旋转电机及其制造方法
旋转电机及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种旋转电机及其制造方法，旋转电机具有定子和转子，定子具有：定子铁心、在定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于定子槽口而产生旋转磁场的线圈，转子与定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如，旋转电机具有：含浸在定子铁心的槽口与线圈之间的第一清漆；以及在槽口的轴向外侧，直接附着于线圈的漆包皮膜的第二清漆，第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于第二清漆的热硬化性的清漆，第二清漆是一种玻化温度约104℃以下的热硬化性的清漆，并且第二清漆的DMA法的玻化温度比第一清漆的玻化温度低。
【专利说明】旋转电机及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种旋转电机及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来的旋转电机由于其高输出化，使得施加于定子线圈的振动或定子线圈的发热进一步变大。
[0003]为了抑制定子铁心的槽口的定子线圈的振动，公知的是使高强度(包括高粘接强度、高耐热)的清漆(例如，环氧清漆)含浸、粘着在定子铁心与定子线圈之间。但是，由于在定子铁心的外侧的线圈端部清漆伴随于热循环、热冲击而热膨胀、热收缩，由此产生了漆包电线的皮膜剥离，导致绝缘不良的新问题。
[0004]因此，在使用粘接强度弱、柔软的不饱和聚酯清漆的情况下，可以防止漆包皮膜的剥离。但是，定子铁心内的槽口与定子线圈之间的粘着力不够，线圈会振动。
[0005]如此，难以兼顾旋转电机的定子线圈的强度与绝缘性。
[0006]需要说明的是，作为旋转电机的线圈端部的清漆含浸的例子，公知一种方法，gp，在线圈端部涂布将环氧清漆合成而制作的CP处理树脂，在定子铁心内外涂布环氧清漆，不使外部的介质浸入定子线圈(例如，参照专利文献I)。另外，还公知一种在定子铁心部含浸环氧清漆，进而在线圈端部通过混入有填充材料的环氧清漆进行模制的方法(例如，参照专利文献2)。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本国实开平5-039178号公报
[0010]专利文献2:日本国实开昭61-108052号公报
[0011]但是，在这些结构中，基本上，基础使用高粘接强度的环氧清漆，因此难以解决上述问题，即兼顾强度与绝缘性两者。
【发明内容】
[0012]本发明鉴于上述情况，提供一种兼顾了强度与绝缘性的旋转电机及其制造方法。
[0013]根据本发明的第一方式，提供一种旋转电机，其具有定子和转子，
[0014]定子具有:定子铁心、在定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于定子的槽口而产生旋转磁场的线圈，
[0015]转子与定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如，
[0016]其中，旋转电机具有:含浸在定子铁心的槽口与线圈之间的第一清漆；以及在槽口的轴向外侧，直接附着于线圈的漆包皮膜的第二清漆，
[0017]第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于第二清漆的热硬化性的清漆，
[0018]第二清漆是一种玻化温度约104°C以下的热硬化性的清漆，并且第二清漆的DMA法的玻化温度比第一清漆的玻化温度低。
[0019]根据本发明的第二方式，提供一种旋转电机的制造方法，旋转电机具有定子和转子，
[0020]定子具有:定子铁心、在定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于定子的槽口而产生旋转磁场的线圈，
[0021]转子与定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如，
[0022]其中，旋转电机具有:含浸在定子铁心的槽口与线圈之间的第一清漆；以及在槽口的轴向外侧，直接附着于线圈的漆包皮膜的第二清漆，
[0023]第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于第二清漆的热硬化性的清漆，
[0024]第二清漆是一种玻化温度Tg约104°C以下的热硬化性的清漆，并且第二清漆的DMA法的玻化温度比第一清漆的玻化温度低，
[0025]所述制造方法包括:在定子铁心外侧，向装入有第二清漆的容器插入线圈，对于插入了线圈后的定子使第二清漆浸溃到绝缘纸端，在使其热硬化后，对定子的相反侧也浸溃到绝缘纸端，并使其热硬化。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，能够提供一种兼顾了强度与绝缘性的旋转电机及其制造方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明的第一实施方式的旋转电机的侧面剖面图。
[0029]图2是图1所示的旋转电机的定子的剖面图。
[0030]图3是图1所示的旋转电机的转子的剖面立体图。
[0031]图4是表示具有重叠卷绕的绕组构造的定子的立体图。
[0032]图5是插入到定子铁心中的线圈的剖面图。
[0033]图6是定子铁心外侧的两种清漆的接触部位放大剖面图。
[0034]图7是平角线的剪切粘接强度试验的说明图。
