JPH0640727B2 - 高圧回転電機の乱巻コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、定格電圧が３KVを超える高圧回転電機の乱
巻コイル、ことに乱巻コイル導体を形成する丸導体の絶
縁被覆層に関する。

〔従来の技術〕

３KV以上の高圧回転電機コイルの絶縁方式は、一般に高
電圧であるがゆえに耐コロナ性を重要視した絶縁方式と
なっている。すなわち、第５図に成形高圧回転電機コイ
ルの断面図を示すように、平角導体３２に絶縁被覆３３
を施した絶縁被覆導体３１を複数ターン整列巻きした成
形コイル導体３５を作り、対地絶縁テープ層３７を巻回
し、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂３８を含浸、硬化
させて対地絶縁層４０を成形させる方式である。このよ
うに、一般の高圧回転電機絶縁方式では絶縁被覆３３か
らなる素線絶縁と対地絶縁層４０とが形成され、しかも
各部の絶縁材としては耐コロナ性に優れたマイカ材料が
使用され、かつ樹脂含浸によってほとんど空隙が存在し
ない絶縁方式となっている。しかしながら、このような
方式で製作すると整列コイル巻き，素線固め，対地絶縁
テーピング，および樹脂含浸，硬化処理など作業工程が
多く、また高品位の絶縁テープや含浸樹脂などを使用せ
ねばならず工数および材料費がかさみ、回転電機のコス
ト上昇を招くことになる。

そこで、より安価な絶縁方式として丸線導体を用いた乱
巻絶縁方式が知られている。これは一般に、低圧回転電
機に使われる絶縁方式であるが、丸線素線導体にエナメ
ル等の絶縁被覆を施した絶縁被覆導体（素線）を乱巻
し、ガラステープなどの結束材で束ねた後、アラミッド
紙（商品各ノーメックス）などのスロットライナを介し
て鉄心スロット内に納め、しかる後樹脂含浸硬化させる
絶縁方式である。この方式であると、作業工程および材
料費も少く、安価な回転電機を提供することができる
が、丸線素線導体間が前記した従来の絶縁方式での平角
導体を用いた構成での空隙のない緻密な構造とはなりに
くく素線導体間に空隙が生じやすい構成であるので、絶
縁の信頼性は、素線導体の絶縁被覆材料に頼らざるを得
ず、しかもこの絶縁被覆層は耐コロナ性を考慮した絶縁
方式となっていないために、そのまま３KV以上の高圧回
転電機コイルには適用できないという問題があった。

また、ここで問題となる耐コロナ性を向上させる絶縁方
式として、フィルム巻電線の使用が考えられるが、フィ
ルム被覆の場合一旦コロナ放電が発生すると短時間でフ
ィルム絶縁が侵蝕されて絶縁破壊に至ると考えられるこ
とから、乱巻作業時に傷をつけないよう特段の注意を払
って行われるが、なお樹脂含侵によってフィルム相互を
完全に樹脂で埋めつくし空隙を無くすことが困難だとい
う問題が残るので、単にフイルム巻線にしたのでは３KV
以上の高圧回転電機の絶縁としては信頼性に欠ける欠点
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術で問題となった素線絶縁の耐コロナ性をさらに
改善するために、ガラス繊維布を基材とし、これにマイ
カペーパを貼着したマイカテープを巻いたマイカ巻電線
を用いて乱巻コイルを形成することを試みた。ところ
が、ガラス繊維布の伸びが乏しいために丸導体に絶縁被
覆層を密着して巻装することが困難であるとともに、巻
線加工に際して絶縁被覆装が浮き上がって隙間が生じ、
樹脂含浸時にこの隙間を一旦埋めた含浸樹脂もその加熱
硬化時には流れ出てしまい、隙間の多い素線絶縁被覆層
となってしまうという問題が生じ、また前記した丸線素
線導体間に空隙をも生じやすいので耐コロナ性の優れた
絶縁材を使用したにも拘らず、耐コロナ性に優れた絶縁
システムを得ることが困難であり、したがって３KV以上
の高圧回転電機の乱巻コイルとしては信頼性に欠けるこ
とがわかった。

この発明の目的は、丸導体の絶縁被覆層の隙間と丸導体
間の空隙を排除することにより、３KV以上の回転電機コ
イルとしての信頼性と経済性に優れた絶縁システムを得
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、絶縁
被覆された丸導体を複数回乱巻した後結束テープ層によ
り結束された乱巻コイル導体をスロットライナーで覆わ
れたスロット溝に挿入し、くさびを装着した後熱硬化性
樹脂を含浸硬化処理してなるコイルにおいて、予め前記
熱硬化性樹脂の硬化触媒を施した結束テープ及びスロッ
トライナーを用いるとともに、前記丸導体の絶縁被覆が
ポリエステル繊維とガラス繊維とからなる熱収縮性を有
する織布に前記硬化触媒を施した基材と、この基材にマ
イカペーパを半硬化状の樹脂からなる結合剤にて貼付し
た絶縁被覆材よりなるものとする。

