JP2018014784A - コイル固定部材、コイル固定方法、回転電機、および、回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルを更新する作業の作業時間を十分に短縮し、回転電機の停止時間を短縮すること等を容易に実現可能な、回転電機のコイル固定部材などを提供する。【解決手段】実施形態のコイル固定部材は、回転電機の鉄心に形成されたスロットに収納されるコイルを固定する。コイル固定部材は、弾性体で形成されている板状の弾性体部と、その弾性体部の面に設けられているシート部とを有する。ここで、シート部は、弾性体部の面に付いた状態であって、弾性率が弾性体部よりも高く、かつ、厚みが弾性体部よりも薄い。コイル固定部材は、スロットの内部においてシート部がコイルに接触するように収容される。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、コイル固定部材、コイル固定方法、回転電機、および、回転電機の製造方法に関する。

電動機、発電機などの回転電機は、鉄心に形成されたスロットの内部に型巻コイルが固定されている。コイルをスロットに固定する方式は、「全含浸絶縁方式」と「単体コイル固定方式」との２つに大きく分類される。

「全含浸絶縁方式」では、まず、絶縁被覆導線の束の周囲にマイカテープを巻く。ここでは、必要に応じて、導電性のテープやシート、あるいは、半導電性のテープやシートを絶縁被覆導線の束の周囲に更に巻く。これにより、ハーフターン型または亀甲型のコイルを製作する。つぎに、その製作したコイルを、鉄心に形成されたスロットの内部に収容する。そして、コイルの結線や楔材の設置などの処理を行った後に、含浸樹脂の含浸と硬化とを行う。これにより、コイルと鉄心との間を含浸樹脂で固定することによって、両者を一体化させる。

これに対して、「単体コイル固定方式」では、「全含浸絶縁方式」と異なり、コイルを鉄心のスロットに収容した状態で含浸樹脂の含浸を行わない。本方式では、たとえば、上記と同様に製作したコイルの単体を、鉄心のスロットに収容しない状態で、含浸樹脂に含浸した後に、その含浸樹脂を硬化させる。この他に、含浸樹脂が半硬化状態で含浸しているプリプレグマイカテープを絶縁層としてコイルに巻いた後に、その含浸樹脂を硬化させてもよい。そして、含浸樹脂が硬化した状態のコイルを鉄心のスロットに収容した後に、楔、スペーサなどのコイル固定部材を用いてコイルを鉄心に固定する。

特開平９−３０８１６０号公報 特開２０１３−５０５６９９号公報 特開２０１６−３２４１１号公報 特開２００６−１８０６１１号公報 特開２００６−９４６２２号公報 特開２００８−１３６３０６号公報

図７は、関連技術に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。図７では、容量が大きいインナーロータ型の回転電機（タービン発電機、水車発電機など）の固定子において、回転軸に対して直交する断面の一部を例示している。ここでは、上下方向（縦方向）は、径方向に相当し、具体的には、上側が径方向の内側であって、下側が径方向の外側である。また、左右方向（横方向）は、ほぼ周方向に相当する。なお、ここでは、説明の都合で、回転電機がインナーロータ型である場合について例示するが、アウターロータ型の場合においても同様に構成可能である。

図７に示すように、回転電機の固定子において、鉄心４０は、スロット４１が形成されている。スロット４１は、断面が矩形状になるように形成されており、径方向の内側に位置する開口部分には、切り欠き部４１Ｋが形成されている。切り欠き部４１Ｋは、断面がテーパー状であって、径方向の外側部分（下側）から内側（上側）に向かうに伴って幅が狭くなるように形成されている。ここでは、切り欠き部４１Ｋは、径方向の外側部分（下側）がスロット４１の幅よりも広く、径方向の内側部分（上側）がスロット４１の幅と同じになるように形成されている。

鉄心４０のスロット４１の内部には、２つのコイル５０ａ，５０ｂが収容されている。ここでは、上側コイル５０ａと下側コイル５０ｂとがスロット４１の内部において径方向（上下方向）に沿って並ぶように配置されている。コイル５０ａ，５０ｂは、コイル導体５１ａ，５１ｂ（絶縁被覆導線の束）の周囲が絶縁層５２ａ，５２ｂ（マイカテープなど）で覆われている。

鉄心４０のスロット４１の内部においては、コイル５０ａ，５０ｂのコイル固定部材として、介在物６０ａ〜６０ｄ、スペーサ７０ａ〜７０ｃ、板バネ８０，８１ａ，８１ｂ、および、楔材９０が収容されている。

