JP3609783B2 - 回転電機の絶縁コイル製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の絶縁コイル製造方法に係り、特に熱硬化性樹脂を含浸する工程にあたり、樹脂含浸後のコイル絶縁の硬化成型の作業に改良を加える回転電機の絶縁コイル製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タービン発電機、水車発電機等の大形回転電機に適用するコイルは、その絶縁製造作業工程として、フィルムまたはガラステープに接着剤を介装してマイカを被着させたマイカテープを複数回巻回して絶縁層を形成する巻回（テーピング）工程と、絶縁層を形成するコイルに真空および加圧の下、例えばエポキシ等の熱硬化性高分子有機樹脂を含浸させる真空加圧含浸工程とを経て製造されている。
【０００３】
さらに、コイルは、その絶縁製造作業工程として、真空加圧含浸工程でコイルの絶縁層に樹脂を含浸させ、その樹脂の液状態のままコイルに予め用意された硬化成型用治具を用いて押圧力を与え成型加工する成型加工工程と、成型加工後のコイルを空気加熱炉に収容し、ここで加熱乾燥させて絶縁層に含浸した樹脂を硬化させる樹脂加熱硬化工程と、樹脂の硬化後、硬化成型用治具を分解して取り除き、コイル導体の形状を設計値寸法に調整する治具分解仕上げ工程とを経て製造されている。
【０００４】
これら各作業工程のうち、成型加工工程は、液状態の樹脂から出る悪臭・環境の下、作業者に長時間に亘って過酷で、多くの労力を強いている。
【０００５】
また、加熱硬化工程は、コイルの絶縁層に含浸させる樹脂を広い空間の炉内で空気加熱させているので、コイルが受ける温度分布に偏りが出ている。
【０００６】
このため、作業者の労力軽減上、あるいは、製品の長寿命に亘る品質保証上、コイルの製造作業工程は、何らかの新たな改良作業が求められていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述成型加工工程と、上述樹脂加熱硬化工程とには作業を進める上で不具合・不都合な点が含まれており、その問題点を今少し詳しく説明する。
【０００８】
成型加工工程は、コイルの絶縁層に含浸する樹脂が液状のべたべたする状態で行われるため、硬化成型用治具のコイル導体への押圧力の強弱如何によって絶縁層を形成するマイカテープを破損させるおそれがある。このため、樹脂から出る悪臭の環境の下、コイルに硬化成型用治具を取り付ける際、ゆっくり時間をかけて行わなければならず、作業者に過酷な労力を強いていた。
【０００９】
また、コイル導体に硬化成型用治具を取り付ける際、樹脂が滴り落ち、作業者にとって滑り易い足場の作業環境であり、この点でも作業者に過酷な労力を強いていた。
【００１０】
一方、樹脂加熱硬化工程は、広い空間の炉内を加熱源として高温空気を用いている。空気は、熱容量が小さい。このため、コイル温度は、設定温度に達するまでに長時間を必要としていた。
【００１１】
また、広い空間の炉内を高温空気が流れる場合、対流、輻射、偏流に基づく温度分布差ができ、コイルの絶縁層に含浸した樹脂の硬化状態に部分的偏りが出、コイルの電気特性にバラツキが出る等の問題があった。
【００１２】
本発明は、このような背景事情に照らしてなされたもので、作業者により良い作業環境を与えるとともに、樹脂含浸されたコイルの含浸樹脂をより一層短い時間で硬化させて製品の品質を安定に維持する回転電機の絶縁コイル製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、導体にマイカテープを巻回して絶縁層を備えるコイルに構成し、このコイルを樹脂で真空加圧含浸させ、前記樹脂含浸させた前記コイルに硬化成型用治具を取り付けた後、前記コイルの含浸樹脂を加熱乾燥により硬化させて絶縁コイルを製造する際、巻回工程、熱収縮テープ巻回工程、真空加圧含浸工程、樹脂加熱硬化工程、治具分解仕上げ工程を経て絶縁コイルを製造する回転電機の絶縁コイル製造方法において、前記樹脂加熱硬化工程は、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際、ポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体を使用して前記樹脂を硬化させる方法である。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、巻回工程は、コイルの導体に近い側からその外径側に向って巻回する際、硬化反応促進剤の量を徐々に少させる配分にし、担持させる方法である。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、樹脂加熱硬化工程は、コイルの導体の直線に相当する部分を金属および耐熱性フィルムのうち、いずれかで形成し、コイルの導体エンドの曲線に相当する部分を耐熱性フィルムで形成し、コイルの導体エンド端部に相当する部分を耐熱性フィルムおよび不織布のうち、いずれかで形成する方法である。
【００２３】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、融点が１３５℃以下であることを特徴とする方法である。
【００２４】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、粘度が１００Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする方法である。
【００２５】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、酸化防止剤および帯電防止剤のうち、少なくとも一方を添加する方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造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。
【００２７】
図１は、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法の実施形態を示す作業工程ブロック図である。
【００２８】
本実施形態に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、巻回（テーピング）工程（ステップ１）、熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）、真空加圧含浸工程（ステップ３）、樹脂加熱硬化工程（ステップ４）、治具分解仕上げ工程（ステップ５）を備え、各工程（ステップ１〜５）を経て絶縁コイルを製造する。
【００２９】
