JPS6118411B2 - - Google Patents

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JPS6118411B2
JPS6118411B2 JP20413282A JP20413282A JPS6118411B2 JP S6118411 B2 JPS6118411 B2 JP S6118411B2 JP 20413282 A JP20413282 A JP 20413282A JP 20413282 A JP20413282 A JP 20413282A JP S6118411 B2 JPS6118411 B2 JP S6118411B2
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JP
Japan
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prepreg
coil
semiconductive
thermosetting resin
mica
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Expired
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JP20413282A
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English (en)
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JPS5899249A (ja
Inventor
Koichi Goshima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/32Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、タービン発電機、水車発電機など
のような、特に使用電圧の高い回転電機用コイル
の製造方法に関するものである。 高電圧回転電機用絶縁コイルにおいては、絶縁
体内部のコロナ放電を防止するため、できるだけ
空〓のない絶縁体を得るように努力されている。
一般には、絶縁素線を転位して組合わせてなる素
線群の空〓部にはワニスやコンパウンドを充填し
て加熱成形したコイル導体上に、次のような方法
による絶縁処理がなされている。 集成マイカテープやはがしマイカテープを所
定数巻回した後、熱硬化性樹脂を真空加圧含浸
し、加熱成形して絶縁コイルを得るという、い
わゆる真空加圧含浸方式。 あらかじめ熱硬化性樹脂を多量に含有する集
成マイカやはがしマイカのプリプレグテープを
所定数巻回した後、加熱成形した絶縁コイルを
得るという、いわゆるプリプレグ方式。の2通
りの方式が採用されている。 上記(),()の方式において、得られた絶
縁層の特性は両者ともほぼ同等であるが、()
の方式は()の方式に比較して、真空、加圧含
浸装置が必要であること、および作業中にワニス
類を取扱うことから作業性の面で問題があり、最
近は()の方式がより多用されるようになつ
た。 周知のように、高電圧回転電機用コイル導体
は、うず電流をなくすために多数の小導体素線を
組合わせて作られているが、特に高電圧大容量の
機器ではスロツト漏れ磁束の不同による内部循環
電流をなくすため、一般にはレーベル転位なる方
法が採用されている。 このためコイル導体表面、特に転位部には大き
な凸凹が生じることになる。また、素線単独では
変形しやすく、マイカテープの巻回に支障が生じ
るので、通常はワニス類やコンパウンド類を用い
て、素線間を結合すると共に凸凹部、特にくぼみ
部を充填し、コイル導体の表面を平嚊にする作業
が行われている。 しかしながら、このような従来の方法ではワニ
スやコンパウンドを取扱うため、作業が煩雑とな
るばかりでなく、臭気やかぶれ等作業者の安全衛
生面にも問題があつた。 また、このようにして製造したコイル導体は、
内部の空〓を完全に充填できず、その結果、たと
え対地絶縁層として施こしたマイカテープ絶縁層
の製造工程が完全であつても、導体部分に空〓が
あれば絶縁コイルの実使用下においてはコロナの
発生を伴い、最終的には絶縁性能の低下を招き好
ましくなかつた。 この発明は、かゝる上述の従来欠点をすべて排
