JPH02197232A - 高圧回転電機固定子コイルのエンドコロナ防止層 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、８棟絶縁の高圧回転電機固定子コイルのコ
イルエンド部にスロットコロナ防止１−と導電接触する
よう形成されて、スロットコロナ防止層端部の電界集中
を緩和し、エンドコロナ放電を防止するエンドコロナ防
止層に関する。

〔従来の技術〕

工業用高圧誘導電動機あるいは発電機においては、近年
単機容量の増大と小型化のために耐熱階級がＨ種りラス
（許容最高温度１８０℃）に耐える絶縁が施されたもの
が要望されており、冷却方式によっては固定子コイルの
主絶縁層表面温度もこれに近い温度になることがあるた
め、主絶縁層表面に形成されるエンドコロナ防止層にも
Ｈ種りラスの耐熱性が要求される。

第６図は固定子コイルを鉄心のスロットに装着した状態
を示す要部の平面図、第４図は第３図におけるＡ−Ａ部
分の拡大断面図である。図において、固定子コイル１は
、整列コイル導体５を−様な厚みの主絶縁層６で憶った
ものからなり、主絶縁層６がポリイミドフィルムを長打
材とする集成マイカテープを整列導体５に複数回テーピ
ングした後、ポリイミド系含浸樹脂を真空加圧含浸し、
これを金型に収容した状態で加熱硬化することにより、
耐熱階級８種クラスの耐熱絶縁性能が得られる。このよ
うに形成された固定子コイル１が固定子鉄心２のスロッ
トに収納される部分には、低抵抗コロナ防止塗料を塗布
したスロットコロナ防止層３が形成され、スロットコロ
ナ防止層６と鉄心２との導電性を保つよう固定子コイル
１がスロットに収納されることによシ、整列コイル導体
５に印加される対地電圧を主絶縁層６がすべて分担し、
固定子コイル１と鉄心２との間の空隙の分担電圧が零に
保たれることによシ、スロットコロナの発生が阻止され
る。

９はエンドコロナ防止層であり、スロットコロナ防止層
６の両端部にそれぞれ重なり７Ａｔ−有するよう所定の
幅で形成された高抵抗コロナ防止層７と、その外側を覆
うよう形成された保護層８とで構成される。高抵抗コロ
ナ防止層７には一般に、炭化けい素（５ｉｃ）　　の粉
末とバインダーとしての樹脂の混合塗料またはこの混合
塗料を塗布または含浸したテープ、例えばイソラ社のラ
ック８００１、ラック８００２　（塗料）や２１７−１
２（テープ）などが用いられる。また、保護層８には耐
トラツキング性および耐コロナ性の優れたエポキシ樹脂
、ポリエステル樹脂、あるいはポリウレタン樹脂などが
用いられ、主絶縁層６の含浸樹脂がエポキシ樹脂である
場合には高抵抗コロナ防止ＮｊＩ７の表面に付着硬化し
た含浸樹脂をそのまま保護層に利用する場合もある。

また、高抵抗コロナ防止層７の抵抗値は混合塗料に含ま
れる炭化けい素粉末の質や量を調整して主絶縁層乙の絶
縁抵抗より数けた低い値に決められ、高抵抗コロナ防止
層７の沿面方向の電位をスロットコロナ防止層乙の端部
（大地電位）に向かってなだらかに低下させる。その結
果スロットコロナ防止層乙の端部における電界集中が排
除され、この部分での電界がを気の火花電界を超えるこ
とによって生ずる部分放電（エンドコロナとよぶ）や雷
サージ電圧等によるコイルエンドの７ラツシオーバが防
止される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、高抵抗コロナ防止層７に用いる混合塗料には、バ
インダーとしてポリビニルブチラール。

ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などが用いられ、かつ
力ｎ熱乾燥形の塗料を用いると加熱処理時に塗膜が熱軟
化して垂れ落ち、高抵抗コロナ防止層の厚みが不均一に
なるために、溶剤を加えた自然乾燥形の混合塗料が用い
られておシ、得られた高抵抗コロナ防止層７の耐熱温度
は１２０℃程度に止まり、Ｈ種クラスの耐熱温度１８０
℃に耐えないという問題がある。また、これを補強する
ためにアスベスト繊維布等の耐熱布を基材としたテープ
も知られているが、繊維の隙間にまでは混合塗料が十分
浸透しないために高抵抗コロナ防止層の抵抗値が不均一
になりやすく十分な電界緩和機能が得られないという問
題が生ずる。

