JPS62247740A - 界磁巻線の製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は水！ｌ［：９！電機、同期電動機あるいは直流
機のような突極形回転電機の回転子に取付けられる界磁
巻線の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来の突極形磁極は第５図（、）に示すように磁極鉄心
（１）に対地絶縁層（２）が設けられ電気導体である銅
帯に３）と層間絶縁物（４）とからなる界磁コイル（５
）の−１−ド部にそれぞれ−１一部カラー（６）と下部
カラー（７）を当て磁極鉄心（１）に組込んで形成され
る。

界磁コイル（５）は、平角の銅帯（３）を額縁状に平打
巻（エツジワイズ）あるいは銅帯（３）をコーナ一部で
銀ロー付けまたは溶接により巻上げた後層間に層間絶縁
物（４）を設けている。この層間絶縁物（４）の材料に
は、絶縁紙、耐熱アスベスト紙、芳香族ポリアミ１く紙
等のような薄葉材料を使用し、これに熱硬化性樹脂を含
浸し、銅帯（３）の−面に熱硬化性樹脂を塗布して前記
薄葉材料を１〜２枚貼付し、銅帯（：ｔ）の他の血には
熱硬化性樹脂を塗布して才９く。このような作業を繰返
し、全ての銅帯（３）に層間絶縁物（４）を貼付けた後
、各層間をそろえて、−っのコイルとしてまとめて加熱
圧縮し、熱硬化性樹脂を硬化させて界磁コイル（５）を
製造している。

次に熱硬化ｆ１樹脂を含有した硬化型絶縁薄葉シートを
巻回し、対地絶縁層（２）を設けて成る磁極鉄心（１）
に」ユ部カラー（６）を装着し、前記で製造した界磁コ
イル（５）を磁極鉄心に装着後、下部カラー（７）を当
て磁ｔ４ｊを形成する。

次いで第５図（ｂ）に示すように回転子継鉄（ｌａ）に
磁極を装着した後界磁コイルの接続導体（８）は六角ポ
ルＩ−（９）により絶縁ブロック（１０ａ）　、　（１
０ｂ）、絶縁ブッシング（１１）、絶縁ワッシャ（１２
）、ワッシャ（１３）とで回転子継鉄（ｌａ）に締結組
立られている。

組立完了後接続導体（８）と接続部全体に絶縁ワニスを
塗布しながら絶縁テープ（１４）を巻き絶縁する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の界磁巻線の製造方法では水力発電所、工場の
回転電機に対しての据付は環境は厳しい雰囲気である。

例えば開放型冷却方式の回転電機は室内又は屋内又はハ
（外冷気を給気し回転電機の界磁巻線や鉄心を冷却して
室外に放出させる方式である。室内や外気の湿度が高い
場合、従来の界磁コイルはターン間以外の外表面は絶縁
されず露出しているため、コイル表面に結露が生じ、界
磁巻線の絶縁抵抗値を低下させる問題がある。また界磁
コイル相互間接続部や、励磁銅帯接続部（図示せず）は
接続導体（８）のたわみ性を容易にすることや接続部の
分解を容易にするため、接着用ワニスを塗布しながら薄
葉絶縁テープを巻回する方法であった。このため外気湿
度が高い場合、冷気と湿度の関係から回転電機停止後接
続部の絶縁テーピング部や締結ボルト等の接続部全体お
よび近傍表面に結露が生しる。特に絶縁テーピングの際
、六角ボルト（９）や絶縁ワッシャ（１０ａ）　、　（
１０ｂ）のコーナ一部はテーピングが困難であり、空間
が出きやすく、結露した場合絶縁テーピング部（１４）
が吸湿しやすくなる。

前述の界磁コイルと前述の接続部の巻線が結露によって
時間の経過と共に界磁巻線の絶縁抵抗値は低下し遂には
絶縁抵抗値が“零″になり再起動ができなくなる大きな
問題を生じる欠点があった。

