JP2738572B2 - 電気機械の高電圧絶縁機構 - Google Patents
電気機械の高電圧絶縁機構Info
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- JP2738572B2 JP2738572B2 JP1290161A JP29016189A JP2738572B2 JP 2738572 B2 JP2738572 B2 JP 2738572B2 JP 1290161 A JP1290161 A JP 1290161A JP 29016189 A JP29016189 A JP 29016189A JP 2738572 B2 JP2738572 B2 JP 2738572B2
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- insulator
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
- H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Electrostatic Separation (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
- Insulating Bodies (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気機械の高電圧絶縁機構であって、巻線
絶縁体及びメイン絶縁体を有しており、巻線絶縁体とし
て少なくとも3つの層を備えた絶縁体が、エナメル絶縁
された導体部材に巻き付けられていてかつ導体部材に接
着されており、絶縁体のほぼ雲母から成る中央の層が両
側からプラスチック箔によって覆われており、導体部材
が巻線若しくはロッドにまとめられて、メイン絶縁体に
よって取り囲まれかつ電気機械の固定子内に組み込まれ
て、全体として含浸樹脂で含浸され、含浸樹脂が次いで
熱硬化されるようになっている形式のものに関する。
絶縁体及びメイン絶縁体を有しており、巻線絶縁体とし
て少なくとも3つの層を備えた絶縁体が、エナメル絶縁
された導体部材に巻き付けられていてかつ導体部材に接
着されており、絶縁体のほぼ雲母から成る中央の層が両
側からプラスチック箔によって覆われており、導体部材
が巻線若しくはロッドにまとめられて、メイン絶縁体に
よって取り囲まれかつ電気機械の固定子内に組み込まれ
て、全体として含浸樹脂で含浸され、含浸樹脂が次いで
熱硬化されるようになっている形式のものに関する。
この場合、本発明は例えばCH−PS 559451号公報に記
載の公知技術から出発している。
載の公知技術から出発している。
技術的背景及び公知技術 回転する機械、特に高電圧モータの固定子巻線の絶縁
のために近年、完全含浸技術が著しく利用されている。
機械のための巻線部材は構造上の理由から成形コイルと
して構成されている。特に衝撃的な電圧負荷(短い波頭
長の作動過電圧及びその他の過電圧)に際して、巻線絶
縁体が過度に負荷され、絶縁作用を損なうことになる。
のために近年、完全含浸技術が著しく利用されている。
機械のための巻線部材は構造上の理由から成形コイルと
して構成されている。特に衝撃的な電圧負荷(短い波頭
長の作動過電圧及びその他の過電圧)に際して、巻線絶
縁体が過度に負荷され、絶縁作用を損なうことになる。
隣接する巻線間の絶縁体(巻線絶縁体:turn−to−tur
n insulation)は、高い運転確実性を保証するという幾
つかの要求を満たさなければならない。
n insulation)は、高い運転確実性を保証するという幾
つかの要求を満たさなければならない。
このような要求は、多くの場合帯状の絶縁材料の処置
(巻線、成形線材の帯材により巻き付け)、コイルの成
形に際し、並びに引き続く製造段階(例えば含浸、硬
化)、種々のテスト及び運転中に衝撃的に連続して若し
くは繰り返し巻線絶縁体に作用する異なる負荷を考慮し
て設定される。
(巻線、成形線材の帯材により巻き付け)、コイルの成
形に際し、並びに引き続く製造段階(例えば含浸、硬
化)、種々のテスト及び運転中に衝撃的に連続して若し
くは繰り返し巻線絶縁体に作用する異なる負荷を考慮し
て設定される。
さらに、巻線の絶縁に用いられる帯は機械的な高い負
