JPS6158963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は素線絶縁を良好にした絶縁線輪の製造
方法に関する。 回転電機用固定子コイルは一般に、第１図に示
すような亀甲形をしており、その断面は第２図に
示すように、平角の導線１、素線絶縁２からなる
素線Ｓ、ターン絶縁３、主絶縁４よりなる。 従来、絶縁線輪の素線絶縁には、不飽和ポリエ
ステルワニス、ポリイミドワニス、ポリアミドイ
ミドワニス、イミドヒダントインワニスなどを裸
線に焼付けたエナメル線や、ガラス繊維を裸銅線
に巻回した後に不飽和ポリエステルワニス、ポリ
イミドワニス、ポリアミドイミドワニス等に浸漬
して硬化させることにより得られるガラス巻素
線、又は、裸銅線を不飽和ポリエステルワニス、
ポリアミドワニス、ポリアミドイミドワニスに浸
漬し、エナメル被膜を形成した後、ガラス繊維を
その上に巻回し、更に先に処理したワニスあるい
は適当に選定した他のワニスに浸漬乾燥すること
により得られるエナメルガラス巻素線、あるい
は、集成マイカにポリエステルフイルム、ポリイ
ミドフイルム、芳香族ポリアミド紙等を裏打ち材
として貼合せ、適当な幅でテープ状に切断して、
1/4〜1/10重ね巻きすることによつて得られる集
成マイカ巻素線等がある。 これら素線は回転電機等の線輪として型巻後主
絶縁を施すために、集成マイカテープが巻回さ
れ、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂等）を真空加圧含浸して硬化させる真
空加圧含浸法、あるいは、集成マイカテープにあ
らかじめ樹脂を含ませておいて、線輪に巻回後、
加熱圧縮して硬化させるレジンリツチ法等の樹脂
処理が施こされていた。そして近年においては電
動機の起動停止に真空しや断器が用いられるよう
になつて来たため、素線粗互間の絶縁破壊強さが
高いことが望まれ、又、耐湿性や空隙等の欠陥の
存在の量などの観点からも、前者の真空加圧含浸
法が多く用いられるようになつてきた。 ところが真空加圧含浸法に前述の素線を用いた
場合、次のような欠点がある。即ち、ガラス巻素
線は第１表に示すように、インパルス絶縁破壊電
圧が低く、又、ガラス巻素線及びエナメルガラス
巻素線は素線単体では良好な特性を示すにもかか
わらず、対地絶縁であるマイカテープ層に真空加
圧含浸したエポキシ樹脂との接着性と適合性が悪
いために、耐熱寿命が非常に短くなる場合があ
る。第３図、第４図にそれら素線のアローペア試
料による米国のAIEE pub.No.57に準じた試験を
基にした耐熱寿命特性の例を示す。第３図の曲線
ａはガラス巻素線単体、曲線ｂはガラス巻素線に
主絶縁としてマイカテープを巻回した後、エポキ
シ樹脂を真空加圧含浸した場合の耐熱寿命、第４
図の曲線ｃはエナメルガラス巻素線の単体、曲線
ｄはエナメルガラス巻素線にマイカテープを巻回
した後、エポキシ樹脂を真空加圧含浸したものの
耐熱寿命を示す。

【表】 ガラス巻素線、エナメルガラス巻素線のエポキ
シ樹脂との接着性、適合性が悪いことを解決する
ために、集成マイカテープを銅線に巻回した集成
マイカ巻素線を真空加圧含浸の線輪に用いること
は周知である。しかし、集成マイカ巻素線を線輪
として用いた場合、主絶縁を施した後に、回転電
機の鉄心溝に納める際に発生する素線と素線のず
れによつて、素線の集成マイカ層が破れ、ターン
間短絡するおそれがある。又、絶縁線輪を鉄心溝
に納めた時の導体の占積率が悪くなる欠点もあつ
た。 また、ターン絶縁３はターン間にかかる電圧が
高い場合、または素線絶縁２の絶縁耐力が不十分
で信頼性に欠ける場合に施こされるが、これを施
