JPH0365106B2

JPH0365106B2 -

Info

Publication number: JPH0365106B2
Application number: JP57038534A
Authority: JP
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1991-10-09
Also published as: JPS58157350A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、回転電機の絶縁コイルに関するも
ので、特に固定子コイル端末部の部分放電あるい
は沿面放電の防止のためにコイル端末部を改良し
た固定子コイルに関するものである。

最近の回転電機は高電圧化、単機大容量化、お
よび小型軽量化のすう勢にともない、固定コイル
端末部の電界緩和が重要な問題となつている。一
般に回転電機の固定子コイルは多数の素線導体を
下固めして形成し、その外周にマイカテープなど
の絶縁材料を巻回したあと、エポキシ樹脂などの
合成樹脂を含浸し、さらに重合およびプレス成形
して形成される。このようにして形成された固定
子コイル端末部の部分放電あるいは沿面放電を防
止する電界緩和法としては、第１図に示す構成が
とられている。すなわち、固定子コイル３は導体
４を主絶縁層５で被覆して形成されており、その
主絶縁層５の表面には固定子鉄心１のスロツト２
から引き出された固定子コイル３のインボリユー
ト部にまで導電性塗料を塗布して低抵抗コロナシ
ールド層６が施され、更にこの低抵抗コロナシー
ルド層６のコイル端末側の主絶縁層５の表面にお
ける沿面電位傾度が大きくなる部分に電圧非直線
抵抗特性を有する電界緩和塗料を塗布して電界緩
和層７を設ける構成が一般に採られている。

上記のような電界緩和塗料による電界緩和層７
は第２図に示すように固定子コイル３の低抵抗コ
ロナシールド層６のコイル端末側の主絶縁層５の
表面に上記低抵抗コロナシールド層６に連接して
電界緩和塗料を塗布して形成される。このように
して構成された固定子コイル３の導体４に交流電
圧を課電した場合、電界緩和塗料の抵抗特性に応
じて電界緩和層７における電位が決まり、電界緩
和層７にはその電位にもとづく電流が低抵抗コロ
ナシールド層６に流れる。

この時の電界緩和層７を流れる電流の固定子コ
イル３の沿面方向の分布は、低抵抗コロナシール
ド層６と電界緩和層７との継目Ａにおいて最大と
なる。このとき電界緩和層７を流れる電流にもと
づく電界緩和層７における電力損失は、上記継目
Ａにおいて最大となり、またジユール発熱にもと
づく電界緩和層７の温度上昇も上記継目Ａ付近で
著しく高くなる。

以上のようなことから、最近の高圧回転機のよ
うに定格電圧の高い固定子コイルでは、固定子コ
イル３への課電電圧が高くなるので、電界緩和層
７の温度上昇が著しく高くなり、電界緩和層７が
熱的な破壊を生じやすくなる。一般に、電界緩和
塗料が熱的な破壊を生ずると、電界緩和層７は電
界緩和の機能がなくなり、沿面放電や部分放電に
よる放電劣化をきたす。また電界緩和層７の著し
く温度が上昇した付近での熱劣化をきたし、これ
らの劣化の進行によつては短絡事故の発生とな
る。また、電界緩和層７の発熱は必然的に課電電
圧を制限する結果となる。したがつて、前述のよ
うな事故を防止したり、電界緩和塗料が適用でき
る範囲課電電圧を上昇させるためには、電界緩和
塗料のジユール発熱による電界緩和層の熱破壊を
防止する必要がある。

この発明は上記のような点に鑑みてなされたも
ので、固定子コイルの低抵抗コロナシールド層と
電界緩和層との継目付近を含めて電界緩和層と導
体とにはさまれた主絶縁層の表面に薄い半導電層
を設け、更にその外周に絶縁層を施こすことによ
り、上記従来のものの欠点を除去しようとするも
のである。

以下図面に基づいてこの発明を説明する。

第３図はこの発明の一実施例を示す図で、８は
主絶縁層５の外周に設けられた半導電層である。
この半導電層８は低抵抗コロナシールド層６と電
界緩和層７との継目Ａの位置を基準に、この継目
Ａより固定子鉄心側（図の左方向）に約30mm程
度、コイル端末側（図の右方向）にｌの長さに設
けられており厚さ0.1mmで10⁶Ωの抵抗率を有する
半導電テープからなつている。９はこの半導電層
８を包囲して設けられた主絶縁層５と同じマイカ
テープからなる絶縁層であり、主絶縁層５の約1/
３の厚さに形成されている。固定子コイル３は上
記絶縁層９を設けた後所定の合成樹脂を含浸し重
合そしてプレス成形した後所定の位置に低抵抗コ
ロナシールド層６およびｌ＋70mmの長さに電界緩
和層７を設けることにより容易に得ることができ
る。なお上記長さｌはコイルの容量、絶縁、発熱
の分数などの要素から好ましい値を求めることが
できる。

