JPH0819201A - 回転電機絶縁コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コイルの成形後においても機械的な損傷を受け
ない優れた絶縁性を有する素線導体の素線絶縁を提供す
る。 【構成】導体３に素線被覆材２１と素線被覆樹脂２２と
の複合材からなる素線絶縁２を施した素線導体１を複数
回巻回してなるコイルに、素線固め用樹脂４を塗布して
加熱加圧成形されるコイル５において、素線被覆樹脂２
２をコイルの加熱加圧成形後においても可撓性を有する
樹脂で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転電機の絶縁コイ
ル、特に回転電機の鉄心のスロットに挿入されてなる絶
縁コイルを構成する成形コイルの絶縁構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２〜図５は絶縁コイルのコイル形状を
示すもので、図２は素線固めのコイルの断面図、図３は
図２のＡ─Ａ断面図、図４はコイル成形後の斜視図、図
５は図４のＰ部拡大図である。大形回転機及び産業用回
転電機は高電圧が印加され、また機械的な負荷を受ける
ため、これに使用される回転電機の絶縁コイルは、素線
導体を所定数巻回し断面形状が矩形状に成形加工された
亀甲形コイル、又は成形バーコイルに絶縁テープあるい
は絶縁シートで絶縁した電機的にも機械的にも堅牢な絶
縁構造となっている。

【０００３】これらの絶縁コイルの製造は、亀甲形コイ
ルについて説明すると、まず図２のように、図３の導体
３にガラス織布等の素線被覆材２１にエポキシ樹脂から
なる熱硬化性樹脂の素線被覆樹脂２２を施した素線絶縁
２からなる素線導体１を、複数並列で複数断巻回した矩
形状の断面を有するレーストラック状のコイル５を形成
する。その後コイル５の斜線の鉄心スロット内に挿入す
る直線部分に素線固め樹脂４を塗布、あるいは前記素線
固め樹脂を織布等の基材に塗布し半硬化状にした複合材
を巻回して所定の温度及び圧力で加熱加圧成形して素線
固めする。この素線固めは、後工程での亀甲形のコイル
形状にするコイル成形時に受ける曲げ、捩じり等の機械
的応力、及び成形されたコイルに対地絶縁を施すコイル
絶縁巻回作業時に加わる機械的な外力によりコイルが変
形するのを防止して、前記した鉄心スロット内に挿入さ
れる直線部分のコイル形状を保持するためのものであ
る。

【０００４】コイル５の素線固めされた斜線のコイル部
分は、前記したように図４に示すように鉄心スロット内
に挿入される亀甲形コイルの直線部分に相当し、このコ
イル５は所定寸法の亀甲形コイルの形状に機械成形して
成形コイル６を作成する。このようにして得られた成形
コイル６を用いて、樹脂を半硬化状態で処理した絶縁テ
ープあるいは絶縁シートからなる対地絶縁を巻回し加熱
加圧成形することにより絶縁コイルを作成し、この絶縁
コイルを鉄心スロットに挿入する乾式絶縁法か、又は殆
ど樹脂を含まない対地絶縁を巻回し鉄心スロットに挿入
後樹脂を含浸して加熱硬化して絶縁コイルを完成させる
樹脂含浸法により回転電機の絶縁コイルが製作される。

【０００５】ところで、従来よりコイル成形時にコイル
が変形しないようにするために、図２のコイル５の素線
固め樹脂は、加熱加圧成形後に完全硬化するような樹脂
を用いて、また、巻回される素線導体１の素線被覆樹脂
２２も素線固めの加熱温度で完全硬化する樹脂を用いる
か、あるいは素線被覆材２１に処理されている素線被覆
樹脂２２を予め硬化させた構成からなる素線絶縁を適用
することが通常行われている。しかしながら、図４の亀
甲形の成形コイル６の形状に成形する場合に、鉄心スロ
ット内の直線状のコイル部分と、コイルエンド部の境界
の図５に示す曲がり部の素線絶縁２の表層部には、成形
時の曲げ，捩じりによる引張応力が加わり、素線被覆樹
脂２２が完全硬化しているため樹脂の伸びが少なく微小
クラックが発生し、これにより樹脂が施されている素線
被覆材２１に亀裂が発生して素線絶縁１に損傷を与える
ことがあった。