すには、一旦、導線１に素線絶縁２を施した素線
Ｓを、なまこ型に巻いてなまこ形線輪にし、この
なまこ形線輪の直線部にワニスを塗布して加熱モ
ールドし、これを亀甲形に成形した後、ターンご
とに分解し、各ターンにマイカテープを巻回して
ターン絶縁３とする。その後もう一度線輪直線部
を加熱モールドした後、始めて主絶縁４を施すこ
とになる。これは大変複雑な工程であるので、第
５図に示すようにターン絶縁３をなくした単純な
工程により得られる絶縁線輪が望まれる。これを
実現するためには上述のごとく、素線絶縁２の信
頼性を高める必要があるが、そのために従来、耐
熱フイルム裏打ち集成マイカテープ、あるいは集
成マイカとパルプを混合し抄造したマイカ紙に耐
熱フイルムを貼合せて切断したマイカテープを導
線に所定回数巻付けた素線が使用されていた。し
かし、後者はこの絶縁材料中のパイプの耐熱性が
良くないことにより、耐熱寿命が劣ること、及び
両者とも、この絶縁材料はカツトスルーに対して
あまり強くないことにより、線輪製作時、この素
線相互のずれ、圧迫により、切れたり、絶縁厚さ
が薄くなつたりして、絶縁耐力が低下するなどの
欠点があつた。 本発明は樹脂を真空加圧含浸して得る絶縁線輪
の製造方法において、耐熱性に優れかつ耐カツト
スルー性に優れた被覆絶縁を有する素線を用い、
含浸する樹脂との接着性、適合性が良好で、絶縁
破壊電圧が高く信頼性の高い素線絶縁構成となる
ことを特徴とする絶縁線輪の製造方法を提供する
ことを目的とする。 以下、本発明の一実施例について第６図ないし
第１３図を参照して説明する。 まづ、発明者らは集成マイカに芳香族ポリアミ
ドフイブリツドを混抄し熱圧縮してなるシート
に、ポリエステルフイルム、芳香族ポリアミド紙
等の高引裂き強度、高耐熱性のフイルム又は紙を
接着剤で貼合せた複合マイカシートを適当な幅で
テープ状に切断して裸銅線に巻回して作つた芳香
族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカテープ
巻素線は耐熱性に優れ、耐カツトスルー性に優れ
ていることを見出した。 すなわちエポキシ樹脂を真空含浸したアローペ
ア試料の200℃加熱による破壊電圧の低下特性を
第６図に示すが、集成マイカとパルプを混合して
抄造したマイカ紙にポリエステルフイルムを貼合
せて切断したマイカテープを平角銅線に1/2重巻
３回した試料ｅに比べ集成マイカに芳香族ポリア
ミドフイブリツドを混抄し熱圧縮してなるシート
にポリエステルフイルムを貼合せて切断した芳香
族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカテープ
を平角銅線に1/2重巻３回した試料ｆの方が耐熱
性が優れていることが明らかである。 また第７図にエポキシ樹脂を含浸したマイカ巻
素線上に直径２mmのピアノ線を置き押圧後硬化さ
せた試料の圧縮力と破壊電圧の関係を示す。集成
マイカに芳香族ポリアミドフイブリツドを混抄
し、熱圧縮してなるシートにポリエステルフイル
ムを貼合せて切断した芳香族ポリアミド混抄集成
マイカテープを平角読線に1/2重巻した試料ｆの
方がポリエステルフイルム裏打ち集成マイカテー
プを平角読線に1/2重巻した試料ｇに比べ圧縮力
による変化が少なく耐カツトスルー性が優れてい
ることがわかる。 次に、第８図に示すように集成マイカ100重量
部に対して５重量部の芳香族ポリアミドフイブリ
ツド（芳香族ポリアミド溶液を高剪断力下で凝固
材と接触することにより成形したパルプ状粒子）
を含ませて熱圧縮してなる集成マイカ混抄シート
７を20〜30μｍの厚さを持つたポリエステルフイ
ルム、ポリイミドフイルム、芳香族ポリアミド紙
