JP6116335B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
この発明は回転電機、特に発電機に代表される高電圧回転機の固定子コイルの絶縁構造に関する。 The present invention relates to an insulating structure of a stator coil of a rotating electric machine, particularly a high voltage rotating machine represented by a generator.
高電圧回転機において、固定子鉄心のスロットに収納して使用される固定子コイルは、素線導体が複数束ねられてなるコイル導体の外周に、耐コロナ放電特性に優れたマイカテープを所定回数だけ巻回した上で、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を真空加圧で含浸させ、加熱処理を行って硬化させることで対地主絶縁層を形成している。 In a high-voltage rotating machine, the stator coil used by being housed in a slot of the stator core is a predetermined number of mica tapes with excellent corona discharge resistance on the outer periphery of the coil conductor formed by bundling a plurality of wire conductors. After being wound only, a thermosetting resin such as an epoxy resin is impregnated by vacuum pressurization, and heat treatment is performed to cure, thereby forming a ground insulating layer.
さらに、この対地主絶縁層の最外周部の内、固定子鉄心のスロットの内部に収納される部分、およびスロットの外部に延出された一部には、接地電位である固定子鉄心との間の放電を抑制するため、低抵抗コロナシールド層が設けられる。また、低抵抗コロナシールド層の外端部の一部に重ねて、固定子コイルの表面での沿面電界を緩和して沿面放電の発生を抑制するため、高抵抗コロナシールド層が設けられる。 Further, in the outermost peripheral portion of the ground-main insulating layer, the portion housed inside the slot of the stator core, and the portion extended to the outside of the slot are connected to the stator core that is at the ground potential. A low resistance corona shield layer is provided in order to suppress the discharge between the two. In addition, a high resistance corona shield layer is provided so as to overlap a part of the outer end portion of the low resistance corona shield layer and reduce the creeping electric field on the surface of the stator coil to suppress the occurrence of creeping discharge.
単体の固定子コイルのうち、固定子鉄心のスロットから外部に延出された部分は一般的にコイルエンド部と呼ばれる。互いに隣接するコイルエンド部の間に生じる電界により、コイルエンド部の相互間で放電が発生する可能性がある。一方、対地主絶縁層を形成するためのマイカテープは、一般に高価であるので、マイカテープのトータルの使用量はできるだけ削減できることが好ましい。 Of the single stator coil, the portion extending from the slot of the stator core to the outside is generally called a coil end portion. An electric field generated between adjacent coil end portions may cause a discharge between the coil end portions. On the other hand, since the mica tape for forming the ground main insulating layer is generally expensive, it is preferable that the total amount of use of the mica tape can be reduced as much as possible.
そのため、従来技術では、コイルエンド部は耐コロナ放電特性に優れたマイカテープのみで対地主絶縁層を形成する一方、固定子コイルの相互間で放電が発生する可能性がないスロットの内部は、マイカテープと非マイカテープの両者を用いて対地主絶縁層を形成し、これによって対地主絶縁層の絶縁性能を維持しつつ、トータルのマイカテープの使用量を低減した交流回転電機の固定子巻線が開示されている(例えば、下記の特許文献1参照)。
Therefore, in the prior art, while the coil end portion forms the ground main insulating layer only with mica tape having excellent corona discharge resistance, the inside of the slot where there is no possibility of discharge between the stator coils is A stator winding of an AC rotating electrical machine that uses both mica tape and non-mica tape to form a ground-main insulating layer, thereby maintaining the insulation performance of the ground-main insulating layer and reducing the total amount of mica tape used. A line is disclosed (for example, see
