JPH09219949A

JPH09219949A - 回転電機および電気機器用絶縁シート

Info

Publication number: JPH09219949A
Application number: JP8027992A
Authority: JP
Inventors: Morimichi Unno; 盛道海野; Akihiro Sekine; 昭裕関根; Keisuke Yamanaka; 桂介山中; Shuichi Ohara; 周一大原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】スロット絶縁物の耐熱性と機械挿入性を向上
することのできる回転電機を提供すること。【解決手段】固定子鉄心６ａの内周部分に形成された
スロット９内に、芳香族ポリアミド不織布の両面にＰＥ
Ｔフィルムを貼合わせた絶縁シートからなるスロット絶
縁物１０を設け、自己潤滑性エナメル線１１を乱巻して
固定子巻線６ｂを構成し、スロット絶縁物１０と同様の
絶縁シートからなる絶縁くさび１２をスロット９の開口
部に打込み、不飽和ポリエステル樹脂または不飽和エポ
キシエステル樹脂からなる絶縁ワニスをスロット９内お
よび巻線端部分に含浸し、加熱硬化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機および電
気機器用絶縁シートに係り、特にＦ種（１５５℃）絶縁
に好適なかご形誘導電動機などの回転電機、およびこの
ような回転電機などに使用するに好適な電気機器用絶縁
シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】回転電機、例えば汎用かご形誘導電動機
の一例を図７に示す。

【０００３】この図７において、１はハウジングで、枠
体あるいはフレームとも呼ばれるもので、鋳鉄や鋼板な
どによりほぼ筒状に作られ、電動機の外被を構成してい
る。２，３はエンドブラケットで、軸受ブラケットとも
呼ばれ、軸受４，５を収納し、ハウジング１の両端にイ
ンロー嵌合され、ボルトなどにより取付けられている。
６は固定子で、珪素鋼板の積層体で作られた固定子鉄心
６ａと、この固定子鉄心６ａの内周部に多数設けられて
いるスロットに巻回された固定子巻線６ｂとで構成され
ている。７は回転子で、珪素鋼板の積層体で作られた回
転子鉄心７ａと、この回転子鉄心７ａにアルミダイカス
ト成型されたかご形回転子巻線（導電バーとエンドリン
グからなっている。）７ｂおよび冷却用羽根７ｃとで構
成され、回転軸８に取付けられている。なお、この図で
は、かご回転子巻線７ｂのうちのエンドリング部分だけ
が現われている。そして、回転軸８は、エンドブラケッ
ト２，３の軸受４，５により回転自在に保持されてお
り、これにより回転子７は固定子６に対向した位置で回
転するように構成されている。

【０００４】また図１に示すように、上記固定子巻線６
ｂは、固定子鉄心６ａの内周部に設けられているスロッ
ト９内に、ほぼ断面Ｕ字形のスロット絶縁物１０を介し
て、合成樹脂エナメル線１１を例えば巻線機により乱巻
することによって構成されており、円弧状の絶縁くさび
１２をスロット９の開口部に打込んで、固定子巻線６ｂ
のスロット内での固定と固定子鉄心６ａに対する絶縁処
理を行い、さらに、絶縁ワニスをスロット９の内部およ
びスロット９の外部に突出した巻線端部分に含浸し、加
熱硬化させて一体に固着している。

【０００５】上記スロット絶縁物１０および絶縁くさび
１２としては、例えば芳香族ポリアミド（Ｄｕｐｏｎｔ
社製：Ｎｏｍｅｘ：登録商標名）シート単体または、ポ
リエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略称す
る。）シート単体が用いられ、上記合成樹脂エナメル線
１１としては、例えばエステルイミド線、または、ポリ
エステルアミドイミド線が用いられ、上記絶縁ワニスと
しては、例えばスチレン、トルエン、キシレンなどの有
機溶剤を含む溶剤型絶縁ワニス、または、無溶剤型絶縁
ワニスが用いられる。

【０００６】一方、特開昭５９−４００２号公報、特開
昭５９−４００３号公報および特開昭５９−６３９４４
号公報には、絶縁シートと水溶性絶縁ワニスとを組合わ
せて汎用電動機用のＦ種絶縁の電気巻線がそれぞれ開示
されている。

【０００７】そして、特開昭５９−４００２号公報で
は、上記絶縁シートとしてポリエステルシートと四弗化
エチレンシートの貼合わせたものを用い、また、特開昭
５９−４００３号公報では、ポリエステルシートとポリ
プロピレンシートの貼合わせたものを用い、さらに、特
開昭５９−６３９４４号公報では、ポリエステルシート
にアラミド樹脂を塗布、焼付けしたものを用いている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術はいずれも水溶性絶縁ワニスを用いているため、
その加熱硬化に長時間を要し、また、加熱硬化後に水分
が残存する虞れがあり、特に残存した水分が逃げにくい
密閉型電動機において特に問題となる。

