(57)【要約】【課題】本発明は、主絶縁層の主絶縁テープが全周に亘って均等な厚さにできる回転電機のコイル製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、素線絶縁層１７で被覆された素線導体１６を複数本まとめて素固めコイル１５を形成し、この素固めコイル１５の角部（１８Ｃ，２２Ｃ）に常温では固体で加熱すると流動しさらに高温で加熱すると硬化する第１の絶縁樹脂１９を配置し、この状態で主絶縁テープ２０を巻き付け、次に、熱硬化性の第２の絶縁樹脂を含浸させてから全体を第１回の加熱を行って前記第１の絶縁樹脂を流動化させ、その後、さらに高温で第２回の加熱を行って前記第１の絶縁樹脂と第２の絶縁樹脂を硬化させて主絶縁層２１を形成したのである。【選択図】図３
2011250563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素線絶縁層で被覆された素線導体を複数本まとめて素固めコイルを形成し、この素固めコイルの角部に常温では固体で加熱すると流動しさらに高温で加熱すると硬化する第１の絶縁樹脂を配置し、この状態で主絶縁テープを巻き付け、次に、熱硬化性の第２の絶縁樹脂を含浸させてから全体を第１回の加熱を行って前記第１の絶縁樹脂を流動化させ、その後、さらに高温で第２回の加熱を行って前記第１の絶縁樹脂と第２の絶縁樹脂を硬化させて主絶縁層を形成したことを特徴とする回転電機のコイル製造方法。
【請求項２】
前記第１の樹脂は、素固めコイルの角部に配置した充填物の角部を面取りした部分に貼り付けたことを特徴とする請求項１記載の回転電機のコイル製造方法。
【請求項３】
前記第１の樹脂は、素固めコイルの上下端に当接する板状の充填物の角部を面取りした部分に貼り付けたことを特徴とする請求項１記載の回転電機のコイル製造方法。
【請求項４】
前記主絶縁テープの内側に半導電性テープを巻き付けることを特徴とする請求項１記載の回転電機のコイル製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機の回転子コイルや固定子コイルの製造方法に係り、特に、高電圧で運転する回転電機に好適な回転電機のコイル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に回転電機のコイルは、素線絶縁層で被覆された素線導体を複数本まとめてその外周に主絶縁テープを均一な厚さとなるように巻き付けて主絶縁層を形成し、その後、主絶縁層や素線絶縁層を含め素線導体間に熱硬化性の絶縁樹脂を真空含浸あるいは滴下含浸させた後、前記含浸した絶縁樹脂を加熱硬化して形成している。
【０００３】
しかしながら、絶縁樹脂の加熱硬化時に、主絶縁層の主絶縁テープ基材と熱硬化性の絶縁樹脂との熱膨張差によって、コイル断面の角部の絶縁樹脂が角部以外に流動してしまい、その結果、コイル断面の角部以外は主絶縁テープ基材が流動してきた絶縁樹脂により膨らみ、そのために、コイル断面の角部における主絶縁テープ基材がコイル断面の角部に近接し、他の部分の主絶縁層の厚さよりも薄くなる現象があり、コイル断面の角部における電界集中と相まって絶縁耐力が低下する問題があった。
【０００４】
これらコイル断面の角部の絶縁樹脂の加熱硬化時の流動による樹脂量の減少を補充するために、コイル断面の角部に、主絶縁テープの巻き付け時にマイカコンパウンド材などの別の絶縁層を巻き込むコイルが、例えば特許文献１に開示のように、既に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示のコイルは、別の絶縁層を巻き込むことで、コイル断面の角部の絶縁層の厚さを厚くしようとしている。しかしながら、熱硬化性樹脂の含浸後の加熱硬化時における絶縁樹脂の流動による主絶縁テープの変位については考慮されておらず、結局、巻き込まれた別の絶縁層を含めてコイル断面の角部における主絶縁テープは角部に接近することは避けられず、絶縁耐力が低下することになる。
【０００７】
