JPH1169687A - 電磁コイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁電線を少なくとも縦２列に整列巻きして
形成され縦列間を絶縁しレジン含浸絶縁処理して成る電
磁コイルで、絶縁シートのずれや絶縁シート近傍に発生
する大きなボイドなどで生じていた。 【解決手段】 縦２列の電磁コイルで、一方列は上記絶
縁電線を巻回して成る第１コイルと、この第１コイルの
全周または一部に縦列間絶縁テープを巻回して成る第２
コイルを他方列に配列する。縦列間絶縁テープ付きのコ
イルは、テープ厚が薄く所定形状への成形時にもずれる
こともなく確実にどの層間にも縦列間絶縁テープが存在
し、安定した縦列間の絶縁性能を確保できる。又、回転
電機の使用ではコイルエンド部での平角電線どうしが広
がることもなくなる。そして、テープ巻回が機械により
行うことができ、絶縁作業が短時間で行えコイル製造が
安価でできる。更には、電圧階級３ｋＶの縦層間絶縁の
短時間交流絶縁破壊電圧が従来に比べ破壊電圧が１．４
倍に上昇する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電磁コイルにおい
て、特に少なくとも縦２列に整列巻きの縦列間の絶縁を
改良した電磁コイル及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】縦２列に整列巻きした電磁コイルとして
は、回転機，静止器などに適用されるが、ここでは回転
機を例にして説明する。従来より回転電機を高圧で使用
する高圧電動機の電磁コイルは、表面に絶縁を施した平
角電線を複数本幅方向に並列にするか又は単数で、巻型
に所定回数だけ整列に巻き付けて型巻電磁コイルを作
り、この型巻電磁コイルを成形機で亀甲形に成形して成
る亀甲形コイルである。

【０００３】この亀甲形コイルは平角電線の配列の仕方
で数種類あって、そのコイル断面状態図の配列例を図７
に示している。配列は大別して、縦１列巻きの図７
（ａ），横２列巻きの図７（ｂ），縦２列巻きの図７
（ｃ）等があり、配列の違いによって図示しない楕円形
の巻型に平角電線を巻き付ける方法が異なる。図７
（ｂ）の横２列巻きでは縦列間絶縁を必要としないが、
平角電線１をコの字形に巻回して行くので図示しないコ
イルエンド部に相当する位置で、平角電線１を転位しな
がら巻型に巻き付けなければならず型巻コイルを製作す
るのに長時間を要する。図７（ｃ）の縦２列巻きでは、
楕円形のコイルを製作するのは容易だが縦２列間の平角
電線１を接続してターン数を２倍にする為に横並びの隣
接平角電線１間にかかる電圧が高くなり縦列間の絶縁耐
力を上げる必要がある。

【０００４】図８に従来の縦２列巻きによる亀甲形コイ
ルの製造工程を示す。図８（ａ）はドラム１ａと略なま
こ形状コイルが形成できる巻型３による平角電線１の巻
回状態図で、巻回された平角電線１を収納したドラム１
ａを２個並列配置して、各ドラム１ａから解き放された
平角電線１を巻型３に並列に所定回数巻回して行き、巻
型３を解体して図８（ｂ）に示すように略なまこ形状コ
イル４を形成する。次に、略なまこ形状コイル４の縦列
間に図９に示すような絶縁シート５を挿入し、テープ６
で仮固定して図８（ｃ）の略なまこ形状コイル４に成形
する。その後、図示しない成形機で図８（ｄ）に示すよ
うな亀甲形コイル７を成形する。

【０００５】続いて、亀甲形コイル７の図示しないコイ
ル片列の巻終り線と他方列の巻始め線とを接続し、この
部分を絶縁して図７（ｃ）に示す縦２列巻きの電線配列
を形成させる。そして、口出線及び亀甲形コイル７の全
周に例えばマイカテープを規定回数巻回し、更に外層絶
縁を施して対地絶縁層を形成する。尚、図９は対地絶縁
層を形成する前の亀甲形コイル７の断面図である。この
亀甲形コイル７を多数製造後、これらを図示しない固定
子鉄心の溝に収納し口出線を接続・絶縁後に、エンキシ
樹脂を真空加圧含浸して加熱硬化し回転機の電磁コイル
が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の亀甲
形コイル７の形成では、平角電線１を巻型３に巻回後の
縦列間に絶縁シート５を挿入する時、平角電線１がずれ
易い細線のような場合には、作業性が悪くコイル製作に
長時間を要した。又、略なまこ形状コイル４の長さ方向
全長に渡って挿入された絶縁シート５は長いので、この
コイル４を亀甲形コイル７に成形するときコイル７のコ
イルＲ部８やループ部９は平角電線１が捩じられる為、
長い絶縁シート５に変形・ずれを生じて損傷を受けやす
いという欠点があった。そして、所定形状の亀甲形コイ
ル７が形成されなかった。

