JP3472670B2 - 回転電機の巻線 - Google Patents

回転電機の巻線

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Description

【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巻線に関
し、特に全体含浸方式で製造する高圧回転電機の固定子
巻線に用いて有用なものである。 【0002】 【従来の技術】高電圧回転機の固定子巻線のコイル絶縁
の最外層には、コイル表面と鉄心間の隙間で発生する部
分放電を防止するため、部分放電防止処理がなされてい
る。全体含浸絶縁方式の場合は、通常、抵抗値が102
〜104 Ωになるように調整した塗料を、ガラス織布、
ポリエステル織布、フィルムまたはアラミッド紙等の基
材に塗布し、テープ状またはシート状にしたものをコイ
ル絶縁の最外層に巻き付けたものが一般的な構成であ
る。 【0003】この場合に要求される機能としては、コイ
ル絶縁に密着して、コイル絶縁と半導電層の間には隙間
を生じさせないこと及び半導電層と鉄心間を接続状態に
して同電位に保持することが必要である。 【0004】全体含浸方式の場合は、コイル絶縁及び部
分放電防止処理を施したコイルを鉄心に装着して結線作
業を行った後、合成レジンを真空加圧含浸処理し、その
後乾燥炉に入れてレジンの硬化処理を行っている。 【0005】ところが上述の如き全体含浸方式の場合に
は、硬化処理の際レジンの硬化収縮を伴う。また、乾燥
時の高温から室温に戻すときに、鉄心、絶縁層、素線導
体の熱膨張率の差により、絶縁層には収縮方向の応力が
かかる。このため、レジンの硬化収縮、熱膨張率差によ
る応力によって絶縁層間に微細な空隙が形成されこの空
隙で部分放電が発生するという問題がある。 【0006】レジンの硬化収縮及び鉄心、絶縁層、導体
の熱膨張率差は、完全に抑制できない。したがって、部
分放電の発生に悪影響を与えない個所に、硬化収縮及び
熱膨張率差を吸収する応力緩和層を設ける必要がある。
微細な空隙があっても、部分放電を発生させない個所
は、半導電層と鉄心との間である。半導電層と鉄心との
間に微細な空隙が形成されたとしても、部分的に鉄心と
接触している個所があれば、鉄心と半導電層との間の電
位は、同電位に保持されるからである。そこで、従来半
導電層をコイル絶縁の表面に密着性を良好に保持して接
着させる半導電層、鉄心及びコイルの間を非接着(離
形)状態にするべく半導電層を2重構造にしている。す
なわち、コイル絶縁の最外層の上に接着性の良い通常の
半導電テープを巻き、その上に離形性の良い、テフロン
半導電テープ(ふっ素系樹脂混入フィルム)を巻いて処
理している。なお、テフロン半導電テープを、直接、コ
イル絶縁表面に巻き付けた場合は、絶縁表面との接着が
悪く、半導電層とコイル表面間で部分放電が発生し、効
果がないことを実験的に確認している。 【0007】以上のように、半導電層を2重にすること
で、部分放電の発生を抑えているが、この場合次のよう
な問題がある。 (1) 2重に巻き重ねるため、テーピングの時間がか
かる。 (2) 絶縁強度に寄与しない、半導電層を余分に巻く
ので、絶縁寸法が大きくなりマシン全体の体格が大きく
なる。 (3) コスト面でも余分にかかってしまう。 【0008】本発明は、上記従来技術に鑑み、半導電層
を2重にすることなく絶縁層間の空隙の形成を抑え、部
分放電の発生を抑制することができる回転電機の巻線を
提供することを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は次の知見を基礎とするものである。すなわち、従来
技術においては半導電層を2重にすることで部分放電の
発生を抑えているが、同様の効果は、接着力が、鉄心側
≪コイル絶縁側となるような半導電テープの構造とし、
鉄心側に硬化収縮と、熱膨張差による応力を吸収させる
ことで、1重構造で部分放電を抑制できる。このとき鉄
心溝に装着されたコイルは通電により熱膨張するため鉄
心溝とすべり易くする必要があり、このためコイル表面
又は鉄心溝表面に離形剤又は離形性のよいフィルムをほ
どこすこともある(鉄心長大の場合に多く用いる)点に
も配慮しなければならない。 【0010】上記知見に基づく本発明の構成は次の点を
特徴とする。 【0011】1) 全体含浸方式で処理される回転電機
の巻線において、鉄心側での接着力がコイル絶縁側での
接着力よりも格段に小さくなるように、基材にポリエス
テルフィルムとポリエステル不織布の貼り合せ品を用
い、ポリエステルフィルム側に102 〜104 Ω−cm
の抵抗値になるように調整された半導電塗料を塗布、乾
燥した半導電テープまたは半導電シートを、前記ポリエ
ステル不織布側をコイル絶縁側にして前記コイル絶縁の
最外層に巻回するとともに鉄心に装着して構成したこ
と。 2) 上記1)において、乾燥された半導電塗料面に離