[0035]图8是清漆的剪切粘接力强度与绝缘破坏比率的关系的说明图。
[0036]图9是表示实测的漆包皮膜的剥离的说明图。
[0037]图10是表示计算的漆包皮膜剥离模型的说明图。
[0038]图11是清漆的剥离强度与漆包的剥离载荷的关系的说明图。
[0039]图12是第一清漆与第二清漆的构成位置处的物性值的关系图。
[0040]图13是表示线圈端的第二清漆的浸溃、干燥工序的说明图。
[0041]图14是表示线圈端的第二清漆的涂布工序的说明图。
[0042]图15是表示将第一清漆滴下含浸于定子铁心的槽口内的方法的说明图。
【具体实施方式】
[0043]以下，结合【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0044]图1表不第一实施方式中的感应电动机的侧面剖面图。作为旋转电机的一例的笼型感应电动机具有:轴向的一端侧开口的有底筒状的外壳I ;以及对该外壳I的开口端进行密封的罩2。外壳I与罩2通过多根、例如6根螺栓3紧固。在外壳I的内侧设有水路形成部件22，定子4通过热压配合等固定于该水路形成部件22的内侧。水路形成部件22的图示左端的凸缘被外壳I与罩2夹着而被固定，从而在水路形成部件22与外壳I之间形成水路24。对旋转电机进行冷却的冷却水被从形成于外壳I的取入口 32取入到水路24中之后，被从外壳I的排出口 34排出。
[0045]图2表示图1的定子的剖面图。定子由定子铁心412和3相的定子线圈413构成，定子铁心412沿周向等间隔设有多个槽口 411，3相的定子线圈413被插入于各槽口 411内。在供定子线圈413插入的定子铁心412中，形成有24个槽口 411。定子铁心412由层叠钢板构成，该层叠钢板是通过冲裁加工或蚀刻加工对例如厚度0.05?0.35mm的电磁钢板进行成形，并将成形后的电磁钢板层叠而构成的，定子铁心412在周向上形成有呈等间隔的放射状配置的多个槽口 411。
[0046]在定子铁心412的内周侧，以隔着微小间隙与定子铁心412相对的方式配置有转子5且使转子5能够旋转。转子5固定于旋转轴6，且与旋转轴6 —体旋转。旋转轴6由分别设于外壳I以及罩2的一对滚珠轴承7a、7b支承而旋转自如。在所述轴承7a、7b之中，罩2侧的轴承7a由未图示的固定板固定于罩2，外壳I的底部侧的轴承7b被固定于在外壳I的底部设置的凹部。
[0047]在旋转轴6的左端，由螺母11安装有滑轮12。在旋转轴6的滑轮12与轴承7a之间设有套筒9以及垫圈10。套筒9的外周以及滑轮12的内周呈大致圆锥形状，通过基于螺母11的紧固力将滑轮12与旋转轴6牢固地一体化，使得它们能够一体旋转。在转子5相对于定子4旋转驱动时，通过滑轮12将旋转轴6的旋转力输出给外部。另外，在作为发电机起作用时，来自滑轮12的旋转力被输入给旋转轴6。
[0048]图3是表示图1的转子5的剖面的立体图。
[0049]如图3所示，在作为笼型转子的转子5的转子铁心513中，遍及周向的全周并以等间隔埋入有沿旋转轴向延伸的多个导体棒511。转子铁心513由磁性体构成，在转子铁心513的轴向两端，分别设有使各导体棒511短路的短路环512。需要说明的是，在图3的立体图中，为了明示转子铁心513与导体棒511的关系，在垂直于旋转轴的面剖开而表示剖面构造，滑轮12侧的短路环512以及旋转轴6未图示。
[0050]转子铁心513由层叠钢板构成，该层叠钢板是通过冲裁加工或蚀刻加工对厚度0.05?0.35mm的电磁钢板进行成形，并将成形后的电磁钢板层叠而构成的。如图3所示，在转子铁心513的内周侧，为了轻量化而在周向等间隔设有大致扇形的空洞部514。在转子铁心513的外周侧即定子侧埋入有前述的导体棒511,在导体棒511的内侧的转子轭530形成磁回路。各导体棒511以及短路环512由铝构成，并通过压铸而与转子铁心513形成一体。配置于转子铁心两端的短路环512被设置成从转子铁心513向轴向两端突出。需要说明的是，虽然未在图1中图示，但在外壳I的底部侧设有用于检测转子5旋转的检测旋转件。旋转传感器13对旋转的检测旋转件的齿进行检测，输出用于探测转子5的位置或转子5的旋转速度的电信号。
[0051 ] 图4中示出了定子铁心412以及收纳于槽口 411、并从定子铁心内向定子铁心外沿长边方向(轴向)延伸的定子线圈413。定子线圈413被插入到将既定数量的槽口夹在中间的一对槽口中。在定子铁心412的两端面，由从各槽口向外部突出的定子线圈413形成有线圈端414。在各槽口的出口部附近的线圈端414设有定子线圈413呈直线状延伸的直线部，在定子铁心412与定子线圈413之间卷有绝缘纸419。由于隔着间隙而设成旋转自如的转子5的旋转振动，在定子铁心412、收纳于所述定子铁心412的定子线圈413以及绝缘纸419上产生振动。为了防止该定子铁心412与定子线圈413的振动，并且出于将定子线圈413插入定子铁心412时产生的损伤而导致的电绝缘保护的目的，在定子铁心内含浸有粘着清漆。另外，为了线圈端414的定子线圈413彼此的原线间的绝缘保护，将粘着清漆附着于线圈表面。该附着于线圈端414的粘着清漆由于自身的粘接强度高，所以在从高温环境下有温度下降时产生了因清漆的热收缩力而使线圈的漆包皮膜剥离的问题。
[0052]因此，在第一实施方式中，如下这样构成定子4:在定子铁心412与定子线圈413的槽口施加第一清漆415，在定子铁心外的线圈端414施加第二清漆416。 [0053]以下，详细说明第一实施方式中的定子4的构成。图5表示槽口的出口部附近的线圈端414的剖面图，图6表示图5的第一清漆415与第二清漆416的接触部的放大剖面图。所述第一清漆被含浸形成为叠盖住所述定子铁心412的槽口内部以及从所述定子铁心412外侧的线圈端414的绝缘纸端附着到轴向外侧的所述第二清漆。此时，在所述定子铁心412外侧的线圈端414附着的清漆被形成为:从定子铁心内到绝缘纸端为一种清漆,从绝缘纸端到第一清漆的叠盖端为两种清漆，从第一清漆和第二清漆的叠盖端到线圈端的末端为一种清漆。即，第一清漆与第二清漆的接触部位在径向上形成两个层。
