JP2007097315A - 型巻コイルの製造方法およびその型巻コイル - Google Patents

Abstract

【課題】コイル断面高さの大きな型巻コイルおよび成形角度の大きな２極機用および４極機用の亀甲形コイルでも絶縁性能が安定し、生産性に優れた型巻コイルの製造方法および型巻コイルを提供する。
【解決手段】平角銅線をトラック形状に巻回して巻線とし、この巻線にマイカテープを絶縁処理した後、成形作業を行う亀甲型の型巻コイルの製造方法において、対地絶縁のマイカテープの重なり代を成形後の型巻コイルのループ部や、Ｒ部等の必要な位置に厚く施すことができるので、品質の安定した型巻コイルの製造方法と型巻コイルを提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、同期発電機、電動機等の回転電機の型巻コイルの製造方法とその型巻コイルに関する。

従来の型巻コイルの製造方法は、例えば特許文献１に開示されている。
この特許文献１に記載の型巻コイルの製造方法は、平角銅線を小判形に巻回して巻線とし、対地絶縁層を形成するために絶縁テープを巻回した後、亀甲形コイルに成形作業を行う製造方法である。この特許文献１に記載の他の型巻コイルの製造方法は、平角銅線をなまこ形状に巻回して巻線とし、亀甲形コイルに成形作業を行った後、亀甲形コイルの全周に対地絶縁層を形成するために絶縁テープを巻回する製造方法である。なお、特許文献１記載の小判形状と本明細書に記載のトラック形状は、同じ意味である。

しかしながら、上記した従来の平角銅線をトラック形状に巻線し、対地絶縁層を形成するためにさらに絶縁テープを巻回した後、亀甲形コイルに成形作業を行う製造方法は、平角銅線をなまこ形状に巻線を行い、亀甲形コイルに成形作業を行った後、亀甲形コイルの全周に対地絶縁層を形成するために絶縁テープを巻回する製造方法に比べ、生産性に優れ安価に型巻コイルを製造することができる。しかし、前者の方法は、対地絶縁層の絶縁テープを巻回した後に亀甲形コイルに成形作業を行うため、成形角度の大きな２極機用および４極機用の亀甲形コイルや、ループ部が小さな亀甲形コイルおよびコイル断面高さが大きいコイルの成形作業において、亀甲形コイルのＲ部およびループ部の対地絶縁層の絶縁テープが大きく引き伸ばされるため、当該部分の絶縁強度にバラツキが生じる等の品質上の課題があった。

例えば、亀甲形コイルの断面高さが３０ｍｍ以上、又はループの大きさがφ３０ｍｍ以下のコイルの場合に成形作業時にテープが滑り、テープ間が開いてしまい、テーピング作業で実施したテープの重なり代より大きくなってしまうことがあった。そして、６ｋＶ級以上の高圧で使用される回転電機用コイルに対しては品質の信頼性を損なうという懸念があった。
特開平１１−６９６８７号公報

本発明は上記状況に対処するためになされたもので、その課題は生産性に優れ、品質の安定した型巻コイルの製造方法とその型巻コイルを提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明の請求項１記載の発明は、平角銅線をトラック形状に巻回して巻線とし、この巻線にマイカテープで絶縁処理した後、成形作業を行う亀甲型の型巻コイルの製造方法において、前記マイカテープの絶縁作業の際に、成形後に型巻コイルのループ部の位置になる部分のマイカテープの絶縁を、成形後に型巻コイルの直線部の位置になるマイカテープの重なり代より厚くして製造することを特徴とする。

本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の型巻コイルの製造方法において、マイカテープの絶縁作業の際に、成形後に型巻コイルのＲ部の位置になる部分の絶縁作業を成形後にコイル直線部の位置になるマイカテープの重なり代より厚くして製造することを特徴とする。

本発明の請求項３記載の発明は、請求項１記載の型巻コイルの製造方法において、マイカテープの絶縁作業の際に、成形後に型巻コイルのループ部およびＲ部の位置になる部分の絶縁を、成形後にコイル直線部の位置になるマイカテープの重なり代より厚くして製造することを特徴とする。

請求項１乃至請求項３記載の発明によると、対地絶縁層のテーピング作業の際に、予め成形作業でコイル寸法によりダメージが生じると予測できる成形後のＲ部、ループ部又はＲ部とループ部の対地絶縁の厚さを厚くすることにより、品質の安定した型巻コイルの製造方法を提供することができる。

