(57)【要約】【課題】回転電機の長期運転中に層間絶縁材を接着固定している合成樹脂の接着力が低下することにより、界磁巻線の熱膨張、収縮により層間絶縁材が剥離したとしても折れやずれが生じることがなく、層間短絡することのない信頼性の高い回転子を提供する。【解決手段】回転子鉄心のスロット内にスロット絶縁を介して界磁巻線を収納し、スロットの開口部に絶縁ブロックを介して前記界磁巻線の飛び出し防止用楔を配置した回転電機の回転子において、前記界磁巻線の各層間に、高分子フィルム基材と、この高分子フィルム基材の片面に塗布され無溶剤でかつ加熱硬化タイプの合成樹脂接着剤と、この高分子フィルム基材の反対面に設けられ高い摩擦係数を有する弾性接着部材とからなる層間絶縁材を介挿した。【選択図】  図１
2005020946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心のスロット内にスロット絶縁物を介して界磁巻線を収納し、この界磁巻線を上部からスロット楔により抑えるように構成した回転電機の回転子において、
前記界磁巻線の各層間に、高分子フィルム基材と、この高分子フィルム基材の片面に塗布され無溶剤でかつ加熱硬化タイプの合成樹脂接着剤と、この高分子フィルム基材の反対面に設けられ高い摩擦係数を有する弾性接着部材とで構成した層間絶縁材を介挿したことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
前記高分子フィルム基材として、高耐熱性および高機械強度のポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドフィルムのいずれか一つを用いたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記合成樹脂接着剤として、粘着剤と接着剤機能とを有する嫌気熱硬化型合成樹脂を用いたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記弾性接着部材として、硬化後に粘弾性を示すシリコーンゴムまたはシリコーン変性ポリマーのいずれかを用いたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記弾性接着部材の前記界磁巻線と接する面に凸凹部を設けたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
回転子鉄心のスロット内にスロット絶縁物を介して界磁巻線を収納し、この界磁巻線を上部からスロット楔により抑えるように構成した回転電機の回転子において、
硬化後にゴム状弾性を示す弾性接着剤を含浸させたガラス、アルミナ等の無機繊維またはポリエステル、ポリアミド等の有機繊維基材から成る層間絶縁材のうちの一つを、前記界磁巻線の各層間に配置したことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項７】
回転子鉄心のスロット内にスロット絶縁物を介して界磁巻線を収納し、この界磁巻線を上部からスロット楔により抑えるように構成した回転電機の回転子において、
硬度、耐熱、潤滑、耐摩耗性に優れた無機接着剤を前記界磁巻線の表面に塗布して各層間を絶縁したことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項８】
前記無機接着剤として、室温または加熱硬化用のセラミックコーティング剤から成ることを特徴とする請求項７記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の回転子に係り、特にタービン発電機の回転子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、回転電機、特にタービン発電機の回転子は図５に示すように、１塊に鍛造された回転子鉄心１に磁極部を残してスロット２を加工し、このスロット２に対地絶縁用のスロット絶縁物３を介して界磁巻線４を収納し、上部を絶縁ブロック５を介してスロット楔６により抑える構造を採用している。しかもこの界磁巻線４は、図６で拡大して示すように、巻線の各層間に層間絶縁材７を介挿するようにして構成されている。この層間絶縁材７は、溶剤で低粘度にした耐熱性の高いエポキシ樹脂等の合成樹脂８を樹脂硬化ガラス繊維基材９の片面に塗布した構成になっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３００６８３号公報
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、このように構成された界磁巻線４は、層間絶縁材７の片面に溶剤で低粘度にした耐熱性の高いエポキシ樹脂等の合成樹脂８を塗布しているため、万一その溶剤が残留している場合、回転電機運転中の熱や起動、停止および負荷変動に伴う界磁巻線４の熱膨張、収縮により合成樹脂の接着力が低下し、層間絶縁材６が界磁巻線４から剥離する惧れがある。
【０００５】