具体的には、介在物６０ａ〜６０ｄは、スロット４１の内部においてコイル５０ａ，５０ｂを径方向において挟むように配置されている。ここでは、介在物６０ａが上側コイル５０ａの上面に配置され、介在物６０ｂが上側コイル５０ａの下面に配置されている。そして、介在物６０ｃが下側コイル５０ｂの上面に配置され、介在物６０ｄが下側コイル５０ｂの下面に配置されている。介在物６０ａ〜６０ｄのそれぞれは、コイル５０ａ，５０ｂに対して圧力が局所的に集中することを緩和している。つまり、介在物６０ａ〜６０ｄは、コイル５０ａ，５０ｂの断面形状を補償するために設置されている。介在物６０ａ〜６０ｄは、たとえば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されている。介在物６０ａ〜６０ｄは、たとえば、ガラスクロスなどの補強材を含む半硬化状態のプリプレグ材について加圧加熱処理を行うことで、プリプレグ材の硬化性樹脂を硬化することによって形成されている。

スペーサ７０ａ〜７０ｃは、介在物６０ａ〜６０ｄを介して、コイル５０ａ，５０ｂを径方向で挟むように配置されている。ここでは、スペーサ７０ａは、上側コイル５０ａの上面に介在物６０ａを介して配置されている。スペーサ７０ｂは、上側コイル５０ａの下面に設けられた介在物６０ｂと下側コイル５０ｂの上面に設けられた介在物６０ｃとの間に介在している。スペーサ７０ｃは、下側コイル５０ｂの下面に介在物６０ｄを介して配置されている。スペーサ７０ａ〜７０ｃは、寸法調整用のコイル固定部材であって、たとえば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されている。

板バネ８０は、スペーサ７０ａと楔材９０との間に介在しており、径方向における電磁力に抗するために設置されている。また、板バネ８０は、経年によってコイル５０ａ，５０ｂの固定が緩むことを防止するために設置されている。板バネ８０の付勢力は、スペーサ７０ａの厚みおよび枚数などによって調整可能である。板バネ８０は、たとえば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されている。板バネ８０の設置は、任意である。

板バネ８１ａ，８１ｂは、コイル５０ｂ，５０ｂとスロット４１の側面との間に介在しており、周方向における電磁力に抗するために設置されている。板バネ８１ａ，８１ｂの付勢力を調整するために、適宜、スペーサ（図示省略）を挿入してもよい。板バネ８１ａ，８１ｂは、たとえば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されている。板バネ８１ａ，８１ｂの設置は、上記と同様に、任意である。

楔材９０は、断面形状が切り欠き部４１Ｋと同じテーパー形状であるテーパー部を含み、そのテーパー部が切り欠き部４１Ｋに挿入されている。

上記の固定子を製造する際には、鉄心４０のスロット４１の内部において、底面（下面）側から、スペーサ７０ｃと介在物６０ｄとを順次介して、下側コイル５０ｂを収容する。下側コイル５０ｂは、スロット４１の内部において径方向に沿った一対の側面のうち、一方の側面（右側面）に接するように収容される。そして、下側コイル５０ｂとスロット４１の他方の側面（左側面）との間には、波状断面の板バネ８１ｂを配置する。

そして、スロット４１の内部において下側コイル５０ｂよりも径方向の内側に、介在物６０ｃとスペーサ７０ｂと介在物６０ｂとを順次介して、他方の上側コイル５０ａを収容する。上側コイル５０ａは、スロット４１の内部において他方の側面（左側面）に接するように配置される。そして、上側コイル５０ａとスロット４１の一方の側面（右側面）との間に、波状断面の板バネ８１ａを配置する。

その後、スロット４１の内部において上側コイル５０ａよりも径方向の内側に、介在物６０ａとスペーサ７０ａと板バネ８０とを順次配置した後に、楔材９０を設置する。ここでは、楔材９０の設置前に、仮楔（図示省略）を設置した後に、加圧加熱処理を行う。これにより、介在物６０ａ〜６０ｄを構成する半硬化状態のプリプレグ材をコイルの形状に合わせて成形と硬化が同時に行われる。

上記の固定方法において加圧加熱処理を行う際には、介在物６０ａ〜６０ｄ以外に、熱容量が大きい鉄心４０、および、コイル５０ａ，５０ｂを加熱する必要がある。このため、加圧加熱処理の処理時間が長くなる。コイル５０ａ，５０ｂに冷却水が流れる孔を設けてコイル５０ａ，５０ｂの冷却を行うこと等が提案されているが、冷却水の供給のために、配管や通水設備が、別途、必要になる。

上記の固定方法で用いる介在物６０ａ〜６０ｄは、上述したように、たとえば、半硬化状態のプリプレグ材を用いて形成される。このため、介在物６０ａ〜６０ｄは、コイルの形状に厳密に合わせる必要があるので、事前に、所定の形状に成形および加工することができない。また、プリプレグ材について半硬化状態を保持させるために、プリプレグ材を冷蔵または冷凍して保管する必要があり、プリプレグ材の使用期限が限定される。

