JPH10257707A

JPH10257707A - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JPH10257707A
Application number: JP5782097A
Authority: JP
Inventors: Hironori Shioda; 裕基塩田; Nobuo Urakawa; 伸夫浦川; Wataru Mifuji; 亘美藤; Makoto Tsukiji; 真築地; Shiro Takada; 志郎高田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化に伴う熱応力により対地絶縁層に亀
裂や剥離が発生するのを防止でき、コロナ放電の発生を
良好に防止できる回転電機の固定子を得る。【解決手段】鉄心１に回転軸方向に伸びるスロット１
１を複数有し、導体３上に対地絶縁層４，半導電性の表
面コロナ防止層５を順に備える固定子コイルをスロット
のそれぞれに収納し、各スロット１１のスロット壁面と
固定子コイル２の間の少なくとも一部に、電気的に絶縁
性を有すると共に、樹脂に対して離型性を有する材料よ
りなる第１スペーサ１３を備える。また、スロット１１
と固定子コイルの間の一部に第１スペーサを備え、他部
に電気的に導電性を有する第２スペーサを備える。ま
た、スロット１１出口部で鉄心１と表面コロナ防止層５
を電気的に接続する導電手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧回転電機の固
定子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、特願平８−１２０２２２号明
細書に記載されている従来の高圧回転電機の固定子の要
部を示す部分断面図で、構成が分かりやすいように固定
子コイルの一部をスロットから引き出して示している。
図において、１はケイ素鋼板を積層した鉄心、３はコイ
ル導体、４は対地絶縁層、５は表面コロナ防止層、１０
は固定子コイルをスロット内に固定するウエッジ、１１
は固定子コイルを収納するためのスロット、２７は離型
性低抵抗絶縁層で、例えば離型性導電テープなどで形成
されている。

【０００３】高圧回転電機は図のような固定子が環状に
設置されて円筒形状を成し、中央部分に回転子が配置さ
れている。円筒形状の長手方向が鉄心１の積層方向と一
致しており、環状に設けられた複数のスロット１１のそ
れぞれに固定子コイルが挿入されている。そして、これ
らの固定子コイルのそれぞれは電気的に接続されてい
る。

【０００４】以下、このような構成の固定子の製造方法
について説明する。例えば集成マイカからなるマイカシ
ートに、補強材としてガラスクロスを張り合わせ、テー
プ状にカッティングして対地絶縁層４となるマイカテー
プを形成する。このマイカテープをコイル導体３に複数
回巻き付け、樹脂含浸可能な対地絶縁層４を形成する。
次に、対地絶縁層４の外側に半導電性を有する表面コロ
ナ防止テープを巻回し、表面コロナ防止層５とする。こ
の表面コロナ防止層５の上に離型性導電テープを巻回し
て離型性低抵抗絶縁層２７を形成し、固定子コイルを形
成する。

【０００５】次に、この固定子コイルをスロット１１に
挿入した後、ウエッジ１０をウエッジ溝に打ち込んで、
固定子コイルをスロット１１に固定する。次に複数のス
ロット１１から外部に突き出た固定子コイル同士を電気
的に接続する。最後に上記のように組みあがった状態
で、すべてを含浸漕内に入れ、熱硬化性樹脂で一体含浸
・加熱硬化する。この製造方法では、いわゆる全含浸方
式により高圧回転電機の固定子を形成している。

