JPS63114546A - 耐熱性回転電機コイルの絶縁処理方法 - 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〕 この発明は製鉄、製鋼あるいは化学工業などにおいて周
囲温度が３００℃を超えるような高温で、かつ高湿度の
もとで使用される回転電機のコイル絶縁処理方法に関す
る。

〔従来技術とその問題点〕

従来よシ回転電機のコイルには、一般に銅導体の外周に
有機物系のエナメル皮膜を複数回焼付を行なった絶縁電
線が用いられるが、３ｏｏ℃を超える耐熱性が要求され
る場合は、銅導体にニッケルメッキを施した上ガラス繊
維を巻き付けた被覆電線が使用される。これらの電線を
線輪状に成形した回転電機コイルを回転電機鉄心スロッ
ト内に挿入し、各コイルを結線したのち全体を絶縁フェ
ス中に浸漬してフェスを浸透させるか、真空含浸せしめ
た後、加熱硬化することにょ）絶縁処理を完成させてい
る。

上述した３００℃を超える絶縁処理において、フェス処
理された耐熱性電線の絶縁皮膜は一般に薄いので、被覆
！＃のガラス繊維の毛立ちによりガラス繊維が絶縁皮膜
よシ飛び出しピンホールを生ずる虞れがある。このため
上記ピンホールの欠陥を補い絶縁性向上させるために線
輪状に形成されたコイルの外表面にガラス繊維製のテー
プまたはシートを巻き付けて絶縁性を強化する方法が行
なわれておシ、具体的には次の方法が採用されている。

すなわち、コイルの外表面をガラス繊維テープに耐熱塗
料を塗布しながら巻き付けた後、あるいは予めガラス繊
維テープまたはシートに耐熱塗料を塗布または含浸させ
、加熱処理によシ半硬化状態としたテープまたはシート
をコイルに巻き付けた後、回転電機鉄心スロット内に挿
入し、その状態で加熱硬化を行なって絶縁処理する方法
である。

しかし上述した２方法のうち曲者の方法によると耐熱塗
料の塗り巻き作業の際に気泡を巻き込み、コイル内部に
空隙が残在し、また後者の半硬化テープを施す方法では
耐熱塗料を塗り巻きする必要がないので作業性は良好で
あるが、巻回作業時の応力がコイルの角部に集中し、コ
イル平坦部での絶縁寸法が大きくなるため、規定寸法の
鉄心スロット内に挿入できなくなる場合がある。さらに
鉄心を構成している積層鋼板の凸凹によって絶縁コイル
が傷つき易いなどの欠点がある。

またコイル絶縁層内に気泡や空隙が生じないように一般
的にはエポキシ樹脂のような無溶剤系の樹脂を真空含浸
することにより気泡を取り除くことはできるが、使用温
度が３００℃を超える雰囲気のなかで使用する耐熱塗料
としては溶剤を３０〜４０％を含有し、さらに無機充填
剤が３０〜４゜チ含むものが多いので多く、真空含浸時
に溶剤が必らずしも完全に除去できないことおよびコイ
ル表面に付着した充填剤に阻害されて塗料の浸透が充分
行なわれずコイル絶縁層内部に均一に含浸されないとい
う問題がある。

このような絶縁層を有する耐熱性回転電機コイルでは回
転電機運転中はコイルからの発熱により内部は高温かつ
乾燥状態となっているが、運転休止の場合は回転電機内
部と外部の温度差により水分の露結が生じる。この繰シ
返しが長期間にわたるとコイルの絶縁層は酸化劣化が進
行し、絶縁層の表面は露結した水分・湿気が徐々に絶縁
層中に浸透し、気泡や空隙に湿気が介在するようになり
絶縁抵抗が低下する。この露結を防止するために回転電
機運転休止中は回転電機内部に設置されたスペースヒー
タに通電して機内温度を高く保持し、かつ乾燥状態に保
つ必要がある。これは回転電機の小形化を妨げ、さらに
余分な電力を消費し、さらには特に超高温と蒸気・高湿
度の雰囲気中で使用される場合は安全を見込んだ運転時
間を設けなければならず、保守点検および分解点検を要
するなどの信頼性において難がある。

