JP6450597B2

JP6450597B2 - 回転電機のコイル絶縁構造体およびその製造方法ならびにこのコイル絶縁構造体を具備してなる回転電機

Info

Publication number: JP6450597B2
Application number: JP2015007851A
Authority: JP
Inventors: 妃菜子末松; 史雄澤; 崇原川; 博明石塚; 隆之菅田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2035-01-19
Also published as: JP2016134991A

Description

本発明の実施形態は、回転電機のコイル絶縁構造体およびその製造方法ならびにこのコイル絶縁構造体を具備してなる回転電機に関する。

一般に、回転電機の固定子や回転子においては、鉄心のスロットにコイルを装着し、これらのコイルを電気的に接続することがなされている。なお、一般的に、この接続部はシリーズ接続部と称されている。

このシリーズ接続部においては、コイル口出部の裸導体部分を共通する接続導体に例えばハンダ付け等によって接続したうえで、主として周囲との絶縁性を確保するために、この裸導体部分と接続導体との組み合わせ物の周囲に絶縁物を設けることがなされている。

このような絶縁物を用いたシリーズ接続物の絶縁構造としては、従来、キャップ状の絶縁物（一方が開口した箱状の絶縁物）あるいは筒状の絶縁物（対向する二方向が開口した箱状の絶縁物）の内部に、裸導体部分と接続導体との組み合わせ物が収容され、この組み合わせ物と前記のキャップ状または筒状の絶縁体との間に絶縁性樹脂が充填されたもの等が提案されている。

特開２００２−３４５１９５号

回転電機のコイル絶縁構造は、回転による振動や遠心力、コイル口出部や接続導体部分の温度変化に伴う膨張や収縮が繰り返し曝されることから、その機械的強度および絶縁性が次第に低下する傾向が見られる。この原因の一つとしては、絶縁構造の表面ないし内部における微小クラックの発生を挙げることができる。

しかし、回転電機のコイル絶縁構造においては、導体部分に接した部分ならびにその近傍は、運転に際して比較的短時間で高温になる一方で、導体から離れた部分の温度変化は導体近傍よりも緩やかでありかつ温度も低いことから膨張の差等が生じやすく、クラックの発生を完全に防止することは容易ではなかった。

また、劣化した絶縁構造物の補修および交換は、回転電機の設置箇所において行われることが多いが、その作業は回転電機の具体的な構造や、設置状況、作業者の熟練度などに影響されることから、長い時間を要したり、仕上り状態が安定しにくいことがあった。例えば、絶縁性樹脂の充填が不十分である場合には、接続導体部分や絶縁キャップとの接合強度が不足したり、絶縁性樹脂にクラックが発生することがあって、耐久性や信頼性が問題になることがある。

上述したような状況に鑑み、本発明者らは、上記の要求を達成することができる回転電機のコイル絶縁構造体およびその製造方法を見出すにいたった。

したがって、本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体は、
回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分と、
これらのコイル口出部の裸導体部分同士を電気的に接続する接続導体と、
前記のコイル口出部の裸導体部分と前記の接続導体との組み合わせ物を収容する、開口を有する絶縁キャップと、
前記の組み合わせ物と前記の絶縁キャップの内周面との間に介在して配置された絶縁性樹脂を含む絶縁層を具備してなる回転電機のコイル絶縁構造体であって、
前記の絶縁性樹脂は、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下のものであること、を特徴とする。

そして、本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法は、
上記の回転電機のコイル絶縁構造体を製造する方法であって、
開口を有する絶縁キャップの内部に、回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分とこれらのコイル口出部の裸導体部分同士を電気的に接続した接続導体との組み合わせ物、ならびに絶縁性樹脂を形成可能な硬化性樹脂材料を導入し、
その後、この硬化性樹脂材料を、前記の開口を有する絶縁キャップの内部において、前記のコイル口出部と接続導体との組み合わせ物と接触した状態で硬化させて、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下の絶縁性樹脂とすること、を特徴とする。

