JPH04137454U

JPH04137454U - 電機子巻線

Info

Publication number: JPH04137454U
Application number: JP7912991U
Authority: JP
Inventors: 隆治渡邊
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1992-12-22

Abstract

(57)【要約】【構成】サージ電圧印加時の絶縁破壊を防止し得る
電機子巻線を提供する。【効果】電機子巻線は、一種の分布定数回路とみなす
ことができる。本考案では、電源供給線側に接続される
電機子巻線群の各線輪における絶縁物の比誘電率がスロ
ット内絶縁物の比誘電率よりも大きいため、サージ電圧
が印加された場合には電源側の線輪間の電位差が軽減さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、複数の電機子巻線群を鉄心のスロットに装着し互いに直列接続して成る電機子巻線に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、３相の低圧回転電機の電機子巻線は、その１相分が複数の電機子巻線群を互いに直列接続して構成され、これら電機子巻線群のうち一端側のものを電源供給線に接続し他端側のものを他の２相の反電源側となる電機子巻線群と中性点で共通接続してスター結線されている。また、各々の電機子巻線群の巻線は銅線に絶縁を施した多数の線輪から構成され、且つこれらの巻線は、固定子鉄心の所定位置に形成されたスロット内に絶縁物により絶縁されて収納されている。ところで、定常時に電機子巻線に印加される相間電圧は各々の電機子巻線群に均等に分担されている。然しながら、急峻な立上りを呈するサージ電圧が電機子巻線に加わると、電機子巻線の各相において、このサージ電圧は各々の電機子巻線群に不均等に分担される。この不平等電圧は、各電機子巻線群が電源端子と中性点との間で直列接続されている為、電源供給線側に近い巻線群ほど高くなる。この為、電源供給線側に最も近い電機子巻線群における線輪間に、種々の試験データから明らかとなっているように例えばサージ電圧の６０％以上が加わることになって、ひいては絶縁破壊の原因となっていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来は電機子巻線に印加されたサージ電圧が、電源供給線側の電機子巻線群に集中するため、絶縁破壊を招き易いという問題があった。本考案の目的は、サージ電圧印加時の絶縁破壊を防止し得る電機子巻線を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案の電機子巻線は、複数の電機子巻線群を鉄心のスロットに装着して互いに直列に接続して構成され、前記電機子巻線群のうち電源供給線側に接続される電機子巻線群の各線輪における絶縁物がスロット内絶縁物の比誘電率よりも大きな比誘電率を有することを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】

電機子巻線は、一種の分布定数回路とみなすことできる。本考案では、電源供給線側に接続される電機子巻線群の各線輪における絶縁物の比誘電率がスロット内絶縁物の比誘電率よりも大きいため、サージ電圧が印加された場合には電源側の線輪間の電位差が軽減される。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案を３相スター結線の低圧回転電機に適用した電機子巻線について図面を参照しながら説明する。

【０００７】図２は複数例えば４極分に対応したグループ数の電機子巻線群からなるＵ相分のみの電機子巻線を示したものである。ここで、１〜４は第１極〜第４極の電機子巻線群で、これら各電機子巻線群１〜４は順に互いに直列接続されていると共に、第１極の電機子巻線群１の一方の口出し部は電源端子Ｕに接続されて図示しない電源供給線に接続され、第４極の電機子巻線群４の口出し部は中性点Ｎに接続されている。

【０００８】次に、第１極の電機子巻線群１を固定子のスロットに収納した状態を示した図１について述べる。５は固定子鉄心、６はこの固定子鉄心１のスロットである。７，７は多数の線輪８をまとめてなる２組の巻線で、これら各巻線７，７は絶縁紙９により導体絶縁されている。１０は絶縁紙９により導体絶縁された巻線７，７を一体的に巻回したスロット絶縁用の絶縁紙である。１１は巻線７を収納した状態でスロット６の開口部６ａを封鎖する楔である。ところで、一般に巻線には、抵抗分，自己インダクタンス分及び相互インダクタンス分の他に静電容量分がある。この静電容量は、巻線７，７間の静電容量

【０００９】Ｃ₁と線輪８，８間の静電容量Ｃ₂との輪である直列静電容量Ｋ及び鉄心や回転電機の他の部位等に対する漂遊静電容量（対地静電容量）Ｃから成っている。そこで、電機子巻線にサージ電圧が印加された場合に、電機子巻線のうち中性点Ｎから電機的な距離χ（電機子巻線全体を１とする）部分にある線輪８に加わる電圧ｅは、（対地静電容量Ｃ／直列静電容量Ｋ）の平方根をαとすると、次式のようになる。ｅ＝（ｓｉｎｈαχ）Ｅ／（ｓｉｎｈα） ……（１）この式において、サージ電圧の最大値を１とし、係数αをパラメータとしてグラフに表わすと図３のようになる。

