JPH11234937A - 回転電機の固定子コイルエンド構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転電機の固定子コイルエンドにおいて、コ
イル導体を覆う主絶縁層上に設けられかつ、その外周部
をシールド絶縁層で覆われた半導電層先端部の電界を緩
和することで、半導電層先端部での部分放電や電界緩和
層の沿面放電を防止する回転電機の固定子コイルエンド
構造を提供する。 【解決手段】 低抵抗コロナシールド層３と電界緩和層
４との重なり部の内側に設けられた半導電層５のコイル
エンド側の先端部に電界が集中しないように、半導電層
５のコイルエンド側端部にこの端部に重ねるようにして
電界緩和層等からなる放電防止部材７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は回転電機の固定子
コイルエンド構造に関するもので、特に固定子コイルエ
ンド内部の半導電層先端部の部分放電の防止、および固
定子コイルエンド表面部の沿面放電の防止に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１１は例えば特開昭５８−１５７３５
０号公報に記載されている従来の高圧の回転電機の固定
子コイルエンド部を示す部分断面図である。図１１にお
いて、１はＸを軸芯とするコイル導体、２はこのコイル
導体１の周囲を覆う主絶縁層、３と４はその外側を覆う
低抵抗コロナシールド層と電界緩和層、５は主絶縁層２
の一部に巻くように設けられた半導電層、６は低抵抗コ
ロナシールド層３と電界緩和層４の内側で主導電層５を
覆うシールド絶縁層である。

【０００３】近年、回転電機は高電圧化、単機大容量
化、および小型軽量化の傾向にある。これに伴い、固定
子コイルエンド部の電界緩和が重要となっている。そこ
で固定子コイルエンド表面に沿面放電防止のため、非線
形抵抗特性を有する電界緩和層４を低抵抗コロナシール
ド層３と当接して設けることが一般に行われている。

【０００４】ここで、回転電機の定格電圧の上昇に伴う
交流耐圧試験電圧の上昇による沿面放電や電界緩和層４
の焼損を防止するため、図１１に示すように、低抵抗コ
ロナシールド層３と電界緩和層４との重ね目付近を含む
主絶縁層２の表面に半導電層５を設け、低抵抗コロナシ
ールド層３と電界緩和層４との重ね目付近における電力
損失を減少させることにより、重ね目付近における電界
緩和層４の温度上昇を抑制し、さらに半導電層５を覆う
シールド絶縁層６を設けている。

【０００５】以下、このような構成の高圧の回転電機の
固定子コイルの製造方法について説明する。まず、コイ
ル導体１に例えば集成マイカからなるマイカシートに補
強材としてガラスクロスを張り合わせたマイカテープを
複数回巻き付けて主絶縁層２を形成する。その上に半導
電性を有するシートあるいはテープからなる半導電層５
を後述する低抵抗コロナシールド層３と電界緩和層４の
重ね目からコア側に入りこんだ位置から電界緩和層４の
コイルエンド側の端部を越えない範囲に設ける。

【０００６】さらにそれら全体を覆うようにマイカテー
プを複数回巻き付け、シールド絶縁層６を形成し、全体
を例えばエポキシ樹脂を用いて含浸し重合、そしてプレ
ス整形し、その後、その上に低抵抗コロナシールド層３
とこの低抵抗コロナシールド層３先端部に重ねて電界緩
和層４を設けて、固定子コイルを構成したものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１２は上記特開昭５
８−１５７３５０号公報に記載されている固定子コイル
エンド部の電界緩和構造において、高電圧をコイル導体
１に印加した場合の半導電層５とその延長上の各点にお
ける電位分布である。ただし、横軸は低抵抗コロナシー
ルド層３の先端部を０として、先端部からコイルエンド
方向への位置を示し、また点Ａは半導電層５先端の位置
を示し、縦軸は導体に印加した電圧のピーク値を１００
％とした相対値を示している。

【０００８】図１２に示されるように、点Ａにおいて電
位が急激に上昇している。つまり、高電圧印加により半
導電層５先端部が高電界になることを示している。その
ため、半導電層５先端部から部分放電が発生し易い構造
になっているという問題点があった。