【０００６】上記のような構成の固定子において、一体
化されたスロット１１の壁面と対地絶縁層４の熱膨張係
数には差があり、樹脂の含浸・加熱硬化時の温度変化
や、運転の際の起動停止による温度変化に伴って、熱膨
張係数の差に起因する熱応力が発生する。図１４に示し
た固定子コイルでは、離型性低抵抗絶縁層２７が樹脂に
対して離型性を示すため、樹脂の含浸・加熱変化や、運
転の際の起動停止による温度変化によって、コイル導体
３等に伸縮が生じても、この伸縮は、離型性低抵抗絶縁
層２７の外面における滑りによって吸収される。このよ
うにして、対地絶縁層４と鉄心１との間に作用する熱応
力を緩和でき、表面コロナの発生を抑制する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の高圧回転電機の
固定子において、離型性低抵抗絶縁層２７は０．１ｍｍ
以下の厚さの薄いフィルム材であり強度が小さかった。
このため、製造時に固定子コイルをスロット１１に挿入
する際や、運転中の熱ストレスにより固定子コイルが伸
縮する際に、離型性低抵抗絶縁層２７が鉄心１のスロッ
ト１１壁面の凹凸に引っかかり、離型性低抵抗絶縁層２
７が裂けてしまうこともあった。離型性低抵抗絶縁層２
７が破れると、表面コロナ防止層５に亀裂を生じさせ、
対地絶縁層４に亀裂が生じる。この亀裂に高電圧が印加
されると、コロナ放電が発生し対地絶縁層４が浸食され
るという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記のような従来の問題点を解
決するためになされたもので、固定子コイルとスロット
１１間に確実な離型性を持たせると共に、対地絶縁層４
内の剥離や亀裂の発生によるコロナ放電を良好に防止で
き、長期的に優れた特性を有する高圧回転電機の固定子
を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
る高圧回転電機の固定子は、鉄心に回転軸方向に伸びる
スロットを複数有し、導体上に対地絶縁層，半導電性の
表面コロナ防止層を順に備える固定子コイルをスロット
のそれぞれに収納し、樹脂によって一体含浸により構成
される回転電機の固定子において、各スロットのスロッ
ト壁面とこれに挿入した固定子コイルの間の少なくとも
一部に、電気的に絶縁性を有すると共に、樹脂に対して
離型性を有する材料よりなる第１スペーサを備えたもの
である。

【００１０】また、本発明の第２の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、第１の構成において、第１スペーサ
を、表面の少なくとも固定子コイル側に離型剤を設けた
ガラスエポキシ積層板としたものである。

【００１１】また、本発明の第３の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、第１の構成において、第１スペーサを
フッ素樹脂としたものである。

【００１２】また、本発明の第４の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、鉄心に回転軸方向に伸びるスロットを
複数有し、導体上に対地絶縁層，半導電性の表面コロナ
防止層を順に備える固定子コイルをスロットのそれぞれ
に収納し、樹脂によって一体含浸により構成される回転
電機の固定子において、各スロットの固定子コイルと対
向するスロット壁面の少なくとも一部に、電気的に絶縁
性を有すると共に、樹脂に対して離型性を有する材料よ
りなる離型層を備えたものである。

【００１３】また、本発明の第５の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、第４の構成において、離型層を、ニダ
ックス処理によりスロット壁面にメッキしたフッ素樹脂
の離型層としたものである。

【００１４】また、本発明の第６の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、第１ないし第３のいずれかの構成にお
いて、スロット壁面と固定子コイルの間の一部に、電気
的に絶縁性を有すると共に、樹脂に対して離型性を有す
る材料よりなる第１スペーサを備え、各スロットのスロ
ット壁面とこれに挿入した固定子コイルの間の他部に電
気的に導電性を有する第２スペーサを備えたものであ
る。

【００１５】また、本発明の第７の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、第１ないし第５のいずれかの構成にお
いて、スロット出口部で鉄心と表面コロナ防止層を電気
的に接続する導電手段を備えたものである。

【００１６】また、本発明の第８の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、第７の構成において、導電手段を、ス
ロットの出口部で鉄心と接触し、スロット外部に伸びた
固定子コイルを巻回する導電性弾性体で構成したもので
ある。

【００１７】また、本発明の第９の構成に係る高圧回転
電機の固定子は、第７の構成において、導電手段を、固
定子コイルの表面コロナ防止層に巻回した導電部材と、
その導電部材を鉄心に接続する樹脂非接着性電線で構成
したものである。

