JP3442992B2 - 回転電機の固定子コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧で使用され
る発電機又は電動機等の回転電機の固定子コイルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は一般的な回転電機の固定子コイ
ルの一部を拡大して示す断面図である。図示するよう
に、この回転電機の固定子コイルは、コイル導体１に絶
縁テープ２ａ及び含浸樹脂流出を防止するための熱収縮
性フィルム３を巻回した後に鉄心４に挿入されている。

【０００３】ここで、高電圧が印加されているコイル絶
縁層２と、接地されている鉄心４との間に空隙が存在す
ると、コロナ放電が発生してコイル絶縁層２を損傷させ
てしまう。

【０００４】これを防ぐため、図１２に示すように、半
導電ワニス５をテープ基材６に含浸して成る低抵抗テー
プ７が、鉄心４内及び外部に若干延出したコイル直線部
に巻回されている。この低抵抗テープ７により、導体コ
イル１の表面と鉄心４との間の電位差を無くし、コロナ
放電の発生を抑制している。

【０００５】但し、低抵抗テープ７の巻回端部では、電
界が集中して沿面コロナ放電が生じてしまうので、低抵
抗テープ７の巻回端部からコイルエンド部８表面に沿っ
た電界を緩和する観点から、シリコンカーバイド（SiC
）粒子を混入させた熱硬化性樹脂を補強布に含浸して
成るSiC テープ９を、低抵抗テープ７の巻回端部を覆う
ようにコイル直線部に巻回してコロナシールド層を形成
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな回転電機の固定子コイルでは、図１３に示すよう
に、低抵抗テープ７内側に巻回した熱収縮性フィルム３
が含浸後の乾燥時に収縮することにより、コイル導体１
表面と鉄心４との間を同電位にするための低抵抗テープ
７とコイル絶縁層２との間に空隙１０が生じてコロナ放
電を発生させる可能性がある。

【０００７】同様の可能性は、互いに抵抗値の大きく異
なる低抵抗テープ７とSiC テープ９との接続部において
も存在する。低抵抗テープ７とSiC テープ９との電気的
接続が不良になると、コロナ放電を生じさせる可能性が
ある。

【０００８】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、熱収縮性フィルムの熱収縮に起因したコイル絶縁層
との間の空隙の発生を阻止し、コロナ放電の発生を抑制
し得る回転電機の固定子コイルを提供することを目的と
する。

【０００９】また、本発明の他の目的は、低抵抗テープ
とSiC テープとの接触性を向上でき、コロナ放電の発生
を抑制し得る回転電機の固定子コイルを提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、直線部及び周回部を持つコイル導体に絶縁テープが
巻回され、前記周回部から前記直線部の端部に至る領域
に熱収縮性フィルムが巻回され、前記直線部のうちの前
記端部を除く領域に位置する前記絶縁テープ上には低抵
抗テープが巻回され、この低抵抗テープと前記熱収縮性
フィルムとの境界部上にはシリコンカーバイド（SiC）
粒子が混入された樹脂を補強布に含浸させたSiCテープ
が巻回されて成る積層体が前記直線部を外部に若干延出
させるように鉄心に収められた回転電機の固定子コイル
であって、前記低抵抗テープとしては、熱収縮性フィル
ムからなる基材と、この基材の片面又は両面に塗布され
た半導電ワニスとを備えており、前記低抵抗テープ上に
巻回され、半導電ワニスが含浸された熱収縮性ポリエス
テル繊維の不織布からなる外層側低抵抗テープを備えた
回転電機の固定子コイルである。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する回転電機の固定子コイルにおいて、前記外
層側低抵抗テープとしては、前記低抵抗テープ上にこの
低抵抗テープの端部を除いて巻回され、前記SiCテープ
としては、前記熱収縮性フィルムと前記低抵抗テープと
前記外層側低抵抗テープとの各境界部上に巻回された回
転電機の固定子コイルである。

