して余裕を持たせている。そして、この結果生じた絶縁コイル１の側面片側に位置する間隙３には、図７に示すように、充填部材であるＦＲＰシート８を、間隙３の大きさに応じて挿入して、絶縁コイル１を固定している。
【０００８】
一方、上記ＦＲＰシート８の代わり、図８に示すように、波状の断面を有するＦＲＰ板９を間隙３に挿入して、ＦＲＰ板９の回復力、およびその摩擦力によって、絶縁コイル１を固定している場合もある。
【０００９】
また、その他の例として、図９に示すように、あらかじめ絶縁コイル１の側面に、無機物を充填した弾性体層１０、および充填しない弾性体層１１からなる充填部材１２を形成し、その後絶縁コイル１をスロット２内に挿入して、二つの弾性体層１０，１１からなる充填部材１２の反発力、および鉄心７との摩擦力によって、絶縁コイル１を固定している場合もある（文献名：PROCEEDINGSOFTHE15THEIC,p35 〜401 ）。
【００１０】
さらに、図１０に示すように、上記と同様な方法で、かつ片面を波状に成形した弾性体のシート１３を絶縁コイル１に貼り付けて、見かけ上の弾性率を低下させて、挿入を容易にしている場合もある。
【００１１】
すなわち、絶縁コイル１とスロット２との間に介在する間隙３は、高い熱抵抗を有し、運転中に導体内で発生したジュール熱を鉄心７側に伝え難くするので、絶縁コイル１の温度上昇をもたらし、絶縁を構成する有機物の電気的、機械的特性の劣化を促進するため、上述のように間隙３を低減することは、回転電機の性能の向上につながることになる。
【００１２】
しかしながら、図７のような方法を用いた場合には、ＦＲＰシート８の剛性が高く、積層した薄い鋼板６から構成されることによって生じる鉄心７のスロット２内面の凹凸に追従することができない。このため、微小な空隙が生じて、鉄心７への熱伝導を阻害することがある。
【００１３】
また、実使用上、ＦＲＰシート８は、異なる厚さを連続的に用意するのは不可能であるため、用意した限定された厚さを有するＦＲＰシート８で調整できない時には、挿入できないこともある。このため、広い範囲で空隙を生じて、熱伝導を阻害するばかりでなく、絶縁コイル１の固定力を低下させることにもなる。
【００１４】
一方、図８のような方法を用いた場合には、間隙３寸法の変化に対しても十分に対応することができるが、その波状断面によって、絶縁コイル１と鉄心７との間に空隙が残り、熱伝導を阻害することがある。
【００１５】
また、図９のような方法を用いた場合には、無機物を配合する弾性体層１０、および配合しない弾性体層１１を用いて、スロット２内の凹凸に追従して空隙を生じない構造となっているが、無機物や金属に比較して、熱伝導性の劣る有機物のみの弾性体層１１があるため、この弾性体層１１で熱伝導を阻害することがある。
【００１６】
さらに、図１０のような方法を用いた場合には、表面を波状に成形した弾性体のシート１３を絶縁コイル１上に形成して、これを挿入するため、絶縁コイル１と鉄心７との間に空隙を生じて、熱伝導を阻害することがある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の回転電機においては、絶縁コイルの温度上昇をもたらすという問題があった。
本発明の目的は、絶縁コイルの固定力を維持しつつ、熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することが可能な回転電機を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、
まず、請求項１に対応する発明では、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填している。
【００１９】
従って、請求項１に対応する発明の回転電機においては、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合した複合弾性体を、回転電機の絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、有機弾性体単独の場合に比べて熱伝導性が向上し、また複合弾性体が鉄心の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイルに発生した熱を鉄心に効率良く伝導して、絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００２１】
また、請求項１に対応する発明の回転電機においては、無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を面垂直方向に揃えて配合した複合弾性体を、回転電機の絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、熱を伝導し易い経路を最短にすることができるため、有機弾性体単独あるいはこれを無方向に金属や無機物を配合する場合に比べて、より一層熱伝導性が向上する。
【００２２】
さらに、請求項２に対応する発明では、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填している。
【００２３】
従って、請求項２に対応する発明の回転電機においては、無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した複合弾性体を、回転電機の絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、熱を伝導し易い経路を、単なる粒子充填もしくは短繊維等の無方向充填に比べて短縮することができるため、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体が鉄心の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、垂直方向に配合する場合に比べて短繊維等の剛性の影響を低減することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００２４】
さらにまた、請求項３に対応する発明では、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体のコーティング層を、鉄心のスロット表面に形成している。
【００２５】
従って、請求項３に対応する発明の回転電機においては、無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体のコーティング層を、鉄心のスロット表面に形成することにより、絶縁コイルに充填部材を形成し、これをスロット内に挿入する場合に比べて、鉄心の凹凸への追従を、複合弾性体の柔軟性に依存しないで、鉄心のスロットと絶縁コイルとの間隙をすき間なく充填できるため、絶縁コイルに発生した熱を鉄心により一層効率良く伝導して、絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による回転電機のステータの構成例を示す部分断面斜視図であり、図７乃至図１０と同一部分には同一符号を付して示している。