荷に耐えると同時に高いフレキシブル性を有していなけ
ればならない。このような部分的に相反する要求は部分
的にしか満たされない。雲母層の、例えば電気遮断作用
のような良好な特性が機械的な負荷に基づき部分的に明
らかに低下せしめられる。
荷に耐えると同時に高いフレキシブル性を有していなけ
ればならない。このような部分的に相反する要求は部分
的にしか満たされない。雲母層の、例えば電気遮断作用
のような良好な特性が機械的な負荷に基づき部分的に明
らかに低下せしめられる。
さらに、巻線絶縁体は高い運転温度での高い耐コロナ
放電性を有していなければならない。従来の手段の誘電
性の長時間特性は不十分であった。
放電性を有していなければならない。従来の手段の誘電
性の長時間特性は不十分であった。
十分に高いサージ電圧阻止性が著しく重要である。最
近のIEC規定は0.5(4UN+1)kV「波高値」の最小サー
ジ電圧阻止性を示しており、このUN=コイル当たり定格
電圧kV実効値である。このことはUN=15kVの機械にとっ
て30.5kVよりサージ電圧阻止性の大きい巻線絶縁を意味
している。
近のIEC規定は0.5(4UN+1)kV「波高値」の最小サー
ジ電圧阻止性を示しており、このUN=コイル当たり定格
電圧kV実効値である。このことはUN=15kVの機械にとっ
て30.5kVよりサージ電圧阻止性の大きい巻線絶縁を意味
している。
巻線絶縁体の成分は含浸樹脂/−エナメル塗料に対し
て化学的な耐性を有していなければならない。巻線絶縁
体と(エナメル絶縁された)巻線並びに、コイルのメイ
ン絶縁体(すなわちアースされた鉄に対する絶縁体)と
の良好な接着が、メイン・巻線絶縁体の全体的に同質の
組織を達成するために望まれる。
て化学的な耐性を有していなければならない。巻線絶縁
体と(エナメル絶縁された)巻線並びに、コイルのメイ
ン絶縁体(すなわちアースされた鉄に対する絶縁体)と
の良好な接着が、メイン・巻線絶縁体の全体的に同質の
組織を達成するために望まれる。
さらに経済的に重要なことは、巻線絶縁体が(銅線の
ようなアクチブな材料に比較して)できるだけ小さい容
積のスペースしか必要とせず、安価に形成されかつ施さ
れることである。
ようなアクチブな材料に比較して)できるだけ小さい容
積のスペースしか必要とせず、安価に形成されかつ施さ
れることである。
CH−特許公報559451号に基づく巻線絶縁体は4つの
層:ほぼ100μmの雲母層、薄いグラス布(雲母層の支
持体として)、及び両側にポリ炭酸塩箔のほぼ8〜10μ
mの厚さのカバー層から成っている。絶縁帯のグラス布
及び雲母から成る中間層は溶剤のいらない結合剤、有利
にはB段階のエポキシド樹脂を用いて両方のカバー層に
接着されている。導体部材に絶縁を施しかつ絶縁された
導体部材をコイルに形成した後に、圧力及び熱処理に際
し絶縁帯のオーバラップ箇所の剰余の樹脂が流出して、
絶縁帯が個々の導体部材にかつ個々の導体部材が互いに
接着される。このようにして形成された導体束は樹脂の
硬化の後に乾燥したメイン絶縁を施され、引き続きいわ
ゆる完全含浸法で処理される。
層:ほぼ100μmの雲母層、薄いグラス布(雲母層の支
持体として)、及び両側にポリ炭酸塩箔のほぼ8〜10μ
mの厚さのカバー層から成っている。絶縁帯のグラス布
及び雲母から成る中間層は溶剤のいらない結合剤、有利
にはB段階のエポキシド樹脂を用いて両方のカバー層に
接着されている。導体部材に絶縁を施しかつ絶縁された
導体部材をコイルに形成した後に、圧力及び熱処理に際
し絶縁帯のオーバラップ箇所の剰余の樹脂が流出して、
絶縁帯が個々の導体部材にかつ個々の導体部材が互いに
接着される。このようにして形成された導体束は樹脂の
硬化の後に乾燥したメイン絶縁を施され、引き続きいわ
ゆる完全含浸法で処理される。
このような公知の方法は省略することのできない比較
的時間のかかる中間処置を必要とする。中間処置なしに
は樹脂が絶縁帯のオーバラップ箇所の雲母・グラス布層
から所望の必要な程度で流出できない。メイン絶縁体の
樹脂コンパウンドが、導体部材とメイン絶縁体との間の
空洞のない完全な接着を保証するためにカバー層に正確
に適合させられねばならない。
的時間のかかる中間処置を必要とする。中間処置なしに
は樹脂が絶縁帯のオーバラップ箇所の雲母・グラス布層