【０００６】この素線絶縁の損傷は、その後の工程で対
地絶縁による絶縁処理を施すことにより幾分は修復され
ることが期待されるが、しかしながら、運転時における
素線導体間の電圧及びサージ電圧等に対して絶縁の弱点
部となるために、予めコイル成形により素線絶縁１に機
械的な損傷が加わると予想される個所へ絶縁材料を巻回
し補強するか、あるいはコイル成形後の素線絶縁の損傷
部分に補強絶縁を施す方法が適用されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記したコイル成形時
における素線導体の素線絶縁の機械的な損傷を予防ある
いは補強する作業では、素線導体が多ターン巻からなる
コイル、また大形回転機の成形バーコイル等で用いられ
ている導体の形状の大きな素線導体では、多くの作業時
間がかかり、又複雑な絶縁処理作業工数を必要とする問
題があった。また、素線絶縁の機械的な損傷による絶縁
の弱点部の存在は、前記のように回転電機の絶縁の信頼
性を損なうことになるめに、耐機械加工性に優れた高信
頼性のある素線絶縁が要求されているという課題があっ
た。

【０００８】この発明の目的は、前記の課題を解決した
素線導体に予め絶縁の補強をしたりすることなしに、コ
イルの成形時においても機械的な損傷を受けることのな
い優れた絶縁性能を有する素線導体を用いた成形コイル
からなる回転電機絶縁コイルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明は、導体に素線被覆材と素線被覆樹脂
との複合材からなる素線絶縁を施した素線導体を複数回
巻回してなるコイルに、素線固め用樹脂を単独で塗布、
又は前記素線固め樹脂と基材との複合材を巻回して加熱
加圧成形された素線固めされたコイルを、所定の形状に
成形してなる成形コイルにおいて、素線被覆樹脂がコイ
ルの素線固め時の加熱加圧成形後において可撓性を有す
る樹脂であるものとする。

【００１０】そして、素線被覆樹脂がコイルの加熱加圧
成形後において半硬化状態の樹脂であるものとする。

【００１１】また、コイルの加熱加圧成形時の加熱温度
における素線被覆樹脂の硬化時間が、素線固め樹脂の硬
化時間より５倍以上であれば更に好適である。

【００１２】更に、素線被覆樹脂は集成マイカと薄葉材
との結合材を構成するものとする。

【００１３】

【作用】この発明は、素線固めされるコイルの加熱加圧
成形時における素線固め樹脂の加熱温度と硬化時間にお
いて、素線絶縁の素線被覆樹脂が可撓性を有する特性か
らなるものとすることにより、所定のコイル形状に機械
成形するコイル成形時のコイルの曲げ、捩じりの変形
に、素線導体の素線被覆材を構成しているガラス繊維か
らなる織布等に施している素線被覆樹脂が伸長すること
により、織布の繊維間の剥離が防止され、素線絶縁の亀
裂を防ぐことが可能となる。この場合、素線固め樹脂の
硬化後の樹脂特性が、前記素線被覆樹脂と同様に可撓性
を有し、かつコイル成形、及び対地絶縁の巻回作業で矩
形状に巻回されたコイル断面形状が保持できる程度に素
線導体間を結合保持できる接着力を有したものであれ
ば、コイル成形時のコイル曲がり部分の変形により発生
する機械的応力を、直線部分である素線固め樹脂が塗布
してあるコイル部分の素線導体間が変位することにより
幾分緩和させることができるので、なお好都合である。

【００１４】更に、可撓性を有する素線被覆樹脂樹脂と
して、前記の素線固め時のコイルの加熱加圧成形後にお
いて完全硬化前の半硬化状態を維持するエポキシ樹脂等
からなる熱硬化樹脂を用いることにより、この半硬化状
の樹脂がコイル成形時の素線導体の変形に自由に追従
し、コイル成形での素線絶縁の亀裂の発生を有効に防止
することができる。また後の工程での成形コイルへの対
地絶縁巻回後の加熱処理で、半硬化状態の素線被覆樹脂
が完全硬化するので素線絶縁の絶縁性能を損なうことは
ない。

【００１５】また、前記の半硬化樹脂を用いる場合に
は、素線被覆樹脂が素線固め樹脂の硬化時間後において
も安定した半硬化状態を保持するためには、素線固め樹
脂の硬化時間よりも少なくとも５倍以上の硬化時間特性
を有するものであれば実用的である。