除できる絶縁コイルを提供するもので作業性を改
善すると共に、製作を簡単にし、しかも最終的な
絶縁コイルの特性は機械、電気的、熱的性質にも
充分すぐれているという、極めて画期的な回転電
機用コイルの製造方法を提供するものである。 すなわちこの発明は、コイル導体および対地絶
縁の各製造工程でのワニス類の取扱いをすべて排
除し、作業性を改善するものであり、さらに空〓
をなくすことが困難なコイル導体を半導電性と
し、コイル導体にシールされた微少ボイドのすべ
てを素線群と同電位とすることにより、包含され
たボイドからコロナ発生を全く排除したことを特
徴とするものである。 しかしこの発明により得た回転電機用コイル
は、絶縁層中にボイドをほとんど含まないので耐
コロナ性の非常にすぐれた絶縁コイルの製作が可
能となるものである。 次に、この発明の一実施例を回転電機用コイル
に適用した場合について添付図面を参照して更に
詳細に説明する。 第1図は絶縁素線をレーベル転位して組合わせ
たコイル導体の斜視図であり、第2図、第3図は
この発明の一実施例により得た回転電機用絶縁コ
イルの断面図である。通常用いられている絶縁素
線1は、銅線にガラス繊維やマイカ粉末のような
無機質基材と熱硬化性樹脂で絶縁処理して成り、
第1図のようにレーベル転位した形状に組合わさ
れる。このように組合わせた素線群を一体化さ
せ、さらに対地絶縁を施すことになるが、この時
の材料組合わせ構成は第2図および第3図で示さ
れる。すなわち、左右の素線1群の列間に多孔質
絶縁材に熱硬化性樹脂を処理してなるプリプレグ
絶縁材2を挿入し、転位部絶素線1aと他の絶縁
素線1との間に層間短絡を避けるために多孔質絶
縁材に熱硬化性樹脂を処理してなるプリプレグ絶
縁材3を挿入する。転位部上には多孔質絶縁材に
導電性または半導電性粉末と熱硬化性樹脂とを処
理してなる2列の素線の幅に切断した半導電性プ
リプレグ材4を重ねる。さらに要すればコイル導
体の全周を半導電性基材に熱硬化性樹脂を処理し
てなる半導電性プリプレグ材5のシート、あるい
はテープを施こしてこれを所定の金型にて加熱加
圧成形してコイル導体を得る。 このようにして得たコイル導体の表面、すなわ
ち第2図の半導電性プリプレグ材4、および第3
図における同様構成の4および5の部分は実使用
下における高電圧印加時にも絶縁素線と同電位と
し、包含される微少ボイドによるコロナ発生をな
くすため、体積抵抗率で104〜109Ωcmに仕上げら
れている。その後、コイル導体上に熱硬化性樹脂
を多量に含む集成マイカ、およびはがしマイカの
マイカプリプレグテープ類6を巻回し、加熱加圧
成形して硬化対地絶縁層を形成する。 この発明の特徴とするところは、上述した如く
半導電性プリプレグ材4および5を用いることに
あるが、第3図のように、コイル導体上さらに半
導電性プリプレグ材シート5を施すことは、この
発明の効果をより大きく発揮させるほか、半導電
性プリプレグ材中の樹脂は、加熱時にマイカプリ
プレグテープ中のレンジよりも流動性に富むた
め、マイカプリプレグテープ類の加熱成形時に、
温度上昇の最も遅いコイル導体上にあつて、樹脂
の流動をより容易とし、コイル導体との接着力を
向上させる役目も併せ有することになる。 前記プリプレグ絶縁材2は、ガラスクロス、ポ
リエステルクロス、ポリエステル不織布、はがし
マイカ、集成マイカ、各種フイルム類、アスペス
トペーパー、芳香族ポリアミドペーパー等通常知
られている多孔質絶縁材の単本、もしくは2種類
を組合わせたものに熱硬化性樹脂を塗布し、乾燥
して半硬化状に仕上げたものが選択される。樹脂
付着量としては、用いる基材の種類にもよるが、
30〜85%(重量%、以下同様)が好適である。ま
た、熱硬化性樹脂としては通常知られている不飽
和ポリエステル、エポキシ、フエノール、アルキ
ツド、シリコン、エステルイミド、ポリアミド、
ポリイミド等のほとんどの合成樹脂系のものが実
用に供され得るが、硬化樹脂の接着強度が大であ
り、しかもプリプレグ状態の貯蔵寿命の長いエポ
キシ樹脂は特に好適である。 また多孔質絶縁材3とは、前記例示したプリプ
レグ絶縁材のほとんどがそのまま実用に供され得
るが、素線1,1a間の挿入の容易さ、等からガ
ラスクロス、芳香族ポリアミドペーパー、はがし
マイカ、集成マイカのプリプレグ類が特に好適で
ある。 転位部上に用いる半導電性プリプレグ材4と
は、ガラス繊維フエルト、ポリエステル不織布フ
