JPH10510493A - 固定子バー上の押出し形成された熱可塑性プラスチック絶縁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 発電機固定子バーのような複合形状物上に熱可塑性プラスチック絶縁体を押出し形成するための装置及び方法が提供される。本発明の方法は、複合形状物を押出ダイの中央孔の中へ供給し、複合形状物の長さに沿って押出ダイを移動させながら複合形状物の全長に沿って熱可塑性プラスチック被膜を被着させる工程を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 固定子バー上の押出し形成された熱可塑性プラスチック絶縁体 発明の背景 本発明は発電機固定子バーに絶縁体を設けるための装置及び方法、並びにその 結果の固定子バーに関する。より詳しく述べると、本発明は固定子バー上に熱可 塑性プラスチック絶縁体を押出し形成するための装置及び方法、押出ダイ、並び に該方法によって形成された熱可塑性プラスチック絶縁体を有する固定子バーに 関する。 固定子バーは発電機から電流を伝導する。典型的には、発電機は磁界中で回転 する回転子を有し、これにより導体に電界を誘起する。この導体が固定子バーで ある。 これらの固定子バーは典型的には一緒に束ねた多数の銅線で構成される。固定 子バーは、発電機の設計、電圧及び電力に応じて種々の長さ、形状及び横断面に 製造される。各発電機の固定子バーは、その特定の発電機用に注文設計された特 有のものである。発電機によっては１００本以上の固定子バーを有する。固定子 バーは長さが３０フィート、幅が７乃至９インチにもなることがある。 これらの固定子バーには高電圧が生じるので、固定子バーは固定子の他の部分 から電気的に絶縁しなければならない。発電機固定子バー用の典型的な高電圧絶 縁体はテープ巻き付け方法によって形成される。熱硬化性エポキシ／マイカ／ガ ラス・テープが固定子バーに多層に巻き付けられ、次いでその後の処理の際にそ の絶縁層を保護する犠牲ポリマーの層が該絶縁層に被覆される。巻付け後の固定 子バーは次いで真空中で加熱されて、エポキシ樹脂から残留溶媒の殆どが除かれ る。エポキシ樹脂は、エポキシが巻き付けた層の中に存在するボイド（空所）を 埋めるのに十分に流動するように設計された条件を用いて、加圧下で硬化される 。異なる方法では、マイカ含有テープが固定子バーに多層に巻き付けられる。そ の後、固定子バーは真空乾燥されて、空気及び揮発分が除かれ、次いでエポキシ 又はシリコーン材料が加圧含浸される。適切に製造されたとき優れた電気絶縁体 を 構成するが、これらの方法は時間がかかり、かなりの労力を必要とする。また、 エポキシ樹脂の完全な硬化の前に溶媒の適正な放出量とエポキシの流動度とを釣 り合わせるために必要な処理パラメータ、例えば時間、温度及び圧力が可変であ るために、これらの方法は、硬化が不完全であったり、ボイドが残留している絶 縁体を生じる傾向がある。 固定子バーの環境での熱的、機械的及び電気的特性の要件を満足し、且つ本質 的にボイドの生じない方法を使用して固定子バーに設けることのできる絶縁体を 得ることが望ましい。従って、絶縁体として熱可塑性プラスチック材料を使用す ることが望ましい。また、労力をさほど必要としない、従ってより安価であり、 同時に従来の方法よりも優れた熱的及び電気的特性を達成する絶縁体形成方法を 提供することも望ましい。 ワイヤ上の絶縁体として押出し形成した熱可塑性プラスチックを使用すること は周知である。典型的には、ワイヤは押出ヘッドによって被覆される。この場合 、ワイヤは押出ヘッドの中央孔内を通過する。この中央孔は１つ以上の押出マン ドレルと同軸であり、押出マンドレルは、ワイヤが押出ヘッドを通過するとき、 ポリエチレンのような熱可塑性プラスチックの層をワイヤ上に被着させる。中央 孔の壁は、典型的には、ワイヤの移動方向と平行であり、このためワイヤは押出 ヘッド内でほぼ真っ直ぐに保たれる。このような押出ヘッドは、ワイヤの移動方 向に平行に押出ヘッド内へ置くことができるという意味で「真っ直ぐ」ではなく 又柔軟性でないワイヤに対処することができない。ワイヤ被覆用の押出ヘッドの 代表的な例が、米国特許第４，９４０，５０４号に記載の押出ダイである。この 押出ダイでは、プラスチック化合物の複数の層が移動する電気導体上に押出し形 成され、電気導体はプラスチック被膜の中心に位置する。 従来の押出ヘッドにより被覆できるほどに柔軟性でないワイヤ又はバーを被覆 することのできる押出ヘッドを提供することが望ましい。より具体的に述べると 、幾何学的形状が変化しているバーに対処できる押出ヘッドを提供することが望 ましい。 