本発明は突極形界磁巻線全体が回転電機停止時、高湿度
雰囲気中にさらされ結露しても絶縁抵抗値の低下が極端
に小さい界磁巻線の製造方法を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、平角の
銅帯を額縁状に平打巻又は接合巻し、巻回後層間に層間
絶縁物を挟み込み、加熱圧縮して界磁コイルを形成し、
この界磁コイル外表面にエポキシ樹脂と酸無水物を必須
成全として絶縁基材に対し２０重量％以上塗布または含
有させたプリプレグ絶縁テープを巻回後減圧容器中で加
熱脱気し、その後加熱圧縮してプリプレグ絶縁層を硬化
して成る界磁コイルを製作する第一工程と、界磁コイル
を磁極鉄心に装着後、界磁コイル相互間を接続する接続
導体部外周凹凸部にエポキシコンパウンドまたはシリコ
ーンゴム等を塗布して凹凸部を平滑にし、シリコーンゴ
ム、シリコーンゴムス又はシリコーン油等のシリコーン
類を含有する絶縁繊維材を接続溝体部平滑外周に巻回し
絶縁層を形成する第２［程からなることを特徴とする界
磁巻線の製造方法を提供する。

（作　用） このように構成されたものにおいては、界磁コイルの外
表面にプリプレグ絶縁テープを巻回後、減圧容器中で加
熱脱気し、その後、加熱圧縮し、プリプレグ絶縁層を硬
化しているので界磁コイルは外気に対して絶縁される。

そして接続導体部も凹凸を無くして、シリコーン類を含
有する絶縁繊維材を巻回しているので、接続導体部も外
気に対して絶縁される。従って界磁コイルと接続導体部
とから成る界磁巻線は、外気に対して強固に絶縁され、
外気中の湿気を吸うことが無くなる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について、第１図（ａ）。

（ｂ）および第２図を参照して説明する。平角の銅帯（
３）を額縁状に平打巻あるいはコーナ部を銀ロー付けま
たは溶接により巻」―げろ。次いで圧縮性の良い薄葉材
料例えばアスベスト紙、ガラスベスト紙、アラミツド紙
等の片面にビスフェノール系エポキシ樹脂例えばエピコ
ート８２８（シェル社商品名）４５〜５０重量％にエピ
コー１〜１００１　（シェ／Ｌ／　礼商品名）Ｏ〜２０
重ｂｔ’ｘ、とエポキシノボラック系樹脂、例えばＤｌ
ｊＮ　／１３８（ダウ礼商品名）４０〜２０重量％とを
用い、これに硬化剤として一液性でポットライフの長い
三ツツカホー素あるいはジシアンジアミドを５〜１０重
旦％の割合で混合して熱硬化性樹脂を製造し、これを前
述の薄葉材料に塗布し、薄葉プリプレグ材を得る。

前述で製造した熱硬化性樹脂を銅帯（３）の−面に塗布
し前述薄葉プリプレグシート材を２枚貼付け、銅帯の他
の一面にも前述製造の熱硬化性樹脂を塗布する。この作
業を繰返して全ての銅帯に層間絶縁物（４）を貼付けた
後、各層間をそろえて一つのコイルとしてまとめる。次
いで１３０〜１６０℃の温度で加熱しな力’　Ｅ）、＋
（１〜１５０ｋＩζ／ｄの圧力を掛は加熱圧縮し熱硬化
性樹脂を硬化させて界磁コイル（５）を製造する。

次いで製造した界磁コイル外表面に巻回するプリプレグ
絶縁テープに含有する熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂と
酸無水物を必須成分とし、界磁コイル巻回作業を容易に
しテープの可使時間を長くするため適度の溶剤分を含有
させる。

具体例として本実施例におけるエポキシ樹脂はビスフェ
ノールＡ系エポキシ樹脂、エピコート８２８、４５〜３
５重量％とエピコート１００１．、　３５〜１５重量％
（いずれもシェル社商品名）に酸無水物（メチルナジッ
ク酸無水物）を加えたのち、アセ１−ン、トルエンある
いはメチルケ１−ンの溶剤を加えてプリプレグ絶縁テー
プに含有する熱硬化性樹脂を製造する。

