JP2006074859A

JP2006074859A - 回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法

Info

Publication number: JP2006074859A
Application number: JP2004252394A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nagano; 進長野; Katsuhiko Yoshida; 勝彦吉田; Mikio Kakiuchi; 幹雄垣内; Kazuya Segawa; 和哉瀬川; Hiroshi Hatano; 浩幡野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】コイル導体のコイルエンド部に著しく変形が生じる場合でも絶縁耐力を強化してその低下を小さく抑える回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る回転電機の電機子巻線は、絶縁テープでテーピングしたコイル導体１を備えた回転電機の電機子巻線において、前記コイル導体１のコイルエンド部３およびコイル直線部２のうち、コイルエンド部３のテーピングは、集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５との混用で構成するとともに、コイル直線部２のテーピングは、集成マイカテープ４で構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法に係り、特にコイル導体にテーピングする絶縁テープの絶縁耐力の向上を図った回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法に関する。

一般に、回転電機の電機子巻線は、図３に示すように、断面平角の銅製の導体を束ねて構成するコイル導体１を亀甲状に成形加工し、その軸方向（長手方向）が直線をなすコイル直線部２と、その両端が捩れを加えて複雑な三次元形状をなすコイルエンド部３とを備える構成になっている。

このように亀甲形状に成形加工されたコイル導体１は、束にまとめた導体に絶縁テープをテーピングした後、例えば非特許文献１に示された「タービン発電機固定子コイルのＦ種絶縁方式トスタイトＩ絶縁」、あるいは非特許文献２に示された「高電圧回転機用トスリッチ絶縁」等をタンク内等で真空含浸させ、絶縁層にし、絶縁コイルを形成していた。

そして、絶縁層を被覆するコイル導体１は、図４に示すように、絶縁性に優れた集成マイカテープ４を１／２重ねで高速テーピングマシンを使用して正確な集成マイカテープ４の重ねピッチを実現していた。

一方、コイル導体１に絶縁層を被覆した絶縁コイルは、例えば、図５に示すように、固定子鉄心押え板５を介して支持板６で押圧、固定させた固定子鉄心７のスロットルに収容、装着して固定子コイル８を構成している。

この固定子コイル８は、上コイル９、下コイル１０の２本のバーからなり、固定子鉄心７を出た両端部を接続片１１で接続させるとともに、支持板６と上コイル９との間にバインドリング１２を備えている。

このように、従来の回転電機の電機子巻線は、集成マイカテープ４をテーピングしたコイル導体１に絶縁性に優れたトスタイトＩ絶縁またはトスリッチ絶縁の処理を行って大容量化、超高電圧化に対処させていた。
タービン発電機固定子コイルのＦ種絶縁方式トスタイトＩ絶縁（東芝レビュー３８巻５号）高電圧回転機用「トスリッチ」絶縁（東芝レビュー３０巻９号）

ところで、最近の回転電機では、図５に示したコンベンショナルなタービン発電機等の遮断機に短絡試験用として大電流を供給する短絡発電機を使用することがある。

この短絡発電機は、図６に示すように、固定子コイル８のコイル直線部２を収容、装着する固定子鉄心７に押圧力を与えて支持する固定子鉄心押え板５と、この固定子鉄心押え板５よりも長く延び、途中から屈曲、転向させて固定子鉄心７の高さ方向に延び、端部で接続片１１で接続させたコイルエンド部３，３に形成した固定子コイル８を備える構成になっている。

また、この短絡発電機は、短時間の間に大電流を流す際、大きな電磁力が作用する関係上、コイルエンド部３，３を溝に装着するとともに、溝と溝との間を絶縁支持板１３，１３や金属製支持板１４をボルト結合させて仕切り、コイルエンド部３，３を強固に固設し、大きな電磁力に伴うひずみ等の発生に対して充分に抗するようにしている。

しかし、このような構成を備える回転電機は、絶縁コイルを固定子鉄心７に組み立てる際、製作上の誤差寸法も手伝ってコイルエンド部３，３を溝に無理に収容、装着させるために変形が生じ、絶縁コイルの絶縁強度が著しく低下する等の不具合、不都合があった。

本発明は、このような事象に基づいてなされたもので、例えば短絡発電機等を含めて組立時、コイルエンド部に著しく変形が生じる場合でも絶縁耐力を強化してその低下を小さく抑える回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法を提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機の電機子巻線は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、絶縁テープでテーピングしたコイル導体を備えた回転電機の電機子巻線において、前記コイル導体のコイルエンド部およびコイル直線部のうち、コイルエンド部のテーピングは、集成マイカテープとはがしマイカテープとの混用で構成するとともに、コイル直線部のテーピングは、集成マイカテープで構成したものである。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、請求項１記載の回転電機の電機子巻線において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングは、前記コイル導体の最外層をはがしマイカテープで構成したものである。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、請求項１記載の回転電機の電機子巻線において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングは、前記コイル導体の最内層を集成マイカテープで構成したものである。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、請求項１記載の回転電機の電機子巻線において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングは、交互に行った集成マイカテープとはがしマイカテープとで構成したものである。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、請求項１〜４記載の回転電機の電機子巻線において、コイル直線部とコイルエンド部とに区分けしてテーピングを異ならしめたコイル導体を短絡発電機に適用するものである。