また、他の従来技術では、固定子コイルがスロット内に収納され部分はコイル導体の外周に通常のマイカテープを巻回して対地主絶縁層を形成する一方、スロットの外部のコイルエンド部は、コイル導体の外周に熱硬化性樹脂を被覆することで対地主絶縁層を形成し、マイカテープのトータルの使用量の低減とテーピング作業の短時間化とを可能とした回転機コイルの絶縁方法が開示されている(例えば、下記の特許文献2参照)。
In another conventional technique, the stator coil is housed in the slot, and the part is wound with a normal mica tape around the outer periphery of the coil conductor to form the ground main insulating layer, while the coil end portion outside the slot is An insulation method for rotating machine coils that reduces the total amount of mica tape used and shortens the taping operation by forming a main ground insulating layer by coating the outer periphery of the coil conductor with a thermosetting resin. It is disclosed (for example, see
高電圧回転電機の固定子コイルにおいて、定格運転時の対地主絶縁層に生じる電界は、固定子鉄心のスロット外部と比較してスロット内部の方が高い。上記の特許文献1記載の従来技術では、スロット内部の対地主絶縁層を形成するマイカテープの使用量を低減しているため、長期的に見てスロット内部の絶縁耐力が低下する恐れがある。さらに、前述のようにスロット内部の対地主絶縁層に生じる電界と比較して、スロット外部のコイルエンド部の対地主絶縁層に生じる電界は低く、コイルエンド部の対地主絶縁層をマイカテープのみで形成した場合は、絶縁性能が必要以上に過剰となる可能性がある。従って、対地主絶縁層の絶縁性能を適正に維持しつつマイカテープの使用量を削減するといった意図が十分に達成されていない。また、対地主絶縁層の厚みを必要以上に確保することになるため、冷却性能の低下が懸念される。
In a stator coil of a high-voltage rotating electrical machine, the electric field generated in the ground insulating layer during rated operation is higher inside the slot than in the outside of the stator core slot. In the prior art described in
一方、前述の特許文献2記載の従来技術では、対地主絶縁層の形成時に、通常のマイカテープに加えて、これと別部材である熱硬化性樹脂を用いる必要があり、材料費および加工コストが大幅に増加する。しかも、対地主絶縁層は、マイカテープを巻回するスロット内への収納部分と、熱硬化性樹脂を用いるコイルエンド部との絶縁厚みが共に均一に形成されており、このため、熱硬化性樹脂を用いるコイルエンド部の冷却性能が低下する。
On the other hand, in the prior art described in the above-mentioned
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、定格運転時の固定子コイルの対地主絶縁層の絶縁性能を良好に維持しつつ、マイカテープの使用量を効果的に削減するとともに、固定子コイルの冷却性能向上させた回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and effectively reduces the amount of mica tape used while maintaining good insulation performance of the main ground insulating layer of the stator coil during rated operation. Another object of the present invention is to provide a rotating electrical machine with improved stator coil cooling performance.
この発明に係る回転電機は、固定子鉄心に形成されたスロットに収納されるとともにその一部が上記スロットの外部に延出された固定子コイルを備え、上記固定子コイルは、コイル導体の外周部にマイカテープを巻回して対地主絶縁層が形成されるとともに、上記対地主絶縁層の外周部の内、上記スロットの内部に収納される部分および上記スロットの外部の一部に低抵抗コロナシールド層が形成され、また上記低抵抗コロナシールド層の端部に一部を重ねて高抵抗コロナシールド層が形成されたものにおいて、次の構成を採用している。 A rotating electrical machine according to the present invention includes a stator coil that is housed in a slot formed in a stator iron core and a part of which is extended to the outside of the slot, and the stator coil includes an outer periphery of a coil conductor. A ground resistance insulating layer is formed by winding mica tape around the portion, and a low resistance corona is formed on a portion of the outer periphery of the ground resistance insulating layer that is housed inside the slot and a part of the outside of the slot. In the case where the shield layer is formed and the high resistance corona shield layer is formed by partially overlapping the end portion of the low resistance corona shield layer, the following configuration is adopted.
