JP2013027220A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電動機や発電機などの回転電機に係り、特に、高周波成分を有する電圧で駆動されるものに好適な回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine such as an electric motor or a generator, and more particularly to a rotating electrical machine suitable for one driven by a voltage having a high frequency component.
近年、回転電機は、運転効率を高めるために高周波成分を有する電圧で駆動されている。この高周波成分を有する駆動電圧は、例えばＩＧＢＴ等の高速スイッチング素子で構成される高周波電源等により得ており、高周波電源はケーブルを介して回転電機に接続されている。そして、特許文献１に開示されているように、通常、回転電機の固定子コイルは、コイル導体に均一に施された主絶縁層の表面にコロナシールド層が被覆され、この固定子コイルが、固定子鉄心の内径側に形成されたスロット内に、半導電性のスロットライナを介して装着され、ウェッジによって固定子鉄心に固定されている。 In recent years, rotating electrical machines have been driven with a voltage having a high-frequency component in order to increase operating efficiency. The drive voltage having the high frequency component is obtained by a high frequency power source configured by a high speed switching element such as an IGBT, and the high frequency power source is connected to the rotating electrical machine via a cable. And, as disclosed in Patent Document 1, a stator coil of a rotating electrical machine is usually coated with a corona shield layer on the surface of a main insulating layer uniformly applied to a coil conductor, A slot formed on the inner diameter side of the stator core is mounted via a semiconductive slot liner and fixed to the stator core by a wedge.
上記特許文献１に記載の回転電機の固定子コイルにおいては、固定子鉄心のスロット内のコロナシールド層、スロットライナ、および固定子鉄心との接触は比較的良好に保持されており、それぞれがほぼ全域に亘って接触し、その結果、回転電機への入力電圧の時間変化に比例した充電電流が全域に亘って分散される。 In the stator coil of the rotating electrical machine described in Patent Document 1, the contact with the corona shield layer, the slot liner, and the stator core in the slots of the stator core is relatively well maintained, As a result, the charging current proportional to the time change of the input voltage to the rotating electrical machine is distributed over the entire region.
しかしながら、固定子鉄心のスロット端から張出した固定子コイルのコア出口部のスロットライナ終端近傍では、製作条件に起因するスロットライナの反り返りやうねりのために部分接触することがある。 However, in the vicinity of the end of the slot liner at the core outlet portion of the stator coil protruding from the slot end of the stator core, there may be partial contact due to warping or undulation of the slot liner due to manufacturing conditions.
スロットライナは、基材に導電コーティングを施したシート材が用いられる場合が多く、固定子コイルに対してすし巻き状に巻き付け、固定子コイルと共に固定子鉄心に取り付けられる。このとき、スロットライナには、製作時に部分的に微小な反り返りやうねりなどが形成される場合がある。特に、コア出口部では、スロットライナがコイルの最表層となるため、固定子の製作における樹脂の所謂単独注入やレジンリッチ、全含浸と言った絶縁方式を問わず、反り返りやうねりにより部分接触が形成される可能性がある。 In many cases, the slot liner is made of a sheet material having a conductive coating applied to a base material. The slot liner is wound around the stator coil in a spiral manner, and is attached to the stator core together with the stator coil. At this time, the slot liner may be partially formed with a slight warp or swell at the time of manufacture. In particular, since the slot liner is the outermost layer of the coil at the core exit, partial contact is caused by warping or undulation regardless of the so-called single injection, resin rich, or total impregnation of resin in the manufacture of the stator. It may be formed.
とりわけ、固定子コイルを固定子鉄心に組み込んだ後に固定子全体を樹脂で含浸・硬化させ、低コスト化、及び固定子の冷却効率の向上を指向した所謂全含浸絶縁方式では、スロットライナ自体にも樹脂が浸透するため、スロットライナの反り返りやうねりを助長させ、部分接触が顕著に生じる場合がある。 In particular, in the so-called all-impregnation insulation method, which is aimed at reducing costs and improving the cooling efficiency of the stator, the entire stator is impregnated and cured with resin after the stator coil is incorporated in the stator core. However, since the resin penetrates, the warp and undulation of the slot liner are promoted, and the partial contact may occur remarkably.
したがって、これらスロットライナを介した回転電機のコア出口部においては、概略入力電圧の時間変化と当該部の主絶縁層の静電容量との積に比例した充電電流が、コロナシールド層やスロットライナの部分接触箇所に集中して流れる可能性がある。 Therefore, at the core outlet portion of the rotating electrical machine via these slot liners, a charging current proportional to the product of the time change of the input voltage and the capacitance of the main insulating layer of the relevant portion is a corona shield layer and a slot liner. There is a possibility of flowing in a concentrated manner at the partial contact point.
