JP5454709B2 - Method for manufacturing stator coil of rotating electric machine - Google Patents
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Description
この発明は、未含浸の回転電機の固定子コイルを固定子鉄心のスロット内に収めた状態で、絶縁樹脂を真空加圧含浸して絶縁を行った回転電機の固定子コイルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a stator coil of a rotating electrical machine in which an insulating resin is vacuum-impregnated and impregnated with a stator coil of an unimpregnated rotating electrical machine placed in a slot of a stator core.
発電機や電動機などの回転電機の固定子コイルの絶縁方式には、コイル単体絶縁方式と全含浸絶縁方式の二通りがある。前者は、予め絶縁樹脂を含浸して絶縁したコイルを、固定子鉄心のスロットに収める方式である。後者は、未含浸のコイルを固定子鉄心のスロットに収めた後に、絶縁樹脂を含浸する方式である。 There are two types of insulation methods for stator coils of rotating electrical machines such as generators and electric motors: a single coil insulation method and a fully impregnated insulation method. The former is a system in which a coil impregnated with an insulating resin in advance is placed in a slot of a stator core. The latter is a method of impregnating an insulating resin after an unimpregnated coil is placed in a slot of a stator core.
後者の全含浸絶縁方式は、前者の方式に比べて製造工程を低減できることから、最近の回転電機の固定子コイルにおいては、小形の誘導電動機から、大形のタービン発電機に至るまで、この全含浸絶縁方式が幅広く採用されている。 Since the latter fully impregnated insulation method can reduce the manufacturing process compared to the former method, in a stator coil of a recent rotating electric machine, all of this, from a small induction motor to a large turbine generator. The impregnation insulation method is widely adopted.
図6に、特許文献1に示された全含浸絶縁方式による従来の固定子コイルの構成を示す。 FIG. 6 shows a configuration of a conventional stator coil based on the all-impregnation insulation method disclosed in Patent Document 1.
固定子コイル5は、素線絶縁52の施された複数の素線導体51を巻回して構成された素線コイル53にマイカーテープ等の対地絶縁テープ54を巻回し、これに絶縁樹脂55を含浸して対地絶縁層となる主絶縁層56が形成され、この主絶縁層56の外周にスロットコロナ防止層57が巻回されたものである。二本のコイル5が固定子鉄心4のスロット41内に上下平行に収められ、上のコイル5と下のコイル5の間に層間絶縁材32が配設されている。コイル5は、上下ともスロット41の内側に収められ、上のコイル5の上部は楔35で押圧されている。
The
図6において、主絶縁層56の対地絶縁テープ54は、樹脂未含浸の状態で巻回される。コイル5の表面のスロットコロナ防止層57は、半導電性のテープを巻回して形成された層である。この半導電性のテープは、半導電性の不織布、半導電性のフイルム、或いは半導電性のガラスクロス等で構成されている。このコロナ防止層57によって、主絶縁層56とスロット41との間でコロナが発生するのを防止する。層間絶縁材32は、エポキシ樹脂が含浸されたガラス積層板あり、上下のコイル56の間隔を所定の絶縁寸法に維持する。楔35も同じくエポキシ樹脂が含浸されたガラス積層板で構成される。楔35によって、コイル5が運転中にスロット41内部で振動するのを防止している。
In FIG. 6, the ground
図7は、図6の固定子コイルのスロット出口部における要部構成を示す横断面図である。これは、図6のXI−XI線に沿う横断面図である。コイル5が、鉄心4の軸方向の端面42から外側に出たところで、エンドコロナ防止層58が設けられ、表面コロナ防止層57に続いて主絶縁層56を被っている。さらに、絶縁保護層59がエンドコロナ防止層58および表面コロナ防止層57を被っている。エンドコロナ防止層58は、SiCを含有する半導電性のテープが巻回されたものであり、コイル5の外部(鉄心4の外側)での沿面コロナ発生を防止するものである。絶縁保護層59は、熱収縮のテープまたはフイルム、或いは熱収縮のテープとフイルムとを貼り合わせたテープが巻回されたものであり、主絶縁層52やエンドコロナ防止層58の膨らみを押さえるためと、樹脂含浸後の樹脂の漏洩を防止するためのものである。
なお、固定子鉄心4の端面42から突出したフィンガ45は、固定子鉄心4のスロット41を形成する歯部を押えるための部材である。
このように、構成された固定子コイル5を、コイル単体含浸方式により絶縁処理を行う場合は、未含浸のコイルの不均一な膨らみは、含浸用の型にセットする際に成形され、その後、絶縁樹脂を含浸硬化して、所定の寸法に製作することができるで、寸法の定まった不均一な膨らみのないコイルを鉄心に挿入することができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main configuration of the slot exit of the stator coil of FIG. This is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. When the
The
In this way, when the
しかし、固定子コイルを固定子鉄心に収めた上で絶縁樹脂の含浸硬化を行う全含浸方式により固定子コイルの絶縁処理を行う場合は不均一な膨らみを持った未含浸のコイルを鉄心に挿入するため、鉄心の外部に出ているコイルエンド部は膨らみをもったままとなる。
このような膨らみを押えるために、コイルエンド部に含浸硬化時に熱により収縮し、膨らみを押える機能を有する熱収縮テープにより絶縁保護層を形成するようにしているのである。
In order to suppress such a bulge, an insulating protective layer is formed by a heat-shrinkable tape having a function of shrinking the coil end portion by heat at the time of impregnation and curing and suppressing the bulge.