すなわち、この発明では、上記マイカテープは、上記固定子コイルが上記スロットの内部から外部に延出された部分の内、上記スロットの出口から所定長さ分はスロットの内部における巻回数と同じ巻回数で一律に巻回され、上記所定長さ分を除く上記固定子コイルの延出側に向けては巻回数が低減されてその断面積が縮小されており、上記マイカテープが上記スロットの内部における巻回数と同じ巻回数で一律に巻回される上記所定長さ分は、上記スロットの出口から定格運転時に上記固定子コイルの表面電位が最高電位に達する位置までの長さ分であることを特徴としている。 That is, in this invention, the mica tape, among the stator coils of the extending out portions from the inside to the outside of the slot, the same winding as the winding number inside the predetermined length fraction from the exit of the slot is slot The number of turns is reduced toward the extension side of the stator coil excluding the predetermined length, the cross-sectional area is reduced, and the mica tape is placed inside the slot. The predetermined length that is uniformly wound at the same number of turns as the number of turns in the coil is the length from the outlet of the slot to the position where the surface potential of the stator coil reaches the maximum potential during rated operation. It is characterized by.
この発明によれば、定格運転時における固定子鉄心のスロットの内部における固定子コイルの対地主絶縁層の長期信頼性を良好に維持したまま、対地主絶縁層にかかる電界が低いコイルエンド部のマイカテープの巻回数を低減することにより、絶縁性能が必要以上に過剰となる箇所の絶縁厚みを低減してマイカテープ使用量を抑制するとともに、コイル導体の発熱に対する冷却性能を向上させることができる。特に、マイカテープがスロットの内部における巻回数と同じ巻回数で一律に巻回される箇所は、スロットの出口から定格運転時に固定子コイルの表面電位が最高電位に達する位置までの長さ分としているため、コイル表面電位が最高電位となる位置までの対地主絶縁層の絶縁性能を低下させることがなく、長期信頼性を一層良好に維持することができる。 According to the present invention, the coil end portion of the coil end portion where the electric field applied to the ground main insulating layer is low while maintaining the long-term reliability of the ground main insulating layer of the stator coil inside the slot of the stator core during rated operation is well maintained. by reducing the number of turns of the mica tape, suppresses the mica tape usage by reducing the insulation thickness of a portion insulation performance becomes excessive beyond necessity, have Rukoto improve the cooling performance to the heating of the coil conductor it can. In particular, the place where the mica tape is uniformly wound with the same number of turns as the inside of the slot is the length from the slot outlet to the position where the stator coil surface potential reaches the maximum potential during rated operation. Therefore, the long-term reliability can be more satisfactorily maintained without deteriorating the insulation performance of the main ground insulating layer up to the position where the coil surface potential becomes the highest potential.
この発明の実施の形態に係る回転電機について説明する前に、この発明の理解を促すため、参考例として回転電機の固定子コイルのスロット出口付近における絶縁構造について図9および図10を参照して説明する。 Before explaining the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention, in order to facilitate understanding of the present invention, as a reference example, an insulating structure in the vicinity of the slot outlet of the stator coil of the rotating electrical machine will be described with reference to FIGS. explain.
図9は回転電機の固定子コイルのスロット出口付近における絶縁構造の要部構成を示す斜視図、図10は固定子コイルのスロット出口付近における絶縁構造を示す断面図である。 FIG. 9 is a perspective view showing the main structure of the insulating structure in the vicinity of the slot outlet of the stator coil of the rotating electrical machine, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing the insulating structure in the vicinity of the slot outlet of the stator coil.