ところで、回転電機には、一般に電源から印加される高周波成分を有する駆動電圧に、高周波電源、ケーブル、及び回転電機の特性インピーダンスの違いに伴い発生する高周波サージ電圧が重畳した電圧が入力される。その結果、回転電機には駆動電圧よりも高い入力電圧（最大で駆動電圧の２倍）が印加される。 By the way, a voltage obtained by superimposing a high-frequency surge voltage generated due to a difference in characteristic impedances of a high-frequency power source, a cable, and the rotating electrical machine on a driving voltage having a high-frequency component generally applied from a power source is input to the rotating electrical machine. As a result, an input voltage higher than the drive voltage (up to twice the drive voltage) is applied to the rotating electrical machine.
従来の回転電機は、高周波の駆動電圧が比較的小さいため、サージ電圧が重畳された場合であっても、入力電圧は低く抑えられていた。また、入力電圧の立ち上がり及び立ち下がり時の過渡時間も比較的緩やかであったため、コア出口部におけるコロナシールド層やスロットライナの部分接触箇所での局所的な充電電流密度は低く抑えられ、コロナシールド層やスロットライナを劣化、焼損させる問題は生じなかった。 Since the conventional rotating electrical machine has a relatively high frequency driving voltage, the input voltage is kept low even when a surge voltage is superimposed. In addition, since the transition time at the rise and fall of the input voltage was relatively gradual, the local charging current density at the part of the corona shield layer and the slot liner at the core exit was kept low, and the corona shield There was no problem of deterioration or burning of the layer or slot liner.
ところが、近年、高周波電源用のスイッチング素子の高耐圧化及び高速化に基づく回転電機の高電圧化、更には低損失化が進められるようになり、サージ電圧が重畳された高周波の過大な入力電圧が、回転電機に印加されるようになった結果、コア出口部では、短時間での急激な電圧変化により、コロナシールド層やスロットライナを流れる充電電流が高まり、コロナシールド層やスロットライナの部分接触箇所において、局所的に充電電流密度が増加し、コロナシールド層やスロットライナの劣化、焼損が懸念されるようになった。 However, in recent years, higher voltage and higher loss of rotating electrical machines have been promoted based on higher withstand voltage and higher speed of switching elements for high frequency power supplies, and excessive high frequency input voltage with surge voltage superimposed. However, as a result of being applied to the rotating electric machine, the charging current flowing through the corona shield layer and the slot liner increases due to a rapid voltage change in a short time at the core exit, and the corona shield layer and the slot liner part Charging current density locally increased at the contact location, and there was concern about deterioration of the corona shield layer and slot liner and burning.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、高耐圧化及び高速化するスイッチング素子を用いた電源から印加される駆動電圧に、サージ電圧が重畳した高周波・高電圧が回転電機に入力される場合であっても、簡単な手段によって固定子鉄心のスロット外に延在するコロナシールド層やスロットライナの劣化、焼損を防止し得る回転電機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described points, and its object is to provide a high frequency / high voltage in which a surge voltage is superimposed on a drive voltage applied from a power source using a switching element that achieves high breakdown voltage and high speed. Therefore, it is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can prevent deterioration and burnout of a corona shield layer and a slot liner that extend outside a slot of a stator core by simple means.
本発明による回転電機は、上記目的を達成するために、高周波成分を有する電圧で運転され、主絶縁層の表面にコロナシールド層を形成した固定子コイルを、固定子鉄心に形成したスロット内にスロットライナを介して装着した回転電機において、スロット外に延在した固定子コイルのコア出口部でのコロナシールド層やスロットライナの部分接触箇所に生じるサージ電圧の重畳に伴った局所的な高充電電流密度を低減させるために、通常は略均一な厚さに製作される固定子コイルの主絶縁層に対して、コア出口部でコロナシールド層が配置される直下の主絶縁層厚みを厚肉化した。 In order to achieve the above object, a rotating electrical machine according to the present invention is operated with a voltage having a high frequency component, and a stator coil having a corona shield layer formed on the surface of a main insulating layer is placed in a slot formed in the stator core. In a rotating electrical machine mounted via a slot liner, local high charge due to superposition of surge voltage generated at the corona shield layer at the core exit of the stator coil extending out of the slot or at the partial contact location of the slot liner In order to reduce the current density, the thickness of the main insulating layer immediately below where the corona shield layer is arranged at the core exit is thicker than the main insulating layer of the stator coil, which is normally manufactured to have a substantially uniform thickness. Turned into.