[0054]图7表示对于平角线的剪切粘接强度试验的说明图，图8表示清漆的剪切粘接力强度与绝缘破坏比率的关系的说明图。第一清漆415希望是定子铁心412的槽口与定子线圈413间的高粘接强度的材料。说明适于该第一清漆415的材料的物性。第一清漆415的剪切粘接强度如图7那样组合四根平角线，含浸第一清漆415，并使之干燥而做成一个试料，对该试料的拉伸断裂力进行测定。图8的绝缘破坏比率表示的是:在模拟了IOOmmX IOOmmX 13mm的定子铁心的模型中插入平角线,用该模拟模型进行热循环试验，以10分钟耐电1200V电压而绝缘破坏的线圈的比率。当第一清漆415使用的是通过斯特拉卡法(7卜9 力法)测定的清漆初期粘着强度为4.0N/mm2以上的清漆时的线圈累积破坏比率是0%。但是，作为小于4.0N/mm2的清漆，例如在使用3.0N/mm2的清漆时，累积破坏比率为50%以下，因此不适于第一清漆。如以上那样，作为清漆的初期粘着力为40N/mm2以上的清漆，有环氧清漆等。
[0055]图9表示漆包皮膜的剥离测定图，图10表示清漆剥离力的计算结果。图11表示的图说明了清漆的剥离强度与漆包的剥离载荷的关系。图5的定子铁心412的外侧的线圈端414上所附着的第二清漆416希望是线圈端414的漆包皮膜不剥离的程度的热收缩力低的材料。说明适于该第二清漆416的材料的物性。定子线圈单体的剥离强度如图9那样使用AIW平角线(3.23mmX2.47mm)，在漆包皮膜的径向打开宽度1.5mm的切入口，测定向轴向的漆包皮膜的剥离强度。图10的清漆的通过热解析而求得的剥离载荷是使用径向宽度1.5mm的尺寸、环氧清漆的物性值(线膨胀系数5.1 X 10_5/°C，弹性率3000MPa、玻化温度Tgl25°C )而计算的。实测的漆包皮膜的剥离强度如图11那样平均值是1.4N,由于漆包皮膜等有机材料的反复疲劳极限强度下降到约1/10，所以环氧清漆的疲劳极限强度认为是约0.14N。另一方面，清漆的由热解析求得的剥离载荷是0.16N，当达到疲劳极限强度0.14N时，产生剥离。根据该环氧清漆的热解析的剥离载荷与疲劳极限强度之比0.88(0.14N/0.16N)、以及环氧清漆的简易热应力σ (线膨胀系数α 5.1X10_5/°C X弹性率E3000MPaX玻化温度Tgl25°C )，求出清漆的疲劳极限热应力o'，约为13MPa。对于该疲劳极限热应力σ '的玻化温度Tg'，当环氧清漆和不饱和聚酯清漆等的线膨胀系数α'和弹性率E'的物性值没有差的情况下，第二清漆416所必要的最大的玻化温度Tg'的值约是104°C。因此，第二清漆416优选是玻化温度约104°C以下的清漆。作为玻化温度Tgl04°C以下的适当的材料，一般来说玻化温度是40~105°C的不饱和聚酯清漆合适。
[0056]图12表示从以上的研究得到的第一清漆415与第二清漆416所要求的特性及其选定基准。第一清漆415可以使用平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度比附着于定子铁心412外侧的第二清漆大的热硬化性的清漆、使用所述第二清漆的DMA法的玻化温度Tg比所述第一清漆的玻化温度Tg低的热硬化性的清漆。例如，所述第一清漆415使用高分子材料的环氧清漆，所述第二清漆416使用不饱和聚酯清漆等，使用不同的两种高分子材料即可。在第一清漆415与第二清漆416使用同样的高分子材料的情况下，可以是第一清漆415与第二清漆416使用相同的高分子材料的环氧清漆，但仅在所述第二清漆416中添加具有柔性链的聚合物材料的橡胶等，使玻化温度Tg下降而组合使用。
[0057]接着，对于第一实施方式的旋转电机的制造方法进行说明。图13表示第二清漆的浸溃涂布方法的说明图。如图13那样，第二清漆416在将线圈插入了装有第二清漆416的容器中的定子4的连接侧的线圈中浸溃到绝缘纸端，在使其热硬化后，对于定子4的连接侧的相反侧的线圈也浸溃到绝缘纸端，并使其热硬化，可以形成第二清漆416。图14表示第二清漆416的表面涂布方法的说明图。如图14那样，从线圈端414的绝缘纸端朝向轴向外侧，使用刷子在线圈端414 的两侧的线圈的表面涂布而使其热硬化，也可以形成第二清漆416。此时，第二清漆浸入定子4而不堵塞第一清漆的浸入路径。
[0058]图15表示第一清漆的含浸方法的说明图。在形成该第二清漆416之后，将定子4加热，如图15那样以轴成为水平的方式使定子4旋转，向定子铁心412的槽口 411的开口部滴下含浸第一清漆415并将其热硬化。通过毛细管现象，第一清漆能够以毛细管现象浸入而含浸到绝缘纸和线圈和定子的间隙。通过这样的制造方法可以形成具有第一清漆415和第二清漆的定子4。此时，对所述定子铁心412和定子铁心外侧的线圈端414处理的清漆形成为:从所述定子铁心内到轴向外侧的绝缘纸端形成一种清漆，从绝缘纸端到某一距离形成两种清漆，从两种清漆的终端到线圈端的末端的转向部形成一种清漆。
[0059]在以上说明的实施方式中，可以起到以下这样的作用效果。旋转电机具备:在形成于定子铁心412的多个槽口 411装配定子线圈413的定子4 ;可旋转地设于定子4的内侧的转子5。在定子铁心412的多个槽口 411与定子线圈4之间，形成有平角线的定子铁心412的槽口 411和定子线圈413的剪切粘接强度具有与环氧清漆同等强度的第一清漆415。通过该第一清漆415，可以防止因旋转电机运转时的线圈振动而导致的裂缝。另一方面，在定子铁心外侧的定子线圈413形成第二清漆416。该第二清漆的玻化温度Tg低于第一清漆415，由于是玻化温度Tgl04°C以下，所以可以缓和温度下降时的清漆的热收缩，能够防止漆包皮膜剥离。通过形成第一清漆415和第二清漆416，能够制作耐振动性与耐热循环性的旋转电机。