高電圧回転機において、固定子鉄心4のスロット5に収納して使用される固定子コイル7は、素線導体が複数束ねられてなるコイル導体9の外周に、耐コロナ放電特性に優れたマイカテープ11を所定回数だけ巻回した上で、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を真空加圧で含浸させ、加熱処理を行って硬化させることで対地主絶縁層12を形成している。
In a high voltage rotating machine, a
さらに、この対地主絶縁層12の最外周部の内、固定子鉄心4のスロット5の内部に収納される部分、およびスロット5の外部に延出された一部には、接地電位である固定子鉄心4との間の放電を抑制するため、低抵抗コロナシールド層13が設けられる。また、低抵抗コロナシールド層13の外端部の一部に重ねて、固定子コイル7の表面での沿面電界を緩和して沿面放電の発生を抑制するため、高抵抗コロナシールド層14が設けられる。
Further, a portion of the outermost peripheral portion of the ground-main
単体の固定子コイル7のうち、固定子鉄心4のスロット5から外部に延出された部分は一般的にコイルエンド部8と呼ばれる。互いに隣接するコイルエンド部8の間に生じる電界により、コイルエンド部8の相互間で放電が発生する可能性がある。そのため、参考例は、コイルエンド部8は耐コロナ放電特性に優れたマイカテープ11のみで対地主絶縁層が形成されている。
Of the
次に、この発明の実施の形態に係る回転電機について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態においては、回転電機としてタービン発電機を例示して説明するが、この発明はタービン発電機に限定されるものではなく、例えば広く発電機、電動機の概念も含まれる。 Next, a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, a turbine generator is illustrated as an example of a rotating electrical machine. However, the present invention is not limited to a turbine generator, and widely includes, for example, the concept of a generator and an electric motor. .
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機であるタービン発電機の構成を示す断面図、図2は固定子コイルのスロット出口付近における絶縁構造を示す断面図、図3(A)は図2におけるA−A’線に沿う断面図、図3(B)は図2にけるB−B’線に沿う断面図である。なお、図9および図10に示した参考例と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a turbine generator that is a rotating electrical machine according to
この発明の実施の形態1に係るタービン発電機1は、固定子2および回転子3から構成される。固定子2は、固定子鉄心4を備え、この固定子鉄心4には周方向に沿って複数のスロット5が形成されており、各スロット5内に固定子コイル7が収納されている。各スロット5に収納された固定子コイル7は、その一部がスロット5の外部に延出されてコイルエンド部8として形成されている。
A
この実施の形態1においても、図9および図10に示した場合と同様、コイル導体9の外周にマイカテープ11を巻回して形成された対地主絶縁層12と、この対地主絶縁層12の外周部の内、スロット5の内部に収納される部分およびスロット5の外部の一部にそれぞれ形成された低抵抗コロナシールド層13と、この低抵抗コロナシールド層13の端部に一部を重ねて形成された高抵抗コロナシールド層14とを備えている。
Also in the first embodiment, the ground main insulating
この実施の形態1の特徴は、コイル導体9の外周にマイカテープ11を巻回して対地主絶縁層12を形成する場合に、マイカテープ11は、固定子コイル7がスロット5の内部から外部に延出されたコイルエンド部8の内、スロット5の出口から所定長さL分はスロット5の内部における巻回数と同じ巻回数で一律に巻回され、所定長さL分を除くコイルエンド部8の延出側に向けては巻回数が低減されてその断面積が縮小されていることである。
The feature of the first embodiment is that when the
対地主絶縁層12の形成法として、この実施の形態1では、コイル導体9の外周にマイカテープ11を所定回数だけ巻回した上で、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を真空加圧で含浸させて加熱硬化させる方法が採用されるが、これに限らず、例えば予めマイカテープ11に樹脂を含浸し塗布して半硬化状態にしたいわゆるプリプレグマイカテープをコイル導体9の外周に巻回した後、成形し加熱硬化させる方法もある。
In the first embodiment, the ground main insulating
次に、固定子コイル7の対地主絶縁層12に生じる電界について説明する。
