JPH05504460A - 電気機械の巻線の電気絶縁の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気機械の巻線の電気絶縁の製造方法 本発明は回転子と固定子のみぞ穴中に遊びを伴なって封入した巻線断片、特に部 分導体束を有する電気機械の巻線の電気的絶縁に関する。

電気機械、すなわち、モーター及び発電機、の巻線の電気的絶縁の品質は、絶縁 の個々の層の間の空気間隙、特に巻線の最外絶縁層と機械の回転子又は固定子の 薄板束（Ｂ　１ｅｃｈｐａｋｅｔ）中に設けた、その中に巻線を収容している、 みぞ穴の内壁の間の空気間隙の出現によって、少なからず低下する可能性がある 。すなわち、このような空気間隙は、運転中に薄板束中で巻線内に発生するジュ ール熱の放出を妨げる。

絶縁自体内の空気の包含及び空気間隙は、公知の方法によって著るしく低減する ことができる。しかしながら、それは絶縁の最外層とみぞ穴の内壁の間の空気間 隙の低減のためには、あまりあてはまらない。薄板束中のみぞ穴の両側を、それ ぞれ完全に平らに且つ平行に製作することは製造技術上の理由でほとんど不可能 である。みぞ穴中に収容した部分導体束が完全に角柱状の断面を有していたとし ても、みぞ穴中への導入は、絶縁した部分導体束の表面とみその両側壁の間に多 かれ少なかれ顕著な遊びを伴なってのみ可能である。

電気機械の巻線の絶縁の製造のための、いわゆる゛樹脂−リツチ”方法によって 、加工の間に流動するプラスチック中の空気の包含を減少させることができるよ うに結合材料の大きな部分を熱硬化性樹脂の形態で含有する絶縁材料から絶縁材 料を構成させるということは公知である。

その際には、絶縁材料の導入後に、巻線を高価な装置中で熱処理し且つプレス工 程において絶縁材料が含有する樹脂の硬化下にきわめて正確な寸法に持ちきたし 、それによって巻線とみぞ穴の内壁の間の比較的わずかな遊びを達成することが できる。

もう一つの、いわゆる真空含浸法によれば、巻線の絶縁は少なくとも大部分が吸 収性の多孔質絶縁材料から成っている。この場合も、いうまでもなく、みぞ穴中 への巻線の導入後に巻線とみぞ穴の内壁の間に最初に比較的大きな遊びが生じる 。次いで巻線を伴なう回転子又は固定子を容器中で硬化性含浸樹脂によって含浸 する。

その際、最初の段階で回転子又は固定子に含浸容器中で減圧を及ぼし、それによ って細孔及び間隙から空気を除去し、その後にそれを含浸樹脂洛中に入れる。引 続く含浸装置中の過剰圧力の発生によって細孔及び間隙中への含浸樹脂の侵入が 達成される。引続く比較的高い温度における熱処理において、回転子又は固定子 中に吸収された含浸樹脂並びに絶縁中に存在する結合剤及びプラスチックの硬化 が生じる。

しかしながら、従来の真空含浸法においても、部分導体絶縁とみその内壁の間の 空気間隙の出現を確実に回避することはできない。

発明の構成 本発明は、公知の方法よりも費用がかからず且つ巻線を収容する回転子又は固定 子のみぞ穴の内部の空気間隙の出現を著るしく低減することができる、冒頭の記 述において示した種類の電気機械の巻線の電気的絶縁を達成するための方法を提 供することを目的とする。

本発明の根底にある課題は、みぞ大表面と巻線部分又は部分導体束の間に生じる 間隙状の空間中に熱によって膨張することができる積層物を導入し、該積層物は 、少なくとも一つのラミネート層中に、高弾性の電気絶縁性繊維から成る弾性的 に圧縮した材料及び該繊維材料をその圧縮した状態で保持する硬化しているがし かし加熱により軟化できる熱硬化性プラスチックを含有すること、及び次いで積 層物をプラスチックが軟化するまで加熱し、それによって積層物は圧縮した繊維 材料の緩和によって弾性的に膨張して前記の間隙状の空間を充填すること、及び その後にさらに高い温度においてプラスチックを硬化させることを特徴とする、 本発明の方法によって解決することができる。この際に、プラスチックの加熱は 、膨張する積層物の細孔を充填する、含浸材料としての加熱した流動性の硬化性 プラスチックによる積層物の含浸によって、遂行することが有利である。

