JPS6356152A - 耐熱回転電機巻線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、雰囲気温度が３００℃を超える場所で使用さ
れる低圧回転電機の、主として固定子巻線あるいは電機
予巻ｉの製造方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

製鉄所における高炉の出銑場所、製鋼所におけるスラブ
等の搬送通路、化学工業における反応炉周辺など雰囲気
温度が２５０℃あるいは６００℃を超える場所で使用さ
れる電動機等の回転電機の固定子巻線、電機子巻線等に
おいては、上記雰囲気温度に長期間耐える耐熱絶縁材を
用いて巻線を構成することが求められるとともに、水分
、腐食性ガス、導電性粉塵等による巻線の汚損によシ耐
電圧や絶縁抵抗が低下しない優れた耐環境性を有する巻
線およびその絶縁構造が求められる。

ところで定格電圧が数百Ｖ移変の低圧電動機等の巻線に
は、耐熱性のエナメル銅線やエナメル被覆の外周にガラ
ス繊維を横巻きし耐熱フェンを含浸した絶縁電線（以下
絶縁被接導体と呼ぶ）をほぼレーストラック状に複数タ
ーン仮巻きしてなるコイル導体を用意し、ガラス布基材
の集成マイカシート等の耐熱性シートからなるスロット
絶縁材が内壁面に沿りてあらかじめ装着された鉄心のス
ロット内に、前記コイル導体の１本、１本の絶縁被覆導
体を順次拾い込んで巻線を行い、巻線作業を終了した時
点で鉄心を含む全体を耐熱性フェス中に浸漬し。

加熱硬化することによシ、コイル、スロット絶縁材、鉄
心が相互に接着されて一体化した巻線が形成される。い
わゆる乱れ巻き巻線が用いられるのが一般的である。

ところで、乱れ巻き巻線においては、スロット内におい
て巻線を包囲して巻線の主絶縁部（対地絶縁）を形成す
るスロット絶縁材はスロットの両端からコイルエンド側
に１ないし２ａｎ程度出たところで切断されておシ、コ
イルエンド部分はマグネットワイヤが露出した状態とな
りているため風スロット内に一旦含浸された耐熱性フェ
ノは加熱乾燥時の温度上昇とともにその粘度が低下し、
スロット絶縁材の端部から流出し、また覆うものの無い
コイルエンド部においてはフェノが一層流れ出し易いた
めに、加熱乾燥を終了した時点においてマグネットワイ
ヤ、スロット絶縁材の表面に形成される絶縁皮膜は極め
て薄いものとなり易く、フェノが流７″Ｌ出た隙間を通
って湿気や汚損ガス等の汚損物質を含んだ空気が自在に
侵入する。したがって、３００℃を超える高温雰囲気に
おいて薄い絶縁皮膜は酸化劣化して汚損物質の浸透阻止
能力が低下し、かつスロット絶縁材の沿面距離が小さい
ために漏ｆｉｉ流が増加し、いわゆるメグ不良を生じ易
い欠点がある。

また、前述の欠点を回避するために、コイルエンド部分
を耐熱性テープで覆って含浸ワニスの流出を防ぐ方法も
知られているが、複数のコイルのコイルエンド部分が互
いに重なシ合っている部分に含浸ワニスの流出を防ぐ程
に密閉性を有するテーピング層を形成することは極めて
困難であ）、有効なメグ低下防止効果を得られないのが
実情である。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、乱れ巻き
方式の巻線であるにも拘らず含浸剤の保持性が高く、し
たがって５００℃を超える汚損雰囲気中でも絶縁性能の
低下が少い耐熱回転電機巻線が得られる製造方法を提供
することを目的とする。