から所望の必要な程度で流出できない。メイン絶縁体の
樹脂コンパウンドが、導体部材とメイン絶縁体との間の
空洞のない完全な接着を保証するためにカバー層に正確
に適合させられねばならない。
このような理由から、最近の提案(1987.5.5−7ウイ
ーン近郊のバーデンにおいて開催された第3回国際ASTA
−シンポジウムの討論内容報告書“Teilleiterisolatio
n auf Glimmer−basis fuer Hochspannungsmaschinen"
に記載)においては、両方のカバー層の1つが省略され
ている。
ーン近郊のバーデンにおいて開催された第3回国際ASTA
−シンポジウムの討論内容報告書“Teilleiterisolatio
n auf Glimmer−basis fuer Hochspannungsmaschinen"
に記載)においては、両方のカバー層の1つが省略され
ている。
しかしながらこのような絶縁帯を用いても接着に対す
る前述の問題は部分的にしか解決されない。
る前述の問題は部分的にしか解決されない。
発明の課題及び構成 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の高電圧絶縁機構
を改善して、巻線絶縁体の品質を高め、所要スペースが
わずかになるようにすることである。
を改善して、巻線絶縁体の品質を高め、所要スペースが
わずかになるようにすることである。
前記課題を解決するために本発明の構成では、導体部
材が絶縁体で巻き付けられ、絶縁体の少なくとも、導体
部材に向けられた外面が接着剤を備えており、接着剤が
熱処理に際して少なくとも絶縁体を導体部材に接着する
ようになっており、導体部材に向けられたプラスチック
箔が別のプラスチック箔よりも1.5から3倍厚くなって
いる。
材が絶縁体で巻き付けられ、絶縁体の少なくとも、導体
部材に向けられた外面が接着剤を備えており、接着剤が
熱処理に際して少なくとも絶縁体を導体部材に接着する
ようになっており、導体部材に向けられたプラスチック
箔が別のプラスチック箔よりも1.5から3倍厚くなって
いる。
この場合、あらかじめ溶解接着剤、有利にはB段階の
フエノール樹脂を備えた絶縁帯が用いられ、溶解接着剤
の塗布は巻き付けの直前に行われてよい。これによっ
て、裸の導体も確実に絶縁される。
フエノール樹脂を備えた絶縁帯が用いられ、溶解接着剤
の塗布は巻き付けの直前に行われてよい。これによっ
て、裸の導体も確実に絶縁される。
本発明の有利な構成では、絶縁帯が結合剤で含浸され
た雲母層を有しており、雲母層が両側から厚さの異なる
プラスチック箔によって覆われており、プラスチック箔
の外面が溶解接着剤で被覆されており、薄い方のプラス
チック箔が導体部材に巻き付けられた場合に外側に位置
している。
た雲母層を有しており、雲母層が両側から厚さの異なる
プラスチック箔によって覆われており、プラスチック箔
の外面が溶解接着剤で被覆されており、薄い方のプラス
チック箔が導体部材に巻き付けられた場合に外側に位置
している。
実施例 第1図に示してあるように、B段階の結合剤、例えば
変性エポキシド樹脂を含浸された厚さほぼ40μmの雲母
層1は両側を厚さの異なるプラスチック箔2、3によっ
て覆われている。両方のプラスチック箔2、3は変性PE
TP若しくはポリイミドから成っており、この場合エナメ
ル絶縁導体部材に後で接着されるプラスチック箔−実施
例ではプラスチック箔2−は別のプラスチック箔3に対
して1.5から3倍厚くなっている。プラスチック箔2が
ほぼ絶縁帯の加工にとって重要な機械的な特性(破壊強
さ)及び鋭敏な雲母帯の支持力を規定しているのに対し
て、カバー箔は実質的にもっぱら保護機能を生ぜしめ、
厚さの小さいことに基づき伸ばされる。プラスチック箔
2、3の外側の表面は溶解接着剤層4、5によって被覆
されている。溶解接着剤層の層厚さは標準的には5μm
である。溶解接着剤層は一般にB段階のフェノール樹脂
から成っている。
変性エポキシド樹脂を含浸された厚さほぼ40μmの雲母
層1は両側を厚さの異なるプラスチック箔2、3によっ
て覆われている。両方のプラスチック箔2、3は変性PE
TP若しくはポリイミドから成っており、この場合エナメ
ル絶縁導体部材に後で接着されるプラスチック箔−実施
例ではプラスチック箔2−は別のプラスチック箔3に対
