JPH11234934A - 回転電機用コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジンリッチマイカテープを用いた、生産性
に優れ、かつ、高い絶縁性能を備えた回転電機用コイル
を提供する。 【解決手段】 コイル導体１１上に、無機繊維クロスと
マイカとを接着剤により一体に接着したレジンリッチマ
イカテープを巻回し加熱硬化させて絶縁層１２を形成し
た回転電機用コイルにおいて、前記接着剤として、 150
℃、 1〜4 時間の加熱でゲル化し、 150℃、10時間の加
熱で、ガラス転移温度 110℃以上の硬化体を形成するエ
ポキシ樹脂系接着剤を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル導体上にレ
ジンリッチマイカテープを巻回して絶縁層を形成した回
転電機用コイルに関する。

【０００２】

【従来の枝術】従来より、発電機等の回転電機に用いる
コイルとして、ガラスクロスにマイカを接着したマイカ
テープを導体上に巻回して絶縁層を形成したものが知ら
れている。

【０００３】マイカテープには、通常、マイカを必要最
小限の接着剤で接着したいわゆるドライマイカテープ、
または絶縁層の形成に最終的に必要なだけの樹脂を含む
接着剤を用いたいわゆるレジンリッチマイカテープが用
いられ、前者では、テープ巻の後、熱硬化性樹脂を真空
含浸させて加熱硬化させる方法（真空加圧含浸法）によ
り、また、後者では、テープ巻の後、そのまま加熱硬化
させる方法（レジンリッチ法）により絶縁層が形成され
ている。

【０００４】ところで、このような方法では、最終絶縁
形状・寸法に仕上げるため、加圧下で加熱硬化させる必
要があるが、そのために作業が煩雑であるという問題が
あった。特に真空加圧含浸法では、熱硬化性樹脂を真空
含浸するためコイルを一旦含浸槽へ入れて処理した後、
加熱加圧プレスに移して加熱硬化させるという工程が必
要であった。また、回転電機の中でも、高電圧発電機の
ようなコイル長の長いコイルでは、コイル端部の形状が
複雑なことから、複数のコイルを同時に製造することが
困難で、生産性が低いという問題もあった。

【０００５】そこで、これを解決する方法として、上記
レジンリッチ法を改良した方法が開発されている。

【０００６】この方法は、図３に示すように、コイル導
体１上にレジンリッチマイカテープ２を巻回したコイル
３の上にシ一ルテープ４を巻回し、これを気密チャンバ
５内に置かれた処理槽６に入れ、気密チャンバ５内を真
空引きしてマイカテープ２間に残存する空気を除いた
後、コイル３が埋没するまで液圧媒体貯槽７から加熱さ
れた液圧媒体８を処理槽６に導入し、次いで、真空引き
を中止して気密チャンバ５内に窒素ガスを供給し、液圧
媒体８に液圧を与えて、加熱した液圧媒体８の熱と圧力
でマイカテープ２の接着剤を硬化させるもので、液圧硬
化レジンリッチ方式と称されている。

【０００７】この液圧硬化レジンリッチ方式では、複雑
な形状のコイル端部も容易に成形硬化させることがで
き、また、真空引き工程を経ることから、絶縁層中のボ
イドを実用上無視し得るレベルにまで少なくでき、さら
に、処理槽６への 1度の入れ出しで複数のコイルを得る
ことができるなど、大量の高電圧回転電機用コイルの製
造に適する種々の特長を有している。

【０００８】しかして、近年、このような液圧硬化レジ
ンリッチ方式において、レジンリッチマイカテープの接
着剤に硬化速度の速いものを用いることによって、硬化
時間を短縮し、もって生産性をさらに高めようとする試
みがある。