[0060]如此，根据上述实施方式，通过在定子铁心的槽口含浸高粘接强度的清漆，能够防止因旋转电机的振动而引起的裂缝的发生，且通过在定子铁心外的线圈端涂布热收缩性低的柔软的清漆，能够防止线圈端部的漆包电线的被膜剥离，通过这样的两种清漆的相乘效果，可以延长旋转电机的绝缘寿命，提高可靠性。其结果是，能够提供耐热循环性与耐热冲击性优越的旋转电机。
[0061]需要说明的是，上述实施方式适于混合动力汽车或电力汽车等对因高输出化而施加于旋转电机的定子线圈的振动或定子线圈的发热严格的应用。
[0062]另外，作为旋转电机的实施例，上述示出了笼型感应电动机，但不限于此，可适用于同步式旋转电机(磁铁马达)或lundelK > )型交流发电机、磁阻马达等所有旋转电机。
[0063]上述说明了实施方式的一例，但本发明不限于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包含于本发明的范围内。
[0064]以下优先权基础申请的公开内容作为引用文引用于此。
[0065]日本国专利申请2011年第118604号(2011年5月27日申请)
【权利要求】
1.一种旋转电机，其具有定子和转子， 所述定子具有:定子铁心、在所述定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于所述定子的槽口而产生旋转磁场的线圈， 所述转子与所述定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如， 其中，所述旋转电机具有:含浸在所述定子铁心的所述槽口与所述线圈之间的第一清漆；以及在所述槽 口的轴向外侧，直接附着于所述线圈的漆包皮膜的第二清漆， 所述第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于所述第二清漆的热硬化性的清漆， 所述第二清漆是一种玻化温度约104°c以下的热硬化性的清漆，并且所述第二清漆的DMA法的玻化温度比所述第一清漆的玻化温度低。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第一清漆与所述第二清漆的接触部位在径向上形成两个层。
3.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 附着于所述定子铁心的外侧的线圈端的清漆构成为:从定子铁心内到绝缘纸端是一种清漆，从绝缘纸端到所述第一清漆和所述第二清漆的层叠部终端是二种清漆，从所述第一清漆和所述第二清漆的层叠部终端到线圈端的末端是一种清漆。
4.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第二清漆是比所述第一清漆更先附着于所述槽口的轴向外侧的线圈上的清漆。
5.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第一清漆是种类不同于所述第二清漆的高分子成分的清漆。
6.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第一清漆被环氧清漆处理。
7.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第二清漆是不饱和聚酯清漆。
8.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第二清漆是种类与所述第一清漆相同的高分子成分的清漆，在所述第二清漆中添加具有柔性链的聚合物，使所述第二清漆的玻化温度下降。
9.一种旋转电机的制造方法，所述旋转电机具有定子和转子， 所述定子具有:定子铁心、在所述定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于所述定子的槽口而产生旋转磁场的线圈， 所述转子与所述定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如， 所述旋转电机具有:含浸在所述定子铁心的所述槽口与所述线圈之间的第一清漆；以及在所述槽口的轴向外侧，直接附着于所述线圈的漆包皮膜的第二清漆， 所述第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于所述第二清漆的热硬化性的清漆， 所述第二清漆是一种玻化温度Tg约104°C以下的热硬化性的清漆，并且所述第二清漆的DMA法的玻化温度比所述第一清漆的玻化温度低， 所述制造方法包括:在所述定子铁心外侧，向装入有所述第二清漆的容器插入所述线圈，对插入了线圈后的所述定子使所述第二清漆浸溃到绝缘纸端，在使其热硬化后，对所述定子的相反侧也浸溃到绝缘纸端，并使其热硬化。
10.如权利要求9所述的旋转电机的制造方法，其中， 在所述定子铁心外侧，所述第二清漆从所述定子铁心外侧的绝缘纸端朝向轴向外侧，使用刷子使其附着于所述线圈的表面并使其热硬化。
11.如权利要求9所述的旋转电机的制造方法，其中， 使附着了所述第二清漆的所述定子按照使轴成为水平的方式旋转，向所述定子铁心的所述槽口的开口部滴下含浸 所述第一清漆并使其热硬化。
【文档编号】H02K3/34GK103563220SQ201280025269
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月21日 优先权日:2011年5月27日