発明の概要 本発明は熱可塑性プラスチック材料を複合形状物（ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｈａｐ ｅ）上に押し出す方法を提供する。該方法は、（ａ）２つ以上の側面を持つ複合 形状物を押出ダイの中央孔の中へ供給する工程であって、該中央孔が前記複合形 状物に沿って前記押出ダイを動かすことができる形状を有している工程、（ｂ） 前記押出ダイを介して少なくとも１種の熱可塑性プラスチック材料の押出しを行 って、前記複合形状物の各側面に同時に前記熱可塑性プラスチック材料を被着さ せる工程、及び（ｃ）前記複合形状物の全長に沿って前記押出ダイを移動させる 工程を含んでいる。 本発明はまた複合形状物に絶縁体を設けるための装置を提供する。該装置は、 （ａ）中央孔を持つ押出ダイであって、該中央孔がその中へ複数の側面を持つ複 合形状物を供給でき、且つ前記複合形状物に沿って当該押出ダイを動かすことが できる形状を有している押出ダイ、（ｂ）前記複合形状物の長さに沿って前記押 出ダイを移動させる手段、及び（ｃ）前記押出ダイに可撓性結合手段を介して接 続された少なくとも１つの押出機を含んでいる。 本発明は更に、少なくとも１種の熱可塑性プラスチック材料を複合形状物上に 押し出すための押出ダイを提供する。この押出ダイは、複合形状物の長さに沿っ て当該押出ダイを動かすことのできる形状を有する中央孔を含んでいる。 本発明はまた更に、発電装置用の固定子バーを提供し、該バーはその複数の側 面の各々に押出し形成された熱可塑性プラスチック絶縁体を有する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の主要構成部品を示す概略斜視図である。 図２は、好ましい実施態様の押出ダイの断面図である。 好適な実施態様の説明 本発明は複合形状物上に熱可塑性プラスチック絶縁体を押出し形成することに 関する。より具体的には、本発明は発電機用の固定子バー上に熱可塑性プラスチ ック絶縁体を押出し形成することに関する。 押出ダイは当該分野において周知である。ワイヤを被覆するため又はブロー成 形用にパリソンを押し出すために使用される多数の設計の押出ダイを、本発明で 使用するために改変することができる。図２に示すように、本発明による一実施 態様の押出ダイ１０は１つ以上の押出マンドレル１２及び１４を含み、これらの 押出マンドレルを通ってプラスチック流１６及び１８が固定子バーのような複合 形状物３８上に流れる。少なくとも１つの押出マンドレル１２が設けられていな ければならない。複合形状物３８上に複数層のプラスチック被膜４０を形成する ために追加の押出マンドレルを設けることができる。 プラスチック流１６及び１８の流れパターンを定める押出マンドレル１２及び １４の部分に設計上の制限はない。複数の押出マンドレルの形状は、ここに引用 する米国特許第４，９４０，５０４号に記載されているものと同様であってよい 。該特許に記載のものでは、押出マンドレルが同心の部材で構成されて、プラス チック流を機械的及び熱的に分離している。他の有効な押出マンドレルの設計が 、ここに引用する米国特許５，０６９，６１２号に記載されている。該特許に記 載のものでは、押出ダイ１０が１つ以上の同軸で環状の押出マンドレル１２及び １４で構成され、各押出マンドレルは中央の円錐台形の部分を持つ一対の協働す る環状の部材を含み、円錐台形の部分の頂点は押出マンドレルの外側部分の軸方 向寸法より大きい軸方向寸法を持ち、これにより各押出マンドレルの周りに空間 が形成され、これらの空間には、隣り合う押出マンドレル間の熱伝達を抑制する 空間部分が含まれる。また押出ダイ１０の設計として、ここに引用する米国特許 第４，１８２，６０３号に記載されているものと同様であってよい。該特許に記 載のものでは、押出ダイ１０が渦巻マンドレル・ダイとして知られている形式の ものであって、押出マンドレル１２及び１４のそれぞれの周面に螺旋状の溝が設 けられていて、少なくとも１つの渦巻マンドレルは他のマンドレルの螺旋状の溝 とは逆回りの螺旋状の溝を有する。 押出マンドレル１２及び１４の設計は希望により変えることができるが、押出 マンドレル１２及び１４は、複合形状物３８の長さに沿って押出ダイ１０を移動 させることができる形状を持つ中央孔２０を有することが不可欠である。中央孔 ２０は複合形状物３８に沿って押出ダイ１０を移動できるようになっていなけれ ばならないが、中央孔２０はまた、押し出されたプラスチック流１６及び１８を 複合形状物３８に接触させて、プラスチックが複合形状物３８に被着できるよう になっていなければならない。