巻回工程（ステップ１）は、予め絶縁された素線を束ねて形成するコイル導体に巻回装置（テーピングマシン）でマイカテープを複数回巻回して絶縁層を形成するものである。なお、マイカテープは、フィルムまたはガラステープに接着剤を介装してマイカを被着させたテープである。
【００３０】
マイカテープは、例えば酸化亜鉛等の硬化反応促進剤（触媒）を担持させている。この硬化反応促進剤は、コイル導体に近い側に多く、コイル導体から離れる外層側にゼロまたは少量になるように配分されている。この配分は、以下の理由に基づく。
【００３１】
コイルは、後述する樹脂加熱硬化工程（ステップ４）において、ポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料等の液状の加熱媒体を用いて加熱加圧処理が行われる。しかし、加熱媒体は低温で固体であり、流動性がない。このため、コイル導体の絶縁層に含浸する樹脂を加熱、加圧状態で硬化させる際、予め加熱して溶融させておいた液状の加熱媒体を貯蔵槽に貯留しておき、コイル導体を圧力容器に収容させた後、貯蔵槽から液状の加熱媒体を供給し、樹脂を硬化させる。この場合、樹脂は、外側からコイル導体側の内側に向って順次硬化させて行く。硬化の際、体積が収縮し、ボイドや層剥離が発生することがある。ボイドや層剥離が発生すると、コイル導体は部分放電や誘電体損失率が高くなるなどの現象があらわれる。
【００３２】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、絶縁層を形成するマイカテープに硬化反応促進剤を担持させる際、その硬化反応促進剤量をコイル導体側に近い内側で多く、その外側でゼロまたは少量に配分し、その内側から外側に向って順次硬化させるので、硬化の際、収縮に基づくボイド等の発生を防止して、電気特性を向上させることができる。
【００３３】
熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）は、コイル導体に巻回して絶縁層を形成するマイカテープの外側に、離型用のテープを巻回し、その離型用のテープの外側に成型加工用の当て板を当接させ、さらに当て板を固定する熱収縮テープを巻回するものである。
【００３４】
当て板は、コイルの直線部分で金属あるいは積層板が使用され、コイル導体エンド部等の曲線部分でプラスチック板が使用される。
【００３５】
絶縁層を形成するマイカテープの外側に離型用のテープを巻回する熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）は、コイルを設計寸法に維持させ、表面を平滑化する上で、作業性を容易にする必要な手段である。このため、離型用のテープはポリプロピレン製のテープまたはテフロン製のテープが使用される。
【００３６】
また、コイルの直線部分に使用する当て板は、金属製や繊維強化した積層板など、平面が平坦度を高く維持できる弾性率の高い材料が選択される。
【００３７】
また、コイルのエンド部等の曲線部分は、曲面に沿って密着でき、柔軟性が必要で、耐熱性の高いプラスチック板が適正である。このプラスチック板は、軟化温度が１７０℃程度以上のポリアミド系材料で、例えばナイロン６，４６，６６等である。このポリアミド系材料は、コイルにおけるコイルエンドのように曲面部分に馴染み易く、適度の硬さがあり、また樹脂にも反応しない離型性にも優れている。
【００３８】
一方、絶縁層に離型用のテープを介して当て板が当接されると、熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）は、当て板を固定する際、熱収縮テープで巻回される。
【００３９】
この熱収縮テープは、収縮力の大きい熱可塑性のテープ、熱収縮チューブ、あるいは離型処理を行った熱収縮クロスのうち、いずれかが選択される。
【００４０】
従来、樹脂を真空加圧含浸した後のコイルは、含浸用圧力容器から硬化用圧力容器に移される際、大気に晒され、大気圧と平衡になる。この状態から、コイル導体に液状の加熱媒体が加わり、樹脂が硬化する間に、コイル導体は当て板を介して押圧力が与えられ、その体積が縮小する。体積の縮小は、液状の加熱媒体の圧力と平衡するまで行われる。
【００４１】
このため、本実施形態では、樹脂の硬化の際、体積の縮小に対処させるために当て板を固定するテープを熱収縮テープで巻回している。この熱収縮テープは、熱可塑性テープ、熱収縮チューブおよび離型処理した熱収縮クロスのうち、いずれかが選択される。
【００４２】
このように、本実施形態は、コイルの絶縁層に離型用のテープを巻回し、さらに離型用テープの外側にコイル導体を支持する当て板を当接させるとともに、当て板を固定する熱収縮テープを巻回し、液状の加熱媒体で絶縁層に含浸させた樹脂を硬化させる際、当て板からの押圧力をコイルに均等に与える一方、樹脂の体積収縮に伴って熱収縮テープで対処させているので、出来上り寸法精度の高い、平滑性に優れたコイルを製造することができる。
【００４３】
真空加圧含浸工程（ステップ３）は、熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）において、当て板に熱収縮用のテープを巻回して固定させたコイルを架台に保持させて樹脂含浸用の圧力容器に収容し、器内を真空に維持し、コイルの絶縁層に樹脂を含浸させた後、例えば窒素等の不活性ガスを加えて加圧させるものである。
【００４４】
真空加圧含浸工程（ステップ３）が終ると、本実施形態は、コイル導体を樹脂加熱硬化工程（ステップ４）に移行させる。
【００４５】
樹脂加熱硬化工程（ステップ４）は、コイルの絶縁層に含浸する樹脂を液状の加熱媒体を用いて加熱硬化させるものである。
【００４６】
このコイルの絶縁層に含浸させた樹脂を加熱硬化させる樹脂加熱硬化装置は、図２に示すように、圧力容器１と貯蔵槽２とを備えている。
【００４７】
圧力容器１は、樹脂を含浸させたコイル３を保持する架台１０を組み込んだコイル受槽４を収容するとともに、コイル受槽４に導管５を介して接続する貯蔵槽２からの液状の加熱媒体Ｐが供給されている。
【００４８】
また、圧力容器１は、真空パイプ６を介して器内を真空に維持させる一方、貯蔵槽２から供給される液状の加熱媒体Ｐでコイル３に含浸させている樹脂を加熱させるとともに、窒素管７から供給される窒化ガスで圧力を加えて加熱加圧の下、硬化させる。
【００４９】
コイル３の絶縁層に含浸する樹脂が硬化すると、加熱媒体Ｐは導管５を介して貯蔵槽２に戻される。
【００５０】
貯蔵槽２は、高温液状の加熱媒体Ｐを充填させ、その加熱媒体Ｐを撹拌部８で撹拌させ、この間、窒素管９から供給される窒素ガスが与えられて酸化劣化を抑制している。
【００５１】
貯蔵槽２に充填する液状の加熱媒体Ｐは、融点が１３５℃以下の温度のポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれかが選択される。
【００５２】
ポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料は、熱可塑性樹脂として比較的融点が低く、液化し易く、他の熱硬化樹脂類と非相容の性質を持っている。また、分子量も幅広い製品が揃っており、含浸樹脂の硬化温度での粘性流動性としても適正である。しかも、ポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料は、不純物が少なく、絶縁性にも優れているので、コイル３の成型加工に適している。
【００５３】
このような理由から、本実施形態では、ポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれかが使用される。
【００５４】
また、コイル３の絶縁層に含浸させた樹脂をより早く加熱硬化させるには、液状加熱媒体Ｐとして使用するポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料は、粘度を１００Ｐａ・Ｓ以下にすることが望ましい。
【００５５】
これは、液状の加熱媒体Ｐが貯蔵槽２からコイル３を収容する圧力容器１に供給されるので、粘度が高いと移送時間が長くかかり、加圧前に硬化が始まり、コイル３の絶縁性が不充分になる等に基づく。
【００５６】
なお、ポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料には、例えばフタルシアンニン系等の帯電防止剤および、例えばイルガノック（チバガイキ社製品）等の酸化防止剤のうち、いずれかが添加される。常に、絶縁性に優れた電気特性の高いコイル導体を維持させるからである。
【００５７】
ところで、樹脂加熱硬化工程（ステップ４）において、コイル３に含浸している樹脂は液体状態であり、樹脂が滴り落ち、硬化し、加熱媒体Ｐに混入すると導管５への堆積やバルブの開閉に支障を与えるおそれがある。
【００５８】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、コイル３を保持する架台１０の底部に受け皿を設けたものである。
【００５９】
この受け皿は、コイル３の直線に相当する部分に金属あるいは耐熱性フィルムまたは、その成型品を備え、コイルエンドの曲線に相当する部分に耐熱性フィルムを備え、さらにコイルエンド端部に耐熱性フィルムあるいは不織布を備えている。
【００６０】
このように、本実施形態は、コイル３に含浸させた樹脂の滴り落ちを受け皿で受けるので、作業環境に与える悪影響を少なくさせることができる。
【００６１】
最後に、コイル３に含浸させた樹脂が硬化すると、治具分解仕上げ工程（ステップ５）は、コイル３から当て板、離型用のテープ、付着した加熱媒体を取り除き、コイル３の形状の最終仕上げを行う。
【００６２】
［実施例］
（比較例）
厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１３００ｍｍのアルミニウム製のコイル導体に触媒を含有させたマイカテープを巻回し、その上に電界緩和用の半導電テープおよび離型用のテープを巻回したモデル用のコイルを試作した。
【００６３】
５０ｍｍ幅の面には、厚さ４ｍｍの鉄板を当て板として用い、１０ｍｍの面には積層板を当て板として用い、離型用のポリプロピレンテープを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００６４】
このモデル用のコイルを真空加圧含浸（ＶＰＩ）法を用いてエポキシ等の樹脂を含浸させた後、硬化成形用治具でコイル導体に押圧力を与え、含浸樹脂を搾り出し、さらに熱風加熱炉に収容し、予め定められた樹脂硬化温度プログラムのコントロールの下、最高温度１５０℃で所定時間放置し、コイル導体に含浸させた樹脂を硬化させた。
【００６５】
モデル用のコイルが冷却すると、硬化成形用治具、当て板等は取り除かれ、コイルの形状に最終仕上げ調整を行った。
【００６６】
（実施例１〜３）
厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１３００ｍｍのアルミニウム製のコイル導体に触媒を含んでいないマイカテープを巻回し、その上に電界緩和用の半導電テープおよび離型用のテープを巻回し、モデル用のコイルとした。
【００６７】
実施例１では、５０ｍｍ幅の面に４ｍｍの鉄板を当て板として用い、１０ｍｍの面に積層板を当て板として用い、熱収縮するポリエステルテープを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００６８】
実施例２では、実施例１の熱収縮テープの代りに、収縮力の大きいポリエステルチューブを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００６９】
実施例３では、実施例１の熱収縮テープの代りに、離型処理したポリエステル繊維の織布テープを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定した。この材料は、特に熱収縮力が強い。
【００７０】
（実施例４）
厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１３００ｍｍのアルミニウム製のコイル導体に内層側の１／３に触媒を含有させ、残り２／３に触媒を含んでいないマイカテープを巻回し、その上に電界緩和用の半導電テープおよび離型用のテープを巻回し、モデル用のコイルとした。
【００７１】
当て板は、５０ｍｍ幅の面に４ｍｍの鉄板を用い、１０ｍｍの面に積層板を用い、ポリエステル繊維で製作する熱収縮性織布テープを使用し、１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００７２】
実施例１から実施例４用のモデル用のコイルは、真空加圧含浸（ＶＰＩ）法でエポキシ等の樹脂を含浸した。その後、コイルの下側にポリエステルフィルムを敷き、架台に固定し、圧力容器内に収容させた。圧力容器を閉じ、温度１５０℃に加熱してある加熱媒体としてのポリエチレンを貯蔵槽から供給し、コイル導体の上部１０ｃｍ以上まで満たし、直ちに窒素ガスを供給し、０．６ＭＰａまで加圧した。この状態で予め定められた時間を維持させ、コイルの含浸樹脂を硬化させた。
【００７３】
コイルの含浸樹脂が硬化すると、加熱媒体としてのポリエチレンは、貯蔵槽に戻され、圧力容器内の温度が低温になったらコイルを取り出した。コイルの下に敷いたポリエステルフィルムには、加熱媒体としてのポリエチレンの加圧によって搾り出された樹脂が硬化して付着していた。
【００７４】
コイルの冷却後、硬化成型用治具、当て板、テープ類は取り除かれ、コイルの形状に最終仕上げ調整を行った。
【００７５】