例えばタービン発電機1では、通常運転時において、固定子鉄心4が接地電位である一方、コイル導体9には10kV〜20kV以上の高電圧が印加される。従って、スロット5内部の対地主絶縁層12には、平均して印加電圧を対地主絶縁層12の厚みで除した値である高電界が常に加わることになり、スロット5内部の対地主絶縁層12には長期的な絶縁信頼性が要求される。また、固定子鉄心4との間の放電を抑制する目的で設けられる低抵抗コロナシールド層13の電位は、固定子鉄心4と同じ接地電位とみなせる。従って、スロット5の出口から低抵抗コロナシールド層13が設けられている部分までの範囲に関しても、対地主絶縁層12にはスロット5内部と同じ電界がかかるため、この範囲もスロット5内部と同じく長期絶縁信頼性が求められる。
Next, the electric field generated in the ground main insulating
For example, in the
一方、低抵抗コロナシールド層13の外端からコイルエンド部8の延出側に向かう対地主絶縁層12の表面電位は、接地電位からコイル導体9に加わる電圧に向かって上昇する電位分布となる。また、対地主絶縁層12に生じる電界は、低抵抗コロナシールド層13の外端部からコイルエンド部8の延出側に向けて低くなる分布となる。
On the other hand, the surface potential of the ground main insulating
上記のことから分かるように、この実施の形態1では、コイルエンド部8の内、スロット5の出口から所定長さL分はマイカテープ11をスロット5内部における巻回数と同じ巻回数で一律に巻回し、所定長さL分を除くコイルエンド部8の延出側に向けては定格運転時においてスロット5内部と比較して生じる電界が低いので、マイカテープ11の巻回数を低減して対地主絶縁層12の厚みを薄くしている。このため、定格運転時の絶縁性能を維持したまま、コイルエンド部8でのコイル導体9の発熱に対する冷却性能を向上させることができる。また、コイルエンド部8におけるマイカテープ11の巻回数を低減したことで、高価なマイカテープ11のトータルの使用量を削減することになるため、回転電機全体としてのコスト削減にも資することができる。
As can be seen from the above, in
図4は、この実施の形態1に係るタービン発電機において、固定子鉄心のスロットから外部に延出された互いに隣接する2本の固定子コイルの配置を示す平面図である。 FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of two adjacent stator coils extending outward from the slots of the stator core in the turbine generator according to the first embodiment.
固定子鉄心4のスロット5に収納された固定子コイル7は、スロット5内部およびスロット5から延出されたコイルエンド部8の一部が直線形状になっており、この直線形状の部分からさらに外方に延出されたコイルエンド部8は、一定方向に湾曲させられている。タービン発電機1の耐電圧試験時には、スロット5に固定子コイル7を収めた状態で、定格電圧の2倍以上の電圧が印加される。このように高電圧が印加された際、互いに隣接する固定子コイル7のコイルエンド部8の相互間に電位差が生じ、表面閃絡などの放電が発生する可能性がある。また、耐電圧試験時には、通常の定格運転時以上の電流が固定子コイル7を流れるため、コイルエンド部8の発熱が問題となる。
The
しかし、この実施の形態1では、固定子コイル7のコイルエンド部8の一部について、マイカテープ11の巻回数を低減して対地主絶縁層12の厚みを薄くしているので、コイルエンド部8の冷却性能が向上する。しかも、コイルエンド部8の断面積が縮小されているので、互いに隣接する固定子コイル7間の絶縁に必要な距離Wを容易に確保することができる。このため、互いに隣接するコイルエンド部8間の放電が発生し難くなり、信頼性を向上させることができる。
However, in the first embodiment, since the number of turns of the
さらに、固定子コイル7をコイル周囲の媒体を介して冷却させる方式として、空気あるいは水素を用いる方式がある。この実施の形態1のように、固定子コイル7のコイルエンド部8の対地主絶縁層12の厚みを薄くした場合、図4に示すように、互いに隣接する固定子コイル7間の距離Wが大きくなるため、各固定子コイル7の表面から受ける熱放射の影響を減少することができるとともに、両固定子コイル7間を流れる冷却媒体の量が増加するため、固定子コイル7表面の冷却性能を高めることが可能となる。
Further, as a method for cooling the
また、マイカテープ11にエポキシ樹脂を含浸させて形成した対地主絶縁層12の比誘電率は、一般的に5.0〜6.0程度である。この実施の形態1のように、コイルエンド部8の対地主絶縁層12の断面積を縮小し、これによってコイルエンド部8間の空隙(空気、比誘電率:1)を従来よりも拡大した場合には、コイルエンド部8間の電界を緩和することができ、コイルエンド部8間に発生する放電に対する信頼性をさらに向上することができる。
Moreover, the relative dielectric constant of the ground main insulating
