JP2863649B2 - コロナシールド層 - Google Patents

コロナシールド層

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JP2863649B2 JP12433791A JP12433791A JP2863649B2 JP 2863649 B2 JP2863649 B2 JP 2863649B2 JP 12433791 A JP12433791 A JP 12433791A JP 12433791 A JP12433791 A JP 12433791A JP 2863649 B2 JP2863649 B2 JP 2863649B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 [発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、タービン発電機あるい
は水車発電機等の高電圧回転電機巻線用コイルに施され
るコロナシールド層に関する。
【0003】
【従来の技術】近年、回転電機は単機容量の増大化か
ら、固定子巻線の高電圧化が図られる傾向にある。これ
に伴い、固定子巻線端部の沿面コロナ放電を抑制する電
界緩和手段の改良が必要となってきている。このため、
図5に示すように従来の一般的なコロナシールド層1
は、図示しない鉄心内部から外部へ若干延出した固定子
コイル2の導体2aに巻回された絶縁層2bの表面に設
けた低抵抗電位シールド層3と一部重ね合わせの形で設
けられる。
【0004】ところで、この従来のコロナシールド層1
は、シリコンカーバイド(SiC)粒子を混入した熱硬
化性樹脂を補強布に含浸したシリコンカーバイドテープ
(以下、SiCテープという)を巻回した後、主絶縁層
2bへの含浸樹脂の含浸工程を経て、該絶縁層2bと共
に加熱硬化され形成されていた。シリコンカーバイド
(SiC)はその抵抗に電界依存性をもつので、高電圧
が印加されると電界(電位傾度)に応じて抵抗値が低下
し、コイル端部の絶縁層2bの表面電界をコントロール
し、沿面コロナ放電の発生を防止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定子
巻線の定格電圧が高くなると、耐電圧試験時のように固
定子コイルへの印加電圧が高くなったときに電界を緩和
しきれず、沿面フラッシオーバ(沿面閃絡)を生じる恐
れが出てきた。これは多くの場合、低抵抗電位シールド
層3との接続部近傍のコロナシールド層1の動作電界に
おける抵抗値(コイル長手方向の単位長さ当りの抵抗値
の意味であって、以下、単に抵抗値という)が高すぎる
ため、この部分での電位変化が大きくなり、結果的に周
囲気体のフラッシオーバ電界を上回るようになってしま
うためである。
【0006】コロナシールド層1の抵抗値は、理想的に
は低抵抗電位シールド層3との接続部で、その低抵抗電
位シールド層3の抵抗値に等しく、接続部から遠ざかる
に従って滑らかに抵抗増加し、コロナシールド層1の終
端でコイル絶縁層2bの抵抗値と同じになるのが好まし
い。従って、高電圧印加時にも良好な電界緩和作用を得
るためには、低抵抗電位シールド層3との接続部近傍の
動作電界における抵抗値を下げればよい。
【0007】これを実現する従来例として、特開昭51−
16401号公報がある。これは図6に示すように単一材料
で、処理長さを変えた1a,1b,1c……1iを多段
に積層してコロナシールド層1を形成したものである。
しかしながら、この場合、 積層部抵抗値=単一層抵抗値/積層数 であり、例えば積層部の抵抗値を1桁下げるには積層数
を10層としなければならない。このことから、積層部の
抵抗値のみを上記の方法で大きく低下させるのは難しい
ことが分かる。
【0008】また、特開昭50−143001号公報では、図7
に示すように抵抗値の互いに異なる複数の材料を抵抗値
(r1 〜ri )の低い順に、4a(r1 ),4b
(r2 ),4c(r3 )……4i(ri )をシリーズに
接続してコロナシールド層を形成している。この方法で
は、各材料の選択によってどのような抵抗値も実現可能
であり、低抵抗電位シールド層3との接続部に近いコロ
ナシールド層4の抵抗値を下げるのに有効である。しか
しながら、この場合、各材料間の接続は互いに重ね合わ
された短い領域で行われるため、該接続部の局部的な工
作の不具合(例えば、巻き張力不足による密着不良,巻
きしわの発生,含浸樹脂の侵入による接触不良等)によ
ってコロナシールド層4の品質が不均一となり、期待し
