JPH0880005A - 界磁コイルの固定方法及び回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁極胴部と界磁コイルとの間に形成された隙間
により界磁コイルの移動を防ぐ。 【構成】磁極鉄心１の磁極胴部１ａとコイル２の内周と
の間に形成された隙間に対して、基材のガラス繊維が無
方向性で40℃以上に加熱すると湾曲して積層厚が150〜
300％増加する多孔性膨脹エポキシ樹脂積層板（商品
名；ポロマット）９を挿入する。更に、エポキシ樹脂を
注入して、加熱炉で加熱乾燥して硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機に組み込まれ
る界磁コイルの固定方法及び回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の突極形回転電機の回転子
の磁極の１極分の一例を示す縦断面図である。図３にお
いて、Ｔ字状の磁極鉄心１の磁極胴部１ａの外周には、
図４の斜視図で示すように成形されたコイル２が挿入さ
れている。このコイル２の磁極頭部１ｂ側には、コイル
２が挿入される前に絶縁板12があらかじめ挿入されてい
る。

【０００３】コイル２には、各層間に層間絶縁板６がそ
れぞれ挿入され、磁極胴部１ａの回転子軸側の端部に
も、絶縁板12があらかじめ挿入されている。（注；図３
において、磁極胴部１ａの右側の一点鎖線で示す部分
は、磁極胴部１ａの左側と同形状である。） 磁極胴部１ａの外周とコイル２の内周の間に形成された
隙間４には、対地絶縁シート３が挿入され、この対地絶
縁シート３の外面側とコイル２の内周との間には、ガラ
ス繊維強化エポキシ樹脂積層板で製作された絶縁積層板
５が挿入されている。

【０００４】このように構成された突極形回転電機にお
いては、絶縁積層板５は、図３で示すように、対地絶縁
シート３とコイル２の内周との間に形成された隙間４の
幅に従い、１枚の絶縁積層板５又は複数枚の絶縁積層板
５を板厚を選定した上で木ハンマなどで叩き込まれる。
なお、磁極胴部１ａの回転子側の中央部には、台形状の
図示しないタブテールが突設され、図示しないコッタキ
ーを介して回転子軸側に固定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
磁極が構成された突極形回転電機においては、図３に示
した磁極の断面図において、対地絶縁シートと３と絶縁
積層板５が挿入される前の状態を示す図５のように、コ
イル２の内周と磁極胴部１ａの間に形成される隙間４
は、形状と寸法が挿入されるコイル２によって、その都
度僅かに異なってくる。

【０００６】これは、平角銅線を図示しない巻型を回転
させながら木ハンマなど使って巻き付けて成形する過程
において、各層毎に長円形の曲げ形状が僅かに異なり、
各層毎に図４で示す内側の巻幅Ｗが場所によって異なる
からである。

【０００７】これは、全体のコイルの厚みＨ１について
も同様である。この巻幅Ｗとコイルの厚みＨ１が異なる
因子としては、図４に示すように左右を弧状に曲げるこ
とによって、この弧状部分の内周側の平角銅線の厚さが
増えることと、巻き付けられる平角銅線の素線の厚みと
幅が許容される範囲内でばらつくことなどにも起因す
る。

【０００８】そのため、図４で示すような塑性変形によ
るコイル２の成形方法を図６で示すように、短冊形の帯
板の端部をそれぞれろう付で接続する方法に変えること
も考えられる。

【０００９】この方法は、各帯板の部分的変形は解消さ
れるが、接続部が突き合せ形状となるので、その端部の
板厚の差と接合部から流出した銀ろうによって、図６に
示すコイル厚Ｈ２が部分的に異なってくるおそれがある
だけでなく、ろう付に長時間を要し、作業も熱間作業と
なる欠点もある。

【００１０】このコイル厚Ｈ２の増加を解消するために
は、ろう付部の帯板に対して板厚方向の面を加工しなけ
ればならなくなるが、この作業は、銅材のために特に困
難である。なぜならば、ハンドグラインダで板厚を減ら
すときには、銅粉によってグラインダが目詰まりしてし
まうからである。

【００１１】したがって、図７の右側の隙間４に示すよ
うに、コイル２の内周の隙間の形状によっては、絶縁積
層板５のコイル積層方向の幅を変えて挿入していたが、
すると、この幅は各コイルによって異なってくるので、
いわゆる現物合せの試行錯誤の作業となって、時間がか
かるだけでなく、図７の左側の中央部や、右側の下部と
中央部に示すように、部分的な隙間は解消できない。

