JPH09246066A - 誘導機器用コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイドの発生、絶縁ワニスの未含浸部分の発
生を抑制する。 【解決手段】 絶縁被覆で覆われた導体６を巻回して巻
線を形成する。巻線を成形型内に収容し、成形型内を真
空に引いてエポキシ樹脂３を注入する。このとき、エポ
キシ樹脂３には界面活性剤を添加されているので、エポ
キシ樹脂３は導体６と絶縁被覆５との微小空間や導体６
と導体６との間（すなわち絶縁被覆５と絶縁被覆５との
間）の微小空間にエポキシ樹脂３が浸透し易く、ボイド
の発生を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導体を巻回してな
る巻線を絶縁樹脂にてモールドした誘導機器用コイル、
及び絶縁ワニスを含浸した誘導機器用コイルに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂等の絶縁樹脂でモールドし
た樹脂モールドコイルは、電気的特性及び機械的特性に
優れているので、変圧器やリアクトル等のコイルとして
従来より使用されている。このような樹脂モールドコイ
ルには、予め巻線が配置されたモールド型内に樹脂を注
入（いわゆる注型）して成形する樹脂モールドコイル
と、含浸槽内の樹脂中に巻線を浸して巻線内部に樹脂を
含浸させる樹脂モールドコイルとがある。

【０００３】また、高圧モータの固定子コイルや回転子
コイルにおいては、鉄心のスロット内に配置される巻線
をスロットへ固着させるため、あるいは絶縁性を高める
ため、巻線を覆うマイカテープ等の絶縁物内部、或いは
巻線とスロットとの間に絶縁ワニスを含浸させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】注型法による樹脂モー
ルドコイルの場合、例えば絶縁樹脂として用いられるエ
ポキシ樹脂の線膨脹係数と導体の線膨脹係数との差によ
り発生する熱応力によってクラックが発生することを防
止するため、エポキシ樹脂には石英粉等のクラック発生
防止用の充填剤が混入されている。しかし、上記充填剤
が混入されるとエポキシ樹脂の粘度が大きくなるという
特性があるため、モールド型内に注入されたエポキシ樹
脂が導体間や導体に巻かれた絶縁被覆内の微小隙間、絶
縁被覆と導体との間の微小隙間等へ浸透し難くなり、そ
の結果、樹脂中にボイドが残り易くなったり、剥離が生
じるという不具合があった。

【０００５】一方、含浸法による樹脂モールドコイルの
場合、導体に巻かれた絶縁被膜を予め硬化促進剤で処理
してから巻線を含浸漕内の樹脂中に浸すことにより、巻
線内部に含浸される樹脂の硬化反応の促進が図られてい
る。しかし、巻線の導体間に絶縁樹脂が含浸していく過
程において樹脂の硬化反応が進行するため、含浸速度に
よっては絶縁樹脂が全体に行き渡る前に硬化してしま
い、導体間に未含浸部分が生じる場合があった。

【０００６】このような樹脂モールドコイルの樹脂中に
生じるボイドや未含浸部分は、コイルの機械的強度を低
下させたり、さらに部分放電を起こし易くさせる原因と
なっていた。

【０００７】更に、高圧モータの固定子コイルや回転子
コイルの場合においても、マイカテープ等の絶縁物内の
微小隙間への絶縁ワニスの含浸不足により、ボイドが生
じて部分放電が起こるおそれがあった。また、巻線とス
ロットとの間への絶縁ワニスの含浸が不十分であると、
接着強度が低下する可能性があり、絶縁ワニスの浸透性
の向上が課題とされていた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、ボイドの発生、
絶縁ワニスの未含浸部分の発生を抑制できる誘導機器用
コイルを提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の誘導機器用コイ
ルは、導体を巻回してなる巻線を、界面活性剤によって
浸透作用を得るようにした絶縁樹脂にてモールドしたと
ころに特徴を有する（請求項１）。

