JP2926918B2 - 電気機器の絶縁構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明は、導体と鉄心との間の絶縁を必要とする電気
機器に適用される絶縁構造に関する。

B. 発明の概要 本発明は、導体と鉄心との間の絶縁を必要とする電気
機器に適用される絶縁構造において、セラミックコーテ
ィング層を設けると共に該セラミックコーティング層中
の気孔に反応型無機コーティング材を充填し、この導体
を鉄心の溝内に配することにより、湿度が高い条件下で
も絶縁抵抗や絶縁耐力の低下のない絶縁構造としたもの
である。

C. 従来の技術 近年のセラミックス薄膜作成技術の進歩により、セラ
ミックコーティングによる絶縁電線が開発されており、
従来の有機系材料被覆では成し得なかった300℃以上の
高耐熱性や高電圧性が実現されるようになった。そし
て、このセラミックコーティング絶縁電線を高耐熱性の
要求される回転電機，変圧器，リアクトルなどの電気機
器へ応用することが検討されている。

すなわち、例えば回転電機の回転子において、従来、
導体に有機系材料の絶縁を施したコイルを鉄心の溝内に
嵌め込んでいたが、第５図に示すように導体01にセラミ
ックコーティング層02を施したコイル03を、鉄心04の溝
05内に嵌め込んで収納することにより耐熱性を向上させ
ている。

D. 発明が解決しようとする課題 セラミックコーティング層02は、通常、比較的接着強
度の大きい溶射法によってコーティングされるが、何れ
の溶射法によっても、その層の中に微小な空隙（気孔と
いう）が存在している。そして、この気孔は電気的な絶
縁特性に大きな影響を及ぼす。すなわち、気孔の大きさ
が大きかったり、量が多かったりすると、絶縁耐力が低
下し、破壊電圧が低下することになる。特に、湿度が高
い環境下では絶縁抵抗の低下が著しく、耐電圧特性が悪
化する。したがって、このような状況下で運転すると、
電気機器の故障・事故に至るという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑み、湿度が高い環境下で
も絶縁抵抗や絶縁耐力が良好な電気機器の絶縁構造を提
供することを目的とする。

E. 課題を解決するための手段 前記目的を達成する本発明に係る電気機器の絶縁構造
は、導体の表面にセラミックコーティング層を設けると
共に該セラミックコーティング層中の気孔に反応型無機
コーティング材を加圧含浸若しくは真空含浸により充填
し、この導体を鉄心の溝内に配してなることを特徴とす
る。

本発明で用いる反応型無機コーティング材とは、アル
キルシリケート、アルカリシリケート、コロイダルシリ
カ、アルコキシドなどの結合剤（反応型無機バインダ）
にシリカなどの骨材を加えたもの、あるいはさらに気孔
封止用の微粉末のアルミナ等を加えたものをいい、耐熱
性、絶縁性を有しているものである。

かかる反応型無機コーティング材をセラミックコーテ
ィング層中の気孔に充填する方法としては加圧含浸若し
くは真空加圧含浸を採用するのがよい。通常の浸漬では
反応型無機コーティング材が気孔中に含浸されにくく実
質的に充填されないからである。

セラミックコーティング層中に気孔が存在すると上述
したように電気的絶縁に影響を及ぼすことになるが、こ
の気孔中に反応型無機コーティング材が含浸されると気
孔が封止され絶縁耐力の低下等が防止される。

F. 実施例 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

まず、導体である銅線の表面にプラズマ溶射法により
アルミナのコーティング層を70μｍの厚さで形成した。
次いで、このアルミナコーティング層の気孔に反応型無
機コーティング材を充填した。反応型無機コーティング
材としては結合剤（反応型無機バインダー）としてのア
ルキルシリケートに骨材としてのシリカを混合したもの
を用いた。なお、充填方法としては加圧含浸法及び真空
加圧含浸法を用い、種々の条件で充填を行った。このと
きの充填の条件を第１表に示す。