本発明の目的は、主絶縁層の主絶縁テープが全周に亘って均等な厚さにできる回転電機のコイル製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、素線絶縁層で被覆された素線導体を複数本まとめて素固めコイルを形成し、この素固めコイルの角部に常温では固体で加熱すると流動しさらに高温で加熱すると硬化する第１の絶縁樹脂を配置し、この状態で主絶縁テープを巻き付け、次に、熱硬化性の第２の絶縁樹脂を含浸させてから全体を第１回の加熱を行って前記第１の絶縁樹脂を流動化させ、その後、さらに高温で第２回の加熱を行って前記第１の絶縁樹脂と第２の絶縁樹脂を硬化させて主絶縁層を形成したのである。
【０００９】
このように常温では固体で加熱すると流動しさらに高温で加熱すると硬化する第１の絶縁樹脂を素固めコイルの角部に配置することで、第１回の加熱時に第１の絶縁樹脂は流動して素固めコイルの角部に対応する主絶縁テープに吸収されるので、素固めコイルの角部における絶縁樹脂量は他の部分に比べて多くなる。その結果、第２の絶縁樹脂の一部が素固めコイルの角部以外に流動してもそれを第１の絶縁樹脂で補充することができるので、主絶縁層全周における樹脂量をほぼ均一にすることができる。したがって、この状態で第２の加熱を行えば、素固めコイルの角部における主絶縁テープを他の部分における主絶縁テープと同様に素固めコイルに対してほぼ均等に配置することができ、絶縁耐力の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明によれば、主絶縁層の主絶縁テープが全周に亘って均等な厚さにできる回転電機のコイル製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による回転電機のコイル製造方法の第１の実施の形態を示す第１の工程における素固めコイルの断面図。
【図２】本発明による回転電機のコイル製造方法の第１の実施の形態を示す第２の工程における素固めコイルの断面図。
【図３】本発明による回転電機のコイル製造方法の第１の実施の形態を示す第３の工程におけるコイルの断面図。
【図４】本発明による回転電機のコイル製造方法の第１の実施の形態を示す第４の工程におけるコイルの断面図。
【図５】本発明による回転電機のコイル製造方法の第２の実施の形態を示す第１の工程における素固めコイルの断面図。
【図６】本発明による回転電機のコイル製造方法の第２の実施の形態を示す第２の工程におけるコイルの断面図。
【図７】本発明による回転電機のコイル製造方法の第２の実施の形態を示す第３の工程におけるコイルの断面図。
【図８】本発明による回転電機のコイル製造方法によって製造された回転電機を示す概略断面図。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による回転電機のコイル製造方法の第１の実施の形態を図１〜図４及び図８、図９に基づいて説明する。
【００１３】
まず、回転電機の構成を図８及び図９に基づいて説明する。回転電機である例えばタービン発電機１は、回転軸２に設けられた回転子３と、この回転子３の外周に空隙を介して設置された固定子４と、この固定子４を支持する固定子枠５と、この固定子枠５を支持し前記回転軸２を回転自在に支承する端枠６とより構成されている。
【００１４】
前記固定子４は、電磁鋼板を回転軸方向に多数枚積層し積層端側から押え板８で締め付けて形成した固定子鉄心７と、この固定子鉄心７に装着された固定子コイル９とを備えている。
【００１５】
固定子鉄心７の内径側全周に亘って、図９に示すように、軸方向に沿うスロット１０が複数形成されている。そして、このスロット１０内には、下敷き１１、固定子コイル９の底コイル９Ｂ、中間スペーサ１２、固定子コイルの上コイル９Ａ、スペーサ１３の順に装着され、最後に、これらを支持するための楔１４がスロット１０の開口側に装着されている。
【００１６】
このような固定子コイル９の底コイル９Ｂと上コイル９Ａの本実施の形態による製造方法を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１７】