【００１０】また、本発明の誘導機器用コイルは、導体
を巻回してなる巻線を、界面活性剤によって浸透作用を
得るようにした絶縁ワニスで含浸したところに特徴を有
する（請求項３）。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を誘導機器用コイル
である変圧器の樹脂モールドコイルに適用した第１実施
例について図１ないし図３を参照しながら説明する。ま
ず、樹脂モールドコイルの概略構成を示した図３におい
て、樹脂モールドコイル１は、巻線２を絶縁性の樹脂例
えばエポキシ樹脂３でモールドして構成されている。こ
の樹脂モールドコイル１は、成形型４に巻線２を配置
し、この成形型４内にエポキシ樹脂３を注入するいわゆ
る注型法により製造されたものであり、図３において
は、樹脂モールドコイル１を成形型４から取出す前の状
態を示している。

【００１２】上記巻線２は、外周を絶縁被覆５で覆われ
た導体６をコイル状に多数回巻回することにより構成さ
れており、その結果、図１に示すように、巻回された導
体６間に絶縁被覆５が介在する構成となる。また、絶縁
被覆５は、図２に示すように、絶縁紙や絶縁フィルム等
からなるテープ状絶縁物７を導体６の外周に巻回して覆
うことにより構成されている。

【００１３】ここで、巻線２をエポキシ樹脂３でモール
ドするに際しては、前述したようにエポキシ樹脂３を注
型する方法が使用されており、以下、その手順について
説明する。

【００１４】まず、導体６を巻回してなる巻線２を成形
型４内に収容し、成形型４内を真空に引いてエポキシ樹
脂３を注入する。この場合、注型に使用するエポキシ樹
脂３には、適切な機械的強度を得るための適当量の充填
剤（石英粉等）が配合されていると共に、例えばカルバ
ゾールの誘導体からなる浸透剤としての界面活性剤（商
品名：ノニコールＣＺシリーズ、日本蒸溜工業（株））
が添加されている。

【００１５】注入されたエポキシ樹脂３は、成形型４内
が真空状態であるため、導体６と絶縁被覆５との間の微
小隙間や導体６と導体６との間（すなわち絶縁被覆５と
絶縁被覆５との間）の微小隙間、絶縁被覆５内部の微小
隙間等に浸透し易い状態となっていることに加え、エポ
キシ樹脂３中の界面活性剤が浸透剤または乳化剤として
作用することによりエポキシ樹脂３の浸透性が高まるの
で、上記上記微小隙間内にも良く浸透（侵入）するよう
になる。その後、加圧し、予備硬化を行った後、成形型
４から樹脂モールドコイル１を取り出し、更に本硬化を
行うことにより樹脂モールドコイル１が完成する。

【００１６】このような本実施例によれば、エポキシ樹
脂３に添加された界面活性剤により、エポキシ樹脂３が
導体６と絶縁被覆５との微小隙間や導体６と導体６との
間の微小隙間、絶縁被覆５内部の微小隙間にエポキシ樹
脂３が浸透し易くなるので、ボイドの発生を極力防止で
きる。これにより、樹脂モールドコイル１に高電圧を印
加した際の部分放電の発生を防止できる。

【００１７】尚、上述の第１実施例では、界面活性剤を
直接エポキシ樹脂３に添加することにより浸透作用を得
るようにしたが、これに限られるものではなく、導体６
に巻かれた絶縁被覆５に予め界面活性剤を付着させてか
ら、巻線２を成形型４に配置してエポキシ樹脂３を注型
するようにしても良い。この場合、絶縁被覆５に界面活
性剤を付着させる方法としては、例えば図４に示す第２
実施例のように、導体６を巻回してなる巻線２を、適当
濃度の界面活性剤溶液１１中に浸漬する方法がある。

【００１８】この方法の場合、溶液１１の界面活性剤濃
度を調節することで、巻線２への界面活性剤の付着量を
調整することができるので、巻線２の大きさや構造の違
いなどにより浸透性を異ならせたい場合も、同じエポキ
シ樹脂３を用いて成形型４内に注型することができる。
尚、巻線２を界面活性剤溶液１１中に浸漬することに代
えて、適当濃度の界面活性剤溶液を巻線２に塗布するこ
とも可能である。