して1.5から3倍厚くなっている。プラスチック箔2が
ほぼ絶縁帯の加工にとって重要な機械的な特性(破壊強
さ)及び鋭敏な雲母帯の支持力を規定しているのに対し
て、カバー箔は実質的にもっぱら保護機能を生ぜしめ、
厚さの小さいことに基づき伸ばされる。プラスチック箔
2、3の外側の表面は溶解接着剤層4、5によって被覆
されている。溶解接着剤層の層厚さは標準的には5μm
である。溶解接着剤層は一般にB段階のフェノール樹脂
から成っている。
第2図は本発明に基づく絶縁機構の構造の概略を、ま
た第3図は詳細を示している。電気機械の積層体固定子
7の溝6内には、巻線絶縁体8を用いて互いに絶縁され
た複数の導体部材9が配置されている。この導体部材束
はメイン絶縁体10によって取り囲まれていて、シム11を
介在してスリットキー12を用いて固定されている。
た第3図は詳細を示している。電気機械の積層体固定子
7の溝6内には、巻線絶縁体8を用いて互いに絶縁され
た複数の導体部材9が配置されている。この導体部材束
はメイン絶縁体10によって取り囲まれていて、シム11を
介在してスリットキー12を用いて固定されている。
第2図のX部分を拡大して示す第3図から明らかなよ
うに、2つの絶縁帯を重ねて設けてあり、下側の絶縁帯
の接着剤層5と上側の絶縁帯の接着剤層4とが溶解して
唯一の層を成している。
うに、2つの絶縁帯を重ねて設けてあり、下側の絶縁帯
の接着剤層5と上側の絶縁帯の接着剤層4とが溶解して
唯一の層を成している。
巻線を製造する方法は次のような段階で行われる。
A:第1図に示す絶縁帯の製造 B:エナメル絶縁された導体部材への絶縁帯の巻き付け C:導体部材のコイル若しくは半コイルの形成及び集合 D:メイン絶縁体の装着 E:固定子の溝内へのコイル若しくはメイン絶縁体の挿入 F:巻線端部の回路接続 G:完全に巻かれた固定子の含浸タンク内での完全な含浸 H:含浸された固定子の乾燥炉内での熱処理 本発明において重要なのはG及びHの段階で生じる過
程であり、この過程は絶縁体全体の質に著しい影響を及
ぼす。
程であり、この過程は絶縁体全体の質に著しい影響を及
ぼす。
プラスチック箔2と導体部材のエナメル絶縁層との間
に位置する溶解接着剤層4は熱処理中に溶解して、プラ
スチック箔2と導体部材を接着させ、雲母層1からの樹
脂備蓄を必要としない。毛管作用に基づき、巻線を互い
にオーバラップ若しくは隣接させる際に避けられない空
洞も満たされる。別の溶解接着剤層5は一方では上下に
位置する絶縁帯層の接着に役立ちかつ、他方においては
外側の絶縁帯層とメイン絶縁体との間の付着媒体として
用いられる。
に位置する溶解接着剤層4は熱処理中に溶解して、プラ
スチック箔2と導体部材を接着させ、雲母層1からの樹
脂備蓄を必要としない。毛管作用に基づき、巻線を互い
にオーバラップ若しくは隣接させる際に避けられない空
洞も満たされる。別の溶解接着剤層5は一方では上下に
位置する絶縁帯層の接着に役立ちかつ、他方においては
外側の絶縁帯層とメイン絶縁体との間の付着媒体として
用いられる。
例えば絶縁帯の製造の際にすでに絶縁帯に溶解接着剤
層4、5を備える代わりに、このような溶解接着剤は導
体部材に巻き付ける直前に初めて施されてよく、この場
合には溶解接着剤が巻き付けの時点で、絶縁された導体
部材の取り扱いを容易にするために十分に乾燥していな
ければならない。
層4、5を備える代わりに、このような溶解接着剤は導
体部材に巻き付ける直前に初めて施されてよく、この場
合には溶解接着剤が巻き付けの時点で、絶縁された導体
部材の取り扱いを容易にするために十分に乾燥していな
ければならない。
本発明に基づく絶縁帯は従来の手段に対し、所要スペ
ースの少なく加工の著しく容易なかつ費用の安い、断熱
率及び誘電率の高い巻線絶縁を可能にする。このような
利点は帯組み合わせ(雲母層と支持体、若しくはすべり
帯)の特別な構造から得られ、この場合特に厚さの異な
る2つのプラスチック及び外側に塗布された溶解接着剤
との組み合わせが重要である。
ースの少なく加工の著しく容易なかつ費用の安い、断熱
率及び誘電率の高い巻線絶縁を可能にする。このような
利点は帯組み合わせ(雲母層と支持体、若しくはすべり
帯)の特別な構造から得られ、この場合特に厚さの異な
る2つのプラスチック及び外側に塗布された溶解接着剤
との組み合わせが重要である。