本発明の請求項４記載の発明は、請求項１記載の型巻コイルの製造方法で製造した型巻コイルであって、型巻コイルのループ部のマイカテープの絶縁厚さがコイル直線部のマイカテープの絶縁厚さより厚いことを特徴とする。

本発明の請求項５記載の発明は、請求項２記載の型巻コイルの製造方法で製造した型巻コイルであって、型巻コイルのＲ部のマイカテープの絶縁厚さがコイル直線部のマイカテープの絶縁厚さより厚いことを特徴とする。

本発明の請求項６記載の発明は、請求項３記載の型巻コイルの製造方法で製造した型巻コイルであって、型巻コイルのループ部およびＲ部のマイカテープの絶縁厚さがコイル直線部のマイカテープの絶縁厚さより厚いことを特徴とする。

請求項４乃至請求項６記載の発明によると、対地絶縁層のテーピング作業の際に、予め成形作業でコイル寸法によりダメージが生じると予測できる成形後のＲ部、ループ部又はＲ部とループ部の対地絶縁の厚さを厚くすることにより、品質の安定した型巻コイルを提供することができる。

本発明によれば、生産性に優れ、品質の安定した型巻コイルの製造方法とその型巻コイルを提供することができる。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の型巻コイルの製造フロー図であり、その製造工程は同図（ａ）乃至（ｃ）に示すとおりである。

本実施形態の製造工程による第１ステップは同図（ａ）に示すように、絶縁された平角銅線１をトラック形状に巻回して巻線２とする。このトラック形状の巻線２は、２本の平角銅線１を整列に指定回数巻回しており、長手方向の全長が５００ｍｍ以上としている。絶縁された平角銅線１は、幅が３ｍｍ〜７．５ｍｍ、厚さが１．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲のものを用いている。なお、前記範囲の小判形状の巻線２の長手方向の全長、平角銅線１の範囲が作業性の面から最良の形態であるが、それ以外であっても勿論可能である。トラック形状の巻線２は、１本又は３本の平角銅線１を整列に巻回してもよい。

次の第２ステップは、図１（ｂ）に示すように、トラック形状の巻線２の全長に対地絶縁層のテーピング作業を行う。このテーピング作業は、図示しないテーピングマシンで作業を行うが、テーピングマシンには、成形後の亀甲形コイルの接続側ループ部の範囲Ｘ、反接続側ループ部の範囲Ｘ１のマイカテープの重なり代を直線部の範囲Ｚより厚くなるようにプログラムしている。

次の第３ステップは、図１（ｃ）に示すように、亀甲形コイルに成形した際の対地絶縁のマイカテープは重なり代をなすように絶縁巻回する。ここで、図１（ｂ）記載の範囲Ｘ，Ｘ１，Ｚとは同一部分を示すので、同一符号を付して説明する。

図１（ｃ）に示すように、テーピング作業で直線部のマイカテープの重なり代より厚く処理した接続側ループ部の範囲Ｘおよび反接続側ループ部の範囲Ｘ１は、それぞれ亀甲形コイルの接続側ループ部の範囲Ｘおよび反接続側ループ部の範囲Ｘ１に位置している。
その他に型巻コイルの製造工程には、コイル口出し部の絶縁作業、コロナ防止テープのテーピング作業があるが、これら作業は通常の作業であるので特に図示しないこととする。

本実施形態の作用について説明すると、対地絶縁作業後の成形作業において、コイル断面高さが大きなコイルの成形で、ループ部の対地絶縁層のマイカテープが大きく引き伸ばされる場合でも、マイカテープの重なり代が厚いため、マイカテープのズレを少くすることができる。したがって、成形作業により対地絶縁のダメージの発生しやすいループ部の絶縁性能をコイル直線部のそれと同等またはそれ以上にすることができる。
また、本実施形態によれば、成形作業前に対地絶縁を施す製造方法でも、コイル断面高さの大きな型巻コイルを絶縁強度を安定させ生産性よく製造することができる。

（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態の型巻コイルの製造フロー図であり、その製造工程は同図（ａ）乃至（ｃ）に示すとおりである。

本実施形態の製造工程による第１ステップは同図（ａ）に示すように、絶縁された平角銅線１をトラック形状に巻回して巻線２とする。平角銅線１およびトラック形状の巻線２の寸法範囲は、第１実施形態と同じである。