そして、本発明の実施形態による回転電機は、前記の回転電機のコイル絶縁構造体を具備してなること、を特徴とする。

本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体によれば、運転開始前の常温状態から運転開始後の高温状態に繰り返して曝されても、熱応力の発生が少なく、クラックが生じにくい。このことから、機械的および電気的の特性変化ないし劣化が抑制されており、高い耐久性と信頼性が実現されている。

本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の好ましい製造方法を示す図。本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の好ましい製造方法を示す図。本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の好ましい製造方法を示す図。本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の好ましい製造方法を示す図。本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の好ましい製造方法を示す図。

下記に示す実施形態は例示であって、従って発明の範囲はこれらの具体的に開示された範囲内に限定されることはない。

＜回転電機のコイル絶縁構造体＞
本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体は、
回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分と、
これらのコイル口出部の裸導体部分同士を電気的に接続する接続導体と、
前記のコイル口出部の裸導体部分と前記の接続導体との組み合わせ物を収容する、開口を有する絶縁キャップと、
前記の組み合わせ物と前記の絶縁キャップの内周面との間に介在して配置された絶縁性樹脂を含む絶縁充填材層を具備してなる回転電機のコイル絶縁構造体であって、
前記の絶縁性樹脂は、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下のものであること、を特徴とする。

ここで、「具備してなる」とは、挙示の必須の構成要素以外の物を含んでなるものをも意味する。

<< 絶縁性樹脂 >>
本発明の実施形態において、回転電機のコイル絶縁構造体に用いられる絶縁性樹脂は、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下のものである。

熱膨張率の値の差が８×１０^−５以下であることにより、クラックの発生を有効に防止することができる。ここで、熱膨張率は、ＪＩＳで規定されている測定法であって、具体的にはＪＩＳＫ７１９７によって求められるものである。

本発明の実施形態における絶縁性樹脂は、電気絶縁性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、およびこれらの二種以上の混合物等を挙げることができる。この中では、特にエポキシ樹脂が好ましい。

そして、本発明の実施形態における絶縁性樹脂は、ガラス転移温度が５０〜１００℃の範囲内に存在するものであるものが好ましい。

また、操作性の観点から室温硬化性の樹脂が好ましい。

エポキシ樹脂の特に好ましい具体例としては、例えば、三菱化学社製のエピコート８２８（jER828）、エピコート８１１（jER811）、エピコート８１５（jER815）、エピコート８１２（jER812）、エピコート８０７（jER807）（いずれも商品名）などを挙げることができる。

本発明の実施形態における絶縁性樹脂には、必要に応じて、フィラーを配合することができる。フィラーを配合することによって、樹脂の寸法安定性、機械的強度、耐久性および耐熱性等を向上させることができる。このフィラーの配合によれば、クラックの発生を更に低下させることができる。

フィラーとしては、溶融シリカ、破砕シリカ、アルミナまたはガラスフィラーから主としてなるものが好ましい。フィラーの存在量は、前記の絶縁性樹脂１００重量部に対して、好ましくは１００〜２００重量部、特に好ましくは１４０重量部、である。

絶縁性樹脂は、硬化剤の作用によって硬化させることができる。
硬化剤は、主として絶縁性樹脂の種類に応じて選択することができる。絶縁性樹脂がエポキシ樹脂である場合の硬化剤としては、好ましくはアミン系硬化剤、例えばエアプロダクツアンドケミカル社（Air Products and Chemicals,Inc.）製のアルカミンＫ６１Ｂ、三菱化学ファイン社製Ｄ２３０（いずれも商品名）等を挙げることができる。硬化剤の使用量は、絶縁性樹脂１００重量部に対して、好ましくは１０〜２０重量部、特に好ましくは１３〜１５重量部、である。