【０００９】この発明は上記のような従来の問題点を解
決するためになされたもので、半導電層先端部の電界を
緩和することで、半導電層先端部の部分放電を防止する
と共に、低抵抗コロナシールド層と電界緩和層との重な
り部のジュール損を低下させ、電界緩和層の沿面放電を
抑制し、さらに、半導電層と放電防止部材をシールド絶
縁層で覆うことで主絶縁層の絶縁性能を低下させず、信
頼性の高い回転電機の高電圧化、大容量化を可能にする
回転電機の固定子コイルエンド構造を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、回転電機の固定子コイルエンド構造であって、
コイル導体と、このコイル導体を覆う主絶縁層と、この
主絶縁層の外部表面に設けられた低抵抗コロナシールド
層と、上記主絶縁層のコイルエンド外周部に上記低抵抗
コロナシールド層の端部と重ねて設けれられた電界に対
し抵抗値が変化する非線形抵抗特性を有する電界緩和層
と、上記低抵抗コロナシールド層と電界緩和層との重な
り部よりコア側に入った位置から上記電界緩和層のコイ
ルエンド側の端部を越えない範囲で、かつ上記主絶縁層
の表面に設けられた半導電層と、この半導電層のコイル
エンド側端部に重ねて設置し、かつ上記電界緩和層のコ
イルエンド側の端部を越えない範囲に設けた放電防止部
材と、上記半導電層と放電防止部材を覆うシールド絶縁
層と、を備えたことを特徴とする回転電機の固定子コイ
ルエンド構造にある。

【００１１】またこの発明は、上記放電防止部材が電界
に対し非線形抵抗特性を有する内部電界緩和層からなる
ことを特徴とする回転電機の固定子コイルエンド構造に
ある。

【００１２】またこの発明は、上記内部電界緩和層のコ
ア側先端部からコア方向に入った位置から上記半導電層
と内部電界緩和層との重なり部までを覆うように第２半
導電層を設けたことを特徴とする回転電機の固定子コイ
ルエンド構造にある。

【００１３】またこの発明は、上記内部電界緩和層のコ
ア側先端部からコア方向に入った位置から上記半導電層
と内部電界緩和層との重なり部までを覆うように絶縁性
の熱収縮材料を設けたことを特徴とする回転電機の固定
子コイルエンド構造にある。

【００１４】またこの発明は、上記内部電界緩和層の材
料として、熱により収縮する非線形抵抗材料を使用する
ことを特徴とする回転電機の固定子コイルエンド構造に
ある。

【００１５】またこの発明は、上記内部電界緩和層の表
面抵抗率が電界緩和層の表面抵抗率と同等以上であるこ
とを特徴とする回転電機の固定子コイルエンド構造にあ
る。

【００１６】またこの発明は、上記半導電層とこれのコ
イルエンド側先端部に内部電界緩和層を設けた層を上記
シールド絶縁層内に、上記コイル導体の軸心に対して同
心状に複数層設けたことを特徴とする回転電機の固定子
コイルエンド構造にある。

【００１７】またこの発明は、上記放電防止部材が上記
半導電層より表面抵抗率が高い第３半導電層からなるこ
とを特徴とする回転電機の固定子コイルエンド構造にあ
る。

【００１８】またこの発明は、上記第３半導電層を２段
以上としたことを特徴とする回転電機の固定子コイルエ
ンド構造にある。

【００１９】またこの発明は、上記放電防止部材が上記
半導電層のコイルエンド側端部に設けられた、上記半導
電層の端部より大きい曲率半径を有する半導電性部材か
らなることを特徴とする回転電機の固定子コイルエンド
構造にある。

【００２０】またこの発明は、上記半導電性部材が、上
記半導電層のコイルエンド側端部に沿って延び、端部を
裏表から挟むように覆う半導電性キャップからなること
を特徴とする回転電機の固定子コイルエンド構造にあ
る。

【００２１】またこの発明は、上記半導電性部材が、上
記半導電層のコイルエンド側端部の縁に沿って延びる半
導電性チューブからなることを特徴とする回転電機の固
定子コイルエンド構造にある。