上記のように構成することで、充電電流密度が高まる要因となるスロットライナの反り返りやうねりが生じても、コア出口部のコロナシールド層直下の主絶縁層が厚肉化しているため、コロナシールド層やスロットライナに進入する充電電流自体を低減させることが可能となり、従来に比べて部分接触箇所の局所的な高充電電流密度を低減でき、充電電流の集中によるコロナシールド層やスロットライナの劣化、焼損が防止できる。 By configuring as described above, the main insulating layer immediately below the corona shield layer at the core exit portion is thickened even if the slot liner warps or undulates, which causes the charging current density to increase. It is possible to reduce the charging current itself entering the layer and the slot liner, and it is possible to reduce the local high charging current density at the partial contact point compared to the conventional case, and the deterioration of the corona shield layer and the slot liner due to the concentration of the charging current. Burnout can be prevented.
本発明によれば、高耐圧化及び高速化するスイッチング素子を用いた電源から印加される駆動電圧に、サージ電圧が重畳した高周波・高電圧が回転電機に入力される場合であっても、簡単な手段によって固定子鉄心のスロット外に延在するコロナシールド層やスロットライナの劣化、焼損を防止し得る回転電機を得ることができる。 According to the present invention, even when a high frequency / high voltage in which a surge voltage is superimposed on a drive voltage applied from a power source using a switching element that achieves high breakdown voltage and high speed is input to a rotating electrical machine, By such means, it is possible to obtain a rotating electrical machine that can prevent the corona shield layer and the slot liner extending outside the slots of the stator core from being deteriorated and burned out.
以下、本発明による回転電機の第１の実施の形態を図１及び図２に示し、従来の回転電機として図５及び図６に示す電動機との差異に基づいて説明する。尚、図１、図２、図５、図６の同一符号は、同一構成部材を示す。 A first embodiment of a rotating electrical machine according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2, and a conventional rotating electrical machine will be described based on differences from the electric motors illustrated in FIGS. In addition, the same code | symbol of FIG.1, FIG.2, FIG.5, FIG.6 shows the same structural member.
図５及び図６に示すように、電動機は、回転子（図示せず）と、この回転子の外径側に所定の空隙を介して対向配置される固定子３とで概略構成されている。 As shown in FIGS. 5 and 6, the electric motor is schematically configured by a rotor (not shown) and a stator 3 disposed opposite to the outer diameter side of the rotor via a predetermined gap. .
回転子は、通常、回転軸に支持された回転子鉄心と、この回転子鉄心に装着された回転子巻線とを備えている。 The rotor usually includes a rotor core supported on a rotating shaft, and a rotor winding attached to the rotor core.
一方、固定子３は、複数の電磁薄鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心５と、この固定子鉄心５の内径側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロット６と、これら複数のスロット６内に装着された固定子コイル７と、固定子鉄心５の外径側を支持する固定子枠８と、この固定子枠８の軸方向両端部に固定される端板２と、回転軸を支承する図示しない軸受とから概略構成される。 On the other hand, the stator 3 includes a stator core 5 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets in the axial direction, and a plurality of stator cores 5 extending in the axial direction on the inner diameter side of the stator core 5 and having a predetermined interval in the circumferential direction. The formed slot 6, the stator coil 7 mounted in the plurality of slots 6, the stator frame 8 supporting the outer diameter side of the stator core 5, and both axial end portions of the stator frame 8 And an end plate 2 fixed to the shaft and a bearing (not shown) for supporting the rotating shaft.
固定子コイル７は、コイル導体９と、このコイル導体９の表面に略均一に形成された主絶縁層１０とから成り、また、固定子コイル７は、固定子鉄心５のスロット６内に装着される直線部７Ａと、スロット６外に張出したコイルエンド部から構成されており、コイルエンド部は、概略、コア出口部７Ｂと、インボリュート部７Ｃとから構成されている。 The stator coil 7 includes a coil conductor 9 and a main insulating layer 10 formed substantially uniformly on the surface of the coil conductor 9. The stator coil 7 is mounted in the slot 6 of the stator core 5. 7A, and a coil end portion projecting outside the slot 6, and the coil end portion is generally composed of a core outlet portion 7B and an involute portion 7C.