本発明の方法の好適実施形態においては、導入した積層物は、−面又は両面でそ れぞれ電気絶縁性の箔と隣接している、弾性的に膨張できる層を備えているが、 その際、箔の側をみぞ穴の壁に向けて積層物を間隙状の空間中に導入するか、又 は導入した積層物が両面で電気絶縁性材料から成る箔に隣接している弾性的に膨 張できる層を備えていることが好ましい。この際、導入した積層物中で箔の少な くとも一つはポリエステル又はポリイミドから成ることができ、一方、その弾性 的に膨張できる層中で繊維材料はガラス繊維、アラミド繊維又はポリエステル繊 維から成ることが好ましい。

本発明のもう一つの他の好適実施形態においては、導入した積層物中で繊維材料 を繊維フリース、繊維マット又は繊維フェルトに基づいて調製する。

本発明のさらに他の好適実施形態においては、導入した積層物の弾性的に膨張で きる層は１０〜４０重量％、好ましくは１０〜２８重量％のプラスチック含量を 有している。

図面の説明を伴う発明の実施のための一方法本発明の方法の遂行においては積層 物を必要とするが、これは方法実施例に従って以下のようにして製造することが できる。

切断した、配向していないＥ−ガラス紡糸繊維から調製した、１５０ｇ／ｒａ　 ２の表面重量を有するガラスフリースバンドを、ビスフェノールＡのジグリシジ ルエーテルに基づくエポキシ樹脂９８．４％と潜在的促進剤としてのナフテン酸 亜鉛１，６％から成る樹脂により、含浸したガラスフリースバンド中の樹脂含量 が２０重量％となるように、含浸する。

ナフテン酸亜鉛の添加は、さらに、約１２０°である使用したエポキシ樹脂のコ フラーによる融点を、含浸樹脂そのものが約７０℃の融点を示すように低下させ るという、その後の工程に対して有利な作用をも有している。

含浸は、含浸装置中で、連続的に供給する帯状のガラス繊維マットに溶剤として のメチルエチルケトン中の含浸樹脂の溶液を滴下し、次いで乾燥管を通過させて 溶剤を蒸発させることによって行なう。このようにして含浸した帯状のガラス繊 維を断片として切断してステーブル状とする。

積層物の製造のためには、図１に概念的に示すように、含浸したガラス繊維フリ ース１をプレス薄板２上に２層に重ね、次いで０．０３ｍｍの厚さのポリエステ ル箔（ポリエチレンテレフタレート）で被覆する。

約１ｍｍの厚さを有するこの堆積物４を、次いで、プレス薄板上で、加熱及び冷 却することができる圧盤を有するプレス中に持ちきたし、スペーサわくに向って 圧盤を押付けることによって、０．３３ｍｍの厚さまで圧縮する。次いて圧盤を １２０℃に加熱し、約１時間にわたってこの温度を保つ。それによって圧縮物は 完全に加温され、含浸樹脂はその低い融解温度範囲に達し、かくして流動して繊 維フリースの全体上に均一に広がる。次いで圧盤、それと共に圧縮物を再びほぼ 室温まで冷却し、それにより含浸樹脂を再び固化させると、圧縮された層４は、 仕上った積層物５（図２参照）となり、次いでそれをプレスから取出す。

電気機械の巻線の電気的絶縁の調製及びみそ中へのその固定を、次いで図３に従 って説明する。

図３は、二つの封入した部分導体束８を有する回転子又は固定子の薄板束７中の みぞ穴６の断面を示す。各部分導体束８は、比較的結合剤に富んだ雲母−プラス チック箔複合物から成ることができる個々の導体絶縁１０を有する六つの銅導体 ９及び一つの、たとえば、雲母−ガラス布複合物に基づく、結合剤に乏しい部分 導体束絶縁１１から成っている。

なおからのみぞ穴６中に、それぞれ一つの、前記の積層物５から切断し且つ組立 てたものである、直方体の形態を有するみぞ大部分空間に適応するケース１２を 挿入する。この際には、図３中では重ねであるように示しであるケース１２のふ たの領域１３は、なお開いている。次いでみぞ穴６中に巻線を挿入する。このと き二つの部分導体束８の間に膨張可能な積層物５からの帯１４を配置する。次い でケース１２の二つのふた部分を相互に折り重ねたのち、みぞ穴（さび１５を差 し込む。図３は工程中のこの段階における配置を示す。