〔発明の袂点〕

本発明は、鉄心に形成されたスロットに巻装される複数
個のコイルそれぞれのコイル導体を、複数ターンからな
るユニット複数個に区分し、ガラス繊維布と集成マイカ
シートとを化学反応形無機接着剤で貼り合わせたプリプ
レグテープによシ前記ユニットコイルそれぞれを絶縁被
覆してユニットコイル複数個の直列体からなる未含浸コ
イルを形成し、このユニットコイルのコイル辺を乱れ巻
きコイルの１ターンに見立てて前記鉄心のスロットに順
次拾い込み、鉄心に巻線を巻装し、その後前記化学反応
形無様接着剤と同種の含浸剤を含浸し、加熱固化するよ
う構成したととによシ、１コイルを複数分割した。スロ
ットに拾い込み可能な小数ターンからなるユニットコイ
ルそれぞれが保液性のよい絶縁被覆に覆われ、３００℃
を超える高温雰囲気に耐えるけい素を主体とする化学反
応形無機接着剤あるいは含浸剤を十分に含み、優れた耐
熱性と耐汚損性を発揮するとともに、例えば１回の含浸
処理によシュニットコイル相互間ならびにユニットコイ
ルと鉄心間が含浸剤によシ相互に固着して一体化するこ
とＫよシ、高温における形態安定性にも優れた巻線を得
られるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例方法を示すユニットコイルの外
形図、第２図は実施例方法におけるユニットコイルの断
面図、第６図は第２図におけるＡ−Ａ位置の側断面図で
ある。第１図において、１Ａ、ｉＢ、ｉＣ・・・１Ｎは
レーストラック状に形成されたユニットコイルであり、
渡シ部６を介して各ユニットコイルの絶縁被覆導体２が
導電結合されることによシコイル１が形成されておシ、
複数のユニットコイルそれぞれの直線部分（コイル辺と
称する）が、乱れ巻き巻線における１ターン毎のコイル
辺と同様に鉄心に形成されたスロットに順次拾い込まれ
ることにより、複数のコイル１からなる巻線を鉄心に巻
装することができる。絶縁被覆導体２は、第２図および
第３図に示すように錫メッキ銅線２Ａの外周にガラス繊
維横巻き被覆等の導体被覆２Ｂを施した丸線または平角
線が用いられ、例えば図に示すように丸線７ターンをユ
ニットにしてその外側をプリプレグチー１層５で一括被
覆することによシュニットコイル１人、１Ｂ、　１０等
を形成することができる。なお、渡シ部３は極力短かい
方が好ましく、プリプレグテープ層５を手巻きする場合
には１条の絶縁被覆導体が連続した短かい渡シ部を容易
に形成できるが、プリプレグテープ層５を機械巻きする
場合にはユニットコイルを別体で形成し、渡シ部３で相
互に導電接続するよう構成してもよい。

プリプレグテープ層５としては、ガラス繊維からなる織
布または不織布と集成マイカシートとを化学反応形無様
接着剤を結合材として貼り合わせ、所定の加熱条件で結
合材を半硬化状態としたプリプレグテープを半重ねで１
回または２回巻着被覆することによシ形成することがで
きる。化学反応形無様接着剤としては、アルカリ金属け
い酸塩系。

コロイダルシリカ系、アルキルシリケート系等積々ある
が、けい素分子が高分子主鎖に挿入された有機アルキル
基を有する半無機ポリマーを結合剤とし、こ／ｌＫ硬化
剤、充填材を配合したアルキルシリケート系接着剤は、
３５０℃前後の温度で加熱硬化することによル高い接着
強度を示し、かつ３００℃を超える高温雰囲気中での使
用に耐え。

耐水性や電気絶縁性に優れた特性を示すことからプリプ
レグテープ層の接着剤および含浸剤として最も適してい
る。

第４図は前述の実施例方法におけるスロット内断面図で
あシ、鉄心６に形成されたスロット７には前述のように
形成されたユニットコイル１人。

ｌＢ、ＩＣ等のコイル辺が順次拾い込まれ、シート状の
スロット絶縁材８に包囲された例えばそれぞれ９条のユ
ニットコイルからなる下コイル１１゜上コイル２１を巻
装し、スロット７０入口部をくさび９で閉鎖するという
手順で複数のコイル１からなる巻線が鉄心６に巻装され
る。

前述の巻線作業を終了した鉄心を含む巻線に法前記プリ
プレグテープの接着剤とほぼ同じ組成の化学反応形無様
接着剤（この場合含浸剤）が真空動状態となるが、半硬
化処理されているためにその粘度は高く、プリプレグテ
ープ層５が漏れ止め用シースとして機能してその内側の
導体周辺に含浸された含浸剤１０の漏れを防ぐとともに
、硬化の進行とともに接着剤と含浸剤とが相互に反応す
ることによシ、隙間が無機系の接着剤および含浸剤によ
シ埋められたち密な絶縁層を有する複数のユニットコイ
ルからなる巻線を形成できる。またユニットコイルおよ
びスロット絶縁材８．くさび９と鉄心６は含浸剤１０に
よシ相互に固着されるので、１回の含浸処理によシ、優
れ念耐熱性能および絶縁性能を有する複数のユニットコ
イルと、鉄心乙に強固に一体化結合された巻線とを同時
に形成することができる。なお、プリプレグテープの基
材としては、ガラス布の他に１アルミを繊維。

チタン酸カリウム繊維等からなる無機質ペーパーを用い
てもよい。

第５図は前述の実施例方法になるユニットコイルの浸水
時間対絶縁抵抗特性線図である。図において、曲線３１
は実施例方法になるコイルの特性曲線であ）、アルキル
シリケート系接着剤（チー・ニス・ビー開発センター製
・商品名ＴＳＢ４３００）を１００９／ｍ’の割合で塗
布してガラス繊維布と集成マイカシートを貼り合わせ、
１００℃約２時間の加熱処理によシ表面の粘着性を抑さ
える程度の半硬化状態としたプリプレグテープを用いて
第２図または第３図に示すプリプレグテープ層５を有す
るユニットコイルを製作し、上記と同じ組成の含浸剤を
真空含浸した後２００℃約１６時間の加熱処理、５５０
℃１ないし２時間の後硬化処理を施したユニットコイル
を供試コイルとして用いた。なお、絶縁被覆導体として
は導体径１．０瓢のガラス横巻き銅線を用いた。また、
曲線６２は比較例の特性曲線であシ、上記ガラス横巻き
鋼線の束に上記含浸剤を浸漬含浸し、上記実施例コイル
と同様な加熱硬化処理を行った本のである。