【００１９】さらに、導体６に巻かれた絶縁被覆５に界
面活性剤を付着させる別の方法として、まず、テープ状
絶縁物７に界面活性剤を付着させ、その後、その界面活
性剤が付着されたテープ状絶縁物７を導体６に巻回する
方法がある。前述した、巻線２を界面活性剤容液１１中
に浸漬する方法においては、巻線２の中心付近に位置す
る導体６に巻回されたテープ状絶縁物７には界面活性剤
が浸漬し難いことが考えられるが、この方法によるとテ
ープ状絶縁物７全体に均等に界面活性剤を付着させるこ
とができる。また、界面活性剤の付着量を調整すること
により付着量の異なるテープ状絶縁物７を形成すること
ができ、このようなテープ状絶縁物７を用いることによ
り、同一巻線２内で界面活性剤の付着量を異ならせて分
布させることができる。

【００２０】図５および図６は本発明の第３実施例を示
しており、本実施例の樹脂モールドコイル２１は、巻線
２２を絶縁性の樹脂、例えばエポキシ樹脂２３の入った
含浸槽２４内に浸して巻線２２内部にエポキシ樹脂２３
を含浸させる方法によりモールドされている。巻線２２
は、外周部を絶縁被覆２５で覆った導体２６をコイル状
に多数回巻回することにより構成されている。この場
合、導体２６を巻回するに際しては、１層分巻回する毎
に、その１層分の導体の外周を例えば不織布からなるテ
ープ状の絶縁基材２７で覆い、さらに、前記絶縁基材２
７の間に位置するように各層の導体２６の軸方向両端部
を絶縁紙からなる端部絶縁物２８で覆っている。これに
より、導体２６は、絶縁被覆２５及び絶縁基材２７並び
に端部絶縁物２８で覆われていることになり、これら３
つが本発明にいう絶縁被覆に相当する。なお、絶縁被覆
２５および絶縁基材２７並びに端部絶縁物２８には樹脂
の硬化を促進する硬化促進材が予め付着されている。

【００２１】続いて、上記巻線２２をカルバゾールの誘
導体からなる浸透剤或は乳化剤としての界面活性剤が添
加されたエポキシ樹脂２３で満たされた樹脂含浸漕２４
内に浸して巻線２２内部にエポキシ樹脂２３を含浸させ
る。このエポキシ樹脂２３は、導体２６間の絶縁被覆２
５や層間の絶縁基材２７或いは巻線２２の両端面の端部
絶縁物２８内に含浸するとき、界面活性剤による浸透作
用により容易に浸透されていく。このため、硬化促進剤
によりエポキシ樹脂２３が硬化する前に十分量のエポキ
シ樹脂２３が巻線の導体２６間等の微小空間に含浸して
いくので、樹脂モールドコイル２１の絶縁性能を向上さ
せることができると共に、機械的強度を向上させること
ができる。

【００２２】図７および図８は、本発明を回転電機例え
ば高圧モータの固定子コイルに適用した第４実施例につ
いて示したものである。固定子コイル３１は、略円環状
をなす固定子鉄心３２に巻装された複数個の巻線３３か
ら構成され、これら固定子コイル３１と固定子鉄心３２
とから固定子３４が構成される。前記固定子鉄心３２
は、例えばリング状で内径側に開放形のスロット３５を
複数個穿設した薄鋼板を複数枚積層して形成されてお
り、このスロット３５の内面はスロット絶縁が施されて
いる。

【００２３】また、各巻線３３は、図示はしないが絶縁
被覆で覆われた導体を巻回して構成されたもので、所定
のスロット３５内に図示上下２段に収容されている。こ
の場合、前記各巻線３３は例えばマイカテープからなる
無機絶縁物３６で表面が覆われていると共に、固定子コ
イル３１は、コイル絶縁物３７により表面が覆われてい
る。従って、本実施例においては、前記絶縁被覆及び無
機絶縁物３６並びにコイル絶縁物３７が本発明でいう絶
縁被覆に相当する。尚、図示はしないが各スロット３５
の内周側の開口部には楔がはめ込まれて固定子コイル３
１を固定している。

【００２４】このように構成された固定子コイル３１
（固定子３４）は、例えば無溶剤タイプの絶縁ワニスが
入ったワニス含浸用のタンク内に一定時間収容された
後、タンクから引き上げられることにより含浸処理がな
される。このとき絶縁ワニスには、例えばカルバゾール
の誘導体からなる浸透剤としての界面活性剤が適宜の割
合添加されている。