【０００９】また、回転電機の小型軽量化のためには、
スロット内での巻線占積率の向上や、巻線端部分におけ
る曲率半径の縮小が必要であるが、これに伴って、エナ
メル線１１同志やエナメル線１１のスロット絶縁物１０
に対する滑りが悪いと、エナメル線はその巻線時にスロ
ット部で擦られて損傷し易く、かつ、挿入しにくくなっ
て作業性が悪くなるという問題があった。

【００１０】さらに、スロット絶縁物１０および絶縁く
さび１２として上記した芳香族ポリアミドシート単体を
用いた場合、耐熱性には問題はないが、剛性が比較的低
いためにスロット内への機械挿入性が悪く、かつ、材料
コストが高くなるという問題があり、また、ＰＥＴシー
ト単体を用いた場合には、スロット内への機械挿入性は
良いが、耐熱性はＢ種絶縁が限界であった。

【００１１】したがって、本発明の第１の目的は、スロ
ット絶縁物の耐熱性と機械挿入性を向上することのでき
る回転電機を提供することにある。

【００１２】また、第２の目的は、スロット絶縁物の耐
熱性と機械挿入性を向上し、かつ、固定子巻線を構成す
る電線の被膜の損傷を少なくすることのできる回転電機
を提供することにある。

【００１３】さらに、第３の目的は、スロット絶縁物の
耐熱性と機械挿入性を向上し、かつ、絶縁ワニスの耐熱
性と耐クラック性を向上することのできる回転電機を提
供することにある。

【００１４】さらに、第４の目的は、スロット絶縁物の
耐熱性と機械挿入性を向上し、かつ、ハウジングからの
熱放散性を良好にするとともに機械を小型、軽量化する
ことのできる回転電機を提供することにある。

【００１５】さらに、第５の目的は、耐熱性と剛性に優
れた回転電機などの電気機器に使用される絶縁シートを
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、スロット絶縁物として、芳香族ポリアミ
ド不織布の両面にＰＥＴフィルムを貼合わせてなる絶縁
シートを使用し、より望ましくは、上記スロット絶縁物
を、その全体の厚さが０．０５〜０．３５ｍｍで、か
つ、芳香族ポリアミド不織布の厚さがシート全体の厚さ
の３３〜５０％になるようにしたことを特徴とし、ま
た、上記固定子巻線を、自己潤滑性のエナメル線で構成
したことを特徴とし、さらに、上記絶縁ワニスとして、
不飽和ポリエステル樹脂または不飽和エポキシエステル
樹脂を使用し、より望ましくは、上記絶縁ワニスの硬化
物を、そのガラス転移温度が１２０℃以下、線膨張係数
が７．０×１０~⁵／℃以下で、かつ、室温における初期
弾性率が１００〜３５０ｋｇ／ｍｍ²となるようにした
ことを特徴とし、さらに、上記ハウジングを、アルミ合
金ダイカストで構成したことを特徴とし、さらに、電気
機器用絶縁シートを、芳香族ポリアミド不織布の両面に
ＰＥＴフィルムを貼合わせて構成したことを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図
１，図２および図７を用いて説明する。

【００１８】本発明が適用される回転電機、例えば汎用
かご形誘導電動機の構成は、図７および図２に示した従
来の汎用かご形誘導電動機の構成とほぼ同じであるが、
以下に述べる点で相違している。

【００１９】すなわち、この実施形態においては、スロ
ット絶縁物１０および絶縁くさび１２に使用する絶縁シ
ート１３として、図２に示すような、芳香族ポリアミド
不織布１４の両面にＰＥＴフィルム１５を接着剤で接着
して貼合わせたものを用いている。

【００２０】ここで使用する接着剤としては、無溶剤
系、溶剤系とも用い得るが、接着剤の耐熱性や接着剤を
積層する作業性から考えて硬化型の溶媒系の接着剤が好
ましい。その一例としてポリウレタン系の接着剤につい
て述べると、通常市販されているポリウレタン系の接着
剤を用いてもよいが、耐熱性の点からあらかじめイソシ
アネート（好ましくは芳香族イソシアネート）とポリプ
ロピレングリコールやポリエステルなどとを反応させた
イソシアネートのプレポリマを作成し、該プレポリマと
ポリプロピレングリコール、ポリエステル、ポリオール
などとからなるポリウレタン系の接着剤が好ましい。該
プレポリマとポリプロピレングリコール、ポリエステ
ル、ポリオールなどは、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの
有機溶媒中に均一混合され接着剤溶液となる。また該接
着剤に難燃剤などの無機又は有機添加剤を接着性を損な
わない程度に添加することはさしつかえない。