〔作用〕

上記構成において、丸導体の絶縁被覆層を熱収縮性を有
する織布を基材とし、この基材にマイカペーパを貼着し
た熱収縮性を有する絶縁被覆材テープを用いて形成する
ようにしたことにより、得られたマイカ巻電線の絶縁被
覆層が丸導体に完全に密着しておらず、かつ乱巻加工時
に絶縁被覆層の浮上がりが生じたとしても、樹脂含浸の
加熱硬化処理時に基材が収縮することによって欠陥が修
複され、かつ織布とマイカペーパの積層体からなる絶縁
層の樹脂含浸性および保液性が高いので、被覆絶縁層中
に空隙が少なく、更に絶縁方式を構成する結束テープ、
スロットライナー及び丸導体の絶縁被覆層が予め硬化触
媒を施してあるので、被覆絶縁層の前記した含浸樹脂の
保持性が更に向上するとともに、スロット内の空隙を樹
脂で埋めるので、したがって耐コロナ性などの絶縁信頼
性が優れた高圧回転電機の乱巻コイルが得られる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例乱巻きコイルを示す断面図、
第２図は実施例における絶縁被覆材の断面図、第３図は
実施例におけるマイカ巻電線の側断面図である。絶縁被
覆材４は第２図に示すように、基材としての熱収縮性を
有する織布４Ａにマイカペーパ４Ｂが少量のエポキシ樹
脂などの接着剤によって貼着されて、厚み約0.05mmない
し0.2mmのシート状に形成され、これを所定の幅に裁断
して使用する。織布４Ａは熱収縮性を有するポリエステ
ル繊維とガラス繊維との織布からなり、太さ約0.05mmな
いし0.15mm程度のポリエステル糸を縦糸に，同じ程度の
太さのガラス糸を横糸とし、縦横ともに約１０本ないし
５０本程度の密度で織ったもの、縦糸にもポリエステル
繊維を混紡したもの，さらに縦糸，横糸に互いに熱収縮
率の異なるポリエステル繊維を使用したものなどの中か
ら選択して使用される。

また、マイカペーパ４Ｂとしては集成マイカあるいは集
成マイカに少量のアラミッド繊維を混抄したものが用い
られる。また、マイカペーパは後の樹脂含浸の工程で真
空含浸がなされるか，あるいは浸漬含浸がなされるかに
よってマイカペーパ５の結合剤としての樹脂量が決定さ
れ、真空含浸の場合には約５〜２０重量％が、浸漬含浸
の場合は約２０〜５０重量％として半硬化処理が行われ
る。

このようにして形成された絶縁被覆材４はテープ状に裁
断され、第３図に示すように断面が円形の丸導体２の表
面に1/2重ね以下の重ね巻き，あるいは突合わせ巻きを
１回ないし４回程度行うことにより、絶縁被覆層３を有
するマイカ巻電線１が形成される。

第１図は上述のように形成されたマイカ巻電線を乱巻き
して得られた実施例乱巻コイルの断面図であり、マイカ
巻電線（素線）１を巻線機を用いて所定回数乱巻した
後、ガラステープなどの結束材で結束テープ層６が形成
された乱巻コイル導体５は、回転電機の鉄心１１に形成
されたオープンタイプのスロット溝１０に、スロットラ
イナ７としてのアラミッドシートあるいはマイカシート
を介して挿入され、スロットライナ７を折り曲げてコイ
ル導体５の上面を覆った後、ガラス基材積層板などから
なるくさび１２が打込まれることにより、乱巻コイル導
体５はスロット溝１０に固定される。上述の巻線が装着
された鉄心にはエポキシ樹脂あるいはポリエステル樹脂
などの熱硬化性の樹脂８が含浸される。含浸方式につい
ては先にも述べたが、真空含浸あるいは浸漬含浸方式が
用いられるが信頼性を向上する意味では真空含浸が望ま
しく、しかも真空含浸後窒素ガスなどで液面を加圧する
真空．加圧含浸方式が最も良好な特性が得られる。さら
に、含浸後硬化炉などを用いて樹脂が加熱硬化される
が、硬化に際しては絶縁被覆材が収縮した後、熱硬化性
樹脂が硬化することが望しい、例えば１３０℃で約１時
間保持して熱収縮性織布を収縮させた後熱硬化温度約１
４０〜１６０℃で約６〜１６時間含浸樹脂８の加熱硬化
処理が行われることにより、スロット溝１０に固着して
一体化された高圧回転電機の乱巻コイルが形成される。