【００２２】またこの発明は、上記主絶縁層とシールド
絶縁層との比である分圧比が５０％以下であることを特
徴とする回転電機の固定子コイルエンド構造にある。

【００２３】またこの発明は、上記半導電層の表面抵抗
率が１０²〜１０⁷Ωの範囲にあることを特徴とする回転
電機の固定子コイルエンド構造にある。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１による高圧の回転電機の固定子コイルエン
ド構造を示す断面図である。固定子コイルは珪素鋼板を
回転軸方向に積層したコア(図示せず)に挿入された部分
と端部のコアから外れた部分からなる。このコアからは
ずれた部分をコイルエンド部と称し、端部方向をコイル
エンド方向と称している。

【００２５】図１において１はコイル導体、２は含浸可
能な主絶縁層で、絶縁のためにコイル導体１の外周にマ
イカテープを巻回して構成されている。３は低抵抗コロ
ナシールド層、４は非線形抵抗特性を有する電界緩和
層、５は半導電層、７は非線形抵抗材料からなる放電防
止部材である内部電界緩和層、６は主絶縁層２と同じく
含浸可能なシールド絶縁層で、半導電層５と内部電界緩
和層７の外周にマイカテープを巻回して構成されてい
る。

【００２６】以下、このような構成の高圧回転電機の固
定子コイルの製造方法について説明する。まず、コイル
導体１に例えば集成マイカからなるマイカシートに、補
強材としてガラスクロスを張り合わせたマイカテープを
複数回巻き付け、主絶縁層２を形成する。その上に表面
抵抗率が１０²Ω程度の半導電性を有するシートあるい
はテープからなる半導電層５を後述する低抵抗コロナシ
ールド層３と電界緩和層４の重なり部からコア側に入り
込んだ位置から低抵抗コロナシールド層３の端部からコ
イルエンド側に３０ｍｍの位置まで巻き付ける。

【００２７】そして、電界に対し非線形抵抗特性(０.３
ｋＶ／ｍｍで１０¹⁰Ω、０.５ｋＶ／ｍｍで１０⁹Ω程
度)を有し、かつ０.３〜０.７ｋＶ／ｍｍの電界範囲に
おいて、後述する電界緩和層４の表面抵抗率よりも同等
以上の表面抵抗率を有する材料からなる内部電界緩和層
７を、半導電層５のコイルエンド側端部に重ね、コイル
エンド方向に１００ｍｍ以上の長さで、かつ電界緩和層
４のコイルエンド側端部をこえないように設置する。な
お、内部電界緩和層７の電界に対する表面抵抗率の傾き
と電界緩和層４の電界に対する表面抵抗率の傾きが異な
り、上記電界範囲で両者の電界−表面抵抗率特性線がク
ロスする場合は同等の抵抗率とみなす。

【００２８】さらにそれら全体を覆うようにマイカテー
プを複数回巻き付け、シールド絶縁層６を形成する。こ
の時、次式で決まる分圧比は１５％とする。 分圧比 ＝ シールド絶縁層６の厚さ÷(シールド絶縁層
６の厚さ＋主絶縁層２の厚さ)

【００２９】その後、全体を例えばエポキシ樹脂を用い
て含浸し重合、そしてプレス整形し、その上に低抵抗コ
ロナシールド層３とこの低抵抗コロナシールド層３のコ
イルエンド側端部に重ねて電界緩和層４を設け、固定子
コイルを構成したものである。

【００３０】次にその作用効果について説明する。図２
は従来例とこの実施の形態１の固定子コイルのコイル導
体１に商用周波の交流電圧を印加した場合の、低抵抗コ
ロナシールド層３先端部からコイルエンド側に延長した
半導電層５とその延長上の各点における電位分布であ
る。ただし、横軸は低抵抗コロナシールド層３の先端部
を０として、先端部からコイルエンド方向への位置を示
している。なお、点Ａは半導電層５のコイルエンド側端
部の位置を示している。縦軸はコイル導体１に印加した
電圧のピーク値を１００％とした相対値を示している。

【００３１】図２から半導電層５を設けている間(０か
ら点Ａまで)は従来例、この実施の形態共にほぼ電位一
定で、分圧比によって決まる値となっているが、半導電
層５先端部では従来例の場合、電位が急に立ち上がって
いるのに対し、この実施の形態の場合は非線形抵抗部が
あることにより、ある電位傾斜を持って緩やかに上昇
し、１００％電位に達している。よって、この実施の形
態の場合、半導電層５先端部に電界が集中しないため、
半導電層５先端部での部分放電の発生を抑制できる。