【００１６】また、可撓性を有する素線被覆樹脂が集成
マイカと薄葉材とからなる素線被覆材に処理したもので
あれば、コイル成形時に集成マイカと薄葉材間に介在す
る素線被覆樹脂の変形に加えて、集成マイカの箔相互間
でも滑動するので素線絶縁内の機械的応力をより緩和さ
せる効果があり、素線絶縁の亀裂の発生を防止すること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例になる素線被覆樹脂の加熱温度
と硬化時間の特性を示すグラフである。図１に示すよう
に、コイルの素線固めのための加熱温度Ｔでは、線被覆
樹脂の硬化時間ｔ₂ は素線固め樹脂の硬化時間ｔ₁ より
常に長く、かつ硬化時間ｔ₁ 後では可撓性を有している
ことが必要である。

【００１８】このような特性を有する素線被覆樹脂とし
ては、エポキシ樹脂と三弗化硼素錯体のような潜在性硬
化剤とからなる樹脂組成が良好である。即ち、エポキシ
樹脂としては常温で固形状のビスフエノールＡ系と液状
のノボラック系のエポキシ樹脂を等量に配合した樹脂を
選定し、前記した素線固めのための加熱温度Ｔ及び硬化
時間ｔ₁ で半硬化状になるように潜在性硬化剤を適量混
合させることにより素線被覆樹脂を選定する。図３に示
す導体３に巻回されている素線絶縁２は、前記したエポ
キシ樹脂組成からなる素線被覆樹脂２２を溶剤にて溶解
して、素線被覆材２１のガラス織物に所定量塗布し、ガ
ラス織物の表面の樹脂が粘着性がなくなるまで加熱して
得られた素線絶縁用材を、テープ状に所定幅切断して作
成される。

【００１９】一方、前記したように図２の素線固めされ
断面が矩形状に巻回されたコイル５を、図４のように亀
甲形の形状にコイル成形した場合に、コイル６の鉄心ス
ロットに挿入される部分のコイルは直線形状を保持しな
ければならないので、硬化後の素線固め樹脂は素線導体
１間を強固に接着するものでなければならない。しかし
ながら上記のコイル成形時のコイル曲がり部分の変形に
よる機械的応力は、素線固め樹脂で固めてある直線部分
のコイルが弾性変形可能であれば幾分緩和させることが
できるので、素線固め樹脂としては、硬化後の樹脂が機
械的な変形に対して耐久性を有する分子量の大きい前記
したビスフエノールＡ系のエボキシ樹脂に、比較的短時
間に樹脂硬化するように例えばアミン系の硬化剤を使用
する。又、素線固め樹脂と基材との複合材をコイル５に
巻回する素線固め方式では、前記した素線導体の素線絶
縁の作成と同様に、上記配合エポキシ樹脂を溶剤にて溶
解した溶液をガラス不織布等の基材に塗布し、加熱乾燥
させることにより、半硬化状の絶縁シートを作成して素
線固め用の複合材とする。

【００２０】更に、素線被覆樹脂の加熱温度Ｔにおける
硬化時間ｔ₂ は、素線固め樹脂の硬化時間ｔ₁ の少なく
とも５倍以上を有することが素線被覆樹脂の半硬化状態
を保持するのに必要である。

【００２１】前記した素線被覆樹脂を有する素線絶縁か
らなる素線導体を用いて成形コイルを作成するには、従
来の製造方法に順じて行う。即ち、この実施例からなる
素線導体を、図３のコイル断面を有し、図２の形状に巻
回してレーストラック状のコイル５を作成し、斜線を施
した直線部分のコイルの外周に前記素線固め樹脂４を塗
布する。次に樹脂塗布面にフイルムに離型処理を施した
シートを巻付け、この素線固め樹脂を塗布したコイルの
部分を温度Ｔに加熱されたプレス板にて所定圧力で加圧
しながら加熱硬化させる。このようにして作成された素
線固めを施したコイル５を、前記したコイルの直線部分
を挟持して図４の亀甲形の成形コイル６のように成形加
工する。この場合、図４のＰ部の図５に示す曲げ及び捩
じり加工を受けるコイル曲がり部の素線導体１は、素線
絶縁２の素線被覆樹脂２２が半硬化状態であるので、素
線導体１の変形に自由に追従することができ、従来のよ
うな素線絶縁での亀裂の発生を防止できることができ
る。