【０００９】しかしながら、上述したように、液圧硬化
レジンリッチ方式では、処理槽６内に加熱した液圧媒体
８をコイル３が埋没するまで送り込んだ後に、液圧媒体
８に液圧を加えるため、単に硬化速度が速いだけの接着
剤を使用した場合には、液圧媒体８を送り込んでいる
間、すなわち液圧を加える前に、接着剤がゲル化乃至硬
化してしまい、所定の寸法、形状に仕上がらないばかり
か、絶縁層内部にボイドが残存することになり、コイル
の絶縁特性を低下させ、ひいては回転電機の信頼性を著
しく損なうおそれがある。特に高電圧発電機のコイルの
ように大容量の処理槽６を使用するものの場合には、液
圧媒体の導入に時間がかかるため、このような問題が発
生するおそれがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、近時、レ
ジンリッチマイカテープの接着剤として、硬化速度の速
い接着剤を用いることによって液圧硬化レジンリッチ方
式によるコイルの生産性をさらに高めようとする試みが
あるが、硬化速度が単に速いだけでは、硬化時間は短縮
されるものの、コイルの絶縁性能が低下し、回転電機の
信頼性を損なうおそれがあり、未だ、生産性が良好で、
かつ、絶縁性能にも優れた回転電機用コイルは得られて
いないのが実状である。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
レジンリッチマイカテープを用いた、生産性に優れ、か
つ、高い絶縁性能を備えた回転電機用コイルを提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、コイル導体外
周に、無機繊維クロスとマイカとを接着剤により一体に
接着したレジンリッチマイカテープを巻回し加熱硬化さ
せてなるコイルにおいて、前記接着剤は、 150℃、 1〜
4 時間の加熱でゲル化し、 150℃、10時間の加熱で、ガ
ラス転移温度 110℃以上の硬化体を形成するエポキシ樹
脂系接着剤であることを特徴としている。

【００１３】このような回転電機用コイルにおいては、
150℃の温度で加熱した場合に少なくとも 1時間はゲル
化を開始せず、その後、速やかにゲル化が進んで完全硬
化に至る硬化特性を有する接着剤を用いたレジンリッチ
マイカテープを使用しているので、いわゆる液圧硬化レ
ジンリッチ方式を適用した場合、液圧媒体に液圧が加わ
る前にマイカテープの接着剤がゲル化するのを防止する
ことができるとともに、最終硬化に要する時間を短縮す
ることができる。したがって、液圧硬化レジンリッチ方
式により生産性の高い製造が可能で、しかも、絶縁性能
にも優れたものとすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１５】図１は、本発明の回転電機用コイルの一例
を示す断面図である。

【００１６】図１に示すように、この例の回転電機用コ
イルは、例えばガラス糸巻平角銅線のような絶縁電線を
複数本集束し所定の形状に成形してなるコイル導体１１
と、このコイル導体１１外周に、無機繊維クロスとマイ
カとを接着剤により一体に接着したレジンリッチマイカ
テープを巻回し加熱硬化させて形成された絶縁層１２と
から構成されている。

【００１７】レジンリッチマイカテープを構成する無機
繊維クロスとしては、ガラス繊維クロスやセラミック繊
維クロス等があげられる。

【００１８】また、接着剤は、ビスフェノールＡ型、ノ
ボラック型等のエポキシ樹脂を主剤とし、これに酸無水
物等の硬化剤を配合し、さらに、必要に応じて硬化促進
剤その他の添加剤を適宜配合して、少なくとも、 150℃
におけるゲル化時間が 1〜4時間で、かつ、 150℃、10
時間の加熱で、ガラス転移温度 110℃以上の硬化体を形
成するように調製されたものである。具体的には、下記
（ａ）〜（ｄ）に示すようなものがあげられるが、前記
硬化特性を有するものであれば特にそれらに限定される
ものではない。

【００１９】（ａ）液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂と固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の混合物 100
重量部あたり、メチルテトラヒドロ無水フタル酸および
／またはメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を50〜60重量
部配合した組成物。

【００２０】液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と固
形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂との混合比は重量比
で 2:8〜5:5 の範囲が望ましい。

【００２１】（ｂ）液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、および固形
ノボラック型エポキシ樹脂の混合物 100重量部あたり、
メチルテトラヒドロ無水フタル酸および／またはメチル
ヘキサヒドロ無水フタル酸を50〜60重量部配合した組成
物。

【００２２】液状および固形ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂と固形ノボラック型エポキシ樹脂との混合比は重
量比で 5:5〜10:0の範囲が望ましく、また、全エポキシ
樹脂主剤に占める液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
の含有率はマイカテープの柔軟性に関係するため、20〜
50重量％の範囲が望ましい。

【００２３】上記（ａ）および（ｂ）の組成物には、必
要に応じて、樹脂成分 100重量部あたり、金属キレート
化合物を0.02〜0.07重量部配合してもよい。金属キレー
ト化合物としては、アルミニウムトリスエチルアセトア
セテートやアルミニウムアセチルアセトナート等のアセ
ト酢酸エステルキレート化合物があげられる。

【００２４】（ｃ）固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、液状ノボラック型エポキシ樹脂および固形ノボラッ
ク型エポキシ樹脂の混合物 100重量部あたり、無水メチ
ルナディック酸35〜45重量部、上述したような金属キレ
ート化合物0.02〜0.07重量部およびシラノール触媒 0.1
〜0.5 重量部を配合した組成物。

