JPH08163838A - 高圧回転電機の固定子コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作業工数が少なく、かつ絶縁特性の優れた補強
絶縁層を設けた転位部をを有する素線導体からなる固定
子コイルの製造方法を提供する。 【構成】転位部２の厚さ方向に段付部２１を設けた素線
導体１からなる素線導体束５に半硬化状の熱硬化性絶縁
充填材のシートを巻回し、加熱加圧成形して転位部の間
隙部２２及び空間部７に均一な補強絶縁層４を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転電機の固定子コ
イル、特に水車及びタービン発電機の大形高圧回転電機
の転位部を有する素線導体からなる固定子コイルの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５及び図６は固定子コイルのコイル形
状を示すもので、図５は転位部を有する素線導体からな
る素線導体束の斜視図、図６は図５のVI─VI断面図であ
る。水車発電機及びタービン発電機等の大容量の大形回
転機の固定子コイルには大電流が通るために表皮効果に
より固定子コイル断面に一様に電流が流れにくい。これ
を防止するために固定子コイルを構成する素線導体の上
下，左右の位置を変えて起電力の平衡と電流分布を等し
くして併せて渦電流を防ぐ、いわゆる素線導体を転位さ
せた固定子コイルを採用している。この転位は、固定子
コイルを挿入する鉄心スロット内で行う場合と固定子コ
イル端あるいは固定子コイル間の接続部で行う場合があ
る。

【０００３】図５に示す素線導体束５からなる固定子コ
イルの構成は、鉄心スロット内で転位を施した素線導体
１からなるものであり、導体に素線被覆材を施した素線
導体１を転位させて２並列に複数段重ね合わせた素線導
体束５からなるレーベル転位法（Roebel type transpos
tion) からなるものである。図５の上段部に位置する幅
方向に変位された転位部２を有する素線導体１を下段部
まで配し、この下段部にて前記の上段部の転位部２とは
逆の幅方向に変位して、更に上段部まで配置した素線導
体を、複数段重ね合わせた素線導体１を２並列配置して
いる。前記した素線導体１の転位部２の形成は、素線導
体を導体幅方向に機械加工により変位させて行うために
曲げ加工部２３，２３に機械的応力が加わり、素線導体
１の素線被覆材が損傷した場合には隣接する素線導体１
間で導通して循環電流が流れ、素線導体１の加熱溶融の
原因となる。従って、素線導体１の転位部２と隣接する
素線導体１間には補強絶縁材６を挿入して絶縁強化をし
ている。

【０００４】固定子コイルの作製は、前記した補強絶縁
６が施された素線導体束５の外周面に素線固め用の樹脂
を塗布し、所定の温度及び圧力で所定の寸法に加熱加圧
成形して素線導体１間を固着することにより行われる。
この素線固めの固定子コイル製作工程で、図５に示す素
線導体束５が断面矩形状に加圧成形されるために図６に
示す転位部２に隣接する素線導体１との境界部の補強絶
縁６に剪断力が加わる部分がでてくるために、この転位
部２に設けられる補強絶縁６は、絶縁性と耐劈開力に優
れたマイカ箔を積層した積層品を用いている。このよう
にして素線固めを施された素線導体束５からなる固定子
コイルは、その外周にマイカ箔又は集成マイカにガラス
織布等の基材を裏打ちした絶縁テープを巻回して熱硬化
性樹脂を真空加圧含浸する全含浸法又は加熱加圧による
乾式法により、対地絶縁が施された固定子絶縁コイルと
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した素
線導体束の素線導体の転位部と隣接する素線導体間に補
強絶縁を設ける作業は、隣接している素線導体間に隙間
がないために素線導体間に治具を挿入して素線導体間に
隙間部を設け、この間隙部に前記した補強絶縁を挿入し
て行われている。従って、この治具による素線導体間に
間隙部を設ける作業時に素線導体の素線被覆材を損傷し
ないように加工するために作業工数がかかるという問題
があった。また、前記した鉄心スロット内の固定子コイ
ルを転位するレーベル転位法からなる素線導体の転位部
は、一条の素線導体につき前記した図５の上段部と下段
部の２個所設けることになるので、素線導体の転位部に
挿入する補強絶縁は素線導体束を構成している素線導体
数の２倍の個所があり、その挿入作業に多大な時間を要
するという課題があった。