などの高引裂き強度、高耐熱性のシート材を裏打
ち材６として、少量の接着剤により貼合せ、それ
を10〜15mm幅に切断したテープ５を、第９図に示
すように裸銅線１に1/2〜1/10重ね巻きして素線
絶縁２を形成してなる芳香族ポリアミドフイブリ
ツド混抄集成マイカテープ巻素線Ｓとし、この芳
香族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカテー
プ巻素線を図示しないなまこ型に巻付け、なまこ
型の線輪を製作してその直線部にワニスを塗布
し、加熱モールドする。次にそのコイルを図示し
ないプルアウトマシンにかけて亀甲形に成形す
る。この際素線である芳香族ポリアミドフイブリ
ツド混抄集成マイカテープ巻素線は大きく曲げら
れ、素線相互間に大きな力が加わるが、この素線
絶縁２である芳香族ポリアミドフイブリツド混抄
集成マイカテープ５はカツトスルーに対して強い
ので加工落ちが極めて少ない。また特別なターン
絶縁を施さないので、線輪の製作工程が非常に単
純となり、製造時間の短縮、コストの低減に大き
な貢献をする。最後にマイカテープによる主絶縁
を施すことにより、ワニス処理前の亀甲形線輪が
完成する。 次に第５図における主絶縁４として線輪に集成
マイカテープを必要回数1/2重ね巻きする。それ
を真空タンクに入れ真空引きした後、熱硬化性樹
脂（たとえばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等）を流し込み、窒素のような不活性気体又
は空気を適当な圧力で加圧して、樹脂を主絶縁で
あるマイカテープ層、及び素線絶縁２である芳香
族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカテープ
５に十分含浸させる。その後、真空タンクから線
輪を取出し、樹脂を加熱硬化させる。 次にこの絶縁線輪の口出し８（第１図参照）間
インパルス絶縁破壊電圧値を第２表に示す。

【表】 第１表に示した集成マイカ３回巻の素線と比較
すると、集成マイカテープ巻回後エポキシ樹脂真
空加圧含浸において50.0KVのものが、本実施例
の芳香族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカ
テープ２回巻線の50.8KVのものと略同等の絶縁
破壊電圧値となつている。従つて本実施例によつ
て製造した絶縁線輪の方が、回転電機電機子鉄心
溝に対する占積率を向上することができる。 第１０図に本実施例による絶縁線輪の素線の耐
熱寿命を示す。曲線ｈは芳香族ポリアミドフイブ
リツド混抄集成マイカテープ２回巻素線にエポキ
シ樹脂を真空加圧含浸した場合、曲線ｉは芳香族
ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカテープ２
回巻素線で形成した線輪に主絶縁として集成マイ
カテープを巻回してエポキシ樹脂を真空加圧含浸
した時の素線の耐熱寿命を示す。この曲線から両
者にはほとんど差がなく、本実施例による集成マ
イカ混抄テープ巻線は対地絶縁との適合性の問題
もなく、優れた耐熱性を有していることが分る。 集成マイカ巻線で問題になつた素線の集成マイ
カテープ層の破れによるターン間短絡は、本実施
例の芳香族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイ
カテープ巻素線を用いれば、全く問題なくなつ
た。これは集成マイカに芳香族ポリアミドフイブ
リツドを混抄して、熱圧縮したために、そのシー
ト自体の引裂き強度が向上し、更に高引裂き強度
の裏打材を有している為であつて、第３表に示し
た集成マイカテープ及び芳香族ポリアミドフイブ