上述のように、バインダーの耐熱性が不十分である場合
には、高抵抗コロナ防止層が熱劣化してひび割れやはく
離などの損傷を受けやすく、これが原因で電界緩和機能
およびエンドコロナ防止機能が低下する。このような熱
的損傷や抵抗の不拘によりエンドコロナが発生すると常
時掛かる運転電圧でエンドコロナ放電によるエンドコロ
ナ防止層の損傷が進み、長い間の運転時間によってエン
ドコロナ防止層と電気的に接続されているスロットコロ
ナ防止層までコロナ放電が波及し、更にスロット内部に
至った段階ではそれまでのコロナ放電がスロットスパー
キングに変り、コイル絶縁＃’ｔ＝急速に損傷させ、重
大な事故をまねく危険性が高まる。

この発明の目的は、混合塗料の耐熱性および主絶縁層と
の接着性を改善することにより、布基材を用いずにＨ種
クラスの高温に長期間安定して耐えるエンドコロナ防止
層を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、Ｈａｉ
ｌ絶縁固定子コイルの主絶縁層がその表面を覆うよう形
成された低抵抗のスロットコロナ防止層と、このスロッ
トコロナ防止層の端部に重なりを有するよう所定の幅で
形成された高抵抗のエンドコロナ防止層とを有するもの
において、前記主絶縁層の表面に所定の幅であらかじめ
塗布されたシラン系またはボラン系のカップリング剤層
と、ポリシロキサン樹脂と炭化ケイ素粉末とを主剤とす
る混合塗料層からなり前記カップリング剤層の表面を前
記スロットコロナ防止層の表面Ｋまたがって覆うよう塗
布された耐熱高抵抗塗料層と全備えてなるものとする。

〔作用〕

上記手段において、混合塗料の炭化けい素粉末のバイン
ダーとしてポリシロキサン樹脂を用い、主絶縁層表面に
あらかじめ形成された例えばシラン系またはボラン系の
カップリング剤層の表面に混合塗料の塗膜からなる耐熱
高抵抗塗料層を形成し、必要に応じて耐熱高抵抗塗料層
を保護層で覆ってエンドコロナ防止１’に形成するよう
構成したことによシ、炭化けい素粉末とこれを包み込む
バインダーとしてのポリシロキサン樹脂との結合が強く
、かつポリシロキサン樹脂がＨ種クラスの耐熱温度に耐
える熱安定性を有するとともに、カップリング剤層によ
る主絶縁層表向の活性化作用、およびカップリング剤層
とバインダーであるポリシロキサン樹脂との化学作用に
よシ、耐熱高抵抗塗料層が主絶縁層表向に強固に固着さ
れるので、得られたエンドコロナ防止層は例えば石綿布
等の基材層を必要とせずにＨ種クラスの耐熱温度に耐え
る熱安定性と、均一な高抵抗特性、いいかえれば電界緩
和作用金持ち、したがって熱劣化することなく長期間エ
ンドコロナ放電を防止することができる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例を示す固足子コイルの断面図
、第２図は第１図におけるＢ−Ｂ位置における装部の拡
大断（２）図である。図において、整テープのテーピン
グ層にポリイミド系含浸樹脂を真空・加圧含浸後加熱硬
化して得られる耐熱階級Ｈ種クラスの耐熱絶縁層であり
、その六面を覆うよう形成されたスロットコロナ防止＃
３の両端部には、カップリング剤層１１．耐熱高抵抗塗
料層１２、および保護層１３からなるエンドコロナ防止
層１０が耐熱高抵抗塗料層１２とスロットコロナ防止層
６との間に導電性を保持するための重なり部１２Ａを保
つよう形成される。