スロット６内に固定子コイル７の直線部７Ａを装着する際、上下方向に隣接する固定子コイル７間に絶縁材１１（図２参照）を介在し、更に、上下方向に隣接した固定子コイル７を一纏めにしてスロットライナ１２ですし巻き状に覆った状態で装着し、スロット６の開口側にウェッジ１３を嵌着して固定子コイル７をスロット６内に強固に支持している。 When the linear portion 7A of the stator coil 7 is mounted in the slot 6, an insulating material 11 (see FIG. 2) is interposed between the stator coils 7 adjacent in the vertical direction, and further, the stator coil adjacent in the vertical direction. 7 is bundled with a slot liner 12 so as to be covered in a wound form, and a wedge 13 is fitted on the opening side of the slot 6 to firmly support the stator coil 7 in the slot 6.
固定子コイル７のスロット６内に装着される直線部７Ａの主絶縁層１０の外周には、固定子鉄心５と固定子コイル７間のコロナ放電を防止する目的で、コロナシールド層１４が被覆されている。また、固定子コイル７のコア出口部７Ｂからインボリュート部７Ｃにかけては、コロナシールド層１４のスロット６外に張出した端部での電界集中によって沿面放電が発生し、これによってコロナシールド層１４や主絶縁層１０を劣化させる虞があるので、コロナシールド層１４の端部を覆って、固定子鉄心５から離れる方向に高抵抗コロナシールド層１５を被覆する場合もある。 The outer periphery of the main insulating layer 10 of the linear portion 7A mounted in the slot 6 of the stator coil 7 is covered with a corona shield layer 14 for the purpose of preventing corona discharge between the stator core 5 and the stator coil 7. Has been. Further, creeping discharge is generated from the core outlet portion 7B of the stator coil 7 to the involute portion 7C due to electric field concentration at the end portion of the corona shield layer 14 projecting outside the slot 6, and thereby the corona shield layer 14 and the main coil portion Since the insulating layer 10 may be deteriorated, the high resistance corona shield layer 15 may be covered in a direction away from the stator core 5 while covering the end of the corona shield layer 14.
このように構成された固定子コイル７が高周波電源１６に接続されて、電動機が駆動される。 The stator coil 7 configured as described above is connected to the high frequency power supply 16 to drive the electric motor.
ところで、回転電機には、一般に電源から印加される高周波成分を有する駆動電圧に、高周波電源、ケーブル、及び回転電機の特性インピーダンスの違いに伴い発生する高周波サージ電圧が重畳した電圧が入力される。その結果、回転電機には駆動電圧よりも高い入力電圧（最大で電源電圧の２倍）が印加される。 By the way, a voltage obtained by superimposing a high-frequency surge voltage generated due to a difference in characteristic impedances of a high-frequency power source, a cable, and the rotating electrical machine on a driving voltage having a high-frequency component generally applied from a power source is input to the rotating electrical machine. As a result, an input voltage higher than the drive voltage (up to twice the power supply voltage) is applied to the rotating electrical machine.
上述のように固定子コイル７を構成することで、スロット６内においては、主絶縁層１０とコロナシールド層１４及びスロットライナ１２が、各々ほぼ全域に亘って密着して装着されており、スロット６に十分に接触させることができる。 By configuring the stator coil 7 as described above, the main insulating layer 10, the corona shield layer 14, and the slot liner 12 are mounted in close contact with each other in the slot 6. 6 can be brought into sufficient contact.
そのため、サージ電圧が重畳した場合であっても入力電圧の時間変化に比例したコア内部での充電電流１７Ａが全域に亘って分散されるので、充電電流１７Ａの集中する部分はなく、充電電流１７Ａの集中によるコロナシールド層１４、およびスロットライナ１２の劣化、焼損は、固定子コイル７の直線部７Ａには発生しにくい。 Therefore, even when the surge voltage is superimposed, the charging current 17A within the core proportional to the time change of the input voltage is distributed over the entire area, so there is no portion where the charging current 17A is concentrated, and the charging current 17A Deterioration and burnout of the corona shield layer 14 and the slot liner 12 due to the concentration of is difficult to occur in the linear portion 7A of the stator coil 7.