好ましくは、図２に示すように、中央孔２０は円 錐形状であって、その狭円錐端部２６にプラスチック流１６及び１８のための出 口２２及び２４が配置され、且つその中を複合形状物３８が広円錐端部２８から 狭円錐端部２６へ移動するように構成されている。狭円錐端部２６だけが複合形 状物の全ての側面に密に接近し、反対側の広円錐端部２８は形状が一定でない複 合形状物が押出ダイ１０内を移動できるようにするための空間を提供する。 狭円錐端部２６は、被覆すべき複合形状物３８に応じて任意の形状にすること ができる。狭円錐端部は円形又は楕円形、或いは通り抜ける複合形状物３８の横 断面に合わせた形状にすることができる。狭円錐端部の形状は絶縁体の厚さを定 める助けとなる。用途によっては、狭円錐端部２６注文設計して、複合形状物３ ８の横断面に合わせるようにすることが必要である。 本発明の方法は、複合形状物３８を押出ダイ１０の中央孔２０に通して、複合 形状物３８の全長に沿ってプラスチック被膜４０を被着させる工程を含む。この 方法が図１に例示されている。 複合形状物３８は押出ダイ１０の中央孔２０に通すように供給される。複合形 状物３８の形状には制限はない。好ましくは、複合形状物３８は発電機用の固定 子バーである。このような固定子バーは例えば一緒に束ねられた多数の銅線で構 成される。固定子バーは、発電機の設計、電圧及び電力に応じて種々の長さ、形 状及び横断面に作られる。固定子バーは３０フィートまでの長さ及び７〜８イン チまでの幅を有することがある。 複合形状物３８を保持する手段は、押出ダイ１０が複合形状物３８の長さにわ たって進行するとき複合形状物３８を押出ダイ１０に対して適切な位置に保たな ければならない。このような手段は、押出ダイが移動するとき複合形状物３８を 不動の状態に保持することができる。押出ダイ１０が複合形状物３８に沿って動 くとき、押出ダイ１０に対して複合形状物３８を動かすための手段も使用するこ とができる。このような手段は、複合形状物３８が押出ダイ１０の中央孔２０内 を動き回ることができるようにし、もって複合形状物３８に沿った押出ダイ１０ の移動を容易にする。 押出ダイ１０は、押出ダイ１０が複合形状物３８の輪郭に追従することを保証 する手段によって、複合形状物３８の長さにわたって進行するように作られる。 このような手段は、例えば、それに沿って押出ダイ１０を駆動できるようにした 、 複合形状物３８の形状に追従する軌道を含むことができる。好ましくは、押出ダ イ１０はロボット手段３６によって複合形状物３８の長さにわたって進行する。 このようなロボット手段３６は、単に特定の複合形状物３８の輪郭に沿って押 出ダイ１０を駆動するようにプログラミングすることによって、任意の複合形状 物３８に使用することができる。 少なくとも１つ、好ましくは複数の押出機３２及び３４が溶融したプラスチッ ク樹脂を押出ダイ１０に供給する。使用する押出機の数は、プラスチック被膜４ ０を形成するのに望ましい異なるプラスチックの層の数に依存する。押出機３２ 及び３４は当該分野において周知である。使用できる押出機３２及び３４の種類 に制限はない。押出ダイ１０が複合形状物の長さに沿って移動するために２つ以 上の平面内で動かなければならないので、押出機３２及び３４は可撓性結合部材 ４２及び４４によって押出ダイ１０に取り付けることが重要である。このような 可撓性結合部材４２及び４４は、押出機３２及び３４から出てくる溶融プラスチ ックの温度及び圧力に耐えることができなければならない。可撓性結合部材４２ 及び４４は耐熱ホースで構成することができる。７６０℃までの温度及び１０Ｍ Ｐａまでの圧力に耐えることのできる耐熱ホースが商業上入手できる。 図２に示されるように、複合形状物３８の全ての側面に塗布されるプラスチッ ク被膜４０は、複数の押出マンドレル１２及び１４から押し出された複数の個別 のプラスチック流１６及び１８から作られた複数の層で構成され得る。個別の熱 可塑性プラスチック層の数は、特定の用途の要件に応じて、当業者により決定し 得る。本発明で使用するために、熱可塑性プラスチック材料は、被覆された複合 形状物が使用されるときの温度に耐えることができなければならない。このよう な材料の一例は、ポリエーテルイミドである。 