た効果が得られない恐れがあった。
【0009】本発明は、以上のような点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは品質が均一で、
電界緩和効果が安定し、且つ定格電圧の高い固定子巻線
に対して有効としたコロナシールド層を提供することに
ある。 [発明の構成]
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、鉄心内部およ
び外部に若干延出したコイル直線部の絶縁層の外側面に
低抵抗電位シールド層を設け、この低抵抗電位シールド
層の端部に若干重ねて、シリコンカーバイド粒子が混入
された熱硬化性樹脂を補強布に含浸したテープをコイル
端部に巻回し、加熱硬化して成るコロナシールド層にお
いて、テープの抵抗値を互いに異ならせると共に、この
抵抗値の異なる複数のテープの処理長さを抵抗値の低い
方が短くなるようにし、且つこれらの一端が低抵抗電位
シールド層と若干重なるように積層巻回し、または低抵
抗電位シールド層と巻回したテープの重ね部の内層もし
くは外層に、少なくとも低抵抗電位シールド層と巻回し
たテープの何れにもまたがる範囲で低抵抗導体テープを
巻回するようにしたものである。
【0011】
【作用】積層した各テープ間の接続は重ね合わされた広
い領域で行われ、または低抵抗電位シールド層とテープ
の接触面積が増加して見掛上両者の接続距離が長くなる
ので、製作時に発生する局部的な不具合(例えば、巻き
張力不足による密着不良,巻きしわ,含浸樹脂の侵入に
よる接触不良等)があっても、コロナシールド層の電界
緩和効果には殆ど影響を与えない。また、抵抗値を互い
に異ならせた複数のテープを抵抗値の低いものから処理
長さを順次長くするように積層巻回することにより、低
抵抗電位シールド層との接続部近傍の電界を低く抑える
ことができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の一実施例を示す断面図であ
る。同図において、SiCテープ11a,11b,11c……
11iは、それぞれの抵抗値をr1 ,r2 ,r3 ……ri
としたとき、r1 <r2 <r3 ……<ri となるように
互いに異ならせた抵抗値を有する。しかして、コロナシ
ールド層11は、これらのSiCテープ11a,11b,11c
……11iを、鉄心内部および若干外部に延出した固定子
コイル2の直線部表面に設けた低抵抗電位シールド層3
にそれぞれの一端が若干重なるようにし、且つ最も抵抗
値の高いSiCテープ11iの処理長さが最も長くなるよ
うに最内層に巻回し、この後抵抗値が低くなる順にその
処理長さを短くするように他のSiCテープを積層巻回
し、これらを加熱硬化して形成したものである。
【0013】以上のように構成された実施例によれば、
コロナシールド層11の長手方向の抵抗分布は、各層に巻
回したSiCテープ11a,11b,11c……11iの抵抗値
の選択によってどのようにもコントロール可能であり、
低抵抗電位シールド層3との接続部においてその低抵抗
電位シールド層3の抵抗値に略等しく、接続部から遠ざ
かるに従って抵抗増加し、コロナシールド層11の終端で
コイル絶縁層26の抵抗値に略等しくすることができる。
しかも、積層した各SiCテープ11a,11b,11c……
11i間の接続は広く重ね合わされた領域で行われるた
め、局部的な工作の不具合があってもコロナシールド層
11の電界緩和効果には殆ど影響しない。従って、低抵抗
電位シールド層3との接続部はもちろん、全長に亘って
電界が低く抑えられる。
【0014】なお、本発明は、上記した実施例に限定さ
れるものではなく、種々変形実施できる。図2は、本発
明の他の実施例を示す断面図である。同図において、S
iCテープ12a,12b,12c……12iは、それぞれの抵
抗値をr1 ,r2 ,r3 ……riとしたとき、r1 <r
2 <r3 ……<ri となるように互いに異ならせて抵抗
値を有する。しかして、コロナシールド層12は、これら
のSiCテープ12a,12b,12c……12iを、最も抵抗
値の低いSiCテープ12aが低抵抗電位シールド層3に
若干重なるようにし、且つその処理長さが最も短くなる
ように最内層に巻回し、この後抵抗値が高くなるSiC
テープ12b,12c……12iの順に処理長さが長くなるよ
うに積層巻回し、これらを加熱硬化して形成したもの
で、SiCテープ12a,12b,12c……12iの巻回範囲
を示すマーキングや巻回したもののほつれ止め処理が1
回で済むようになり、巻回作業が簡略化される。