〔発明の目的〕

この発明は上述した事情に鑑み、３００℃以上の高温・
高湿度葵囲気においても、優れた耐熱性ならびに絶縁性
を有するコイルを容易に形成し得る絶縁処理方法を提示
することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明では、上記目的達成のため、被覆電線を巻回し
て線輪状に形成したコイルの外表面に施す絶縁層として
予めガラス繊維からなるテープを所定の塗膜厚みが得ら
れるように粘度を調整した耐熱塗料に浸漬して含浸を行
なったのち風乾して溶剤を揮発させ、このテープを加熱
して半硬化状態にして用いる方法で得られたテープをコ
イルの外表面に巻き付けた゛のち、このコイルの鉄心ス
ロットに収納される直線部をホットプレスで徐々に加熱
して圧縮し、半硬化状の絶縁層中の耐熱塗料の結合材が
硬化するまでに２回ガス抜きを行なう。

これでコイルにテープを巻き付ける際（（巻込んだ空気
等を追出し、コイル中の空隙をなくした後、徐々にプレ
ス圧力を高めて絶縁層間を緻密で均質な構成とするもの
である。さらに前記コイル直線部以外のコイルエンド部
は外表面に収縮離形フィルムを巻き付けて、収縮させる
ためにホットプレス金形の温度を利用して徐々に前記フ
ィルムを収縮させることによシ一体的に成形させること
ができる。このように絶縁処理されたコイルを回転電機
鉄心スロットに挿入したのち各コイル間を結線し、全体
を常温の耐熱塗料中に浸漬し、鉄心スロットとコイル直
線部との間の空隙をなくすために７００　ｔｔｓ　Ｈｙ
で真空脱気を行なった後に加熱硬化することで所望の絶
縁性を得ることができる。この場合の半硬化テープおよ
びコイル全体を含浸する耐熱塗料は同種のものが用いら
れるととＫよシコイル絶縁層内には空隙がなく、かつ加
熱圧縮によって緻密な絶縁が形成される。さらに鉄心ス
ロット内も充分に塗料が充填されることから湿気や水分
の介在を押え、絶縁抵抗の低下を防止できるとともに鉄
心スロットにコイルを挿入する作業が容易となる。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例を詳細に説明する。すなわちガラ
ス繊維織布からなるテープに塗料として３００℃以上の
耐熱性を有するポリシロキサン樹脂に親和分散性の超微
粒の合成弗素マイカ２０〜３０％を添加した不揮発分６
０％の塗料としてたとえば商品名ダイモマツハＳ−３０
０７（）ピー工業製）を用い、さらに厚さ０．１ｆｉの
ガラス繊維テープに所定の厚さの塗膜を得るために溶剤
を添加して粘度調整を行なった塗料中に常温の下で前記
ガラステープを浸漬したのち取り出し、常温で３０〜６
０分間加熱処理することにより半硬化状態のプリプレグ
テープを得るＯこの場合テープの厚さは０．１６箇とし
た。

第１図に示す被覆電線１を巻回して線輪状としたコイル
３は、上述と同質で不揮発分３５％に調整した塗料の中
に浸漬し、７００ｗＬＨ，の真空度で３〜５分間脱気を
行ない風乾後、１００℃で１時間、さらに１５０℃で１
〜２時間の加熱乾燥を行なった。６は鉄心スロットに挿
入されるコイル直線部、７はコイルエンド部である。こ
のようにして得られたコイル３の外表面に前述のプリプ
レグテープをハーフラップ巻き３回行なった断面を第２
図に示す。１ａは被覆電線１の導体、２は絶縁被覆、４
は絶縁層で、鉄心スロット内に挿入される直線部６はホ
ットプレス型にセットされ、１００℃から１５０℃の温
度まで約１時間で上昇させながら１０〜２５　ｋｇ／Ａ
のプレス圧力がかけられ、ガス抜きとして２回除圧が行
なわれる。さらに温度が１５０℃に到達した後は３５　
ｋｇＡのプレス圧力で３０〜６０分間加圧して硬化させ
られる。

次にコイルエンド部７は、その外表面に収縮離型フィル
ムとしてポリエステルフィルムをハークラップ１回巻き
され、ホットプレス金型の加熱温度によシ前記コイルエ
ンド巻回部を徐々に収縮させる。このように絶縁処理さ
れた絶縁コイルは、第３図に示す鉄心５のスロット部５
ａに収納され、各コイル間が結線された後、回転電機コ
イル全体を前記半硬化状のプリプレグテープで使用した
塗料と同一の塗料中に常温で浸漬し、７００　ｍ　Ｈｙ
の真空度で５〜１０分間の脱気が行なわれ、これを取出
して常温で風乾が行なわれる。次に加熱硬化として１０
０℃で１時間、１５０℃で１時間、２００℃で１６時間
の加熱処理が行なわれ絶縁処理は完了する。

