JPH04334940A - 回転電機回転子巻線端部の保持装置 - Google Patents

回転電機回転子巻線端部の保持装置

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JPH04334940A
JPH04334940A JP10253191A JP10253191A JPH04334940A JP H04334940 A JPH04334940 A JP H04334940A JP 10253191 A JP10253191 A JP 10253191A JP 10253191 A JP10253191 A JP 10253191A JP H04334940 A JPH04334940 A JP H04334940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
thermosetting resin
winding
rotor winding
holding device
Prior art date
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Pending
Application number
JP10253191A
Other languages
English (en)
Inventor
Kensuke Komori
小森 健介
Kazuhisa Kawai
河合 和寿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転電機回転子巻線端
部の保持装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4には回転電機回転子巻線端部の保持
装置の従来例が示されている。同図に示されているよう
に、回転子鉄心1から突出し、かつエンドリング2上に
保持された回転子巻線端部3の外周側に、高弾性非金属
繊維に半硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸させたバインド
テープを複数回巻張力を加えた状態で積層巻きしてなる
保持装置4が設けられている。
【0003】この保持装置4としては引張り強度の高い
線材を積層巻する構造が知られており、高弾性非金属繊
維を用いたものとしては特開昭56−49644号公報
に記載のようにガラス繊維、カーボン繊維またはアラミ
ド繊維を用い、ポリエステル、エポキシ、アクリル系、
ポリイミド系またはトリアジン系などの熱硬化性樹脂を
含浸させたバインドテープを一定張力で積層巻し、その
後加熱乾燥により熱硬化性樹脂を硬化させて形成される
保持装置4が知られている。
【0004】また、非磁性金属線を用いたものとしては
実開平1−64953号公報に記載のように半硬化状態
のエポキシ樹脂を含浸させたガラステープと非磁性金属
線を初期張力を加えて交互に積層巻し、その後加熱乾燥
により熱硬化性樹脂を硬化させて形成される保持装置が
知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】高弾性非金属繊維とし
てはガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等が用い
られるが、これらの高弾性非金属繊維は繊維1本1本は
5〜20μm程度と非常に細いため、数千から数万本の
繊維を揃えた上で未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたバ
インドテープで巻き作業が行われる。熱硬化性樹脂は繊
維1本1本がばらばらにならぬよう接着剤、充填剤とし
て必要ではあるが経年変化による体積の収縮、強度の低
下等保持装置の信頼性を損なう恐れがあるため、保持装
置製作時には極力熱硬化性樹脂の含有量を下げるべく特
開昭56−49644号公報に記載のように、加熱乾燥
時に保持装置最外周に後から取り除かれる金属バインド
を仮締めし圧力を加えて余分な熱硬化性樹脂を排除する
方法が知られている。しかしながら回転電機の大容量、
高速化のニーズに対応するためより高強度の保持装置を
実現するにはより積層回数の多い保持装置を製作する必
要があるが、特開昭56−49644号公報に記載のよ
うな方法では、積層回数が多いため余分な熱硬化性樹脂
を十分に排除することは困難である。
【0006】すなわち積層回数の多い場合、最外周に金
属バインドを巻いても、金属バインドによる締付け圧力
は熱硬化性樹脂の粘度が大きく、かつ高弾性非金属繊維
間に含浸されていることから、熱硬化性樹脂の高弾性非
金属繊維に対する流動摩擦が大きいため内周側へはあま
り伝達されない。この状態で加熱乾燥を行うと、金属バ
インドに近い外周側の層の熱硬化性樹脂は高い圧力を受
けるため余分な熱硬化性樹脂は保持装置の外部へ流出す