まず、図１に示すように、第１の工程で素固めコイル１５を形成する。素固めコイル１５は、素線導体１６の表面に素線絶縁層１７を被覆し、これら素線絶縁層１７を被覆した素線導体１６を複数本、スロット長手方向に転位させながらまとめ、転位で生じた段差部に充填物１８を充填させて一括加熱成形したものである。そして充填物１８の角部には所定の曲率を有する曲面や平面等の面取り部１８Ｃを形成している。この面取り部１８Ｃは、加熱成形時の成形型に面取りに対応する突部を形成しておいて加熱成形時に形成してもよく、加熱成形後に切削して形成してもよい。また、充填物１８としては、完成後の固定子コイル９の角部における電界集中を緩和するために、半導電性の材料、例えばカーボン粉末を混入させた熱硬化性樹脂を用いるのが望ましい。
【００１８】
次に、第２の工程として、図２に示すように、素固めコイル１５の角部の面取り部１８Ｃに第１の絶縁樹脂１９を接着剤などで貼り付ける。この第１の絶縁樹脂１９は、常温で流動性を持たない固形であって、常温より高い温度を加えると一旦流動性を持ち、さらに高い温度を加えることで硬化する性質を有するものであり、例えば、米国  Multi−seals社製のエポキシ樹脂（商品名：Uni-form）がある。
【００１９】
その後、第３の工程で、図３に示すように、素固めコイル１５及び第１の絶縁樹脂１９の外周に、絶縁樹脂未含浸の主絶縁テープ２０を一定の張力を持ってしわが発生しないように複数回巻き付ける。ここで、主絶縁テープ２０は、例えば、多数のマイカ片を主絶縁テープ基材としてガラス繊維不織布で裏打ちしたもので、絶縁樹脂を含浸していないので、ドライマイカテープといわれている。このように、主絶縁テープ２０を巻き付けることで、主絶縁テープ２０の内周長は、素固めコイル１５の外周長より長くなる。
【００２０】
そして、主絶縁テープ２０を巻き付けた素固めコイル１５に、液状の第２の絶縁樹脂、例えばエポキシ樹脂を真空含浸設備や滴下含浸設備を用いて含浸させる。このようにすることで、素固めコイル１５の面取り部１８Ｃ近傍には、第１の絶縁樹脂１９と含浸された第２の絶縁樹脂とが存在し、その樹脂量は第２の絶縁樹脂のみを含浸した部分に比べて多くなる。
【００２１】
その後、第４工程で、第２の絶縁樹脂を含浸させた素固めコイル１５や主絶縁テープ２０に対し、第１回の加熱成形を行う。この第１回の加熱成形時に、前記第１の絶縁樹脂１９が液化して主絶縁テープ２０に吸収される。同時に含浸された第２の絶縁樹脂は加熱成形により膨張し面取り部１８Ｃ以外に流動する。しかしながら、第２の絶縁樹脂が流動した分、第１の絶縁樹脂１９が補充することになる。その結果、図４に示すように、第２の絶縁樹脂が面取り部１８Ｃ以外に流動して膨張することにより、主絶縁テープ２０を面取り部１８Ｃ側に接近させる。しかしながら、主絶縁テープ２０が第２の絶縁樹脂の流動や傍聴により面取り部１８Ｃ側に接近しても、当初、第１の絶縁樹脂１９が存在し加熱により主絶縁テープ２０に吸収された部分を埋めることになるので、主絶縁テープ２０の面取り部１８Ｃの肉厚ｔＣは、側部の肉厚ｔＷや上下部の肉厚ｔＨとほぼ同じになり、主絶縁テープ２０も素固めコイル１５の全周に亘ってほぼ均等に巻き付けられることになる
上記状態において、第２の加熱成形を行うことで、第１の絶縁樹脂１９と第２の絶縁樹脂は硬化し、素固めコイル１５の外周に、ほぼ均一な厚さの主絶縁層２１が形成されることになる。その結果、固定子コイル９（９Ａ，９Ｂ）の角部における絶縁耐力の低下を抑制することができる。
【００２２】
以上説明したように本実施の形態によれば、主絶縁層２０の主絶縁テープ２０が全周に亘って均等な厚さにできるタービン発電機１の固定子コイル９（９Ａ，９Ｂ）を得ることができ、絶縁耐力の低下を防止することができる。
【００２３】
次に、本発明による回転電機のコイル製造方法の第２の実施の形態を図５〜図７に基づいて説明する。尚、図１〜図４に付した符号と同一符号は同一構成部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。
【００２４】
本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、素固めコイル１５の上下端に素固めコイル１５と同一幅の板状の充填物２２を配置して主絶縁テープ２０を巻き付けるようにしたのである。この充填物２２は、第１の実施の形態による充填物１８と同様の材料で形成され、その幅方向両端部に面取り部２２Ｃを形成しており、この面取り部２２Ｃに第１の実施の形態と同じ第１の絶縁樹脂１９を貼り付けている。