【发明者】仓原吉美, 尾畑功治, 萩原修哉 申请人:日立汽车系统株式会社
【专利摘要】本发明提供一种旋转电机及其制造方法，旋转电机具有定子和转子，定子具有：定子铁心、在定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于定子槽口而产生旋转磁场的线圈，转子与定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如，旋转电机具有：含浸在定子铁心的槽口与线圈之间的第一清漆；以及在槽口的轴向外侧，直接附着于线圈的漆包皮膜的第二清漆，第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于第二清漆的热硬化性的清漆，第二清漆是一种玻化温度约104℃以下的热硬化性的清漆，并且第二清漆的DMA法的玻化温度比第一清漆的玻化温度低。
【专利说明】旋转电机及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种旋转电机及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来的旋转电机由于其高输出化，使得施加于定子线圈的振动或定子线圈的发热进一步变大。
[0003]为了抑制定子铁心的槽口的定子线圈的振动，公知的是使高强度(包括高粘接强度、高耐热)的清漆(例如，环氧清漆)含浸、粘着在定子铁心与定子线圈之间。但是，由于在定子铁心的外侧的线圈端部清漆伴随于热循环、热冲击而热膨胀、热收缩，由此产生了漆包电线的皮膜剥离，导致绝缘不良的新问题。
[0004]因此，在使用粘接强度弱、柔软的不饱和聚酯清漆的情况下，可以防止漆包皮膜的剥离。但是，定子铁心内的槽口与定子线圈之间的粘着力不够，线圈会振动。
[0005]如此，难以兼顾旋转电机的定子线圈的强度与绝缘性。
[0006]需要说明的是，作为旋转电机的线圈端部的清漆含浸的例子，公知一种方法，gp，在线圈端部涂布将环氧清漆合成而制作的CP处理树脂，在定子铁心内外涂布环氧清漆，不使外部的介质浸入定子线圈(例如，参照专利文献I)。另外，还公知一种在定子铁心部含浸环氧清漆，进而在线圈端部通过混入有填充材料的环氧清漆进行模制的方法(例如，参照专利文献2)。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本国实开平5-039178号公报
[0010]专利文献2:日本国实开昭61-108052号公报
[0011]但是，在这些结构中，基本上，基础使用高粘接强度的环氧清漆，因此难以解决上述问题，即兼顾强度与绝缘性两者。
【发明内容】
[0012]本发明鉴于上述情况，提供一种兼顾了强度与绝缘性的旋转电机及其制造方法。
[0013]根据本发明的第一方式，提供一种旋转电机，其具有定子和转子，
[0014]定子具有:定子铁心、在定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于定子的槽口而产生旋转磁场的线圈，
[0015]转子与定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如，
[0016]其中，旋转电机具有:含浸在定子铁心的槽口与线圈之间的第一清漆；以及在槽口的轴向外侧，直接附着于线圈的漆包皮膜的第二清漆，
[0017]第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于第二清漆的热硬化性的清漆，
[0018]第二清漆是一种玻化温度约104°C以下的热硬化性的清漆，并且第二清漆的DMA法的玻化温度比第一清漆的玻化温度低。
[0019]根据本发明的第二方式，提供一种旋转电机的制造方法，旋转电机具有定子和转子，
[0020]定子具有:定子铁心、在定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于定子的槽口而产生旋转磁场的线圈，
[0021]转子与定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如，
[0022]其中，旋转电机具有:含浸在定子铁心的槽口与线圈之间的第一清漆；以及在槽口的轴向外侧，直接附着于线圈的漆包皮膜的第二清漆，
[0023]第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于第二清漆的热硬化性的清漆，
[0024]第二清漆是一种玻化温度Tg约104°C以下的热硬化性的清漆，并且第二清漆的DMA法的玻化温度比第一清漆的玻化温度低，
[0025]所述制造方法包括:在定子铁心外侧，向装入有第二清漆的容器插入线圈，对于插入了线圈后的定子使第二清漆浸溃到绝缘纸端，在使其热硬化后，对定子的相反侧也浸溃到绝缘纸端，并使其热硬化。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，能够提供一种兼顾了强度与绝缘性的旋转电机及其制造方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明的第一实施方式的旋转电机的侧面剖面图。
[0029]图2是图1所示的旋转电机的定子的剖面图。
[0030]图3是图1所示的旋转电机的转子的剖面立体图。
[0031]图4是表示具有重叠卷绕的绕组构造的定子的立体图。
[0032]图5是插入到定子铁心中的线圈的剖面图。
[0033]图6是定子铁心外侧的两种清漆的接触部位放大剖面图。
[0034]图7是平角线的剪切粘接强度试验的说明图。