ところが、固定子鉄心4に挿入された固定子コイル5の鉄心の外部へ露出したコイルエンド部に熱収縮テープ等を巻回して絶縁保護層59を形成する際、この絶縁保護層の厚さが厚くなること、および鉄心4の端面42側に鉄心押え用フィンガ45が突出しているためにコイルエンド部の鉄心端面付近の自由空間が小さいこと等のために、図7に示すようにコイル5のコイルエンド部の鉄心端面からある間隔Lまでしか絶縁保護層59を設けることができないのである。このため、鉄心4の端面42付近に膨らみBが発生しやすくなることだけでなく、絶縁樹脂の含浸硬化を行ってもこの部分に生じた膨らみをを抑えることができない問題がある。
However, when the insulating
このような、固定子コイルにおける絶縁層の膨れは、絶縁性能を低下させるとともに、高電圧の回転電機に使用した場合は固定子コイルの絶縁の寿命を縮める原因となるため、極力除くことが望ましい。 Such swelling of the insulating layer in the stator coil reduces the insulation performance and shortens the insulation life of the stator coil when used in a high voltage rotating electrical machine. .
この発明は、前記のような問題点を解決するため、全含浸方式で絶縁処理を行う回転電機の固定子コイルにおいて、固定子コイルの固定子鉄心の外へ露出したコイルエンド部の固定鉄心の端面付近まで絶縁層の膨らみの発生を抑えることのできる固定子コイルの製造法を提供することを課題とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a stator coil for a rotating electrical machine that performs insulation treatment by a full impregnation method, in which the stator core of the coil end portion exposed to the outside of the stator core of the stator coil is exposed. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a stator coil that can suppress the occurrence of swelling of an insulating layer up to the vicinity of an end face.
前記の課題を解決するため、この発明は、素線コイル全体にテープ絶縁材を巻回して主絶縁層が構成された固定子コイルを、固定子鉄心のスロットに装着した状態で絶縁樹脂を含浸硬化して絶縁処理する回転電機の固定子コイルの製造方法において、前記固定子コイルの装着された固定子鉄心の軸方向の端面から突出した鉄心押え用部材と前記固定子鉄心から突出した固定子コイルとの間に固定子コイルの固定鉄心の軸方向の端面付近を押圧する治具を挿入した上で絶縁樹脂の含浸硬化処理を行い、この処理を終えてから前記治具を取り外すようにしたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention impregnates an insulating resin in a state where a stator coil in which a main insulating layer is formed by winding a tape insulating material around the whole wire coil is mounted in a slot of the stator core. In a method of manufacturing a stator coil of a rotating electrical machine that is cured and insulated, a core pressing member that protrudes from an axial end surface of a stator core on which the stator coil is mounted and a stator that protrudes from the stator core After inserting a jig for pressing the vicinity of the axial end surface of the stator core of the stator coil between the coils, the resin was impregnated and hardened, and the jig was removed after this process was completed. It is characterized by this.
前記の製造方法において、前記治具は、表面をフッ素樹脂で構成することにより、含浸硬化された絶縁樹脂からの剥離性を高めることができる。 In the manufacturing method described above, the jig can be improved in peelability from the impregnated and hardened insulating resin by constituting the surface with a fluororesin.