次いで、回転子又は固定子に、通常の方法で、減圧含浸を施したのち、オーブン 中で比較的高い温度で硬化させる。

含浸過程において、加熱した、比較的低粘度の流動性の含浸樹脂が、みぞ穴の内 部のすべての自由間隙及び細孔中に、特にケース１２と帯１３の膨張性の積層材 料の細孔中にも、侵入する。それによって、圧縮した状態にある繊維材料を含有 するプラスチックが溶融するに至り、そのために繊維材料は弾性的に緩和し、そ の際みぞ穴中の間隙状の空間が一様に満されると共に部分導体束８に対して圧力 を及ぼす。空間の一様な充填と加わる圧力によって、含浸後に絶縁系中の内部に なお空気間隙及び空気の包含が残留するおそれ及びそのような空気間隙が電気機 械の運転の経過中に生成する危険が、著るしく低減する。

本発明の方法によって調製した絶縁の利点は、積層材料自体が原則として部分導 体束絶縁の構成に対しても用いることができる成分から成っているということに ある。それによって、本発明の方法においては、公知の減圧含浸方法によって調 製した絶縁系において一般的であるよりも遥かに薄く施工することができる。

図４及び５は、部分導体束を取り囲む積層ケースの別の変更形態を断面として概 念的に示している。図４においてはケース１７の二つのふたの領域１６は重ね合 わせて仕上げであるのではな（、一つの帯状積層物１８が下敷きになっている。

図５によれば、ケースは、それぞれＵ字形の断面を有する二つの部分１９及び２ ０から成っており、それらはその脚の領域で重ねである。この場合にもまた上方 のケース部分２０は積層物の帯２１が下敷きになっている。しかし、この実施形 態は、上方のケース部分２０が膨張させることができない積層材料から成ってい るように変更することもできる。弾性的に膨張させることができる積層物を、み ぞ穴の長さの方向においてみぞ穴の出口まで重ねて使用することもできる。これ は、みぞ穴から巻線頭部までの移行領域における絶縁層が同質となり、それによ って公知の絶縁方法によって可能であるよりもすぐれた絶縁性能を与えるという 効果を有している。

本発明の方法において使用する積層物は、異なる層の組合わせから成ることがで きる。箔及び弾性的に膨張できる層からの２層構造の場合には、たとえばＦ級の 電気機械に対してはポリエステル基を使用することができ、Ｈ級の機械に対して は、たとえば、ポリイミド箔を用いることができる。弾性的に膨張できる層は、 ガラス繊維フリース、ガラス繊維マット、ポリエステルフェルト又はアラミドフ ェルト（ノメツクスフエルト）から製造することが好ましい。

個々の層の厚さの指定及び膨張の前後の全体の厚さと共に他のいくつかの積層の 好適例を以下に示す： ｂ）　ポリイミド箔（カプトン）　０．０２５ｍｍガラス繊維マット　０．３０ ｍｍ 全体　約０．３３ｍｍ 膨張後　約１．０ｍｍ Ｃ）　ポリエステル基　０．０３０ｍｍガラス繊維フリース　０．１ｍｍ 全体　約０．１３ｍｍ 膨張後　約０．２５ｍｍ ｄ）　ポリイミド箔（カプトン）　０．０２５ｍｍアラミドフェルト（ノメツク ス）　０．１５ｍｍ全体　約０．１９ｍｍ 膨張後　約０．３０ｍｍ みぞ穴壁と部分導体束の間の間隙中において積層物の箔がみぞ穴壁に向いている 配置は、巻線の取外しに際して箔がいわば分離箔として働らくという利点を有し ている。

さらに他の変更形態においては、積層物は３層構造から成ることができ、その場 合に積層物中の弾性的に膨張できる層の両側に箔が接しているか又は一層の箔の 両側に弾性的に膨張できる層が接しているという構造をとることができる。

実用性 本発明の方法は、牽引モーターの製造において、及び回転子又は固定子の薄板束 中のみぞ穴がみぞ穴被覆を有している場合の、あらゆる機械において、特に有利 である。