以上のように構成された固定コイル３の導体４
に商用周波の交流電圧を課電した場合の特性を第
４図にしたがつて説明する。

第４図ａは電界緩和層７における電位を、同図
ｂは電界緩和層７における電力損失を従来例とこ
の発明の基本的な実施例とを対比してそれぞれ示
したものである。第４図ａとｂにおいて、横軸は
低抵抗コロナシールド層６と電界緩和層７との継
目の位置を零として、継目からのコイル端末側方
向への位置を表わし、縦軸は第４図ａでは導体４
に課電した電圧を100％とした相対値を、また同
図ｂでは従来例における継目の電力損失を100％
とした相対値をそれぞれ表わしている。図中実線
はこの発明の実施例によるものであり、破線は従
来例によるものである。第４図に示すように電界
緩和層７における電位は継目から離れるにしたが
つてほぼ直線的に上昇したあと電位の上昇が抑制
され、一定の電位以上には上昇しない領域があ
る。更に、継目からｌ以上になると再び電位が直
線的に上昇し100％電位に達する。この一定なる
電位は導体４と半導電層８との間の主絶縁層５の
静電容量と半導電層８と低抵抗コロナシールド層
６との間の絶縁層９の静電容量とによる分圧比で
決まる。一方電界緩和層７における電力損失は継
目Ａ付近と半導電層８のコイル端末付近で発生
し、一定の電位を示す領域ではほとんど零であ
る。これは導体４と半導電層８との間の主絶縁層
５で発生する充電電流は半導電層８を流れ絶縁層
９を流れて低抵抗コロナシールド層６に流れ込
む。したがつて継目Ａ付近の半導電層８と電界緩
和層７とにはさまれた部分の絶縁層９で発生する
充電電流のみが電界緩和層７に流れ、そのため当
該電界緩和層７を流れる電流を少なくすることが
できる。この場合、半導電層８は主絶縁層５の内
部に設けても電界緩和層７の上記特性を同様に向
上させることが可能であるが、主絶縁層５の内部
に半導電層８を設けることは主絶縁層５の内部に
絶縁破壊電圧を低下させる原因となる弱点部分を
形成させることに繋がるので通常は好ましくな
い。

この発明の特徴とするところは、主絶縁層５外
周に設けられた半導電層８はその表面を絶縁層９
で覆われ電気的に絶縁されておりしたがつて半導
電層８から低抵抗コロナシールド層６および電界
緩和層７えの電流は発生せず、半導電層８が電界
緩和層７の外部層の電位分布に作用して電界緩和
層７と低抵抗コロナシールド層の継目付近におけ
る電界緩和層７の温度上昇を抑制し熱的な破壊を
生じ難くすることにある。

なお、半導電層８の長さ、厚さ、抵抗率及び電
界緩和層の長さなどは実施例のものに限定される
ものでないことは勿論である。

また絶縁層９の厚さは主絶縁層５の厚さの1/3
に限定するものではなく、導体４に課電される電
圧、および主絶縁層５の厚さに応じて、主絶縁層
５の静電容量と絶縁層９の静電容量で決まる分圧
比を考慮して適宜決定すればよい。

さらに、絶縁層９を構成する絶縁材料は主絶縁
層５と同じ材料に限定されるものではない。通例
主絶縁層５に含浸する合成樹脂と相容性の良い絶
縁材料であればよく、例えば主絶縁層５と種類・
性質の違うマイカテープ、ガラス繊維テープ、合
成樹脂フイルムなどであつても同様の効果を奏す
る。

更に本発明の特徴は主絶縁層５の静電容量と絶
縁層９の静電容量で決まる分圧比を効果的に活用
しているところにあり、その観点から、絶縁層９
の静電容量を調整するために、絶縁層９の比誘電
率が主絶縁層５の比誘電率より小さくなるよう
に、絶縁層９に比誘電率の小さい絶縁材料、例え
ばポリエチレンフイルム、ポリプロピレンフイル
ム、ポリカーボネートフイルム、ポリブタジユン
フイルムなどの合成樹脂フイルムを用いると、絶
縁層９に主絶縁層５と同じ絶縁材料を使用した場
合よりも絶縁層９の厚さを薄くすることができ、
且つ同じ効果を奏することができる。

以上述べたようにこの発明による回転電機の固
定子コイルは、低抵抗コロナシールド層と電界緩
和層の当接する近傍を含めて電界緩和層を施す位
置に対応する個所の主絶縁層の外周に電界緩和層
より短かい範囲で半導電層を設け、この半導電層
の表面を覆う形に絶縁層を設けることにより、低
抵抗コロナシールド層および電界緩和層と半導電
層とが電気的に絶縁され各層がその位置決定され
る電位をもつことになり、このため半導電層が電
界緩和層の外部層の電位分布に作用して電界緩和
層と低抵抗コロナシールド層との継目の電流を抑
制し熱的破壊を防止する効果、ひいては電界緩和
層の熱的破壊に至る課電電圧を向上できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転電機の固定子コイルの一部の構成
を示す概略図、第２図は従来の固定子コイルを示
す部分断面図、第３図はこの発明の一実施例によ
る固定子コイルを示す部分断面図、第４図は従来
例とこの発明の一実施例とにおける電界緩和層の
電位と電力損失の分布を示すグラフ図である。図において、１は固定子鉄心、２はスロツト、
３は固定子コイル、４は導体、５は主絶縁層、６
は低抵抗コロナシールド層、７は電界緩和層、８
は半導電層、９は絶縁層である。尚、図中同一符
号はそれぞれ同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１コイルを形成する導体と、この導体を覆う主
絶縁層と、この主絶縁層の外周所定部に設けられ
た低抵抗コロナシールド層と、前記主絶縁層のコ
イル端部外周に前記低抵抗コロナシールド層の端
部と接して設けられた電界緩和層を備えた回転電
機の絶縁コイルにおいて、前記低抵抗コロナシー
ルド層と前記電界緩和層と接する部分の内側で、
かつ前記電界緩和層のコイル端末側の端部を越え
ない範囲の主絶縁層外周に設けられた半導電層
と、この半導電層と前記低抵抗コロナシールド層
および電界緩和層が接しないよう前記半導電層の
表面を覆つて設けられた絶縁層とを備えたことを
特徴とする回転電機の絶縁コイル。２前記絶縁層は主絶縁層より比誘電率の小さい
合成樹脂フイルムからなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の回転電機の絶縁コイル。