【００１６】

【００１７】また、請求項３に対応する発明は、請求項
１又は請求項２に対応する回転電機の固定子コイルにお
いて、前記SiCテープの補強布としては、熱収縮性ポリ
エステル繊維の不織布である回転電機の固定子コイルで
ある。請求項４に対応する発明は、直線部及び周回部を
持つコイル導体に絶縁テープ及び熱収縮性フィルムが順
次巻回され、且つ前記直線部に位置する熱収縮性フィル
ム上に低抵抗テープが巻回され、この低抵抗テープの巻
回両端にはシリコンカーバイド（SiC）粒子が混入され
た樹脂を補強布に含浸させたSiCテープが巻回されて成
る積層体が前記直線部を外部に若干延出させるように鉄
心に収められた回転電機の固定子コイルであって、前記
低抵抗テープとしては、熱収縮性ポリエステル繊維の不
織布と、前記不織布に含浸された半導電ワニスとを備え
ており、前記SiCテープの補強布としては、熱収縮性ポ
リエステル繊維の不織布である回転電機の固定子コイル
である。 （作用） 従って、請求項１に対応する発明は以上のような手段を
講じたことにより、低抵抗テープにも熱収縮性を持たせ
ることにより、熱収縮性フィルムの熱収縮と共に低抵抗
テープも熱収縮するので、熱収縮性フィルムの熱収縮に
起因したコイル絶縁層との間の空隙の発生を阻止し、コ
ロナ放電の発生を抑制させることができる。

【００１８】また、請求項１に対応する発明は、低抵抗
テープが熱収縮性を持つと同時に基材がフィルムである
ことから含浸樹脂流出を防止する機能も果たすので、前
述同様の熱収縮作用に加え、コイル直線部の熱収縮性フ
ィルムを省略することができる。

【００１９】さらに、請求項１に対応する発明は、低抵
抗テープの両面に導電性ワニスが塗布された場合、前述
した作用に加え、片面のみに半導電ワニスが塗布された
構造よりもテープの低抵抗維持性を向上でき、鉄心スロ
ットへの挿入時や運搬時に生じる傷に対する信頼性を向
上できる。

【００２０】

【００２１】また、請求項１に対応する発明は、半導電
ワニスが含浸された熱収縮性ポリエステル繊維の不織布
からなる外層側低抵抗テープが低抵抗テープ上に巻回さ
れたので、前述した作用に加え、低抵抗テープの機械的
強度と熱収縮性とを共に向上させることができる。

【００２２】次に、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する２種類の低抵抗テープを重ねて巻回する際
に、低抵抗テープ巻回両端のSiCテープとの接続部にお
いて、（内層側の）低抵抗テープを外層側低抵抗テープ
よりも突出させた構成であるため、内層側の低抵抗テー
プ及び外層側低抵抗テープの両者ともSiCテープと良好
に接触するので、請求項１に対応する作用に加え、電気
的接続の信頼性を向上でき、コロナ放電の発生を抑制さ
せることができる。

【００２３】

【００２４】次に、請求項３，４に対応する発明は、Si
Cテープの補強布が熱収縮性ポリエステル繊維の不織布
であるため、請求項１乃至請求項３のいずれかに対応す
る作用に加え、低抵抗テープ同様にSiCテープにも熱収
縮性を持たせることにより、低抵抗テープとSiCテープ
との接触性を向上でき、コロナ放電の発生を抑制するこ
とができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は第１の実施形態に係る回転電
機の固定子コイルの一部を拡大して示す断面図であり、
図１１乃至図１３と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分を述べる。な
お、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略
する。

【００２６】すなわち、本実施形態は、熱収縮性フィル
ム３の熱収縮に起因した空隙１０の発生の阻止を図り、
図１に示すように、外部を若干延出させるように鉄心４
に収められるコイル直線部に位置した熱収縮性フィルム
３上に熱収縮性低抵抗テープ１１が巻回されている。

【００２７】ここで、熱収縮性低抵抗テープ１１は、図
２に示すように、熱収縮性ポリエステル繊維の不織布１
２と、この不織布１２に含浸された半導電ワニス５とを
備えている。

【００２８】従って、以上のような構成によれば、低抵
抗テープに熱収縮性を持たせた熱収縮性低抵抗テープ１
１により、図３に示すように、熱収縮性フィルム３の熱
収縮と共に熱収縮性低抵抗テープ１１も熱収縮するの
で、熱収縮性フィルム３の熱収縮に起因したコイル絶縁
層２との間の空隙１０の発生を阻止し、コロナ放電の発
生を抑制させることができる。また、これにより、コイ
ル絶縁の長寿命化を図ることができる。 （第２の実施の形態）図４は本発明の第２の実施形態に
係る回転電機の固定子コイルの一部を拡大して示す断面
図である。

【００２９】本実施形態は、第１の実施形態の変形形態
を示しており、図４に示すように、コイルの周回部から
直線部の端部に至る領域に熱収縮性フィルム３が巻回さ
れ、直線部のうちの当該端部を除く領域に位置する絶縁
テープ２ａ上には熱収縮性低抵抗テープ１３が巻回され
ている。