【０００６】この発明の目的は、前記の課題を解決した
素線導体の転位部の素線導体間に予め補強絶縁を施すこ
となく、作業工数の少ない、かつ絶縁性の優れた補強絶
縁を有する高圧回転電機の固定子コイルの製造方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明は、素線導体の転位部の厚さ方向に凸
状の段付部を設けることにより、この転位部に重ね合わ
され素線導体間に間隙部を設け、この段付部を有する素
線導体からなる素線導体束の前記転位部の上面を覆って
半硬化状の熱硬化性絶縁充填材を配し、加熱加圧成形し
てなるものとする。

【０００８】そして、素線導体の転位部に配する半硬化
状の熱硬化性絶縁充填材が、熱硬化性樹脂と集成マイカ
の複合材からなるものとする。

【０００９】また、半硬化状の熱硬化性絶縁充填材がシ
ート状又はテープ状からなり、素線導体の転位部を含ん
で素線導体束に巻回し形成すると好適である。

【００１０】更に、素線導体としてエナメル皮膜を有す
る導体に素線被覆材を設けたものを用いれば更に好適で
ある。

【作用】この発明は、予め素線導体の転位部に厚さ方向
に段付部を設けて、重ね合わされる素線導体間に間隙部
を有する素線導体束を用いることにした。これによりこ
の素線導体束に半硬化状の熱硬化性絶縁充填材を巻回し
て、加熱加圧成形することにより、前記した半硬化状の
熱硬化性絶縁充填材が加熱により溶融し、加圧成形によ
り転位部の段付部の間隙部に充填されて加熱硬化される
ことにより素線導体の転位部の補強絶縁層を形成するこ
とが可能となる。従って、従来の転位部に補強絶縁材を
挿入配置するコイル製造方法と比して作業工数が大幅に
低減できるとともに、前記した素線導体の転位部の間隙
部の他に素線導体間に形成されている空間部にも熱硬化
性絶縁充填材が充填されるので空隙のない補強絶縁層が
得られる。

【００１１】特に、転位部に配される半硬化状の熱硬化
性絶縁充填材がマイカ箔を砕片化した集成マイカと熱硬
化性樹脂を混合して、この熱硬化性樹脂を半硬化状にし
た充填材を適用することにより加熱加圧成形時における
流動性を損なうことなく、かつ耐電界性の優れた補強絶
縁層が得られる。

【００１２】更に、シート状又はテープ状からなる半硬
化状の熱硬化性絶縁充填材を巻回した素線導体束を加熱
加圧成形することにより、素線導体の転位部の補強絶縁
層が得られるとともに、素線導体束の側面部の素線導体
間をも固着され、素線固めをも同時に形成することがで
きる。

【００１３】また、この発明に絶縁塗料を塗布したエナ
メル皮膜を有する導体に素線被覆材を施した素線導体を
用いることにより、機械加工により素線導体に転位部と
段付部を形成する際の素線被覆材の損傷による絶縁性能
の低下を防ぐことができる。

【００１４】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の転位部に段付部を設けた素線導体の正
面図と断面図であり、図２は図１の素線導体からなる素
線導体束に半硬化状の熱硬化性絶縁充填材を施した第１
の実施例からなる素線導体束の断面図、図３は図２の素
線導体束を加熱加圧して形成した固定子コイルの断面図
である。なお、図はそれぞれ従来の図５及び図６に対応
するものであり、従来と同じ部分には同一符号を用いる
ことにより詳細な説明を省略する。図１に示す素線導体
１は、機械加工性の優れたホルマール皮膜を施した平角
銅線からなる導体にガラス繊維を２重巻した素線被覆材
を設けた素線絶縁から構成されている。この素線導体１
は幅方向に素線導体１の幅寸法分変位させることにより
転位部２を形成する、この転位部２の素線導体１の厚さ
方向に設けられる段付部２１は前記した転位部２と加工
と同時に機械加工により形成される。この段付部２１の
形成による厚さ方向に設けられた間隙部２２の寸法は、
素線導体１の幅寸法及び転位部２の素線導体１の長さ方
向の寸法により定められるが、素線導体１の幅の寸法が
５mm，転位部２２の長さが３５mmの場合には約１mmであ
る。