【００２１】このような構成の絶縁シート１３は、後述
の絶縁ワニスとの相性がよく、熱劣化による特性の低下
が少ない。これは初期的には、絶縁シート１３が絶縁ワ
ニス中のスチレン等に対する耐薬品性がよく、しかも、
芳香族ポリアミド不織布１４の両面のＰＥＴフィルム１
５が絶縁シート１３全体の剛性を高めるため、スロット
９内への機械挿入性が向上し、さらに芳香族ポリアミド
不織布１４そのものが耐熱性があり、ＰＥＴフィルム１
５の芯材となって絶縁シート１３全体の耐熱性を向上
し、絶縁シート１３全体としてＦ種絶縁の耐熱性を満足
するものが得られる。

【００２２】また、エナメル線１１として、例えば表面
に潤滑剤を塗布したり、被膜内に潤滑剤を含ませて潤滑
剤が表面に滲み出るようにした自己潤滑剤エナメル線を
用いている。このような自己潤滑性エナメル線を用いる
ことにより、エナメル線１１同士やスロット絶縁シート
１３に対する滑りがよくなって、エナメル線１１の被膜
の損傷が少なくなり、巻線作業性も向上する。なお、自
己潤滑性エナメル線としては、耐熱性、耐薬品性、表面
滑性および耐摩耗性に優れ、かつスロット９内への機械
挿入性に優れたＦ種絶縁に適合するものが望ましい。

【００２３】さらに、スロット９内およびスロット９の
外部へ突出した巻線端部分に含浸する絶縁ワニスとし
て、高接着強度、耐クラック性、耐薬品性等が優れた不
飽和エポキシエステル樹脂または不飽和ポリエステル樹
脂を用いている。固定子巻線６ｂに働く機械力のうち
で、特に重要な運転時の応力を考えると、起動時と停止
時のヒートサイクルによる応力（導体と絶縁層の熱膨張
差に起因する。）と電磁力、および回転子の回転による
振動力が挙げられるが、これらの応力による固定子巻線
６ｂの絶縁層の摩耗、剥離等に対しては、上記したよう
な絶縁ワニスを用いることにより、充分に満足するもの
が得られる。なお、このような絶縁ワニスを固定子巻線
６ｂ等に含浸し、加熱硬化した絶縁ワニスの硬化物とし
て、そのガラス転移温度が１２０℃以下、線膨張係数が
７．０×１０~⁵／℃以下で、かつ、室温における初期弾
性率が１００〜３５０ｋｇ／ｍｍ²のものを選択するこ
とにより、絶縁ワニスで処理された固定子巻線６ｂのヒ
ートサイクル中に発生する熱応力をより低減して、Ｆ種
絶縁の耐熱性を達成することができる。

【００２４】さらに、ハウジング１は、従来と同様に鋳
鉄製または鋼板製とするか、あるいは、アルミ合金ダイ
カスト製としている。そして、アルミ合金ダイカスト製
ハウジングとした場合には、鋳鉄製や鋼板製ハウジング
とした場合に比べて、熱放散性（熱伝導率）がよいた
め、同じＦ種絶縁材料を用いてもよりコンパクトな絶縁
で対応でき、小型化を図ることができる。また、ダイカ
スト製とすれば、設計値通りの薄肉および厚肉の部分を
精度よく形成できるので、機械加工等もあまり必要とせ
ず、製造工程を短縮することが可能であり、しかも、ア
ルミ合金は鋳鉄等に比べて比重が小さいため、軽量化を
図ることもできる。

【００２５】さらに、図２に示した絶縁シート１３は、
上記したスロット絶縁物１０や絶縁くさび１２に限ら
ず、その他の電気機器の絶縁にも使用することが可能で
あり、電気機器用として広く使用した場合、芳香族ポリ
アミド不織布１４の両面のＰＥＴフィルム１５が絶縁シ
ート全体の剛性を高め、また、芳香族ポリアミド不織布
１４そのものが耐熱性を有し、ＰＥＴフィルム１５の芯
材となって絶縁シート全体の耐熱性を高めるため、絶縁
シート１３全体として剛性と耐熱性に優れたものとな
る。