【００２７】
図１において、あらかじめ樹脂の含浸・硬化等の処理を行なった、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１を、複数の鋼板６を積層してなる鉄心７のスロット２内に収納している。
【００２８】
また、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１は、図示上下面に位置するＦＲＰからなるスペーサ４と、これらのスペーサ４に図示上下方向の圧縮力を与える楔５とによって固定している。
【００２９】
さらに、絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間（絶縁コイル１の側面片側に位置する部分）には、充填部材１４を充填し、この充填部材１４によっても絶縁コイル１を固定している。
【００３０】
ここで、充填部材１４は、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体である。
【００３１】
また、この場合、複合弾性体としては、
（ａ）シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合してなる複合弾性体
（ｂ）シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体のいずれかを用いることが好ましい。
【００３２】
本実施の形態では、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体を用いる。
【００３３】
図２は、図１の回転電機における一部を拡大した部分拡大図である。
図２において、充填部材１４は、ほぼ４５度に傾斜させて、ほぼ一方向（弾性体の面垂直方向を除く方向）に配合された、直径２０μｍ、長さ０．７ｍｍの銅の短繊維１５と、マトリックス（弾性体）であるシリコーンゴム１６とから構成している。
【００３４】
ここで、シリコーンゴム１６中に、銅の短繊維１５が占める割合は、１５vo1%としている。
また、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計は、スロット２幅に対して１５％程度大きくなるようにしている。
【００３５】
この充填部材１４を、実際に回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填する場合には、充填部材１４を、順方向、すなわちスロット２挿入時に変形して短繊維１５がさらに傾斜する方向に、絶縁コイル１の側面片側に貼り付けて、スロット２内に挿入する。
【００３６】
次に、以上のように構成した本実施の形態の回転電機においては、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属（銅）を配合した複合弾性体である充填部材１４を、回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填していることにより、前述した従来のような有機弾性体単独の場合に比べて熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７に効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することができる。
【００３７】
この場合、本実施の形態では、金属（銅）の短繊維１５を、その軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した複合弾性体である充填部材１４を、回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填していることにより、熱を伝導し易い経路を、単なる粒子充填もしくは短繊維等の無方向充填に比べて短縮することができるため、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、垂直方向に配合する場合に比べて、短繊維等の剛性の影響を低減することができる。
【００３８】
この熱的特性ついては、図２に示す充填部材１４の厚さ方向に関する熱伝導率を定常法によって測定した。その結果、１．０２w/ m・k となり、シリコーンゴム１６の平均的熱伝導率である０．２３w/ m・k の４倍以上の熱伝導率であることを確認することができた。
【００３９】
一方、本実施の形態の回転電機においては、複合弾性体である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することができる。
すなわち、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計は、スロット幅に対して１５％程度大きくなるようにしている。このため、スロット２の幅方向に対して反発力が作用し、これを垂直抗力としたシリコーンゴム１６の摩擦力による固定力、および積層した鋼板６からなる鉄心７の凹凸によるエッジ効果によって発生するスロット２長手方向の固定力が生じる。
【００４０】
さらに、銅の短繊維１５の傾斜方向を、挿入時に順方向となるようにしていることにより、絶縁コイル１が抜ける方向に力が作用した場合には、銅の短繊維１５の傾斜が減少し、厚さ方向に対して、さらなる反発力を生じ、固定力が増加する。
【００４１】
以上の結果、熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５の軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した充填部材１４を用いることにより、絶縁コイル１の温度上昇を低減することができる。
【００４２】
また、スロット２の挿入方向に対して、金属（銅）の短繊維１５軸を順方向とすることにより、絶縁コイル１の固定力を増加することができる。
上述したように、本実施の形態による回転電機においては、シート状もしくはテープ状の弾性体（シリコーンゴム１６）に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５を、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体である充填部材１４を、絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填するようにしたものである。
【００４３】
従って、有機弾性体単独の場合に比べて熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７に効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００４４】