しかしながら、固定子鉄心５のスロット６の端から張出した固定子コイル７のコア出口部７Ｂのコロナシールド層１４やスロットライナ１２では、製作条件に起因するスロットライナ１２の反り返りやうねりのために部分接触することがあり、コロナシールド層１４やスロットライナ１２を劣化、焼損させることが懸念される。特にスロットライナ１２を複数枚重ねて配置した場合には、コイル７断面に対して外側に配置されたスロットライナ１２ほど巻き付けテンションが弱まり、スロットライナ１２終端部のスロットライナ１２間の部分接触が顕在化する傾向にある。その結果、高耐圧化・高周波化スイッチング素子を用いた回転電機においては、高周波サージ電圧の重畳に起因した充電電流１７Ｂが、スロットライナ１２最外層近傍のスロットライナ１２間の部分接触箇所に集中して流れ、スロットライナ１２を劣化、焼損させることが懸念される。 However, the corona shield layer 14 and the slot liner 12 at the core outlet portion 7B of the stator coil 7 projecting from the end of the slot 6 of the stator core 5 are partially bent due to warping and undulation of the slot liner 12 due to manufacturing conditions. There is a concern that the corona shield layer 14 and the slot liner 12 may deteriorate or burn out. In particular, when a plurality of slot liners 12 are stacked, the winding tension of the slot liner 12 arranged on the outer side with respect to the cross section of the coil 7 becomes weaker, and partial contact between the slot liners 12 at the end of the slot liner 12 becomes apparent. It tends to become. As a result, in a rotating electrical machine using a high withstand voltage / high frequency switching element, the charging current 17B resulting from the superposition of the high frequency surge voltage is concentrated at the partial contact location between the slot liners 12 near the outermost layer of the slot liner 12. There is a concern that the slot liner 12 may deteriorate and burn out.
そこで、本実施の形態では、図１及び図２に示す如く、固定子鉄心５のスロット６の端から張出したコア出口部７Ｂにおいて、コロナシールド層１４直下の主絶縁層１０の厚みを、主絶縁層１０におけるスロット内に位置する部分の厚み（Ｄ）よりも厚肉化させている。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the thickness of the main insulating layer 10 directly below the corona shield layer 14 at the core outlet portion 7B protruding from the end of the slot 6 of the stator core 5 is The insulating layer 10 is thicker than the thickness (D) of the portion located in the slot.
ここで、コア出口部７Ｂで部分接触箇所に流れる充電電流１７Ｂは概略式（１）で与えられ、主絶縁層１０が厚肉化するほど充電電流は低減できる。 Here, the charging current 17B flowing to the partial contact location at the core outlet portion 7B is given by the general formula (1), and the charging current can be reduced as the main insulating layer 10 becomes thicker.
尚、Ｉはコア出口部で部分接触箇所に流れる充電電流１７Ｂ、ｄＶ／ｄｔは入力電圧の時間変化、Ｃはコア出口部７Ｂの主絶縁層１０の静電容量、Ｓはコア出口部のコロナシールド層１４直下の主絶縁層１０の表面積、（Ｄ＋ΔＤ）はコロナシールド層１４直下の主絶縁層１０の厚み、である。 Here, I is a charging current 17B flowing at a partial contact location at the core exit portion, dV / dt is a change in input voltage with time, C is a capacitance of the main insulating layer 10 of the core exit portion 7B, and S is a corona at the core exit portion. The surface area of the main insulating layer 10 immediately below the shield layer 14, (D + ΔD) is the thickness of the main insulating layer 10 immediately below the corona shield layer 14.
主絶縁層１０の厚肉化に際しては、主絶縁層１０の代表的な材料であるマイカテープを追加巻きすることによって容易に達成可能である。 The thickening of the main insulating layer 10 can be easily achieved by additionally winding mica tape, which is a typical material of the main insulating layer 10.
このような構成とすることにより、従来の回転電機と同様にスロットライナ１２に反り返りやうねりがある場合であっても、コロナシールド層１４からスロットライナ１２に進入する充電電流１７Ｂ自体を低減できるため、コロナシールド層１４やスロットライナ１２の部分接触箇所での局所電流密度を抑制し、コア出口部７Ｂでのコロナシールド層１４やスロットライナ１２の劣化、焼損を阻止することができる。 By adopting such a configuration, it is possible to reduce the charging current 17B itself that enters the slot liner 12 from the corona shield layer 14 even when the slot liner 12 is warped or undulated as in the conventional rotating electric machine. Further, the local current density at the partial contact portion of the corona shield layer 14 and the slot liner 12 can be suppressed, and deterioration and burnout of the corona shield layer 14 and the slot liner 12 at the core outlet portion 7B can be prevented.
