JPH07163102A - 巻線体の絶縁処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄心のスロット内に収納された巻線からな
る巻線体をワニスに浸漬含浸させる工程に於いて、巻線
を形成する素線絶縁上に発生した加工傷の表面にワニス
を完全に濡らし、傷上に発生する気泡をなくすること
と、はじき現象を少なくすることにある。 【構成】 ワニスに浸漬中或いは浸漬の前又は後に巻
線体にワニスを噴射することを特徴とした絶縁処理方法
で、超音波振動をワニスを介してワニス浸漬中の巻線体
に与えたり、巻線体に高周波電流を流して巻線体自身を
振動させたりして、巻線体の加工傷表面にワニスを完全
に濡らし、傷上に発生する気泡をなくしてはじき現象を
少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転電機の鉄心に巻装し
た巻線体に対する改良した絶縁処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機器例えば回転電機に於いては、鉄
心に巻線を巻装してなる固定子を、含浸用ワニスである
例えば不飽和ポリエステルやエポキシエステルなどの無
溶剤形ワニスや、溶剤形ワニスを入れたタンクに浸漬す
る。そして固定子にワニスを含浸させて硬化させること
により、巻線を固着し機械振動に対する摩耗防止により
巻線を機械的に保護する。又、使用環境での水分や塵埃
に対する絶縁性を強化して耐環境性の向上を図ってい
る。

【０００３】この場合、巻線の素線として例えばエナメ
ル線を巻回するものでは、エナメル線に規格上許された
ピンホールや、運搬中，巻線作業中，試験などでエナメ
ル線に加えられたストレスによりエナメル線の皮膜に生
じた防ぎきれない切り傷，当り傷，すり傷等の損傷（以
下、これらを総称して加工傷と言う。）を絶縁ワニスで
完全に覆う必要がある。

【０００４】ところで、開放形の回転電機に於いては、
機内に吸収した外部空気を巻線に当て冷却する。この
時、外部の塵埃が巻線表面に付着する。ここで巻線に絶
縁ワニスで覆われていないピンホールや皮膜の損傷が存
在し、上記絶縁処理が不完全であると、塵埃の吸湿や塵
埃中に含まれる塩分の潮解現象により巻線表面の絶縁抵
抗が著しく低下し、漏電遮断器が動作して回転電機は停
止する。或いは、回転電機の運転時には、この巻線表面
から鉄心（アース）に向かって表面トラッキング（炭化
導電性路）が発生して、対地あるいは巻線間が短絡して
焼損事故に至ることがある。

【０００５】この絶縁事故発生場所の殆どが巻線のコイ
ルエンドであることから、従来より巻線に特別付着量の
多い揺変性（せん断速度を大きくすると発生する応力が
急激に大きくなる特性で、実用的にはこの特性を持たす
ことによりワニスやレンジの垂れ落ちが少なくなること
を期待している）を有する高粘度のワニスあるいはペー
スト状のレジン（例えばエポキシレジン）を、刷毛で巻
線のコイルエンドに塗って防止策としている。

【０００６】これらのワニスは、仕上げ用ワニス，耐環
境性向上用ワニスと称し、先の含浸用ワニスとは区別し
ている。この方法によれば、耐環境性向上の効果も大き
くなることから、多く使用されている。

【０００７】しかし、この構成では作業工数が多くなり
製造コストが高くなる問題がある。又、巻線は形状が複
雑で起伏や影になる部分が多く存在し、自動機械では塗
布できない部分が多く残り、人手に頼らざるを得ないた
めに３Ｋ作業としても問題があるし、人体への健康障害
等の問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、含浸ワニスが
先の加工傷を何故保護できないのか、銅板の上にエナメ
ル皮膜を塗布したモデル実験をおこなった。先ず、清浄
な銅板にエナメル線用のワニスを塗布乾燥し、この表面
に鑢で付けた加工傷（鋸歯形状のもの）で模擬した。こ
の加工傷付銅板を従来技術と同じようにエポキシエステ
ルワニスに浸漬後、引上げて垂れ落ちが止まるのを待っ
た。通常この後に加熱乾燥（硬化）するが、加熱の前後
で銅板上に設けた加工傷の状態を顕微鏡観察した。