前記の製造方法において、前記治具を離形材を介して挿入することにより、含浸硬化された絶縁樹脂からの剥離性を高めることができる。 In the above manufacturing method, the releasability from the impregnated and hardened insulating resin can be enhanced by inserting the jig through a release material.
この発明の製造方法によれば、未含浸の固定子コイルを固定子鉄心に装着した後、固定子鉄心の軸方向端面に突出する鉄心押え用部材と固定子コイルの固定鉄心の外側へ延びたコイルエンド部の固定子鉄心の短面付近との間にコイルを押圧する治具を挿入することにより、鉄心に装着された固定子コイルのコイルエンド部に発生する絶縁層の膨らみが押えられた状態で、絶縁樹脂の含浸硬化処理を行うので、絶縁処理を終えた固定コイルは絶縁層の膨らみのないコイルとすることができる。 According to the manufacturing method of the present invention, after the unimpregnated stator coil is mounted on the stator core, the core pressing member protruding from the axial end surface of the stator core and the stator coil extending outside the stator core. By inserting a jig that presses the coil between the coil end portion and the vicinity of the short surface of the stator core, the swelling of the insulating layer generated in the coil end portion of the stator coil attached to the iron core was suppressed. Since the insulation resin is impregnated and cured in this state, the fixed coil that has been subjected to the insulation treatment can be a coil without swelling of the insulation layer.
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
図1ないし図3にこの発明の第1の実施例を示す。図1は、この発明により製造した固定子コイルの構成を示す横断面図、図2および図3はこの実施例1に使用する半導電性テープの構成図である。 1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a stator coil manufactured according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are configuration diagrams of a semiconductive tape used in the first embodiment.
図1の固定子コイル5は、前記した従来例と同じく素線コイル53の外周に大地絶縁層としてマイカーテープ等による主絶縁層56が設けられる。この素線コイル53の主絶縁層56の外側に熱収縮性を有する半導電性テープを巻回して構成した熱収縮性スロットコロナ防止層57aを形成する。このスロットコロナ防止層57aは、本来は、コイル5を固定子鉄心4のスロット41に装着した際に、コイル5のスロット41内に収まる部分だけに設けるのであるが、この発明では、鉄心4の外側に出ている素線コイル53のコイルエンド部まで延長して形成する。このスロットコロナ防止層57aを図7に示す従来例における鉄心4の外側のコイルエンド部における素線コイルの屈曲部分に設けられたエンドコロナ防止層58の部分と重なるまで延長する。
The
このように主絶縁層56、熱収縮性スロットコロナ防止層57a、エンドコロナ防止層58の形成された素線コイル53の鉄心4の外におかれるコイルエンド部には、さらに、従来例と同様に熱収縮性絶縁テープを巻回してコイル保護層59を形成する。
The coil end portion outside the
このように構成されたコイル5を絶縁樹脂を含浸しない状態で、固定子鉄心4のスロット41に装着したとき、コイルのスロットに収まる部分は、スロット41の内壁により規制されるため、スロット41内では絶縁層に膨れが生じることはない。しかし、スロット41の外側に出ると、その規制がなくなるので、特に鉄心4の軸方向端面のスロット41の出口付近に図1(a)に示すように、絶縁層の膨らみBが発生する。
When the
このように絶縁樹脂未含浸のコイル5を鉄心4に装着した状態で、周知の方法で熱硬化性の絶縁樹脂の含浸硬化処理を行うと、この処理過程での加熱により、熱収縮性スロットコロナ防止層57aおよび熱収縮性絶縁保護層59が収縮し、素線コイル53が主絶縁層56の外側から全体に圧縮される。これにより、主絶縁層56の鉄心4の端部のスロット41の出口付近に発生していた膨らみBが押し潰されて消えてなくなる。したがって絶縁樹脂の含浸硬化処理を終えた固定子コイル5は、図1(b)に示すように、絶縁層に膨らみのないコイルとなる。
When the impregnating and hardening treatment of the thermosetting insulating resin is performed by a well-known method with the
この発明における熱収縮性のスロットコロナ防止層57aに使用する熱収縮性半導電性テープの例を図2におよび図3に示す。
An example of the heat-shrinkable semiconductive tape used for the heat-shrinkable slot
図2の半導電性テープCKは、熱収縮性の大きいポリエステル繊維から構成された縦糸Tlとガラス繊維から構成された横糸TPとで構成されたテープ状またはシート状の基材Tにより半導電剤SCを担持して構成して構成される。このように構成された半導電性テープは、基材Tの縦(長さ)方向の熱収縮の大きくなる性質を有する。 The semiconductive tape CK shown in FIG. 2 is a semiconductive agent formed by a tape-like or sheet-like base material T composed of warp Tl composed of polyester fiber having high heat shrinkability and weft TP composed of glass fiber. It is constructed by carrying SC. The semiconductive tape configured as described above has a property of increasing thermal shrinkage in the longitudinal (length) direction of the base material T.