【０００７】このような課題において、特開昭５９−３
２３３２号公報には、素線絶縁のある平角電線と素線絶
縁のない平角電線を、巻型に同時に並列巻回してコイル
を製造する方法が記載されている。しかし、この方法を
適用して図７に示す縦２列巻きの電線配列を形成する
時、素線絶縁のある平角電線が片側列に偏るので平角電
線を転位しながら巻回する。すると、前記のようにコイ
ルの製造に長時間を要して、逆に転位部で変形・ずれを
生じて損傷を受け易くなる。

【０００８】次に電線間のずれの問題について説明す
る。図６は亀甲形コイルのループ部８の断面図で、ルー
プ部８では平角電線１のずれや変形により並列した電線
１間に大きな隙間が出来易い。このような場合の大きな
隙間は、エポキシ樹脂を真空加圧含浸しても含浸樹脂を
硬化する過程で、対地絶縁層に含浸した樹脂が温度特性
による粘度低下も伴ってマイカテープの重合部や口出分
岐部から流出してボイドとして残る。このボイドの有す
る絶縁層が形成されると、過電圧やサージなどの侵入に
よりボイド部で部分放電を生じ、縦列間絶縁が損傷しや
すくなる。

【０００９】ここでボイド発生を防ぐ為に、従来は、第
１方法としてコイル絶縁電線相互間に無機充填物を含ん
だセミキュア樹脂充填物を埋める（実公昭６４−１２４
６２号公報）。第２方法として、導体上に巻くマイカテ
ープの接着剤中に加熱硬化の過程で含浸樹脂と反応する
少量の硬化促進剤を入れておく方法がある。第１方法で
は、亀甲形コイルを形成する平角電線の角部曲率による
電線相互間の隙間は、口出分岐部からのレジン含浸侵入
経路であり、対地絶縁層に短時間に且つ容易に樹脂を含
浸させる為の重要な含浸経路を埋めることになり含浸性
が阻害される。第２方法では、平角電線のずれにより並
列電線間に大きな隙間ができた場合、触媒だけでレジン
を保持させることはできない。

【００１０】以上のように従来技術では、絶縁シートの
ずれや絶縁シート近傍に発生する大きなボイドなどで生
じた欠点を改善できない。本発明は上記事情に鑑みて成
されたもので、電磁コイルの縦列間に生じやすいボイド
の発生をなくすと共に縦列間の絶縁耐力を向上させて、
絶縁性能が向上する電磁コイルとその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明における電磁コイ
ルは、絶縁電線を少なくとも縦２列に整列巻きして形成
され縦列間を絶縁しレジン含浸絶縁処理して成る電磁コ
イルで、一方列は前記絶縁電線を巻回して成る第１コイ
ルと、この第１コイルの全周または一部に縦列間絶縁テ
ープを巻回して成る第２コイルを他方列に配列したもの
である。このような電磁コイルによれば、縦列間絶縁テ
ープ付きのコイルはテープ厚が薄く所定形状への成形時
にもずれることもなく確実にどの層間にも縦列間絶縁テ
ープが存在し、安定した縦列間の絶縁性能を確保でき
る。又、回転電機の使用ではコイルエンド部での平角電
線どうしが広がることもなくなる。そして、テープ巻回
が機械により行うことができるので、絶縁作業が短時間
で行えコイル製造が安価でできる。或いは、回転電機で
使用する亀甲形コイルでは、電圧階級３ｋＶの縦層間絶
縁の短時間交流絶縁破壊電圧が従来に比べ破壊電圧が
１．４倍に上昇する。

【００１２】次に請求項２では、前記縦列間絶縁テープ
は集成マイカペーパーにフィルムと不織布を貼付けて形
成した電磁コイルで、不織布使用によりレジン含浸絶縁
処理でのレジン含浸が短時間となる。