上記の関連技術の他に、コイルをスロットに固定する技術が種々提案されている。

回転電機において、コイル固定部材は、鉄心のスロットに収納されるコイルを確実に固定する機能を備えることが求められている。具体的には、回転電機の固定子において鉄心のスロットに収納される固定子コイルに電流が流れたときには半径方向および周方向に電磁力が発生するため、この電磁力に抗してコイルを確実に固定することがコイル固定部材に要求されている。電磁力に抗することができずにコイルが振動した場合には、放電が発生する場合があると共に、コイルが鉄心、スペーサ、介在物に対して接触と非接触とを繰り返すことで摩耗して、コイルが損傷する場合がある。その結果、最終的には、コイルの絶縁破壊が生じ、運転中の回転電機において停止が生ずる場合がある。このため、コイル固定部材は、上記の関連技術の場合よりも、コイルをスロットに更に安定した状態で固定することが求められている。

回転電機は、起動時、停止時、および、負荷変動時などの運転の際に、コイルを流れる電流の値が変動するため、コイルの温度が変動する。その結果、回転電機の回転軸方向においてコイルの伸縮が生ずる。このため、コイル固定部材は、コイルの伸縮を許容する機能を上記の機能と共に有することが要求されている。また、コイル固定部材は、コイルの伸縮に伴ってコイルの表面や鉄心のスロットの表面などの面に対して摺動する。このため、コイル固定部材は、摺動によって摩耗が生じて固定力が低下することを抑制するために、上記の関連技術の場合よりも、更に、摺動性の向上および耐摩耗性の向上が要求されている。

回転電機において、コイルの断面形状は、矩形状であって、コーナー部が円弧状になっている。コイルにおいて理想的な断面形状は、上下面と両側面とを交差させたときの角が直角になる形状である。しかし、コイルの断面形状において上下面と両側面とを交差させたときの角が直角にならない場合があり、上下面と両側面とを交差させたときの角が鋭角になる部分に荷重が集中する場合がある。また、コイルの面が平面でなく凹面であるときには、その凹面の一部に荷重が集中する場合がある。つまり、コイルの断面形状が理想的な形状でない場合には、コイルにおいて荷重の集中が生じ、破損などの不具合が発生する場合がある。このため、コイル固定部材は、上記の関連技術の場合よりも、コイルの断面形状を更に効果的に補償する機能、および、コイルにおいて局所的に圧力が集中することを更に効果的に緩和する機能を有することが求められている。

回転電機、特に大容量の電力用発電機では、固定子コイル・巻線を更新する作業が現地で行われる場合が多い。このため、上記の関連技術の場合よりも、この更新作業の作業時間を更に短縮することが可能なコイル固定部材および固定方法が求められている。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、上記のように、コイルを更新する作業の作業時間を十分に短縮し、回転電機の停止時間を短縮すること等を容易に実現可能な、回転電機のコイル固定部材、コイル固定方法、回転電機、および、回転電機の製造方法を提供することである。

実施形態のコイル固定部材は、回転電機の鉄心に形成されたスロットに収納されるコイルを固定する。コイル固定部材は、弾性体で形成されている板状の弾性体部と、その弾性体部の面に設けられているシート部とを有する。ここで、シート部は、弾性体部の面に付いた状態であって、弾性率が弾性体部よりも高く、かつ、厚みが弾性体部よりも薄い。コイル固定部材は、スロットの内部においてシート部がコイルに接触するように収容される。

本発明によれば、コイルを更新する作業の作業時間を短縮して、回転電機の停止時間を短縮することができる、回転電機のコイル固定部材、コイル固定方法、回転電機、および、回転電機の製造方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。 図２は、第１実施形態に係る回転電機において、複合弾性体を模式的に示す図である。 図３は、第２実施形態に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。 図４は、第２実施形態に係る回転電機において、複合弾性体を模式的に示す図である。 図５は、第３実施形態に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。 図６は、第３実施形態に係る回転電機において、複合弾性体を模式的に示す図である。 図７は、関連技術に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。

＜第１実施形態＞
［構造］
図１は、第１実施形態に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。図１では、関連技術の場合（図７参照）と同様に、容量が大きいインナーロータ型の回転電機（タービン発電機、水車発電機など）の固定子において、回転軸に対して直交する断面の一部を例示している。

図１に示すように、本実施形態に係る回転電機においては、上記した関連技術の介在物６０ａ〜６０ｄ（図７参照）に代わって、複合弾性体１００ａ〜１００ｄがコイル固定部材として用いられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記の関連技術の場合と同様であるため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。