また、溶剤分の残留がなく強固に層間絶縁材７が界磁巻線４に接着されていたとしても、接着剤が塗布されていない層間絶縁材７の表面と界磁巻線４との間の動摩擦係数が大きいため、やはり回転電機の起動、停止および負荷変動に伴う界磁巻線４の熱膨張、収縮により界磁巻線４から層間絶縁材７が剥離する惧れがあり、この層間絶縁材６が剥離した場合、最悪の場合層間絶縁材７の折れやずれを生じ界磁巻線層間短絡事故に至る惧れがある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、長期運転中に層間絶縁材を接着固定している合成樹脂の接着力が低下することにより、界磁巻線の熱膨張、収縮により層間絶縁材が剥離したとしても折れやずれが生じることがなく、層間短絡することのない信頼性の高い回転電機の回転子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係わる回転電機の回転子の発明は、回転子鉄心のスロット内にスロット絶縁物を介して界磁巻線を収納し、この界磁巻線を上部からスロット楔により抑えるように構成した回転電機の回転子において、前記界磁巻線の各層間に、高分子フィルム基材と、この高分子フィルム基材の片面に塗布され無溶剤でかつ加熱硬化タイプの合成樹脂接着剤と、この高分子フィルム基材の反対面に設けられ高い摩擦係数を有する弾性接着部材とで構成した層間絶縁材を介挿したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項６に係わる回転電機の回転子の発明は、回転子鉄心のスロット内にスロット絶縁物を介して界磁巻線を収納し、この界磁巻線を上部からスロット楔により抑えるように構成した回転電機の回転子において、硬化後にゴム状弾性を示す弾性接着剤を含浸させたガラス、アルミナ等の無機繊維またはポリエステル、ポリアミド等の有機繊維基材から成る層間絶縁材のうちの一つを、前記界磁巻線の各層間に配置したことを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項７に係わる回転電機の回転子の発明は、回転子鉄心のスロット内にスロット絶縁物を介して界磁巻線を収納し、この界磁巻線を上部からスロット楔により抑えるように構成した回転電機の回転子において、硬度、耐熱、潤滑、耐摩耗性に優れた無機接着剤を前記界磁巻線の表面に塗布して各層間を絶縁したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について、図１および図２を参照して説明する。本実施の形態に係わる回転電機の回転子は、図１で示すように、回転子鉄心１に設けたスロット２の壁面に対地絶縁用のスロット絶縁物３を配置したのち、界磁磁界を発生するために必要な電流を流す界磁巻線４を収納し、絶縁ブロック５を介してスロット楔６で抑えるように構成されている。しかもこの界磁巻線４は、コイルの各層間を電気的に絶縁するため、層間絶縁材７Ａを介挿するように構成されている。
【００１１】
次に、前記層間絶縁材７Ａの詳細について、図２を参照して説明する。層間絶縁材７Ａは、高分子フィルム基材１０の片面に無溶剤で加熱硬化タイプの合成樹脂接着剤１１を塗布し、その反対面に高い摩擦係数を有する弾性接着部材１２を形成する。なお、前記弾性接着部材１２の前記界磁巻線４と接する面には、エンボス加工により凸凹部１３を形成する。
【００１２】
なお、前記高分子フィルム基材１０として、高耐熱性および高機械強度のポリエステル、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドフィルムのうちの一つを用いることが好ましく、ここでは、高耐熱性および高機械強度のポリエチレンナフタレートフィルム（例えば、帝人社製テオネックス）を用いる。
【００１３】
また、前記合成樹脂接着剤１１として、室温では粘着剤として働き加熱することで接着剤機能が発揮される嫌気硬化型合成樹脂（例えば、昭和高分子社製ＸＡ−２００１）を用いる。
さらに、前記弾性接着部材１２として硬化後にゴム状弾性を示すシリコーンゴム（例えば、ＧＥ東芝シリコーン社製ＴＳＥ３８７６）を用いる。
【００１４】
このように、室温では粘着剤として働き、加熱することにより接着剤機能が発揮される無溶剤で加熱硬化タイプの嫌気熱硬化型の合成樹脂接着剤１１を用いることで、前記界磁巻線４への層間絶縁材７Ａの固定が容易となり、従来のように残存溶剤による接着力の低下がない。
【００１５】
しかも、前記層間絶縁材７Ａの基材に柔軟で高耐熱性および高機械強度の高分子フィルム１０を採用したことにより、前記界磁巻線４の長手方向の僅かな凹凸にも密着させることができるので、回転電機の運転中の熱や起動、停止及び負荷変動に伴う界磁巻線の熱膨張、収縮により合成樹脂の接着力が低下し、層間絶縁材が界磁巻線から剥離することがない。
【００１６】
また、前記層間絶縁材７Ａの前記界磁巻線と接する面には、エンボス加工により凸凹部１３が形成され硬化後にゴム状弾性を示す高い摩擦係数を有する弾性接着部材１２を設けるようにしたことで、層間絶縁材７Ａと界磁巻線４との密着性が良くなる。
【００１７】
この結果、本実施の形態によれば、回転電機の起動、停止及び負荷変動に伴い界磁巻線４が熱膨張、収縮しても、層間絶縁材７Ａが界磁巻線４から剥離することがないので、層間絶縁材７Ａの折れやずれによる層間短絡の発生のない界磁巻線を提供することができる。
【００１８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１および図３を参照して説明する。
この第２の実施の形態は、図１の界磁巻線４の各層間に、図２の層間絶縁材７Ａに代えて図３に示す層間絶縁材７Ｂを介挿するようにしたものである。
【００１９】