【０００９】その状態の変化を図９と図１０に示した。
図９は加熱前の状態で、加工傷２５の上はワニスで濡れ
ており、気泡はほとんど形成されていなかった。図１０
は加熱乾燥後で、先の加工傷２５の上に沿ったもの、或
いはエナメル線皮膜２３と銅板２４との境目に沿って多
くの気泡２６が発生しているのが観察された。

【００１０】乾燥後、５００Ｖ絶縁抵抗計（以下、メガ
ーと言う）の一方の極に先の銅板２４をつなぎ、もう一
方の極には導電性ブラシをつなぎ、これで気泡２６の上
を掃くと気泡２６の真上のみクレータがあってブラシが
クレータの底部に接触し導通が出る。更に、加工傷の大
きさについても実験した。加工傷開孔部の面積が小さく
銅板２４まで深く至ってない傷の場合は、乾燥時に発生
する気泡２６はあまり大きくならないことが判った。

【００１１】そこで加工傷２５を微視的に観察するとそ
の断面状態は図１１の様になる。即ち、銅板２４表面に
は小さな凸凹２１と、銅板２４表面とエナメル絶縁皮膜
２３との間には境界部２２が発生している。この時、前
記凸凹２１間の底部２０には気泡２０ａ（図１１では網
線で示す）が存在している。

【００１２】この気泡２０ａは大気圧と同じ圧力が存在
し、大気圧とバランスして残存するために、浸漬ワニス
８が底部２０を完全に濡らすことができないと考えられ
る。又、境界部２２にも同様に気泡２２ａが存在し、前
記底部２０の気泡２０ａと同現象になって浸漬ワニス８
が境界部２２に完全に濡らすことが出来ないと考えられ
る。

【００１３】これら気泡と浸漬ワニスの状態は加熱硬化
前には特に問題とはならないが、後工程での加熱乾燥に
より気泡２０ａ，２２ａは膨脹して破裂し、銅板２４の
加工傷２５表面にクレータが出来て銅板２４表面を露出
させ正常な絶縁皮膜が形成されない。つまり、乾燥によ
り膨脹する気泡がワニスの傷保護率を悪く、ひいては耐
環境性を低下している主な原因であることが判明した。

【００１４】第２課題は被塗布面のはじき現象により完
全な塗膜にならないことである。巻線体の加工傷は、素
線同士の接触ではなく巻線機の治具に存在する傷との接
触で起こったり、巻線体が完成した後の例えば運搬時に
硬い物に当てたりして起こる。そのため巻線体の内部よ
りも表面に露出している最外部で発生する。

【００１５】このような加工傷を持った巻線体をワニス
の中に浸漬すると、ワニスは毛細管現象や単なる浸漬の
ために内部に引き込まれた後、引き上げると毛細管現象
が発生しないような大きい間隙部や図５のＡ部の様に表
面に露出している部分では、特に素線にワックスなどの
減摩剤処理が施されていたりすると、「はじき現象」に
よりワニスは全く塗膜にならない場合もある。これに加
えて巻線体の断面は円形をした素線の集まりであり、線
同士が接触している図５のＢ部では線の表面張力のため
に、Ａ部のワニスをもＢ部まで引っ張り込むことから益
々Ａ部のワニスは「はじき現象」が助長される。この際
たまたまＡ部に加工傷が存在すると、全く保護されない
加工傷も出てくるのである。

【００１６】本発明の目的は鉄心のスロット内に収納さ
れた巻線からなる巻線体をワニスに浸漬含浸させる工程
に於いて、巻線を形成する素線絶縁上に発生した加工傷
の表面にワニスを完全に濡らし、傷上に発生する気泡を
なくすることと、はじき現象を少なくすることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１請求項はワニスに浸
漬中或いは浸漬の前又は後に巻線体にワニスを噴射する
ことを特徴とした絶縁処理方法である。第２請求項はワ
ニス浸漬中に超音波振動をワニスを介して巻線体に与え
ることを特徴とした絶縁処理法である。

