[发明专利]线圈绝缘体、由线圈绝缘体绝缘的电枢线圈和具有电枢线圈的电动旋转电机

说明书

技术领域

本发明涉及线圈绝缘体、由线圈绝缘体绝缘的电枢线圈和具有电枢线圈的电动旋转电机，其中具有1.8或更高石墨化指数的六方晶体氮化硼颗粒结合在形成云母带的云母层中，所述颗粒沿电枢线圈的纵向方向或沿云母带的层压方向被导向。

背景技术

包括云母和热固性的高分子有机树脂作为主要部件的绝缘体在许多情况下应用于大型或高压电动旋转电机的电枢线圈。但是，与金属或陶瓷相比具有较差耐热性的有机树脂用作绝缘体的主要组成材料，并且该绝缘体通过电动旋转电机运行期间的焦耳损失的线圈温度的升高而热恶化。因此，在电动旋转电机中特别是在大型发电机中使用用于电枢线圈的各种冷却系统以抑制热恶化。

冷却系统大致分为两种，即，直接冷却系统，其中导电体具有中空结构，水和氢在中空结构中循环并且线圈直接被冷却；间接冷却系统，其中除了由铁芯中循环的氢或空气产生的铁芯的冷却之外，线圈导线中产生的焦耳热通过线圈绝缘体辐射至铁芯。

近来，具有简单结构和极好的维修性能的廉价的间接冷却系统已经引起关注，并且通过这种间接冷却系统电动旋转电机的容量已经提高。

然而，根据间接冷却系统，由于焦耳热通过线圈绝缘体辐射，与金属或陶瓷相比具有较差热导系数的绝缘体阻止热辐射，并且与直接冷却系统相比冷却能力通常较差。因此，在日本专利申请特开昭63-110929号公报中作为实施例公开了一种改善绝缘体热导系数的技术。

图11为用于说明常用线圈绝缘体110的一个实施例的结构的图。线圈绝缘体110通过围绕电动旋转电机(未示出)的电枢线圈的线圈导线缠绕多次的云母带而形成。例如，电枢线圈固定在电动旋转电机的定子中形成的线圈槽中。

如图11所示，线圈绝缘体110通过层压多个(在本事例中为三个)云母层112而形成，每个云母层112具有小云母鳞片或剥离的云母薄片111。热固树胶被注入三层云母层112的每一层和云母层112之中形成的空间113中，并且它们被一体地形成为一个整体以形成常用的线圈绝缘体110。

图11所示的常用的线圈绝缘体110还包括配置在云母层112之中的空间113中具有0.1μm至15μm粒径的绝缘填充颗粒114。颗粒114具有高热导系数。具有这个，使得注入的树脂层部分具有至少5W/mK的特有的热导系数。

此处，六方晶体氮化硼颗粒用作具有5W/mK或更高热导系数的填料。在该事例中，该颗粒材料形状为鳞片形并且热导系数具有各向异性，结晶的Z轴之中的热导系数低。因此，在热导系数改进方面，优选氮化硼晶体的Z轴垂直于云母层112的层压方向，即，Z轴相对于云母层112的层压方向被定向在穿过层压层的宽度方向。

由于该材料形成为鳞片形，优选云母层112的层压方向和晶体的Z轴相互平行，即，Z轴被定向为相对于云母层112的层压方向或线圈的纵向方向平行，使得造成电压承受力恶化的电的树形网络的行进路径长度沿层压云母层112的纵向延伸。因此，难以满足导电性能和热导系数。

日本专利申请特开昭55-53802号公报描述了：当具有30μm至100μm粒径的氮化硼颗粒被混入云母板中形成环氧树脂层压层时，与氮化硼颗粒不混入的产品相比，提高了云母板的热导系数。然而，当具有1μm至50μm粒径的颗粒和具有0.1至1.5mm尺寸的云母鳞片共同用于形成云母板时，颗粒被定向在与云母板中的云母鳞片相同的方向。因此，当云母板用作绝缘体时，六方晶体氮化硼颗粒被定向在云母板的层压方向或线圈的纵向方向。也就是说，被定向在氮化硼的热导系数低的方向。在该事例中，尽管与没有氮化硼混入的产品相比导电性能和热导系数都得到改善，但是仍有空间进一步改善热导系数。

发明内容

在日本专利申请特开昭63-110929号公报的实施例中，尽管通过填充高热导系数填料改善热导系数，但是热导系数是各向异性的。当鳞片形的六方晶体氮化硼用作填料时，云母带的热导系数提高的等级受到氮化硼的定向的抑制。

尤其当云母带用作电动旋转电机的线圈绝缘体时，优选填料定向为填料的热导系数变小以提高电绝缘特性，并因此，该倾向是显著的。又，在高热导系数云母带的产品方面，由于通过用刷子或刮条涂布机或通过滴落方法将其涂敷在云母带表面，很容易定向。

在日本专利申请特开昭55-53802号公报的实施例中，具有鳞片形的云母片和具有鳞片形的六方晶体氮化硼用于制造云母板。因此，倾向于被更多定向，并且板的厚度方向中的热导系数的改善与日本专利申请特开昭63-110929号公报是公开的事例相比受到抑制。