エルト、集成マイカのごとき比較的多孔性の大き
い基材と前記樹脂とカーボン粉末、炭化ケイ素粉
末のごとき導電性あるいは半導電性物質とからな
るプリプレグ材料が好適であり、加熱成形後、体
積抵抗率で106〜109Ωcmに仕上るものが好適に選
択される。これら三者の構成比率としては、基材
100部に対し、樹脂の60〜500部、導電性あるいは
半導電性物質の5〜100部が好ましい。また、半
導電性プリプレグ材には前記したほか、導電性な
るいは半導電性基材と樹脂とからなるプリプレグ
材料も良好に用いられる。その代表例としてはカ
ーボン繊維フエルトを基材としてプリプレグ材料
が挙げられる。 以上説明したプリプレグ材料を用いて加熱成形
して得たコイル導体の転位部上は、体積抵抗率で
104〜109Ωcmに仕上るものである。ここで、体積
抵抗率が104Ω以下の場合、うず電流損が増大す
るという欠点が生じるほか、仮に素線間の絶縁被
覆が破損した場合には素線間が短絡するという欠
点がある。また、体積抵抗率が109Ωcm以上の場
合、この発明の目的を達し得ず、いずれも好まし
くない。 なお、第3図で示した構成の場合の半導電性プ
リプレグ材6としては、コイル導体への巻回性を
考慮し、前記半導電性プリプレグ材4よりも前記
プリプレグ絶縁材2に用いた基材が好適である
が、特に加熱時に収縮するような材料が好まし
い。プリプレグ材料の構成および加熱成形後の効
果としては、前述のとおりであるが、第3図にお
いてはコイルの全周について、この発明の効果を
発揮できるので、より完全な絶縁コイルが製作で
きるものである。 さらにこの発明の対地絶縁層をなす、熱硬化性
樹脂を含むマイカプリプレグテープ類について説
明する。 集成マイカテープとは、焼成法あるいは水ジエ
ツト法により製造された集成マイカシートに、ガ
ラスクロス、ポリエステル不織布、紙、各種ポリ
エステルフイルム類、等を裏打ち材としたもの
に、前記例示したごとき熱硬化性樹脂を15〜80%
含有し、テーピング性を容易とするため半硬化状
に仕上げられたものである。 はがしマイカテープとは、4〜6号の金雲母や
白雲母に前記集成マイカテープで用いたものと同
じ裏打ち材、および樹脂系が用いられ、半硬化状
に仕上げられたものである。 これらのマイカプリプレグテープ類は、コイル
導体上に所定数を巻回された後、加熱加圧成形し
て絶縁コイルに仕上げられる。この場合の成形条
件としては、用いる樹脂系にもよるが、通常3〜
20Kg/cm2の圧力下で、100〜170℃の温度で、1〜
15時間成形される。 このように、この発明の方法によつて得られた
回転電機用絶縁コイルは、用いる材料のすべてを
プリプレグ材としているため、製造が簡単である
とともに、作業性面ですぐれているものである。
また得られた絶縁コイルは、従来から問題とされ
ていたコイル導体の空〓によるコロナ発生を全く
排除したため、電気的性質にすぐれている。その
ほか、プリプレグ材に用いる樹脂系をも任意に選
択できるので、機械的、熱的性質のすべての面で
すぐれた特性を有する絶縁コイルの製作を可能に
するものである。 以下、実施例によりこの発明を具体的に説明す
る。 実施例 1 第1図のように平角銅線に2重ガラス繊維の被
覆を施し、アルキツド系ワニスを焼付け処理して
なる2.2mm×5.7mmの絶縁素線〔大日日本電機(株)製
品〕1をレーベル転位して、2列21段に組合わせ
た。この素線1群の列間に第2図のように、エピ
コート1001(シエル化学会社製商品名)100部、
BF3モノエチルアミン4部からなる樹脂を60%含
む厚さ0.50mmのガラスクロスプリプレグシートで
できたプリプレグ絶縁材2を挿入した。レーベル
転位下にはノーメツクス#410(デユポン社製商
品名)に前記樹脂を35%含む厚さ0.25mmのノーメ
ツクスプリプレグシートをプリプレグ絶縁材3と
して挿入した。レーベル転位上にはポリエステル
不織布フエルト(商品名HP−35日本バイリーン
社製品)にエピコート1001(前出)80部、エピコ
ート834(シエル化学会社商品名)20部、BF3
ノエチルアミン4部およびカーボン粉末としてア
セチレンプラツク(粒径0.5〜5μ)9部からな
る配合物を75%含む半導電性プリプレグ材4を重
ね、160℃で30分間、10Kg/cm2の圧力で成形し、
転位部上で2×107Ωcmの体積抵抗率を有するコ
イル導体を得た。次に集成マイカテープ6とし