比較例１と実施例１〜４との作業時間比、作業環境状態、硬化時間比、コイル導体寸法比（絶縁厚み比）、ｔａｎδ比、破壊特性比（ＢＤＶ）を表１に示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１から、作業時間比、作業環境状態、硬化時間比、コイル寸法比（絶縁厚み比）、ｔａｎδ比、破壊特性比（ＢＤＶ）ともに、実施例１を除いて実施例２〜４までが比較例１に較べて優れていることがわかった。
【００７８】
（実施例５）
鉄心長さ約６ｍ、１８ｋＶ級の実機大のコイルを製作した。コイル導体側の１／３に触媒を担持させたマイカテープを、残りを無触媒のマイカテープをコイル導体に巻回するとともに、コイルの直線の部分に当接させる当て板に、上述実施例１〜４と同じものを使用した。コイル導体のコイルエンド部分に当接させる当て板は、ナイロン４６の３ｍｍ厚さを使用した。
【００７９】
また、コイルの最外側は、実施例２で記載したポリエステルの熱収縮チューブを全長に１／２重ね、２回巻きを行った。
【００８０】
このコイルに真空加圧含浸（ＶＰＩ）法を用いてエポキシ等樹脂を含浸させ、含浸容器から取り出したコイルを架台に載せ、コイルの外側に付着した樹脂を滴下させた後、コイルの直線の部分に下敷きとしてポリエステルフィルムを、コイルのコイルエンドの部分にポリエステル不織布をそれぞれ備えるとともに、コイルエンドの端部にクレープ紙を巻回した。
【００８１】
架台に保持したコイルを、圧力容器に収容した後、予め１５０℃に加熱させたポリエチレンワックスをコイルの上部１０ｃｍ以上になるまで供給し、直ちに窒素ガスで０．７ＭＰａになるまで加圧した。
【００８２】
樹脂の硬化後、今迄、圧力容器に供給されていた加熱媒体としてのポリエチレンワックスを貯蔵槽に戻し、器内圧力を大気圧に戻し、コイルを冷却させた後、圧力容器から取り出し、当て板等を取り外し、最終、コイルの形状を成形調整した。
【００８３】
コイルエンドの部分で当て板にナイロンを使用した部分は、鉄板と同様に平滑で綺麗に仕上がっていた。
【００８４】
また、コイルの直線部分の下敷きとするポリエステルフィルム、コイル導体エンドの部分のポリエステル不織布、コイルエンドの端部のクレープ紙には、窒素ガスによる加圧の際、搾り出された樹脂が付着しており、ポリエチレンワックスを介して加圧した効果が確認できた。これらの搾り出された樹脂は硬化しており、ポリエチレンワックスとは非相溶なので容易に取り除くことができた。
【００８５】
実施例５でのコイルは、従来法で製造した製品と較べ、コイル寸法（絶縁厚さ）が同じであったが、ｔａｎδが９８％、樹脂含浸終了から硬化終了までの製造時間が５０％短縮できる製造性に優れていることが認められた。
【００８６】
（実施例６）
圧力容器に収容したコイルに供給する加熱媒体は、熱硬化性樹脂と非相溶で、接着せず、室温において固体、樹脂の硬化温度において液体であることが必要条件とされる。非相溶の点について、ポリエチレン系材料、ポリオレフィン系材料、ポリプロピレン系材料は優れている。このうち、ポリプロピレン系材料は融点が高いので除外した。
【００８７】
平均分子量、融点、粘度のデータを基にポリエチレン系材料およびポリオレフィン系材料のコイルにおけるマイカテープの絶縁層への侵入度、剥離性、作業性を調べ、その結果を表２にまとめた。
【００８８】
【表２】
【００８９】
侵入度は、マイカテープおよび離型用のテープへの加熱媒体の侵入する程度を、剥離性はコイル導体の表面に膜ができるので、その膜の剥離性を、作業性は配管を流れる流動状態の良否をそれぞれ示している。
【００９０】
△印はやや悪い、○印は良い、◎印は非常に良い、をそれぞれ示している。
【００９１】
表２の結果から、コイルの絶縁層に含浸させた樹脂を加熱硬化させる際、加熱媒体としてポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれかを使用すると、侵入度、剥離性、作業性がともに優れていることがわかった。
【００９２】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、絶縁コイル導体を製造するにあたり、巻回工程、熱収縮テープ巻回工程、真空加熱含浸工程、液状の加熱媒体による樹脂加熱硬化工程、治具分解仕上げ工程を経て製造し、従来の液体状態にある含浸樹脂への硬化成型用治具取付工程および高温空気による樹脂加熱硬化工程を廃止したので、作業者の過酷な労力を大幅に軽減することができる。
【００９３】
その際、樹脂含浸を行ったコイル絶縁の硬化において、従来の高温空気による硬化に代えて加熱媒体としてポリエチレン系材料およびポリオレフィン系材料のうち、いずれかを用いて加熱硬化させるので、コイルの温度上昇を速くさせ、温度分布を均一化させることができ、硬化時間を従来に較べて半減させ、製造性の大幅な向上を図ることができる。
【００９４】
さらに、剥離性、離型性に優れ、樹脂含浸直後の作業者による手作業が少なくなるので、好作業性、好作業環境の下、品質の安定性に優れた樹脂含浸絶縁コイルを製造することができる。そして、完成したコイルは、より一層優れた電気特性を得られる。
【００９５】
このように、本発明によれば、成型性、離型性、作業性等の向上および大幅な硬化時間の短縮が図れ、電気特性がより一層良好になる優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法の実施形態を示す作業工程ブロック図。
【図２】本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法において、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に適用する樹脂加熱硬化装置を示す概念図。
【符号の説明】
１ 圧力容器
２ 貯蔵槽
３ コイル
４ コイル受槽
５ 導管
６ 真空パイプ
７ 窒素管
８ 撹拌部
９ 窒素配管
１０ 架台
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の絶縁コイル製造方法に係り、特に熱硬化性樹脂を含浸する工程にあたり、樹脂含浸後のコイル絶縁の硬化成型の作業に改良を加える回転電機の絶縁コイル製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タービン発電機、水車発電機等の大形回転電機に適用するコイルは、その絶縁製造作業工程として、フィルムまたはガラステープに接着剤を介装してマイカを被着させたマイカテープを複数回巻回して絶縁層を形成する巻回（テーピング）工程と、絶縁層を形成するコイルに真空および加圧の下、例えばエポキシ等の熱硬化性高分子有機樹脂を含浸させる真空加圧含浸工程とを経て製造されている。
【０００３】