なお、一旦含浸された樹脂の流出を防ぎ、スロット溝内
の隙間を埋めるために、結束テープやスロットライナ，
あるいは絶縁被覆層をあらかじめ硬化触媒処理してお
く。

第４図は実施例乱巻コイルの耐電圧寿命特性を従来コイ
ルのそれと比較して示す特性線図であり、図の縦軸には
印加電圧（絶縁破壊電圧）を供試コイルの定格電圧をＥ
としてその倍率で示した。また、曲線５１は熱収縮性絶
縁被覆材４を1/2重ねで２回巻装したマイカ巻電線を用
いた実施例コイルの特性を、曲線５２は熱収縮性のない
従来のマイカ巻電線を用いた実施例コイル１の特性を、
曲線５３はエナメル電線を用いた比較例コイル２の特性
を示し、いずれもスロットライナとしてガラス基材マイ
カシートを２枚重ねで用い、エポキシ樹脂を真空加圧含
浸処理したものを供試コイルとした。図において、０．
１時間での初期の絶縁破壊電圧を曲線相互に比較する
と、実施例コイルが約３．５Ｅであるのに対して比較例
コイル１では約２．６Ｅ，比較例コイル２では約１．８
Ｅと低く、比較例コイル２は高圧回転電機コイルに求め
られる２Ｅ＋１０００Ｖという耐電圧試験に耐えない。
次に、運転電圧（約０．５８Ｅ）における耐コロナ性の
目安となる定格電圧Ｅ近傍の寿命時間を比較すると、実
施例コイルに対して比較コイル１で約２けた，比較例コ
イル２ではさらに２けた以上短かい寿命特性を示し、素
線絶縁被覆層を相違が乱巻コイルの耐電圧寿命特性に及
ぼす影響が歴然と現れている。すなわち、この試験結果
は丸導体の絶縁被覆層を形成する絶縁被覆材に熱収縮性
および樹脂含浸性があり、樹脂含浸処理時に十分な量の
樹脂が含浸された後、含浸樹脂の硬化に先立って絶縁被
覆材が熱収縮して丸導体を緊縛し、丸絶導体を密着して
包囲するち密な絶縁被覆層が形成されることにより、同
じような絶縁被覆層を有する比較例コイル１と比べても
初期破壊電圧が高く、耐コロナ寿命時間が長い乱巻コイ
ルが得られたもの考えられる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、絶縁方式を構成する結束テー
プ、スロットライナー及び乱巻されるマイカ巻電線に巻
装される絶縁被覆材の基材を予め硬化触媒にて処理し、
更に前記マイカ巻電線の絶縁被覆材の基材を熱収縮性を
有する織布を基材とし、この基材にマイカペーパを貼着
するよう構成した。その結果、基材を含めて樹脂含浸性
がよく、エナメル被膜電線やフィルム巻電線を用いた従
来の乱巻コイルに比べて巻線時に被覆が損傷することな
く含浸樹脂を十分に含んだ絶縁被覆層が形成されるとと
もに、含浸樹脂の加熱硬化に先立って絶縁被覆材が熱収
縮して丸導体を緊縛するので、含浸樹脂が硬化した時点
では丸導体を密着して包囲する空隙を含まない絶縁被覆
層が形成され、更にスロット内が樹脂で埋められ緻密な
構造となるので、熱収縮性を有しないガラス基材マイカ
テープを絶縁被覆材を用いた従来の乱巻コイルでは得ら
れない高い初期耐電圧と耐コロナ性寿命性能を有する絶
縁信頼性の高い高圧回転電機の乱巻コイルを提供するこ
とができる。また、従来の乱巻コイル絶縁システムでは
実現できなかった乱巻コイルの高圧回転電機への適用を
可能としたことにより、従来の整形コイルに比べて巻線
を安価に形成できるので、高圧回転電機のコスト低減に
貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例コイルを示す断面図、第２図
は実施例における絶縁被覆材を示す断面図、第３図は実
施例におけるマイカ巻電線（素線）の側断面図、第４図
は実施例コイルの耐電圧寿命特性を従来コイルのそれと
比較して示す特性線図、第５図は従来の高圧整形コイル
を示す断面図である。 １，３１……マイカ巻電線（素線）、２……丸導体、
３，３３……絶縁被覆層、４……絶縁被覆材、４Ａ……
熱収縮性織布（基材）、４Ｂ……マイカペーパ、５……
乱巻コイル導体、６……結束テープ層、７……スロット
ライナ、８……含浸樹脂、１０……スロット溝、１２…
…くさび。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁被覆された丸導体を複数個乱巻した後
   結束テープ層により覆われた乱巻コイル導体をスロット
   ライナーで覆われたスロット溝に挿入し、くさびを装着
   した後熱硬化性樹脂を含浸硬化処理してなる乱巻コイル
   の製造方法において、予め前記熱硬化性樹脂の硬化触媒
   を施した結束テープ及びスロットライナーを用いるとと
   もに、前記丸導体の絶縁被覆がポリエステル繊維とガラ
   ス繊維とからなる熱収縮性を有する織布に前記硬化触媒
   を施した基材と、この基材にマイカペーパを半硬化状の
   樹脂からなる結合剤にて貼付した絶縁被覆材よりなるこ
   とを特徴とする高圧回転電機の乱巻コイルの製造方法。