特に、この場合、金属（銅）の短繊維１５を、その軸方向を面垂直方向を除く方向に揃えて配合した複合弾性体を充填するようにしているので、熱を伝導し易い経路を、単なる粒子充填もしくは短繊維等の無方向充填に比べて短縮することができるため、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体である充填部材１４が鉄心７の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、垂直方向に配合する場合に比べて金属（銅）の短繊維１５等の剛性の影響を低減することが可能となる。
【００４５】
また、複合弾性体である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することが可能となる。
（第２の実施の形態）
図３は、本実施の形態による回転電機のステータの構成例を示す部分断面斜視図であり、図１と同一部分には同一符号を付して示している。
【００４６】
図３において、あらかじめ樹脂の含浸・硬化等の処理を行なった、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１を、複数の鋼板６を積層してなる鉄心７のスロット２内に収納している。
【００４７】
また、絶縁物と導体とからなる絶縁コイル１は、図示上下面に位置するＦＲＰからなるスペーサ４と、これらのスペーサ４に図示上下方向の圧縮力を与える楔５とによって固定している。
【００４８】
さらに、絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間（絶縁コイル１の側面片側に位置する部分）には、充填部材１４を充填し、この充填部材１４によっても絶縁コイル１を固定している。
【００４９】
ここで、充填部材１４は、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体である。
本実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を無方向に配合してなる複合弾性体を用いる。
【００５０】
図４は、図１の回転電機における絶縁コイル１、スペーサ４、楔５を取り外した状態を示す部分断面斜視図である。
図４において、充填部材１４は、１５vol%の割合で無方向に配合された直径２０μｍ、長さ０．５ｍｍの銅の短繊維１５と、マトリックス（弾性体）である室温硬化型液状シリコーンゴム（TSE-382 、東芝シリコーン（株）製）１６との混合物を、ほぼ均一な厚さとなるように塗布し、硬化させたものである。
【００５１】
ここで、充填部材１４の塗布厚さは、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計が、スロット２幅の１５％程度増加した値となるようにしている。
この充填部材１４を、実際に回転電機の絶縁コイル１と鉄心７のスロット２との間に充填する場合には、充填部材１４を、図３に示すようにスロット２表面に塗布（コーティング）したスロット２に、絶縁コイル１を挿入する。
【００５２】
次に、以上のように構成した本実施の形態の回転電機においては、金属（銅）を配合してなる複合弾性体のコーティング層である充填部材１４を、鉄心７のスロット２表面に形成していることにより、前記第１の実施の形態のように、絶縁コイル１に充填部材１４を形成し、これをスロット２内に挿入する場合に比べて、鉄心７の凹凸への追従を、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の柔軟性に依存しないで、鉄心７のスロット２と絶縁コイル１との間隙３をすき間なく充填できるため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７により一層効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することができる。
【００５３】
一方、本実施の形態の回転電機においては、複合弾性体である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することができる。
すなわち、絶縁コイル１の幅と充填部材１４の厚さの合計は、スロット２幅に対して１５％程度大きくしている。このため、スロット２の幅方向に対して反発力が作用し、これを垂直抗力としたシリコーンゴム１６の摩擦力による固定力を生じる。
【００５４】
以上の結果、前記第１の実施の形態のように、複合弾性体である充填部材１４を絶縁コイル１に形成し、スロット２内に挿入する場合に比較して、熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５を配合した複合弾性体のコーティング層である充填部材１４をスロット２表面に形成し、絶縁コイル１を挿入することにより、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の熱伝導率が向上し、かつスロット２表面と充填部材１４との間にできる空隙を低減することができるため、絶縁コイル１の固定の他、発生したジュール熱をより効率良く鉄心７に伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を低減することができる。
【００５５】
上述したように、本実施の形態による回転電機においては、弾性体（シリコーンゴム１６）に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属（銅）の短繊維１５を無方向に配合してなる複合弾性体のコーティング層である充填部材１４を、鉄心７のスロット２表面に形成するようにしたものである。
【００５６】
従って、前記第１の実施の形態のように、絶縁コイル１に充填部材１４を形成し、これをスロット２内に挿入する場合に比べて、鉄心７の凹凸への追従を、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の柔軟性に依存しないで、鉄心７のスロット２と絶縁コイル１との間隙３をすき間なく充填できるため、絶縁コイル１に発生した熱を鉄心７により一層効率良く伝導して、絶縁コイル１の温度上昇を抑制することが可能となる。
また、複合弾性体のコーティング層である充填部材１４の反発力によって、絶縁コイル１を確実に固定することが可能となる。
【００５７】
【実施例】
前記第１の実施の形態のように、絶縁コイル１に充填部材１４を形成し、スロット２内に挿入する場合と、前記第２の実施の形態のように、スロット２内にあらかじめ充填部材１４を形成し、スロット２内に挿入する場合における、両者の熱伝導性を比較するため、それぞれ図５および図６に示すようなサンプルを作製した。
【００５８】
図５に示すサンプルは、表面片側に１ｍｍ幅、１ｍｍ深さ、ピッチ１ｍｍの溝加工を施した二つのアルミブロック(A1100) １７の間に、加工面に面するように、液状シリコーンゴム(TSE-382、東芝シリコーン（株))と上記の銅の短繊維より同様の配合比で作製した厚さ５ｍｍの充填部材１４を挟み込んだものである。
【００５９】