【００３０】ここで、熱収縮性低抵抗テープ１３は、図
５に示すように、熱収縮性フィルム３からなる基材３ａ
と、この基材３ａの片面に塗布された半導電ワニス５と
を備えている。

【００３１】本実施の形態によれば、熱収縮性低抵抗テ
ープ１３が熱収縮性を持つと同時に基材３ａがフィルム
であることから含浸樹脂流出を防止する機能も果たすの
で、第１の実施形態の効果に加え、コイル絶縁層２から
の含浸樹脂流出を防止するために別途巻回していた熱収
縮性フィルム３をコイル直線部の熱収縮性低抵抗テープ
１３を巻回する範囲で省略することができる。

【００３２】なお、変形例として、熱収縮性低抵抗テー
プ１３は、図６に示すように、半導電ワニス５を基材３
ａの片面だけでなく両面に塗布しても良い。これによ
り、片面のみに半導電ワニス５が塗布された構造よりも
熱収縮性低抵抗テープ１３の低抵抗維持性を向上でき、
鉄心４のスロットへの挿入時や運搬時に生じる傷に対す
る信頼性を向上させることができる。 （第３の実施形態）図７は本発明の第３の実施形態に係
る回転電機の固定子コイルの一部を拡大して示す断面図
である。

【００３３】本実施形態は、第２の実施形態の変形形態
であり、具体的には図７に示すように、外層側低抵抗テ
ープ１４が熱収縮性低抵抗テープ１３上に巻回されてい
る。ここで、外層側低抵抗テープ１４は、図８に示すよ
うに、ガラスクロスである基材１５と、基材１５上に塗
布された半導電性ワニス５とを備えている。

【００３４】以上のような構成によれば、機械的に弱い
熱収縮性フィルム３を基材３ａとする熱収縮性低抵抗テ
ープ１３の上に機械的に強いガラスクロスを基材１５と
する外層側低抵抗テープ１４を重ねて巻回するので、第
２の実施形態の効果に加え、固定子コイル製造時に熱収
縮性低抵抗テープ１３に加わる機械的応力に対する強度
を増し、テープの信頼性を向上させることができる。

【００３５】なお、変形例として、外層側低抵抗テープ
１４に代えて、熱収縮性低抵抗テープ１３を下層の熱収
縮性低抵抗テープ１３の上に重ねて巻回した構成として
も良い。これにより、熱収縮性低抵抗テープ１３の機械
的強度と熱収縮性とを共に向上させることができ、熱収
縮性低抵抗テープ１３とコイル絶縁層２との間の空隙に
おけるコロナ放電の発生を抑制することができる。 （第４の実施形態）図９は本発明の第４の実施形態に係
る回転電機の固定子コイルの一部を拡大して示す断面図
である。

【００３６】本実施形態は、第３の実施形態の変形形態
であり、具体的には第３の実施形態で重ねて巻回した２
枚の熱収縮性低抵抗テープ１３，１４（又は１３，１３
でもよい）とその巻回端部にさらに巻回するSiC テープ
９との接続構成を示している。

【００３７】すなわち、本実施の形態は、熱収縮性低抵
抗テープ１３，１４を重ねて巻回した場合において、熱
収縮性低抵抗テープ１３，１４とその端部に巻回するSi
C テープ９との接触面積（図９の太線部）を増加させる
ために、内層側の熱収縮性低抵抗テープ１３を熱収縮性
の外層側低抵抗テープ１４より突出させている以上のよ
うな構成によれば、コイル導体１から電界緩和用のSiC
テープ９に湧き上がった充電電荷が熱収縮性低抵抗テー
プ１３，１４に沿ってSiC テープ９に流入する際、熱収
縮性低抵抗テープ１３，１４とSiC テープ９との接触性
が第３の実施形態に比べて向上し、熱収縮性低抵抗テー
プ１３，１４の巻回端部からSiC テープ９にかけての電
界変化がより均一になるので、熱収縮性低抵抗テープ１
３，１４とSiC テープ９との接続部におけるコロナ放電
の発生を抑制することができる。

【００３８】なお、本実施形態は、図１０に示すよう
に、内層側の熱収縮性低抵抗テープ１３と外層側の熱収
縮性低抵抗テープ１４との間にSiC テープ９を挟み込ん
だ構成に変形してもよい。この変形構成の方が、図８に
示した構成に比べ、熱収縮性低抵抗テープ１３，１４と
SiC テープ９との接触性をより一層向上できるので、コ
ロナ放電の抑制効果の向上を期待することができる。