【００２６】

【実施例】

〔実施例１〕膜厚１２５μｍの芳香族ポリアミド不織布
１４の両面に５０μｍのＰＥＴフィルム１５を貼合わせ
た絶縁シート１３（新興化学製：ＴＮＴ２５２：商品
名）をほぼＵ字形に成形し、スロット絶縁物１０として
固定子鉄心６ａのスロット９内に設ける。

【００２７】上記スロット絶縁物１０の内側に、自己潤
滑性アミドイミドオーバーコートエステルイミド線（日
立電線製：１ＡＩ−ＥＩＷ−Ｅ：商品名）１１からなる
巻線６ｂを挿入し、さらに、上記絶縁シート１３を断面
をほぼ円弧状に成形してなる絶縁くさび１２を打ち込
み、スロット９内部および巻線端部分へ不飽和エポキシ
エステルワニス（日東電工製：ＮＶ−５５０２：商品
名）を含浸処理した後、１００〜１６０℃で加熱硬化さ
せて固定子鉄心６ａとの間を一体に固着し、固定子６を
作製した。また、回転子鉄心７ａにアルミダイカスト製
法によりかご形回転子巻線７ｂと冷却用羽根７ｃを一体
に形成して回転子７を作製する。

【００２８】次に、加熱膨張させた外径２５０ｍｍの鋳
物製ハウジングに上記固定子６を挿入し、さらに上記回
転子７をエンドブラケット２，３，および軸受４，５を
用いて組み込んで３．７ｋｗの４極のかご形誘導電動機
を完成した。

【００２９】また、上記絶縁シート１３（膜厚１２５μ
ｍの芳香族ポリアミド不織布１４の両面に５０μｍのＰ
ＥＴフィルム１２を貼り合わせた構成）を上記のかご形
誘導電動機の作製条件と同じ条件で絶縁ワニス処理を施
し、引張り試験用の試験片を作製した。

【００３０】上記絶縁シート１３の引張り強度の熱劣化
特性の代表例として２１０℃における特性を図４の特性
Ａとして、また、１６５〜２１０℃の各熱劣化温度にお
ける初期の引張り強度の５０％になるまでの時間を寿命
とした時のアレニウスプロットを同じく特性Ａとして図
６に示す。

【００３１】図４の特性Ａに示すように、後述の比較例
１と比べて強度低下が著しく改善され、図６の２万時間
に相当する耐熱温度は１６８℃で十分Ｆ種絶縁の耐熱性
を有することが確認された。

【００３２】なお、絶縁シート１３の引張試験は、幅１
５ｍｍ×長さ２００ｍｍの試験片を、島津製作所製ＤＳ
Ｓ−５０００型オートグラフを用い、チヤック間距離１
００ｍｍ，引張速度２００ｍｍ／分で行なった。また、
熱劣化試験は、温度２１０℃、１８０℃、１６５℃のそ
れぞれの熱風循環式恒温槽内に試験片を吊り下げ、所定
時間経過後取り出し、上記引張試験を行った。なお、引
張試験は２５℃における５本の試験片の平均値で示し
た。

【００３３】〔実施例２〕膜厚１００μｍの芳香族ポリ
アミド不織布１４の両面に７５μｍのＰＥＴフィルム１
５を貼合わせた絶縁シート１３（新興化学製：ＴＮＴ３
４３：商品名）を用いた他は、上記実施例１と同様にし
て作製した絶縁シートの引張り強度の熱劣化特性の代表
例として２１０℃における特性を図４の特性Ｂに示す。
また、１６５〜２１０℃の各熱劣化温度における初期の
引張り強度の５０％になるまでの時間を寿命とした時の
アレニウスプロットを図６の特性Ｂに示す。

【００３４】図４の特性Ｂから分かるように後述の比較
例１と比べて強度の低下が大幅に改善され、図６の２万
時間に相当する耐熱温度は１６３℃であり、十分Ｆ種絶
縁の耐熱性を有することが確認された。

【００３５】〔実施例３〕膜厚７５μｍの芳香族ポリア
ミド不織布１４の両面に７５μｍのＰＥＴフィルム１５
を貼合わせた絶縁シート１３（新興化学製：ＴＮＴ３３
３：商品名）を用いた他は、上記実施例１と同様にして
作製した試験片を用いて測定した引張り強度の熱劣化特
性の代表例として２１０℃における特性を図４の特性Ｃ
に示す。また、１６５〜２１０℃の各熱劣化温度におけ
る初期の引張り強度の５０％になるまでの時間を寿命と
した時のアレニウスプロットを図６の特性Ｃに示す。