また、図６に示すサンプルは、図５の場合と同様に溝加工を施し、加工面が対面するように配置した二つのアルミブロック１７の間に、最小厚さが５ｍｍとなるように隙間なく、図５と同様の液状シリコーンゴム（TSE-382 ）および銅の短繊維の混合物１４を充填し、硬化させたものである。
【００６０】
これらの図５および図６に示すサンプルについて、定常法にて熱伝導率を測定したところ、図６に示すサンプルの方が３０％以上高い値となった。
（他の実施の形態）
（ａ）上記第１の実施の形態では、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合する場合について説明したが、これに限らず、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属の短繊維を、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合するようにしてもよい。
【００６１】
この場合には、金属の短繊維を、その軸方向を面垂直方向に揃えて配合した複合弾性体である充填部材を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填することにより、熱を伝導し易い経路を最短にすることができるため、有機弾性体単独あるいはこれを無方向に金属を配合する場合に比べて、より一層熱伝導性が向上し、また複合弾性体が鉄心の凹凸に追従して熱伝導を阻害する空隙が生じ難いため、絶縁コイルに発生した熱を鉄心に効率良く伝導して、絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、複合弾性体の反発力によって、絶縁コイルを確実に固定することができる。
【００６２】
（ｂ）上記各実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属を配合する場合について説明したが、これに限らず、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物を配合するようにしてもよい。
【００６３】
（ｃ）上記各実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属あるいは無機物を配合する場合について説明したが、これに限らず、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の両方を配合するようにしてもよい。
【００６４】
（ｄ）上記各実施の形態では、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属またはおよび無機物の短繊維を配合する場合について説明したが、これに限らず、弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた金属またはおよび無機物のウィスカーを配合するようにしてもよい。
【００６５】
（ｅ）上記各実施の形態では、弾性体に配合する金属として、銅を用いる場合について説明したが、これに限らず、その他の金属を弾性体に配合するようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、
まず、請求項１に対応する発明によれば、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填する。
【００６７】
これにより、絶縁コイルの固定力を維持しつつ、より一層熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することが可能な回転電機が提供できる。
【００６８】
さらに、請求項２に対応する発明によれば、シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、絶縁コイルと鉄心のスロットとの間に充填するようにしたので、絶縁コイルの固定力を維持しつつ、より一層熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することが可能な回転電機が提供できる。
【００６９】
さらにまた、請求項３に対応する発明によれば、弾性体に、有機物に比例して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体のコーティング層を、鉄心のスロット表面に形成するようにしたので、より一層熱伝導性を高めて絶縁コイルの温度上昇を抑制することができると共に、絶縁コイルの固定力を維持・向上することが可能な回転電機が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電機の第１の実施の形態を示す部分断面斜視図。
【図２】同第１の実施の形態の回転電機における部分拡大図。
【図３】本発明による回転電機の第２の実施の形態を示す部分断面斜視図。
【図４】同第２の実施形態の回転電機における絶縁コイル、スペーサ、楔を取り外した状態を示す部分断面斜視図。
【図５】同第１の実施の形態による熱伝導率測定用サンプルの実施例を示す斜視図。
【図６】同第２の実施の形態による熱伝導率測定用サンプルの実施例を示す斜視図。
【図７】従来の回転電機のステータの一例を示す部分断面斜視図。
【図８】従来の回転電機のステータの他の例を示す部分断面斜視図。
【図９】従来の回転電機のステータの他の例を示す部分断面斜視図。
【図１０】従来の回転電機のステータの他の例を示す部分断面斜視図。
【符号の説明】
１…絶縁コイル、
２…鉄心のスロット、
３…間隙、
４…スペーサ、
５…楔、
６…鋼板、
７…鉄心、
８…充填部材、
９…ＦＲＰ板、
１０…無機物を充填した弾性体層、
１１…無機物を充填しない弾性体層、
１２…充填部材、
１３…波状成形弾性体、
１４…充填部材、
１５…短繊維、
１６…シリコーンゴム、
１７…アルミブロック。
Claims (3)
- 絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、
シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を前記弾性体の面垂直方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、前記絶縁コイルと前記鉄心のスロットとの間に充填したことを特徴とする回転電機。 - 絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、
シート状もしくはテープ状の弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方の短繊維もしくはウィスカーを、その軸方向を前記弾性体の面垂直方向を除く方向に揃えて配合してなる複合弾性体を、前記絶縁コイルと前記鉄心のスロットとの間に充填したことを特徴とする回転電機。 - 絶縁物と導体とからなる絶縁コイルを、鉄心のスロット内に収納して構成される回転電機において、