多くの実験で明らかなように、電気的な耐用年数が高
い温度(140℃)において通常の手段よりも5〜8倍、
長くなり、耐衝撃性が(完成したコイルで測定して)ほ
ぼ3倍、高くなる。本発明に基づく巻線絶縁体を備えた
モータ巻線は付加的に過電圧防止手段を備える必要がな
い。
い温度(140℃)において通常の手段よりも5〜8倍、
長くなり、耐衝撃性が(完成したコイルで測定して)ほ
ぼ3倍、高くなる。本発明に基づく巻線絶縁体を備えた
モータ巻線は付加的に過電圧防止手段を備える必要がな
い。
図面は本発明の実施例を示すものであって、第1図は絶
縁帯の縦断面図、第2図は固定子巻線の横断面図及び、
第3図は第2図のX箇所の拡大図である。 1……雲母層、2及び3……プラスチック箔、4及び5
……溶解接着剤、6……溝、7……積層体固定子、8…
…巻線絶縁体、9……導体、10……メイン絶縁体、11…
…シム、12……スリットキー
縁帯の縦断面図、第2図は固定子巻線の横断面図及び、
第3図は第2図のX箇所の拡大図である。 1……雲母層、2及び3……プラスチック箔、4及び5
……溶解接着剤、6……溝、7……積層体固定子、8…
…巻線絶縁体、9……導体、10……メイン絶縁体、11…
…シム、12……スリットキー
Claims (4)
- 【請求項1】電気機械の高電圧絶縁機構であって、巻線
絶縁体及びメイン絶縁体を有しており、巻線絶縁体とし
て少なくとも3つの層を備えた絶縁体が、エナメル絶縁
された導体部材に巻き付けられていてかつ導体部材に接
着されており、絶縁体のほぼ雲母から成る中央の層が両
側からプラスチック箔(2,3)によって覆われており、
導体部材が巻線若しくはロッドにまとめられて、メイン
絶縁体によって取り囲まれかつ電気機械の固定子内に組
み込まれて、全体として含浸樹脂で含浸され、含浸樹脂
が次いで熱硬化されるようになっている形式のものにお
いて、導体部材が絶縁体で巻き付けられ、絶縁体の少な
くとも、導体部材に向けられた外面が接着剤(4,5)を
備えており、接着剤が熱処理に際して少なくとも絶縁体
を導体部材に接着するようになっており、導体部材に向
けられたプラスチック箔(2)が別のプラスチック箔
(3)よりも1.5から3倍厚くなっていることを特徴と
する、電気機械の高電圧絶縁機構。 - 【請求項2】プラスチック箔がポリエステルベース若し
くはポリイミドベースを有しており、厚い方のプラスチ
ック箔のポリエステルベース若しくはポリイミドベース
の厚さがほぼ18μmから50μmであり、薄い方のプラス
チック箔のポリエステルベース若しくはポリイミドベー
スの厚さがほぼ10μmから30μmである請求項1記載の
高電圧絶縁機構。 - 【請求項3】絶縁体(1)の雲母層若しくは雲母帯が40
μmと60μmとの間の厚さを有している請求項1又は2
記載の高電圧絶縁機構。 - 【請求項4】接着剤(4,5)が溶解接着剤、有利には溶
解剤のいらないB段階の含浸樹脂から成っていて、3μ
mと8μmとの間の厚さを有している請求項1から3の
いずれか1項記載の高電圧絶縁機構。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH4168/88A CH677565A5 (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | |
CH4168/88-9 | 1988-11-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02184234A JPH02184234A (ja) | 1990-07-18 |
JP2738572B2 true JP2738572B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=4271076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1290161A Expired - Lifetime JP2738572B2 (ja) | 1988-11-10 | 1989-11-09 | 電気機械の高電圧絶縁機構 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5099159A (ja) |
EP (1) | EP0368038B2 (ja) |