さらに、コイルは、その絶縁製造作業工程として、真空加圧含浸工程でコイルの絶縁層に樹脂を含浸させ、その樹脂の液状態のままコイルに予め用意された硬化成型用治具を用いて押圧力を与え成型加工する成型加工工程と、成型加工後のコイルを空気加熱炉に収容し、ここで加熱乾燥させて絶縁層に含浸した樹脂を硬化させる樹脂加熱硬化工程と、樹脂の硬化後、硬化成型用治具を分解して取り除き、コイル導体の形状を設計値寸法に調整する治具分解仕上げ工程とを経て製造されている。
【０００４】
これら各作業工程のうち、成型加工工程は、液状態の樹脂から出る悪臭・環境の下、作業者に長時間に亘って過酷で、多くの労力を強いている。
【０００５】
また、加熱硬化工程は、コイルの絶縁層に含浸させる樹脂を広い空間の炉内で空気加熱させているので、コイルが受ける温度分布に偏りが出ている。
【０００６】
このため、作業者の労力軽減上、あるいは、製品の長寿命に亘る品質保証上、コイルの製造作業工程は、何らかの新たな改良作業が求められていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述成型加工工程と、上述樹脂加熱硬化工程とには作業を進める上で不具合・不都合な点が含まれており、その問題点を今少し詳しく説明する。
【０００８】
成型加工工程は、コイルの絶縁層に含浸する樹脂が液状のべたべたする状態で行われるため、硬化成型用治具のコイル導体への押圧力の強弱如何によって絶縁層を形成するマイカテープを破損させるおそれがある。このため、樹脂から出る悪臭の環境の下、コイルに硬化成型用治具を取り付ける際、ゆっくり時間をかけて行わなければならず、作業者に過酷な労力を強いていた。
【０００９】
また、コイル導体に硬化成型用治具を取り付ける際、樹脂が滴り落ち、作業者にとって滑り易い足場の作業環境であり、この点でも作業者に過酷な労力を強いていた。
【００１０】
一方、樹脂加熱硬化工程は、広い空間の炉内を加熱源として高温空気を用いている。空気は、熱容量が小さい。このため、コイル温度は、設定温度に達するまでに長時間を必要としていた。
【００１１】
また、広い空間の炉内を高温空気が流れる場合、対流、輻射、偏流に基づく温度分布差ができ、コイルの絶縁層に含浸した樹脂の硬化状態に部分的偏りが出、コイルの電気特性にバラツキが出る等の問題があった。
【００１２】
本発明は、このような背景事情に照らしてなされたもので、作業者により良い作業環境を与えるとともに、樹脂含浸されたコイルの含浸樹脂をより一層短い時間で硬化させて製品の品質を安定に維持する回転電機の絶縁コイル製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、導体にマイカテープを巻回して絶縁層を備えるコイルに構成し、このコイルを樹脂で真空加圧含浸させ、前記樹脂含浸させた前記コイルに硬化成型用治具を取り付けた後、前記コイルの含浸樹脂を加熱乾燥により硬化させて絶縁コイルを製造する際、巻回工程、熱収縮テープ巻回工程、真空加圧含浸工程、樹脂加熱硬化工程、治具分解仕上げ工程を経て絶縁コイルを製造する回転電機の絶縁コイル製造方法において、前記樹脂加熱硬化工程は、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際、ポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体を使用して前記樹脂を硬化させる方法である。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、巻回工程は、コイルの導体に近い側からその外径側に向って巻回する際、硬化反応促進剤の量を徐々に少させる配分にし、担持させる方法である。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、樹脂加熱硬化工程は、コイルの導体の直線に相当する部分を金属および耐熱性フィルムのうち、いずれかで形成し、コイルの導体エンドの曲線に相当する部分を耐熱性フィルムで形成し、コイルの導体エンド端部に相当する部分を耐熱性フィルムおよび不織布のうち、いずれかで形成する方法である。
【００２３】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、融点が１３５℃以下であることを特徴とする方法である。
【００２４】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、粘度が１００Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする方法である。
【００２５】
また、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、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、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、酸化防止剤および帯電防止剤のうち、少なくとも一方を添加する方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造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。
【００２７】
図１は、本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法の実施形態を示す作業工程ブロック図である。
【００２８】
本実施形態に係る回転電機の絶縁コイル製造方法は、巻回（テーピング）工程（ステップ１）、熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）、真空加圧含浸工程（ステップ３）、樹脂加熱硬化工程（ステップ４）、治具分解仕上げ工程（ステップ５）を備え、各工程（ステップ１〜５）を経て絶縁コイルを製造する。
【００２９】
巻回工程（ステップ１）は、予め絶縁された素線を束ねて形成するコイル導体に巻回装置（テーピングマシン）でマイカテープを複数回巻回して絶縁層を形成するものである。なお、マイカテープは、フィルムまたはガラステープに接着剤を介装してマイカを被着させたテープである。
【００３０】
マイカテープは、例えば酸化亜鉛等の硬化反応促進剤（触媒）を担持させている。この硬化反応促進剤は、コイル導体に近い側に多く、コイル導体から離れる外層側にゼロまたは少量になるように配分されている。この配分は、以下の理由に基づく。
【００３１】
コイルは、後述する樹脂加熱硬化工程（ステップ４）において、ポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料等の液状の加熱媒体を用いて加熱加圧処理が行われる。しかし、加熱媒体は低温で固体であり、流動性がない。このため、コイル導体の絶縁層に含浸する樹脂を加熱、加圧状態で硬化させる際、予め加熱して溶融させておいた液状の加熱媒体を貯蔵槽に貯留しておき、コイル導体を圧力容器に収容させた後、貯蔵槽から液状の加熱媒体を供給し、樹脂を硬化させる。この場合、樹脂は、外側からコイル導体側の内側に向って順次硬化させて行く。硬化の際、体積が収縮し、ボイドや層剥離が発生することがある。ボイドや層剥離が発生すると、コイル導体は部分放電や誘電体損失率が高くなるなどの現象があらわれる。