図3に示す半導電性テープCKは、熱収縮性の大きいポリエステルフィルムをテープの基材Fとし、この基材Fにより、半導電剤SCを担持して構成される。このように構成された半導電性テープは、テープの縦(長さ)方向および、横(幅)方向に熱収縮性を有したものとなる。 The semiconductive tape CK shown in FIG. 3 is configured by using a polyester film having a large heat shrinkability as a base material F of the tape and supporting the semiconductive agent SC by the base material F. The semiconductive tape configured as described above has heat shrinkability in the longitudinal (length) direction and the lateral (width) direction of the tape.
次に、図4および図5にこの発明の製造法を示す実施例2について説明する。 Next, Example 2 which shows the manufacturing method of this invention in FIG.4 and FIG.5 is demonstrated.
絶縁樹脂の含浸されていない固定子コイル5が固定鉄心4に装着された状態においては、図1(a)に示すように、コイル5の絶縁層53の鉄心のスロット4からの出口付近に膨らみBが発生している。この実施例2おいては、この状態で図4に示すように、鉄心の軸方向の端面から突出している鉄心押え用部材としてのフィンガ45と主絶縁層56を備えた素線コイル53との間にコイル押え用の治具7を圧入することにより、コイルの絶縁層の鉄心スロットの出口付近を押圧することできるので、この付近に発生していた膨らみが押し潰され、平坦にすることができる。
In a state where the
ここで使用するコイル押え用治具7は、図5に示すように、合板等で構成された本体71の表面を絶縁樹脂、例えばエポキシ樹脂との接着力がほとんどないフッ素樹脂により形成した被覆層72で被覆して構成される。
As shown in FIG. 5, the
このように絶縁樹脂の未含浸の固定子コイル5を装着した固定子鉄心4における、フィンガ45とコイル5との間にコイル押え用の治具7を圧入することにより、コイルの絶縁層の鉄心端面付近に発生している膨らみBを押し潰して平坦にした状態で、周知の方法で絶縁樹脂の含浸硬化処理を行う。この処理の過程で、治具7の表面にも絶縁樹脂が被着するが、治具7の表面は絶縁樹脂との接着性がほとんどないフッ素樹脂で構成された表面層71で被覆されていることにより、治具7が絶縁樹脂を介してフィンガ45およびコイル5に接着されることはない。このため、絶縁樹脂の含浸硬化処理後に、治具7は、フィンガ45とコイル5との間から容易に引き抜くことができる。この治具7を引き抜いて鉄心(フィンガ)とコイル5の間から除去することにより、固定子コイル5の絶縁処理が完成する。
なお、コイル押え用治具7に被覆層72を設けずに、フッ素樹脂、シリコン樹脂等の離形材を介してコイル押え用治具7を圧入するように構成しても同様の効果を得ることができる。
In this way, by inserting the
The same effect can be obtained even if the
この実施例2の方法によれば、固定子コイル5を固定子鉄心4に装着して絶縁樹脂の含浸硬化処理を行う前に、鉄心の端面から突出するフィンガ45と固定子コイル5との間にコイル押え用治具7を圧入することより、コイルの鉄心の端面付近に発生しているコイル絶縁層の膨らみBを押し潰して除いた上で、絶縁樹脂の含浸硬化処理を行うので、絶縁層に膨らみのない固定子コイルを得ることができる。
According to the method of the second embodiment, before the
4:固定子鉄心
41:スロット
5:固定子コイル
53:素線コイル
56:主絶縁層
57a:熱収縮性スロットコロナ防止層
59:絶縁保護層
4: Stator core 41: Slot 5: Stator coil 53: Wire coil 56:
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