て、サミカサーム366−28−02(スイス、イソラ
社製商品名、厚さ0.18mm、幅30mm)を半重ね巻き
で所定数を巻回した後110℃×1Hr+150℃×13Hr
加熱成形して、絶縁厚さ3.0mmの絶縁コイルを得
た。 実施例 2 実施例1で製作したものと同じコイル導体を用
い、このコイル導体上にテトロンガラス交織布
〔(株)有沢製作所製品、厚さ0.1mm、110℃における
収縮率10%〕に実施例1、半導電性プリプレグシ
ート4で用いた配合物を54%含む、幅30mmのテー
プを半導電性プリプレグ材5としてつき合わせ巻
きで1回巻回した。その後、実施例1と同様に集
成マイカテープの巻回、加熱成形を行い、絶縁厚
さ3.0mmの絶縁コイルを得た。 実施例 3 実施例1で製作したものと同じコイル導体を用
い、このコイル導体上にサミカサーム366−28−
02と下記構成をなすはがしマイカテープを半重ね
巻きで交互に巻回した。その後、実施例1と同一
成形条件により絶縁厚さ3.0mmの絶縁コイルを得
た。 はがしマイカ……5号金雲母の4層貼り 裏打ち材の片側……ポリエチレンテレフタレート
フイルム (厚さ0.025mm) 裏打ち材の片側……ガラスクロス(厚さ0.03mm) 樹脂……ノポラツク系のエポキシ樹脂および硬化
剤を35%含有 比較例 1 実施例1と同じ素線形状のコイルに、実施例1
で用いたプリプレグ絶縁材2および3をそれぞれ
挿入し、レーベル転位上にはポリエステル不織布
フエルトを重ね、スチレン及び有機過酸化物を含
む不飽和ポリエステルワニスをコイル全体に塗布
した。その後130℃で1時間成形し、コイル導体
を得た。以下、実施例1と同様に集成マイカテー
プの巻回、加熱成形を行い、絶縁厚さ3.0mmの絶
縁コイルを得た。 これらの絶縁コイルの代表的特性を第1表に示
した。但し、Δtanδとは二電圧間で誘電正接を
測定したときの値であり、5KV/mm−0.5KV/mm
の値を示してる。また加熱劣化後のΔtanδと
は、90℃において10KVの電圧を10日間印加した
時の値を示している。
【表】 以上詳述した実施例および比較例から明らかな
ように、この発明によつて得られた回転電機用絶
縁コイルは、製造が簡単であるとともに、作業性
面でもすぐれており、しかもコイル導体からのコ
ロナ発生を排除したため、絶縁コイルの性能が大
幅に向上し、ひいては回転電機の寿命を著しく向
上させるという、極めて画期的なものであり、工
業上の価値は大である。 なお、この発明においては、上述した如きすぐ
れた特性を持つ回転電機用コイルの表面に、保護
テープを施したり、コロナシールド層を施すこと
も可能であり、この発明の要旨を変更しない限り
任意に選択して使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はレーベル転位を施したコイル導体の斜
視図であり、第2図および第3図は、この発明の
製造方法により得た回転電機用絶縁コイルの一実
施例を示し、いずれも第1図の−′線に沿う
断面図で製作したときの断面図である。 1……絶縁素線、1a……転位部絶素線、2,
3……プリプレグ絶縁材、4,5……半導電性プ
リプレグ材、6……マイカプリプレグテープ類。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 絶縁素線を転位して組合わせてなる素線群の
    空〓部、特に素線間および素線列間には多孔質絶
    縁材に熱硬化性樹脂を処理したプリプレグ絶縁材
    を挿入し、転位部上には多孔質絶縁材に導電性ま
    たは半導電性粉末と熱硬化性樹脂とを処理した半
    導電性プリプレグ材あるいは半導電性基材に熱硬
    化性樹脂を処理した半導電性プリプレグ材を重
    ね、これを所定の金型にて加熱加圧成形したコイ
    ル導体を得る工程、該コイル導体上に予め多量の
    熱硬化性樹脂を含むマイカプリプレグテープを巻
    装する工程、これを加熱加圧成形して硬化絶縁層
    を形成する工程を有することを特徴とする回転電
    機用コイルの製造方法。
JP20413282A 1982-11-18 1982-11-18 回転電機用コイルの製造方法 Granted JPS5899249A (ja)

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