図１に示されているように、複合形状物に熱可塑性プラスチック被膜を設ける ための装置は、複数の側面を持つ複合形状物３８が通される押出ダイ１０、複合 形状物３８の長さに沿って押出ダイ１０を移動させる手段３６、及び可撓性結合 部材４２及び４４によって押出ダイ１０に接続された押出機３２及び３４を含ん でいる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーウィン，パトリシア・チャプマン アメリカ合衆国、12009、ニューヨーク州、 アルタモント、ノックス・ケイブ・ロー ド、1097番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複合形状物上に熱可塑性プラスチック材料を押し出す方法において、 （ａ）２つ以上の側面を持つ複合形状物を押出ダイの中央孔の中へ通す工程で あって、該中央孔が前記複合形状物に沿って前記押出ダイを動かすことができる 形状を有している工程、 （ｂ）前記押出ダイを介して少なくとも１種の熱可塑性プラスチック材料の押 出しを行って、前記複合形状物の各側面に同時に前記熱可塑性プラスチック材料 を被着させる工程、及び （ｃ）前記複合形状物の全長に沿って前記押出ダイを移動させる工程 を含んでいることを特徴とする方法。 ２．前記複合形状物が発電機固定子バーである請求項１記載の方法。 ３．前記中央孔は円錐形状であって、狭端部、広端部、及び該狭端部に設けら れた、少なくとも１つのプラスチック流を生じるための少なくとも１つの出口を 有しており、前記複合形状物が前記狭端部から前記広端部の方へ前記中央孔内を 移動する請求項１記載の方法。 ４．前記中央孔は複数のプラスチック流を生じるための複数の出口を有してい る請求項３記載の方法。 ５．前記押出ダイが前記複合形状物に沿って移動するとき前記複合形状物を不 動の状態に保持する手段によって、前記複合形状物が支持されている請求項１記 載の方法。 ６．前記押出ダイが前記複合形状物に沿って移動するとき前記押出ダイに対し て前記複合形状物を動かすための手段によって、前記複合形状物が支持されてい る請求項１記載の方法。 ７．前記押出ダイがロボット手段によって前記複合形状物の長さに沿って移動 させられる請求項１記載の方法。 ８．複合形状物に絶縁体を設けるための装置において、 （ａ）中央孔を持つ押出ダイであって、該中央孔がその中へ複数の側面を持つ 複合形状物を通すことができ、且つ前記複合形状物に沿って当該押出ダイを移動 させることができる形状を有している押出ダイ、 （ｂ）前記複合形状物の長さに沿って前記押出ダイを移動させる手段、及び （ｃ）前記押出ダイに可撓性結合手段を介して接続された少なくとも１つの押 出機を 含んでいることを特徴とする装置。 ９．前記複合形状物が発電機固定子バーである請求項８記載の装置。 １０．前記中央孔は円錐形状であって、狭端部、広端部、及び該狭端部に設け られた、複数のプラスチック流を生じるための複数の出口を有しており、前記複 合形状物が前記狭端部から前記広端部の方へ前記中央孔内を移動する請求項８記 載の装置。 １１．前記押出ダイが前記複合形状物に沿って移動するとき前記複合形状物を 不動の状態に保持する手段によって、前記複合形状物が支持されている請求項８ 記載の装置。 １２．前記押出ダイが前記複合形状物に沿って移動するとき前記押出ダイに対 して前記複合形状物を動かすための手段によって、前記複合形状物が支持されて いる請求項８記載の装置。 １３．前記押出ダイがロボット手段によって前記複合形状物の長さに沿って移 動させられる請求項８記載の装置。 １４．更に、溶融プラスチックの温度及び圧力に耐えることのできる可撓性結 合手段によって前記押出ダイに取り付けられた少なくとも１つの押出機を含んで いる請求項８記載の装置。 １５．更に、溶融プラスチックの温度及び圧力に耐えることのできる可撓性結 合手段によって前記押出ダイに取り付けられた複数の押出機を含んでいる請求項 ８記載の装置。 １６．少なくとも１種の熱可塑性プラスチック材料を複合形状物上に押し出す ための押出ダイにおいて、複合形状物の長さに沿って当該押出ダイを動かすこと のできる形状を持つ中央孔を含んでいることを特徴とする押出ダイ。 １７．前記中央孔は円錐形状であって、狭端部、広端部、及び該狭端部に設け られた、少なくとも１つのプラスチック流を生じるための少なくとも１つの出口 を有しており、前記複合形状物が前記狭端部から前記広端部の方へ前記中央孔内 を移動する請求項１６記載の押出ダイ。 １８．前記中央孔は更に、複数のプラスチック流を生じるための複数の出口を 有している請求項１７記載の押出ダイ。 １９．発電装置用の固定子バーにおいて、その複数の側面の各々に押出し形成 された少なくとも１種の熱可塑性プラスチック材料を有することを特徴とする固 定子バー。 ２０．前記熱可塑性プラスチック材料がポリエーテルイミドである請求項１９ に記載の固定子バー。 ２１．更に、複数の側面の各々に押出し形成された複数の熱可塑性プラスチッ ク材料を有する請求項１９に記載の固定子バー。