JPH07250443A

JPH07250443A - 回転電機用巻線及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07250443A
Application number: JP3834894A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Maruyama; 正一丸山; Shinichi Yamashiro; 信一山城; Kenji Mishima; 健二三島; Tomohiro Imoto; 朋広井元; Masakatsu Akimoto; 正勝秋元; Katsuo Seya; 勝雄瀬谷; Mitsuo Yasuzawa; 三男安沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】巻線絶縁に加わる熱応力を緩和し絶縁特性の
劣化が少なく、かつ仕上ワニスの密着性低下がない回転
電機用巻線及びその製造方法を提供する。【構成】巻線１の外周に対地絶縁２を施し、片面に離
型材として付加反応タイプの溶剤型シリコーンを塗布し
たスロットライナ３によって前記巻線１を包み、鉄心４
のスロット５に装着し、エポキシ系熱硬化樹脂を含浸硬
化し、鉄心４の表面及び巻線１の外表面に仕上ワニスを
塗布し形成する。【効果】本発明によれば、回転電機用巻線の熱応力を
緩和でき、良好な絶縁特性性能を有するとともに、仕上
ワニスの密着の低下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機、同期電動
機等の回転電機用巻線、及びその製造方法に係り、特に
車両用電動機等の耐熱性が要求される回転電機で、熱硬
化性樹脂を一体注入して含浸硬化する巻線に加わる熱応
力を緩和するのに好適な回転電機用巻線の絶縁構造及び
この絶縁構造を実現する回転電機用巻線の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年車両用回転電機への小型軽量化の要
求が強くなり、それに使用される回転電動機用巻線の絶
縁も、高電圧でかつ耐熱性の高いものが要求されてい
る。このような背景から、最近では高電圧でかつ耐熱性
の高い回転電機用巻線を、短期間に低価格で製造する技
術が益々必要となって来た。この要求を満足するため
に、回転電機用巻線の絶縁は、樹脂処理のひとつとし
て、巻線導体に絶縁物を巻き付け、これを鉄心のスロッ
ト内に挿入した後に熱硬化性樹脂を常圧または真空中で
含浸し、加熱硬化する方法が主流となっている。

【０００３】この方法は、絶縁物への樹脂の含浸が良好
で、絶縁性能および冷却効果を向上させることができる
という長所があり、さらに近年は特開平３−７７２０３
号公報に記載されているように、多官能エポキシ樹脂を
使用したエポキシ系含浸樹脂が開発され、取扱いの簡便
なエポキシ樹脂でも２００℃以上の高温で連続使用でき
る回転電機用巻線の絶縁を提供できるようになって来
た。しかし、高温での運転が繰り返されると、従来のよ
うに温度が低い状態での運転に比較し、巻線と鉄心との
熱膨張による熱伸びの差が大きくなり、それにより巻線
絶縁に大きな応力が加わり、最悪の場合には絶縁層にも
亀裂が発生し、絶縁破壊を起こす懸念があった。

【０００４】このような欠点を解決するために、例えば
実公昭４３−２６１８５号公報、特開昭５０−１５１３
０４号公報、あるいは特公昭５６−７３８４公報記載の
ものが提案されている。

【０００５】すなわち、実公昭４３−２６１８５号に
は、絶縁被履を施された巻線導体の外部に熱硬化性樹脂
（無溶剤ワニス）と接着しない絶縁層（離型材料）を形
成し、これを熱硬化性樹脂と接着しないスロットライナ
絶縁層を挿入した鉄心スロット内に組み込んだ後、熱硬
化性樹脂を含浸し、加熱処理する技術が開示されてい
る。また、特開昭５０−１５１３０４号公報には、シ
リコーンオイルなどをあらかじめ塗布して離型処理した
スロットライナを巻線絶縁と鉄心との間に挿入して離型
する方法が開示されている。この方法は、離型効果とし
ては、非常に有効で性能向上に寄与する効果は大きい。

【０００６】さらに、特公昭５６−７３８４号公報に
は、イソシアネート系の樹脂の場合、スロットライナ部
分を無触媒として、この部分の樹脂の接着力を小さくす
ることにより、スロットライナと鉄心間が簡単に剥離す
るようにし、熱応力を緩和するようにしたものが開示さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実公昭
４３−２６２８５号公報記載の技術にあっては、ａ．離型材料として高価なテフロン（弗素樹脂）を使用
するため、製品コストが高くなる。