次いでプリプレグ絶縁テープの製造は前述で製造した熱
硬化性樹脂を絶縁基材例えばガラスシート、マイカシー
１へ、アラミツドシート３０重量％（２０重址％以」二
が良い）含有させる。次いで８０〜１２０°Ｃの温度で
３０〜６０分間加熱乾燥を施し、プリプレグ絶縁テープ
を製造する。

絶縁基材に対し熱硬化性樹脂を２０重量％以上とした理
由はコイル表面で結露を生じた時樹脂量が２０重量％以
下では界磁巻線の絶縁抵抗値を低下させてしまうためで
ある。

次いでプリプレグ絶縁テープを前述で製造した界磁コイ
ル外表面に一定の張力にて半重巻で２回巻回し、プリプ
レグ絶縁層（２ａ）を形成する。その層上に離型性薄葉
テープ（例えばテフロン）を巻回し、その上に加熱収縮
性のテープ（例えばポリエチレンテレフタレート）を巻
回する。このように製造された界磁コイルを減圧（真空
）および加圧可能なタンクに挿入する。

次に第２図の破線で示す減圧加圧曲線に示す如く界磁コ
イルが約３０℃に達したら減圧（５Ｔｏｒｒ以下）し、
約１２時間減圧状態におき、かつ、加熱脱気する。加熱
脱気は第２図の１点鎖線で示す加熱温度曲線の如く２０
〜４５℃の間でほぼ真線状に加熱し、約１２時間後に界
磁コイル温度が１１５〜１３０°Ｃの間に達するように
加熱温度をコントロールする。

然る後に減圧■；で第２図の如く界磁コイルが１１５〜
１３０°Ｃの温度に達したら、ただちに（３０〜６０分
間）プリプレグ絶縁テープの樹脂がゲル化を開始する温
度即ち１６５±５℃に熱した熱軟化性流体絶縁物で界磁
コイルを完全に覆った後１５５〜１８０℃になるよう加
熱温度をコントロールしながらコイル表面に５〜１５ｋ
ｇ／ｃＪの圧力で１５時間加熱圧縮する。次いで熱軟化
性液体絶縁物を取り去り６０〜８０℃まで冷却してタン
クから取り出すことによりプリプレグ絶縁層（２ａ）が
界磁コイルに密着し硬化して成る絶縁抵抗低下防止絶縁
界磁コイルを得る。

このようにして得られた本実施例の界磁コイル絶縁は減
圧含浸方式に比較して次のような作用で優れた特性を有
する。

加熱収縮性テープと熱硬化性流体絶縁物による加熱圧縮
方式のため幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、厚さ７０
０ｍｍを越える超大形界磁コイルの外表面にて、コイル
コーナ一部等の圧縮の困難な箇所も含めて均一に絶縁物
はコイル銅帯に密着する。

エポキシ酸無水物を用いた樹脂の硬化特性を十分検討結
果、第２図に示す加熱脱気の温度−４二昇法は熱軟化性
流体絶縁物で界磁コイルを覆う前にコイル銅帯（３）と
層間絶縁物（４）およびプリプレグ絶縁層（２ａ）間は
完全に溶剤空気を脱気でき、また加熱されてやわらかく
なったプリプレグ絶縁層（２ａ）はその層上に巻回して
いる加熱収縮テープが８０’Ｃ近傍より徐々に収縮して
１１５〜１３０℃に達した絶縁層表面は樹脂層と一体と
なり熱軟化性液体絶縁物を侵入させない硬化した絶縁層
となる。しかも加熱、乾燥、硬化工程を一タンク内で処
理しろるので、工程間のハンドリングと移動による絶縁
損傷を防止できる優れた特性を有し且つ耐熱性としてＦ
種絶縁を得ることができる。