そして、必要に応じて、硬化触媒を用いることができる。絶縁性樹脂がエポキシ樹脂である場合の硬化触媒としては、好ましくはアミン系硬化触媒、例えば花王社製カオライザーNO.1、カオライザーNO.2、カオライザーNO.3等（いずれも商品名）を挙げることができる。硬化触媒の使用量は、絶縁性樹脂１００重量部に対して、好ましくは１重量部、である。

<< 絶縁キャップ >>
本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体における絶縁キャップは、コイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物と、この組み合わせ物と絶縁キャップの内周面との間に介在して配置された絶縁性樹脂を含む絶縁充填材層とを収容するものである。

本発明に用いられる絶縁キャップは、コイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物ならびに絶縁性樹脂とを絶縁キャップ内に導入するための少なくとも一つの開口を有する。なお、本発明に用いられる絶縁キャップは、例えば一つの連続したキャップ状の成形体からなるもの、ならびに複数部品を組み合わせてキャップ状に組み立ててなるものがある。

このような絶縁キャップとしては、例えば、各種の絶縁材料から形成されたものを用いることができる。特に好ましい絶縁材料としては、ポリエステル、ガラス繊維等を用いた繊維強化プラスチックを用いることができる。

絶縁キャップの具体的な形状および大きさ等は、それが採用される回転電機に応じて、所定の電機絶縁性、耐熱性、機械的強度等を考慮して適宜定めることができる。

＜回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法＞
本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法は、
開口を有する絶縁キャップの内部に、回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分とこれらのコイル口出部の裸導体部分同士を電気的に接続した接続導体との組み合わせ物、ならびに絶縁性樹脂を形成可能な硬化性樹脂材料を導入し、
その後、この硬化性樹脂材料を、前記の開口を有する絶縁キャップの内部において、前記のコイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物と接触した状態で硬化させて、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下である絶縁性樹脂とすること、を特徴とする。

本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法は、下記の第一の具体例および第二の具体例を好ましい態様として包含する。

<< 第一の具体例 >>
図１〜図３は、本発明による回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法の好ましい第一の具体例を示すものである。この第一の具体例は、開口を有する絶縁キャップの内部に、前記の硬化性樹脂材料を導入した後に、コイル口出部と接続導体との組み合わせ物の配置を行うものである。

本発明による回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法の好ましい第一の具体例では、図１に示される様に、先ず、開口を有する絶縁キャップ１を、その開口部１ａを上にして設置する。次いで、この開口部１ａから絶縁キャップ１の内部に、絶縁性樹脂を形成可能な硬化性樹脂材料２およびフィラー３を導入する。ここで、硬化性樹脂材料２およびフィラー３の絶縁キャップ１の内部への導入順序ないし導入の仕方は任意である。例えば、（イ）硬化性樹脂材料２とフィラー３との混合物を別途用意し、この混合物を絶縁キャップ１の内部へ導入する方法、（ロ）絶縁キャップ１の内部に、硬化性樹脂材料２を導入した後にフィラー３を導入する方法、（ハ）絶縁キャップ１の内部に、フィラー３を導入した後に硬化性樹脂材料２を導入する方法など、任意の方法によって行うことができる。なお、これらの（イ）〜（ハ）の各方法においては、硬化性樹脂材料２および（または）フィラー３の導入前、あるいは導入中ないし導入後の任意の段階において、必要に応じて、撹拌を行うことができる。そして、上記の（イ）〜（ハ）の各方法においては、硬化性樹脂材料２および（または）フィラー３の導入中ないし導入後の任意の段階において、特に撹拌を行う際には、脱気処理を行うことができる。この脱気処理は、例えば硬化性樹脂材料２とフィラー３との混合物を減圧雰囲気に曝すことによって行うことができる。このような撹拌に行うことは、硬化性樹脂材料２とフィラー３との混合および均一な分散状態を得ることができるので、好ましい。そして、脱気処理を行うことは、樹脂内部の空隙を防止できることから好ましい。