次の第２ステップは、同図（ｂ）に示すように、トラック形状の巻線２の全長に対地絶縁層のテーピング作業を行う。このテーピング作業は、図示しないテーピングマシンで作業を行うが、テーピングマシンには、成形後の亀甲形コイルの４ヶ所のＲ部の範囲Ｙのマイカテープの重なり代を直線部の範囲Ｚより厚くなるようにプログラムしている。

次の第３ステップは同図（ｃ）に示すように、亀甲形コイルに成形した際の対地絶縁のマイカテープの重なり代をなすように絶縁巻回する。ここで、図２（ｃ）記載の範囲Ｙ，Ｚは、同図（ｂ）のＹ，Ｚと同一である。

図２（ｃ）に示すように、テーピング作業で直線部の対地絶縁のマイカテープの重なり代より厚く処理した４ヶ所の範囲Ｙは、それぞれ亀甲形コイルのＲ部の範囲Ｙに位置している。
その他に型巻コイルの製造工程にはコイル口出し部の絶縁作業、コロナ防止テープのテーピング作業があるが、これら作業は通常の作業であるので特に図示しない。

本実施形態の作用について説明すると、対地絶縁作業後の成形作業において、成形角度の大きな２極機用および４極機用の亀甲形コイルおよびコイル断面高さが大きなコイルの成形で、Ｒ部の対地絶縁層のマイカテープが大きく引き伸ばされたり、コイル断面が大きく成形するのに多大な力が必要で対地絶縁にダメージが発生しやすい場合でも、マイカテープの重なり代が厚いため、マイカテープのズレを少く、又対地絶縁のダメージをカバーすることができる。したがって、成形作業により対地絶縁のダメージの発生しやすいＲ部の絶縁性能をコイル直線部のそれと同等またはそれ以上にすることができる。

本実施形態によれば、成形作業前に対地絶縁を施す製造方法でも、コイル断面高さの大きな型巻コイルおよび成形角度の大きな２極機用および４極機用の型巻コイルの絶縁強度を安定させ生産性よく製造することができる。

（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態の型巻コイルの製造フロー図であり、その製造工程は同図（ａ）乃至（ｃ）に示すとおりである。

本実施形態の製造工程による第１ステップは、同図（ａ）に示すように、絶縁された平角銅線１をトラック形状に巻回して巻線２とする。平角銅線１およびトラック形状の巻線２の寸法範囲は、第１実施形態と同じである。

次の第２ステップは同図（ｂ）に示すように、トラック形状の巻線２の全長に対地絶縁層のテーピング作業を行う。このテーピング作業は、図示しないテーピングマシンで作業を行うが、テーピングマシンには、成形後の亀甲形コイルの接続側ループ部の範囲Ｘ、反接続側ループ部の範囲Ｘ１および４ヶ所のＲ部の範囲Ｙのマイカテープの重なり代を直線部の範囲Ｚより厚くなるようにプログラムしている。

次の第３ステップは同図（ｃ）に示すように、亀甲形コイルに成形した際の対地絶縁のマイカテープの重なり代をなすように絶縁巻回する。ここで、図３（ｃ）記載の範囲Ｘ，Ｘ１，Ｙ，Ｚは、同図（ｂ）のＸ，Ｘ１，Ｙ，Ｚと同一である。

図に示すように、テーピング作業で直線部の対地絶縁のマイカテープの重なり代より厚く処理した接続側ループ部の範囲Ｘ、反接続側ループ部の範囲Ｘ１および４ヶ所のＲ部の範囲Ｙは、亀甲形コイルのそれぞれの範囲に位置している。
その他に型巻コイルの製造工程にはコイル口出し部の絶縁作業、コロナ防止テープのテーピング作業があるが、これら作業は通常の作業であるので特に図示しない。

本実施形態の作用について説明すると、対地絶縁作業後の成形作業において、成形角度の大きな２極機用および４極機用の亀甲形コイルおよびコイル断面高さが大きなコイルの成形で、ループ部およびＲ部の対地絶縁層のマイカテープが大きく引き伸ばされたり、コイル断面が大きく成形するのに多大な力が必要で対地絶縁にダメージが発生しやすい場合でも、マイカテープの重なり代が厚いため、マイカテープのズレを少く、又対地絶縁のダメージをカバーすることができる。したがって、成形作業により対地絶縁のダメージの発生しやすいループ部およびＲ部の絶縁性能をコイル直線部のそれと同等またはそれ以上にすることができる。