【００１２】このように隙間が形成された磁極において
は、長期に亘る運転中には、この隙間が形成された部分
のコイル層が回転電機の加減速を起動停止の度に内側に
移動し、或いは外側に移動して、その度毎にコイル材に
よって叩かれる絶縁積層板５の厚みが減少し、この結
果、隙間が更に拡大し、遂には、コイル材と層間絶縁紙
６との相互のずれによって、各層間で短絡するおそれも
ある。

【００１３】そこで、本発明の目的は、磁極胴部と界磁
コイルとの間の隙間による界磁コイルの移動を防ぎ、品
質が一定で、長期に亘って電気的，機械的寿命を延ばす
ことのできる界磁コイルの固定方法及び回転電機を得る
ことである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
界磁コイルの固定方法は、磁極胴に挿入されたコイルと
磁極胴の間の間隙に加熱で変形するガラスマットを挿入
し、コイルと磁極胴の間にエポキシ樹脂を注入し、この
エポキシ樹脂を加熱・硬化・乾燥させたことを特徴とす
る。

【００１５】また、請求項２に記載の発明の回転電機
は、磁極胴とこの磁極胴の外周に挿着されたコイルとの
間に挿入され加熱により変形するガラスマットと、磁極
胴とコイルとの間に充填され加熱・硬化・乾燥されたエ
ポキシ樹脂層を備えたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】磁極胴とコイルとの間に形成された間隙には、
加熱によって変形したガスマットとこのガスマットの間
に充填され硬化されたエポキシ樹脂の絶縁層で充満され
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の界磁コイルの固定方法及び回
転電機の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、
本発明の界磁コイルの固定方法及び回転電機の一例を示
す部分縦断面図で、従来の技術で示した図３及び図７に
対応する図である。

【００１８】図１において、従来の技術で示した図３及
び図７と異なるところは、磁極胴１ａの外側に挿入され
た対地絶縁シート３の外面とコイル２との間に、以下詳
述するように加熱で変形するガラス繊維材のガラスマッ
ト（商品名；ポロマット）９が、エポキシ樹脂を含浸さ
れた後に挿入され、加熱によって硬化されていることで
ある。

【００１９】このガラスマット９は、ガラス繊維が無方
向性の多孔性膨脹エポキシ積層板（電気学界 電気規格
調査会標準規格（ＪＥＣ−147 ）の絶縁種別 Ｆ種）
で、且つ、40℃以上に加熱することによって、積層方向
に湾曲して、積層厚が 150〜 300％に増加する。

【００２０】発明者は、対地絶縁シート３の外面とコイ
ル２の内周との間の隙間の設計上の基準寸法の60％の厚
みのガラスマット９にエポキシ樹脂11を含浸して、対地
絶縁シート３の外面とコイル２の内周の間に図１に示す
ように挿入した後、図１において磁極頭部１ｂを下向き
にして加熱炉に挿入し、 150℃で加熱して硬化させると
ともに、加熱乾燥した。

【００２１】その後、図１に示すように、磁極１をコイ
ル２などとともに縦に10等分に切断して、断面を調査し
たところ、ガラスマット９は、膨脹によって隙間の形状
に従って均一に分布し、このガラスマット９の間に充填
されたエポキシ樹脂11によって、対地絶縁シート３の外
面とコイル２の内周との間には、多孔性膨脹エポキシ積
層板の硬化絶縁層が空隙やボイトを形成することなく形
成されていることを確認した。

【００２２】さらに、微小なボイトや空隙が形成されて
いないことを確認するために、発明者は、磁極１とコイ
ル２の間のコロナ放電試験を行ったところ、放電電荷量
は、微量であった。

【００２３】次に、図２は、本発明の界磁コイルの固定
方法及び回転電機の他の実施例を示す部分縦断面図で、
図１に対応する図である。図２において、図１と異なる
ところは、対地絶縁シート３の外面とコイル２の内面と
の間に形成された隙間４には、それぞれこの間隙の60％
の厚さとなるように、合計２枚のガラスマット９を挿し
た後、磁極頭部１ｂ側を下側とすることで、上端となっ
た磁極胴部１ａとコイル２の間からエポキシ樹脂11を注
入した。

【００２４】このエポキシ樹脂11は、注入後ある時間経
過すると、コイル２の各層間の内側の微小な隙間に侵入
することで、注入側が沈降するので、完全に沈降が停止
するまで追加注入した。