【００２５】
そして、図５に示すように、素線導体１６の表面に素線絶縁層１７を被覆し、これら素線絶縁層１７を被覆した素線導体１６を複数本、スロット長手方向に転位させながらまとめ、転位で生じた段差部に充填物１８を充填させて一括加熱成形して素固めコイル１５を形成することは第１の実施の形態と同じである。このような素固めコイル１５の上下端に板状の充填物２２を当接させる。
【００２６】
次に、第２に工程として、板状の充填物２２の面取り部２２Ｃに第１の絶縁樹脂１９を接着剤などで貼り付ける。
【００２７】
その後、第３の工程で、図６に示すように、素固めコイル１５及び第１の絶縁樹脂１９を貼り付けた充填物２２の外周に、絶縁樹脂未含浸の主絶縁テープ２０を一定の張力を持ってしわが発生しないように複数回巻き付ける。このように、主絶縁テープ２０を巻き付けることで、主絶縁テープ２０の内周長は、第１の絶縁樹脂１９を貼り付けた分、素固めコイル１５の外周長より長くなる。
【００２８】
そして、主絶縁テープ２０を巻き付けた素固めコイル１５に、液状の第２の絶縁樹脂、例えばエポキシ樹脂を真空含浸設備や滴下含浸設備を用いて含浸させる。このようにすることで、充填物２２の面取り部２２Ｃ近傍には、第１の絶縁樹脂１９と含浸された第２の絶縁樹脂とが存在し、その樹脂量は第２の絶縁樹脂のみを含浸した部分に比べて多くなる。
【００２９】
その後、第４工程で、第２の絶縁樹脂を含浸させた素固めコイル１５や主絶縁テープ２０に対し、第１回の加熱成形を行う。その結果、第１の実施の形態と同じように、主絶縁テープ２０の面取り部２２Ｃの肉厚ｔＣは、側部の肉厚ｔＷや上下部の肉厚ｔＨとほぼ同じになり、主絶縁テープ２０も素固めコイル１５の全周に亘ってほぼ均等に巻き付けられることになる
上記状態において、第２の加熱成形を行うことで、第１の絶縁樹脂１９と第２の絶縁樹脂は硬化し、素固めコイル１５の外周に、ほぼ均一な厚さの主絶縁層２１が形成されることになる。
【００３０】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同じ効果を奏することができるほか、第１の実施の形態に比べ、第１の絶縁樹脂１９を貼り付けた充填物２２を予め用意しておくことができるので、コイル製造作業を容易にし作業時間を短縮することができる。
【００３１】
ところで、本実施の形態において、第３の工程で、主絶縁テープ２０を巻き付ける際、半導電性テープ２３を巻き付けておくことで、内部コロナシールド層を有する固定子コイル９（９Ａ，９Ｂ）を得ることができる。
【００３２】
ところで、以上の説明は、真空含浸設備や滴下含浸設備を用いて含浸させコイルのみに第２の絶縁樹脂を含浸させたが、図９に示すように、固定子鉄心７に図３及び図６のコイルを組み込んだ状態で全体に第２の絶縁樹脂を含浸させるようにしてもよい。
【００３３】
また、以上の説明は、タービン発電機の固定子コイルを一例に説明したが、回転子コイル（図示せず）についても適用できるのは云うまでもない。
【００３４】
さらに、回転電機としてタービン発電機を説明したが、水車発電機や電動機のコイルにも適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
９…固定子コイル、９Ａ…上コイル、９Ｂ…底コイル、１５…素固めコイル、１８，２２…充填物、１８Ｃ，２２Ｃ…面取り部、１９…第１の絶縁樹脂、２０…主絶縁テープ、２１…主絶縁層。
【図１】
2011250563.tif 000003
【図２】
2011250563.tif 000004
【図３】
2011250563.tif 000005
【図４】
2011250563.tif 000006
【図５】
2011250563.tif 000007
【図６】
2011250563.tif 000008
【図７】
2011250563.tif 000009
【図８】
2011250563.tif 000010
【図９】
2011250563.tif 000011