【００３２】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、絶縁層を形成するマイカテープに硬化反応促進剤を担持させる際、その硬化反応促進剤量をコイル導体側に近い内側で多く、その外側でゼロまたは少量に配分し、その内側から外側に向って順次硬化させるので、硬化の際、収縮に基づくボイド等の発生を防止して、電気特性を向上させることができる。
【００３３】
熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）は、コイル導体に巻回して絶縁層を形成するマイカテープの外側に、離型用のテープを巻回し、その離型用のテープの外側に成型加工用の当て板を当接させ、さらに当て板を固定する熱収縮テープを巻回するものである。
【００３４】
当て板は、コイルの直線部分で金属あるいは積層板が使用され、コイル導体エンド部等の曲線部分でプラスチック板が使用される。
【００３５】
絶縁層を形成するマイカテープの外側に離型用のテープを巻回する熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）は、コイルを設計寸法に維持させ、表面を平滑化する上で、作業性を容易にする必要な手段である。このため、離型用のテープはポリプロピレン製のテープまたはテフロン製のテープが使用される。
【００３６】
また、コイルの直線部分に使用する当て板は、金属製や繊維強化した積層板など、平面が平坦度を高く維持できる弾性率の高い材料が選択される。
【００３７】
また、コイルのエンド部等の曲線部分は、曲面に沿って密着でき、柔軟性が必要で、耐熱性の高いプラスチック板が適正である。このプラスチック板は、軟化温度が１７０℃程度以上のポリアミド系材料で、例えばナイロン６，４６，６６等である。このポリアミド系材料は、コイルにおけるコイルエンドのように曲面部分に馴染み易く、適度の硬さがあり、また樹脂にも反応しない離型性にも優れている。
【００３８】
一方、絶縁層に離型用のテープを介して当て板が当接されると、熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）は、当て板を固定する際、熱収縮テープで巻回される。
【００３９】
この熱収縮テープは、収縮力の大きい熱可塑性のテープ、熱収縮チューブ、あるいは離型処理を行った熱収縮クロスのうち、いずれかが選択される。
【００４０】
従来、樹脂を真空加圧含浸した後のコイルは、含浸用圧力容器から硬化用圧力容器に移される際、大気に晒され、大気圧と平衡になる。この状態から、コイル導体に液状の加熱媒体が加わり、樹脂が硬化する間に、コイル導体は当て板を介して押圧力が与えられ、その体積が縮小する。体積の縮小は、液状の加熱媒体の圧力と平衡するまで行われる。
【００４１】
このため、本実施形態では、樹脂の硬化の際、体積の縮小に対処させるために当て板を固定するテープを熱収縮テープで巻回している。この熱収縮テープは、熱可塑性テープ、熱収縮チューブおよび離型処理した熱収縮クロスのうち、いずれかが選択される。
【００４２】
このように、本実施形態は、コイルの絶縁層に離型用のテープを巻回し、さらに離型用テープの外側にコイル導体を支持する当て板を当接させるとともに、当て板を固定する熱収縮テープを巻回し、液状の加熱媒体で絶縁層に含浸させた樹脂を硬化させる際、当て板からの押圧力をコイルに均等に与える一方、樹脂の体積収縮に伴って熱収縮テープで対処させているので、出来上り寸法精度の高い、平滑性に優れたコイルを製造することができる。
【００４３】
真空加圧含浸工程（ステップ３）は、熱収縮テープ巻回工程（ステップ２）において、当て板に熱収縮用のテープを巻回して固定させたコイルを架台に保持させて樹脂含浸用の圧力容器に収容し、器内を真空に維持し、コイルの絶縁層に樹脂を含浸させた後、例えば窒素等の不活性ガスを加えて加圧させるものである。
【００４４】
真空加圧含浸工程（ステップ３）が終ると、本実施形態は、コイル導体を樹脂加熱硬化工程（ステップ４）に移行させる。
【００４５】
樹脂加熱硬化工程（ステップ４）は、コイルの絶縁層に含浸する樹脂を液状の加熱媒体を用いて加熱硬化させるものである。
【００４６】
このコイルの絶縁層に含浸させた樹脂を加熱硬化させる樹脂加熱硬化装置は、図２に示すように、圧力容器１と貯蔵槽２とを備えている。
【００４７】
圧力容器１は、樹脂を含浸させたコイル３を保持する架台１０を組み込んだコイル受槽４を収容するとともに、コイル受槽４に導管５を介して接続する貯蔵槽２からの液状の加熱媒体Ｐが供給されている。
【００４８】
また、圧力容器１は、真空パイプ６を介して器内を真空に維持させる一方、貯蔵槽２から供給される液状の加熱媒体Ｐでコイル３に含浸させている樹脂を加熱させるとともに、窒素管７から供給される窒化ガスで圧力を加えて加熱加圧の下、硬化させる。
【００４９】
コイル３の絶縁層に含浸する樹脂が硬化すると、加熱媒体Ｐは導管５を介して貯蔵槽２に戻される。
【００５０】
貯蔵槽２は、高温液状の加熱媒体Ｐを充填させ、その加熱媒体Ｐを撹拌部８で撹拌させ、この間、窒素管９から供給される窒素ガスが与えられて酸化劣化を抑制している。
【００５１】
貯蔵槽２に充填する液状の加熱媒体Ｐは、融点が１３５℃以下の温度のポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれかが選択される。
【００５２】
ポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料は、熱可塑性樹脂として比較的融点が低く、液化し易く、他の熱硬化樹脂類と非相容の性質を持っている。また、分子量も幅広い製品が揃っており、含浸樹脂の硬化温度での粘性流動性としても適正である。しかも、ポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料は、不純物が少なく、絶縁性にも優れているので、コイル３の成型加工に適している。
【００５３】
このような理由から、本実施形態では、ポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれかが使用される。
【００５４】
また、コイル３の絶縁層に含浸させた樹脂をより早く加熱硬化させるには、液状加熱媒体Ｐとして使用するポリオレフィン系材料またはポリエチレン系材料は、粘度を１００Ｐａ・Ｓ以下にすることが望ましい。