【００２５】固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と液
状および固形ノボラック型エポキシ樹脂との混合比は重
量比で 2:8〜4:6 の範囲が望ましく、また、全エポキシ
樹脂主剤に占める液状ノボラック型エポキシ樹脂の含有
率はマイカテープの柔軟性に関係するため、 5〜25重量
％の範囲が望ましい。

【００２６】（ｄ）液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂および固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の混合物
100重量部あたり、無水メチルナディック酸35〜45重量
部、無水ナディック酸15〜25重量部、および上述したよ
うな金属キレート化合物 0.5〜1.0 重量部を配合した組
成物。

【００２７】液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と固
形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂との混合比は重量比
で 2:8〜5:5 の範囲が望ましい。

【００２８】なお、このような接着剤は、テープ総重量
の25〜50重量％程度となる範囲で付着される。

【００２９】次に、上記構成の回転電機用コイルの製造
方法を記載する。本発明においては、特に次のように製
造することが望ましい。

【００３０】すなわち、エポキシ樹脂系接着剤により無
機繊維クロスとマイカとを常法により接着してレジンリ
ッチマイカテープを作製し、これをコイル導体１１上に
重ね巻きし、さらに、その上に、ポリエステルテープあ
るいはポリプロピレンテープ等のシールテープを巻回す
る。次いで、図３に示したような、気密チャンバ５内に
置かれた処理槽６に入れ、気密チャンバ５内の真空引き
を行って気密チャンバ５内を真空状態とした後、処理槽
６に 150℃前後に加熱したアスファルト等の液圧媒体
を、シールテープを巻回したコイルが十分に埋没するま
で導入する。この後、気密チャンバ５内の真空を破り、
気密チャンバ５内に窒素ガス等の不活性ガスを供給し、
液圧媒体に所要の液圧を与え、加圧下でマイカテープの
接着剤を加熱硬化させる。接着剤が十分に硬化したとこ
ろで、処理槽６からコイルを取り出し、外側に巻回した
シールテープを外す。

【００３１】このような方法においては、液圧媒体を導
入している間にも、レジンリッチマイカテープの接着剤
の硬化が始まるものの、レジンリッチマイカテープに液
圧が加えられる前にゲル化に達することはなく、液圧が
加えられた後に速やかにゲル化から最終硬化に至るた
め、ボイドのない絶縁性能に優れた絶縁層１２が形成さ
れるとともに、硬化時間も短縮される。

【００３２】このように、上記回転電機用コイルにおい
ては、高い絶縁性能を実現することができるとともに、
生産性の高い製造が可能である。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。

【００３４】実施例１ 液状ビスフェノ一ルＡ型エポキシ樹脂（旭化成社製 商
品名 AER331 ）40重量部と、固形ビスフェノ一ルＡ型エ
ポキシ樹脂（旭化成社製 商品名 AER661 ）60重量部
と、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（日立化成社製
商品名 HN2200 ）55重量部とを均一に混合して、 150℃
におけるゲル化時間が 2時間45分で、10時間の加熱でガ
ラス転移温度116 ℃の硬化体となる接着剤を調製した。

【００３５】次いで、この接着剤を用いて常法によりガ
ラスクロスとマイカとを接着してマイカテープを作製し
た（接着剤付着量 40重量％）。

【００３６】このレジンリッチマイカテープをコイル導
体上に重ね巻きし、さらに、その上に、シールテープと
してポリエステルテープを巻回した後、気密チャンバ内
に置かれた処理槽に入れ、気密チャンバ内の真空引きを
行った。

【００３７】続いて、真空状態を保持したまま、処理槽
６内に液圧媒体として 150℃に加熱したアスファルトを
コイルが十分に埋没するまで導入した後、真空引きを中
止して気密チャンバ５内に窒素ガスを供給し、アスファ
ルトに 5気圧の液圧を与え、そのまま 10 時間保持して
回転電機用コイルを得た。

【００３８】実施例２〜８ レジンリッチマイカテープの接着剤の組成を表１に示す
ように変えた以外は、実施例１と同様にして回転電機用
コイルを得た。

【００３９】得られた回転電機用コイルの特性例として
実施例１のtan δ- 温度特性を図２に、また、各実施例
のレジンリッチマイカテープに用いた接着剤の組成およ
び硬化特性を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転電機
用コイルによれば、 150℃の温度で加熱した場合に少な
くとも 1時間はゲル化せず、その後、速やかにゲル化し
て完全硬化に至る硬化特性を有する接着剤を用いたレジ
ンリッチマイカテープにより絶縁層が形成されているの
で、絶縁性能の高い絶縁層を短時間に形成することが可
能となり、生産性の向上および高品質化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転電機用コイルの一例を示す横断面
図。

