JPH01136322A - 電機の絶縁処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、回転電機コイル、変圧器コイル等の真空加
圧含浸処理物の絶縁処理方法に関する。

（従来の技術） 回転機絶縁の製造方法の中で最も広く使われているのが
真空加圧含浸法（以後ＶＰＩ法と略称する）である。回
転機に使われるコイルには種々の形のものがある。素線
を型または鉄心に巻き付けただけでＶＰＩ処理をするも
の、素線を型に巻き付けまたは型に合わせて成形した後
絶縁テープを絶縁階級に応じて巻回したコイル単体、あ
るいはコイルを鉄心に納め接続、糸縛り、楔打ちをした
ものをＶＰＩ処理するものなどがある。鉄心にコイルを
納めた状態でＶＰＩ処理する絶縁を全含浸絶縁という。

含浸処理後被含浸物を処理タンクから取り出して、乾燥
炉に入れ加熱して含浸レジンを硬化させ強固な絶縁を形
成する。

含浸レジンとしては、絶縁テープ中あるいは非常に狭い
間隔に含浸しやすいように粘度が低く、また可使寿命が
長いように低温では極めて反応が遅いレジンを使用して
いる。そのため加熱硬化時に第４図に一例を示すように
、温度上昇とともにレジン粘度が一旦著しく低下し、次
に化学反応が進み粘度が上昇する。この最低レジン粘度
は極めて低く、被含浸物の間隔に含浸したレジンは容易
に流出する。このような間隙の例を第５図に示す。

第５図は全含浸絶縁ステータの鉄心内の部分断面図であ
る。導体１の周囲に絶縁テープを巻回し絶縁層２を形成
したコイル３を鉄心４のスロット中にスペーサ５ａ、　
５ｂ、　５ｃ及びスロットライナ６を介して納め、次い
でスロット楔７を打ち込んだものである。８，９．１０
は比較的大きな間隙が生じる。

このような間隙は、部材間の接着力及び熱伝達率の低下
を来たすほか、絶縁特性を低下させる部分放電発生の原
因となるため、できる限りレジンで充てんする必要があ
る。また第６図は、ステータコイル３ａ、３ｂのエンド
部間に積層板１６を芯にしてフェルト１７を挿入し、フ
ェルト中にレジンを充てんしコイルエンド部間を固定す
る構造の部分断面図である。この構造においてＡ部及び
Ｂ部のフェルトの緻密性がなく、加熱硬化時含浸してい
たレジンが流出しやすく、コイル間の固定力不足及び高
湿度雰囲気における使用で吸湿し、トラッキングが発生
し絶縁劣化を来たす恐れがあった。

上記のような空隙をレジンで充てんするための従来の対
策は下記の四つである。

■　硬化速度の速い含浸レジンを使用する。

■　加熱硬化時に被含浸物を回転させる（回転硬化とい
う）。

■　−旦加熱硬化した後もう一度ＶＰＩ処理及び加熱硬
化を繰り返す。

に）−旦加熱硬化した後含浸レジンより粘度の高い別の
ワニスに浸漬するかまたはワニスをかけて加熱硬化する
。

（発明が解決しようとする問題点） ■の場合、高価な含浸レジンの可使寿命が短かくなり得
策ではない。■の対策は、小形モータには容易であるが
、大形モータや発電機では、乾燥炉中に大形重量物を回
転させる大規模な設備を設置する必要が生じる。■の対
策は、同じ処理を２度繰り返すため製造時間が長くなる
とともに、含浸設備、乾燥炉を大形にするか数を増やす
とかしなければ、処理しきれなくなる。（イ）の対策で
は、含浸レジンとは別のワニスを保有する必要が生じ、
また加熱工程が２度になるため■の対策と同様乾燥炉の
能力を増強する必要が生じる。

このように従来技術を用いて、コイル固定力の強い絶縁
システムを作るには、含浸レジンの可使寿命の短縮、大
形重量物を乾燥炉中で回転させる設備の設置、含浸設置
及び乾燥設置の能力増強、製造時間が長くなるなど製造
上不利な点が生じた。

この発明は、従来技術がもつ、以上のような問題点を解
消し、長可使寿命の含浸レジンを用い、製造設備能力を
増強する必要なく、短時間に電機の絶縁を製造すること
のできる絶縁処理法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明においては第１図に
流れ図を示すように以下のような三つの工程からなる絶
縁処理を施す。