【００１３】また請求項３では、前記縦列間絶縁テープ
はテープ幅の１／２重ね巻きするものである。縦列間絶
縁マイカテープは従来の長い絶縁シートに比べて幅が狭
いテープであるから、第２コイルから亀甲形コイルへの
成形時でＲ部やループ部でのコイル変形にテープは幅が
狭いので移動量が少なく追随することができ、テープ幅
の１／２で重ね巻きの相乗作用も伴ってテープがずれる
ことなく確実にどの層間にも縦列間絶縁マイカテープが
存在し、安定した縦列間の絶縁性能を確保できる。

【００１４】更に請求項４では、前記縦列間絶縁テープ
を、集成マイカペーパーにフィルムを貼付けた第１テー
プと、集成マイカペーパーに不織布またはガラス基材を
貼付けた第２テープで形成し、これらの第１テープと第
２テープを２条巻き方式で巻回する。すると、亀甲形コ
イルを固定子スロットに収納後のワニス含浸処理での熱
硬化性樹脂が含浸し易くなり安価な材料を使用すること
が可能となる。即ち、縦列間絶縁マイカテープをフィル
ム基材のマイカテープとすれば、価格は安くなるがテー
プ巻回した時のテープ間の重なり目に隙間が殆どなくレ
ジンの含浸性が悪くなり含浸が長時間になるのを、この
構成で解決できる。

【００１５】そして請求項５では、前記第１コイル及び
第２コイルを、回転電機の固定子鉄心で電源側の最近１
極分電磁コイル収納スロットに収納し、その他の極分の
スロットには第１コイルのみを縦２列に整列巻きして成
るコイルを収納した電磁コイルである。すると電源から
の高いサージ電圧掛かった場合に列間にかかる高電圧を
縦列間絶縁マイカテープで保護することができ、他のコ
イルにはテープ巻回が不要になるので機器全体の価格が
安くなる。

【００１６】また請求項６では、絶縁電線を少なくとも
縦２列に整列巻きして形成され縦列間を絶縁しレジン含
浸絶縁処理して形成する電磁コイルの製造方法におい
て、前記絶縁電線を単列巻回し形成した第１型巻コイル
を成形加工して所定形状の第１コイルを形成し、前記第
１型巻コイルの全周または一部に縦列間絶縁テープを巻
回し形成した第２型巻コイルを成形加工して前記第１コ
イルと略同形状の第２コイルを形成し、前記第１コイル
と第２コイルを縦２列に並べレジン含浸絶縁処理して形
成することを特徴とする電磁コイルの製造方法である。
このような製造方法によれば、請求項１で記載と同様の
作用効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図１
乃至図３を参照し、従来構成と同じものは同じ符号を使
用して説明する。縦２列に整列巻きした電磁コイルの適
用例は、従来と同様に回転電機の高圧電動機に使用する
表面に絶縁を施した平角電線を複数本幅方向に並列にす
るか若しくは単数で、巻型に所定回数だけ整列に巻き付
けて型巻コイルを作り、この型巻コイルを成形機で亀甲
形に成形して成る亀甲形コイルで説明する。

【００１８】図１に、本発明の第１実施例による縦１列
巻きによる亀甲形コイルの製造工程を示す。図１（ａ）
はドラム１ａと略小判形形状コイルが形成できる巻型３
による平角電線１の巻回状態図で、巻回された平角電線
１を収納したドラム１ａを１個配置して、ドラム１ａか
ら解き放された平角電線１を巻型３に所定回数巻回して
行き、巻型３を解体して図１（ｂ）に示すように略小判
形コイル形状の第１型巻コイル２４を形成する。次に、
第１型巻コイル２４の直線部分及び曲線部分にテープ２
６を巻回固定し、層を形成した平角電線１の崩れを防止
する。続いて図１（ｃ）に示すように、第１型巻コイル
２４の全周又はその一部に、後述する縦列間絶縁テープ
である縦列間絶縁マイカテープ２０をテープ幅の１／２
で重ね巻き（この図では全周巻きの途中までを示してい
る）して第２型巻コイル２４ａを形成する。

