JPS5826643B2 - コイルの絶縁組織 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば発電機、電動機などの回転電機に用い
られるコイルの絶縁組織に関するものである。

一般に中・大型回転機のコイル絶縁あるいは耐火電線な
どに天然マイカ粉末を主成分とする電着絶縁を適用する
ことは古くから知られているが、いまだに実用化されて
いないのが現状である。

その理由として天然マイカ粉末単体だけの電着では電着
析出層の強度に乏しく、被塗物を電着槽から取り出す際
に前記被塗物に析出したマイカ粉末が流れ落ち、実際に
は使用不可能であること、天然マイカ粉末の泳動速度が
非常に遅（、高電圧で長時間電着しないと所望の皮膜厚
さが得られないこと、高電圧を印加した際に被塗物であ
る金属が溶出し、電着浴の液特性が経時変化を起すこと
、および天然マイカ粉末の比重が大き過ぎて沈降速度が
速くなり、これを防止するために高速攪拌が必要で、こ
のため電着析出層に凹凸が生じて表面が乱れることなど
の欠点のあることが挙げられる。

そこで、これらの問題を解決する方法の一つとして、本
発明者らは天然マイカ粉末の分散液に水分散形ワニスを
添加して電着する方法を提案したが、（例えば特開昭５
１−８９１７８号、特開昭５１−１１４６０２号２％：
開昭５１−１１４６０３号など）この水分散形ワニスは
電着析出層中のマイカ粉末のバインダーとしての役割を
果すもので、添加量が少ないと電着析出層の強度が十分
といえず、コイル素線を束ねてチーバングする際などに
は電着析出層が欠落しないように注意を要する。

しかし後工程で樹脂を含浸する場合には電着析出層の空
隙率が大きいため含浸し易く絶縁特性上および作業能率
上有利となる。

また水分散形ワニスの添加量が多いこと電着析出層の強
度は向上するがマイカ層の空隙率が小さくなるため含浸
性は劣る。

したがって水分散形ワニスの添加量は電着析出層の強度
と含浸性を左右し、しかもそれらの特性は添加量に対し
て相反する傾向をもつため含浸ワニスの粘度、加圧圧力
ならびに時間などの含浸条件を絶縁特性、作業能率など
を考慮しである妥協点を見い出さねばならないという特
質がある。

電着析出層の含浸性が悪いもう１つの理由は、電着析出
層のマイカ片が導体と平行に析出され、電着析出層表面
から導体までの沿面距離が薄葉材のそれと比較してはる
かに長いことによるものである。

しかし耐熱性の絶縁導体としてその絶縁層にこれらマイ
カ粉末の電着析出層を用いることは耐熱性の点で多くの
利点を有することは周知の通りである。

すなわちマイカの様な鱗片状の無機絶縁物を導体上に層
状に配夕１ル、その層間の空隙を絶縁ワニスで充填した
構造の絶縁導体では何らかの原因でコイルが異常に加熱
され、有機物である絶縁ワニスが熱劣化し絶縁物として
の役割を果さなくなってもマイカ層だげの間隙で絶絶の
機能を果すという利点や耐コロナ性に対しても十分保証
できるからである。

このようにマイカ電着析出層は機械的強度及び含浸性に
難点がある反面膜厚は自由にコントロールできすぐれた
耐熱性を有している長所がある。

一方、従来の中・大型高電圧回転機の素線絶縁には耐コ
ロナ性を考慮して有機物と無機物の複合体から成る薄葉
絶縁材のテーピング、または低電圧機では有機物あるい
はガラスなどの無機物繊維を素線導体上に巻き付けたも
のに絶縁ワニスを塗布したものなどが用いられてきた。

いずれにしてもこれらのテーピングによる絶縁法は機械
的に非常に強固である反面、人手によってテーピングす
るため厚さのバラツキが発生し易（また多くの労力を必
要とする欠点を持っている。

これらの従来法による素線絶縁を前述し７た電着法で行
なうと、従来必要であったテーピング作業が不必要とな
り、厚さのバラツキは少な（、またマイカ電着層のため
耐熱性は向上し、膜厚は自由にコントロールできるなど
工業上挙（の利点を有している。

しかしながら、電着を施したコイルをコア入れするとき
などの取扱によって生ずる電着析出層の損傷および、電
着析出層への含浸ワニスの低浸入速度による含浸時間の
伸長、含浸圧なとの増圧、低粘度ワニスの使用など、欠
点をも包含しているため実用的なものを得るに到ってい
ないのが現状である。

この発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、従
来法による素線絶縁層とマイカ粉電着法による素線絶縁
層が相隣り合わせて接するように組合せる構成によって
叙上の欠点を排除し、互いの長所を生かしたコイルの絶
縁組織を提供するものである。