要　約　書 本発明の方法は真空含浸法による電気機械の巻線の電気的絶縁の製造に対して有 用である。巻線を固定子又は回転子のみぞ穴（６）中に入れる前に、高度に弾性 の電気絶縁性繊維から成る弾性的に圧縮できる材料及び固化しているが、加熱す ると軟化することができる、繊維状の材料を圧縮した状態で保持する、熱硬化性 合成樹脂からの少なくとも一層を含有する積層物（５）で、みぞ穴（６）を被覆 する。回転子又は固定子を挿入して、みぞ穴（６）を封じたのち、回転子又は固 定子に真空含浸を施し、次いでオーブン中で硬化させる。含浸の間に、熱含浸樹 脂は弾性的に膨張できる積層物の細孔中に浸透し、合成樹脂の融解を生じさせる 。それによって繊維材料は弾性的に緩和して、みぞ穴中の隣接する空間を一様に 充填する。

国際調査報告 国際調査報告 ＾Ｔ　９１０００２１ ＳＡ　４４６８０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．みぞ穴表面と巻線部分あるいは部分導体束（８）の間に生じる間隙状の空間 中に熱によって膨張することができる積層物（５）を導入し、その積層物は、少 なくとも一つのラミネート層中に、高弾性の電気絶縁性繊維から成る弾性的に圧 縮した材料及び該繊維材料をその圧縮した状態で保持する硬化しているがしかし 加熱により軟化できる熱硬化性プラスチックを含有すること、及び次いで積層物 （５）をプラスチックが軟化するまで加熱し、それによって積層物は圧縮した繊 維材料の緩和により弾性的に膨張し且つ前記の間隙状の空間を充填すること、及 びその後にプラスチックをさらに高い温度で硬化させることを特徴とする、回転 子又は固定子のみぞ穴（６）中に遊びを伴なって挿入した巻線部分、特に部分導 体束（８）を有する、電気機械の巻線の電気的絶縁の調製方法。 ２．プラスチックの加熱は、膨張する積層物の細孔を充填する、含浸媒体として の、熱い、流動性の、硬化性プラスチックによる積層物（５）の含浸によって行 なうことを特徴とする上記第１項記載の方法。 ３．使用する積層物（５）は少なくとも一面で弾性的に膨張することができる層 に隣接する電気絶縁性の材料を有していることを特徴とする上記第１又は２項記 載の方法。 ４．箔の側をみぞ穴壁に向けて積層物（５）を間隙状の空間中に挿入することを 特徴とする上記第３項記載の方法。 ５．使用する積層物（５）は、両面に、それぞれ、弾性的に膨張できる層に隣接 する電気絶縁性材料から成る箔を有していることを特徴とする上記第３又は４項 記載の方法。 ６．使用する積層物（５）は、電気絶縁性材料から成る一層の箔の両面に隣接す る弾性的に膨張できる層を有していることを特徴とする上記第１〜３項記載の方 法。 ７．使用する積層物（５）中には少なくとも一層のポリエステルから成る箔が存 在することを特徴とする上記第３〜６項記載の方法。 ８．使用する積層物（５）中には少なくとも一層のポリイミドから成る箔が存在 することを特徴とする上記第３〜６項記載の方法。 ９．使用する積層物（５）中にはガラス繊維から成る繊維材料が少なくとも優勢 に存在することを特徴とする上記第１〜８項記載の方法。 １０．使用する積層物（５）の弾性的に膨張できる層中にはアラミド繊維から成 る繊維材料が少なくとも優勢に存在することを特徴とする前記第１〜８項記載の 方法。 １１．使用する積層物（５）の弾性的に膨張できる層中にはポリエステル繊維か ら成る繊維材料が少なくとも優勢に存在することを特徴とする前記第１〜８項記 載の方法。 １２．使用する積層物（５）の弾性的に膨張できる層中には繊維フリース、繊維 マット又は繊維フエルトに基づく繊維材料が存在することを特徴とする前記第１ 〜１１項記載の方法。 １３．使用する積層物（５）の弾性的に膨張できる層は１０〜４０重量％のプラ スチック含量を有していることを特徴とする上記第１〜１２項記載の方法。 １４．使用する積層物（５）の弾性的に膨張できる層は１０〜２８重量％のプラ スチック含量を有していることを特徴とする上記第１３項記載の方法。