【００３２】また、図３は従来例とこの実施の形態１の
固定子コイルのコイル導体１に商用周波の交流電圧を印
加した場合の低抵抗コロナシールド層３先端部からコイ
ルエンド側に延長した点における固定子コイル表面のジ
ュール損密度を示す。ただし、横軸は低抵抗コロナシー
ルド層３の先端部を０として、先端部からコイルエンド
方向への位置を示す。また、点Ａは半導電層５先端の位
置を示し、縦軸は従来例を１００％とした場合の相対比
である。

【００３３】図３から低抵抗コロナシールド層３先端部
(Ｘ＝０)において、従来例に比較してこの実施の形態の
場合、ジュール損密度が大きく低下しており、電界緩和
層４における損失を小さくし、温度上昇を抑制し、電界
緩和層４での沿面放電を防止できる。

【００３４】また、図４はこの実施の形態１において、
内部電界緩和層７の長さを変えた固定子コイルに商用周
波の交流電圧を印加した場合の、印加電圧がピーク時の
電位分布を示す。ただし、横軸は低抵抗コロナシールド
層３の先端部を０として、先端部からコイルエンド方向
への位置を示す。また、点Ａは半導電層５先端の位置を
示し、縦軸は隣接ポイント間の電位差である。

【００３５】図４から、内部電界緩和層７の長さが５０
〜８０ｍｍの場合には、図中のＳで示されるように電位
が急変する点が生じ、電界緩和が十分できていないが、
１００ｍｍ以上設置した場合には、殆ど電位の変化はな
く、電界緩和されている。よって、内部電界緩和層７を
１００ｍｍ以上設置することで、電界緩和が可能であ
る。

【００３６】さらに、半導電層５と内部電界緩和層７の
上をシールド絶縁層６で覆うことで、主絶縁層２の絶縁
性能を低下させない。以上のことから、この発明によれ
ば信頼性の高い回転電機の高電圧化、大容量化を可能に
できる。

【００３７】なお、半導電層５と内部電界緩和層７はテ
ープ、シートに限らずペイント状であってもよい。ま
た、半導電層５の表面抵抗率は過電流およびｔａｎδ抑
制の観点から１０²〜１０⁷Ωの範囲にあるものであれば
よいし、その長さも低抵抗コロナシールド層３端部から
３０ｍｍと規定はしない。

【００３８】また、内部電界緩和層７の表面抵抗率は
０.３〜０.７ｋＶ／ｍｍの電界範囲において、電界緩和
層４の表面抵抗率に比較して同等以上であればよいし、
その長さも内部電界緩和層７の表面抵抗率や分圧比によ
り最適値を導きだせばよい。

【００３９】また、シールド絶縁層６の厚さは、コイル
導体１に印加される電圧および主絶縁層２の厚さに応じ
て５０％以下の分圧比を考慮して最適な厚さを決めれば
よいし、シールド絶縁層６を構成する絶縁材料は主絶縁
層２の材料と同じでなくとも、含浸する樹脂に相溶性の
良い絶縁材料であればよい。

【００４０】また、この実施の形態では半導電層５とこ
の半導電層５のコイルエンド側先端部に内部電界緩和層
７を設けた層が一層であったが、この層をコイル導体１
の軸心Ｘに関して同心状にシールド絶縁層６内に複層設
けても良い。

【００４１】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２による高圧の回転電機の固定子コイルエンド構造を
示す断面図である。図５において１２は半導電層５と同
じ抵抗を持つ第２半導電層である。

【００４２】以下、このような構成の高圧の回転電機の
固定子コイルの製造方法について説明する。まず、コイ
ル導体１に例えば集成マイカからなるマイカシートに、
補強材としてガラスクロスを張り合わせたマイカテープ
を複数回巻き付け、主絶縁層２を形成する。その上に表
面抵抗率が１０²〜１０⁷Ω程度の半導電性を有するシー
トあるいはテープからなる半導電層５を、低抵抗コロナ
シールド層３と電界緩和層４の重なり目からコア側に入
り込んだ位置から低抵抗コロナシールド層３の端部から
コイルエンド側に３０ｍｍの位置まで巻き付ける。

【００４３】そして、半導電層５の先端部に電界に対し
非線形抵抗特性材料からなる内部電界緩和層７を、半導
電層５のコイルエンド側端部に重ね、コイルエンド方向
に１００ｍｍ以上の長さで、かつ電界緩和層４のコイル
エンド側端部をこえないように設置する。