【００２５】注入側においてエポキシ樹脂の沈降が見ら
れなくなった後、図１で示した磁極と同様に、 150℃の
加熱炉でエポキシ樹脂11を加熱・硬化させ、乾燥させ
た。

【００２６】発明者は、図１で示した磁極と同様に、図
２に示すように磁極１とコイル２を縦に10等分に切断し
て、断面を調査したが、膨脹で変形したガラスマット９
は、図２の右側下部に示すように隙間全体に湾曲し、均
一に分布していることを確認した。

【００２７】したがって、このように構成された突極形
回転電機においては、対地絶縁シート３とコイル２との
間に形成された隙間４に対し、ガラスマット９のガラス
繊維材とこの間に含浸されたエポキシ樹脂の硬化層を完
全に充満させることができるので、回転電機の長期に亘
る始動・停止に対し、コイル２の移動を防ぐことがで
き、このコイル２の移動による対地絶縁層３の損傷や、
コイル２の層間に挿入されたターン間絶縁６との間の相
対的ずれを防ぐことができ、層間の短絡を防ぐことがで
きる。

【００２８】さらに、対地絶縁シート３とコイル２との
間には、これらと密着した多孔性膨脹エポキシ積層板の
硬化層が形成され、コイル２と磁極１との間の熱伝達率
が向上し、コイル２の冷却が促進されるので、コイル２
の温度上昇を減らすことができ、コイル２の絶縁特性を
長期に亘って維持することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
磁極胴に挿入されたコイルと磁極胴の間の間隙に加熱で
変形するガラスマットを挿入し、コイルと磁極胴の間に
エポキシ樹脂を注入し、このエポキシ樹脂を加熱・硬化
・乾燥させることで、磁極胴とコイルとの間に形成され
た間隙に対し、加熱によって変形したガスマットとこの
ガスマットの間に充填され硬化されたエポキシ樹脂の絶
縁層を充満させたので、磁極胴部と界磁コイルとの間の
隙間による界磁コイルの移動を防ぎ、品質が一定で、長
期に亘って電気的，機械的寿命を延ばすことのできる界
磁コイルの固定方法を得ることができる。

【００３０】また、請求項２に記載の発明によれば、磁
極胴とこの磁極胴の外周に挿着されたコイルとの間に挿
入され加熱により変形するガラスマットと、磁極胴とコ
イルとの間に充填され加熱・硬化・乾燥されたエポキシ
樹脂層を備えることで、磁極胴とコイルとの間に形成さ
れた間隙に対し、加熱によって変形したガスマットとこ
のガスマットの間に充填され硬化されたエポキシ樹脂の
絶縁層を充満させたので、磁極胴部と界磁コイルとの間
の隙間による界磁コイルの移動を防ぎ、品質が一定で、
長期に亘って電気的，機械的寿命を延ばすことのできる
界磁コイルの固定方法及び回転電機を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の界磁コイルの固定方法
及び請求項２に記載の発明の回転電機の一実施例を示す
部分縦断面図。

【図２】請求項１に記載の発明の界磁コイルの固定方法
及び請求項２に記載の発明の回転電機の他の実施例を示
す部分縦断面図。

【図３】従来の回転電機の一例を示す部分縦断面図。

【図４】従来の回転電機に組み込まれる界磁コイルの一
例を示す斜視図。

【図５】従来の回転電機に組み込まれる界磁コイルの作
用を示す図。

【図６】従来の回転電機に組み込まれる界磁コイルの図
４と異なる界磁コイルの一例を示す斜視図。

【図７】従来の回転電機の一例を示す図４と異なる部分
縦断面図。

【符号の説明】

１…磁極鉄心、１ａ…磁極胴、１ｂ…磁極頭部、２…コ
イル、３…対地絶縁シート、４…隙間、５…絶縁積層
板、６…層間絶縁板、９…ガラスマット、11…エポキシ
樹脂、12…絶縁板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁極胴に挿入されたコイルと前記磁極胴
   の間の間隙に加熱で変形するガラスマットを挿入し、前
   記コイルと前記磁極胴の間にエポキシ樹脂を注入し、こ
   のエポキシ樹脂を加熱・硬化・乾燥させたことを特徴と
   する界磁コイルの固定方法。
2. 【請求項２】 磁極胴とこの磁極胴の外周に挿着された
   コイルとの間に挿入され加熱により変形するガラスマッ
   トと、前記磁極胴と前記コイルとの間に充填され加熱・
   硬化・乾燥されたエポキシ樹脂層を備えた回転電機。