第２図の減圧加熱−上昇法を外れた場合は次の問題点を
生じる。上限を越えた時減圧加熱脱気途中で絶縁表面層
が半硬化してしまい、絶縁層内に溶剤、空気が含まれた
状態でプリプレグ絶縁層（２ａ）は硬化してしまう欠点
を生じる。また下限以下の場合は減圧力ＩＩ熱脱気終了
時間に達してもプリプレグ絶縁層（２ａ）中に溶剤空気
が含まれた状態で樹脂のゲル化を開始する温度となるの
で、やはり溶剤、空気が残った状態でプリプレグ絶縁層
（２ａ）が硬化するとともに所定の絶縁層の厚さが得ら
れない欠点となる。

次に接続部の構成を説明する。前述層間絶縁薄葉材料と
同じ熱硬化性樹脂を含有して加熱硬化させた硬化型絶縁
薄葉シー１−（例えばガラス基材薄葉シート）を巻回し
、対地絶縁層を設けて成る磁極鉄心（１）に」二部カラ
ー（６）を装着し、前述で製造した絶縁抵抗低下防止絶
縁を有した界磁コイル（５）に磁極鉄心を挿入後下部カ
ラー（７）を当てて磁極を形成する。然る後回転子継鉄
（１ａ）に磁極を装着し、界磁コイルの相互間接続部は
第１図（ｂ）に示すように接続導体（８）を六角ボルト
により絶縁ブロック（１０ａ）、　（Ｊｏｂ）、絶縁ブ
ッシング（１１）、絶縁ワッシャ（１２）、ワッシャ（
１３）とで回転子継鉄（１ａ）に締結組ｑてる。組立て
られた接続部の露出している接続導体（８）と六角ポル
１〜、絶縁ワッシャー（１２）等の接続導体外周凹凸部
にチクソトロピックペースト状で空気中の水分と反応し
て硬化する一液性シリコーンゴム（例えばＴＳＥ３７０
ＲＴＶ東芝シリコーン社）を十分外表面に塗り付け、３
０分間反応させてシリコーンゴム層（１５）を形成する
。更に絶縁繊維材（例えばガラステープ、ポリエステル
テープ、ガラスポリエステル混繊テープ）に液状（３０
０〜１０００センチボイズ）で−液性シリコーンゴム（
例えばＹＥ　３０８５東芝シリコ一ン社）を含浸させた
絶縁繊維材テープをテーピングして絶縁繊維材テープ層
（１６）を形成する。

このように構成する本実施例の接続部の絶縁処理方法に
ついて作用を説明する。相互間接続部が回転子継鉄に六
角ボルトで組立てられた後、−液性シリコーンゴムを接
続片の露出部や六角ボルト等の接続導体外周凹凸部全体
がチクソトロビックペース１−状のシリコーンゴ１１で
覆われるし、ペースト状のためシリコーンゴムのたれ流
れが均一にコーティングされ硬化することにより接続部
全体を外気から完全にしゃ断することができる。次いで
接続部の大地間絶縁と接続導体外周凹凸コーティング部
を保護するため絶縁繊維材テープに十分含有するように
液状の一液性シリコーンゴムを含浸させながらテーピン
グする。ガラステープのような絶縁繊維材にシリコーン
ゴムを含浸させる事によりガラステープ等の繊維自身の
吸湿がなくなり、従って、接続部に結霧が生じても界磁
巻線の絶縁抵抗の低下を発生させる事はない。またシリ
コーンゴムの機械的強度が繊維基材テープ層（１６）に
よって補われることにより硬実な界磁巻線の絶縁抵抗低
ド対策を施こすことができる。

本実施例は界磁コイルおよびコイル接続部（接続導体外
周凹凸部）等の界磁巻線全体を絶縁、コーティングする
ことにより、いかなる箇所の巻線をも外気からしゃ断す
ることが可能となる。界磁コイル本体の絶縁層は完全に
導体を密着しているので運転中の遠心力や負荷変動によ
る熱変形を生じても変形に対し十分追従する。更に界磁
巻線相互間の接続部は運転中の遠心力や負荷変動による
線輸相〃間の接続部は運転中の遠心力や負荷変動による
熱変形を生じるためフレキシビリティ−が必要となるが
、シリコーンゴムの場合これらの変形に対し１−分追従
するため、界磁巻線は起動停止の頻度の多い運転でも、
従来の界磁巻線に比べ絶縁層表面の亀裂の発生もなく、
そこからの吸湿する問題もない。