図３において、層間絶縁材７Ｂは、繊維基材１４に対して硬化後にゴム状弾性を示す弾性接着剤１５を含浸させて構成したものである。ここでは、前記繊維基材１４としてアルミナ繊維織布（例えば、住友化学工業社製アルテックス）を用い、また前記弾性接着剤１５として加熱硬化型のシリコーンゴム（例えば、ＧＥ東芝社製ＴＳＥ３３３１）を用いる。
【００２０】
このように、繊維基材１４に対して硬化後にゴム状弾性を示す弾性接着剤１５を含浸させて構成した層間絶縁材７Ｂを前記界磁巻線４の各層間に配置したため、層間絶縁材７Ａと界磁巻線４との馴染みが良くなり、前記界磁巻線４の長手方向の僅かな凹凸にも密着させることができ、回転電機の起動、停止及び負荷変動に伴い界磁巻線４が熱膨張、収縮しても、層間絶縁材７Ｂが界磁巻線４から剥離することはなく、層間絶縁材７Ｂの折れやずれによる層間短絡の発生のない界磁巻線４を提供することができる。
【００２１】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
この第３の実施の形態は、前述した第１、第２の実施の形態のように、界磁巻線４の各層間に層間絶縁材７Ａや７Ｂを介挿するものとは異なり、界磁巻線４の表面に、図４に示す如く硬度、耐熱、潤滑、耐摩耗性に優れた無機接着剤を塗布して無機接着剤塗膜１６を形成し、この皮膜１６により各層間を絶縁するようにしたものである。
【００２２】
ここでは、前記無機接着剤として室温硬化用のセラミックコーティング剤（例えば、オーデック社製ＢＮコート）を用いた。
このように、第３の実施の形態は、硬度、耐熱、潤滑、耐摩耗性に優れた無機接着剤としてセラミックコーティング剤を用いて、前記界磁巻線４の表面を塗布することで、前記界磁巻線４の各層間を確実に絶縁することができる。特に潤滑、耐摩耗性に優れたセラミックコーティング剤の塗膜が形成されているため、各層間の動摩擦係数が小さく、回転電機の起動、停止及び負荷変動に伴い界磁巻線が熱膨張、収縮しても、界磁巻線４の表面に形成された塗膜の劣化がないので、各層間の層間短絡の発生のない界磁巻線を提供することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係わる発明によれば、柔軟で高耐熱性および高機械強度を有する高分子フィルムを基材として用い、この基材の１面に室温では粘着剤として働き加熱することで接着剤機能が発揮される無溶剤で加熱硬化タイプの嫌気熱硬化型合成樹脂接着剤を、さらに基材の反対面に高い摩擦係数を有する弾性接着部材をそれぞれ設けて構成した層間絶縁材を界磁巻線の各層間に介挿するようにしたので、層間絶縁材と界磁巻線との密着が良くなり、回転電機の起動、停止及び負荷変動に伴い界磁巻線が熱膨張、収縮しても、層間絶縁材が界磁巻線から剥離することのない回転電機の回転子を提供することができる。
【００２４】
また、請求項６に係わる発明によれば、無機繊維または有機繊維基材に、硬化後にゴム状弾性を示す弾性接着剤を含浸させて構成した層間絶縁材を前記界磁巻線の各層間に配置したので、層間絶縁材と界磁巻線との馴染みが良く、前記界磁巻線の長手方向の僅かな凹凸にも密着させることができ、回転電機の起動、停止及び負荷変動に伴い界磁巻線が熱膨張、収縮しても、前記弾性接着剤がその界磁巻線の熱収縮分を吸収するため、層間絶縁材が界磁巻線から剥離することのない回転電機の回転子を提供することができる。
【００２５】
更に、請求項７に係わる発明によれば、硬くて耐熱、潤滑、耐摩耗性のある無機接着剤を塗布して、前記界磁巻線の表面に塗膜を形成することで、前記界磁巻線の各層間を容易に絶縁することができ、特に潤滑、耐摩耗性に優れた無機接着剤の塗膜が形成されているため、各層間の動摩擦係数が小さく、回転電機の起動、停止及び負荷変動に伴い界磁巻線が熱膨張、収縮しても、界磁巻線表面に形成された塗膜が劣化することのない回転電機の回転子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる回転電機の回転子のスロット部の断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による層間絶縁材の構成例を示す拡大断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による層間絶縁材の構成例を示す拡大断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態による界磁巻線の構成例を示す拡大断面図。
【図５】従来の回転電機の回転子のスロット部の断面図である。
【図６】従来の層間絶縁材の構成例を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１…回転子鉄心、２…スロット、３…スロット絶縁物、４…界磁巻線、５…絶縁ブロック、６…楔、７Ａ、７Ｂ，７Ｃ…層間絶縁材、１０…高分子フィルム基材、１１…合成樹脂接着剤、１２…弾性接着部材、１３…凸凹部、１４…繊維基材、１５…弾性接着剤、１６…無機接着剤。
【図１】
2005020946.tif 000003
【図２】
2005020946.tif 000004
【図３】
2005020946.tif 000005
【図４】
2005020946.tif 000006
【図５】
2005020946.tif 000007
【図６】
2005020946.tif 000008