複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、図１に示すように、スロット４１の内部においてコイル５０ａ，５０ｂを径方向（上下方向）で挟むように配置されており、コイル５０ａ，５０ｂに対して圧力が局所的に集中することを緩和している。つまり、複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、コイル５０ａ，５０ｂの断面形状を補償するために設置されている。複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、スロット４１よりも幅が若干狭い。

図２は、第１実施形態に係る回転電機において、複合弾性体を模式的に示す図である。ここでは、複数の複合弾性体１００ａ〜１００ｄのうち、一の複合弾性体１００ａについて図示しているが、他の複合弾性体１００ｂ〜１００ｄも同様に構成されている。

図２に示すように、複合弾性体１００ａは、弾性体部１０１とシート部１０２とを含む。複合弾性体１００ａは、３層構造であって、弾性体部１０１の一方の面（上側の主面）に第１シート部１１１がシート部１０２として設けられていると共に、弾性体部１０１の他方の面（下側の主面）に第２シート部１１２がシート部１０２として設けられている。

複合弾性体１００ａにおいて、弾性体部１０１は、板状の弾性体であって、たとえば、シリコーンゴムで形成されている。弾性体部１０１は、たとえば、硬さ（ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＡデュロメータ硬さ）が４０〜６０であって、厚みが０．６ｍｍである。

複合弾性体１００ａにおいて、シート部１０２として設けられている第１シート部１１１と第２シート部１１２とのそれぞれは、互いに同様な形態である。第１シート部１１１および第２シート部１１２は、たとえば、補強材としてガラスクロス（ガラス織布）を含むと共にマトリクスとしてエポキシ樹脂を含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されている。ここでは、繊維強化プラスチックとして、他の無機繊維および有機繊維を補強材として用いたものであってもよく、少なくとも長手方向（回転電機の回転軸方向）について強化されたものが好ましい。

第１シート部１１１と第２シート部１１２とのそれぞれは、複合弾性体１００ａにおいて、弾性体部１０１の面に付いた状態である。第１シート部１１１および第２シート部１１２は、たとえば、接着剤（図示省略）を介して、弾性体部１０１の面に接着している。この他に、第１シート部１１１と第２シート部１１２とのそれぞれが、たとえば、静電力によって弾性体部１０１の面に付着したものを、複合弾性体１００ａとして用いてもよい。

第１シート部１１１および第２シート部１１２は、弾性率が弾性体部１０１よりも高い。また、第１シート部１１１および第２シート部１１２は、弾性体部１０１よりも厚みが薄い薄葉状であって、たとえば、厚みが０．１ｍｍである。

この他に、第１シート部１１１および第２シート部１１２は、硬さが弾性体部１０１よりも高いことが好ましい。

図示を省略しているが、複合弾性体１００ａは、スロット４１の内部において、シート部１０２（第１シート部１１１または第２シート部１１２）がコイル５０ａ，５０ｂに接触するように収容される。

［製造方法］
以下より、本実施形態に係る回転電機の製造方法について説明する。ここでは、固定子のスロット４１にコイル５０ａ，５０ｂを固定するコイル固定工程に関して、図１および図２を参照して説明する。

コイル固定工程では、まず、固定子を構成する鉄心４０のスロット４１の内部において、径方向の外側（下側）に位置する底面（下面）に、スペーサ７０ｃと複合弾性体１００ｄとを順次配置する。その後、上記の関連技術の場合と同様に、下側コイル５０ｂと板バネ８１ｂとを配置する。ここでは、複合弾性体１００ｄは、たとえば、第１シート部１１１が上側であって、第２シート部１１２が下側に位置するように配置される。

つぎに、スロット４１の内部において下側コイル５０ｂよりも径方向の内側に、複合弾性体１００ｃとスペーサ７０ｂと複合弾性体１００ｂとを順次配置する。その後、上記の関連技術の場合と同様に、上側コイル５０ａと板バネ８１ａとを配置する。ここでは、複合弾性体１００ｂ，１００ｃは、たとえば、第１シート部１１１が上側であって、第２シート部１１２が下側に位置するように配置される。

つぎに、スロット４１の内部において上側コイル５０ａよりも径方向の内側に、複合弾性体１００ａとスペーサ７０ａと板バネ８０とを順次配置する。ここでは、複合弾性体１００ａは、たとえば、第１シート部１１１が下側であって、第２シート部１１２が上側に位置するように配置される。