リツド混抄集成マイカテープの引張り破断強度の
差からも理解される。

【表】 前述したようにターン絶縁なしの絶縁線輪の例
としてパルプ混抄集成マイカ巻素線が使われてい
たが、これを用いた従来の絶縁線輪と比較するた
めに芳香族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイ
カ巻素線を使用した本発明になる絶縁線輪の実施
例について次に説明する。絶縁線輪の製造工程は
前記と同様である。 線輪の口出し間にインパルス電圧を印加し、そ
の破壊電圧を求めた試験結果を従来のものと比較
して第１１図に示す。供試線輪は直線部長340mm
の２極三相誘導電動機用線輪であり、1.6mm×3.5
mmの導体断面積をもつ素線４本を１ターンとする
５ターン線輪である。第１１図中Ｘは本実施例の
素線絶縁中の芳香族ポリアミドフイブリツドの代
りにパルプを使用した絶縁テープを３回巻回した
素線を用いた従来の亀甲形線輪、Ｙ及びＺは、そ
れぞれ本実施例の絶縁テープ５を２回及び３回巻
回した素線を用いた亀甲形線輪の場合の値であ
る。この第１１図によつてみれば破壊電圧比が本
実施例のもののＹは従来のものの1.5倍に近く、
又、本実施例のもののＺは1.7倍に近くなつてお
り、本実施例によれば破壊電圧が高く、加工落ち
が少ないように改善されていることが分る。 また、耐熱寿命試験結果について、他の実験例
を第１２図に示す。これは第１１図に示したＸと
Ｚの線輪に使用した素線を用いてバー線輪X′、
Z′を製作し、機能試験法に関する米国の規格
IEEE pub.No.275に準拠した劣化サイクルを繰返
し、寿命を求めた結果である。この劣化サイクル
としては、250℃に加熱し、更に湿気と振動を与
えた後耐圧試験をすることを繰返すものである
が、第１２図によつてみれば、従来のものの
X′は８日程度で寿命が尽きたのに対し、本実施
例のもののZ′は、100日経つても寿命が尽きない
ので試験を打ち切つたことが示されており、素線
絶縁中のパルプを耐熱性樹脂の結合分子である芳
香族ポリアミドフイブリツドに置き換えることに
より、明らかに耐熱寿命が改善されることが分
る。 また導体近傍は最も電界が高くなるが、この電
界が高い部分に耐コロナ性の優れたマイカを巻い
た素線を配置するとマイカ以外の絶縁による素線
に比べて、格段に破壊電圧が向上することを発明
者は見出した。すなわち、第５図に示すような断
面を有する絶縁線輪の素線絶縁を含めた絶縁厚さ
と破壊電圧の関係を第１３図に示すが、素線が従
来の二重ガラス巻ワニス処理エナメル線の場合ｊ
よりも本発明になるポリエステルフイルム裏打ち
芳香族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカテ
ープ巻線の場合ｋは破壊電圧が約25％高くなるこ
とが分る。従つて従来に比べ絶縁厚さを20％低減
でき、例えば6kV―４極―600kW電動機の場合、
この絶縁厚の低減により電動機の大きさを約15％
小形化することができる。 尚、本発明は上記し、かつ図面に示した実施例
のみに限定されるものではなく、例えば耐熱性フ
イルムの代りに耐熱性不織布を用いてもよい等、
その要旨を変更しない範囲で、種々変形して実施
できることは勿論である。 以上説明したように本発明によれば、集成マイ
カと芳香族ポリアミドフイブリツドを混抄して熱
圧縮したシートを作り、このシートに高引裂き強
度、高耐熱性のフイルム又は紙を貼合せ、これを
適当な幅に切断したテープで裸銅線を巻回して芳
香族ポリアミドフイブリツド混抄集成マイカテー
プ巻素線を作り、これを素線とした線輪に主絶縁
の集成マイカテープを巻回した後、熱硬化性樹脂