【図２】本発明の回転電機用コイルのtan δ- 温度特性
の一例を示すグラフ。

【図３】液圧硬化レジンリッチ方式による絶縁層の形成
工程を模式的に示す図。

【符号の説明】

１、１１………コイル導体 ２………レジンリッチマイカテープ ４………シールテープ ５………気密チャンバ ６………処理槽 ８………液圧媒体 １２………絶縁層

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル導体外周に、無機繊維クロスとマ
   イカとを接着剤により一体に接着したレジンリッチマイ
   カテープを巻回し加熱硬化させてなる回転電機用コイル
   において、 前記接着剤は、 150℃、 1〜4 時間の加熱でゲル化し、
   150℃、10時間の加熱で、ガラス転移温度 110℃以上の
   硬化体を形成するエポキシ樹脂系接着剤であることを特
   徴とする回転電機用コイル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転電機用コイルにおい
   て、 エポキシ樹脂系接着剤は、硬化剤として、エポキシ樹脂
   100重量部あたり、メチルテトラヒドロ無水フタル酸お
   よび／またはメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を50〜60
   重量部含有してなることを特徴とする回転電機用コイ
   ル。
3. 【請求項３】 請求項２記載の回転電機用コイルにおい
   て、 エポキシ樹脂系接着剤の主剤が、液状ビスフェノールＡ
   型エポキシ樹脂および固形ビスフェノールＡ型エポキシ
   樹脂であることを特徴とする回転電機用コイル。
4. 【請求項４】 請求項３記載の回転電機用コイルにおい
   て、 液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と固形ビスフェノ
   ールＡ型エポキシ樹脂との混合比が重量比で 2:8〜5:5
   であることを特徴とする回転電機用コイル。
5. 【請求項５】 請求項２記載の回転電機用コイルにおい
   て、 エポキシ樹脂系接着剤の主剤が、液状ビスフェノールＡ
   型エポキシ樹脂、固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹
   脂、および固形ノボラック型エポキシ樹脂であることを
   特徴とする回転電機用コイル。
6. 【請求項６】 請求項５記載の回転電機用コイルにおい
   て、 液状および固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と固形
   ノボラック型エポキシ樹脂との混合比が重量比で 5:5〜
   10:0であって、かつ、液状ビスフェノールＡ型エポキシ
   樹脂の含有量が樹脂全体の20〜50重量％であることを特
   徴とする回転電機用コイル。
7. 【請求項７】 請求項２乃至６のいずれか 1項記載の回
   転電機用コイルにおいて、 エポキシ樹脂系接着剤は、エポキシ樹脂 100重量部あた
   り、金属キレート化合物を0.02〜0.07重量部含有するこ
   とを特徴とする回転電機用コイル。
8. 【請求項８】 請求項１記載の回転電機用コイルにおい
   て、 エポキシ樹脂系接着剤は、固形ビスフェノールＡ型エポ
   キシ樹脂、液状ノボラック型エポキシ樹脂および固形ノ
   ボラック型エポキシ樹脂を主剤とし、かつ、これらのエ
   ポキシ樹脂 100重量部あたり、無水メチルナディック酸
   35〜45重量部、金属キレート化合物0.02〜0.07重量部お
   よびシラノール触媒 0.1〜0.5 重量部を含有してなるこ
   とを特徴とする回転電機用コイル。
9. 【請求項９】 請求項８記載の回転電機用コイルにおい
   て、 固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と液状および固形
   ノボラック型エポキシ樹脂との混合比が重量比で 2:8〜
   4:6 であって、かつ、液状ノボラック型エポキシ樹脂の
   含有量が樹脂全体の 5〜25重量％であることを特徴とす
   る回転電機用コイル。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の回転電機用コイルにお
    いて、 エポキシ樹脂系接着剤は、液状ビスフェノールＡ型エポ
    キシ樹脂および固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を
    主剤とし、かつ、これらのエポキシ樹脂 100重量部あた
    り、無水メチルナディック酸35〜45重量部、無水ナディ
    ック酸15〜25重量部および金属キレート化合物 0.5〜1.
    0 重量部を含有してなることを特徴とする回転電機用コ
    イル。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の回転電機用コイルに
    おいて、 液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と固形ビスフェノ
    ールＡ型エポキシ樹脂との混合比が重量比で 2:8〜5:5
    であることを特徴とする回転電機用コイル。