[0035]图8是清漆的剪切粘接力强度与绝缘破坏比率的关系的说明图。
[0036]图9是表示实测的漆包皮膜的剥离的说明图。
[0037]图10是表示计算的漆包皮膜剥离模型的说明图。
[0038]图11是清漆的剥离强度与漆包的剥离载荷的关系的说明图。
[0039]图12是第一清漆与第二清漆的构成位置处的物性值的关系图。
[0040]图13是表示线圈端的第二清漆的浸溃、干燥工序的说明图。
[0041]图14是表示线圈端的第二清漆的涂布工序的说明图。
[0042]图15是表示将第一清漆滴下含浸于定子铁心的槽口内的方法的说明图。
【具体实施方式】
[0043]以下，结合【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0044]图1表不第一实施方式中的感应电动机的侧面剖面图。作为旋转电机的一例的笼型感应电动机具有:轴向的一端侧开口的有底筒状的外壳I ;以及对该外壳I的开口端进行密封的罩2。外壳I与罩2通过多根、例如6根螺栓3紧固。在外壳I的内侧设有水路形成部件22，定子4通过热压配合等固定于该水路形成部件22的内侧。水路形成部件22的图示左端的凸缘被外壳I与罩2夹着而被固定，从而在水路形成部件22与外壳I之间形成水路24。对旋转电机进行冷却的冷却水被从形成于外壳I的取入口 32取入到水路24中之后，被从外壳I的排出口 34排出。
[0045]图2表示图1的定子的剖面图。定子由定子铁心412和3相的定子线圈413构成，定子铁心412沿周向等间隔设有多个槽口 411，3相的定子线圈413被插入于各槽口 411内。在供定子线圈413插入的定子铁心412中，形成有24个槽口 411。定子铁心412由层叠钢板构成，该层叠钢板是通过冲裁加工或蚀刻加工对例如厚度0.05?0.35mm的电磁钢板进行成形，并将成形后的电磁钢板层叠而构成的，定子铁心412在周向上形成有呈等间隔的放射状配置的多个槽口 411。
[0046]在定子铁心412的内周侧，以隔着微小间隙与定子铁心412相对的方式配置有转子5且使转子5能够旋转。转子5固定于旋转轴6，且与旋转轴6 —体旋转。旋转轴6由分别设于外壳I以及罩2的一对滚珠轴承7a、7b支承而旋转自如。在所述轴承7a、7b之中，罩2侧的轴承7a由未图示的固定板固定于罩2，外壳I的底部侧的轴承7b被固定于在外壳I的底部设置的凹部。
[0047]在旋转轴6的左端，由螺母11安装有滑轮12。在旋转轴6的滑轮12与轴承7a之间设有套筒9以及垫圈10。套筒9的外周以及滑轮12的内周呈大致圆锥形状，通过基于螺母11的紧固力将滑轮12与旋转轴6牢固地一体化，使得它们能够一体旋转。在转子5相对于定子4旋转驱动时，通过滑轮12将旋转轴6的旋转力输出给外部。另外，在作为发电机起作用时，来自滑轮12的旋转力被输入给旋转轴6。
[0048]图3是表示图1的转子5的剖面的立体图。
[0049]如图3所示，在作为笼型转子的转子5的转子铁心513中，遍及周向的全周并以等间隔埋入有沿旋转轴向延伸的多个导体棒511。转子铁心513由磁性体构成，在转子铁心513的轴向两端，分别设有使各导体棒511短路的短路环512。需要说明的是，在图3的立体图中，为了明示转子铁心513与导体棒511的关系，在垂直于旋转轴的面剖开而表示剖面构造，滑轮12侧的短路环512以及旋转轴6未图示。
[0050]转子铁心513由层叠钢板构成，该层叠钢板是通过冲裁加工或蚀刻加工对厚度0.05?0.35mm的电磁钢板进行成形，并将成形后的电磁钢板层叠而构成的。如图3所示，在转子铁心513的内周侧，为了轻量化而在周向等间隔设有大致扇形的空洞部514。在转子铁心513的外周侧即定子侧埋入有前述的导体棒511,在导体棒511的内侧的转子轭530形成磁回路。各导体棒511以及短路环512由铝构成，并通过压铸而与转子铁心513形成一体。配置于转子铁心两端的短路环512被设置成从转子铁心513向轴向两端突出。需要说明的是，虽然未在图1中图示，但在外壳I的底部侧设有用于检测转子5旋转的检测旋转件。旋转传感器13对旋转的检测旋转件的齿进行检测，输出用于探测转子5的位置或转子5的旋转速度的电信号。
[0051 ] 图4中示出了定子铁心412以及收纳于槽口 411、并从定子铁心内向定子铁心外沿长边方向(轴向)延伸的定子线圈413。定子线圈413被插入到将既定数量的槽口夹在中间的一对槽口中。在定子铁心412的两端面，由从各槽口向外部突出的定子线圈413形成有线圈端414。在各槽口的出口部附近的线圈端414设有定子线圈413呈直线状延伸的直线部，在定子铁心412与定子线圈413之间卷有绝缘纸419。由于隔着间隙而设成旋转自如的转子5的旋转振动，在定子铁心412、收纳于所述定子铁心412的定子线圈413以及绝缘纸419上产生振动。为了防止该定子铁心412与定子线圈413的振动，并且出于将定子线圈413插入定子铁心412时产生的损伤而导致的电绝缘保护的目的，在定子铁心内含浸有粘着清漆。另外，为了线圈端414的定子线圈413彼此的原线间的绝缘保护，将粘着清漆附着于线圈表面。该附着于线圈端414的粘着清漆由于自身的粘接强度高，所以在从高温环境下有温度下降时产生了因清漆的热收缩力而使线圈的漆包皮膜剥离的问题。
[0052]因此，在第一实施方式中，如下这样构成定子4:在定子铁心412与定子线圈413的槽口施加第一清漆415，在定子铁心外的线圈端414施加第二清漆416。 [0053]以下，详细说明第一实施方式中的定子4的构成。图5表示槽口的出口部附近的线圈端414的剖面图，图6表示图5的第一清漆415与第二清漆416的接触部的放大剖面图。所述第一清漆被含浸形成为叠盖住所述定子铁心412的槽口内部以及从所述定子铁心412外侧的线圈端414的绝缘纸端附着到轴向外侧的所述第二清漆。此时，在所述定子铁心412外侧的线圈端414附着的清漆被形成为:从定子铁心内到绝缘纸端为一种清漆,从绝缘纸端到第一清漆的叠盖端为两种清漆，从第一清漆和第二清漆的叠盖端到线圈端的末端为一种清漆。即，第一清漆与第二清漆的接触部位在径向上形成两个层。