るが、内周側の層ではもともと金属バインドによる締付
け圧力が低いことおよび外周側の層が熱硬化性樹脂の流
出により厚さが減少し、金属バインドの半径寸法が減少
することで、金属バインド線の巻張力が低下し締付け圧
力自体も低下することから、熱硬化性樹脂を十分に排出
することができなくなる欠点があった。
【0007】本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
り、信頼性の向上を可能とした回転電機回転子巻線端部
の保持装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、バインドテ
ープの積層方向中間に、その内周側に積層されたバイン
ドテープが加熱硬化する際、熱硬化性樹脂の収縮および
流出に伴う内周側積層バインドテープの周囲長の減少寸
法以上の伸びを発生するような張力を加えた状態で巻回
された非磁性金属バインド線の層を設けることにより、
達成される。
【0009】
【作用】上記手段を設けたので、内周側に積層されたバ
インドテープの層が十分な締付け圧力で締付けられるよ
うになって、余分な樹脂が除去できるようになる。
【0010】
【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
【0011】〔実施例  1〕図1および図2には本発
明の一実施例が示されている。なお従来と同じ部品には
同じ符号を付したので説明を省略する。本実施例ではバ
インドテープの積層方向中間に、その内周側に積層され
たバインドテープが加熱硬化する際、熱硬化性樹脂の収
縮および流出に伴う内周側積層バインドテープの周囲長
の減少寸法以上の伸びを発生するような張力を加えた状
態で巻回された非磁性金属バインド線の層5を設けた。 このようにすることにより、内周側に積層されたバイン
ドテープの層(高弾性非金属繊維を主材とした熱硬化性
樹脂を含浸したバインドテープからなる層)6が十分な
締付け圧力で締付けられるようになって、余分な樹脂が
除去できるようになり、信頼性の向上を可能とした回転
電機回転子巻線端部の保持装置を得ることができる。
【0012】すなわち回転子鉄心1から突出した回転子
巻線端部3に回転により発生する遠心力を、回転子巻線
端部3の外周側に設けられた円筒状の保持装置4aによ
り支える構造となっている。この保持装置4aを製作す
るには加熱乾燥時の保持装置の構造が示されている図2
に示されているように、加熱乾燥時の保持装置は、高弾
性非金属繊維を主材とした熱硬化性樹脂を含浸したバイ
ンドテープからなる層6、7(6は内周側に積層された
バインドテープの層、7は外周側に積層されたバインド
テープの層)と、仮の非磁性金属バインド線からなる層
8および非磁性金属バインド線からなる層5とから構成
されている。このうち仮の非磁性金属バインド線の層8
は、外周側に積層されたバインドテープの層7に加熱乾
燥時にのみ圧力を加えるため設けられる仮バインドであ
り、加熱乾燥後には取り外される。
【0013】内周側に積層されたバインドテープの層6
において熱硬化性樹脂を十分排除した場合の体積収縮率
をkr、熱硬化性樹脂を十分に排除するに必要な圧縮圧
力をPrとすると、バインドテープの層6の厚さが減少
した時点において圧縮圧力Prを確保しなければならな
いため、次の(1)式を満足する必要がある。
【0014】
【数1】
【0015】ここで、F:非磁性金属バインド線の残留
巻張力(Kg/本)、D:回転子巻線端部外周直径(m
m),t:加熱乾燥前高弾性非金属繊維を主材とし熱硬
化性樹脂を含浸したバインドテープからなる層の厚さ(
mm)、tb:非磁性金属バインド線の直径(mm)、
n:非磁性金属バインド線の本数(mm)である。加熱
乾燥時においても残留巻張力を確保するために、非磁性
金属バインド線巻回時における初期巻張力F’は次の(
2)式となる。
【0016】
【数2】
【0017】ここで、F’:非磁性金属バインド線の初
期巻張力(Kg/本)、E:非磁性金属バインド線の引
張弾性係数(Kg/mm2)である。すなわち、(2)
式を満足する初期巻張力を加えた状態で非磁性金属バイ
ンド線を巻くことにより、加熱乾燥中も必要な締付け圧
力を確保できる。
【0018】加熱乾燥前後における非磁性金属バインド
線の伸びおよび応力の変化は次式となる。
【0019】
【数3】
【0020】(3)、(4)式で示されるように回転子
巻線端部外周直径Dに対する加熱乾燥前高弾性非金属繊
維を主材とし、熱硬化性樹脂を含浸したバインドテープ
からなる層の厚さtの値が大きく、また熱硬化性樹脂を
十分排除した場合の体積収縮率Krの大きい場合、伸び
量の変化は大きく、かつ応力の変化も大きくなる。また
非磁性金属バインド線の引張弾性係数Eが大きいほど応
力の変化も大きくなる。
【0021】本発明における非磁性金属バインド線は熱
硬化性樹脂を十分に排除するに必要な締付け圧力を確保