対地主絶縁層12の形成する際の手順として、コイル導体9にマイカテープ11を所定回数だけ巻回した後、熱硬化性樹脂を真空加圧含浸させて硬化する方法を採用する場合、熱硬化性樹脂を真空加圧含浸する際、鉄板等でコイル周囲をプレスして成形する。その際、図4に示したように、固定子コイル7の内、スロット5内に収納される部分およびスロット5から僅かに延出された部分は直線形状になっているのでプレス成形が容易である。一方、この直線形状の部分からさらに外方に延出されたコイルエンド部8は、一定方向に湾曲させられているので、プレス成形が困難である。
When the method of forming the
このため、従来技術では、コイルエンド部8が湾曲している箇所は充分に成形ができずに設計寸法よりコイル断面積が大きくなる、いわゆる巻太りが生じる可能性がある。これに対して、この実施の形態1では、コイルエンド部8の延出側の対地主絶縁層12の厚みを薄くしているため、設計寸法よりもコイル断面が大きくなる巻太りが低減する効果も得られる。
For this reason, in the prior art, a portion where the
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2に係る回転電機であるタービン発電機の固定子コイルのスロット出口付近の状態を示すもので、図5(A)はその表面電位分布を示す特性図、図5(B)は絶縁構造を示す断面図である。なお、図1〜図4に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一符号を付して、構成の詳しい説明は省略する。
FIG. 5 shows a state near the slot outlet of a stator coil of a turbine generator that is a rotating electrical machine according to
この実施の形態2の特徴は、固定子コイル7のコイルエンド部8に形成された対地主絶縁層12に関し、その対地主絶縁層12を形成するためのマイカテープ11の巻回数を低減させる位置を規定したことである。すなわち、スロット5の出口の位置p0から定格運転時に固定子コイル7の表面電位が最高電位に達する位置p2までは、コイル導体9に対してマイカテープ11がスロット5内部と同じ巻回数で一律に巻回され、当該位置p2からさらにコイルエンド部8の延出側に向けては巻回数が低減されてその断面積が縮小されていることである。
The feature of this second embodiment is that the position of the
高抵抗コロナシールド層14は、例えばカーボン粉末を混入した塗料、あるいは炭化珪素粒子を混入した非線形抵抗特性、すなわち、発生する電界が高くなると表面抵抗率が低下する特性を有する塗料を用いて対地主絶縁層12の最外周部に塗布したり、これらの塗料を塗布したテープを用いて最外周部に巻回することで形成される。
The high-resistance
ここで、固定子コイル7のコイルエンド部8の延出方向に沿った表面電位は、図5(A)に示すように、低抵抗コロナシールド層13のスロット5内部から端部までの位置p1までは接地電位であり、高抵抗コロナシールド層14の形成箇所では、コイルエンド部8の延出方向に沿ってコイル導体9に印加される電位に至るまで次第に上昇する電位分布となる。そのため、コイルエンド部8の延出方向に沿った表面電位の分布が定格運転時に最高となる位置、すなわちコイル導体9と同電位になる位置p2よりもさらにコイルエンド部8の延出側では、通常運転時に対地主絶縁層12に生じる電界は僅かである。
Here, the surface potential along the extending direction of the
このように、この実施の形態2では、固定子コイル7のコイルエンド部8に形成された対地主絶縁層12に関し、スロット5の出口からのマイカテープ11の巻回数をスロット5内部と同一とする範囲Lを、スロット5の出口位置p0から定格運転時にコイル表面電位が最高電位に達する位置p2までとしているので、定格運転時に高電界が生じるスロット5内部およびコイル表面電位が最高電位となる位置p2までの対地主絶縁層12の絶縁性能を低下させることがない。また、コイル表面電位が最高電位となる位置p2からさらにコイルエンド部8の延出側では巻回数が低減されてその断面積が縮小されているので、対地主絶縁層12の成形に用いるマイカテープ11の使用量を効果的に低減させることが可能となる。
As described above, in the second embodiment, the number of turns of the
また、この実施の形態2においても、コイルエンド部8の対地主絶縁層12の厚みが低減されているため、コイル導体9からの発熱に対する冷却性能を向上させることができる。
Also in the second embodiment, since the thickness of the ground main insulating
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3に係る回転電機であるタービン発電機の固定子コイルのスロット出口付近の絶縁構造を示す断面図である。なお、図1〜図4に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一符号を付して、構成の詳しい説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