従って、第３図に示すように本実施例にて製造した界磁
巻線の印加電圧に対するｔａｎδ特性曲線は、実線で示
す水浸漬前の値に比べて、破線で示す２４時間、水浸漬
後の値が大して大きくならなかった・ また第４図の絶縁抵抗の変化曲線に示すように回転電機
停止後３０時間経ても、従来例が殆んど零になるのに対
して、本実施例は殆ど変化せず、１５０ＭΩ程度であっ
たことから、本実施例の優秀なことが実証された。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においての界磁コイル対地絶
縁層は特長のある加熱減圧加圧処理によって絶縁層に空
隙もなく導体に密着し、且つ接続導体外周凹凸部のある
接続導体の周囲にシリコーンゴムと繊維材とからなる絶
縁層を形成するようにしたので界磁巻線は吸湿せず、亀
裂も入らず、高い絶縁抵抗を維持することができ、信頼
性の高＝１５− い界磁巻線の製造方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の方法の一実施例に
て製造途中の界磁巻線の界磁コイルおよび接続導体部を
示す断面図、第２図は第１図（ａ）の界磁コイルを減圧
加圧する条件と加熱する条件の関係を示す曲線図、第３
図は第１図（ａ）、（ｂ）の巻線完成後の水に浸漬前後
のｔａｎδ−電圧特性を示す曲線図、第４図は第１図（
ａ）、（ｂ）にて製造後の界磁巻線と、従来例のものと
の回転電機停止後の時間に対する絶縁抵抗を示す曲線図
、第５図（、）および（ｂ）は従来例の界磁コイルおよ
び接続導体部を示す断面図である。 １・・・界磁鉄心、　　　　　　１ａ・・・回転子継鉄
、２・・対地絶縁層、　　　　　２ａ・・・プリプレグ
絶縁層、３・・銅帯、　　　　　　　　４・・・層間絶
縁物、５・・・界磁コイル、　　　　　８・・・接続導
体、９・・・六角ポル１へ、　　　　　１０ａ、　］、
Ｏｂ・・・絶縁ブロック、１５・・シリコーンゴム層、
　　１６・・・絶縁繊維材テープ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）平角の銅帯を額縁状に平打巻又は接合巻し、巻回
   後層間に層間絶縁物を挟み込み、加熱圧縮して界磁コイ
   ルを形成し、この界磁コイル外表面にエポキシ樹脂と酸
   無水物を必須成分として絶縁基材に対し２０重量％以上
   塗布または含有させたプリプレグ絶縁テープを巻回後減
   圧容器中で加熱脱気し、その後加熱圧縮してプリプレグ
   絶縁層を硬化して成る界磁コイルを製作する第一工程と
   、界磁コイルを磁極鉄心に装着後、界磁コイル相互間を
   接続する接続導体部外周凹凸部にエポキシコンパウンド
   またはシリコーンゴム等を塗布して凹凸部を平滑にし、
   シリコーンゴム、シリコーンワニス又はシリコーン油等
   のシリコーン類を含有する絶縁繊維材を接続導体部平滑
   外周に巻回し絶縁層を形成する第２工程からなることを
   特徴とする界磁巻線の製造方法。
2. （２）減圧中での加熱脱気はエポキシ樹脂と酸無水物を
   必須成分とした樹脂をコイル導体に密着し、界磁コイル
   温度が２０〜４５℃に達した時点から減圧し５ｍｍＨｇ
   以下の減圧中で１０〜１５時間の間に１１５〜１３５℃
   まで直線状に上昇させた後、１５０〜１８０℃に熱した
   熱軟化性絶縁物で界磁コイルを覆うことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の界磁巻線の製造方法。
3. （３）エポキシコンパウンドはビスフェノールＡ形エポ
   キシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂と酸無水物と３級ア
   ミンおよびフィラを組成物とすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の界磁巻線の製造方法
   。
4. （４）シリコーンゴムは常温で硬化するシリコーン組成
   物からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の界磁巻線の製造方法。