【００３６】図４の特性Ｃから分かるように後述の比較
例１と比べて強度の低下が改善され、図６の２万時間に
相当する耐熱温度は１５９℃であり、十分Ｆ種絶縁の耐
熱性を有することが確認された。

【００３７】〔実施例４〕膜厚１７５μｍの芳香族ポリ
アミド不織布１４の両面に２５μｍのＰＥＴフィルム１
５を貼合わせた絶縁シート１３（新興化学製：ＴＮＴ１
７１：商品名）を用いた他は上記実施例１と同様にして
固定子６を作製した。また、不飽和エポキシエステルワ
ニス（日東電工製：ＮＶ−５５０２：商品名）を含浸、
加熱硬化した絶縁シートの引張り強度の熱劣化特性の代
表例として２１０℃における特性を図４の特性Ｄに示
す。

【００３８】図４の特性Ｄに示すように、後述の比較例
１と比べて強度低下が著しく改善された。また、２１０
℃の熱劣化温度による５５日の加熱劣化では劣化が飽和
してそれ以上進まず、絶縁シートの引張り強度は初期値
の５０％まで低下しなかった。また、その他の加熱劣化
温度でも絶縁シートの引張り強度の低下が少なかった。

【００３９】〔実施例５〕膜厚５０μｍの芳香族ポリア
ミド不織布１４の両面に１００μｍのＰＥＴフィルム１
５を貼合わせた絶縁シート１３（新興化学製：ＴＮＴ４
２４：商品名）を用いた他は、上記実施例１と同様にし
て作製した絶縁シートの引張り強度の熱劣化特性の代表
例として２１０℃における特性を図４の特性Ｅに示す。
また、１６５〜２１０℃の各熱劣化温度における初期の
引張り強度の５０％になるまでの時間を寿命とした時の
アレニウスプロットを図６の特性Ｅとして示す。

【００４０】図４の特性Ｅから分かるように後述の比較
例１と比べて強度の低下が改善され、図６の２万時間に
相当する耐熱温度では１５６℃であり、十分Ｆ種絶縁の
耐熱性を有することが確認された。

【００４１】〔比較例１〕図３に本比較例で用いた絶縁
シート１６の断面構成図を示す。

【００４２】膜厚１２５μｍのＰＥＴフィルム１８の両
面に５０μｍの芳香族ポリアミド不織布１７を貼合わせ
た絶縁シート１６（新興化学製：ＮＴＮ２５２：商品
名）を用いた他は、実施例１と同様にして作製した絶縁
シートの引張り強度の熱劣化特性の代表例として２１０
℃における特性を図５の特性Ｆに示す。また、１６５〜
２１０℃の各熱劣化温度における初期の引張り強度の５
０％になるまでの時間を寿命とした時のアレニウスプロ
ットを図６の特性Ｆに示す。

【００４３】図５の特性Ｆから分かるように強度の低下
が大きく、図６の２万時間に相当する耐熱温度は１３９
℃となりＦ種絶縁の耐熱性を有していないことが確認さ
れた。

【００４４】〔比較例２〕膜厚２５０μｍのＰＥＴフィ
ルム単体からなる絶縁シートをスロット絶縁物として用
いた他は、上記実施例１と同様にして作製した絶縁ワニ
ス処理絶縁シートの引張り強度の熱劣化特性の代表例と
して２１０℃における特性を図５の特性Ｇに示す。ま
た、１６５〜２１０℃の各熱劣化温度における初期の引
張り強度の５０％になるまでの時間を寿命とした時のア
レニウスプロットを図６の特性Ｇに示す。

【００４５】図５の特性Ｇから分かるように引張り強度
の低下が大きく、図６の２万時間に相当する耐熱温度は
１３６℃となりＦ種絶縁の耐熱性を有していないことが
確認された。

【００４６】〔比較例３〕膜厚２５０μｍの芳香族ポリ
アミド不織布単体からなる絶縁シートをスロット絶縁物
として用いた他は、上記実施例１と同様にして作製した
絶縁ワニス処理絶縁シートの引張り強度の熱劣化特性の
代表例として２１０℃における特性を図５の特性Ｈに示
す。図５の特性Ｈから分かるように２１０℃で５５日加
熱劣化しても絶縁シートの引張り強度はほとんど低下し
なかった。また、その他の加熱劣化温度でも絶縁シート
の引張り強度の低下が少なかった。

【００４７】〔実施例６〕図１の固定子鉄心６ａのスロ
ット９内部および巻線端部分へ含浸、加熱硬化する絶縁
ワニスを不飽和ポリエステルワニス（日立化成工業製：
ＷＰ−４３５Ｈ：商品名）に変更した他は、実施例１と
同様にして作製した絶縁シートの引張り強度の熱劣化特
性を測定した。