【００１８】第３請求項はワニス浸漬中に巻線体に高周
波電流を流し、巻線体自身を振動させることを特徴とし
た絶縁処理法である。第４請求項はワニス浸漬前或いは
浸漬中に、巻線体単体或いは巻線体を入れたワニス全体
を減圧すること。更には、これを圧搾気体で加圧するこ
とを特徴とした絶縁処理方法である。

【００１９】

【作用】第１乃至第４請求項のいずれに於いても、通常
では濡れ難い加工傷部の銅線表面の凸凹や絶縁皮膜との
境界部を外力を加えて、気泡を除去し濡らすものであ
る。

【００２０】即ち、第１請求項はワニスの噴射力で気泡
を取り除くことが可能で、同時に素線の上に塗布した減
摩剤（ワックス）も洗浄されるためにはじき現象も軽減
できる。

【００２１】第２請求項は超音波振動をワニスに与え、
超音波洗浄で良く知られたキャビテーション（真空炸裂
による機械的撹乱状態、空洞現象とも言う）をワニスに
発生させ、先の気泡にぶっつけ除去しようとするもので
ある。この場合も、通常の超音波洗浄と同じようにワッ
クスとの汚れも除去できるので、はじき現象も軽減でき
る。

【００２２】第３請求項は外部から振動を与えるのでは
なく巻線自体を振動させ、加工傷の上の気泡を取り除こ
うとするものである。これの特徴として素線間で止まっ
ていて巻線体の外に出られなかった空気を巻線体外に流
出させることが出来る。

【００２３】第４請求項は減圧にすることで加工傷上の
空気をより直接的に除去してからワニス処理をするもの
であり、更に、除去できなかった気泡は加圧することで
潰して取り除くものである。

【００２４】

【実施例】本発明の一実施例を三相誘導電動機全閉形４
Ｐ−３０ｋＷの巻線を用いて説明する。先ず図８を参照
して、電気機器の巻線体として例えば回転電機の固定子
の概略構成について述べる。上記固定子１は、固定子鉄
心２の複数個のスロット２ａに巻線３を巻装し楔４で固
定して構成されている。又、このスロット２ａの内面に
はスロット絶縁物５が設けられている。一方、巻線３は
エナメル，ガラス絶縁電線などの素線を巻回して形成さ
れる。

【００２５】さて、上記固定子１に対するワニス処理手
順について、図１から図６を参照して述べる。図１は第
一実施例を示したワニス処理の状態を示した図である。
ワニスタンク９（以下タンクと呼ぶ）内には図示しない
ワニスポンプに接続されたノズル１０が予めセットされ
ている。このノズル１０の位置はワニス処理する巻線体
１の大きさにより自由に移動可能である。このタンク９
に無溶剤形ワニスであるエポキシエステルワニス８を入
れる。

【００２６】次に巻線体１を図示しない支持具に装填保
持しワニス８中に浸漬する。浸漬すると巻線体１内部よ
り空気の泡が盛んに出るが約３分を経過すると落着く。
その後ノズル１０より図示しないポンプを介してワニス
８を両側コイルエンド３に各３分間噴射する。噴射直後
は巻線体近傍より多くの小さい気泡が出てくるのが観察
されるが、やがて落着く。そして巻線体１をタンクより
取り出し、ワニス８の垂れ落ちがなくなるまで放置（約
５分間）し、この後の工程は従来技術と同じ方法により
これを加熱乾燥して成る。

【００２７】巻線体１をワニス８に浸漬すると、図１１
に示した様に巻線体１上の加工傷２５の表面は、ワニス
８で完全に塗れない部分である微少空気の気泡２０ａ，
２２ａを除去するものである。即ち、巻線体１の加工傷
２５の上にワニス８を噴射することで、微少空気の気泡
２０ａ，２２ａを除去し、ワニス８と交換することで銅
板２４の凸凹部２１を完全に濡らすことが可能である。