するため高い応力で巻回する。そのため引張り強度が高
く、伸びが大きく、かつ引張弾性係数Eの小さい非磁性
金属線が適している。代表的な材料としては日本工業規
格JIS  C  2507(1990)に定められた
電機バインド用すずめっき非磁鋼線があるが、さらに引
張り強度が高く、引張弾性係数Eの小さい非磁性金属と
してチタン合金等を使用することも可能である。
【0022】チタン合金は引張り強さ100kg/mm
2以上のものもあり、すずめっき非磁鋼線と同等程度の
強度を有しており、かつ引張弾性係数Eも10.5×1
03kg/mm2程度とすずめっき非磁鋼線の21×1
03kg/mm2に比べ小さく、本発明によるところの
金属バインド線の素材として好適である。但しチタン合
金は熱膨張係数が8.8×10 ̄6/℃と一般鋼材の熱
膨張係数12×10 ̄6/℃に比べ小さいため、加熱乾
燥時の熱伸び差による応力に留意して初期巻張力を決め
る必要がある。
【0023】すなわちチタン合金線を用いた場合素材が
鋼材であるエンドリングと熱膨張係数が異なるためエン
ドリングの熱膨張により次の(5)式で与えられる応力
が発生する。
【0024】
【数4】         Δδb=Eti×(kst−kti)
×ΔT        …(5)ここで、Δδb:熱膨
張係数の差によって発生する応力(kg/mm2)、E
ti:チタン合金バインド線の引張弾性係数(kg/m
m2)、kst:鋼材の熱膨張係数(/℃)、kti:
チタン合金バインド線の熱膨張係数(/℃)、ΔT:加
熱乾燥時の温度上昇(℃)である。
【0025】熱膨張係数の差によってチタン合金バイン
ド線に発生する応力Δδbと初期巻張力F’による応力
の和がチタン合金バインド線の降伏点を越えぬよう次の
(6)式を満足する必要がある。
【0026】
【数5】
【0027】ここで、Yti:チタン合金バインド線の
降伏点(kg/mm2)である。
【0028】以上から(6)式を満足したうえで(2)
式を満足する初期巻張力F’を決定してやればよい。
【0029】上記(6)式はチタン合金バインド線以外
にもエンドリングと熱膨張係数が異なる材料を使用する
場合においても満足する必要がある。
【0030】〔実施例  2〕図3には本発明の他の実
施例が示されている。本実施例はバインドテープ積層方
向中間に、上述のような非磁性金属バインド線の層5を
設けると共に、エンドリング2と回転子巻線端部3との
間に非金属繊維に熱硬化樹脂を含浸した絶縁層9を設け
た。このようにチタン合金バインド線の初期巻張力F’
を管理する製作方法以外に同図に示すように、回転子巻
線端部3とエンドリング2との間に非金属繊維例えば綿
状不織布を主材とし熱硬化性樹脂を含浸した絶縁層9を
設けることにより、加熱乾燥時エンドリング2の熱膨張
特に径方向の膨張力を非金属繊維を主材とし熱硬化性樹
脂を含浸した絶縁層9の収縮により吸収し、チタン合金
バインド線に熱膨張差による応力の発生を緩和すること
も可能である。
【0031】なおこの場合、非金属繊維を主材とし熱硬
化性樹脂を含浸した絶縁層9は必ずしも線状のものでな
くてもよく、板状の形状であっても同様の効果を得るこ
とができる。
【0032】また、高弾性非金属繊維としては電気伝導
度の低い材料としてガラス繊維、アラミド繊維等が、熱
硬化性樹脂としては絶縁性が高く、かつ高温度下での材
質変化の少ないポリエステル、エポキシ、アクリル系、
ポリイミド系またはトリアジン系の樹脂が使用される。
【0033】このように本実施例によれば、高弾性非金
属繊維を主材としたバインドテープに含浸された熱硬化
性樹脂の加熱乾燥時に、熱硬化性樹脂の流出および体積
の収縮が生じても、非金属バインド線による層の残留張
力はゼロとはならず、所定の締付圧力を確保することが
可能となるので、余分な樹脂はこの圧力により高弾性繊
維間から除去されるため、信頼性の高い保持装置を形成
することができる。
【0034】
【発明の効果】上述のように本発明は、信頼性が向上す
るようになって、信頼性の向上を可能とした回転電機回
転子巻線端部の保持装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転電機回転子巻線端部の保持装置の
一実施例による巻線端部の縦断側面図である。
【図2】同じく一実施例の加熱乾燥前の状態を示す縦断
側面図である。
【図3】本発明の回転電機回転子巻線端部の保持装置の
他の実施例による加熱乾燥前の状態を示す巻線端部の縦
断側面図である。
【図4】従来の回転電機回転子巻線端部の保持装置によ
る巻線端部を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
1…回転子鉄心、2…エンドリング、3…回転子巻線端
部、4…保持装置、5…非磁性金属バインド線の層、6
…高弾性非金属繊維を主材とした熱硬化性樹脂を含浸し