すなわち本発明によればマイカ粉電着法による素線絶縁
層の強度を強くし、作業性を向上させるために水分散形
ワニスの添加量を増しその結果絶縁ワニスの含浸性の劣
る危険性をもつもの、あるいは含浸性を向上させるため
水分散形ワニスの添加量を減らし、その結果電着析出層
がテーピング作業等で損傷する危険性をもつようなもの
でも、含浸性良好なテーピングによる素線絶縁層を相隣
接するように構成したのでマイカ電着析出層、テーピン
グ絶縁層各々の単独による素線絶縁構成によるものより
素線間の電気的特性は十分信頼度の高いものとなる。

また耐熱性の面でも従来法による素線絶縁層では十分で
なかったものも耐熱性の高いマイカ粉電着法による素線
絶縁層が相隣り合わせているため満足できるものを得る
ことが可能である。

しかもコスト面でも人手を要したり、割高の材料を用い
た素線絶縁が半減することで低減され工業的価値は大で
ある。

なお、マイカ粉電着法による素線絶縁層の形成は前記し
たような公知の技術が特別な制限な（用いられる。

この場合用いるマイカと水分散ワニスの割合は、マイカ
粉重量の少なくとも１係（固形分重葉上）以上の水分散
ワニスを配合することが望ましい。

水分散ワニスが１係以下では電着析出層の耐熱性はよい
が、しまりがな（なって（る傾向にあるので好ましくな
い。

（電着析出層の組成は電着液の組成とほぼ同一である。

）また、テーピングによる素線絶縁層の形成法および対
地絶縁層の形成法、ならびに含浸ワニスの種類について
も従来技術、公知の材料がそのまま特別な制限なく用い
られるので、用途、所望する性能等に応じ適宜選択して
用いればよい。

さらに、マイカ法電着法によるものとテーピングによる
ものとは、一層毎に交互に配設しなくてもほぼ同様の効
果が期待できる。

以下、この発明による一構成例を挙げて説明する。

図は含浸前の回転機コイルを示す断面図である。

図中１は主絶縁層、２は素線導体、３はマイカ電着によ
る素線絶縁層、４は薄葉絶縁材をテーピングした素線絶
縁層である。

まずマイカ粉水分散液に水分散形ワニスをマイカ粉重量
の少なくとも１係（固形分重量幅）以上添加したものを
電着塗料とし、素線導体の表面に電着したものと薄葉絶
縁材をテーピングした素線とを図の様に交互に配列させ
束ねた後さらに薄葉絶縁材を巻き付は対地絶縁層とした
ものに絶縁ワニスを含浸し、硬化させてコイルの絶縁を
完了する。

次にこの発明による効果を参考例、実施例を挙げて説明
する。

参考例 １ ビスフェノール形エポキシ樹脂（エピコート１００１、
シェル化学社製）ＳＯ部（重量部、以下重量部で記す）
、テトラヒドロ無水フタル酸１８部エチレングリコール
５部を主成分とする水分散形ワニス２部（固形分重量）
に対して３５メツシユのふるいを通過した軟質天然マイ
カを８部の割合で混合し、イオン交換水を加えよく攪拌
し均一に分散させて全不揮発分１０％の電着用塗料を調
整した。

この電着用塗料をステンレススチール製の電着浴槽に入
れ、被塗物として回転機の亀甲形電機子コイルを浸漬し
てこれを陽極とし、前記電着浴槽を陰極として両極間に
５０Ｖの直流電圧を３０秒間印加し、乾槽焼付後の厚さ
０．１１ｍｍの均一な電着析出層を形成した。

これを２列に６本束ね次に対地絶縁としてカプトンフィ
ルム（デュポン社製）のテープを均一に重ね巻きした後
、ノーメックシート（デュポン社製）を巻き付け、さら
にガラス繊維のテープを巻き付けた。

次いでこのコイルにビスフェノール系エポキシ含浸樹脂
（商品名６８６１−２．菱電化戒製）を素線絶縁層と対
地絶縁層に同時に含浸して電機子コイルを得た。

この絶縁導体の特性を表にした。

参考例 ２ 参考例１と同様にして得られた水分散形ワニス３部（固
形分重量）に対して３５メツシユのふるいを通過した軟
質天然マイカを７部の割合で混合し、イオン交換水を加
えよく攪拌し均一に分散させて全不揮発分１０％の電着
用塗料を調整した。

この電着用塗料をステンレススチール製の電着浴槽に入
れ、被塗物として回転機の亀甲形電機子コイルを浸漬し
てこれを陽極とし、前記電着浴槽を陰極として両極間に
３０Ｖの直流電圧を５７秒間印加し、乾燥焼付後の厚さ
０．１１ｍｍの均一な電着析出層を形成した。

これを２列に６本束ね次に対地絶縁としてカプトンフィ
ルムのテープを均一に重ね巻きした後ノーメックスシー
トを巻き付けさらにガラス繊維のテープを巻き付けた。

次いで参考例１にならってこのコイルにビスフェノール
系エポキシ含浸樹脂を含浸し、硬化させて電機子コイル
を得た。

この絶縁導体の特性を表にした。

参考例 ３ 回転機の亀甲形電機子コイルにノーメックステープを平
均厚さ０．１田になる様に巻き付けこれを２列に６本束
ね次に対地絶縁として参考例１と同様にカプトンフィル
ムのテープを均一に重ね巻きした後ノーメックスシート
を巻き付けさらにガラス繊維テープを巻き付けた。