【００４８】本実施例の引張り強度は、各劣化温度にお
いて比較例１より低下が少なく、各熱劣化温度における
引張り強度が初期値の５０％になるまでの時間を寿命と
し、アレニウスプロットにより求めた２万時間の耐熱温
度は１５８℃であった。

【００４９】〔実施例７〕絶縁ワニスで処理した固定子
巻線導体のヒートサイクル中に発生する熱応力による耐
クラック性を測定するために、自己潤滑性アミドイミド
オーバーコートエステルイミド線（日立電線製：１ＡＩ
−ＥＩＷ−Ｅ：商品名）でバイファイラーコイルを作製
し、これに不飽和エポキシエステルワニス（日東電工
製：ＮＶ−５５０２：商品名）を含浸処理し、１５０℃
で２時間硬化した。

【００５０】このバイファラーコイルを１５５℃／２時
間⇔−４０℃／２時間を１サイクルとするヒートサイク
ル試験を５サイクル行った。その結果、すべてのバイフ
ァイラーコイルにクラックの発生は認められなかった。

【００５１】これとは別に、上記と同一の硬化条件で上
記ＮＶ−５５０２により樹脂板を作製した。樹脂板は機
械加工し、８ｍｍ角で厚さ１５ｍｍの試験片Ａを、また
幅４ｍｍ×厚さ１ｍｍ×長さ３５ｍｍの試験片Ｂを作製
した。真空理工製熱物理試験装置ＴＭＡ−３０００型を
用い、試験片Ａのガラス転移温度（Ｔｇ）とＴｇ以下の
線膨張係数（α）を、また、レオロジー製粘弾性測定装
置ＤＶＥ−Ｖ４型を用いて試験片Ｂの室温の引張り弾性
率を求めた。

【００５２】本実施例の樹脂硬化物のＴｇは１１５℃，
αは６.９×１０~⁵／℃、室温における引張り弾性率は
３４５ｋｇ／ｍｍ²であった。

【００５３】〔実施例８〕バイファイラーコイルに浸漬
含浸処理する絶縁ワニスとして不飽和ポリエステルワニ
ス（日立化成工業製：ＷＰ−４３５Ｈ）を用い、１２０
℃で３時間硬化した他は、実施例７と同様にしてバイフ
ァイラーコイルを作製し、ヒートサイクル試験、Ｔｇ、
αおよび室温の引張り弾性率を測定した。ヒートサイク
ル試験の結果は良好であり、Ｔｇは６６℃、αは５.８
×１０~⁵／℃、室温の引張り弾性率は１０５ｋｇ／ｍｍ
²であった。

【００５４】〔比較例４〕バイファイラーコイルに浸漬
含浸処理する絶縁ワニスとして無水酸硬化エポキシワニ
ス（日立化成工業製：ＫＥ−５７１：商品名）を用い、
１５０℃／１時間硬化した他は実施例７と同様にしてバ
イファイラーコイルを作製し、ヒートサイクル試験、Ｔ
ｇ、αおよび室温の引張り弾性率を測定した。

【００５５】その結果、ヒートサイクル試験では５サイ
クル目で５本のバイファイラーコイルの内２本にクラッ
クが発生した。また、本比較例の樹脂硬化物のＴｇは１
２５℃、αは７.２×１０~⁵／℃、室温の引張り弾性率
は３７０ｋｇ／ｍｍ²であった。

【００５６】〔比較例５〕スロット絶縁物を構成する絶
縁シートとしてはＰＥＴフィルム単体を、また、固定子
巻線を構成するエナメル線にはエステルイミド線を用い
た他は実施例１と同様にし、固定子を保持するハウジン
グが外径２２３ｍｍの鋳鉄製である３.７ｋｗの４極の
かご形誘導電動機を製造し、重量および容積を測定し
た。これを後述の実施例９と比較した。

【００５７】〔実施例９〕固定子を保持するハウジング
が外径２２３ｍｍのアルミ合金ダイカスト製である以外
は実施例１と同様の３.７ｋｗの４極のかご形誘導電動
機を製造し、重量と容積を測定し比較例５と比較した。