次いで、図２に示されるように、絶縁キャップ１の内部に硬化剤４を導入し、この絶縁キャップ１の内部の硬化性樹脂材料２とフィラー３と混合する。ここで、硬化剤４の導入中ないし導入後は、硬化剤４が十分に混ざるように撹拌を行うことが好ましい。ここで、必要に応じて硬化触媒５を用いる場合には、上述の硬化剤４と同時にあるいは別々に、硬化性樹脂材料２およびフィラー３と混合ないし撹拌することができる。なお、この際にも、混合物を減圧雰囲気に曝すことにより脱気処理を行うことができる。

次いで、図３に示される様に、回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分６、７とこれらの裸導体部分同士を電気的に接続する接続導体８との組み合わせ物９を、絶縁キャップ１の内部に配置する。図２に示される様に、この時、絶縁キャップ１の内部には、既に硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４ないし硬化触媒５の混合物が導入されているので、この組み合わせ物９は、硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４および硬化触媒５の混合物の中に浸漬されることになる。ここで、「組み合わせ物９を絶縁キャップ１の内部に配置する」とは、絶縁キャップ１を基準とし、絶縁キャップ１とこの組み合わせ物９との相対的な位置関係において、組み合わせ物９を絶縁キャップ１の内部に配置することを意味する。従って、絶縁キャップが静置してある場合には、組み合わせ物を、硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４ないし硬化触媒５の混合物中に浸漬すると表現することができ、組み合わせ物が静置している場合には、組み合わせ物９の外側に、内部に硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４ないし硬化触媒５の混合物が収容された絶縁キャップ１を嵌め込むと表現することができる。

６’は、裸導体６の周りを被覆した絶縁体であり、７’は、裸導体７の周り被覆した絶縁体であって、必要に応じて用いられるものである。これらの絶縁体６’、７’が用いられる場合、絶縁体６’および絶縁体７’の一端がコイル絶縁構造体の絶縁充填材層中に埋没されるようにするのが好ましい。

図３に示される様に、前記の組み合わせ物９を絶縁キャップ１の内部に配置する際は、組み合わせ物９の温度を、硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４ないし硬化触媒５の混合物の温度よりも高くすることが好ましい。このことによって、前記の混合物の流動性を向上させて、前記の組み合わせ物９を配置する際の空気の巻き込みを抑制し、かつ巻き込まれた空気を抜けやすくすることで、ボイドの発生を低下させることができる。組み合わせ物９を配置する際のその表面温度は、硬化性樹脂材料２（あるいは、硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４および硬化触媒５の混合物）が容易に撹拌可能である２５℃〜５０℃であることが好ましい。組み合わせ物９の表面温度の上限は、作業性を考慮して５０℃である。組み合わせ物９の表面温度は、通電による組み合わせ物９自身の発熱または外部からの熱の印加などによって、上記範囲内に制御することができる。

その後、この硬化性樹脂材料２を、前記の開口を有する絶縁キャップ１の内部において、前記のコイル口出部と接続導体との組み合わせ物９と接触した状態で硬化させて、ガラス転移温度以上の温度における線膨張率の値とガラス転移温度未満の温度における熱膨張率の値との差が８×１０^−５以下である絶縁性樹脂とする。

なお、組み合わせ物９を配置する際および（または）硬化性樹脂材料２を硬化させる際も減圧雰囲気に曝すことにより脱気処理を行うことができ、かつ好ましい。

このようにして、本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体の製造することができる。

なお、図２に示される絶縁キャップ１に導入された硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４ないし硬化触媒５の混合物には、そのまま直ちに、図３に示されるように組み合わせ物９を配置することができる。