【0015】また、図3は、本発明の他の実施例を示す
断面図であり、コロナシールド層13は、SiCテープ13
aを、その一端が低抵抗電位シールド層3に若干重なる
ように巻回し、この後低抵抗電位シールド層3と同一材
の低抵抗導電テープ13bを、上記低抵抗電位シールド層
3とSiCテープ13aを巻回したものの両者にまたがる
範囲で重なるように巻回し、これらを加熱硬化して形成
したもので、低抵抗電位シールド層3とコロナシールド
層13との接触面積が実質的に従来の2倍近くになり、し
かも、低抵抗電位シールド層3とコロナシールド層13と
の重ね部が最外層に巻回した低抵抗導電テープ13bで押
えられ、サンドイッチ構造で電気的に接続されるため、
局部的な製作不具合が生じにくく、生じたとしてもコロ
ナシールド層13の電界緩和効果には殆ど影響しない。
【0016】図4は、本発明のさらに異なる他の実施例
を示す断面図であり、コロナシールド層14は、図3に示
す実施例における低抵抗電位シールド層3と、低抵抗導
電テープ13bの巻回順序を入れ替えたものである。すな
わち、低抵抗電位シールド層3と同一材の低抵抗導電テ
ープ14aを、固定子コイル2の絶縁層2bの表面に巻回
し、SiCテープ14bを、その一端が低抵抗導電テープ
14aの巻回層に若干重なるように巻回し、この後低抵抗
電位シールド層3aを、その一端が低抵抗導電テープ14
aの巻回層とSiCテープ14bの巻回層の両者にまたが
って重なるように巻回し、これらを加熱硬化して形成し
たものである。このように構成しても図3に示す実施例
と同様の効果が得られる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、互
いに抵抗値の異なる複数のSiCテープを広い領域で重
ねて接続し、または低抵抗電位シールド層とコロナシー
ルド層が実質的に広い接触面積で接続されるので、局部
的な製作不具合の影響が殆どなく、従来と略同じ材料,
作業手順によって高い電界緩和作用を持つコロナシール
ド層を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図。
【図2】本発明の他の実施例を示す断面図。
【図3】本発明のさらに異なる実施例を示す断面図。
【図4】本発明のさらに異なる他の実施例を示す断面
図。
【図5】従来のコロナシールド層の構成を示す断面図。
【図6】図5と異なる従来のコロナシールド層の構成を
示す断面図。
【図7】図5および図6と異なる従来のコロナシールド
層の構成を示す断面図。
【符号の説明】
2…固定子コイル、2a…導体、2b…絶縁層、3,3
a…低抵抗電位シールド層、11,12,13,14…コロナシ
ールド層、11a〜11i,12a〜12i,13a,14b…シリ
コンカーバイドテープ、13b,14a…低抵抗導電テー
プ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄心内部および外部に若干延出したコイ
    ル直線部の絶縁層の外側面に低抵抗電位シールド層を設
    け、この低抵抗電位シールド層の端部に若干重ねて、シ
    リコンカーバイド粒子が混入された熱硬化性樹脂を補強
    布に含浸したテープをコイル端部に巻回し、加熱硬化し
    て成るコロナシールド層において、前記テープの抵抗値
    を互いに異ならせると共に、この抵抗値の異なる複数の
    テープの処理長さを抵抗値の低い方が短くなるように
    し、且つこれらの一端が前記低抵抗電位シールド層と若
    干重なるように積層巻回し、または前記低抵抗電位シー
    ルド層と巻回した前記テープの重ね部の内層もしくは外
    層に、少なくとも前記低抵抗電位シールド層と巻回した
    前記テープの何れにもまたがる範囲で低抵抗導体テープ
    を巻回するようにしたことを特徴とするコロナシールド
    層。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE112016006770T5 (de) 2016-04-22 2019-01-03 Mitsubishi Electric Corporation Elektrische Rotationsmaschine
US10615659B2 (en) 2016-04-22 2020-04-07 Mitsubishi Electric Corporation Rotary electric machine

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