【００３９】なお、第１〜第４の実施形態及びその変形
例において、SiC テープ９の基材である補強布を熱収縮
性低抵抗テープ１１と同様にポリエステル不織布１２と
しても良い。これにより、夫々対応する実施形態の効果
に加え、SiC テープ９にも熱収縮性を持たせることがで
き、もって、熱収縮性低抵抗テープ１３，１４とSiCテ
ープ９との接触性をより向上させてコロナ放電の発生を
抑制することができる。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イル絶縁層とその上に巻回する低抵抗テープとの間の空
隙が生じ難くなり、また、低抵抗テープとその巻回端部
にさらに巻回するSiC テープとの接触性が向上するの
で、コロナ放電の発生を抑制し、コイル絶縁の長寿命化
を図り得る回転電機の固定子コイルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る回転電機の固定子コイル
の一部を拡大して示す断面図

【図２】同実施形態における熱収縮性テープの構成を示
す断面図

【図３】同実施形態における作用を説明するための模式
図

【図４】本発明の第２の実施形態に係る回転電機の固定
子コイルの一部を拡大して示す断面図

【図５】同実施形態における熱収縮性低抵抗テープの構
成を示す断面図

【図６】同実施形態における熱収縮性低抵抗テープの変
形構成を示す断面図

【図７】本発明の第３の実施形態に係る回転電機の固定
子コイルの一部を拡大して示す断面図

【図８】同実施形態における外層側低抵抗テープの構成
を示す断面図

【図９】本発明の第４の実施形態に係る回転電機の固定
子コイルの一部を拡大して示す断面図

【図１０】同実施形態における変形構成を示す断面図

【図１１】従来の回転電機の固定子コイルの一部を拡大
して示す断面図

【図１２】従来の低抵抗テープの構成を示す断面図

【図１３】従来の課題を説明するための模式図

【符号の説明】

１…コイル導体 ２ａ…絶縁テープ ３…熱収縮性フィルム ４…鉄心 ５…半導電ワニス ３ａ，１５…基材 ８…コイルエンド部 ９…SiC テープ １１，１３…熱収縮性低抵抗テープ １２…不織布 １４…外層側低抵抗テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−244745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−68030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−104449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−196051（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−113645（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−137550（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 3/34 H02K 3/30 H02K 3/40

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線部及び周回部を持つコイル導体に絶
   縁テープが巻回され、前記周回部から前記直線部の端部
   に至る領域に熱収縮性フィルムが巻回され、前記直線部
   のうちの前記端部を除く領域に位置する前記絶縁テープ
   上には低抵抗テープが巻回され、この低抵抗テープと前
   記熱収縮性フィルムとの境界部上にはシリコンカーバイ
   ド（SiC）粒子が混入された樹脂を補強布に含浸させたS
   iCテープが巻回されて成る積層体が前記直線部を外部に
   若干延出させるように鉄心に収められた回転電機の固定
   子コイルであって、 前記低抵抗テープは、熱収縮性フィルムからなる基材
   と、この基材の片面又は両面に塗布された半導電ワニス
   とを備えており、 前記低抵抗テープ上に巻回され、半導電ワニスが含浸さ
   れた熱収縮性ポリエステル繊維の不織布からなる外層側
   低抵抗テープ を備えたことを特徴とする回転電機の固定
   子コイル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転電機の固定子コイ
   ルにおいて、 前記外層側低抵抗テープは、前記低抵抗テープ上にこの
   低抵抗テープの端部を除いて巻回され、 前記SiCテープは、前記熱収縮性フィルムと前記低抵抗
   テープと前記外層側低抵抗テープとの各境界部上に巻回
   されたことを特徴とする回転電機の固定子コイル。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の回転電機
   の固定子コイルにおいて、 前記SiCテープの補強布は、熱収縮性ポリエステル繊維
   の不織布であることを特徴とする回転電機の固定子コイ
   ル。
4. 【請求項４】 直線部及び周回部を持つコイル導体に絶
   縁テープ及び熱収縮性フィルムが順次巻回され、且つ前
   記直線部に位置する熱収縮性フィルム上に低抵抗テープ
   が巻回され、この低抵抗テープの巻回両端にはシリコン
   カーバイド（SiC）粒子が混入された樹脂を補強布に含
   浸させたSiCテープが巻回されて成る積層体が前記直線
   部を外部に若干延出させるように鉄心に収められた回転
   電機の固定子コイルであって、 前記低抵抗テープは、熱収縮性ポリエステル繊維の不織
   布と、前記不織布に含浸された半導電ワニスとを備えて
   おり、 前記SiCテープの補強布は、熱収縮性ポリエステル繊維
   の不織布であることを特徴とする回転電機の固定子コイ
   ル。