また、図２に示される絶縁キャップ１内に導入された硬化性樹脂材料２およびフィラー３は、その状態で保存が可能であることから、例えば絶縁キャップ１にあわせた蓋などをかぶせて所定時間保存したりあるいは移動することができる。このことから、予め、硬化性樹脂材料２およびフィラー３を導入した絶縁キャップ１を用意しておき、これを所望により保管したり、回転電機の設置場所等に移送した後に、回転電機のコイルの絶縁作業に供することができる。よって、回転電機の設置現場における絶縁作業の際に、絶縁性樹脂の調製作業ならびに絶縁性キャップへの導入作業等の全部または一部を省略することができる。

<< 第二の具体例 >>
図４〜図５は、本発明による回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法の好ましい第二の具体例を示すものである。この第二の具体例は、開口を有する絶縁キャップの内部に前記のコイル口出部と接続導体との組み合わせ物を配置した後に、前記の硬化性樹脂材料の導入を行うものである。

本発明による回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法の好ましい第二の具体例では、先ず、図４に示される様に、開口を有する絶縁キャップ１を、その開口部１ａを上にして設置する。次いで、この開口部１ａから絶縁キャップ１の内部に、図５に示される様に、回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分６、７とこれらの裸導体同士を電気的に接続する接続導体８との組み合わせ物９を、絶縁キャップ１の内部に配置する。ここで、この組み合わせ物９と絶縁キャップ１の内周面との間には、絶縁性樹脂を充填するための空隙１０を設けておく。

次いで、図５に示されるように、この空隙１０に絶縁性樹脂を形成可能な硬化性樹脂材料２等を導入する。この硬化性樹脂材料２と共に、フィラー３、硬化剤４ならびに硬化触媒５を用いる場合には、これらのフィラー３、硬化剤４ならびに硬化触媒５は、予め硬化性樹脂材料２と良く混合しておき、硬化性樹脂材料２と共に空隙１０（前記の組み合わせ物９と前記の絶縁キャップ１の内周面との間の空隙）に導入することが好ましい。

６’は、裸導体６の周りを被覆した絶縁体であり、７’は、裸導体７の周り被覆した絶縁体であって、必要に応じて用いられるものである。これらの絶縁体６’、７’が用いられる場合、絶縁体６’および絶縁体７’の一端が硬化性樹脂材料２等の中に浸漬されるようにするのが好ましい。

硬化性樹脂材料２（フィラー３、硬化剤４および硬化触媒５を用いる場合には、これらと硬化性樹脂材料２との混合物）の導入する際は、組み合わせ物９の温度を、硬化性樹脂材料２、フィラー３、硬化剤４ないし硬化触媒５の混合物の温度よりも高くすることが好ましい。このことによって、前記の組み合わせ物９の周囲に前記混合物を充填しやすくなり、ボイドの発生を低下させることができる。前記混合物を充填する際の組み合わせ物９の表面温度は、硬化性樹脂材料２が容易に撹拌可能である２５℃〜５０℃であることが好ましい。組み合わせ物９の表面温度の上限は、作業性を考慮して５０℃である。組み合わせ物９の表面温度は、通電による組み合わせ物９自身の発熱または外部からの熱の印加などによって、上記範囲内に制御することができる。

６’は、裸導体６の周りを被覆した絶縁体であり、７’は、裸導体７の周りを被覆した絶縁体である。通常、これらの絶縁体６’および絶縁体７’の一端が絶縁性樹脂中に埋没するように、絶縁性樹脂を形成可能な硬化性樹脂材料２を含む混合物を絶縁キャップ１の内部に充填する。

そして、硬化性樹脂材料２（フィラー３、硬化剤４および硬化触媒５を用いる場合には、これらと硬化性樹脂材料２との混合物）の導入中ないし導入後の任意の段階において、必要に応じて脱気処理を行うことができる。この脱気処理は、例えば減圧雰囲気に曝すことによって行うことができる。

その後、この硬化性樹脂材料を、前記の絶縁キャップの内部において、前記のコイル口出部と接続導体との組み合わせ物と接触した状態で硬化させて、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下の絶縁性樹脂とする。