このようにコア出口部７Ｂでのコロナシールド層１４直下の主絶縁層１０の絶縁厚みを他の絶縁厚みＤに比較してΔＤ分厚肉化することにより、図３に示すコア出口部７Ｂの部分接触部の充電電流１７Ｂによる損失量（損失量は充電電流の２乗に比例）の絶縁厚み特性図の一例のように、スロットライナ１２に反り返りやうねりが生じ、部分接触が形成された場合でも、コロナシールド層１４やスロットライナ１２での部分接触に伴う充電電流１７Ｂを従来よりも低減でき、その結果、充電電流１７Ｂの集中によるコロナシールド層１４やスロットライナ１２の劣化、焼損を防止できる。 Thus, by thickening the insulating thickness of the main insulating layer 10 immediately below the corona shield layer 14 at the core outlet portion 7B by ΔD compared to the other insulating thickness D, the portion of the core outlet portion 7B shown in FIG. Even in the case where the amount of loss due to the charging current 17B at the contact portion (the amount of loss is proportional to the square of the charging current) is shown in the insulation thickness characteristic diagram, the slot liner 12 is warped or swelled and partial contact is formed. In addition, the charging current 17B accompanying the partial contact with the corona shield layer 14 and the slot liner 12 can be reduced as compared with the prior art. As a result, the corona shield layer 14 and the slot liner 12 can be prevented from being deteriorated and burned out due to the concentration of the charging current 17B.
本実施の形態においては、コア出口部７Ｂのコロナシールド層１４直下の主絶縁層１０の厚みのみを厚肉化したが、固定子コイル７をスロット６へ配置する際の公差を許容するために、主絶縁層１０の厚肉化をコア出口部７Ｂ近傍の固定子コイル直線部７Ａの一部まで拡大させても良い。同様に固定子コイル７製作時に主絶縁層１０の表面を巻回するコロナシールド層１４の製作公差を許容するために、主絶縁層１０の厚肉化をインボリュート部７Ｃ方向へ拡大させても良い。 In the present embodiment, only the thickness of the main insulating layer 10 immediately below the corona shield layer 14 of the core outlet portion 7B is increased, but in order to allow tolerance when the stator coil 7 is disposed in the slot 6. The thickening of the main insulating layer 10 may be expanded to a part of the stator coil linear portion 7A in the vicinity of the core outlet portion 7B. Similarly, in order to allow the manufacturing tolerance of the corona shield layer 14 that winds the surface of the main insulating layer 10 when the stator coil 7 is manufactured, the thickening of the main insulating layer 10 may be expanded toward the involute portion 7C. .
本実施の形態は、全ての固定子コイル７に適用することが望ましいが、特に、インバータ制御における電動機への入力波形の印加電圧及び印加電圧の立ち上がり、あるいは立ち下がり時の電圧変化成分が極端に大きくなければ、インバータとの接続部から最初の１本或いは複数本の固定子コイル７にのみ適用してもよい。 This embodiment is preferably applied to all the stator coils 7, but in particular, the applied voltage of the input waveform to the motor in the inverter control and the voltage change component at the rising or falling of the applied voltage are extremely extreme. If not large, it may be applied only to the first or plural stator coils 7 from the connection with the inverter.
次に、本発明による回転電機の第２の実施の形態を、図４に示す電動機の固定子コイルのコア出口部に基づいて説明する。尚、図１、図２、図８及び図９と同一符号は、同一構成部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。 Next, a second embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described based on the core outlet portion of the stator coil of the electric motor shown in FIG. 1, 2, 8, and 9 indicate the same constituent members, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、主絶縁層１０の厚肉化に際し、コア内部では略均一厚み（図中Ｄ1）とし、固定子鉄心５端からコア出口部７Ｂのスロットライナ１２終端部までは徐々に厚肉化（図中Ｄ2）するようにし、スロットライナ１２終端を越えて延在する（図中のｌの範囲）コロナシールド層１４直下に対しては最も厚肉化する（図中Ｄ3）ように、主絶縁層１０を配置した点である。 In the present embodiment, the difference from the first embodiment is that when the main insulating layer 10 is thickened, the core has a substantially uniform thickness (D 1 in the figure), and from the end of the stator core 5 to the core outlet portion. The slot liner 12 end of 7B is gradually thickened (D 2 in the figure), and extends beyond the end of the slot liner 12 (range l in the figure). Is the point where the main insulating layer 10 is disposed so as to be thickest (D 3 in the figure).