たバインドテープの層(内周側)、7…高弾性非金属繊
維を主材とした熱硬化性樹脂を含浸したバインドテープ
の層(外周側)、8…仮の非磁性金属バインド線の層、
9…絶縁層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転子鉄心から突出し、かつエンドリング
    上に保持された回転子巻線端部の外周側に、高弾性非金
    属繊維に半硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸させたバイン
    ドテープを複数回巻張力を加えた状態で積層巻きし、こ
    の積層巻きした最外周に後から取り除かれる仮の非磁性
    金属バインド線の層を設けて前記熱硬化性樹脂を加熱硬
    化してなる回転電機回転子巻線端部の保持装置において
    、前記バインドテープの積層方向中間に、その内周側に
    積層された前記バインドテープが加熱硬化する際、熱硬
    化性樹脂の収縮および流出に伴う内周側積層バインドテ
    ープの周囲長の減少寸法以上の伸びを発生するような張
    力を加えた状態で巻回された非磁性金属バインド線の層
    が設けられていることを特徴とする回転電機回転子巻線
    端部の保持装置。
  2. 【請求項2】回転子鉄心から突出し、かつエンドリング
    上に保持された回転子巻線端部の外周側に、高弾性非金
    属繊維に半硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸させたバイン
    ドテープを複数回巻張力を加えた状態で積層巻きし、こ
    の積層巻きした最外周に後から取り除かれる仮の非磁性
    金属バインド線の層を設けて前記熱硬化性樹脂を加熱硬
    化してなる回転電機回転子巻線端部の保持装置において
    、前記バインドテープの積層方向中間に、前記所定張力
    で巻回された非磁性金属バインド線の層を設けると共に
    、前記エンドリングと前記巻線端部との間に、非金属繊
    維に熱硬化性樹脂を含浸してなる絶縁層が設けられてい
    ることを特徴とする回転電機回転子巻線端部の保持装置
  3. 【請求項3】前記非磁性金属バインド線が、チタン合金
    よりなるものである請求項2記載の回転電機回転子巻線
    端部の保持装置。
JP10253191A 1991-05-08 1991-05-08 回転電機回転子巻線端部の保持装置 Pending JPH04334940A (ja)

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JPH04334940A true JPH04334940A (ja) 1992-11-24

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008035617A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 回転電機の回転子
JP2014525222A (ja) * 2011-06-21 2014-09-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 発電機用のロータキャップ
DE102022214381A1 (de) 2022-12-23 2024-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Bauteil zumindest zum Teil aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, insbesondere Läuferkappe

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008035617A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 回転電機の回転子
JP2014525222A (ja) * 2011-06-21 2014-09-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 発電機用のロータキャップ
DE102022214381A1 (de) 2022-12-23 2024-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Bauteil zumindest zum Teil aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, insbesondere Läuferkappe

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