本実施形態によれば、成形作業前に対地絶縁を施す製造方法でも、コイル断面高さの大きな型巻コイルおよび成形角度の大きな２極機用および４極機用の型巻コイルの絶縁強度を安定させ生産性よく製造することができる。

また、本発明者による実験では、コイル直線部以外の対地絶縁層全てをコイル直線部の対地絶縁層より厚くすると、図示しないが、型巻コイルを鉄心に納める作業において隣接するコイルエンド部間の隙間が狭くなってしまい、作業性を悪化させてしまう課題があったが、本実施形態によれば、このような課題も解決することができた。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１（ｃ）を用いて説明する。
第４実施形態の型巻コイルは、第１実施形態の型巻コイルの製造方法により製造したものであり、図に示すように、亀甲形コイルの接続側ループ部の範囲Ｘおよび反接続側ループ部の範囲Ｘ１に直線部Ｚよりマイカテープの対地絶縁を厚く処理している。
本実施形態によれば、コイル断面高さが大きくても絶縁性能が安定した型巻コイルを提供することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図２（ｃ）を用いて説明する。
本実施形態の型巻コイルは、第２実施形態の型巻コイルの製造方法により製造したものであり、図に示すように、亀甲形コイルの４ヶ所のＲ部の範囲Ｙを直線部Ｚよりマイカテープの対地絶縁を厚く処理している。

本実施形態によれば、コイル断面高さの大きな型巻コイルおよび成形角度の大きな２極機用および４極機用の型巻コイルでも絶縁性能が安定した型巻コイルを提供することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図３（ｃ）を用いて説明する。
本実施形態の型巻コイルは、第３実施形態の製造方法により製造したものであり、図に示すように、亀甲形コイルの接続側ループ部の範囲Ｘ、反接続側ループ部の範囲Ｘ１および４ヶ所のＲ部の範囲Ｙを直線部Ｚよりマイカテープの対地絶縁を厚く処理している。

本実施形態によれば、コイル断面高さの大きな型巻コイルおよび成形角度の大きな２極機用および４極機用の型巻コイルでも絶縁性能が安定した型巻コイルを提供することができる。

本発明の第１実施形態の型巻コイルの製造方法のフロー図。 本発明の第２実施形態の型巻コイルの製造方法のフロー図。 本発明の第３実施形態の型巻コイルの製造方法のフロー図。

符号の説明

１…平角銅線、２…トラック形状の巻線、Ｘ…接続側ループ部の範囲、Ｘ１…反接続側ループ部の範囲、Ｙ…コイルＲ部の範囲、Ｚ…コイル直線部の範囲。

Claims (6)

1. 平角銅線をトラック形状に巻回して巻線とし、この巻線にマイカテープで絶縁処理した後、成形作業を行う亀甲型の型巻コイルの製造方法において、前記マイカテープの絶縁作業の際に、成形後に型巻コイルのループ部の位置になる部分のマイカテープの絶縁を、成形後に型巻コイルの直線部の位置になるマイカテープの重なり代より厚くして製造することを特徴とする型巻コイルの製造方法。
2. 請求項１記載の型巻コイルの製造方法において、マイカテープの絶縁作業の際に、成形後に型巻コイルのＲ部の位置になる部分の絶縁を、成形後にコイル直線部の位置になるマイカテープの重なり代より厚くして製造することを特徴とする型巻コイルの製造方法。
3. 請求項１記載の型巻コイルの製造方法において、マイカテープの絶縁作業の際に、成形後に型巻コイルのループ部およびＲ部の位置になる部分の絶縁を、成形後にコイル直線部の位置になるマイカテープの重なり代より厚くして製造することを特徴とする型巻コイルの製造方法。
4. 請求項１記載の型巻コイルの製造方法で製造した型巻コイルであって、型巻コイルのループ部のマイカテープの絶縁厚さがコイル直線部のマイカテープの絶縁厚さより厚いことを特徴とする型巻コイル。
5. 請求項２記載の型巻コイルの製造方法で製造した型巻コイルであって、型巻コイルのＲ部のマイカテープの絶縁厚さがコイル直線部のマイカテープの絶縁厚さより厚いことを特徴とする型巻コイル。
6. 請求項３記載の型巻コイルの製造方法で製造した型巻コイルであって、型巻コイルのループ部およびＲ部のマイカテープの絶縁厚さがコイル直線部のマイカテープの絶縁厚さより厚いことを特徴とする型巻コイル。
   
   

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