【０００８】ｂ．テフロン材は、強度が小さいため素線
を鉄心に挿入するときに裂けてしまうことがある。

【０００９】ｃ．テフロン材は、軟らかすぎて腰がない
ため、ダクト付鉄心に使用する場合、ダストの部分は巻
線絶縁とテフロンライナとの間にすき間が生じ、その部
分に含浸樹脂がたまり、巻線が熱膨張するとき樹脂たま
りが障害となり、応力緩和として働かなくなることがあ
る。

【００１０】などの問題が発生するおそれがあった。

【００１１】また、特開昭５０−１５１３０４号公報記
載の技術にあっては、ｄ．樹脂含浸時にスロットライナ表面に塗布されたシリ
コーンオイルが樹脂の種類によっては含浸樹脂中に溶け
出し、くり返し使用される樹脂の耐熱性及び樹脂のポッ
トライフを短縮することがある。

【００１２】ｅ．樹脂含浸硬化時の高い加熱温度によっ
てシリコーンオイルの一部が分解され、微小な粒子とな
って揮散し、鉄心表面や巻線表面に付着し、後に鉄心表
面及び巻線表面に塗布する例えば赤色の仕上ワニスの密
着性を低下させてしまう。

【００１３】などの問題が発生するおそれがあった。

【００１４】さらに、特公昭５６−７３８４号公報記載
の技術にあっては、ｆ．一般のエポキシ樹脂の場合は、スロットライナ部分
に触媒がなくとも、絶縁層に含まれる触媒の影響によ
り、必ずしも接着力が小さくなるとは限らない。という
問題があった。

【００１５】本発明はこれらの従来技術の実状に鑑みて
なされたもので、その目的は、巻線絶縁に加わる熱応力
を緩和し、絶縁特性の劣化が少なく、かつ後に鉄心表面
および巻線表面に塗布する赤色の仕上ワニスの密着性低
下がない回転電機用巻線及びこの巻線の製造方法を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的は、スロットラ
イナの離型材層として加熱硬化型シリコーンレジンを使
用することによって達成される。この場合、加熱硬化型
のシリコーンレジンとしてはスロットライナの片面に処
理量２０〜３０ｇ／ｍ²で形成し、スロットライナ単独
で加熱するとよい。

【００１７】

【作用】加熱硬化型のシリコーンレジン、例えば付加反
応タイプの溶剤型シリコーンは、トルエン等適当な溶剤
で希釈し塗布することが可能なため、スロットライナに
薄く均一に塗布することができ、さらに主剤と硬化剤か
らなる反応タイプのため、スロットライナに単独で２０
〜３０ｇ／ｍ²塗布後、１２０℃〜１３０℃で乾燥する
と、主剤と硬化剤が反応して硬い皮膜に変化し、離型性
を発揮することができる。また、この皮膜は乾燥される
ことにより反応が終了しているため、巻線をスロットラ
イナで包んで鉄心スロット内に組込んだ後、熱硬化性樹
脂を含浸硬化のために加熱しても、従来のシリコーンオ
イルのように成分が微小な粒子となって揮散することが
ほとんどないため、鉄心表面や巻線表面に付着すること
を防止できる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明の実施例につい
て説明する。図１および図２は、車両用回転電機の巻線
構造を示す断面図、図３は本発明の実施例に係るスロッ
トライナの断面図、図４はスロットライナの従来例を示
す断面図である。

【００１９】図１および図２において、巻線１の外周に
は全周に亘って対地絶縁２が施されている。この対地絶
縁２は、巻線１に接触する内側対地絶縁２ａとこの内側
対地絶縁２ａの外側の全周にわたって形成された外側対
地絶縁２ｂとにより構成されている。前記内側対地絶縁
２ａは耐熱フィルム裏打マイカテープからなり、外側対
地絶縁２ｂはガラス平織りテープからなる。これらの内
外の対地絶縁２ａ、２ｂはそれぞれ巻線１にこの順で巻
回され、巻線１の絶縁層を形成している。