【００２８】（第２実施例）第２実施例を図２を用いて
説明する。タンク９の４側面と底面に超音波振動子（１
ｋＷ／個，２０ｋＨｚ）１３を夫々２枚ずつ取り付けて
ある。タンク９にエポキシエステルワニス８を入れ、こ
れに図示しない支持具に装填した巻線体１を浸漬する。
浸漬すると巻線体１の内部より空気の泡が盛んに出るが
約３分経過すると落着く。その後、図示しない超音波振
動装置をＯＮにし、超音波振動子１３を約５分間駆動さ
せる。超音波振動子１３を駆動中はワニスや巻線体１の
近傍より多くの微細な気泡が踊るように、時には走り去
るようにタンク９内を駆けめぐるが、やがて一定のリズ
ムになる。次に巻線体１をタンク９より取り出し、約５
分間ワニスが滴下しなくなるまで放置し、この後の工程
は従来技術と同じ方法により加熱乾燥して成る。

【００２９】加熱前に超音波振動を巻線体１に与える
と、ワニス８が粗密状態になって気泡２０ａ，２２ａに
機械的な衝撃が作用し、底部２０や境界部２０から気泡
２０ａ，２２ａを破裂除去して底部２０や境界部２２に
ワニス８が浸透する。特に超音波回折や固体での反射に
より、エナメル線の裏側や巻線体１の間や絶縁紙の裏側
にも廻り込むため、影になっている部分についても濡ら
すことができる。更に、ワニス８が付着し難い原因の１
つとなっている加工傷２５上部の汚染物（例えば機械油
など）を洗浄する効果により、ワニス８を濡れやすくす
る２次的な効果も有する。

【００３０】（第３実施例）第３実施例を図３を用いて
説明する。先ず高周波電源（１００Ｖ−１ｋＨｚ−２ｋ
Ｗ）１４に接続されたケーブル１５を巻線体１に接続す
る。それをエポキシエステルワニス８を入れたタンク９
に浸漬する。浸漬すると巻線体１の内部より空気の泡が
盛んに出るが約３分経過すると落着く。その後、高周波
電源１４の電源を入れ３分間発振させる。すると、又、
巻線体１の内部より気泡が出るがやがて落着く。

【００３１】巻線体１自体が通電により振動することに
より、銅板２４の凹凸部２１の空気が除去され、凹凸部
２１をワニス８で濡らすことができるものである。 （第４実施例）第４実施例を図４を用いて説明する。

【００３２】巻線体１を図示しない支持具に装填し、エ
ポキシエステルワニス８が入ったタンク９に入れる。こ
の時、巻線体１はまだワニス８には浸漬せず、タンク９
内の空間に保持しておく。その後、周囲にＯリング１８
を有する蓋１６を締め、吹き飛ばないように固定する。
このタンク９は上面より真空ポンプに接続可能なパイプ
１７を有し、それを予め図示しない真空ポンプに接続し
ておく。

【００３３】真空ポンプの電源を入れタンク９内を減圧
する。タンク９内の圧力が１００mmＨｇ程度まで低下し
たら、図示しない支持具に装填した巻線体１を下げワニ
ス８に浸漬する。浸漬すると巻線体１の内部より減圧状
態の空気の泡が若干出るが約１分経過すると落着く。約
５分経過後、減圧を破り大気圧に戻してから巻線体１を
タンク９より取り出し、約５分間ワニスが滴下しなくな
るまで放置し、従来技術と同じ方法によりこれを加熱乾
燥して成る。