【００１９】前記縦列間絶縁マイカテープ２０は不織布
貼付フィルムマイカテープで、その構成は図５に示すよ
うに集成マイカペーパー１３の上に基材のフィルム１１
と不織布１２を貼付けたテープ厚さが０．０５〜０．１
ｍｍ程度と薄いものである。前記フィルム１１は、例え
ば厚さが０．０２５〜０．０５ｍｍのポリエステル，Ｐ
ＰＳ，ＰＥＮなどの材料で成る。不織布１２は、繊維を
絡ませたフェルト状のものが良く、例えば厚さ０．０４
〜０．０７ｍｍで重量は１５〜８０ｇ／ｍのポリエステ
ルや芳香族ポリアミドの繊維などの材料で成る。

【００２０】次に第１型巻コイル２４と第２型巻コイル
２４ａを縦２列に並べ、成形して所定形状の亀甲形コイ
ル２２として製作する。すると、第１型巻コイル２４は
第１コイル３４（テープ２０巻回のない図１（ｄ）と略
同形状）となり、第２型巻コイル２４ａは第２コイル３
４ａ（図１（ｄ））となる。尚、亀甲形コイル２２の断
面形状は図２のようになる。そして、亀甲形コイル２２
を図示しない固定子のスロット内に収納する。続いて、
亀甲形コイル２２の図示しないコイル片列の巻終り線と
他方列の巻始め線とを接続して、この部分を絶縁し従来
の図７（ｃ）に示す縦２列巻きの電線配列を形成させる
以降の作業は従来と同様である。

【００２１】このように形成された第２コイル３４ａ
は、表面に巻回の縦列間絶縁マイカテープ２０がテープ
厚さ０．０５〜０．１ｍｍ程度と薄いので、テープ２０
未巻回の第１コイル３４に比べて厚さは殆ど変わらない
ものとなる。そして、縦列間絶縁マイカテープ２０は従
来の長い絶縁シート５に比べて幅が狭いテープであるか
ら、第２コイル３４ａから亀甲形コイルへの成形時でＲ
部８やループ部９でのコイル変形にテープ２０は幅が狭
いので移動量が少なく追随することができ、テープ幅の
１／２で重ね巻きの相乗作用も伴ってテープ２０がずれ
ることなく確実にどの層間にも縦列間絶縁マイカテープ
２０が存在し、安定した縦列間の絶縁性能を確保でき
る。更に、コイルエンド部に位置する層を形成した平角
電線１どうしが広がることもなくなり、レジン含浸後に
ボイドになることもない。又、テープ２０は不織布１２
で構成されているので、レジン含浸処理でレジンを短時
間で含浸させることができる。そして、テープ２０巻回
が機械により行うことができるので、絶縁作業が短時間
で行えコイル製造が安価でできる。この亀甲形コイル２
２について、電圧階級３ｋＶの縦層間絶縁の短時間交流
絶縁破壊電圧を求めた結果は、図３に示すように従来に
比べ破壊電圧が１．４倍に上昇している。

【００２２】（他の実施例）第１実施例では縦１列巻き
による亀甲形コイルの製造方法について説明したが、平
角電線１を縦２列に並べて略小判形形状コイルを形成し
た後、これを縦方法に分離して一方の略小判形形状コイ
ルには縦列間絶縁マイカテープ２０を巻回して第２コイ
ル３４ａを形成し、他方を第１コイル３４として亀甲形
コイルを製作してもよい（図４に示す）。

【００２３】又、型巻コイルの表面に図６に示すよう
に、縦列間絶縁テープを、集成マイカペーパーにフィル
ムを貼付けた第１テープ１４と、集成マイカペーパーに
不織布またはガラス基材を貼付けた第２テープ１５で形
成し、これらの第１テープ１４と第２テープ１５を２条
巻き方式で巻回する。すると、亀甲形コイルを固定子ス
ロットに収納後のワニス含浸処理での熱硬化性樹脂が含
浸し易くなり安価な材料を使用することが可能となる。
即ち、縦列間絶縁マイカテープ２０をフィルム基材のマ
イカテープとすれば、価格は安くなるがテープ巻回した
時のテープ間の重なり目に隙間が殆どなくレジンの含浸
性が悪くなり含浸が長時間になるのを、上記方法で解決
できる。