次に前述した実施例と比較される従来例を下記する。ま
ず従来例１としては前述実施例で用いたコイルの外表面
にガラス繊維テープをノ・−フラップ３回巻きした絶縁
コイルを鉄心スロットに収納し、実施例での半硬化状の
プリプレグテープに使用した塗料を用いて常温で浸漬し
、７００ｍＨｒの真空度で５〜１０分間脱気を行なった
後風乾し、次に加熱硬化として１００℃で１時間、次に
１５０℃で１時間、さらに２００℃で１６時間の加熱処
理を行なう方法である。

次に従来例２としては、実施例におけるプリプレグテー
プを巻回したコイルの外表面全体を収縮離型フィルムを
ハーフラップ１回巻きしたのち、５０℃から１５０℃ま
で１時間かけて加熱し、さらに１５０℃で１時間保持し
た後、冷却して鉄心スロットに収納後実施例と同じよう
に回転電機コイル全体を含浸させ、加熱硬化も同じ条件
で行なう方法である。

以上述べたようにして得られた回転電機コイルを常温の
状態から４００℃までに２時間かけて昇温させ、４００
℃の状態で２日間保持したのち次に４００℃から２００
℃まで１時間かけて下降させて２００℃の状態の時に取
出して室温放置を１サイクルとして２回繰返したのち水
中に１時間浸漬し、水とコイル間の絶縁抵抗値を超絶綴
針を用いて電圧ＤＣ５００Ｖ印加して１分間値の条件で
測定した抵抗値の経時変化を第４図に示す。図中８曲線
はこの発明の実施例のもの、５曲線は従来例１、ｃ曲線
は従来例２である０これによると初期では実施例ａと従
来例Ｃとは差はないが、従来例すは絶縁抵抗値は１桁低
くなっている０ヒートサイクルととも従来例すは絶縁抵
抗値の低下が大きいが実施例ａは１０サイクル以降でも
低下率は小さく安定した特性を有する。そして従来例Ｃ
は実施例ａと従来例すとの中間的な特性を有している。

これは収縮フィルムの作用で若干コイル絶縁層が圧縮さ
れて絶縁層内の空隙を追い出していることがわかる。さ
らに実施例によるものは、プレス方式によシコイル絶縁
層内のガス抜きおよび圧縮により絶縁層が緻密に形成さ
れていることを示し顕著な効果が得られることがわかる
。

〔発明の効果〕

この発明によれば回転電機コイルの絶縁として半硬化状
のプリプレグテープを巻回して絶縁層を形成し、この絶
縁層をホットプレスで徐々に加温し、プリプレグチーブ
塗料が完全硬化する前にガス抜きを行なうことによシブ
リプレグテープに残存する溶剤およびテープ巻回時に巻
き込んだ空気を取り除くことができる。さらＫその後プ
レス圧力を高めて絶縁層を加熱圧縮するととＫよシ緻密
られる。

この結果、加熱・冷却にともなう絶縁層中の空隙部など
による膨張、収縮が発生することなく微少クラックやは
く離を起こさず湿気、水分の浸入および介在を許さない
ので絶縁抵抗値が安定する０また鉄心スロット内に絶縁
処理したコイルを収納する作業の場合でも絶縁寸法が均
一化されるため、収納時に無理な挿入作業が行なわれず
絶縁コイルを傷付けることがない。それがため傷などに
起因する絶縁劣化の進行もなく信頼性が高くなる０

【図面の簡単な説明】

第１図は被覆電線を複数回巻回して線輪状に成形したコ
イルの外形図、第２図はこの発明の実施例により絶縁処
理された絶縁コイルの断面図、第３図は鉄心スロット内
に収納し、た絶縁コイルの断面図、第４図はこの発明の
実施例で得られた絶縁コイル、従来例ＩＫよる絶縁コイ
ル、従来例２による絶縁コイルの絶縁抵抗値の変化を示
す曲線図である。 な絶縁構造となり、欠陥部のない絶縁コイルが得第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）絶縁電線を複数回巻回して線輪状とし、これに絶縁
   処理を施してなる回転電機コイルにおいて、複数本の絶
   縁電線によつて構成される線輪の外表面に、ガラス繊維
   織布に耐熱性塗料を塗布または含浸せしめて半硬化状と
   したプリプレグテープを巻き付けた絶縁線輪を、ホット
   プレスにより加熱圧縮硬化させて絶縁層を形成したこと
   を特徴とする耐熱性回転電機コイルの絶縁処理方法。