図から明らかなように、約４８時間の水中浸漬により、
比較例コイルの絶縁抵抗は１０７Ωオーダにまで低下す
るのに対し、実施例コイルは１０１゜Ωオーダを維持し
、実施例コイルが高い耐水性を有することがわかる。

第６図は実施例方法になるユニットコイルの熱劣化処理
後の絶縁抵抗を比較例のそれと比較した結果を示す本の
であシ、供試ユニットコイルには第５図の実験に用いた
と同様なコイルを用い、４００℃の高温雰囲気中で２日
問および２０日間加熱処理を行なった後、４０℃、相対
湿度９５％の雰囲気中で直流電圧５００Ｖを印加して絶
縁抵抗を求めた。その結果、比較例コイルでは２日間の
加熱で絶縁抵抗が約４けた。２０日間の加熱後には７け
た低下し、高温におけるコイル絶縁層の熱劣化にともな
う耐湿性能の低下を示したのに対し実施例コイルにおい
ては２０日間加熱後においても比較例に比べ１約３けた
高い８Ｘ１０’Ωを維持し、実施例方法になるコイル絶
縁層が高温における酸化劣化を阻止する優れ九耐熱性能
と、これに基づく優れた耐湿性能を示すことを実証でき
たなお、第２図に示すように、導体径１．０＋＋ｍ程度
のＩｆ！３縁被覆導体７ターン程度でユニットコイルを
形成した場合、プリプレグテープ層５を含むユニットコ
イルの外径を５簡以下に抑さえることができ、含浸処理
されていないユニットコイルは柔軟性を有するので、鉄
心６に形成されたスロット７にユニットコイルＩＡ、　
１Ｂ、　１０等を拾い込む作業を容易に行うことが可能
であシ、かつユニットコイル数が従来の乱れ巻きコイル
のターン数の数分の１以下と少いことにより、巻線作業
を効率よく行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明方法は前述のように、鉄心に形成されたスロット
に巻装される巻線の複数ターンからなるコイル導体をス
ロットに拾い込み可能な複数ユニットに区分し、ガラス
繊維布と集成マイカシートを化学反応形無様接着剤で貼
り合せ、半硬化処理してなるプリプレグテープを各ユニ
ットコイル導体に巻着被覆して複数のユニットコイルの
直列体からなるコイルを形成する工程と、ユニットコイ
ルのコイル辺をスロットに拾い込んで鉄心に巻線を巻着
する工程と、前記接着剤と同糧の含浸剤を真空含浸し、
加熱硬化処理する工程とを含むよう構成した。その結果
、１回の含浸および加熱硬化処理によシ、含浸剤の流出
がプリプレグテープ層により阻止されて３００℃以上の
雰囲気温度に十分耐える耐熱性を有する化学反応形無様
含浸剤が−十分含浸され、かつ鉄心に一体に結合された
複数のユニットコイルからなる巻線を形成することが可
能となシ、従来の乱れ巻き巻線における含浸樹脂の流出
と、それに基づく耐湿性能、１気絶縁性能等の低下が阻
止され、優れた耐熱性能、耐汚損性能を有する耐熱回転
電機巻線を容易に形成できる製造方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法におけるユニットコイルの
外形図、第２図は実施例方法になるユニットコイルの断
面図、第６図は第２図におけるＡ−Ａ位置の断面図、第
４図は実施例方法におけるスロット内断面図、第５図は
実施例方法になるユニットコイルの浸水時間対絶縁抵抗
特性線図、第６図は絶縁抵抗の実験結果比較を示す図表
である。 １・・・コイル、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・１Ｎ・・・ユ
ニットコイル、２・・・絶縁被覆導体、２Ａ・・・導体
、２Ｂ・・・導体被覆、３・・・渡シ部、５・・・プリ
プレグテープ層、６・・・鉄心、７・・・スロット、８
・・・スロット絶縁、１０・・・化学反応形無様含浸剤
（接着樹脂）、１１・・・下−：’イｋ、２１・・・上
コイル。 １−コイＪし 第１図 第２図　　　　　第３図 浸水時間　（Ｈｒ） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）絶縁被覆導体をほぼレーストラック状に複数回仮巻
   きしたコイル導体にガラス繊維布と集成マイカシートと
   を化学反応形無機接着剤で貼り合わせたプリプレグテー
   プを巻着被覆してなるユニットコイル、およびその複数
   個の直列体からなるコイル複数個を形成する工程と、こ
   のコイルの複数個のユニットコイルのコイル辺をスロッ
   トに順次拾い込み、鉄心に複数のコイルを装着する工程
   と前記化学反応形無機接着剤と同種の含浸材を含浸し加
   熱硬化する工程とを含むことを特徴とする耐熱回転電機
   巻線の製造方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、化学反
   応形無機接着材がアルキルシリケート系接着剤であるこ
   とを特徴とする耐熱回転電機巻線の製造方法。