を真空加圧含浸して、これを硬化させるようにし
たので、絶縁破壊電圧の向上、耐熱寿命の向上の
ほか、芳香族ポリアミドフイブリツド混抄集成マ
イカテープ層の破れを防ぎ、ターン間短絡を防ぐ
ことができる絶縁線輪を製造することができる。
すなわち本発明によれば、芳香族ポリアミドフイ
ブリツドを集成マイカと混合し、抄造したマイカ
層に耐熱性裏打材を貼り合せた耐カツトスルー性
の優れた絶縁テープを導線に巻回して素線絶縁を
施した素線で、亀甲形線輪を製造するので、亀甲
形線輪成形時の素線絶縁の加工落ちが少なく、線
輪の信頼性が一段と向上するという利点がある。
また耐熱性の劣るパルプを使用していないので、
耐熱寿命を大きく改善することができるという利
点がある。また電界の高い導体直上に耐コロナ性
の優れたマイカテープ層が形成されるため、寿命
を延ばし信頼性を向上させることができるという
利点がある。これはまた寿命を同じとすると従来
の絶縁線輪より絶縁厚を薄くすることができるこ
とを意味する。更にまた、亀甲形線輪のターン間
絶縁の実力が向上するため、従来ターン絶縁とし
て素線絶縁とは別に絶縁を施さなければならなか
つた設計の線輪にも、本発明によれば時間のかか
る特別なターン絶縁を施す工程をなくすことがで
きるために、線輪の製造時間の短縮および製造コ
ストの低減を可能にするという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来および本発明の一実施例に共通な
回転電機絶縁線輪の外形を示す斜視図、第２図は
第１図の―線に沿う従来の場合の矢視拡大断
面図、第３図及び第４図はそれぞれ異なる従来の
製造方法による素線及び絶縁線輪の耐熱寿命特性
曲線図、第５図は第１図の―線に沿う本発明
の一実施例の場合の矢視拡大断面図、第６図は素
線絶縁の耐熱性を示す図、第７図は素線絶縁の耐
カツトスルー性を示す図、第８図はその実施例に
使用する絶縁テープを示す断面図、第９図はその
実施例に使用する製造途中の素線の要部斜視図、
第１０図はその実施例によつて製造した素線及び
絶縁線輪の耐熱寿命特性曲線図、第１１図は本発
明の実験例および従来の方法によつて製造した絶
縁線輪のインパルス破壊電圧の比較を示す分布
図、第１２図は他の実施例および従来の方法によ
つて製造した絶縁線輪の耐熱寿命の比較を示す分
布図、第１３図は従来および本発明になる方法に
よつて製造した絶縁線輪の破壊電圧の比較図であ
る。 １…平角導線、２…素線絶縁、４…主絶縁、５
…絶縁テープ、６…耐熱性裏打材である耐熱性フ
イルム、７…マイカ層、Ｓ…素線、ａ，ｃ，ｈ…
素線単体の場合の特性曲線、ｂ，ｄ，ｉ…絶縁線
輪にした場合の特性曲線、ｅ…パルプ混抄集成マ
イカ巻線、ｆ…芳香族ポリアミド混抄集成マイカ
巻線、ｇ…集成マイカ巻線、ｊ…素線が二重ガラ
ス巻ワニス処理エナメル線の場合、ｋ…素線が芳
香族ポリアミド混抄集成マイカ巻線の場合。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集成マイカに芳香族ポリアミドフイブリツド
   を混抄し熱圧縮してなるシートに、ポリエステル
   フイルム、芳香族ポリアミド紙等の高引裂き強
   度、高耐熱性のフイルム又は紙を接着剤で貼合せ
   た複合マイカシートを適当な幅でテープ状に切断
   して裸銅線に巻回して芳香族ポリアミドフイブリ
   ツド混抄集成マイカテープ巻素線を作り、それを
   なまこ形の巻型に巻回してなまこ形線輪にし、そ
   れをブルアウトして亀甲形線輪にし、主絶縁の集
   成マイカテープを巻回した後に熱硬化性樹脂を真
   空加圧含浸し、加熱硬化することを特徴とした絶
   縁線輪の製造方法。