【００４４】その後、内部電界緩和層７のコア側先端部
からコア方向に２０ｍｍの位置から、半導電層５と内部
電界緩和層７との重なり部を覆うように第２半導電層１
２を巻回し、さらにそれら全体を覆うように、マイカテ
ープを最適な分圧比(但し、５０％以下)になるように複
数回巻き付け、シールド絶縁層６を形成し、全体を例え
ばエポキシ樹脂を用いて含浸し重合、そしてプレス整形
し、その後、その上に低抵抗コロナシールド層３とこの
低抵抗コロナシールド層３のコイルエンド側端部に重ね
て電界緩和層４を設け、固定子コイルを構成したもので
ある。

【００４５】次にその作用効果について説明する。この
実施例の形態では、内部電界緩和層７の先端部を半導電
層５と第２半導電層１２が挟む構造になっている。その
ため半導電層５、１２と内部電界緩和層７との重なり部
の接触が良くなり、両層間を確実に電気的に接続でき、
安定した電界緩和効果が得られる。

【００４６】なお、この実施の形態２では半導電層５と
この半導電層５のコイルエンド側先端部に内部電界緩和
層７を設け、かつその重なり部を第２半導電層１２で覆
った層が一層であったが、この層をコイル導体１の軸心
の関して同心状にシールド絶縁層６内に複層設けても良
い。

【００４７】また、導電性を確実にするためにこの実施
の形態の第２半導電層１２の替わりに、コイルの乾燥温
度あるいは樹脂の重合温度で熱収縮する絶縁性材料１２
ａを内部電界緩和層７と半導電層５の重なり部の外周に
設けても良い。また、内部電界緩和層７に熱収縮性のあ
る例えば基材にポリエステル不織布を使ったＳｉＣテー
プやシートを使用してもよい。

【００４８】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３による高圧の回転電機の固定子コイルエンド構造を
示す断面図である。図６において、９は半導電層５より
も表面抵抗率が高く、半導電層５のコイルエンド方向端
部と電気的に接続された放電防止部材である第３半導電
層である。

【００４９】以下、このような構成の高圧の回転電機の
固定子コイルの製造方法について説明する。まず、コイ
ル導体１に例えば集成マイカからなるマイカシートに、
補強材としてガラスクロスを張り合わせたマイカテープ
を複数回巻き付け、主絶縁層２を形成する。その上に表
面抵抗率が１０²〜１０⁷Ω程度の半導電性を有するシー
トあるいはテープからなる半導電層５を、低抵抗コロナ
シールド層３と電界緩和層４の重なり部からコア側に入
り込んだ位置から低抵抗コロナシールド層３先端からコ
イルエンド側に３０ｍｍの位置まで巻き付ける。

【００５０】そして、半導電層５のコイルエンド方向端
部に第３半導電層９を重ねて設置する。そして、それら
全体を覆うようにマイカテープを最適な分圧比(但し、
５０％以下)になるように複数回巻き付け、シールド絶
縁層６を形成し、全体を例えばエポキシ樹脂を用いて含
浸し重合、プレス整形し、その後、その上に低抵抗コロ
ナシールド層３とこれの先端部に当接して電界緩和層４
を設けて、固定子コイルを構成したものである。

【００５１】次にその作用効果について説明する。ここ
で半導電層５、第３半導電層９の表面抵抗率をそれぞれ
Ｒ1、Ｒ２Ωとする。この実施の形態の構成の場合、半
導電層の表面抵抗率はＲ1＜Ｒ２であり、コイルエンド
方向に行くに従って高くなり、第３半導電層９の先端部
では高抵抗になっている。そのため、第３半導電層９端
部では電界が小さくなり、部分放電を防止することが可
能となる。さらに、半導電層５および第３半導電層９の
上をシールド絶縁層６で覆うことで主絶縁層２の絶縁性
能を低下させない。なお、第３半導電層は１段のみなら
ず２段以上にしても良い。ただし、その場合、後段の表
面抵抗率は前段よりも高くなくてはならない。

【００５２】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４による高圧の回転電機の固定子コイルエンド構造を
示す断面図である。図７において１０は例えば半導電性
のゴムで整形された半導電性部材である半導電性キャッ
プである。図８はこの実施の形態に係わる半導電性キャ
ップ１０を示す一部を断面で示す斜視図である。