【００２５】従って、絶縁ワニスの浸透性が良くなって
いるので、絶縁ワニスは、絶縁被覆内や無機絶縁物３６
内、コイル絶縁物３７内の微小隙間、及び無機絶縁物３
６とコイル絶縁物３７との間の微小隙間並びに巻線３３
と無機絶縁物３６との間の微小隙間等に容易に浸透して
いく。このため固定子コイル３１の絶縁層内における絶
縁ワニスの未含浸部分の発生を極力抑制することができ
るため、耐部分放電性及び絶縁性能が向上する。また、
スロット３５と固定子コイル３１との間にも十分量の絶
縁ワニスが浸透するので、スロット３５と固定子コイル
３１間の接着強度が向上し、固定子コイル３１の機械的
強度が向上する。

【００２６】尚、本実施例では界面活性剤を直接絶縁ワ
ニスに添加することにより浸透作用を得るようにした
が、これに限られるものではなく、導体に巻かれた絶縁
被覆やコイル絶縁物３７、無機絶縁物３６等に予め界面
活性剤を付着させてから、固定子３４を絶縁ワニス中に
浸して巻線３３内部に絶縁ワニスを含浸させるようにし
ても良い。この場合、絶縁被覆等に界面活性剤を付着さ
せる方法として、固定子３４や固定子コイル３１を界面
活性剤溶液に浸漬する方法や、或いは予め界面活性剤が
付着された絶縁被覆等を固定子コイル３１や巻線３３巻
回する方法を用いても良い。

【００２７】また、上記実施例では界面活性剤として、
カルバゾールの誘導体からなる浸透剤を用いたが、これ
に限らず、乳化作用或は浸透作用のあるものであれば良
い。絶縁樹脂はエポキシ樹脂に限られない。また、絶縁
樹脂としては熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂のいずれを用
いても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、界面活性剤の作用によって絶縁樹脂や絶縁ワニスが
絶縁被覆内の微小隙間や絶縁被覆と導体との微小隙間等
に浸透し易くなるので、誘導機器用コイルにボイドが発
生することや、絶縁ワニスの未含浸部分が発生すること
を極力防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す樹脂モールドコイル
の巻線部分の拡大縦断面図

【図２】導体を拡大して示す破断斜視図

【図３】巻線を樹脂注型によりモールドする様子を模式
的に示す図

【図４】本発明の第２実施例を示すもので、巻線へ界面
活性剤を付着する作業を模式的に示す図

【図５】本発明の第３実施例を示すもので、巻線を樹脂
含浸によりモールドする様子を模式的に示す図

【図６】図１相当図

【図７】本発明の第４実施例を示す固定子のスロット部
分の拡大縦断面図

【図８】固定子の破断斜視図

【符号の説明】

１，２１は樹脂モールドコイル（誘導機器用コイル）、
２，２２，３３は巻線、３，２３はエポキシ樹脂（絶縁
樹脂）、５，２５は絶縁被覆、２７は絶縁基材（絶縁被
覆）、２８は端部絶縁物（絶縁被覆）、３１は固定子コ
イル（誘導機器用コイル）、３６は無機絶縁物（絶縁被
覆）、３７はコイル絶縁物（絶縁被覆）を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体を巻回してなる巻線を、界面活性剤
   によって浸透作用を得るようにした絶縁樹脂にてモール
   ドしたことを特徴とする誘導機器用コイル。
2. 【請求項２】 界面活性剤は、絶縁樹脂に添加されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の誘導機器用コイル。
3. 【請求項３】 導体を巻回してなる巻線を、界面活性剤
   によって浸透作用を得るようにした絶縁ワニスで含浸し
   たことを特徴とする誘導機器用コイル。
4. 【請求項４】 界面活性剤は、絶縁ワニスに添加されて
   いることを特徴とする請求項４記載の誘導機器用コイ
   ル。
5. 【請求項５】 導体は、絶縁被覆で覆われており、界面
   活性剤は前記絶縁被覆に付着されていることを特徴とす
   る請求項１または３のいずれかに記載の誘導機器用コイ
   ル。
6. 【請求項６】 巻線を界面活性剤溶液中に浸漬すること
   により、絶縁被覆に界面活性剤を付着することを特徴と
   する請求項５記載の誘導機器用コイル。