【００２０】絶縁された巻線１は図３に示すスロットラ
イナ３によって包まれ、図２に示すように鉄心４のスロ
ット５内に装着されている。このライナ３は、シート３
ａと離型材層３ｂとからなり、シート３ａは芳香族ポリ
ドアミドシートによって形成されている。本実施例で
は、厚さ０．１３ｍｍの方向族ポリアミドシート（商品
名：ＮＯＭＥＸ４１０：デュポン・ジャパン社製）を用
い、その片面に離型材層３ｂとして付加反応タイプの溶
剤型シリコーン（商品名：ＫＳ−８３０：信越化学工業
社製）が塗布され、単独で加熱乾燥されている。なお巻
線１をスロットライナ３にて包み、鉄心４のスロット５
に装着する際は、離型材層３ｂは鉄心４側に配置される
ようにスロット５内に挿入される。これに対し、比較例
は、巻線１に本実施例と全く同様な対地絶縁２を施し、
これを図４に示すスロットライナ３を用いてスロット５
内に装着されている。このライナ３は、芳香族ポリドア
ミドシート（ＮＯＭＥＸ４１０）３ａの片面に離型材層
３ｃとしてシリコーンオイル（商品名：ＫＳ−７０７：
信越化学工業社製）が塗布されている。また、このライ
ナ３は、本実施例と同様にシリコーンオイル３ｃが鉄心
４側に配置されるようにスロット５内に挿入される。

【００２１】その後、本発明の実施例及び比較例とも、
含浸樹脂として３官能エポキシ（商品名：ＹＬ−９３
２：油化シェルエポキシ社製）と２官能エポキシ（商品
名：エピコート８２８：油化シェルエポキシ社製）を質
量比１：２となるように混合し、次に酸無水物硬化剤
（商品名：ＭＨＡＣ−Ｐ：日立化成工業社製）と前記樹
脂の比率が当量比で０. ９：１. ０となるように配合し
たエポキシ系熱硬化樹脂を真空含浸し、１６０℃／３時
間＋２３０℃／１０時間の硬化スケジュールで硬化した
後、鉄心４の表面及び巻線１の外表面に仕上ワニスとし
て赤色エポキシエステル系塗料（商品名：ＷＦ−１９５
Ｒ：日立化成工業製）を塗布し、加熱乾燥して回転電機
用巻線を形成した。なお、符号６は楔であって、巻線１
のスロット５からの脱落を防止するため、スロット５の
開口部に装着されるものである。これらの本実施例およ
び比較例におけるくり返しヒートサイクル後の絶縁破壊
電圧特性を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】この表１から分かるように、本実施例およ
び比較例とも、ヒートサイクル１０００回後でも絶縁破
壊電圧は初期の８０％を有している。これは両者ともス
ロットライナ３に塗布されている離型材層３ｂ，３ｃに
より絶縁層に発生する熱応力が緩和されているためであ
ると考えられる。

【００２４】一方、仕上ワニスの密着度を調査するため
に、ポリエステル粘着テープを貼り付け、引き剥がすと
いう方法を実施した。この結果、本実施例では仕上ワニ
スが剥離しないのに対し、比較例では部分的に仕上ワニ
スが剥離することが確認された。この剥離した仕上ワニ
ス塗膜の巻線側表面の成分分析をした結果、シリコーン
オイルが検出された。これは、比較例ではシリコーンオ
イルが微小な粒子となって揮散し、巻線表面に付着して
いたため、仕上ワニスの密着性が低下したものであると
考えられる。

【００２５】図５は、含浸樹脂硬化時を想定した加熱に
よるシリコーンの揮散の状況を測定したもので、高温に
なる回転機の温度として２１０℃を前提としてシリコー
ンオイルを使用したときと前述の付加反応タイプの溶剤
型シリコーンを使用したときの加熱時間と重量現象率を
実測した実測図である。この図から、従来のシリコーン
オイルに比較し、付加反応タイプの溶剤型シリコーン
は、加熱による重量減少が少なく、成分が微小な粒子と
なって揮散することが少ないことがわかる。