尚、固定子鉄心５端からコア出口部７Ｂのスロットライナ１２終端部までを徐々に厚肉化する方法としては、例えば、固定子コイル７の製作時に、主絶縁層１０を形成するマイカテープのラップ範囲を徐々に少なくするように追加巻きすれば良い。 As a method of gradually increasing the thickness from the end of the stator core 5 to the end of the slot liner 12 of the core outlet portion 7B, for example, a mica tape for forming the main insulating layer 10 when the stator coil 7 is manufactured. Additional winding may be performed to gradually reduce the lap range.
コア出口部７Ｂでの部分接触は、スロットライナ１２の特に終端部で顕著に現れる。したがって、コア出口部７Ｂで部分接触箇所に流れる充電電流１７Ｂの大きさに影響する主絶縁層１０は図中のｌで示された範囲となる。したがって、この範囲のみを最も厚肉化すれば第１の実施の形態と同等の効果が得られる。 The partial contact at the core outlet portion 7B appears prominently at the end portion of the slot liner 12 in particular. Therefore, the main insulating layer 10 that affects the magnitude of the charging current 17B flowing to the partial contact portion at the core outlet portion 7B is in a range indicated by l in the drawing. Therefore, if only this range is thickened, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
本実施の形態においては、コア出口部７Ｂのスロットライナ１２終端を越えて延在するコロナシールド層１４直下に対して最も厚肉化したが、固定子コイル７製作時に主絶縁層１０の表面を巻回するコロナシールド層１４の製作公差を許容するために、主絶縁層１０を最も厚肉化する範囲をインボリュート部７Ｃ方向へ拡大させても良い。同様に、固定子コイル７をスロット６へ配置する際の公差を許容するために、固定子鉄心５端からコア出口部７Ｂのスロットライナ１７終端部までを徐々に厚肉化する範囲の起点を、コア出口部７Ｂ近傍の固定子コイル直線部７Ａの一部まで延伸させても良い。 In the present embodiment, the wall thickness is thickest with respect to the corona shield layer 14 that extends beyond the end of the slot liner 12 of the core outlet portion 7B. However, when the stator coil 7 is manufactured, the surface of the main insulating layer 10 is formed. In order to allow manufacturing tolerances of the corona shield layer 14 to be wound, the range in which the main insulating layer 10 is most thickened may be expanded toward the involute portion 7C. Similarly, in order to allow tolerance when the stator coil 7 is disposed in the slot 6, the starting point of the range in which the thickness from the stator core 5 end to the end of the slot liner 17 of the core outlet portion 7B is gradually increased. The stator coil straight part 7A near the core outlet part 7B may be extended to a part.
本実施の形態は、全ての固定子コイル７に適用することが望ましいが、特に、インバータ制御における電動機への入力波形の印加電圧及び印加電圧の立ち上がり、あるいは立ち下がり時の電圧変化成分が極端に大きくなければ、インバータとの接続部から最初の１本或いは複数本の固定子コイル７にのみ適用してもよい。 This embodiment is preferably applied to all the stator coils 7, but in particular, the applied voltage of the input waveform to the motor in the inverter control and the voltage change component at the rising or falling of the applied voltage are extremely extreme. If not large, it may be applied only to the first or plural stator coils 7 from the connection with the inverter.
以上の各説明は、回転電機として電動機を一例に説明したが、電動機に限らずタービン発電機やガスタービン発電機などの発電機にも適用できるのは勿論である。 Each of the above explanations has been given by taking an electric motor as an example of a rotating electric machine, but it is needless to say that the present invention can be applied not only to an electric motor but also to a generator such as a turbine generator or a gas turbine generator.