最後に、上記した関連技術の場合と同様に、スロット４１の切り欠き部４１Ｋに楔材９０を挿入する。これより、コイル５０ａ，５０ｂがスロット４１に固定される。

［作用・効果］
以上のように、本実施形態の回転電機においては、コイル固定部材として複合弾性体１００ａ〜１００ｄを用いている。このため、コイル５０ａ，５０ｂの断面形状が、理想的な断面形状でない場合（たとえば、上下面と両側面とを交差させたときの角が直角にならない場合）であっても、局所的に圧力が集中することを緩和することができる。特に、本実施形態では、複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、スロット４１の内部において、シート部１０２（第１シート部１１１または第２シート部１１２）がコイル５０ａ，５０ｂに接触するように収容される。シート部１０２は、弾性率が弾性体部１０１よりも高いが、厚みが弾性体部１０１よりも薄いので、コイル形状に応じて変形することが出来る。その結果、コイル５０ａ，５０ｂの断面形状に起因して圧力が局所的に集中する場合であっても、その圧力に追従してシート部１０２が変形する。したがって、本実施形態の複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、コイル５０ａ，５０ｂにおいて局所的に圧力が集中することを緩和することができる。

本実施形態では、複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、シート部１０２が弾性体部１０１の面に付いた状態である。このため、弾性体部１０１が平面方向において変形することが、シート部１０２によって拘束される。その結果、弾性体部１０１においては、全体の潰れ量（変形量）が減少する。なお、必要に応じて、弾性体部１０１内に織布、不織布で補強することによって、平面方向の変形をより抑制することもできる。

本実施形態の複合弾性体１００ａ〜１００ｄにおいて、シート部１０２は、弾性率が弾性体部１０１よりも高いので、弾性体部１０１にシート部１０２が設けられていない場合よりも、剛性が高い。その結果、作業性を向上することができる。

本実施形態の複合弾性体１００ａ〜１００ｄにおいて、シート部１０２は、硬さが弾性体部１０１よりも高い。このため、本実施形態では、摺動性および耐摩耗性を向上することができる。特に、本実施形態では、シート部１０２が繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されているので、優れた摺動性を得ることできる。なお、必要に応じて、シート部１０２においてコイルに面する面に、フッ素樹脂等の膜を設けることにより、摩擦低減処理を施しても良い。

本実施形態では、上記した関連技術の場合と異なり、複合弾性体１００ａが半硬化状態のプリプレグ材を含んでいないので、プリプレグ材について成形と硬化とを同時に実行するための加圧加熱処理を行う必要がない。このため、回転電機が設置された現地において、コイル５０ａ，５０ｂを更新する作業を行うときに、その更新作業の作業時間を短縮することができる。その結果、現地において回転電機の稼働を停止する停止期間を短縮することができる。この他に、加圧加熱処理を行う必要がないので、コイル５０ａ，５０ｂを冷却するための通水設備および配管が不要であると共に、配管を脱着する作業が不要である。また、複合弾性体１００ａが半硬化状態のプリプレグ材を含んでいないので、プリプレグ材を冷蔵または冷凍して保管する必要がない。

本実施形態の複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、弾性体部１０１がシリコーンゴムで形成されている。シリコーンゴムは、マイナス数十℃の低温状態から、１００℃以上の高温状態の間において、機械的特性の劣化が他のゴム材料に比べるとほとんどない。つまり、回転電機を運転するときの温度領域において、安定な機能を発現することができる。シリコーンゴムは、他のゴムに比較して、耐引き裂け性に劣る。しかし、シート部１０２が、長手方向に強化された繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されているので、耐引き裂け性を向上することができる。具体的には、コイル５０ａ，５０ｂの熱収縮によって、複合弾性体１００ａ〜１００ｄが切断されることを効果的に防止することができる。

本実施形態では、スロット４１の切り欠き部４１Ｋに挿入される楔材９０と複合弾性体１００ａとの間には、関連技術と同様に、板バネ８０が介在している。このため、複合弾性体１００ａに生ずるクリープ変形に対して補償がされるため、コイル５０ａ，５０ｂを固定する信頼性を更に高めることができる。

［変形例］
なお、上記の実施形態では、上側コイル５０ａとスロット４１の一方の側面（右側面）との間に板バネ８１ａを配置すると共に、下側コイル５０ｂとスロット４１の他方の側面（左側面）との間に、板バネ８１ｂを配置する場合について説明しているが、これに限らない。板バネ８１ａ，８１ｂに代えて、上記と同じ構成の複合弾性体を設置してもよい。この場合においても、上記と同様な作用および効果を得ることができる。

また、上記の実施形態では、複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、３層構造であるが、これに限らない。複合弾性体１００ａ〜１００ｄは、弾性体部１０１の一方の面に第１シート部１１１がシート部１０２として設けられ、他方の面に第２シート部１１２が設けられていないものであってもよい。この場合には、スロット４１の内部において第１シート部１１１がコイル５０ａ，５０ｂに接触するように複合弾性体１００ａ〜１００ｄを配置する。