【００１５】前記したように素線導体１をホルマール皮
膜からなる絶縁塗料層を設けた構成としたことにより、
転位部２及び段付部２１を形成するための機械加工時に
２重ガラス繊維からなる素線被覆材の損傷による絶縁特
性の低下を絶縁塗料層により補うことができる。

【００１６】次に前記した転位部２と段付部２１を有す
る素線導体１からなる素線導体束５の転位部に設けられ
る補強絶縁材層の構成について説明する。この発明での
補強絶縁材層に用いられる半硬化状の熱硬化性絶縁充填
材は、常温時で半固形状で高温時に流動性を有するもの
が用いられる。このような熱硬化性絶縁充填材として
は、低粘度のエポキシ樹脂と三弗化硼素錯体のような潜
在性硬化剤とからなる熱硬化性樹脂組に室温では流動性
を呈しないように集成マイカを適量混合した複合材から
なるものが良好であり、またこの熱硬化性絶縁充填材の
表面が粘着力を有しないように加熱処理して樹脂を半硬
化状とする。

【００１７】このようにして作製された半硬化状の熱硬
化性絶縁充填材をシート状に切断して図２に示すよう
に、素線導体束５の上段部及び下段部に位置する段付部
２１を有する転位部２を覆って巻回して半硬化状の熱硬
化性絶縁充填材層３を形成する。この半硬化状の熱硬化
性絶縁充填材層３の厚さ寸法は、素線導体１の厚さ寸法
が1mm 〜2mm の場合には1mm 〜１.5mmである。次に、前
記した半硬化状の熱硬化性絶縁充填材層３を設けた素線
導体束５を成形金型に挿入設置してプレスにて所定寸法
の断面矩形状に加熱加圧成形する。この成形は、先ず１
００〜１２０℃にて半硬化状の熱硬化性絶縁充填材層３
を流動化させ、次に所定加熱温度に昇温させ加圧し加熱
硬化させて行われる。図３に示すように、転位部２の段
付部２１の間隙部２２に熱硬化性絶縁充填材が流動して
充填するとともに、転位部２に隣接する空間部７にも絶
縁充填材３が充填された均一な絶縁層からなる補強絶縁
材層４を有する固定子コイルが形成される。更に素線導
体束５の側面部の素線導体間の凹凸部に熱硬化性絶縁充
填材が充填固着されために素線固めが同時に行われる。

【００１８】次に図４に、前記した図２の素線導体束５
に配される半硬化状の熱硬化性絶縁充填材層３の配置構
成とは別の第２の実施例を示す。この図４に示す半硬化
状の熱硬化性絶縁充填材層３は、素線導体束５の幅寸法
の熱硬化性絶縁充填材層３１を素線導体束５の上段部と
下段部に配して、更に熱硬化性絶縁充填材層３１の厚さ
より薄いシートを巻回して形成したことにある。この配
置構成とすることにより素線導体１の転位部２の空隙部
２２及びその転位部２に隣接する空間部７に形成される
補強絶縁材層４（図３）は熱硬化性絶縁充填材層３１と
３２とにより、また、素線導体束５の素線固めには熱硬
化性絶縁充填材層３２により構成されることにより、素
線導体１の形状及び数が異なる素線導体束５からなるコ
イルにおいても、素線導体１の転位部２の空隙部２２及
び隣接する空間部７に最適な寸法を有する補強絶縁材層
４を形成できるように、所定の絶縁厚さの熱硬化性絶縁
充填材層３２を素線固め用に要する熱硬化性絶縁充填材
層３１とは別に任意に選定できるようにしたものであ
る。

【００１９】更に、この発明での素線導体束５に巻回形
成される半硬化状の熱硬化性絶縁充填材は、実施例での
シート状の他にテープ状の形状のものをも用いても、こ
の発明と同様の補強絶縁層４が得られる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、この発明においては、転
位部を有する素線導体を複数段重ね合わせて並列配置し
てなる素線導体束からなる固定子コイルの製造方法にお
いて、素線導体を重ね合わせた時に転位部の厚さ方向に
間隙部を形成するように段付部を設けて、この素線導体
からなる素線導体束の転位部に半硬化状の熱硬化性絶縁
充填材層を配して、所定の寸法に加熱加圧成形して補強
絶縁層を形成するようにした。これにより従来の素線導
体の転位部に補強絶縁材を挿入配置する構成より大幅な
作業工数の低減が達成された。更に、従来のマイカ箔か
らなる補強絶縁材を挿入して構成された素線導体束を加
熱加圧成形して素線固め処理を行っても、転位部に隣接
する間隙部及び空間部内に空隙のない均一な絶縁層を得
ることは困難であったが、この発明によれば、半硬化状
の熱硬化性絶縁充填材を加熱することにより前記した間
隙部及び空間部内に流動し充填されるとともに、更に加
圧成形することにより空隙部のない均一な補強絶縁層を
形成することが可能となる。従って、この発明からなる
固定子コイルに設けられる対地絶縁層と固定子コイルの
境界部に空隙部のない絶縁構造とすることができるの
で、部分放電の発生のない絶縁特性の優れた対地絶縁層
を有する固定子コイル絶縁が得られる。