カップリング剤層１１としてはシラン系カップリング剤
またはボラン系カップリング剤をスロットコロナ防止層
６の端縁に接する所定の幅で主絶縁層１６の表面に塗布
することによって形成される。耐熱高抵抗塗料層１２と
してはポリシロキサン樹脂をバインダーとし、これに適
量の炭化けい素粉末、硬化触媒、および溶剤を配合した
混合塗料の塗膜層からなり、常温で溶剤を蒸発させた後
加熱硬化処理することにより形成される。また、保護層
１３はポリシロキサン樹脂に適量の硬化触媒を加えたも
のからな勺、耐熱高抵抗塗料Ｎｉ１２を加熱硬化処理し
た後塗布形成される。

第１衣は実施例エンドコロナ防止層と従来のエンドコロ
ナ防止層の高温長期課電試験結果および接着強度の耐熱
劣化特性を相互に比較して示す特性線図であシ、主絶縁
層６および１６はいずれもポリイミドフィルムラ裏打材
とする集成マイカテープ層にポリイミド系含浸樹脂全真
空力ロ圧含浸後加熱硬化処理したものとし、エンドコロ
ナ防止層をつぎのように形成した。すなわち、エンドコ
ロナ防止層１０としては、カップリング剤層１１として
日本ユニカー社製シラン系カップリング剤Ａ１８６を用
い、耐熱高抵抗塗料層１２として関西ペイント社製ポリ
シロキサン樹脂力／べＣＥＬＡ１５０（不揮発分４０％
）１００重量部に、南興研磨材社製炭化けい素粉末ＮＧ
−＃２０００に２０ＯＮ童部添加し、さら如粘度ｉ１’
ｌ整用にキシレン。

トルエンを適量と、樹脂に対して０．２５重量％の硬化
触媒とを添加した混合塗料を用い、これをカップリング
剤層１１の表面に塗布し、常温で４時間乾燥後、８０℃
で１時間、１３０℃で４時間以上加熱硬化処理して厚み
０．０５ないし０．１５ｍｍの耐熱高抵抗塗料層１２を
形成し、さらにその外側にポリシロキサン樹脂に硬化触
媒を適掖加えた常温硬化形の保護層１３を塗布形成した
。また、従来コイルのエンドコロナ防止層９としては、
エポキシ樹脂系のバインダーと炭化けい素粉末に適量の
硬化触媒および溶剤を加えた混合塗料を塗布して高抵抗
コロナ、防止層７を形成し、その外側を同じくエポキシ
樹脂系の保護層８で覆うよう構成した。

第　　１　　表 ○印：エンドコロナ発生せず ×印：エンドコロナ発生 第１表は実７１例コイルおよび従来コイルｔ−１８０℃
の、ト亘淵槽に収容して定格電圧Ｅの２倍の電圧２Ｅを
印加して行う高温長期課電試験の結果と、主絶縁層１６
と同じ構成の短冊状絶縁材２枚をエンドコロナ防止層１
０または９を接着剤層として張シ合わせた接着試験片を
２００℃の／Ｆ巨湛槽中で５００時間または６０００時
間連続加熱して得られた接着強度の低下率とを示してい
る。

高温長期課電試験において、従来方式のエンドコロナ防
止層９を有する従来コイルは、５００時間径過時点でエ
ンドコロナ防止層９に微小はく離が発生し、定格電圧１
Ｅに下げてもエンドコロナが認められたのに対し、実施
例エンドコロナ防止層１０を有する実施例コイルでは３
０００時間径過時時点おいてもエンドコロナ防止層に微
小はく離等の損傷が認められず、２Ｅ印力ｕＫよる電界
加速を行ったＫも拘らず定格電圧１Ｅではエンドコロナ
の発生が認められず、優れた耐熱安定性と電界緩和作用
によるエンドコロナの防止効果が持続して得られること
を示している。

一方、接着強度の熱劣化試験において、接ＮＮとしての
従来のエンドコロナ防止層９は２００℃の加速熱劣化試
験５００時間で接着強度が５０％低下、３０００時間後
には８０％も低下するのに対し、接着層としての実施例
エンドコロナ防止層１０は３０ＣＩＣ１時間後に接着強
度が初期値に対して１０％低下する程度で極めて優れた
接着強度を示した。