【００３４】銅板２４の凹凸部２１の空気を減圧するこ
とで気泡を取り除くもので、これによって凹凸２１部を
ワニス８で濡らすことができるものである。上記実施例
では減圧可能なワニス８の入ったタンク９に巻線体１を
保持後にタンク９内を減圧し、巻線体１を浸漬すること
にした。この方法はワニス８を出し入れしなくても良い
が、タンク９が大きくなってしまう。そこで、巻線体１
をタンク９の底部に置き、減圧した後にワニス８をタン
ク９内の減圧を破らないでバルブにより流入させ保持
後、ワニス８をタンク９の底部より抜き取ることによっ
ても同様の効果が期待できる。この方法によればタンク
９を小さく製作できる。

【００３５】以上のように処理した銅板上の加工傷につ
いて既に述べた方法と同じように乾燥前後で加工傷の上
を顕微鏡観察すると、両方の状態いずれも気泡は発生し
ないことが確認された。更に、メガーと導電ブラシ法で
加工傷の絶縁状態をチェックしても従来技術の様に導電
する事は全くなくなった。

【００３６】巻線体の表面状態について従来技術による
ものを図５に、又、本発明によるものを図６に示した。
図６から判るように、素線の上部Ａについてもワニス８
で覆われているのが判る。

【００３７】次に、実際の使用状態を模擬して作った人
工汚損物（との粉，カーボン粉，塩化ナトリウムを混ぜ
合わせた物）を水に溶き、これを本発明の処理品に塗布
して乾燥後に高湿度下に放置し、対地メグの時間変化を
測定した結果を従来技術で処理した巻線体と比較して図
８に示した。

【００３８】図６から明らかなように従来は対地メグの
飽和値が０．０１メグ（１０⁴ ）オームであったのに対
し、本発明によれは１００メグ（１０⁸ ）オームと大幅
に改善されていることが判る。

【００３９】本発明ではワニスは無溶剤形のエポキシエ
ステルワニスで説明したが、第１乃至第４実施例に対し
他の溶剤形ワニスやエポキシ樹脂，アクリル系樹脂でも
同様な効果をもたらすことが可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、巻線体のコイルエンド
に発生する加工傷の保護率を容易に向上できることか
ら、耐環境性を大幅に向上することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例を示すワニス処理の状
況図、

【図２】第２実施例を示すワニス処理の状況図、

【図３】第３実施例を示すワニス処理の状況図、

【図４】第４実施例を示すワニス処理の状況図、

【図５】従来の浸漬法でワニス処理時のコイルエンドへ
のワニス付着状態の説明図、

【図６】本発明のワニス処理時のコイルエンドへのワニ
ス付着状態の説明図、

【図７】本発明の巻線体の構造を説明する断面図、

【図８】従来技術と本発明による巻線の対地絶縁抵抗の
比較図、

【図９】銅板に加工傷が付きワニス乾燥前の表面状態
図、

【図１０】図９のワニス処理した銅板の乾燥後の表面状
態図、

【図１１】図９のＡ−Ａ断面図。

【符号の説明】

１…巻線体 ２…鉄心 ８…ワニス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄心及びこの鉄心のスロット内に収納さ
   れた巻線からなる巻線体をワニスに浸漬後、取り出し硬
   化させて成る絶縁方法において、ワニス浸漬中あるいは
   浸漬前後にワニスを巻線に噴射させることを特徴とする
   巻線体の絶縁処理方法。
2. 【請求項２】 巻線体をワニスに浸漬させた後に、ワニ
   スに超音波振動を与える請求項１記載の巻線体の絶縁処
   理方法。
3. 【請求項３】 低周波から高周波の交流電源を「入り、
   切り」可能に接続された巻線体に電源投入し、ワニスに
   浸漬させる請求項１記載の巻線体の絶縁処理方法。
4. 【請求項４】 先ず巻線体を減圧可能なワニスタンクの
   空間に保持して当該タンク内を減圧してから巻線体をワ
   ニス内に浸漬し、その後巻線体を引上げて硬化させる
   か、或いは引上げる前に気体でワニスタンク内を加圧し
   てから巻線体を引上げる請求項１記載の巻線体の絶縁処
   理方法。