[0054]图7表示对于平角线的剪切粘接强度试验的说明图，图8表示清漆的剪切粘接力强度与绝缘破坏比率的关系的说明图。第一清漆415希望是定子铁心412的槽口与定子线圈413间的高粘接强度的材料。说明适于该第一清漆415的材料的物性。第一清漆415的剪切粘接强度如图7那样组合四根平角线，含浸第一清漆415，并使之干燥而做成一个试料，对该试料的拉伸断裂力进行测定。图8的绝缘破坏比率表示的是:在模拟了IOOmmX IOOmmX 13mm的定子铁心的模型中插入平角线,用该模拟模型进行热循环试验，以10分钟耐电1200V电压而绝缘破坏的线圈的比率。当第一清漆415使用的是通过斯特拉卡法(7卜9 力法)测定的清漆初期粘着强度为4.0N/mm2以上的清漆时的线圈累积破坏比率是0%。但是，作为小于4.0N/mm2的清漆，例如在使用3.0N/mm2的清漆时，累积破坏比率为50%以下，因此不适于第一清漆。如以上那样，作为清漆的初期粘着力为40N/mm2以上的清漆，有环氧清漆等。
[0055]图9表示漆包皮膜的剥离测定图，图10表示清漆剥离力的计算结果。图11表示的图说明了清漆的剥离强度与漆包的剥离载荷的关系。图5的定子铁心412的外侧的线圈端414上所附着的第二清漆416希望是线圈端414的漆包皮膜不剥离的程度的热收缩力低的材料。说明适于该第二清漆416的材料的物性。定子线圈单体的剥离强度如图9那样使用AIW平角线(3.23mmX2.47mm)，在漆包皮膜的径向打开宽度1.5mm的切入口，测定向轴向的漆包皮膜的剥离强度。图10的清漆的通过热解析而求得的剥离载荷是使用径向宽度1.5mm的尺寸、环氧清漆的物性值(线膨胀系数5.1 X 10_5/°C，弹性率3000MPa、玻化温度Tgl25°C )而计算的。实测的漆包皮膜的剥离强度如图11那样平均值是1.4N,由于漆包皮膜等有机材料的反复疲劳极限强度下降到约1/10，所以环氧清漆的疲劳极限强度认为是约0.14N。另一方面，清漆的由热解析求得的剥离载荷是0.16N，当达到疲劳极限强度0.14N时，产生剥离。根据该环氧清漆的热解析的剥离载荷与疲劳极限强度之比0.88(0.14N/0.16N)、以及环氧清漆的简易热应力σ (线膨胀系数α 5.1X10_5/°C X弹性率E3000MPaX玻化温度Tgl25°C )，求出清漆的疲劳极限热应力o'，约为13MPa。对于该疲劳极限热应力σ '的玻化温度Tg'，当环氧清漆和不饱和聚酯清漆等的线膨胀系数α'和弹性率E'的物性值没有差的情况下，第二清漆416所必要的最大的玻化温度Tg'的值约是104°C。因此，第二清漆416优选是玻化温度约104°C以下的清漆。作为玻化温度Tgl04°C以下的适当的材料，一般来说玻化温度是40~105°C的不饱和聚酯清漆合适。
[0056]图12表示从以上的研究得到的第一清漆415与第二清漆416所要求的特性及其选定基准。第一清漆415可以使用平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度比附着于定子铁心412外侧的第二清漆大的热硬化性的清漆、使用所述第二清漆的DMA法的玻化温度Tg比所述第一清漆的玻化温度Tg低的热硬化性的清漆。例如，所述第一清漆415使用高分子材料的环氧清漆，所述第二清漆416使用不饱和聚酯清漆等，使用不同的两种高分子材料即可。在第一清漆415与第二清漆416使用同样的高分子材料的情况下，可以是第一清漆415与第二清漆416使用相同的高分子材料的环氧清漆，但仅在所述第二清漆416中添加具有柔性链的聚合物材料的橡胶等，使玻化温度Tg下降而组合使用。
[0057]接着，对于第一实施方式的旋转电机的制造方法进行说明。图13表示第二清漆的浸溃涂布方法的说明图。如图13那样，第二清漆416在将线圈插入了装有第二清漆416的容器中的定子4的连接侧的线圈中浸溃到绝缘纸端，在使其热硬化后，对于定子4的连接侧的相反侧的线圈也浸溃到绝缘纸端，并使其热硬化，可以形成第二清漆416。图14表示第二清漆416的表面涂布方法的说明图。如图14那样，从线圈端414的绝缘纸端朝向轴向外侧，使用刷子在线圈端414 的两侧的线圈的表面涂布而使其热硬化，也可以形成第二清漆416。此时，第二清漆浸入定子4而不堵塞第一清漆的浸入路径。
[0058]图15表示第一清漆的含浸方法的说明图。在形成该第二清漆416之后，将定子4加热，如图15那样以轴成为水平的方式使定子4旋转，向定子铁心412的槽口 411的开口部滴下含浸第一清漆415并将其热硬化。通过毛细管现象，第一清漆能够以毛细管现象浸入而含浸到绝缘纸和线圈和定子的间隙。通过这样的制造方法可以形成具有第一清漆415和第二清漆的定子4。此时，对所述定子铁心412和定子铁心外侧的线圈端414处理的清漆形成为:从所述定子铁心内到轴向外侧的绝缘纸端形成一种清漆，从绝缘纸端到某一距离形成两种清漆，从两种清漆的终端到线圈端的末端的转向部形成一种清漆。
[0059]在以上说明的实施方式中，可以起到以下这样的作用效果。旋转电机具备:在形成于定子铁心412的多个槽口 411装配定子线圈413的定子4 ;可旋转地设于定子4的内侧的转子5。在定子铁心412的多个槽口 411与定子线圈4之间，形成有平角线的定子铁心412的槽口 411和定子线圈413的剪切粘接强度具有与环氧清漆同等强度的第一清漆415。通过该第一清漆415，可以防止因旋转电机运转时的线圈振动而导致的裂缝。另一方面，在定子铁心外侧的定子线圈413形成第二清漆416。该第二清漆的玻化温度Tg低于第一清漆415，由于是玻化温度Tgl04°C以下，所以可以缓和温度下降时的清漆的热收缩，能够防止漆包皮膜剥离。通过形成第一清漆415和第二清漆416，能够制作耐振动性与耐热循环性的旋转电机。