【００５５】
これは、液状の加熱媒体Ｐが貯蔵槽２からコイル３を収容する圧力容器１に供給されるので、粘度が高いと移送時間が長くかかり、加圧前に硬化が始まり、コイル３の絶縁性が不充分になる等に基づく。
【００５６】
なお、ポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料には、例えばフタルシアンニン系等の帯電防止剤および、例えばイルガノック（チバガイキ社製品）等の酸化防止剤のうち、いずれかが添加される。常に、絶縁性に優れた電気特性の高いコイル導体を維持させるからである。
【００５７】
ところで、樹脂加熱硬化工程（ステップ４）において、コイル３に含浸している樹脂は液体状態であり、樹脂が滴り落ち、硬化し、加熱媒体Ｐに混入すると導管５への堆積やバルブの開閉に支障を与えるおそれがある。
【００５８】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、コイル３を保持する架台１０の底部に受け皿を設けたものである。
【００５９】
この受け皿は、コイル３の直線に相当する部分に金属あるいは耐熱性フィルムまたは、その成型品を備え、コイルエンドの曲線に相当する部分に耐熱性フィルムを備え、さらにコイルエンド端部に耐熱性フィルムあるいは不織布を備えている。
【００６０】
このように、本実施形態は、コイル３に含浸させた樹脂の滴り落ちを受け皿で受けるので、作業環境に与える悪影響を少なくさせることができる。
【００６１】
最後に、コイル３に含浸させた樹脂が硬化すると、治具分解仕上げ工程（ステップ５）は、コイル３から当て板、離型用のテープ、付着した加熱媒体を取り除き、コイル３の形状の最終仕上げを行う。
【００６２】
［実施例］
（比較例）
厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１３００ｍｍのアルミニウム製のコイル導体に触媒を含有させたマイカテープを巻回し、その上に電界緩和用の半導電テープおよび離型用のテープを巻回したモデル用のコイルを試作した。
【００６３】
５０ｍｍ幅の面には、厚さ４ｍｍの鉄板を当て板として用い、１０ｍｍの面には積層板を当て板として用い、離型用のポリプロピレンテープを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００６４】
このモデル用のコイルを真空加圧含浸（ＶＰＩ）法を用いてエポキシ等の樹脂を含浸させた後、硬化成形用治具でコイル導体に押圧力を与え、含浸樹脂を搾り出し、さらに熱風加熱炉に収容し、予め定められた樹脂硬化温度プログラムのコントロールの下、最高温度１５０℃で所定時間放置し、コイル導体に含浸させた樹脂を硬化させた。
【００６５】
モデル用のコイルが冷却すると、硬化成形用治具、当て板等は取り除かれ、コイルの形状に最終仕上げ調整を行った。
【００６６】
（実施例１〜３）
厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１３００ｍｍのアルミニウム製のコイル導体に触媒を含んでいないマイカテープを巻回し、その上に電界緩和用の半導電テープおよび離型用のテープを巻回し、モデル用のコイルとした。
【００６７】
実施例１では、５０ｍｍ幅の面に４ｍｍの鉄板を当て板として用い、１０ｍｍの面に積層板を当て板として用い、熱収縮するポリエステルテープを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００６８】
実施例２では、実施例１の熱収縮テープの代りに、収縮力の大きいポリエステルチューブを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００６９】
実施例３では、実施例１の熱収縮テープの代りに、離型処理したポリエステル繊維の織布テープを１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定した。この材料は、特に熱収縮力が強い。
【００７０】
（実施例４）
厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ１３００ｍｍのアルミニウム製のコイル導体に内層側の１／３に触媒を含有させ、残り２／３に触媒を含んでいないマイカテープを巻回し、その上に電界緩和用の半導電テープおよび離型用のテープを巻回し、モデル用のコイルとした。
【００７１】
当て板は、５０ｍｍ幅の面に４ｍｍの鉄板を用い、１０ｍｍの面に積層板を用い、ポリエステル繊維で製作する熱収縮性織布テープを使用し、１／２重ね、２回巻きで各当て板を固定させた。
【００７２】
実施例１から実施例４用のモデル用のコイルは、真空加圧含浸（ＶＰＩ）法でエポキシ等の樹脂を含浸した。その後、コイルの下側にポリエステルフィルムを敷き、架台に固定し、圧力容器内に収容させた。圧力容器を閉じ、温度１５０℃に加熱してある加熱媒体としてのポリエチレンを貯蔵槽から供給し、コイル導体の上部１０ｃｍ以上まで満たし、直ちに窒素ガスを供給し、０．６ＭＰａまで加圧した。この状態で予め定められた時間を維持させ、コイルの含浸樹脂を硬化させた。
【００７３】
コイルの含浸樹脂が硬化すると、加熱媒体としてのポリエチレンは、貯蔵槽に戻され、圧力容器内の温度が低温になったらコイルを取り出した。コイルの下に敷いたポリエステルフィルムには、加熱媒体としてのポリエチレンの加圧によって搾り出された樹脂が硬化して付着していた。
【００７４】
コイルの冷却後、硬化成型用治具、当て板、テープ類は取り除かれ、コイルの形状に最終仕上げ調整を行った。
【００７５】
比較例１と実施例１〜４との作業時間比、作業環境状態、硬化時間比、コイル導体寸法比（絶縁厚み比）、ｔａｎδ比、破壊特性比（ＢＤＶ）を表１に示す。
【００７６】
【表１】
表１から、作業時間比、作業環境状態、硬化時間比、コイル寸法比（絶縁厚み比）、ｔａｎδ比、破壊特性比（ＢＤＶ）ともに、実施例１を除いて実施例２〜４までが比較例１に較べて優れていることがわかった。
【００７８】
（実施例５）
鉄心長さ約６ｍ、１８ｋＶ級の実機大のコイルを製作した。コイル導体側の１／３に触媒を担持させたマイカテープを、残りを無触媒のマイカテープをコイル導体に巻回するとともに、コイルの直線の部分に当接させる当て板に、上述実施例１〜４と同じものを使用した。コイル導体のコイルエンド部分に当接させる当て板は、ナイロン４６の３ｍｍ厚さを使用した。
【００７９】
また、コイルの最外側は、実施例２で記載したポリエステルの熱収縮チューブを全長に１／２重ね、２回巻きを行った。
【００８０】
このコイルに真空加圧含浸（ＶＰＩ）法を用いてエポキシ等樹脂を含浸させ、含浸容器から取り出したコイルを架台に載せ、コイルの外側に付着した樹脂を滴下させた後、コイルの直線の部分に下敷きとしてポリエステルフィルムを、コイルのコイルエンドの部分にポリエステル不織布をそれぞれ備えるとともに、コイルエンドの端部にクレープ紙を巻回した。