【００２４】更に、縦２列巻きして縦列間絶縁を有する
亀甲形コイルを収納した回転電機では、縦２列間の電線
を接続してターン数を２倍にするので、電源からの高い
サージ電圧が印加した時列間への高サージ電圧のために
縦列間絶縁を施している。この場合、高サージ電圧は電
源に接続される１極分のコイルの数本で他の極には大き
なサージ電圧はかからない。従って、電源側に接続され
るコイルの１極目分のみに縦列間絶縁マイカテープ２０
を巻回する。すると電源からの高いサージ電圧掛かった
場合に列間にかかる高電圧を縦列間絶縁マイカテープ２
０で保護することができ、他のコイルにはテープ２０巻
回が不要になるので機器全体の価格が安くなる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の電磁コイルによれ
ば、縦列間絶縁テープ付きのコイルはテープ厚が薄く所
定形状への成形時にもずれることもなく確実にどの層間
にも縦列間絶縁テープが存在し、安定した縦列間の絶縁
性能を確保できる。又、回転電機に使用の時はコイルエ
ンド部での平角電線どうしが広がることもなくなる。更
に、テープは不織布で構成されているので、レジン含浸
処理でレジンを短時間で含浸させることができる。そし
て、テープ巻回が機械により行うことができるので、絶
縁作業が短時間で行えコイル製造が安価でできる。或い
は、回転電機で使用する亀甲形コイルでは、電圧階級３
ｋＶの縦層間絶縁の短時間交流絶縁破壊電圧が従来に比
べ破壊電圧が１．４倍に上昇する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電磁コイルの製造工程
図、

【図２】電磁コイルの部分縦断面図、

【図３】電磁コイルの縦列間の短時間交流絶縁破壊電圧
図、

【図４】第２実施例を示す図１相当図、

【図５】本発明の縦列間絶縁テープの断面図、

【図６】第３実施例を示す図１相当図、

【図７】電磁コイルの電線配列の種別図、

【図８】従来の図１相当図、

【図９】従来の図２相当図。

【符号の説明】

１…平角電線、 ３…巻型、１１…フ
ィルム、 １２…不織布、１３…集成マ
イカペーパー、 １４…第１テープ、１５…第２テ
ープ、２０…縦列間絶縁テープ（縦列間絶縁マイカテー
プ）、２２…亀甲形コイル、 ２４…第１型
巻コイル、２４ａ…第２型巻コイル、 ３４…第
１コイル、３４ａ…第２コイル。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁電線を少なくとも縦２列に整列巻き
   して形成され縦列間を絶縁しレジン含浸絶縁処理して成
   る電磁コイルにおいて、一方列は前記絶縁電線を巻回し
   て成る第１コイルと、この第１コイルの全周または一部
   に縦列間絶縁テープを巻回して成る第２コイルを他方列
   に配列したことを特徴とする電磁コイル。
2. 【請求項２】 前記縦列間絶縁テープは集成マイカペー
   パーにフィルムと不織布を貼付けて形成した請求項１記
   載の電磁コイル。
3. 【請求項３】 前記縦列間絶縁テープはテープ幅の１／
   ２重ね巻きする請求項１及び２記載の電磁コイル。
4. 【請求項４】 前記縦列間絶縁テープを、集成マイカペ
   ーパーにフィルムを貼付けた第１テープと、集成マイカ
   ペーパーに不織布またはガラス基材を貼付けた第２テー
   プで形成し、これらの第１テープと第２テープを２条巻
   き方式で巻回した請求項１記載の電磁コイル。
5. 【請求項５】 前記第１コイル及び第２コイルを、回転
   電機の固定子鉄心で電源側の最近１極分電磁コイル収納
   スロットに収納し、その他の極分のスロットには第１コ
   イルのみを縦２列に整列巻きして成るコイルを収納した
   請求項１乃至４記載の電磁コイル。
6. 【請求項６】 絶縁電線を少なくとも縦２列に整列巻き
   して形成され縦列間を絶縁しレジン含浸絶縁処理して形
   成する電磁コイルの製造方法において、前記絶縁電線を
   単列巻回し形成した第１型巻コイルを成形加工して所定
   形状の第１コイルを形成し、前記第１型巻コイルの全周
   または一部に縦列間絶縁テープを巻回し形成した第２型
   巻コイルを成形加工して前記第１コイルと略同形状の第
   ２コイルを形成し、前記第１コイルと第２コイルを縦２
   列に並べレジン含浸絶縁処理して形成することを特徴と
   する電磁コイルの製造方法。