また、上記の実施形態では、回転電機において固定子を構成する鉄心４０のスロット４１にコイル５０ａ，５０ｂを固定する際に、複合弾性体１００ａ〜１００ｄを用いる場合について説明したが、これに限らない。必要に応じて、たとえば、揚水発電電動機などの回転電機において回転子（図示省略）を構成する鉄心のスロットにコイルを固定する際に、上記の複合弾性体を用いてもよい。

＜第２実施形態＞
［構造］
図３は、第２実施形態に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。図３においては、図１と同様に、固定子のうち、回転軸に対して直交する断面の一部を図示している。

図３に示すように、本実施形態においては、上記の第１実施形態の場合（図１参照）と異なり、スペーサ７０ａ〜７０ｄが用いられていない。また、本実施形態では、複合弾性体１１０ａ〜１１０ｄが上記の第１実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記の第１実施形態の場合と同様であるため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。

図４は、第２実施形態に係る回転電機において、複合弾性体を模式的に示す図である。ここでは、複数の複合弾性体１１０ａ〜１１０ｄのうち、一の複合弾性体１１０ａについて図示しているが、他の複合弾性体１１０ｂ〜１１０ｄも同様に構成されている。

図４に示すように、複合弾性体１００ａは、３層構造であって、弾性体部１０１の一方の面（上面）に第１シート部１１１がシート部１０２として設けられていると共に、弾性体部１０１の他方の面（下面）に第２シート部１１２ｂがシート部１０２として設けられている。

複合弾性体１１０ａにおいて、弾性体部１０１および第１シート部１１１は、第１実施形態の場合と同様であるが、第２シート部１１２ｂは、第１実施形態の場合と形態が異なっている。

第２シート部１１２ｂは、たとえば、補強材としてガラス不織布を含むと共にマトリクスとして不飽和ポリエステル樹脂を含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で形成されている。第２シート部１１２ｂは、板状であって、弾性体部１０１および第１シート部１１１よりも厚く、たとえば、厚みが３．２ｍｍである。

［製造方法］
以下より、本実施形態に係る回転電機の製造方法のうち、固定子のスロット４１にコイル５０ａ，５０ｂを固定するコイル固定工程に関して、図３および図４を参照して説明する。

コイル固定工程では、まず、固定子を構成する鉄心４０のスロット４１の内部において、径方向の外側（下側）に位置する底面（下面）に複合弾性体１１０ｄを配置する。その後、第１実施形態の場合と同様に、下側コイル５０ｂ、および、板バネ８１ｂを配置する。ここでは、複合弾性体１１０ｄは、第１シート部１１１が上側であって、第２シート部１１２ｂが下側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において第１シート部１１１と下側コイル５０ｂとが互いに接触するように、複合弾性体１１０ｄが配置される。

つぎに、スロット４１の内部において下側コイル５０ｂよりも径方向の内側に、複合弾性体１１０ｃと複合弾性体１１０ｂとを順次配置する。その後、第１実施形態の場合と同様に、上側コイル５０ａ、および、板バネ８１ａを配置する。ここでは、複合弾性体１１０ｃは、第１シート部１１１が下側であって、第２シート部１１２ｂが上側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において複合弾性体１１０ｃの第１シート部１１１と下側コイル５０ｂとが互いに接触するように、複合弾性体１１０ｃが配置される。これに対して、複合弾性体１１０ｂは、第１シート部１１１が上側であって、第２シート部１１２ｂが下側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において複合弾性体１１０ｂの第１シート部１１１と上側コイル５０ａとが互いに接触するように、複合弾性体１１０ｂが配置される。

つぎに、スロット４１の内部において上側コイル５０ａよりも径方向の内側に、複合弾性体１１０ａと板バネ８０とを順次配置する。ここでは、複合弾性体１１０ａは、たとえば、第１シート部１１１が下側であって、第２シート部１１２ｂが上側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において複合弾性体１１０ａの第１シート部１１１と上側コイル５０ａとが互いに接触するように、複合弾性体１１０ａが配置される。

最後に、第１実施形態の場合と同様に、スロット４１の切り欠き部４１Ｋに楔材９０を挿入する。これより、コイル５０ａ，５０ｂがスロット４１に固定される。

［作用・効果］
以上のように、本実施形態の回転電機においては、コイル固定部材として複合弾性体１１０ａ〜１１０ｄを用いている。このため、本実施形態では、第１実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。

本実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、複合弾性体１１０ａ〜１１０ｄは、第１シート部１１１よりも第２シート部１１２ｂの方が厚い。このため、本実施形態の複合弾性体１１０ａ〜１１０ｄは、第１実施形態の場合（図１参照）よりも剛性が高くなるので、作業性を向上することができる。また、本実施形態では、第１実施形態のスペーサ７０ａ〜７０ｄと同様な機能を包含する。その結果、本実施形態では、スペーサ７０ａ〜７０ｄを使用しなくてもよい。