【００２６】一方、図６はシリコーンオイルおよび実施
例に係る付加反応タイプ溶剤型シリコーンの塗布量とス
ロットライナ３と鉄心４間の含浸樹脂による剪断接着力
を示したものである。これによれば付加反応タイプの溶
剤型シリコーンは２０〜３０ｇ／ｍ²でスロットライナ
３に塗布することにより、従来シリコーンオイル塗布並
の離型効果を発揮できることがわかる。

【００２７】このような仕上ワニスの剥離現象が運転中
に発生するとダスト付着や吸湿などによりトラッキング
現象が発生し、最悪は絶縁破壊を起こす懸念がある。し
かし、これらの結果により、本実施例ではこのような現
象を起こす可能性がないことが確認される。

【００２８】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発
明によれば、次のような効果がある。離型材層が加熱硬
化型シリコーンレジンからなる請求項１記載の発明によ
れば、離型材により絶縁層に発生する熱応力を緩和で
き、これによって良好な電気的絶縁性能を発揮できると
ともに、離型材が微小な粒子となって揮散し、巻線表面
に付着することがないので、仕上ワニスの密着性の低下
が防止でき、トラッキング現象等による電気的絶縁性能
の低下も防止できる。

【００２９】加熱硬化型シリコーンレジンをスロットラ
イナの片面に２０〜３０ｇ／ｍ²の処理量に対応する厚
さに形成した請求項２記載の発明によれば、熱応力を十
分に緩和できる剪断接着力とすることができる。

【００３０】巻線導体に対地絶縁を施し、これをシリコ
ーン系の離型材を塗布して離型処理したスロットライナ
で包んで鉄心スロット内に組み込んだ後、エポキシ系の
熱硬化性樹脂を含浸硬化して絶縁処理を行なう回転電機
用巻線の製造方法において、前記スロットライナに施す
シリコーン系の離型材に、加熱硬化型のシリコーンレジ
ンを使用し、その処理量を２０〜３０ｇ／ｍ²とした請
求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様
の理由により、同様の効果を奏することができる。

【００３１】加熱硬化型のシリコーンレジンを、スロッ
トライナの片面に処理した後、単独で加熱乾燥する請求
項４記載の発明によれば、揮散することのない離型材層
を形成できるので、確実に仕上ワニスの密着性の低下が
防止でき、トラッキング現象等による電気的絶縁性能の
低下も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る回転電機用巻線の巻線絶
縁構造を示す断面図である。

【図２】図１の巻線絶縁を鉄心に組込んだ後の構造を示
す断面図である。

【図３】実施例に係るスロットライナの断面図である。

【図４】従来のスロットライナの断面図である。

【図５】シリコーン離型材の加熱重量減少特性を示す特
性図である。

【図６】シリコーン離型材塗布量と剪断接着力の関係を
示す特性図である。

【符号の説明】

１巻線２対地絶縁２ａ内側対地絶縁２ｂ外側対地絶縁３スロットライナ３ａシート３ｂ離型材層４鉄心５スロット６楔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井元朋広茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者秋元正勝茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者瀬谷勝雄茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者安沢三男茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対地絶縁された巻線導体を離型材層を有
するスロットライナで包み、鉄心スロット内に組み込ん
だ回転電機用巻線において、前記離型材層が加熱硬化型
シリコーンレジンからなることを特徴とする回転電機用
巻線。
【請求項２】前記加熱硬化型シリコーンレジンがスロ
ットライナの片面に２０〜３０ｇ／ｍ²の処理量に対応
する厚さに形成されていることを特徴とする請求項１記
載の回転電機用巻線。
【請求項３】巻線導体に対地絶縁を施し、これをシリ
コーン系の離型材を塗布して離型処理したスロットライ
ナで包んで鉄心スロット内に組み込んだ後、エポキシ系
の熱硬化性樹脂を含浸硬化して絶縁処理を行なう回転電
機用巻線の製造方法において、前記スロットライナに施
すシリコーン系の離型材には、加熱硬化型のシリコーン
レジンが使用され、その処理量が２０〜３０ｇ／ｍ²で
あることを特徴とする回転電機用巻線の製造方法。
【請求項４】前記加熱硬化型のシリコーンレジンは、
スロットライナの片面に処理された後、単独で加熱乾燥
されることを特徴とする請求項３記載の回転電機用巻線
の製造方法。