【００５３】以下、このような構成の高圧の回転電機の
固定子コイルの製造方法について説明する。まず、コイ
ル導体１に例えば集成マイカからなるマイカシートに、
補強材としてガラスクロスを張り合わせたマイカテープ
を複数回巻き付け、主絶縁層２を形成する。その上に表
面抵抗率が１０²〜１０⁷Ω程度の半導電性を有するシー
トあるいはテープからなる半導電層５を低抵抗コロナシ
ールド層３と電界緩和層４の重なり部からコア側に入り
込んだ位置から低抵抗コロナシールド層３先端からコイ
ルエンド側に３０ｍｍの位置まで巻き付ける。

【００５４】そして、半導電層５の先端部に例えば抵抗
が１０²〜１０⁷Ω程度の半導電性ゴムを整形したキャッ
プ１０をはめ込み、さらにそれら全体を覆うようにマイ
カテープを複数回巻き付け、シールド絶縁層６を形成
し、全体を例えばエポキシ樹脂を用いて含浸し重合、そ
してプレス整形し、その後、その上に低抵抗コロナシー
ルド層３とこれの先端部に当接して電界緩和層４を設け
て、固定子コイルを構成したものである。

【００５５】次にその作用効果について説明する。半導
電層５の先端部は半導電性キャップ１０により曲率半径
を大きくとってあるため、電界集中が緩和され、部分放
電を防止することが可能となる。さらに、半導電層５お
よび半導電性キャップ１０をシールド絶縁層６で覆うこ
とで主絶縁層２の絶縁性能を低下させない。

【００５６】なお、上記構成では半導電層の先端部は半
導電性キャップ１０をはめ込んだが、図９および図１０
に示すような断面が半円形の半導電性チューブ１１を、
図９に示すように、半導電層５の先端外周部に巻いても
良い。また、半導電層５のコイルエンド側先端に半導電
性キャップ１０あるいは半導電性チューブ１１を設けた
層を同心状に複数層、シールド絶縁層６内部に設けても
良い。

【００５７】

【発明の効果】以上のようにこの発明では、回転電機の
固定子コイルエンド構造であって、コイル導体と、この
コイル導体を覆う主絶縁層と、この主絶縁層の外部表面
に設けられた低抵抗コロナシールド層と、上記主絶縁層
のコイルエンド外周部に上記低抵抗コロナシールド層の
端部と重ねて設けれられた電界に対し抵抗値が変化する
非線形抵抗特性を有する電界緩和層と、上記低抵抗コロ
ナシールド層と電界緩和層との重なり部よりコア側に入
った位置から上記電界緩和層のコイルエンド側の端部を
越えない範囲で、かつ上記主絶縁層の表面に設けられた
半導電層と、この半導電層のコイルエンド側端部に重ね
て設置し、かつ上記電界緩和層のコイルエンド側の端部
を越えない範囲に設けた放電防止部材と、上記半導電層
と放電防止部材を覆うシールド絶縁層と、を備えたもの
で、放電防止部材により半導電層先端部の電界を緩和す
ることで、半導電層先端部での部分放電を防止すると供
に、低抵抗コロナシールド層と電界緩和層との重なり部
のジュール損を低下させ、電界緩和層の沿面放電を抑制
し、さらにそれら総てをシールド絶縁層で覆うことで主
絶縁層の絶縁性能を低下させず、信頼性の高い回転電機
の高電圧化、大容量化を可能にする。

【００５８】特にこの発明では、上記放電防止部材を電
界に対し非線形抵抗特性を有する内部電界緩和層とした
ので、半導電層先端部に電界を集中させないため半導電
層先端部での部分放電を抑制でき、また電界緩和層にお
けるジュール損密度を小さくし、温度上昇を抑制し、電
界緩和層での沿面放電を防止できる。

【００５９】またこの発明では、上記内部電界緩和層の
コア側先端部からコア方向に入った位置から上記半導電
層と内部電界緩和層との重なり部までを覆うように第２
半導電層を設けたので、内部電界緩和層の先端部を半導
電層と第２半導電層が挟む構造になっているので、半導
電層と内部電界緩和層との重なり部の接触が良くなり、
両層間を確実に電気的に接続でき、安定した電界緩和効
果が得られる。