次いでこのコイルに参考例１にならってビスフェノール
系エポキシ含浸樹脂を含浸し硬化させて電機子コイルを
得た。

この絶縁導体の特性を表に示した。

実施例 １ 参考例１と同様にして得られた亀甲形電機子コイルと素
線絶縁導体と参考例３と同様にして得られた亀甲形電機
子コイル素線絶縁導体とを交互に、すなわち同−法によ
る素線絶縁層が相隣り合うことがない様に２列に６本束
ね参考例■と同様にカプトンフィルムのテープを均一に
重ね巻きした後ノーメックスシートを巻き付けさらにガ
ラス繊維のテープを巻き付けた。

次いでこのコイルに前述のビスフェノール系エポキシ含
浸樹脂を素線絶縁層と主絶縁層に同時に含浸して電機子
コイルを得た。

この絶縁導体の特性を表にした。

実施例 ２ スチレン９部、アクリル酸エチル９部及びグリシジルメ
タクリレート１部を主成分とする水分散形ワニス１．５
部（固形分重量）に対して３５メツシユのふるいを通過
した軟質天然マイカ８．５部の割合で混合し、イオン交
換水を加えよく攪拌し均一に分散させて全不揮発分１５
係の電着用塗料を調整した。

この電着用塗料をステンレススチール製の電着浴槽に入
れ、被塗物として回転機の亀甲形電機子コイルを浸漬し
てこれを陽極とし、前記電着浴槽を陰極として両極間に
５０Ｖの直流電圧を２５秒間印加し、乾燥焼付後の厚さ
０．１１ｍｍの均一な電着析出層を形成した。

これと参考例３と同様の方法で得られたノーメックス巻
回転機の亀甲形コイル素線絶縁導体とを交互に、すなわ
ち同−法による素線絶縁層が相隣り合うことがない様に
２列に６本束ね参考例１と同様にカブトンソイ１ルムの
テープを均一に重ね巻きした後ガラス繊維のテープを巻
き付けた。

次いで実施例１にならってこのコイルにビスフェノール
系エポキシ含浸樹脂を含浸して電機子コイルを得た。

この絶縁導体の特性を表に示した。

表の参考例１，２の如く電着析出層を施した素線絶縁層
を有するコイルの絶縁耐力は、含浸ワニスの粘度が上昇
するとワニスが素線絶縁層に含浸し難くなるため低下す
ることが明らかであり、参考例３の如く有機の薄葉材を
施して得られた素線絶縁層は熱劣化後の絶縁耐力が非常
に低（なり耐熱的に不安があることがわかった。

また、実施例のものは何れも機械的にも強く、信頼性の
高い回転機を得ることができた。

さらに、他の同様の材料を用いたものも同様の効果が得
られることが認められた。

従来、マイカ層を持つ導体として、マイカ層、樹脂、裏
打剤からなるもの（例えば特開昭４９１３２５９号）が
あるが、これは絶縁被膜厚さの割にはマイカ含有量が少
ないため、電気的、熱的特性において含有する樹脂及び
裏打剤の影響を受けやすく、且つ後の含浸樹脂とマイカ
テープ中の樹脂との適合性が問題となる欠点があった。

これに対して本発明の電着析出層によって形成された導
体は、マイカが均一に形成されており、且つマイカ、含
有量が多いため、電気的、熱的特性が優れ、また後の含
浸樹脂との適合性も考慮する必要がない。

さらに、テーピングされた薄葉材料によって形成された
素線絶縁層と交互に配設することにより、絶縁特性が、
電着析出層からなる素線絶縁層の特性に依存するため、
電気的、熱的特性が従来の絶縁層に比べて良好である。

以上説明した通り、この発明によれば熱的にも機械的に
も安全性の高い良好な絶縁コイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例によるコイルの絶縁組織を示す
断面図である。 図中１は対地絶縁層、２は素線導体、３はマイカの電着
析出層からなる素線絶縁層、４はテーピングされた薄葉
材料からなる素線絶縁層を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 素線絶縁層および対地絶縁層を備え、含浸樹脂によ
   って一体化してなるコイルの絶縁組織において、隣接す
   る一方の素線絶縁層が、天然マイカを含む電着析出層に
   よって上記含浸樹脂が充填され得る空隙を残して形成さ
   れた素線絶縁層を有するコイル導体と、テーピングされ
   た薄葉材料によって形成された素線絶縁層を有するコイ
   ル導体とを互いに隣接せずして交互に配設したことを特
   徴とするコイルの絶縁組織。 ２ 電着析出層が、天然マイカとこの天然マイカ重量の
   少なくとも１係の水分散形ワニスを含む電着析出層から
   なる特許請求の範囲第１項記載のコイルの絶縁組織。