２ 端板
３ 固定子
５ 固定子鉄心
６ スロット
７ 固定子コイル
７Ａ 直線部
７Ｂ コア出口部
７Ｃ インボリュート部
８ 固定子枠
９ コイル導体
１０ 主絶縁層
１１ 絶縁材
１２ スロットライナ
１２Ａ 外層
１２Ｂ 内層
１３ ウェッジ
１４ コロナシールド層
１５ 高抵抗コロナシールド層
１６ 高周波電源
１７ 充電電流
１７Ａ コア内部での充電電流
１７Ｂ コア出口部での充電電流
2 End plate 3 Stator 5 Stator core 6 Slot 7 Stator coil 7A Linear portion 7B Core outlet portion 7C Involute portion 8 Stator frame 9 Coil conductor 10 Main insulating layer 11 Insulating material 12 Slot liner 12A Outer layer 12B Inner layer 13 Wedge 14 Corona shield layer 15 High resistance corona shield layer 16 High frequency power supply 17 Charging current 17A Charging current 17B inside core Charging current at core outlet
Claims (4)
前記固定子は、複数の電磁薄鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心と、該固定子鉄心の内径側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロットと、これら複数のスロット内に装着された固定子コイルと、前記固定子鉄心の外径側を支持する固定子枠とを備え、
前記固定子コイルは、コイル導体と、該コイル導体の表面に形成された主絶縁層と、該主絶縁層の表面に設けられたコロナシールド層とから成ると共に、前記固定子鉄心のスロット内に前記コロナシールド層の表面に設けられたスロットライナ層を介して装着される直線部と、前記スロット外に張出した前記固定子コイルのコア出口部とから構成される回転電機において、
前記スロット内の前記主絶縁層の厚さに対して、前記スロット外の前記主絶縁層の厚さを厚肉化したことを特徴とする回転電機。 A rotor, and a stator disposed opposite to the outer diameter side of the rotor via a predetermined gap,
The stator includes a stator core formed by laminating a plurality of electromagnetic thin steel plates in the axial direction, and a plurality of slots extending in the axial direction and formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner diameter side of the stator core. And a stator coil mounted in the plurality of slots, and a stator frame that supports the outer diameter side of the stator core,
The stator coil includes a coil conductor, a main insulating layer formed on the surface of the coil conductor, and a corona shield layer provided on the surface of the main insulating layer, and in the slot of the stator core. In a rotating electrical machine constituted by a linear portion mounted via a slot liner layer provided on the surface of the corona shield layer, and a core outlet portion of the stator coil protruding outside the slot,
A rotating electrical machine characterized in that the thickness of the main insulating layer outside the slot is increased with respect to the thickness of the main insulating layer in the slot.
前記固定子は、複数の電磁薄鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心と、該固定子鉄心の内径側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロットと、これら複数のスロット内に装着された固定子コイルと、前記固定子鉄心の外径側を支持する固定子枠とを備え、
前記固定子コイルは、コイル導体と、該コイル導体の表面に形成された主絶縁層と、該主絶縁層の表面に設けられたコロナシールド層とから成ると共に、前記固定子鉄心のスロット内に前記コロナシールド層の表面に設けられたスロットライナ層を介して装着される直線部と、前記スロット外に張出した前記固定子コイルのコア出口部とから構成される回転電機において、
前記スロット内の前記主絶縁層の厚さに対して、前記スロット外の主絶縁層の厚さが少なくとも前記コロナシールド層で覆われた範囲で厚肉化したことを特徴とする回転電機。 A rotor, and a stator disposed opposite to the outer diameter side of the rotor via a predetermined gap,
The stator includes a stator core formed by laminating a plurality of electromagnetic thin steel plates in the axial direction, and a plurality of slots extending in the axial direction and formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner diameter side of the stator core. And a stator coil mounted in the plurality of slots, and a stator frame that supports the outer diameter side of the stator core,
The stator coil includes a coil conductor, a main insulating layer formed on the surface of the coil conductor, and a corona shield layer provided on the surface of the main insulating layer, and in the slot of the stator core. In a rotating electrical machine constituted by a linear portion mounted via a slot liner layer provided on the surface of the corona shield layer, and a core outlet portion of the stator coil protruding outside the slot,
The rotating electrical machine is characterized in that the thickness of the main insulating layer outside the slot is increased to a thickness that is at least covered with the corona shield layer with respect to the thickness of the main insulating layer in the slot.
前記スロット外の主絶縁層厚さが前記スロットライナ終端部から前記コロナシールド層終端部までの範囲で最も厚肉化されたことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 2,
The rotating electrical machine characterized in that the thickness of the main insulating layer outside the slot is thickest in a range from the slot liner end portion to the corona shield layer end portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011161542A JP2013027220A (en) | 2011-07-25 | 2011-07-25 | Rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011161542A JP2013027220A (en) | 2011-07-25 | 2011-07-25 | Rotary electric machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013027220A true JP2013027220A (en) | 2013-02-04 |
Family
ID=47784981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011161542A Withdrawn JP2013027220A (en) | 2011-07-25 | 2011-07-25 | Rotary electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2013027220A (en) |
-
2011
- 2011-07-25 JP JP2011161542A patent/JP2013027220A/en not_active Withdrawn
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