【００６０】またこの発明では、上記内部電界緩和層の
コア側先端部からコア方向に入った位置から上記半導電
層と内部電界緩和層との重なり部までを覆うように絶縁
性の熱収縮材料を設けたので、半導電層と内部電界緩和
層との重なり部の接触が良くなり、両層間を確実に電気
的に接続でき、安定した電界緩和効果が得られる。

【００６１】またこの発明では、上記内部電界緩和層の
材料として、熱により収縮する非線形抵抗材料を使用す
るようにしたので、非線形抵抗材料であるため、半導電
層先端部の電界緩和を行うと共に、熱収縮により半導電
層と内部電界緩和層との接触がよくなり、両層間を確実
に電気的に接続できる。

【００６２】またこの発明では、上記内部電界緩和層の
表面抵抗率が電界緩和層の表面抵抗率と同等以上である
ようにしたことにより、半導電層先端部に電界を集中さ
せず半導電層先端部での部分放電を抑制でき、また電界
緩和層におけるジュール損密度を小さくし、温度上昇を
抑制し、電界緩和層での沿面放電を防止できる。

【００６３】またこの発明では、上記半導電層とこれの
コイルエンド側先端部に内部電界緩和層を設けた層を上
記シールド絶縁層内に、上記コイル導体の軸心に対して
同心状に複数層設けたことにより、上記部分放電および
沿面放電をより一層防止できる。

【００６４】またこの発明では、上記放電防止部材を上
記半導電層より表面抵抗率が高い第３半導電層としたの
で、表面抵抗率がコイルエンド方向に行くに従って高く
なり、第３半導電層の先端部では高抵抗になり、そのた
め第３半導電層端部では電位差が小さくなり、部分放電
を防止することが可能となる。

【００６５】またこの発明では、上記第３半導電層を２
段以上としたので、より部分放電防止効果が向上する。

【００６６】またこの発明では、上記放電防止部材を上
記半導電層のコイルエンド側端部に設けられた、上記半
導電層の端部より大きい曲率半径を有する半導電性部材
からなるものとしたので、半導電層先端部に電界を集中
させないため半導電層先端部での部分放電を抑制でき
る。

【００６７】またこの発明では、上記半導電性部材を上
記半導電層のコイルエンド側端部に沿って延び、端部を
裏表から挟むように覆う半導電性キャップで構成したの
で、容易に実現を可能にした。

【００６８】またこの発明では、上記半導電性部材を上
記半導電層のコイルエンド側端部の縁に沿って延びる半
導電性チューブで構成したので、より容易に実現を可能
にした。

【００６９】またこの発明では、上記主絶縁層とシール
ド絶縁層との比である分圧比が５０％以下であることと
して、上記の効果を実現可能とした。

【００７０】またこの発明では、上記半導電層の表面抵
抗率が１０²〜１０⁷Ωの範囲にあることとして、上記の
効果を実現可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による高圧の回転電
機の固定子コイルエンド構造を示す断面図である。

【図２】 従来例と実施の形態１の固定子コイルエンド
内部の電位分布を示す図である。

【図３】 従来例と実施の形態１の固定子コイルエンド
表面のジュール損密度を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態１において内部電界緩
和層の長さを変化させた場合の固定子コイルエンド内部
の電位差を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による高圧の回転電
機の固定子コイルエンド構造を示す断面図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による高圧の回転電
機の固定子コイルエンド構造を示す断面図である。