本発明に係る回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、コイル導体に絶縁テープをテーピングする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、前記コイル導体の少なくともコイルエンド部は、集成マイカテープとはがしマイカテープとを混用してテーピングする方法である。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、コイル導体に絶縁テープをテーピングする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、前記コイル導体の少なくともコイルエンド部は、集成マイカテープとはがしマイカテープとを交互にテーピングする方法である。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、コイル導体に絶縁テープをテーピングする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、前記コイル導体のコイルエンド部およびコイル直線部のうち、前記コイル導体のコイルエンド部を集成マイカテープとはがしマイカテープとの混用でテーピングを行った後、前記コイル導体のコイル直線部を集成マイカテープでテーピングする方法である。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、請求項８記載の回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングを、前記コイル導体から外側に向って順に集成マイカテープによるテーピングとはがしマイカテープによるテーピングとを交互に繰り返して行う方法である。

また、本発明に係る回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、請求項６〜９記載の回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、コイル導体のコイルエンド部およびコイル直線部の各テーピングを短絡発電機に適用する方法である。

本発明に係る回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法は、コイル導体のコイルエンド部およびコイル直線部のうち、コイルエンド部のテーピングを集成マイカテープとはがしマイカテープとの混用または交互に行い、コイル直線部のテーピングを集成マイカテープにし、集成マイカテープの優れた属性とはがしマイカテープの優れた属性とを組み合わせて利用したので、コイル導体の絶縁耐力をより一層向上させ、長期間に亘って安定運転を行わせることができる。

以下、本発明に係る回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。

本実施形態に係る回転電機の電機子巻線および回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法は、図５で示したコンベンショナルなタービン発電機の場合、図３に示したコイル導体１に絶縁テープをテーピングする際、コイル直線部２を、図４で示した集成マイカテープ４で１／２重ねのテーピングを行った後、コイルエンド部３を、図１に示すように、集成マイカテープ４と、はがしマイカテープ１５とを混用してテーピングするか、あるいは、集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５とを交互にテーピングさせるかしたものである。

すなわち、コイルエンド部３は、図１に示すように、コイル導体１を基準に内周側から外周側に向って順に集成マイカテープ４を１／２重ねのテーピングを行い、次にはがしマイカテープ１５を１／２重ねのテーピングを行い、コイル導体１の外周側に向って集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５とを混用するか、あるいは交互に繰り返してテーピングを行うかのいずれかの構成にしたものである。

そして、コイル導体の最外層は、はがしマイカテープ１５で構成するとともに、コイル導体の最内層は、集成マイカテープ４で構成したものである。

なお、コイル導体１に絶縁テープをテーピングする際、コイル導体１のコイルエンド部３およびコイル直線部２のうち、コイルエンド部３を集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５との混用あるいは交互にテーピングを行った後、コイル導体１のコイル直線部２を集成マイカテープ４でテーピングしてもよい。

その際、コイル導体１のコイルエンド部３のテーピングは、コイル導体１から外側に向って順に集成マイカテープ４によるテーピングとはがしマイカテープ１５によるテーピングとが交互に繰り返して行われる。

このように、本実施形態は、組立時、コイル導体１の変形を良好に吸収する集成マイカテープ４と、高い絶縁破壊電圧に充分に抗するはがしマイカテープ１５とを混用してテーピングするか、あるいは交互にテーピングするかのいずれかの構成にするので、コイル導体１の変形を小さくさせ、高い絶縁破壊電圧に抗し、コイル導体１に長い間に亘って安定運転を行わせることができる。

図２は、固定子コイル８をモデル化したバーに、集成マイカテープ４をテーピングした場合と、集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５とを混用してテーピングした場合とのたわみおよび絶縁破壊電圧を示すたわみ−絶縁破壊電圧線図である。なお、図中、破線は、電機子巻線の耐電圧値である。

図２から、コイル導体のたわみ量が少ないとき、集成マイカテープ４は、集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５との混用に較べて高い絶縁破壊電圧にも抗することができるが、コイル導体１のたわみ量が多くなると、集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５との混用テーピングの方が耐電圧値を超えて比較的高い絶縁破壊電圧にも抗することがわかった。