JP (1) | JP2738572B2 (ja) |
CN (1) | CN1020225C (ja) |
AT (1) | ATE92218T1 (ja) |
BR (1) | BR8905746A (ja) |
CH (1) | CH677565A5 (ja) |
DE (1) | DE58905040D1 (ja) |
FI (1) | FI102333B (ja) |
NO (1) | NO176419C (ja) |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4218927A1 (de) * | 1992-06-10 | 1993-12-16 | Asea Brown Boveri | Hochspannungsisolation für Statorwicklungen elektrischer Maschinen |
EP0586753A1 (de) * | 1992-08-25 | 1994-03-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Isolierband für einer Wicklung eine elektrischen Maschine |
US5325008A (en) * | 1992-12-09 | 1994-06-28 | General Electric Company | Constrained ripple spring assembly with debondable adhesive and methods of installation |
JP3504352B2 (ja) * | 1994-10-05 | 2004-03-08 | 三菱電機株式会社 | 車両用交流発電機の回転子 |
DE4440950A1 (de) * | 1994-11-17 | 1996-05-23 | Abb Management Ag | Lötösenisolierung |
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US5801334A (en) * | 1995-08-24 | 1998-09-01 | Theodorides; Demetrius C. | Conductor (turn) insulation system for coils in high voltage machines |
WO1997027661A1 (de) * | 1996-01-25 | 1997-07-31 | ISOVOLTA Österreichische Isolierstoffwerke Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung eines hochspannungsisoliersystems für elektrische maschinen |
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US6269531B1 (en) * | 1998-08-10 | 2001-08-07 | Electro Componentes Mexicana S.A. De C.V. | Method of making high-current coils |
US6242825B1 (en) | 1998-11-25 | 2001-06-05 | Hitachi, Ltd. | Electric rotating machine with reduced thickness and volume of insulation |
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DE10255394A1 (de) * | 2002-11-28 | 2004-06-09 | Zf Friedrichshafen Ag | Isolierwicklung für Drähte von Elektromaschinen und -magneten, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
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