【００２２】また、特に素線導体間に高電圧が印加され
る素線絶縁には、前記したこの発明からなる素線被覆樹
脂と、集成マイカ及びフイルム基材からなる素線被覆材
とからなる構成が適用できる。素線被覆材を構成する集
成マイカは、素線導体の曲げ変形に追従可能とするため
にマイカ箔の大きい無焼成マイカを使用し、またポリエ
ステルフイルム又はポリイミドフイルムを無焼成マイカ
の裏打材として使用する。従って、この集成マイカから
なる素線被覆材に前記したこの発明からなる可撓性を有
する素線被覆樹脂を組合わした素線絶縁は、コイル成形
加工に対して更に良好な耐久性を示し、かつ耐電界性の
優れた集成マイカの適用しているので高電圧回転電機の
絶縁コイルの素線導体として好適である。

【００２３】また、この発明の素線被覆樹脂は、前記し
たエポキシ樹脂と潜在性硬化剤からなる配合樹脂に限定
されることはなく、硬化後において可撓性を有する樹
脂、例えばシリコーン樹脂を用いることによってもこの
発明の目的を達成することが可能である。また、この発
明の実施例では、素線被覆樹脂の加熱温度を素線固め樹
脂の加熱温度に合わせて設定したが、逆に素線固め樹脂
の加熱温度を素線被覆樹脂の加熱温度を基準として設定
してもよいことは無論である。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明においては、素
線固め用樹脂を単独で塗布、又は素線固め樹脂と基材と
の複合材を巻回して加熱加圧成形された素線固めされた
コイルを、所定の形状に成形してなる回転電機コイル絶
縁の成形コイルにおいて、素線被覆材を結合接着してい
る素線被覆樹脂をコイルの素線固め時の加熱加圧成形後
において可撓性を保持する樹脂から構成することによ
り、コイル成形時のコイルの曲げ、捩じりの変形に前記
素線被覆樹脂が伸長し追従するので素線絶縁の亀裂を防
止することができる。

【００２５】また、素線被覆樹脂がコイルの素線固め樹
脂の加熱加圧成形後において半硬化状態を呈するよう
に、耐熱性及び機械的特性の優れたエポキシ樹脂等から
なる熱硬化樹脂と潜在性の硬化剤とからなる樹脂を適用
することにより、コイル成形時の素線導体の変形に自由
に素線被覆樹脂が追従することがでるとともに、素線導
体の絶縁の信頼性を高めることができる。

【００２６】また、可撓性を有する素線被覆樹脂と、集
成マイカと薄葉材とから構成された素線絶縁は、コイル
成形時の素線絶縁の変形を集成マイカ箔間の滑動によっ
ても吸収することができるので、素線導体の素線絶縁層
内の機械的応力を緩和させるのに更に効果がある。また
耐熱，耐電界に優れた集成マイカを適用することにより
高電圧回転電機の絶縁コイルの素線絶縁の高信頼化を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例になる素線被覆樹脂の加熱温
度と硬化時間の特性を示すグラフである。

【図２】素線固めのコイルの断面図である。

【図３】図２のＡ─Ａ断面図である。

【図４】図２の素線固めした後のコイルを成形した成形
コイルの斜視図である。

【図５】図４のＰ部の拡大図である。

【符号の説明】

１ 素線導体 ２ 素線絶縁 ３ 導体 ２１ 素線被覆材 ２２ 素線被覆樹脂 ４ 素線固め樹脂 ５ コイル ６ 成形コイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体に素線被覆材と素線被覆樹脂との複合
   材からなる素線絶縁を施した素線導体を複数回巻回して
   なるコイルに、素線固め用樹脂を単独で塗布、又は前記
   素線固め樹脂と基材との複合材を巻回して加熱加圧成形
   し素線固めされたコイルを、所定の形状に形成してなる
   成形コイルにおいて、素線絶縁の素線被覆樹脂がコイル
   の加熱加圧成形後において可撓性を有する樹脂であるこ
   とを特徴とする回転電機絶縁コイル。
2. 【請求項２】請求項１に記載の回転電機絶縁コイルにお
   いて、素線被覆樹脂がコイルの加熱加圧成形後において
   半硬化状態の樹脂であることを特徴とする回転電機絶縁
   コイル。
3. 【請求項３】請求項２に記載の回転電機絶縁コイルにお
   いて、コイルの加熱加圧成形時の加熱温度での素線被覆
   樹脂の硬化時間が、素線固めの硬化時間より５倍以上で
   あることを特徴とする回転電機絶縁コイル。
4. 【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の回転電機絶
   縁コイルにおいて、素線被覆樹脂は集成マイカと薄葉材
   との結合材であることを特徴とする回転電機絶縁コイ
   ル。