このようにして、本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体を製造することができる。

＜回転電機＞
本発明の実施形態による回転電機は、前記の回転電機のコイル絶縁構造体を具備してなること、を特徴とする。

本発明の実施形態による回転電機には、例えば水力発電用の回転電機、火力発電用の回転電機等に分類されるものが包含される。

以下の実施例は、上記した実施形態の好ましい幾つかの代表例について、より詳細に示すものである。従って、下記に示された実施例に具体的に開示された技術的範囲内のみに限定されることはない。

＜実施例１＞
三菱化学株式会社製の「商品名：エピコート８１５」、Ｔｇ５５℃）を用意し、樹脂１００重量部に対し、溶融シリカフィラー（(株)龍森製「商品名：ＲＤ８−ＡＬ」）１４０重量部を配合した混合物を、実施例２と同様の絶縁キャップに導入して、硬化させて、サンプル（Ａ）〜（Ｆ）を得た。
サンプル（Ａ）〜（Ｆ）中の各エポキシ樹脂（ａ）〜（ｆ）の、ガラス転移温度＋３０℃の温度における線膨張率の値とガラス転移温度−３０℃の温度における熱膨張率の値との差は、下記通りである。
（ａ）１５×１０^−５であるエポキシ樹脂
（ｂ）１４×１０^−５であるエポキシ樹脂
（ｃ）１３×１０^−５であるエポキシ樹脂
（ｄ）１０×１０^−５であるエポキシ樹脂
（ｅ）８×１０^−５であるエポキシ樹脂
（ｆ）７×１０^−５であるエポキシ樹脂

それぞれのサンプルについて、室温から２００℃まで急速加熱した後、放冷することからなる熱耐久性試験を実施した。

その結果、上記（ａ）〜（ｃ）の樹脂を用いたサンプル（Ａ）〜（Ｃ）では、クラックの発生が認められた。上記（ｄ）〜（ｆ）の樹脂を用いたサンプル（Ｄ）〜（Ｆ）では、クラックの発生が認めらなかった。

熱膨張率の値との差が１０×１０^−５以下の絶縁性樹脂を採用する場合、実用上問題がない回転電機のコイル絶縁構造体が得られることが確認された。

熱膨張率の値の差が８×１０^−５以下の絶縁性樹脂を採用する場合、絶縁性および耐久性が更に良好な回転電機のコイル絶縁構造体が安定して提供される。

＜実施例２＞
開口を有する絶縁キャップ（外部寸法：縦５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×高さ２００ｍｍ、開口部寸法（内寸）：縦４５ｍｍ×横１４５ｍｍ×深さ１９５ｍｍ）を、その開口部を上に向けて設置した。

この絶縁キャップの開口部に、エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製「商品名：エピコート８１５」）１００重量部と溶融シリカフィラー（(株)龍森製「商品名：ＲＤ８−ＡL」）１４０重量部との混合物を導入した。

さらに、アミン系硬化剤（Air Products and Chemicals, inc.製「商品名：アンカミンK61B」）１３重量部およびアミン系硬化触媒（花王株式会社製「商品名：カオライザー」）1重量部を導入し、これらを撹拌によってよく混合した。

ついで、上記の混合物が充填された絶縁キャップを真空ポンプを備えた密閉容器内に収容し、減圧することによって、上記の混合物を脱気処理に付した。

次いで、図３に示されるように、回転電機に設けられているコイル口出部の裸導体６、７と接続導体８との組み合わせ物９が上記の混合物中に浸漬するように、上記の組み合わせ物９の周囲にエポキシ樹脂等が充填された絶縁キャップ１を配置した。この時、上記の組み合わせ物の表面温度が２５〜５０℃になるように上記の組合わせ物を通電によって加熱した。

次いで、室温にて放置して、絶縁キャップ内のエポキシ樹脂の硬化を行なって、回転電機に本発明によるコイル絶縁構造体を固定した。

ここで、このエポキシ樹脂は、ガラス転移温度が５５℃のものであって、このガラス転移温度以上の温度における線膨張率の値とガラス転移温度未満の温度における熱膨張率の値との差がのものである。