【００２１】また、半硬化状の熱硬化性絶縁充填材が集
成マイカと熱硬化性樹脂を混合して半硬化状にした充填
材を用いることにより加熱加圧成形時における流動性が
良く、かつ加熱硬化後に耐電界性の優れた補強絶縁層が
得られる。

【００２２】更に、シート状又はテープ状からなる半硬
化状の熱硬化性絶縁充填材を素線導体束に巻回し熱硬化
性絶縁充填材層を形成することにより、加熱加圧成形時
に素線導体の転位部の間隙部及び空間部に容易に補強絶
縁層を形成することができ、素線導体束の側面部の素線
導体間を熱硬化性絶縁充填材により固着させることがで
きるので、素線固めをも同時に形成することができ、固
定子コイルの製造工数を更に低減できる。

【００２３】また、この発明の固定子コイルに絶縁塗料
を塗布したエナメル皮膜を有する導体に素線被覆材を施
した素線導体を用いることにより、エナメル皮膜の耐加
工性が優れていることにより転位部と段付部との加工成
形時の素線被覆材の損傷による絶縁性能の低下の影響を
小さくすることができ、かつ素線導体の転位部と段付部
を同時に機械加工にて短時間に形成できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の素線導体の転位部に段付部
を設けた素線導体の正面図と断面図である。

【図２】この発明の第１の実施例になる図１の素線導体
からなる素線導体束に半硬化状の熱硬化性絶縁充填材を
施した断面図である。

【図３】図２の素線導体束を加熱加圧して形成した固定
子コイルの断面図である。

【図４】この発明の第２の実施例になる図１の素線導体
からなる素線導体束に半硬化状の熱硬化性絶縁充填材を
施した断面図である。

【図５】従来の素線導体の転位部に補強絶縁材を施した
素線導体束の斜視図である。

【図６】図６のVI−VI断面図である。

【符号の説明】

１ 素線導体 ２ 転位部 ２１ 段付部 ２２ 間隙部 ３ 熱硬化性絶縁充填材層 ３１ 熱硬化性絶縁充填材層 ３２ 熱硬化性絶縁充填材層 ４ 補強絶縁層 ５ 素線素線導体束 ６ 補強絶縁材 ７ 空間部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体に素線被覆材を施した素線導体を幅方
   向に変位させた転位部を有する素線導体を複数段重ね合
   わせて並列配置してなる素線導体束を加熱加圧成形して
   なる高圧回転電機の固定子コイルの製造方法において、
   素線導体の転位部の厚さ方向に凸状の段付部を設け、こ
   の段付部を有する素線導体からなる素線導体束の前記転
   位部の上面を覆って半硬化状の熱硬化性絶縁充填材を配
   し、加熱加圧成形してなることを特徴とする高圧回転電
   機の固定子コイルの製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の高圧回転電機の固定子コ
   イルの製造方法において、素線導体の転位部に配する半
   硬化状の熱硬化性絶縁充填材が熱硬化性樹脂と集成マイ
   カの複合材からなることを特徴とする高圧回転電機の固
   定子コイルの製造方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の高圧回転電機の固定子コ
   イルの製造方法において、半硬化状の熱硬化性絶縁充填
   材がシート状又はテープ状からなり、素線導体の転位部
   を含んで素線導体束に巻回して形成してなることを特徴
   とする回転電機の固定子コイルの製造方法。
4. 【請求項４】請求項１に記載の高圧回転電機の固定子コ
   イルの製造方法において、素線導体がエナメル皮膜を有
   する導体に素線被覆材を設けたものであることを特徴と
   する高圧回転電機の固定子コイルの製造方法。