【００１０】本考案では、特に線輪８に分担されるサージ電圧が直列静電容量Ｋと対地静電容量Ｃを要素とする係数αに関係することに着目した点にある。即ち、図３に示すように係数α＝０の時には電圧ｅと距離χとが直線性があり、且つ電位傾度が１であるから線輪８，８間の電位差が等しい平等分布になる。しかし、係数αが増大するに従って非直線性が高まり且つ距離χが１に近い（電源端子Ｕに近い）部分の線輪８，８間の電位差が大となる不平等分布になる。

【００１１】そこで、前述の電機子巻線群１では、線輪８をポリ沸化ビニリデン（比誘電率 ε_s＝８）を銅線表面にコーティングしたマグネットワイヤーから構成し、さらにスロット絶縁用の絶縁紙１０，１０はポリ沸化エチレン（比誘電率ε_s＝２）から構成されている。この巻線群１における絶縁構成の比誘電率は、マグネットワイヤーのコーティングに使用した材料が、従来材の２〜３倍、スロット絶縁用の絶縁紙に使用した材料が従来材の１／２〜１／３である。従って、前述した（１）式のαは、従来の構成に比べ１／２〜１／３に小さくなっており、αを小さくすることが先にも述べた様にサージ電圧印加時の不平等分担を緩和し、図３に示した平等分担α＝０に近づくことになる。

【００１２】これによって、電機子巻線群１への不平等分布が緩和され、サージ電圧印加時においても、電機子巻線群１での絶縁破壊が無くなり、信頼性を向上ならしめるものである。（他の実施例）

【００１３】他の実施例を図４を参照して説明する。スロット絶縁物10 10aは互いに比誘電率が異なり、例えばスロット絶縁物10は従来と同一の絶縁物で比誘電率ε₂とし、スロット絶縁物10a は従来よりも小さい比誘電率ε₁とする。また、絶縁物全部の厚みをｄ，即ち、電機子巻線とスロット間の寸法をｄとし、この場合の概略図を図５に示す。この場合の電機子巻線とスロット間の静電容量Ｃ₁は次式となる。Ｃ₁＝１／［（α／ε₁）−｛ａ（１／ε₁）−（１／ε₂）｝］…(2) （２）式において、従来では一種類の絶縁物でその比誘電率はε₂としているので、この場合の静電容量Ｃ₂は次式となる。Ｃ₂＝ε₂／ｄ ………（３）

【００１４】図６は、比誘電率ε₂の厚みと，電機子巻線とスロット間の寸法ｄとの比に対するＣ₁／Ｃ₂を表すもので、図６から明らかな如く従来の一種類の誘電率の場合よりも、誘電率の小さい絶縁物を同時に使用することによって絶縁耐力は同等で静電容量は低下する。このことは前記（１）式における係数αの低減となる。そして、線輪８は銅線に従来の絶縁物よりも比誘電率の大きい絶縁物を施し構成されているため、線輪８間の静電容量は増大する。このことも、前記（１）式における係数αの低減となる。本実施例では、比誘電率の異なるスロット絶縁物を使用した相乗効果によって係数αは従来に比較して大幅に低減される。

【００１５】

【考案の効果】

本考案は以上述べたように、電源供給線側に接続される電機子巻線群の各線輪の絶縁物の比誘電率をスロット内絶縁物の比誘電率よりも大きくしたので、この電機子巻線群の対地静電容量と直列静電容量の比を小さくさせることができ、線輪間の電位差を均等に近づけることができる。その結果、サージ電圧が加わっても、電源は供給線側の電機子巻線群にサージ電圧が集中するという分担電圧の片寄りを改善でき、巻線の絶縁破壊を防止できるという極めて優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す固定子鉄心のスロット
部の拡大部分断面図、

【図２】１相分の巻線の結線図、

【図３】線輪に加わるサージ電圧と中性点からの距離と
の関係図、

【図４】他の実施例を示す固定子鉄心の拡大部分断面
図、

【図５】平行板間に２種の誘電体がある場合の関係図、

【図６】１種及び２種の誘電体がある場合の静電容量比
を示す図。

【符号の説明】

１〜４は電機子巻線群，５は固定子鉄心，８
は線輪，１２は絶縁紙（誘電
体）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の電機子巻線群を鉄心のスロットに
装着して互いに直列接続して成るものにおいて、前記各
電機子巻線群のうち電源供給線側に接続される電機子巻
線群の各線輪の絶縁物をスロット内絶縁物の比誘電率よ
りも大となる比誘電率を有する絶縁材にて構成したこと
を特徴とする電機子巻線。
【請求項２】前記各電機子巻線群のスロット内絶縁で
互いに誘電率が異なる２種類以上のスロット絶縁物を設
け、且つ前記各電機子巻線群を構成する各線輪の静電容
量を増大させた請求項１記載の電機子巻線。