JP2020115732A - 回転子コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を簡素化するとともに、品質管理の効率化及び作業時間の短縮化を図ることができる突極型回転電機の回転子コイルの製造方法を提供する。【解決手段】平角の銅帯３を平打巻又は四隅を溶接により接合巻する巻回工程と、前記銅帯に層間絶縁物４を挟込んで前記銅帯と層間絶縁物を接着剤により貼り合わせた後、加熱圧縮して回転子巻線６を形成する回転子巻線製造工程と、前記回転子巻線の内外面にドライマイカテープ５を巻回するドライマイカテープ巻回工程と、前記ドライマイカテープが巻回された回転子巻線をワニス又はレジンに浸漬し硬化させる浸漬硬化工程と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は水車発電機、同期発電機・電動機のような突極型回転電機の回転子に取り付けられる回転子コイルの製造方法に関する。

水車発電機、同期発電機又は電動機に用いられる突極型回転電機の回転子に取り付けられる回転子コイルの従来の製造方法について、図７を参照して説明する。
従来の突極型回転電機の回転子１は、磁極鉄心２に対地間側面絶縁物８と対地間上部絶縁物９が設けられ、銅帯３と層間絶縁物４からなる回転子コイル１２が磁極鉄心２に装着されている。

この回転子コイル１２は、平角の銅帯３を額縁状に平打巻（エッジワイズ）あるいは銅帯３の四隅をロウ付又は溶接により巻上げた後、層間に層間絶縁物４を設け、次に、銅帯３と層間絶縁物４が互いに接着する側に接着剤を塗布し貼り合わせ、各層間をそろえてプレスすることにより製造される。そして、磁極鉄心２の側面に対地間側面絶縁物８を巻回した後、対地間上部絶縁物９を取り付け、磁極鉄心２に回転子コイル１２を装着することで、突極型回転電機の回転子１が形成される。

しかしながら、この製造方法では回転子コイル１２の外面に絶縁が施されておらず、経年劣化による品質低下やゴミ等が付着することで絶縁抵抗の低下を引き起こすという問題があった。

この問題を解決するために、回転子コイル１２の外表面にエポキシ樹脂と酸無水物を含有させたプリプレグ絶縁テープを巻回し、減圧容器中で加熱脱気した後、加熱圧縮してプリプレグ絶縁層を硬化させることで、高い絶縁抵抗を維持することが可能な回転子コイル１２を形成する製造方法が提案されている。

特許第２５６６９１８号公報

しかしながら、上述した従来の回転子コイルの製造方法は、樹脂を塗布するか、又は樹脂を含有させたプリプレグ絶縁テープを巻回するため、手巻の場合は作業性が悪く、また、自動テーピング機を用いた場合でも、ドライタイプの絶縁テープを使用するよりも製造工程や品質管理が複雑化し、作業時間も長期化する等の課題があった。

本発明の実施形態は、上記課題を解決するためになされたもので、製造工程を簡素化するとともに、品質管理の効率化及び作業時間の短縮化を図ることができる突極型回転電機の回転子コイルの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するために、本発明の実施形態に係る回転子コイルの製造方法の発明は、突極型回転電機の回転子に取り付けられる回転子コイルの製造方法において、平角の銅帯を平打巻又は四隅を溶接により接合巻する巻回工程と、前記銅帯に層間絶縁物を挟込んで前記銅帯と層間絶縁物を接着剤により貼り合わせた後、加熱圧縮して回転子巻線を形成する回転子巻線製造工程と、前記回転子巻線の内外面にドライマイカテープを巻回するドライマイカテープ巻回工程と、前記ドライマイカテープが巻回された回転子巻線をワニス又はレジンに浸漬し硬化させる浸漬硬化工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明の実施形態に係る回転子コイルの製造方法の発明は、突極型回転電機の回転子に取り付けられる回転子コイルの製造方法において、平角の銅帯を平打巻又は四隅を溶接により接合巻する巻回工程と、前記銅帯に層間絶縁物を挟込んで前記銅帯と層間絶縁物を接着剤により貼り合わせた後、加熱圧縮して回転子巻線を形成する回転子巻線製造工程と、前記回転子巻線の内外面にドライマイカシートを貼り合わせるドライマイカシート貼着工程と、前記ドライマイカシートが貼着された回転子巻線をワニス又はレジンに浸漬し硬化させる浸漬硬化工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、製造工程を簡素化するとともに、品質管理の効率化及び作業時間の短縮化を図ることができる高品質の突極型回転電機の回転子コイルの製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る突極型回転電機の回転子の部分断面図。 （ａ）は第１の実施形態に係る回転子巻線の構成図、（ｂ）は領域ａの拡大図。 第１の実施形態に係る回転子コイルの模式図。 （ａ）は磁極鉄心の構成図、（ｂ）は本実施形態に係る回転子コイルを装着した後の磁極鉄心の構成図。 第２の実施形態に係る回転子コイルの模式図。 各実施形態に係る回転子コイルの誘電正接特性を示す図。 従来の突極型回転電機の回転子の部分断面図。

以下、本発明に係る回転子コイルの製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る回転子コイルの製造方法について、図１〜図４を参照して説明する。

（構成）
図１は突極型回転電機の回転子１の部分断面図で、銅帯３、層間絶縁物４及びドライマイカテープ５からなる回転子コイル７が磁極鉄心２に装着されている。

この回転子巻線６を製造する場合は、まず、平角の銅帯３を額縁状に平打巻するか、あるいは四隅を銀ロウ付又は溶接により接合巻し（巻回工程）、次に、図２（ａ）に示すように、銅帯３と層間絶縁物４の互いに接着する側に接着剤を塗布し貼り合せた後、各層間を揃えてプレスし、回転子巻線６を形成する（回転子巻線製造工程）。ここで図２（ｂ）は図２（ａ）の領域ａの拡大図である。

次に、図３に示すように、回転子巻線６全体をドライマイカテープ５で巻回する（ドライマイカテープ巻回工程）。巻回方法は１／２重巻、突合せ巻等、対象物の寸法と絶縁の強度に合わせて適宜変更可能である。また、巻回手段として自動テーピング機を用いることが可能である。

次に、ドライマイカテープ５で巻回された回転子巻線６全体をワニス又はレジンに浸漬し硬化させ、回転子コイル７を形成する（浸漬硬化工程）。
そして、図４（ａ）に示す磁極鉄心２の側面に対地間側面絶縁物８を巻回した後、対地間上部絶縁物９を取り付け、その後、図４（ｂ）に示すように回転子コイル７を磁極鉄心２に装着する（装着工程）。

なお、接着剤については接着性、耐熱性を考慮するとエポキシ系の接着剤を用いることが望ましいが、耐熱クラス等に応じて、他の接着剤を用いてもよい。

（作用効果）
本実施形態によれば、回転子コイル７の内外面の絶縁としてドライマイカテープ５を巻回することで、絶縁性能の優れた高品質の回転子コイルを製造することができるとともに、製造工程の簡素化及び作業時間の短縮化を図ることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る回転子コイルの製造方法について説明する。本実施形態では、ドライマイカテープの代わりにドライマイカシートを用いる構成としている。

まず、第１の実施形態と同様に、平角の銅帯３を額縁状に平打巻するか、あるいは四隅を銀ロウ付又は溶接により巻上げ（巻回工程）、次に、図３に示すように、銅帯３と層間絶縁物４の互いに接着する側に接着剤を塗布し貼り合せた後、各層間を揃えてプレスし、回転子巻線６を形成する（回転子巻線製造工程）。

次に、図６に示すように、回転子巻線６の全体に接着剤を塗布し、次いで、その側面及び上下の大きさに合わせて切断したドライマイカシート１０に接着剤を塗布した後、回転子巻線６の側面に貼り付ける（ドライマイカシート貼着工程）。

ドライマイカシート１０を２枚、３枚と貼り合せる場合は、１枚目のドライマイカシート１０の上と２枚目、３枚目のドライマイカシート１０に接着剤を塗布して貼り合せていく。

次に、回転子巻線６全体をワニス又はレジンに浸漬し硬化させ、回転子コイル７を形成する（浸漬硬化工程）。
そして、第１の実施形態と同様に、図４（ａ）に示す磁極鉄心２の側面に対地間側面絶縁物８を巻回した後、対地間上部絶縁物９を取り付け、その後、図４（ｂ）に示すように回転子コイル７を磁極鉄心２に装着する（装着工程）。

本第２の実施形態によれば、回転子巻線６の内外面の絶縁材としてドライマイカシート１０を用いたことで、絶縁性能の優れた高品質の回転子コイルを製造することができるとともに、製造工程のさらなる簡素化及び作業時間の短縮化を図ることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る回転子コイルの製造方法について説明する。
第３の実施形態では、回転子巻線６をワニス又はレジンに浸漬、硬化させる際に、圧力容器を用いる構成としている。

具体的には、上記第１及び第２の実施形態で説明した浸漬硬化工程において、ドライマイカテープ５が巻回された回転子巻線６又はドライマイカシート１０が貼着された回転子巻線６を圧力容器内に収納し、ワニス又はレジンを注入した後、加熱脱泡させ、その後、圧力容器内を加圧する（図示せず）。

これによりドライマイカテープ５又はドライマイカシート１０にワニス又はレジンを充填させることが可能となるとともに、回転子巻線６との間に空隙が生じるのを防ぐことができるため、回転子コイル７の絶縁性能及び品質をさらに向上させることができる。

［実証試験］
図６は、従来及び上記第１乃至第３の実施形態に係る製造方法によって製造された回転子コイル７の絶縁性能を誘電正接試験（「tanδ」試験）によって検証した実証試験結果である。

図６において、Ａは従来の製造方法によって製造された回転子コイル７の誘電正接線、Ｂ、Ｃは、それぞれ第１及び第２の実施形態に係る製造方法によって製造された回転子コイル７の誘電正接線、Ｄは第３の実施形態に係る製造方法によって製造された回転子コイル７の誘電正接線である。

図６からわかるように、第３の実施形態に係る製造方法で製造した回転子コイル７が最も絶縁性能が良好で、次いで第１及び第２の実施形態に係る製造方法で製造した回転子コイル７の絶縁性能が良好であり、いずれも従来の方法で製造された回転子コイル１２よりも絶縁性能が優れていることがわかる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…回転子、２…磁極鉄心、３…銅帯、４…層間絶縁物、５…ドライマイカテープ、６…回転子巻線、７、１２…回転子コイル、８…対地間側面絶縁物、９…対地間上部絶縁物、１０…ドライマイカシート

上記課題を達成するために、本発明の実施形態に係る回転子コイルの製造方法の発明は、突極型回転電機の回転子に取り付けられる回転子コイルの製造方法において、平角の銅帯を平打巻又は四隅を溶接により接合巻する巻回工程と、前記銅帯に層間絶縁物を挟込んで前記銅帯と層間絶縁物を接着剤により貼り合わせた後、加熱圧縮して回転子巻線を形成する回転子巻線製造工程と、前記回転子巻線の内外面にドライマイカシートを貼り合わせるドライマイカシート貼着工程と、前記ドライマイカシートが貼着された回転子巻線を圧力容器の中に収容し、当該圧力容器の中にワニス又はレジンを注入し加熱脱泡した後、前記圧力容器内を加圧することで浸漬硬化させる浸漬硬化工程と、磁極鉄心の側面に対地間側面絶縁物を巻回した後、対地間上部絶縁物を取り付け、その後、前記回転子コイルを磁極鉄心に装着する装着工程と、を有することを特徴とする。

Claims (5)

1. 突極型回転電機の回転子に取り付けられる回転子コイルの製造方法において、
   平角の銅帯を平打巻又は四隅を溶接により接合巻する巻回工程と、前記銅帯に層間絶縁物を挟込んで前記銅帯と層間絶縁物を接着剤により貼り合わせた後、加熱圧縮して回転子巻線を形成する回転子巻線製造工程と、前記回転子巻線の内外面にドライマイカテープを巻回するドライマイカテープ巻回工程と、前記ドライマイカテープが巻回された回転子巻線をワニス又はレジンに浸漬し硬化させる浸漬硬化工程と、を有することを特徴とする回転子コイルの製造方法。
2. 前記浸漬硬化工程において、前記ドライマイカテープが巻回された回転子巻線を圧力容器の中に収容し、当該圧力容器の中にワニス又はレジンを注入し加熱脱泡した後、前記圧力容器内を加圧することを特徴とする請求項１記載の回転子コイルの製造方法。
3. 突極型回転電機の回転子に取り付けられる回転子コイルの製造方法において、
   平角の銅帯を平打巻又は四隅を溶接により接合巻する巻回工程と、前記銅帯に層間絶縁物を挟込んで前記銅帯と層間絶縁物を接着剤により貼り合わせた後、加熱圧縮して回転子巻線を形成する回転子巻線製造工程と、前記回転子巻線の内外面にドライマイカシートを貼り合わせるドライマイカシート貼着工程と、前記ドライマイカシートが貼着された回転子巻線をワニス又はレジンに浸漬し硬化させる浸漬硬化工程と、を有することを特徴とする回転子コイルの製造方法。
4. 前記浸漬硬化工程において、前記ドライマイカシートが貼着された回転子巻線を圧力容器の中に収容し、当該圧力容器の中にワニス又はレジンを注入し加熱脱泡した後、前記圧力容器内を加圧することを特徴とする請求項３記載の回転子コイルの製造方法。
5. 磁極鉄心の側面に対地間側面絶縁物を巻回した後、対地間上部絶縁物を取り付け、その後、前記回転子コイルを磁極鉄心に装着する装着工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回転子コイルの製造方法。

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