■　低粘度・長可使寿命の含浸レジンを用いて被含浸物
をＶＰＩ処理する。

■　被含浸物を含浸タンクから取り出し、粉体レジンを
コイルおよびその支持固定部材表面に付着させる。

■　乾燥炉中で加熱硬化する。

乾燥炉中に被含浸物を搬入する時、■の工程の姿勢と上
下を逆にすると本発明の効果はより優れたものとなる。

（作　　用） このようにすると、ＶＰＩ処理によりコイル及びその支
持固定部材の表面に付着した含浸レジンとＶＰＩ処理後
、付着させた粉体レジンとが混合し、含浸レジンは粉体
レジンの粒子間に、毛管現象で保持されるため、含浸レ
ジンは流動しにくくなる。更に、加熱硬化時の温度が高
くなっていく過程において、上記粉体レジンは一旦溶融
するが含浸レジンに比べ粘度が高いため含浸レジンと上
記粉体レジンとが混ざったレジンは、含浸レジンのみの
場合より粘度が高くなり、流動しにくい。

また、上記の溶融した粉体レジンは含浸レジンに比べ、
硬化が速いため含浸レジンと粉体レジンとが混ざったレ
ジンは、含浸レジンのみの場合に比ベ硬化が速く、コイ
ル及びその支持固定部材の表面は従来より速く硬化する
。このため、コイル及びその支持固定部材内部に含浸さ
れたレジンは。

その表面で硬化したレジン層でおおわれるため、外部に
流出することがなく１間隙は、レジンで満たされる。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例について、第２図を参照して説
明する。第２図は、全含浸絶縁電動機のステータの部分
断面図である。亀甲形に成形した導体に含浸用マイカテ
ープを巻回したコイル３をスペーサ５ａ、　５ｂ、　５
ｃ及びスロットライナ６を介して鉄心４のスロットに納
める。次にスロット楔を打ち込み鉄心内のコイルを固定
し、ＰＧテープ（プリプレグガラステープ）１８を用い
て下コイルをバインドＩＦ１９に緊縛し、またフェルト
１７を上コイルエンド部間に挿入して、コイルエンド部
を相互に固定する。次にコイル間の接続及び絶縁を施す
。このようにして組み立てたステータを含浸処理タンク
に入れＩ　Ｔｏｒｒまで真空引きし、次にエポキシレジ
ンと酸無水物を混合した含浸レジンを処理タンクに送り
込み、ステータが完全に含浸レジンに漬かった後窒素ガ
スで加圧する。含浸レジンが、絶縁層中に完全に含浸し
たことを鉄心４とコイル３の導体との間の静電容景の変
化から確認した後、含浸レジンを貯蔵槽に返送する。含
浸したステータを処理タンクから取り出し、粉体レジン
をエアスプレーガンに入れ、第２図に矢印で示す方向か
ら、吹き付はコイル３の表面及びスロット楔７及びその
付近の鉄心４の表面に付着させる。

粉体レジンとしては例えばソマール工業（株）製Ｆ−２
５８コイル固着、含浸用エポキシ粉末等がある。

このような処理をしたステータを乾燥炉に入れ、室温か
ら１５０℃まで５時間で昇温し、そのまま１５０℃に保
ち完全硬化させた後室温まで徐冷する。

次に本実施例の作用について第３図を用いて説明する。

ここでは−例としてコイル３のエンド部を用いるが、他
の部分においても同様な現象が生じる。含浸処理後コイ
ル３の周囲には硬化時間の長い含浸レジン層２０が付着
している。粉体レジン２１をスプレーすることにより、
粉体レジン２１が含浸レジン層２０に付着する。このと
き、含浸レジンは粉体レジンの粒子間に毛管現象で保持
されるため、含浸レジンは流動しにくくなる。更に加熱
硬化時の昇温過程において、上記粉体レジンは一旦溶融
するが、含浸レジンと粉体レジンとは溶融し。

拡散して溶は合う。しかし粉体レジンは、粘度が高いた
め混ざったレジンも含浸レジンに比べると、粘度の高い
ものとなり、流動しにくい。また含浸レジンに比べ粉体
レジンは硬化が速いため、混ざったレジンも硬化が速く
なる。このようにして、コイル３の周囲のレジンは、加
熱硬化時流動しに＜＜、従来より速く硬化するためたれ
落ちるレジンの量も少なくなる。

同様な現象はコイルの固定に重要な働きをするスロット
楔７周辺、バインド帯１９へのＰＧテープ１８によるコ
イルの固定部、フェルト１７によるコイル間の固定部、
更には、鉄心内のスロットライナ６周辺の一部などにお
いて生じ、これらの部分においてレジンの保持がよくな
る。

本発明の効果を調べるために型巻きコイルの機能試験の
規格ＩＥＥＥ　Ｐｕｂ、２７５に準拠したモータレット
試験を実施した。鉄心長３００ｍｍスロット数１７のモ
デル積層鉄心に３ＫＶ級絶縁を施した亀甲コイル８本を
納め、スロット楔を打ち、コイル間を接続し、コイルエ
ンド部間にはフェルトを挿入した。