【図７】 この発明の実施の形態４による高圧の回転電
機の固定子コイルエンド構造を示す断面図である。

【図８】 図７の半導電性キャップを示す一部断面で示
す斜視図である。

【図９】 この発明の実施の形態４による別の高圧の回
転電機の固定子コイルエンド構造を示す断面図である。

【図１０】 図９の半導電性チューブを示す一部断面で
示す斜視図である。

【図１１】 従来の高圧の回転電機の固定子コイルエン
ド部の構成を示す部分断面図である。

【図１２】 従来の高圧の回転電機の固定子コイルエン
ド内部の電位分布を示す図である。

【符号の説明】

１ コイル導体、２ 主絶縁層、３ 低抵抗コロナシー
ルド層、４ 電界緩和層、５ 半導電層、６ シールド
絶縁層、７ 内部電界緩和層(放電防止部材)、９ 第３
半導電層(放電防止部材)、１０ 半導電性キャップ(半
導電性部分)、１１ 半導電性チューブ(半導電性部
分)、１２ 第２半導電層、１２ａ 熱収縮絶縁材料。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転電機の固定子コイルエンド構造であ
   って、 コイル導体と、 このコイル導体を覆う主絶縁層と、 この主絶縁層の外部表面に設けられた低抵抗コロナシー
   ルド層と、 上記主絶縁層のコイルエンド外周部に上記低抵抗コロナ
   シールド層の端部と重ねて設けれられた電界に対し抵抗
   値が変化する非線形抵抗特性を有する電界緩和層と、 上記低抵抗コロナシールド層と電界緩和層との重なり部
   よりコア側に入った位置から上記電界緩和層のコイルエ
   ンド側の端部を越えない範囲で、かつ上記主絶縁層の表
   面に設けられた半導電層と、 この半導電層のコイルエンド側端部に重ねて設置し、か
   つ上記電界緩和層のコイルエンド側の端部を越えない範
   囲に設けた放電防止部材と、 上記半導電層と放電防止部材を覆うシールド絶縁層と、 を備えたことを特徴とする回転電機の固定子コイルエン
   ド構造。
2. 【請求項２】 上記放電防止部材が電界に対し非線形抵
   抗特性を有する内部電界緩和層からなることを特徴とす
   る請求項１に記載の回転電機の固定子コイルエンド構
   造。
3. 【請求項３】 上記内部電界緩和層のコア側先端部から
   コア方向に入った位置から上記半導電層と内部電界緩和
   層との重なり部までを覆うように第２半導電層を設けた
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子コ
   イルエンド構造。
4. 【請求項４】 上記内部電界緩和層のコア側先端部から
   コア方向に入った位置から上記半導電層と内部電界緩和
   層との重なり部までを覆うように絶縁性の熱収縮材料を
   設けたことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固
   定子コイルエンド構造。
5. 【請求項５】 上記内部電界緩和層の材料として、熱に
   より収縮する非線形抵抗材料を使用することを特徴とす
   る請求項２に記載の回転電機の固定子コイルエンド構
   造。
6. 【請求項６】 上記内部電界緩和層の表面抵抗率が電界
   緩和層の表面抵抗率と同等以上であることを特徴とする
   請求項２ないし５のいずれかに記載の回転電機の固定子
   コイルエンド構造。
7. 【請求項７】 上記半導電層とこれのコイルエンド側先
   端部に内部電界緩和層を設けた層を上記シールド絶縁層
   内に、上記コイル導体の軸心に対して同心状に複数層設
   けたことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記
   載の回転電機の固定子コイルエンド構造。
8. 【請求項８】 上記放電防止部材が上記半導電層より表
   面抵抗率が高い第３半導電層からなることを特徴とする
   請求項１に記載の回転電機の固定子コイルエンド構造。
9. 【請求項９】 上記第３半導電層を２段以上としたこと
   を特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子コイル
   エンド構造。
10. 【請求項１０】 上記放電防止部材が上記半導電層のコ
    イルエンド側端部に設けられた、上記半導電層の端部よ
    り大きい曲率半径を有する半導電性部材からなることを
    特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子コイルエ
    ンド構造。
11. 【請求項１１】 上記半導電性部材が、上記半導電層の
    コイルエンド側端部に沿って延び、端部を裏表から挟む
    ように覆う半導電性キャップからなることを特徴とする
    請求項１０に記載の回転電機の固定子コイルエンド構
    造。
12. 【請求項１２】 上記半導電性部材が、上記半導電層の
    コイルエンド側端部の縁に沿って延びる半導電性チュー
    ブからなることを特徴とする請求項１０に記載の回転電
    機の固定子コイルエンド構造。
13. 【請求項１３】 上記主絶縁層とシールド絶縁層との比
    である分圧比が５０％以下であることを特徴とする請求
    項１ないし１２のいずれかに記載の回転電機の固定子コ
    イルエンド構造。
14. 【請求項１４】 上記半導電層の表面抵抗率が１０²〜
    １０⁷Ωの範囲にあることを特徴とする請求項１ないし
    １３のいずれかに記載の回転電機の固定子コイルエンド
    構造。