6 is a cross-sectional view showing an insulating structure near the slot outlet of a stator coil of a turbine generator that is a rotating electrical machine according to Embodiment 3 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component corresponding or equivalent to
この実施の形態3の特徴は、スロット5内部からコイルエンド部8の延出側に向けて、マイカテープ11の巻回数を低減させる際の仕方を規定した点である。すなわち、マイカテープ11の巻回法としては、例えば1巻目のテープ幅の半分に次の2巻目のテープを重ねて巻回し、さらに2巻目のテープ幅の半分に次の3巻目のテープを重ねて巻回する半重ね(ハーフラップ)がある。このようにしてマイカテープ11を巻回すると、スロット5内部からコイルエンド部8の延出側に向けて、マイカテープ11の巻回数が1巻ずつ漸次低減されることになる。このようにすれば、対地主絶縁層12の最外周に断面積の変化に伴う段差が生じることがなくなる。
A feature of the third embodiment is that a method for reducing the number of turns of the
前述の実施の形態1で述べたように、コイル導体9にマイカテープ11を巻回して熱硬化性樹脂を真空加圧含浸させて硬化させることで対地主絶縁層12を形成する場合、鉄板等でコイル周囲をプレスして成形する。このプレス成形によって、固定子コイル7を必要な寸法に整えると同時に、マイカテープ11を巻回した際にテープ同士の界面に残留した空隙(ボイド)量を低減することができる。
As described in the first embodiment, when the ground main insulating
この実施の形態3のように、マイカテープ11を巻回して対地主絶縁層12を形成する場合、対地主絶縁層12の最外周に断面積の変化に伴う段差が生じないので、コイル導体9にマイカテープ11を巻回して熱硬化性樹脂を真空加圧含浸させて硬化させる際に、プレス成形が容易になり加工性を向上させることが可能となる。また、プレス成形が容易になることから、マイカテープ11同士の界面に残留する空隙を低減することができる。同時に、プレス成形が容易であることから、プレス不充分による巻太りを抑制することもできる。
When the ground main insulating
さらに、この実施の形態3に係るタービン発電機1においても、コイルエンド部8の対地主絶縁層12厚みを低減しているので、上記の実施の形態1、2と同様、コイル導体9からの発熱に対する冷却性能を向上させることができる。
Further, also in the
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4に係る回転電機であるタービン発電機の固定子コイルのスロット出口付近における絶縁構造を断面図であり、図1〜図4に示した実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一符号を付して、構成の詳しい説明は省略する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the insulating structure in the vicinity of the slot outlet of the stator coil of a turbine generator that is a rotating electrical machine according to
この実施の形態4の特徴は、コイルエンド部8において、マイカテープ11の巻回数が低減されてその断面積が縮小されている対地主絶縁層12の箇所の最外周部に当該対地主絶縁層12の比誘電率よりも小さい比誘電率をもつ熱硬化性樹脂15で被覆されていることである。
The feature of the fourth embodiment is that, in the
一般的に固定子コイル7の対地主絶縁層12の構成部材であるマイカテープ11にエポキシ樹脂を含浸させた複合絶縁系の比誘電率は5.0〜6.0程度であるので、対地主絶縁層12よりも小さい比誘電率をもつ熱硬化性樹脂15としては、例えばポリエステル樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。
In general, the relative dielectric constant of a composite insulating system in which an epoxy resin is impregnated with
次に、この実施の形態4の構成の作用について説明する。
図8は、この実施の形態4に係るタービン発電機において、固定子鉄心のスロットから延出された互いに隣接する2本の固定子コイルの配置を示す平面図である。
Next, the operation of the configuration of the fourth embodiment will be described.