【００１８】また、本発明の第１０の構成に係る高圧回
転電機の固定子は、第６の構成において、第２スぺーサ
を導電性弾性体で構成したものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．本発明の実施の形態１による高圧回転電
機の固定子について説明する。図１は実施の形態１によ
る固定子のスロット出口部を示す斜視図、図２は実施の
形態１に係わる導電性弾性体である導電リングを示す斜
視図、図３はスロット内部における固定子を示す部分断
面図であり、構成が分かりやすいように固定子コイルの
一部をスロットから引き出して示している。ここで、ス
ロットは鉄心の積層方向、即ち回転軸の方向に伸びた形
状で、固定子コイルを挿入する溝であり、このスロット
の長手方向の端部をスロット出口部と称し、スロットの
端部ではない中央部分をスロット内部，スロットからは
ずれた部分をスロット外部と称している。

【００２０】図において、１はケイ素鋼板を積層した鉄
心、２は固定子コイル、３は導体で、ここではコイル導
体と呼ぶ。また、４は含浸可能な対地絶縁層で、絶縁の
ためにコイル導体３の外側にマイカテープを巻回して構
成されている。５は対地絶縁層４の外側に形成された半
導電性の表面コロナ防止層である。コイル導体３，対地
絶縁層４および表面コロナ防止層５から固定子コイル２
が構成されている。また、スロットへの挿入側に近いコ
イルが上口コイル６、スロットヘの挿入側から遠いコイ
ルが下口コイル７である。８は抵抗率が１０² 〜１０³
Ω程度の導電ゴムなどの導電性弾性体からなる導電リン
グ、９ａ，９ｂは導電リング８の接合部、１０は固定子
コイル２をスロットの溝に固定するウエッジである。

【００２１】高圧回転電機は図のような固定子が環状に
設置されて円筒形状を成し、中央部分に回転子が配置さ
れている。円筒形状の長手方向が鉄心１の積層方向およ
び回転軸方向と一致しており、環状に設けられた複数の
スロットのそれぞれに上口コイル６と下口コイル７が挿
入されている。そして、このスロットに挿入されている
上口コイル６，下口コイル７および他のスロットのそれ
ぞれに挿入されてコイルは、電気的に接続されていなけ
ればならない。

【００２２】図２に示すように、導電リング８ははめこ
み易いように２つの部材８ａ，８ｂに分割されている。
さらに、図３において、１１は固定子コイル２を収納す
るためのスロット、１２は離型面、１３は第１スぺーサ
で、ここでは表面に離型処理を施した絶縁性の応力緩和
スペーサである。応力緩和スペーサ１３は、スロット１
１壁面−固定子コイル２間，ウエッジ１０−上口コイル
６間，上口コイル６−下口コイル７間に、一部または全
域にわたって設置する。

【００２３】以下、このような構成の固定子の製造方法
について説明する。例えば集成マイカからなるマイカシ
ートに、補強材としてガラスクロスを張り合わせ、テー
プ状にカッティングして対地絶縁層４となるマイカテー
プを形成する。スロット１１内部に配置される部分のコ
イル導体３に、上記のマイカテープを複数回巻き付け、
樹脂含浸可能な対地絶縁層４を形成する。この対地絶縁
層４の外側に固有抵抗率が１０² 〜１０⁵ Ω程度の半導
電性を有する表面コロナ防止層５を巻回して、固定子コ
イル２を形成する。この表面コロナ防止層５は、スロッ
ト１１内部のみではなく、スロット１１出口部に対応す
る部分にまで巻回する。

【００２４】次に、ガラスエポキシ積層板からなる絶縁
性を有する材料の表面に、例えばシリコーン樹脂または
フッ素樹脂パウダーの混入した樹脂を塗布し、その表面
に離型面１２を形成して応力緩和スペーサを構成する。
この離型面１２を有する応力緩和スペーサ１３をスロッ
ト１１の両側面と底部の一部または全域にわたって設置
する。次に、スロット１１に下口コイル７を挿入し、そ
の上に上記と同様の応力緩和スペーサ１３を設置後、上
口コイル６をその上に挿入する。上口コイル６の上に上
記と同様の応力緩和スペーサ１３を設置し、ウエッジ１
０をウエッジ溝に打ち込み、固定子コイル２をスロット
１１に固定する。