【００５８】比較例５の重量、容積をそれぞれ１００と
すると、本実施例のものは重量で７０、容積で８９とい
ずれも大幅に低減することができた。

【００５９】ハウジングの材質であるアルミニウム合金
は鋳鉄と比較して、熱伝導率が高くしかも密度が低い。
さらにアルミ合金ダイカスト製法は溶融したアルミニウ
ム合金を高圧で型に射出するため製品中のボイドを無く
すことができ、薄肉部分でも十分な強度がある製品が得
られる。このため、アルミ合金ダイカスト製ハウジング
は、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）により強度
を保持しながら余分な部分をなくした高効率の製品設計
が可能になり、鋳鉄製ハウジングに比較して小型、軽量
化することができた。

【００６０】以上の理由でアルミ合金ダイカスト製のハ
ウジングを用いた本実施例のかご形誘導電動機は比較例
５のかご形誘導電動機に比較して、前述したように小
型、軽量化ができた。

【００６１】前記各実施例について総括すると、実施例
１，２および３は、図４の特性図で示すように比較例１
に比べ、絶縁シートの特性が大幅に著しく改善された。
また、実施例４は、芳香族ポリアミド不織布の厚みの割
合が多い絶縁シートであるため、比較例１に比べ、絶縁
シートの特性が著しく改善されているが、スロット絶縁
物のスロット内への機械挿入性が若干悪かった。

【００６２】実施例１〜４の２万時間に相当の耐熱温度
では、比較例１に比べて約１７℃以上の向上が見られＦ
種絶縁を満足するものであった。

【００６３】実施例１〜４は、芳香族ポリアミド不織布
の両面にＰＥＴフィルムを貼合わせることにより、以下
の理由で耐熱性を向上できる。

【００６４】実施例１〜４の絶縁シートは、その芯材と
して芳香族ポリアミド不織布を用い、その両面にＰＥＴ
フィルムを貼合わせてある。表面層にＰＥＴフィルムが
あるため、絶縁ワニス中に含まれるスチレン等の有機溶
剤または水等の影響はＰＥＴフィルムの表面層のみが受
け、芯材の芳香族ポリアミド不織布はこれらの影響を受
けにくい。また、芯材として耐熱性のある芳香族ポリア
ミド不織布を用いることにより、ＰＥＴフィルムの耐熱
性を大幅に向上して絶縁シート全体としての耐熱性を向
上できる。これに反して、比較例１の絶縁シートは、芯
材としてＰＥＴフィルムを用い、その両面に芳香族ポリ
アミド不織布を貼合わせてある。表面層の芳香族ポリア
ミド不織布は絶縁ワニスや水が浸透し易いため、芯材の
ＰＥＴフィルムも絶縁ワニス中に含まれるスチレン等の
有機溶剤または水等の影響を受け易く、絶縁シート全体
としては芳香族ポリアミド不織布の耐熱性を大幅に低下
させている。このように比較例１では耐熱性のある芳香
族ポリアミド不織布を構成単位に持ちながら耐熱性の低
いＰＥＴフィルムの耐熱並みに耐熱性が低下し、実用上
問題がある。比較例２はＰＥＴフィルム単体を用いたも
のであるため、図５の特性Ｇに示すように耐熱性不足で
ある。比較例３は図５の特性図の特性Ｈに示すように絶
縁シートの引張り強度が低下せずに非常に優れている
が、スロット絶縁物のスロット内への機械挿入性が悪か
った。これは芳香族ポリアミド不織布の弾性率がＰＥＴ
シート等に比較して低いため、スロット絶縁物をスロッ
ト内に挿入する時の折り曲げにたいして剛性が低くなっ
たためと思われる。芳香族ポリアミド不織布の厚さを増
して剛性を高くすることも行われているが、コスト高に
なることと、絶縁耐力など電気特性に若干の不安が残る
ためあまり行われない。

【００６５】巻線端部分等に発生する熱応力に関しては
実施例７，８のヒートサイクル試験結果から明らかなよ
うに、含浸された絶縁ワニスとして、その硬化物のＴｇ
が１２０℃以下、線膨張係数αは７.０×１０~⁵／℃以
下で、室温での引張り弾性率が１００〜３５０ｋｇ／ｍ
ｍ²となるような絶縁ワニスを用いることにより、熱応
力を低減することができる。

【００６６】固定子鉄心のスロット内への機械挿入性も
本実施例の絶縁シートを用いたスロット絶縁物はいずれ
もＰＥＴフィルム単体を用いた場合と同等以上であっ
た。

【００６７】また、実施例９よりアルミ合金ダイカスト
製ハウジングと本実施例のＦ種絶縁材料とを組合せたか
ご形誘導電動機と、鋳物製ハウジングと本実施例のＦ種
絶縁材料とを組合せたかご形誘導電動機について、容積
および重量を比較してみると、アルミ合金ダイカスト製
ハウジングを用いたかご形誘導電動機は、鋳物製ハウジ
ングを用いたかご形誘導電動機に比較して容積比で約１
０％、重量比で約３０％低減することが可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、スロッ
ト絶縁物として、芳香族ポリアミド不織布の両面にＰＥ
Ｔフィルムを貼合わせてなる絶縁シートを使用したの
で、スロット絶縁物の耐熱性を向上し、しかも、ＰＥＴ
フィルム単体を使用した場合とほぼ同等のスロット内へ
の機械挿入性が得られる。