弾性体に、有機物に比較して熱伝導性に優れた無機物および金属の少なくともいずれか一方を配合してなる複合弾性体のコーティング層を、前記鉄心のスロット表面に形成したことを特徴とする回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24378096A JP3648333B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24378096A JP3648333B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1094205A JPH1094205A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3648333B2 true JP3648333B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=17108869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24378096A Expired - Fee Related JP3648333B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3648333B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9907527D0 (en) * | 1999-04-01 | 1999-05-26 | Alstom Uk Ltd | Improvements in electrical machines |
| JP4515900B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2010-08-04 | 株式会社東芝 | 回転電機の固定子コイル固定方法および回転電機 |
| JP2010141960A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Toyota Motor Corp | 絶縁部材 |
| JP5666975B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2015-02-12 | 本田技研工業株式会社 | 回転電機及びその製造方法 |
| CN107546896B (zh) * | 2016-06-24 | 2019-08-23 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 大容量空冷发电机定子槽内固定装置及其实现方法 |
| JP7000116B2 (ja) * | 2017-10-27 | 2022-01-19 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | 回転電機および回転電機の製造方法 |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP24378096A patent/JP3648333B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1094205A (ja) | 1998-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6426578B1 (en) | Electric rotating machine | |
| CN101179212B (zh) | 旋转电机绕组和旋转电机及其中利用的半导电性绝缘基材 | |
| US6140733A (en) | Conductor winding configuration for a large electrical machine | |
| US3391294A (en) | Armature core slot filler with dual characteristics | |
| JP3648333B2 (ja) | 回転電機 | |
| JP2004088970A (ja) | 積層鉄心とそれを用いた回転電機およびトランス | |
| JPH04502546A (ja) | 大形回転電機のための導体巻線装置 | |
| US3679926A (en) | Dynamoelectric machine with improved side fillers for coil retention | |
| JP2000510316A (ja) | 大型電気機械の導体巻線構造 | |
| JPH0568178B2 (ja) | ||
| JP4703242B2 (ja) | 電機子巻線 | |
| JP3653901B2 (ja) | 回転機固定子コイル | |
| JP2003158842A (ja) | 回転機 | |
| US20130193796A1 (en) | High voltage stator coil with reduced power tip-up | |
| JPH1028345A (ja) | 高圧回転機固定子絶縁コイル | |
| US7081695B2 (en) | Adjustable fit wedges | |
| JP2001061247A (ja) | 回転電機の固定子コイル | |
| JP3422674B2 (ja) | 絶縁コイルおよびこれを用いた回転電機 | |
| JP2000116047A (ja) | 高熱伝導絶縁コイル及びこのコイルを用いた回転電機装置 | |
| JP3674406B2 (ja) | 回転電機 | |
| JPH09308160A (ja) | 高圧回転機固定子絶縁コイル | |
| WO2023105745A1 (ja) | コイル固定部材およびこれを用いた回転電機 | |
| JPH08163838A (ja) | 高圧回転電機の固定子コイルの製造方法 | |
| JPH09182343A (ja) | 回転電機の固定子 | |
| Brutsch et al. | New high voltage insulation with increased thermal conductivity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050107 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050208 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050214 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080218 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090218 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |