JP2022053786A - 固定子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子コイルを固定子鉄心のスロットに挿入する際に、コイル絶縁層に生じる応力を緩和する。【解決手段】固定子コイル１に絶縁を施す過程において、固定子鉄心２に固定子コイル１が組み込まれる際にコイル揚げされる部位以外の部位Ａ２に当該絶縁を施す。固定子鉄心２に固定子コイル１が組み込まれた後に前記コイル揚げされる部位以外の部位Ａ２に絶縁を施す。前記コイル揚げされる部位Ａ２は固定子のコイルエンドの折り返し部位である。【選択図】図１

Description

本発明は、回転機の固定子の製造方法に関する。

回転機部品である固定子コイルは、固定子鉄心のスロットに装着したうえで結線され、固定子巻線と呼ばれる。回転機固定子巻線に適用される絶縁方式はおおまかに、固定子巻線一体含浸方式とコイル単体含浸方式に分類される（特許文献１）。

特開２０１１－２２００７号公報

固定子巻線一体含浸方式に対して、コイル単体含浸方式は、コイルを単品ごとに形状や絶縁性能を評価できるが、コイルに処置された多層の絶縁層に対して、樹脂を真空加圧含浸、硬化させている。このことから、コイル単体含浸方式は、図２に示したように固定子鉄心にコイルを装着する際、固定子鉄心に拘束された付近のコイル絶縁層に捻じれによる応力が生じ、絶縁層間剥離などの絶縁層損傷や電気絶縁性能低下を招くことがある。

本発明は、以上の事情を鑑み、コイルを固定子鉄心のスロットに挿入する際に、コイル絶縁層に生じる応力を緩和することを課題とする。

そこで、本発明の一態様は、固定子の製造方法であって、固定子コイルに絶縁を施す過程において、固定子鉄心に当該固定子コイルが組み込まれる際にコイル揚げされる部位以外の部位に当該絶縁を施す。

本発明の一態様は、前記固定子の製造方法において、前記固定子鉄心に前記固定子コイルが組み込まれた後に前記コイル揚げされる部位以外の部位に絶縁を施す。

本発明の一態様は、前記固定子の製造方法において、前記コイル揚げされる部位は固定子のコイルエンドの折り返し部位である。

本発明の一態様は、前記固定子の製造方法において、前記固定子鉄心のスロットに最初に導入される前記固定子コイルが前記コイル揚げされる。

以上の本発明によれば、固定子コイルを固定子鉄心のスロットに挿入する際に、コイル絶縁層に生じる応力が緩和される。

（ａ）本発明の一態様である固定子の製造方法における巻き（ルーピング）過程の説明図、（ｂ）当該巻きがなされた素線束の横断面図、（ｃ）亀甲型にフォーミングされた成型体の絶縁過程の説明図、（ｄ）当該成型体のサイド部の横断面図、（ｅ）当該成型体のコイルエンドの横断面。 （ａ）固定子鉄心に装着された固定子コイルの横断面図、（ｂ）固定子鉄心のスロットへの固定コイルの装着過程の説明図。 固定子のコイルサイドに施される主絶縁層の範囲の一例。 固定子のコイルエンドの層構造の概略断面図。 （ａ）固定子コイルが装着された固定子鉄心のスロット内の断面図、（ｂ）固定子コイルエンドの内部構成を示す斜視図。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本発明の一態様の固定子の製造方法により得られる図２，３に示された固定子コイル１は、ガラス巻きやマイカ巻き、エナメル被覆電線が適用されている。

図３に示された固定子コイル１は、導体１１の同図に示された範囲Ａ０の外周に対して、対地絶縁層として機能する主絶縁層１２がガラスマイカテープ、フィルムマイカテープを主として、フリーステープ、ガラステープ等との組み合せにより形成される。そして、この主絶縁層１２の最外層には、接地物である固定子鉄心２と電気的に接続するために、抵抗率が１０～１０³Ω／□程度の低抵抗層１３が、カーボンブラック等を含有したガラステープ、ポリエステルテープ、フリーステープにより施される。

コイルエンド１０は、固定子鉄心２のスロット２０から外側に張り出した固定子鉄心２に収まっていない固定子コイル１の部位に相当する。図４に示された固定子鉄心２のスロット２０付近の低抵抗層１３の端部は、電界強度が大きい（表面電位が急峻に上昇する）ので、電界集中を緩和するために非線形抵抗特性を有するガラステープ、フィルムテープ、フリーステープ等から成る高抵抗層１４が形成される。

固定子コイル１は、真空加圧含浸により、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂等がその絶縁層に空隙なく浸透し、加熱硬化されることで完成される。このとき、コイルエンド１０の主絶縁層１２も同様に、真空加圧含浸、硬化によって緻密な絶縁層が形成される。

そして、固定子コイル１が固定子鉄心２のスロット２０に装着された際、図５に示すようにスロット２０の下段側に位置する固定子コイル１の部位である下コイルは、スロット２０に拘束された状態となる。スロット２０は固定子鉄心２の内径側に３６０°放射状に配置形成される。スロット２０への固定子コイル１の装着過程では、図２のように、スロット２０の上段側に位置する固定子コイル１の部位である上コイルが固定子内径中心方向に引き揚げる「コイル揚げ」がなされた状態で全てのスロット２０に固定子コイル１が装着される。

図１を参照して固定子コイル１の具体的な製造工程S１～S３について説明する。

Ｓ１：コイル成型及び絶縁
先ず、導体１１を構成する複数の素線は、巻き（ルーピング）に供された後、図示省略の素線絶縁層によりモールドされる。このモールドされた複数の素線は束ねられた状態でコイル拡げ（フォーミング）により亀甲型に成型される。次いで、この成型体のサイド部（直線部）の外周にはサイド絶縁テーピングにより図５の層間絶縁層１５が形成される。この成型体はさらに複数束ねられた状態でサイド部の外周に主絶縁層１２が形成される。次いで、この主絶縁層１２に対してコロナ放電防止層テーピングが施されてコイルコロナ防止層１６が形成される。次いで、図１（ｃ）に示された範囲Ａ３の前記成型体の導体１１の口出し線１８に対して絶縁テーピングが施される。また、前記コイル揚げの部位Ａ２（コイルエンド１０の折り返し部位となる部位）以外の前記成型体のサイド部及びエンド部の範囲Ａ３に対して絶縁テーピングが施される。

Ｓ２：コイル単体含浸
Ｓ１で得られたコイル単体（複数個可能）を真空加圧含浸する。次いで、このコイル単体をヒートプレスする。その後、コイル単体の絶縁検査を行う。

特に、前記エンドの対地絶縁のうち、図１（ａ）に示す範囲Ａ１がテープ絶縁処理しないで、コイル単体が真空加圧含浸、硬化される。このとき、前記エンドの範囲Ａ１の部位を、両面に離形特性を有するシリコンＰＥＴテープやテフロン（登録商標）テープで保護してもよい。

真空加圧含浸、硬化したコイルは、同図（ｃ）に示す絶縁を施さなかった部位Ａ２に対して、半硬化樹脂が含浸されたガラスマイカテープからなるプリプレグマイカテープを巻き付けて絶縁する。このとき、プリプレグマイカテープを、既に処置された真空加圧含浸、硬化してある絶縁層に対して、回転機定格電圧に応じた距離をオーバーラップさせる。プリプレグマイカテープは半硬化状態であり、固定子鉄心２に固定子コイル１を装着する際に生じる応力を該当部分で緩和することができる。

真空加圧含浸、硬化したコイルは、固定子鉄心２のスロット２０の規定位置に装着された後、図１の部位Ａ２に対して、絶縁を施してもよい。このとき、ガラスマイカテープ、フィルムマイカテープを、既に処置された真空加圧含浸、硬化してある絶縁層に対して、回転機定格電圧に応じた距離をオーバーラップさせたうえ、常温硬化型もしくは加熱硬化型のエポキシレジン、ポリエステルレジンを塗布浸透させた後に硬化させる。

または、図１の部位Ａ２に対して、回転機定格電圧に対して十分な電気絶縁性のある弾性型シーラント材料を塗工したうえ、コイル単体を真空加圧含浸、加熱硬化したコイルを固定子鉄心スロットに装着してもよい。このとき、コイルエンド１０のテーピング絶縁に対して、回転機定格電圧に応じた距離をオーバーラップさせるとなおよい。

Ｓ３：組み立て
先ず、図２（ｂ）に示したように固定子鉄心２の一つのスロット２０の一端部にライナ２１を介して一つの固定子コイル１が装着される。次いで、この固定子コイル１のコイル揚げがなされた状態で他の固定子コイル１が固定子鉄心２に装着される。

すなわち、前記一つのスロット２０に隣り合う他のスロット２０から固定子鉄心２の中心方向に当該一つの固定子コイル１のエンド部及びサイド部が同図（ｂ）の矢印方向に引き揚げられた状態で当該他のスロット２０の一端部にライナ２１を介して他の固定子コイル１が装着される。この固定子コイル１は前記他のスロット２０の一端側に既に装着されたもう一つの他の固定子コイル１に中間ライナ２２を介して配置される。そして、前記他のスロット２０の他端側の固定子コイル１に楔下ライナ２３を介して固定楔２４が当該他のスロット２０に装着されてスロット２０内の固定子コイル１が固定される。以上のように固定子鉄心２に対して固定子コイル１が順次装着される。

全ての固定子コイル１が固定子鉄心２に装着され、巻線結（極間・相間接続）、さらには、結線接続部の絶縁テーピングが施された後、コイル揚げ部位の絶縁テーピングが施される。

そして、絶縁テーピングの箇所にレジンを塗布、浸透させた後、加熱炉に供して加熱すると、前記プリプレグマイカテープの樹脂が完全硬化する。このとき、図５に示したよう固定子コイル１のコイルコロナ防止層１６とスロット２０との間にスロットコロナ防止層１７が形成される。以上のように固定子が完成する。

以上の本実施形態の固定子の製造方法によれば、非対地絶縁箇所または弾性型シーラント材料塗工箇所が敢えて弱点部として応力集中させることが可能となる。特に、図１の部位Ａ２は、一般的な回転機構造上、接地物が付近に存在せず、接地物との電気的空間距離は十分確保されるので、該当箇所の絶縁は高電界領域に対して比較的に簡易的な絶縁構成とすることが可能となる。以上のように本実施形態の固定子コイル１の製造方法によれば、固定子コイル１を固定子鉄心２に装着する際に、絶縁層に生じる応力が緩和されるので、高電界領域となる固定子鉄心構外直線部の絶縁層損傷を防止できる。

１…固定子コイル、１０…コイルエンド
２…固定子鉄心、２０…スロット
Ａ０，Ａ１，Ａ３…範囲
Ａ２…部位

Claims (4)

1. 固定子コイルに絶縁を施す過程において、固定子鉄心に当該固定子コイルが組み込まれる際にコイル揚げされる部位以外の部位に当該絶縁を施すことを特徴とする固定子の製造方法。
2. 前記固定子鉄心に前記固定子コイルが組み込まれた後に前記コイル揚げされる部位以外の部位に絶縁を施すことを特徴とする請求項１に記載の固定子の製造方法。
3. 前記コイル揚げされる部位は固定子のコイルエンドの折り返し部位であることを特徴とする請求項１または２に記載の固定子の製造方法。
4. 前記固定子鉄心のスロットに最初に導入される前記固定子コイルが前記コイル揚げされることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の固定子の製造方法。

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