形性の硬化皮膜をコーティングした半導電テープまたは
半導電シートを用いたこと。 3) 全体含浸方式で処理される回転電機の巻線におい
て、鉄心側での接着力がコイル絶縁側での接着力よりも
格段に小さくなるように、基材に片面が接着処理された
ポリエステルフィルムを用い、接着処理を施していない
フィルム面に102 〜104 Ω−cmの抵抗値になるよ
うに調整された半導電塗料を塗布、乾燥した半導電テー
プまたは半導電シートを、前記接触処理した面をコイル
絶縁側にしてコイル絶縁の最外層に巻回するとともに鉄
心に装着して構成したこと。 4) 上記3)において、乾燥された半導電塗料面に離
形性の硬化皮膜をコーティングした半導電テープまたは
半導電シートを用いたこと。 5) 全体含浸方式で処理される回転電機の巻線におい
て、鉄心側での接着力がコイル絶縁側での接着力よりも
格段に小さくなるように、ポリエステル不織布と、カー
ボン繊維及びアラミッド繊維から成り抵抗値102〜1
4 102 〜104 Ω−cmの抵抗値を有する半導電
ペーパとを合成樹脂系の接着剤で貼り合せて成る半導電
テープまたは半導電シートを、前記ポリエステル不織布
側をコイル絶縁側にしてコイル絶縁の最外層に巻回する
とともに鉄心に装着して構成したこと。 6) 上記5)において、半導電ペーパ面に離形性の硬
化皮膜をコーティングした半導電テープまたは半導電シ
ートを用いたこと。 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【0016】 【0017】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態に係
る回転電機の固定子の巻線の1個を抽出して示す斜視
図、図2はそのA−A線断面図である。両図に示すよう
に、この巻線Iは、4.5mm×1.8mmの平角エナ
メル素線1を2本持ちで10段に巻回して形成したコイ
ル導体束を直線長500mmの亀甲形に成形し、さらに
ガラス裏ちの集成マイカテープ2をハーフラップで4回
巻き重ねて厚さ1.5mmの対地絶縁層3を形成すると
ともにこの対地絶縁層3の直線部分(鉄心溝に挿入され
る部分)に各実施例に示す半導電テープ4を巻回したも
のである。このときの半導電テープ4の厚さは約0.1
mm〜0.2mmである。また半導電テープ4の代わり
に同様の半導電シートを用いても勿論良い。半導電テー
プ4の構成をさらに具体的にした実施例は次の通りであ
る。 【0018】<実施例1>半導電テープ41は、図3に
示すように、ポリエステル不織布5とポリエステルフィ
ルム6とを貼り合せた基材7のフィルム側に、カーボン
粉、樹脂、溶剤からなる半導電塗料8を塗布、乾燥して
102 〜103 Ω−cmの抵抗値を有するように形成し
たものである。かかる半導電テープ41はポリエステル
不織布5側がコイル絶縁側になるように対地絶縁層3
(図1及び図2参照)に巻回した。その後スロットに挿
着し、合成レジン(エポキシ/ポリエステルイミド)を
真空加圧含浸して加熱硬化処理を行った。 【0019】<実施例2>上記実施例1において、図4
に示すように、半導電テープ41の半導電塗料8の上面
にふっ素樹脂系の離形剤9をスプレーコーティングした
テープを、ポリエステル不織布5側がコイル絶縁側にな
るように巻回した。 【0020】<実施例3>上記実施例1において、図5
に示すように、半導電テープ41の基材7に片面が接着
剤10で接着処理してあるポリエステルフィルム61を
用いて非接着処理面に半導電塗料8を塗布し、接着処理
面がコイル絶縁側になるように巻回した。 【0021】<実施例4>上記実施例3において、半導
電塗料8の上面にふっ素系の離形剤9をスプレーコーテ
ィングしたテープを、接着処理面がコイル絶縁側になる
ように巻回した。 【0022】<実施例5>上記実施例1において、片側
にポリエステル不織布、反対側にカーボン繊維とアラミ
ッド繊維から成る半導電ペーパーを貼り合せた102
104 Ω−cmの表面抵抗値を有する半導電テープを、
不織布面がコイル絶縁側になるように巻回した。 【0023】<実施例6>上記実施例5において、半導
電ペーパー側に、ふっ素系離形剤をスプレーコーティン
グし、不織布がコイル絶縁側になるように巻回した。 【0024】上記実施例の効果を確認すべく比較例の巻
線を作製してレジン硬化後のΔtanδ特性を調べた。比
較例1に係る巻線は、実施例1において、ポリエステル
繊維に、カーボン粉、樹脂、溶剤から成る半導電塗料を
塗布、乾燥した102 〜10 4 Ω−cmの半導電テープ
をコイル絶縁の表面に巻回したものである。比較例2に
係る巻線は、実施例1において、ポリエステル繊維にカ
ーボン粉、樹脂、溶剤から成る半導電塗料を塗布乾燥し
た102 〜104 Ω−cmの半導電テープを、コイル絶
縁の表面に巻回し、さらにその上からふっ素樹脂系半導
電テープを巻回したものである。 【0025】図6に上記実施例及び比較例におけるレジ