また、このように形成した各絶縁層について、乾燥時
のもの（吸湿前）及び30℃での相対湿度が95％以上の吸
湿バス中で72時間吸湿したもの（吸湿72時間目）の絶縁
抵抗及び絶縁破壊電圧相対値を測定した結果を第１図及
び第２図に示す。なお、絶縁抵抗は、DC100Vで測定し
た。

一方、比較のため、浸漬含浸により実施例と同じ反応
型無機コーティング材の充填を試みた（比較例1,2）。
この条件を第１表に示す。また、実施例のものと同様に
絶縁抵抗及び絶縁破壊電圧相対値を測定した結果を第１
図及び第２図に示す。

以上の結果より、本発明においてセラミックコーティ
ング層の気孔中に反応型無機コーティング材を充填する
には加圧含浸若しくは真空加圧含浸を行う必要があり、
浸漬含浸ではほとんど充填されないことが判った。ま
た、加圧含浸又は真空加圧含浸により反応型無機コーテ
ィング材を気孔に充填したものは吸湿72時間後でも絶縁
抵抗及び絶縁破壊電圧相対値が充分に高いことが認めら
れた。

次に、反応型無機コーティング材として、結合材とし
てのアルキルシリケートに、骨材としてのシリカの他、
気孔封止用微粉末としてアルミナを混合したものを用い
て上述した実施例と同様なアルミナコーティング層に真
空加圧充填した。このとき、気孔封止用のアルミナとし
て、粒径25ミリミクロン以下のもの（日本アエロジル
（株）製：アルミナオキサイドＣ）を用い、その混合割
合を第２表に示す通り変化させ、混合の効果を確かめ
た。なお、真空加圧浸漬は5mmHg−30分、注入、5mmHg−
30分、2kg/cm²−30分とした。

実施例５〜10のものについて、そのまま相対湿度が30
℃で95％以上の吸湿バス中に72時間放置したもの（ヒー
トサイクル前）、並びに室温及び400℃で30サイクルの
ヒートサイクルを施した後、同条件で吸湿させたもの
（ヒートサイクル後）について絶縁抵抗及び絶縁破壊電
圧相対値を測定した。これらの結果を第３図及び第４図
に示す。なお、絶縁抵抗はDC100Vで測定した。

以上の結果より、反応型無機コーティング材として封
止用微粉末としてアルミナを添加すると気孔の封止がよ
り完全になるためか、ヒートサイクル後でも吸湿時の絶
縁抵抗及び絶縁耐力の低下が少ないことが認められた。

以上説明した各実施例１〜10で得られたアルミナコー
ティング導体は、従来技術の項で示したように、例えば
鉄心の溝内に納めると、湿度が高い環境下でも絶縁抵抗
や絶縁耐力が良好な絶縁構造となる。

なお、以上説明した実施例では耐熱性、耐電圧特性、
耐機械強度特性などの優れたアルミナを用いたが、勿論
これに限定されるものではなく、また、コーティング層
の形成方法も特に限定されない。

また、アルミナ等は導体との線膨張率が著しく異なる
ので剥離し易いという欠点もあるが、剥離を防止するた
めにセラミックコーティング層の下にアンダーコート層
を設けたり、セラミックコーティング層の材料の種類や
材料の粒径等を工夫したりしたものも本願発明に含まれ
ることは言うまでもない。

G. 発明の効果 以上説明したように、本発明に係る電気機器の絶縁構
造はセラミックコーティング層の気孔を反応型無機コー
ティング材を充填することにより封止されているので、
湿度が高い条件下でも絶縁抵抗及び絶縁耐力の低下がな
いものであり、充分に実用に供することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は加湿前と加湿後の絶縁抵抗及び絶縁
破壊電圧相対値を比較するグラフ、第３図及び第４図は
ヒートサイクル前とヒートサイクル後の絶縁抵抗及び絶
縁破壊電圧相対値を比較するグラフ、第５図は従来の電
気機器の絶縁構造を示す説明図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体の表面にセラミックコーティング層を
   設けると共に該セラミックコーティング層中の気孔に反
   応型無機コーティング材を加圧含浸若しくは真空含浸に
   より充填し、この導体を鉄心の溝内に配してなることを
   特徴とする電気機器の絶縁構造。