【００６９】また、固定子巻線を自己潤滑性のエナメル
線で構成したので、エナメル線同士やスロット絶縁物に
対する滑りがよくなって、エナメル線の被膜の損傷を少
なくし、かつ巻線作業性を向上することができる。

【００７０】さらに、絶縁ワニスとして、不飽和ポリエ
ステル樹脂または不飽和エポキシエステル樹脂を使用し
ので、上記したスロット絶縁物やエナメル線との相性が
よく、その耐熱性および耐クラック性を向上することが
できる。

【００７１】さらに、ハウジングをアルミ合金ダイカス
ト製としたので、熱放散性がよく、コンパクトな絶縁で
対応できるようになって、回転電機を小型化できるとと
もに、ハウジング各部を精度よく形成することができ
て、機械加工等もあまり必要とせず、製造工程を短縮す
ることができ、しかも、鋳鉄製等に比べて回転電機を軽
量化できる。

【００７２】さらに、芳香族ポリアミド不織布の両面に
ＰＥＴフィルムを貼合わせて構成された電気機器用絶縁
シートは、芳香族ポリアミド不織布の両面のＰＥＴフィ
ルムが絶縁シート全体の剛性を高め、また、芳香族ポリ
アミド不織布そのものが耐熱性を有し、ＰＥＴフィルム
の芯材となって絶縁シート全体の耐熱性を高めるため、
絶縁シート全体として剛性と耐熱性に優れたものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】かご形誘導電動機の固定子内周スロット部分を
示す断面図である。

【図２】本発明で使用する絶縁シートを示す断面図であ
る。

【図３】比較例１の絶縁シートを示す断面図である。

【図４】絶縁シートの引張り強度の熱劣化特性図であ
る。

【図５】絶縁シートの引張り強度の熱劣化特性図であ
る。

【図６】絶縁シートの各劣化温度における寿命特性をア
レニウスプロットした特性図である。

【図７】かご形誘導電動機の上半部を縦断して示す正面
図である。

【符号の説明】

１フランジ６ａ固定子鉄心６ｂ固定子巻線９スロット１０スロット絶縁物１１エナメル線１２絶縁くさび１３絶縁シート１４芳香族ポリアミド不織布１５ＰＥＴフィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大原周一茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子と、この固定子を固着したハウジ
ングと、このハウジングに軸受を介して回転自在に保持
された回転子とを備え、上記固定子は、複数個のスロッ
トを有する鉄心と、この鉄心のスロット内にスロット絶
縁物を介して収納された巻線からなり、かつ、上記スロ
ット絶縁物および巻線に絶縁ワニスを含浸して加熱硬化
した回転電機において、上記スロット絶縁物として、芳
香族ポリアミド不織布の両面にポリエチレンテレフタレ
ートフィルムを貼合わせてなる絶縁シートを用いたこと
を特徴とする回転電機。
【請求項２】請求項１において、上記絶縁シートは、
その全体の厚さが０．０５〜０．３５ｍｍで、かつ、上
記芳香族ポリアミド不織布の厚さが上記絶縁シート全体
の厚さの３３〜５０％であることを特徴とする回転電
機。
【請求項３】請求項１において、上記固定子の巻線
は、自己潤滑性のエナメル線で構成されたことを特徴と
する回転電機。
【請求項４】請求項１において、上記絶縁ワニスは、
不飽和ポリエステル樹脂または不飽和エポキシエステル
樹脂であることを特徴とする回転電機。
【請求項５】請求項４において、上記絶縁ワニスの硬
化物は、そのガラス転移温度が１２０℃以下、線膨張係
数が７．０×１０~⁵／℃以下で、かつ、室温における初
期弾性率が１００〜３５０ｋｇ／ｍｍ²であることを特
徴とする回転電機。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１つの項におい
て、上記ハウジングは、アルミ合金ダイカストで構成さ
れたことを特徴とする回転電機。
【請求項７】芳香族ポリアミド不織布の両面にポリエ
チレンテレフタレートフィルムを貼合わせて構成したこ
とを特徴とする電気機器用絶縁シート。