コイル絶縁構造体を取り付けた回転電機を運転したが、コイル絶縁構造体の絶縁樹脂にクラックは認められず、絶縁性および取付強度にも何ら問題がなかった。

以上のような本発明の実施形態による回転電機のコイル絶縁構造体によれば、運転開始前の常温状態から運転開始後の高温状態に繰り返して曝されても、熱応力の発生が少なく、クラックが生じにくい。このことから、機械的および電気的の特性変化ないし劣化が抑制されており、高い耐久性と信頼性が実現されている。

１絶縁キャップ
２硬化性樹脂材料
３フィラー
４硬化剤
５硬化触媒
６、７コイル口出部の裸導体部分
６’、７’ 絶縁体
８接続導体
９コイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物
１０組み合わせ物９と絶縁キャップ１の内周面との間の空隙

Claims

回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分と、
これらのコイル口出部の裸導体部分同士を電気的に接続する接続導体と、
前記のコイル口出部の裸導体部分と前記の接続導体との組み合わせ物を収容する、開口を有する絶縁キャップと
前記の組み合わせ物と前記の絶縁キャップの内周面との間に介在して配置された絶縁性樹脂を含む絶縁充填材層を具備してなる回転電機のコイル絶縁構造体であって、
前記絶縁充填材層は、室温硬化型エポキシ樹脂およびフィラーを含んでなるものであり、硬化後の前記の絶縁性樹脂は、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下のものであることを特徴とする、回転電機のコイル絶縁構造体。
前記絶縁性樹脂は、ガラス転移温度が５０〜１００℃の範囲内に存在するものである、請求項１に記載の回転電機のコイル絶縁構造体。
請求項１に記載の回転電機のコイル絶縁構造体を製造する方法であって、
開口を有する絶縁キャップの内部に、回転電機の複数のコイル口出部の裸導体部分とこれらのコイル口出部の裸導体部分同士を電気的に接続した接続導体との組み合わせ物、ならびに絶縁性樹脂を形成可能な室温硬化型エポキシ樹脂およびフィラーを含むものからなる硬化性樹脂材料を導入し、
その後、この硬化性樹脂材料を、前記の開口を有する絶縁キャップの内部において、前記のコイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物と接触した状態で硬化させて、当該絶縁性樹脂のガラス転移温度＋３０℃における線膨張率の値と当該絶縁性樹脂のガラス転移温度−３０℃における線膨張率の値との差が８×１０^−５以下である絶縁性樹脂とすることを特徴とする、回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法。
前記の硬化性樹脂材料の硬化を、硬化剤の作用によって行う、請求項３に記載の回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法。
前記の開口を有する絶縁キャップの内部に、前記の硬化性樹脂材料を導入した後に、前記のコイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物の配置を行う、請求項３または４に記載の回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法。
前記の開口を有する絶縁キャップの内部に、前記のコイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物を配置した後に、前記の硬化性樹脂材料の導入を行う、請求項３または４に記載の回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法。
前記の硬化性樹脂材料を硬化させる前および（または）硬化進行段階において、前記の硬化性樹脂材料を減圧雰囲気に曝すことからなる脱気工程を行う、請求項３〜６のいずれか１項に記載の回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法。
前記の開口を有する絶縁キャップの内部に導入する際に、前記の硬化性樹脂材料の温度よりも、前記のコイル口出部の裸導体部分と接続導体との組み合わせ物の温度が高い、請求項３〜７のいずれか１項に記載の回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法。
前記絶縁性樹脂は、ガラス転移温度が５０〜１００℃の範囲内に存在するものである、請求項３〜８のいずれか１項に記載の回転電機のコイル絶縁構造体の製造方法。
請求項１または２に記載された回転電機のコイル絶縁構造体を具備してなることを特徴とする、回転電機。