このように、本実施形態は、コイル導体１のコイル直線部２を集成マイカテープ４でテーピングした後、そのコイルエンド部３を集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５とを混用または交互にテーピングし、集成マイカテープ４の優れた属性とはがしマイカテープ１５の優れた属性とを巧みに組み合わせて利用したので、コイル導体１に長い期間に亘って安定運転を行わせることができる。

なお、本実施形態は、コイル導体１のコイル直線部２への集成マイカテープ４のテーピングとそのコイルエンド部３への集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５との混用または交互によるテーピングとをコンベンショナルなタービン発電機の固定子コイルに適用することで説明してきたが、これに限らず、短絡発電機に適用すると、より一層効果的である。

すなわち、短絡発電機は、上述したように、遮断器等の電気設備の性能試験に使用するので、瞬時に大電流を流す。大電流が流れると、電磁力が大きくなり、コイル導体１にはひずみ等が発生し易くなる。

ひずみ等を抑制するために、短絡発電機は、コイルエンド部３を無理しても拘束しがちになる。コイルエンド部３の無理な拘束は、狭い空間を利用するため、曲率半径の小さい屈曲部が出たり、その断面積を小さくしたりする。

このように、短絡発電機は、コイルエンド部３を配置する場合、厳しい条件の領域に配置するので、集成マイカテープ４とはがしマイカテープ１５とを混用または交互にコイルエンド部３にテーピングすれば、図２に示したとおり、たわみ量が大きくなっても高い絶縁破壊電圧に対し、充分に抗することができ、この種の発電機への適用に、より一層有効である。

本発明に係る回転電機の電機子巻線に適用するコイル導体に集成マイカテープとはがしマイカテープとの混用テーピングをしたことを示す概念図。本発明に係る回転電機の電機子巻線に適用するコイル導体に集成マイカテープを単独テーピングした場合と集成マイカテープとはがしマイカテープとの混用テーピングをした場合とのたわみ量および絶縁破壊電圧を示すたわみ量−絶縁破壊電圧線図。コイル導体を示す概略斜視図。コイル導体に集成マイカテープの単独テーピングをしたことを示す概念図。コンベンショナルなタービン発電機を示す一部切欠概念図。短絡発電機を示す一部切欠概念図。

符号の説明

１コイル導体
２コイル直線部
３コイルエンド部
４集成マイカテープ
５固定子鉄心押え板
６支持板
７固定子鉄心
８固定子コイル
９上コイル
１０下コイル
１１接続片
１２バインドリング
１３絶縁支持板
１４金属製支持板
１５はがしマイカテープ

Claims

絶縁テープでテーピングしたコイル導体を備えた回転電機の電機子巻線において、前記コイル導体のコイルエンド部およびコイル直線部のうち、コイルエンド部のテーピングは、集成マイカテープとはがしマイカテープとの混用で構成するとともに、コイル直線部のテーピングは、集成マイカテープで構成したことを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１記載の回転電機の電機子巻線において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングは、前記コイル導体の最外層をはがしマイカテープで構成したことを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１記載の回転電機の電機子巻線において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングは、前記コイル導体の最内層を集成マイカテープで構成したことを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１記載の回転電機の電機子巻線において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングは、交互に行った集成マイカテープとはがしマイカテープとで構成したことを特徴とする回転電機の電機子巻線。
請求項１〜４記載の回転電機の電機子巻線において、コイル直線部とコイルエンド部とに区分けしてテーピングを異ならしめたコイル導体を短絡発電機に適用することを特徴とする回転電機の電機子巻線。
コイル導体に絶縁テープをテーピングする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、前記コイル導体の少なくともコイルエンド部は、集成マイカテープとはがしマイカテープとを混用してテーピングすることを特徴とする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法。
コイル導体に絶縁テープをテーピングする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、前記コイル導体の少なくともコイルエンド部は、集成マイカテープとはがしマイカテープとを交互にテーピングすることを特徴とする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法。
コイル導体に絶縁テープをテーピングする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、前記コイル導体のコイルエンド部およびコイル直線部のうち、前記コイル導体のコイルエンド部を集成マイカテープとはがしマイカテープとの混用でテーピングを行った後、前記コイル導体のコイル直線部を集成マイカテープでテーピングすることを特徴とする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法。
請求項８記載の回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、コイル導体のコイルエンド部のテーピングを、前記コイル導体から外側に向って順に集成マイカテープによるテーピングとはがしマイカテープによるテーピングとを交互に繰り返して行うことを特徴とする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法。
請求項６〜９記載の回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法において、コイル導体のコイルエンド部およびコイル直線部の各テーピングを短絡発電機に適用することを特徴とする回転電機の電機子巻線におけるコイル導体のテーピング方法。