[0060]如此，根据上述实施方式，通过在定子铁心的槽口含浸高粘接强度的清漆，能够防止因旋转电机的振动而引起的裂缝的发生，且通过在定子铁心外的线圈端涂布热收缩性低的柔软的清漆，能够防止线圈端部的漆包电线的被膜剥离，通过这样的两种清漆的相乘效果，可以延长旋转电机的绝缘寿命，提高可靠性。其结果是，能够提供耐热循环性与耐热冲击性优越的旋转电机。
[0061]需要说明的是，上述实施方式适于混合动力汽车或电力汽车等对因高输出化而施加于旋转电机的定子线圈的振动或定子线圈的发热严格的应用。
[0062]另外，作为旋转电机的实施例，上述示出了笼型感应电动机，但不限于此，可适用于同步式旋转电机(磁铁马达)或lundelK > )型交流发电机、磁阻马达等所有旋转电机。
[0063]上述说明了实施方式的一例，但本发明不限于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式也包含于本发明的范围内。
[0064]以下优先权基础申请的公开内容作为引用文引用于此。
[0065]日本国专利申请2011年第118604号(2011年5月27日申请)
【权利要求】
1.一种旋转电机，其具有定子和转子， 所述定子具有:定子铁心、在所述定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于所述定子的槽口而产生旋转磁场的线圈， 所述转子与所述定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如， 其中，所述旋转电机具有:含浸在所述定子铁心的所述槽口与所述线圈之间的第一清漆；以及在所述槽 口的轴向外侧，直接附着于所述线圈的漆包皮膜的第二清漆， 所述第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于所述第二清漆的热硬化性的清漆， 所述第二清漆是一种玻化温度约104°c以下的热硬化性的清漆，并且所述第二清漆的DMA法的玻化温度比所述第一清漆的玻化温度低。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第一清漆与所述第二清漆的接触部位在径向上形成两个层。
3.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 附着于所述定子铁心的外侧的线圈端的清漆构成为:从定子铁心内到绝缘纸端是一种清漆，从绝缘纸端到所述第一清漆和所述第二清漆的层叠部终端是二种清漆，从所述第一清漆和所述第二清漆的层叠部终端到线圈端的末端是一种清漆。
4.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第二清漆是比所述第一清漆更先附着于所述槽口的轴向外侧的线圈上的清漆。
5.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第一清漆是种类不同于所述第二清漆的高分子成分的清漆。
6.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第一清漆被环氧清漆处理。
7.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第二清漆是不饱和聚酯清漆。
8.如权利要求1所述的旋转电机，其中， 所述第二清漆是种类与所述第一清漆相同的高分子成分的清漆，在所述第二清漆中添加具有柔性链的聚合物，使所述第二清漆的玻化温度下降。
9.一种旋转电机的制造方法，所述旋转电机具有定子和转子， 所述定子具有:定子铁心、在所述定子铁心的周向上等间隔设置的槽口、以及收纳于所述定子的槽口而产生旋转磁场的线圈， 所述转子与所述定子铁心隔开既定的旋转间隙，并设置成旋转自如， 所述旋转电机具有:含浸在所述定子铁心的所述槽口与所述线圈之间的第一清漆；以及在所述槽口的轴向外侧，直接附着于所述线圈的漆包皮膜的第二清漆， 所述第一清漆是一种平角线的线圈与清漆的剪切粘接强度大于所述第二清漆的热硬化性的清漆， 所述第二清漆是一种玻化温度Tg约104°C以下的热硬化性的清漆，并且所述第二清漆的DMA法的玻化温度比所述第一清漆的玻化温度低， 所述制造方法包括:在所述定子铁心外侧，向装入有所述第二清漆的容器插入所述线圈，对插入了线圈后的所述定子使所述第二清漆浸溃到绝缘纸端，在使其热硬化后，对所述定子的相反侧也浸溃到绝缘纸端，并使其热硬化。
10.如权利要求9所述的旋转电机的制造方法，其中， 在所述定子铁心外侧，所述第二清漆从所述定子铁心外侧的绝缘纸端朝向轴向外侧，使用刷子使其附着于所述线圈的表面并使其热硬化。
11.如权利要求9所述的旋转电机的制造方法，其中， 使附着了所述第二清漆的所述定子按照使轴成为水平的方式旋转，向所述定子铁心的所述槽口的开口部滴下含浸 所述第一清漆并使其热硬化。
【文档编号】H02K3/34GK103563220SQ201280025269
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月21日 优先权日:2011年5月27日
【发明者】仓原吉美, 尾畑功治, 萩原修哉 申请人:日立汽车系统株式会社
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