ン硬化後のΔtan δ特性の分布を示す。Δtan δは、部
分放電量に比例するため、絶縁層中の空隙量を示す指標
として用いられている。図6を参照すれば各実施例の場
合、鉄心側の接着力がコイル側に比べて弱いため、比較
例1に比べると特性が改善されているのが分る。また、
鉄心側に離形性の半導電テープを処理して、2重構造と
した比較例2に対しても遜色のない効果が得られている
ことが分かる。 【0026】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明によれば次の効果を得る。 (1) 1回巻きで、効果的に部分放電防止処理が可能
になる。 (2) 1回巻きで済むので、処理作業時間が短縮され
る。 (3) 1回巻きで済むので、コイル絶縁厚さが縮小で
き、マシンの小形、軽量化につながる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係る回転電機の固定子の
巻線の1個を抽出して示す斜視図。 【図2】図1のA−A線断面図。 【図3】第1の実施例に用いる半導電テープの構造を概
念的に示す説明図。 【図4】第2の実施例に用いる半導電テープの構造を概
念的に示す説明図。 【図5】第3の実施例に用いる半導電テープの構造を概
念的に示す説明図。 【図6】実施例及び比較例におけるレジン硬化後のΔta
n δ特性の分布を示す特性図。 【符号の説明】 I 巻線 4、41 半導電テープ 5 ポリエステル不織布 6、61 ポリエステルフイルム 7 基材 8 半導体塗料 9 離形剤 10 接着剤
フロントページの続き (72)発明者 藤原 伸一 東京都品川区大崎二丁目1番17号 明電 ケミカル株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−237916(JP,A) 特開 平5−244745(JP,A) 特開 平8−88948(JP,A) 特開 昭57−95162(JP,A) 特開 昭48−20100(JP,A) 特開 昭54−58801(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 3/40 H02K 3/30

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 全体含浸方式で処理される回転電機の巻
    線において、鉄心側での接着力がコイル絶縁側での接着力よりも格段
    に小さくなるように、 基材にポリエステルフィルムとポ
    リエステル不織布の貼り合せ品を用い、ポリエステルフ
    ィルム側に102 〜104 Ω−cmの抵抗値になるよう
    に調整された半導電塗料を塗布、乾燥した半導電テープ
    または半導電シートを、前記ポリエステル不織布側をコ
    イル絶縁側にして前記コイル絶縁の最外層に巻回すると
    ともに鉄心に装着して構成したことを特徴とする回転電
    機の巻線。 【請求項2】 〔請求項1〕において、乾燥された半導
    電塗料面に離形性の硬化皮膜をコーティングした半導電
    テープまたは半導電シートを用いたことを特徴とする回
    転電機の巻線。 【請求項3】 全体含浸方式で処理される回転電機の巻
    線において、鉄心側での接着力がコイル絶縁側での接着力よりも格段
    に小さくなるように、 基材に片面が接着処理されたポリ
    エステルフィルムを用い、接着処理を施していないフィ
    ルム面に102 〜104 Ω−cmの抵抗値になるように
    調整された半導電塗料を塗布、乾燥した半導電テープま
    たは半導電シートを、前記接触処理した面をコイル絶縁
    側にしてコイル絶縁の最外層に巻回するとともに鉄心に
    装着して構成したことを特徴とする回転電機の巻線。 【請求項4】 〔請求項3〕において、乾燥された半導
    電塗料面に離形性の硬化皮膜をコーティングした半導電
    テープまたは半導電シートを用いたことを特徴とする回
    転電機の巻線。 【請求項5】 全体含浸方式で処理される回転電機の巻
    線において、鉄心側での接着力がコイル絶縁側での接着力よりも格段
    に小さくなるように、 ポリエステル不織布と、カーボン
    繊維及びアラミッド繊維から成り抵抗値102〜104
    Ω−cmの抵抗値を有する半導電ペーパとを合成樹脂系
    の接着剤で貼り合せて成る半導電テープまたは半導電シ
    ートを、前記ポリエステル不織布側をコイル絶縁側にし
    コイル絶縁の最外層に巻回するとともに鉄心に装着し
    て構成したことを特徴とする回転電機の巻線。 【請求項6】 〔請求項5〕において、半導電ペーパ面
    に離形性の硬化皮膜をコーティングした半導電テープま
    たは半導電シートを用いたことを特徴とする回転電機の
    巻線。
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