その他、スロット４１の全長に渡って複数の複合弾性体を用いる場合、剛性があり、かつ、全体の厚さが厚くなる。このため、回転電機において、起動、停止、および、負荷変動などの運転を行う際にコイルの熱伸縮が生じたときに、隣り合う複合弾性体が重なる可能性が低減する。

＜第３実施形態＞
［構造］
図５は、第３実施形態に係る回転電機において、固定子の一部を模式的に示す断面図である。図５においては、図３と同様に、固定子のうち、回転軸に対して直交する断面の一部を図示している。

図５に示すように、本実施形態においては、上記の第２実施形態の場合（図３参照）に対して、複合弾性体１２０ａ〜１２０ｄが異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記の第２実施形態の場合と同様であるため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。

図６は、第３実施形態に係る回転電機において、複合弾性体を模式的に示す図である。ここでは、複数の複合弾性体１２０ａ〜１２０ｄのうち、一の複合弾性体１２０ａについて図示しているが、他の複合弾性体１２０ｂ〜１２０ｄも同様に構成されている。

図６に示すように、複合弾性体１２０ａは、３層構造であって、弾性体部１０１の一方の面（上面）に第１シート部１１１ｃがシート部１０２として設けられていると共に、弾性体部１０１の他方の面（下面）に第２シート部１１２ｂがシート部１０２として設けられている。

複合弾性体１１０ａにおいて、弾性体部１０１および第２シート部１１２ｂは、第２実施形態の場合と同様であるが、第１シート部１１１ｃは、第２実施形態の場合と形態が異なっている。

第１シート部１１１ｃは、カレンダー処理されたアラミド紙であって、たとえば、厚みが０．１３ｍｍである。ここでは、カレンダー処理されたアラミド紙は、優れた摺動性および耐摩耗性を得るために、密度が０．８ｇ／ｃｍ^３以上であって１．１８ｇ／ｃｍ^３以下の範囲であることが好ましい。

［製造方法］
以下より、本実施形態に係る回転電機の製造方法のうち、固定子のスロット４１にコイル５０ａ，５０ｂを固定するコイル固定工程に関して、図５および図６を参照して説明する。

コイル固定工程では、まず、固定子を構成する鉄心４０のスロット４１の内部において、径方向の外側（下側）に位置する底面（下面）に複合弾性体１２０ｄを配置する。その後、第２実施形態の場合と同様に、下側コイル５０ｂ、および、板バネ８１ｂを配置する。ここでは、複合弾性体１２０ｄは、第１シート部１１１ｃが上側であって、第２シート部１１２ｂが下側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において第１シート部１１１ｃと下側コイル５０ｂとが互いに接触するように、複合弾性体１２０ｄが配置される。

つぎに、スロット４１の内部において下側コイル５０ｂよりも径方向の内側に、複合弾性体１２０ｃと複合弾性体１２０ｂとを順次配置する。その後、第２実施形態の場合と同様に、上側コイル５０ａ、および、板バネ８１ａを配置する。ここでは、複合弾性体１２０ｃは、第１シート部１１１ｃが下側であって、第２シート部１１２ｂが上側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において複合弾性体１２０ｃの第１シート部１１１ｃと下側コイル５０ｂとが互いに接触するように、複合弾性体１２０ｃが配置される。これに対して、複合弾性体１２０ｂは、第１シート部１１１ｃが上側であって、第２シート部１１２ｂが下側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において複合弾性体１２０ｂの第１シート部１１１ｃと上側コイル５０ａとが互いに接触するように、複合弾性体１２０ｂが配置される。

つぎに、スロット４１の内部において上側コイル５０ａよりも径方向の内側に、複合弾性体１２０ａと板バネ８０とを順次配置する。ここでは、複合弾性体１２０ａは、たとえば、第１シート部１１１ｃが下側であって、第２シート部１１２ｂが上側に位置するように配置される。つまり、スロット４１の内部において複合弾性体１２０ａの第１シート部１１１ｃと上側コイル５０ａとが互いに接触するように、複合弾性体１２０ａが配置される。

最後に、第２実施形態の場合と同様に、スロット４１の切り欠き部４１Ｋに楔材９０を挿入する。これより、コイル５０ａ，５０ｂがスロット４１に固定される。

［作用・効果］
以上のように、本実施形態の回転電機においては、コイル固定部材として複合弾性体１２０ａ〜１２０ｄを用いている。このため、本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。