FIG. 8 is a plan view showing the arrangement of two adjacent stator coils extending from the slots of the stator core in the turbine generator according to the fourth embodiment.
先の実施の形態1で述べたように、従来は耐電圧試験時には隣接する固定子コイル7のコイルエンド部8間に生じた電位差のため、コイルエンド部8間に放電が発生する可能性がある。これに対して、この実施の形態4の構成によれば、コイルエンド部8において、マイカテープ11の巻回数が低減されてその断面積が縮小されている対地主絶縁層12の箇所の最外周部は、当該対地主絶縁層12の比誘電率よりも小さい比誘電率をもつ熱硬化性樹脂15で被覆されているので、その被覆箇所が補強されて機械的強度が向上するともに、比誘電率が対地主絶縁層12も小さい熱硬化性樹脂15で被覆したことによって、コイルエンド部8間の電界を緩和することができ、コイルエンド部8間に発生する放電に対する信頼性をさらに向上することができる。
As described in the first embodiment, there is a possibility that electric discharge is generated between the
なお、今回開示した上記実施の形態1〜4は、すべての点で例示であって、この発明の限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、この発明の技術的範囲は、上記の実施の形態1〜4の構成のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての構成の範囲が含まれる。 In addition, the said Embodiment 1-4 disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of the limited interpretation of this invention. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the configurations of the first to fourth embodiments described above, but is defined based on the claims. Moreover, the meaning of a claim is equal, and the range of all the structures within the range is included.
1 タービン発電機(回転電機)、2 固定子、3 回転子、4 固定子鉄心、
5 スロット、7 固定子コイル、8 コイルエンド部、9 コイル導体、
11 マイカテープ、12 対地主絶縁層、13 低抵抗コロナシールド層、
14 高抵抗コロナシールド層、15 熱硬化性樹脂。
1 Turbine generator (rotary electric machine), 2 stator, 3 rotor, 4 stator core,
5 slots, 7 stator coils, 8 coil ends, 9 coil conductors,
11 Mica tape, 12 Ground-main insulating layer, 13 Low resistance corona shield layer,
14 high resistance corona shield layer, 15 thermosetting resin.
Claims (3)
上記マイカテープは、上記固定子コイルが上記スロットの内部から外部に延出された部分の内、上記スロットの出口から所定長さ分はスロットの内部における巻回数と同じ巻回数で一律に巻回され、上記所定長さ分を除く上記固定子コイルの延出側に向けては巻回数が低減されてその断面積が縮小されており、上記マイカテープが上記スロットの内部における巻回数と同じ巻回数で一律に巻回される上記所定長さ分は、上記スロットの出口から定格運転時に上記固定子コイルの表面電位が最高電位に達する位置までの長さ分であることを特徴とする回転電機。 Part while being accommodated in a slot formed in the stator core comprises a stator coil which extends outside of the slot, the stator coil is wound mica tape on an outer peripheral portion of the coil conductor A ground resistance insulating layer is formed by turning, and a low resistance corona shield layer is formed on a part of the outer periphery of the ground resistance insulating layer, a portion housed in the slot, and a part of the outside of the slot, In the rotating electrical machine in which a high resistance corona shield layer is formed by overlapping a part on the end of the low resistance corona shield layer,
The mica tape is uniformly wound with the same number of turns as the number of turns inside the slot for a predetermined length from the outlet of the slot in the portion where the stator coil extends from the inside of the slot. The number of turns is reduced toward the extension side of the stator coil excluding the predetermined length to reduce the cross-sectional area, and the mica tape has the same number of turns as the number of turns inside the slot. The predetermined length that is uniformly wound by the number of times is a length from the outlet of the slot to a position where the surface potential of the stator coil reaches the maximum potential during rated operation. .
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