このモデルを丁稚の含浸レジンを用いてＶＩ’Ｉ処理を
した。含浸タンクからモデルを取り出し、４本のコイル
（Ｎ）には覆いをし残り４本のコ、イル（Ｓ）に対して
粉体レジンをエアスプレーガンでスプレーした後、加熱
硬化させた。

劣化サイクル前のコイルのｔａｎ　δ（誘電正接）−電
圧特性を測定したところ、コイルＮのΔｔａｒ１　δが
１．８％であるのに対し本発明の処理を施したコイルＳ
のΔｔａｎδは１．３％となり、本発明の処理はスロッ
ト中のギャップのレジンを保持させるのにも効果がある
ことが分かった。

次にスロット楔の固定力を調査するためテストハンマで
打音検査をした。初期状態では両コイルともに緩みはな
かった。次に通電加熱＋加振、加湿、耐圧試験からなる
劣化サイクル（詳しくは吉日ら：　「モータレット試験
による絶縁劣化診断法の検討（■）」電気学会絶縁材料
研究会資料ＥＩＭ−８１−２，１９８１参照）を１５サ
イクル加えた後再度楔の打音検査をした。コイルＳの楔
は、打音不良個所が１点もなかったが、コイルＮの楔で
は、長さにして約２０％打音不良個所が生じていた。

以上説明したように本発明の絶縁処理を施すことにより
、コイル固定力を十分高めることができまたスロットと
コイルの間の間隙のレジン保持も良くなり、電気的な非
破壊絶縁特性も向上させることができる。

以上の説明においては、含浸工程から加熱硬化工程まで
ステータを転動しなかったが、第３図に示すように、部
品の表面のレジンは時間と共に下方に流れてＣ部分のよ
うに下面に溜まる。したがって、ステータを乾燥前に転
動し上下を逆にすることにより、下面にあったレジンの
溜まりが上面に行くため、今までとは逆方向にゆっくり
とレジンが移動するので、また含浸レジン層２０と粉体
レジン層２１との混合が更に進むので、物体表面へのレ
ジンの保持が一層向上し、上述の効果がより向上する。

以上の説明では、ステータを例にとったが、あらゆる含
浸処理を施す機種、部品に対しても本発明は適用できる
ことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、下記のような効
果が得られる。

■　粉体レジンを付着することにより含浸レジンは流動
しにくくなり、また粉体レジンは硬化が速いので、加熱
硬化時にもレジンの流出が少なく、コイルの固定力を高
めることができるとともに、非破壊絶縁特性も向上させ
ることができ、回転機絶縁の長期信頼性を十分に高める
ことができる。

■　０項の効果のために、含浸レジンとしては硬化速度
の近いレジンが使用でき、可使寿命が長いので、回転機
の製造コストを安くすることができる。

■　０項の効果のために、回転硬化の必要がないので、
回転硬化設備が不要であり、また回転硬化をするための
段取り時間がなくなるので製造時間の短縮が図れる。

（へ）０項の効果のために、２度合浸とか１度目の含浸
処理後別のワニスを用いたワニス処理をする必要がない
ので製造時間の大幅な短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の絶縁処理法の流れ図、第２図は本発明
の絶縁処理法の一実施例を説明するための回転機ステー
タの断面図、第３図は本発明の詳細な説明するためのス
テータコイルエンド部の断面図、第４図は加熱硬化工程
中の含浸レジンの粘度変化のグラフ、第５図はステータ
の１スロット分の部分断面図、第６図はコイルエンド部
コイル間にフェルトを挿入しコイル相互を固定する部分
の断面図である。 １・・・導体　　　　　　　２・・・絶縁層３・・・コ
イル　　　　　　４・・・鉄心５・・・スペーサ　　　
　　６・・・スロットライナ７・・・スロット楔　　　
　８，９．１０・・・間隙１７・・・フェルト　　　　
　１８・・・ＰＧテープ１９・・・バインド帯　　　　
２０・・・含浸レジン層２０・・・粉体レジン層　　　
２２・・・エアダクト代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第２図 第３図 １号　関　（時間） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．電機の被含浸物を処理タンク内で含浸レジンを真空
   加圧含浸する第一の工程と、前記含浸レジンに粉体レジ
   ンを処理タンクから取り出した被含浸物の表面に付着さ
   せる第二の工程と、上記処理を終了した被含浸物を乾燥
   炉中で加熱硬化する第三の工程とからなる電機の絶縁処
   理方法。
2. ２．第二の工程終了後、被含浸物の上下を逆にして第三
   の工程の加熱硬化をすることを特徴とする特許請求の範
   囲第一項記載の電機の絶縁処理方法。