【００８１】
架台に保持したコイルを、圧力容器に収容した後、予め１５０℃に加熱させたポリエチレンワックスをコイルの上部１０ｃｍ以上になるまで供給し、直ちに窒素ガスで０．７ＭＰａになるまで加圧した。
【００８２】
樹脂の硬化後、今迄、圧力容器に供給されていた加熱媒体としてのポリエチレンワックスを貯蔵槽に戻し、器内圧力を大気圧に戻し、コイルを冷却させた後、圧力容器から取り出し、当て板等を取り外し、最終、コイルの形状を成形調整した。
【００８３】
コイルエンドの部分で当て板にナイロンを使用した部分は、鉄板と同様に平滑で綺麗に仕上がっていた。
【００８４】
また、コイルの直線部分の下敷きとするポリエステルフィルム、コイル導体エンドの部分のポリエステル不織布、コイルエンドの端部のクレープ紙には、窒素ガスによる加圧の際、搾り出された樹脂が付着しており、ポリエチレンワックスを介して加圧した効果が確認できた。これらの搾り出された樹脂は硬化しており、ポリエチレンワックスとは非相溶なので容易に取り除くことができた。
【００８５】
実施例５でのコイルは、従来法で製造した製品と較べ、コイル寸法（絶縁厚さ）が同じであったが、ｔａｎδが９８％、樹脂含浸終了から硬化終了までの製造時間が５０％短縮できる製造性に優れていることが認められた。
【００８６】
（実施例６）
圧力容器に収容したコイルに供給する加熱媒体は、熱硬化性樹脂と非相溶で、接着せず、室温において固体、樹脂の硬化温度において液体であることが必要条件とされる。非相溶の点について、ポリエチレン系材料、ポリオレフィン系材料、ポリプロピレン系材料は優れている。このうち、ポリプロピレン系材料は融点が高いので除外した。
【００８７】
平均分子量、融点、粘度のデータを基にポリエチレン系材料およびポリオレフィン系材料のコイルにおけるマイカテープの絶縁層への侵入度、剥離性、作業性を調べ、その結果を表２にまとめた。
【００８８】
【表２】
侵入度は、マイカテープおよび離型用のテープへの加熱媒体の侵入する程度を、剥離性はコイル導体の表面に膜ができるので、その膜の剥離性を、作業性は配管を流れる流動状態の良否をそれぞれ示している。
【００９０】
△印はやや悪い、○印は良い、◎印は非常に良い、をそれぞれ示している。
【００９１】
表２の結果から、コイルの絶縁層に含浸させた樹脂を加熱硬化させる際、加熱媒体としてポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれかを使用すると、侵入度、剥離性、作業性がともに優れていることがわかった。
【００９２】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、絶縁コイル導体を製造するにあたり、巻回工程、熱収縮テープ巻回工程、真空加熱含浸工程、液状の加熱媒体による樹脂加熱硬化工程、治具分解仕上げ工程を経て製造し、従来の液体状態にある含浸樹脂への硬化成型用治具取付工程および高温空気による樹脂加熱硬化工程を廃止したので、作業者の過酷な労力を大幅に軽減することができる。
【００９３】
その際、樹脂含浸を行ったコイル絶縁の硬化において、従来の高温空気による硬化に代えて加熱媒体としてポリエチレン系材料およびポリオレフィン系材料のうち、いずれかを用いて加熱硬化させるので、コイルの温度上昇を速くさせ、温度分布を均一化させることができ、硬化時間を従来に較べて半減させ、製造性の大幅な向上を図ることができる。
【００９４】
さらに、剥離性、離型性に優れ、樹脂含浸直後の作業者による手作業が少なくなるので、好作業性、好作業環境の下、品質の安定性に優れた樹脂含浸絶縁コイルを製造することができる。そして、完成したコイルは、より一層優れた電気特性を得られる。
【００９５】
このように、本発明によれば、成型性、離型性、作業性等の向上および大幅な硬化時間の短縮が図れ、電気特性がより一層良好になる優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法の実施形態を示す作業工程ブロック図。
【図２】本発明に係る回転電機の絶縁コイル製造方法において、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に適用する樹脂加熱硬化装置を示す概念図。
【符号の説明】
１ 圧力容器
２ 貯蔵槽
３ コイル
４ コイル受槽
５ 導管
６ 真空パイプ
７ 窒素管
８ 撹拌部
９ 窒素配管
１０ 架台
Claims (6)
- 導体にマイカテープを巻回して絶縁層を備えるコイルに構成し、このコイルを樹脂で真空加圧含浸させ、前記樹脂含浸させた前記コイルに硬化成型用治具を取り付けた後、前記コイルの含浸樹脂を加熱乾燥により硬化させて絶縁コイルを製造する際、巻回工程、熱収縮テープ巻回工程、真空加圧含浸工程、樹脂加熱硬化工程、治具分解仕上げ工程を経て絶縁コイルを製造する回転電機の絶縁コイル製造方法において、前記樹脂加熱硬化工程は、コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際、ポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体を使用して前記樹脂を硬化させることを特徴とする回転電機の絶縁コイル製造方法。
- 巻回工程は、コイルの導体に近い側からその外径側に向って巻回する際、硬化反応促進剤の量を徐々に少なくさせる配分にし、担持させることを特徴とする請求項１記載の回転電機の絶縁コイル製造方法。
- 樹脂加熱硬化工程は、コイルの導体の直線に相当する部分を金属および耐熱性フィルムのうち、いずれかで形成し、コイルの導体エンドの曲線に相当する部分を耐熱性フィルムで形成し、コイルの導体エンド端部に相当する部分を耐熱性フィルムおよび不織布のうち、いずれかで形成することを特徴とする請求項１記載の回転電機の絶縁コイル製造方法。
- コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、融点が１３５℃以下であることを特徴とする請求項１記載の回転電機の絶縁コイル製造方法。
- コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、粘度が１００Ｐａ・Ｓ以下であることを特徴とする請求項１記載の回転電機の絶縁コイル製造方法。
- コイルに含浸させた樹脂を硬化させる際に使用するポリオレフィン系材料およびポリエチレン系材料のうち、いずれか一方の液状加熱媒体は、酸化防止剤および帯電防止剤のうち、少なくとも一方を添加することを特徴とする請求項１記載の回転電機の絶縁コイル製造方法。
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