本実施形態では、第２実施形態の場合と異なり、複合弾性体１２０ａ〜１２０ｄにおいて、第１シート部１１１ｃは、カレンダー処理されたアラミド紙であって、摺動性および耐摩耗性に優れる。このため、本実施形態では、起動、停止、および、負荷変動などの運転を行う際にコイルの熱伸縮が生じた場合において、複合弾性体１２０ａ〜１２０ｄとコイル５０ａ，５０ｂとの間の摺動性および耐摩耗性を向上することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

４０…鉄心、４１…スロット、５０ａ…上側コイル、５０ｂ…下側コイル、５１ａ，５１ｂ…コイル導体、５２ａ，５２ｂ…絶縁層、６０ａ〜６０ｄ…介在物、７０ａ〜７０ｄ…スペーサ、８０，８１ａ，８１ｂ…板バネ、９０…楔材、１００ａ〜１００ｄ…複合弾性体、１１０ａ〜１１０ｄ…複合弾性体、１０１…弾性体部、１１１…シート部、１１１ｃ…シート部、１１２…シート部、１１２ｂ…シート部、１２０ａ〜１２０ｄ…複合弾性体。

Claims (13)

1. 回転電機の鉄心に形成されたスロットに収納されるコイルを固定するコイル固定部材であって、
   弾性体で形成されている板状の弾性体部と、
   前記弾性体部の面に設けられているシート部と
   を有し、
   前記シート部は、前記弾性体部の面に付いた状態であって、弾性率が前記弾性体部よりも高く、かつ、厚みが前記弾性体部よりも薄く、
   前記スロットの内部において前記シート部が前記コイルに接触するように収容される、
   コイル固定部材。
2. 前記シート部は、硬さが前記弾性体部よりも高い、
   請求項１に記載のコイル固定部材。
3. 前記弾性体部は、シリコーンゴムで形成されている、
   請求項１または２に記載のコイル固定部材。
4. 前記シート部は、長手方向において繊維で強化された繊維強化プラスチックで形成されている、
   請求項１から３のいずれかに記載のコイル固定部材。
5. 前記シート部として、前記弾性体部の一方の面に第１シート部が設けられていると共に、前記弾性体部の他方の面に第２シート部が設けられている、
   請求項１から４のいずれかに記載のコイル固定部材。
6. 前記第１シート部よりも前記第２シート部の方が厚く、
   前記スロットの内部において前記第１シート部が前記コイルに接触するように収容される、
   請求項５に記載のコイル固定部材。
7. 前記第１シート部は、カレンダー処理されたアラミド紙である、
   請求項６に記載のコイル固定部材。
8. 回転電機の鉄心に形成されたスロットに収納されるコイルについてコイル固定部材を用いて固定するコイル固定方法であって、
   前記コイル固定部材は、
   板状の弾性体で形成されている弾性体部と、
   前記弾性体部の面に設けられているシート部と
   を有し、
   前記シート部は、前記弾性体部の面に付いた状態であって、弾性率が前記弾性体部よりも高く、かつ、厚みが前記弾性体部よりも薄く、
   前記スロットの内部において前記シート部が前記コイルに接触するように、前記コイル固定部材を前記スロットの内部に収容する、
   コイル固定方法。
9. 前記回転電機の径方向において前記コイル固定部材と前記コイルとが並ぶように設置を行う、
   請求項７に記載のコイル固定方法。
10. 前記スロットの開口部に設置される楔材と前記コイルとの間に板バネを介在させる、
    請求項９に記載のコイル固定方法。
11. 前記回転電機の周方向において前記コイル固定部材と前記コイルとが並ぶように設置を行う、
    請求項８から１０のいずれかに記載のコイル固定方法。
12. スロットが形成された鉄心と、前記スロットに収納されるコイルと、前記スロットに収納された前記コイルを固定するコイル固定部材とを備える回転電機であって、
    前記コイル固定部材は、
    板状の弾性体で形成されている弾性体部と、
    前記弾性体部の面に設けられているシート部と
    を有し、
    前記シート部は、前記弾性体部の面に付いた状態であって、弾性率が前記弾性体部よりも高く、かつ、厚みが前記弾性体部よりも薄く、
    前記スロットの内部において前記シート部が前記コイルに接触するように収容されている、
    回転電機。
13. 鉄心に形成されたスロットに収納されるコイルについてコイル固定部材を用いて固定するコイル固定工程を備える、回転電機の製造方法であって、
    前記コイル固定部材は、
    板状の弾性体で形成されている弾性体部と
    前記弾性体部の面に設けられているシート部と
    を有し、
    前記シート部は、前記弾性体部の面に付いた状態であって、弾性率が前記弾性体部よりも高く、かつ、厚みが前記弾性体部よりも薄く、
    前記コイル固定工程では、前記スロットの内部において前記シート部が前記コイルに接触するように、前記コイル固定部材を前記スロットの内部に収容する、
    回転電機の製造方法。

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