以上の結果は、バインダーとしてのポリシロキサン樹脂
の優れた耐熱性と、シラン系カップリング材層による主
絶縁層に対する接着力強化機能との相乗作用によシ、エ
ンドコロナ防止層１０が主絶縁層１６に強固に固着され
てエンドコロナ防止層が主絶縁層からはく離することが
阻止されるとともに、バインダーが熱劣化することによ
ってエンドコロナ防止層、ことに耐熱高抵抗塗料層１２
に微細なひび割れ等の損傷の発生が阻止されるので、耐
熱高抵抗塗料層１２は均一な高抵抗を安定して保持し、
電圧加速２Ｅを行なったにも拘らずエンドコロナによる
エンドコロナ防止層の侵食を起こすことなく優れた電界
緩和作用に基づくエンドコロナ防止機能を維持したこと
を示している。

なお、上述の実施例においては、バインダーとしてのポ
リシロキサン樹脂を加熱硬化するよう構成した場合を例
に示したが、硬化触媒として有機酸塩飼えば有機チタネ
ート化合物、す７テン酸亜鉛などを用いることによシ常
温硬化させることも可能であシ、ナフテン酸亜鉛を０．
１ないし０゜５重量％程度添加することによって例えば
保護層１３を上記配合のポリシロキサン樹脂を用いて常
温で硬化形成することができる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、高圧回転電機固定子コイルの
スロットコロナ防止層に端部に接してシラン系またはボ
ラン系のカップリング剤層と、その内側全包囲するポリ
シロキサン樹脂を炭化けい素粉末のバインダーとする耐
熱高抵抗塗料層とからなるエンドコロナ防止層を形成す
るよう構成した。その結果、ポリシロキサン樹脂がＨ種
クラスの耐熱温度に耐え、かつ炭化けい素粉末を相互に
強固に固着して安定性に優れた耐熱高抵抗塗料層を形成
するとともに、カップリング剤層が耐熱高抵抗塗料層と
主絶縁層との接Ｎ強度を強化するよう機能するので、バ
インダーとしてポリビニルブチラール樹脂、ポリエステ
ル樹脂、あるいはエポキシ樹脂等を用いた従来のエンド
コロナ防止層においてバインダーの熱劣化に基づく微小
はく離や、布基材を用いた従来構造で問題となった抵抗
の不均一性が排除され、Ｈ種クラスの耐熱流度に耐える
熱安定性と均一な抵抗分布による優れた電界緩和作用と
を有するエンドコロナ防止層を容易に得ることがＥｌ能
となり、定格電圧の２倍の電圧ヲ界囲気温度１８０℃に
おいて３０００時間にわたって印加する高温長期課電試
験終了後もエンドコロナ防止層の熱的損傷やこれに基づ
くエンドコロナ防止性能の低下が認められない優れた熱
安定性およびエンドコロナ防止性能を有するエンドコロ
ナ防止＃全備えた高圧回転電機固定子コイルを提供する
ことかできる。また、エンドコロナを阻止できることに
よシ、エンドコロナがスロットスパーキングに進展する
ことによって生ずる主絶縁層の侵食劣化を阻止すること
が可能となり、絶縁信頼性の高い高圧回転電機を提供す
ることに貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す固定子コイルの要部の
断面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ部分の拡大断面
図、第６図は固定子コイルを鉄心のスロットに収納した
状態を示す平面図、第４図は従来のエンドコロナ防止層
の構成を示す要部の拡大断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）Ｈ種絶縁固定子コイルの主絶縁層がその表面を覆う
   よう形成された低抵抗のスロットコロナ防止層と、この
   スロットコロナ防止層の端部に重なりを有するよう所定
   の幅で形成された高抵抗のエンドコロナ防止層とを有す
   るものにおいて、前記主絶縁層の表面に所定の幅であら
   かじめ塗布されたシラン系またはボラン系のカップリン
   グ剤層と、ポリシロキサン樹脂と炭化ケイ素粉末とを主
   剤とする混合塗料層からなり前記カップリング剤層の表
   面を前記スロットコロナ防止層の表面にまたがって覆う
   よう塗布された耐熱高抵抗塗料層とを備えてなることを
   特徴とする高圧回転電機固定子コイルのエンドコロナ防
   止層。