【００２５】次に、スロット１１出口部において、各ス
ロット１１出口部から突き出ている上口コイル６と下口
コイル７の最外層である表面コロナ防止層５の外周に、
例えば２つに分割された導電リング８ａ，８ｂをはめ込
む。そして、導電リング８ａ，８ｂ間の接合部９ａにお
いて導電性接着剤で接着した後、鉄心１と導電リング８
との接合部９ｂを導電性接着剤で接着する。最後にこれ
らすべてを含浸漕内に入れ、例えばエポキシ系の熱硬化
性樹脂で一体含浸・加熱硬化する。

【００２６】次にその作用効果について説明する。本実
施の形態では、樹脂に対して離型性を有する絶縁性の応
力緩和スペーサ１３を、固定子コイル２の周囲に挿入し
ている。このため、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や運転の
際の起動・停止時に、表面コロナ防止層５と応力緩和ス
ペーサ１３間の離型面１２で剥離が生じる。即ち、応力
緩和スペーサ１３によって樹脂と固定子コイル２間にか
かる応力を吸収するので、対地絶縁層４内の亀裂発生や
剥離を防止できる。また、表面コロナ防止層５の外側に
応力緩和スペーサ１３を設置したため、従来のようにス
ロット１１壁面に鉄心１の積層面が露出していない。こ
のため、製造時に固定子コイル２をスロット１１に挿入
する際や運転中に固定子コイル２が伸縮する際に、表面
コロナ防止層５がスロット１１壁面の凹凸に引っかかっ
て裂けるのを防止できる。

【００２７】また、スロット１１外部において、表面コ
ロナ防止層５と鉄心１を導電リング８を介して電気的に
接続して同電位としたため、この間の表面コロナの発生
を防止できる。さらに、導電リング８を機械的に許容歪
みの大きな導電性弾性体で形成したため、鉄心１と表面
コロナ防止層５の熱膨張率の差による歪みがある程度生
じても、表面コロナ防止層５と鉄心１との導通を確保で
きる。

【００２８】以上のように、いわゆる全含浸方式により
対地絶縁層４および表面コロナ防止層５に耐電圧性能を
付与すると共に、熱伝導性の優れた固定子コイル２を備
えた高圧回転電機の固定子を得ることができる。なお、
上記構成では導電リング８をスロット出口部の両端に設
置しているが、どちらか一方の端部のみに設置する構成
でもよい。また、複数のスロット出口部のそれぞれに導
電リング８を設けてもよいし、一部のスロット出口部に
設けてもよい。

【００２９】実施の形態２．以下、本発明の実施の形態
２による高圧回転電機の固定子について説明する。実施
の形態１の応力緩和スペーサ１３は、ガラスエポキシ積
層板の表面に例えばシリコーン樹脂またはフッ素樹脂パ
ウダーの混入した樹脂を塗布して構成したが、本実施の
形態では、応力緩和スペーサ１３自体を、含浸する熱硬
化性樹脂に対して離型性を有するフッ素樹脂製とした。
他の各部の構成は、実施の形態１と同様である。

【００３０】次にその作用効果について説明する。本実
施の形態では、フッ素樹脂製応力緩和スペーサ１３の両
面が離型面となるので、表面コロナ防止層５とフッ素樹
脂製応力緩和スペーサ１３間、およびフッ素樹脂製応力
緩和スペーサ１３とスロット１１間で離型しやすくな
る。このため、より弱い応力で剥離が生じ、対地絶縁層
４内の亀裂発生や剥離を防止できる。さらに、実施の形
態１に比べて、応力緩和スペーサに離型処理する工程を
省略できる。

【００３１】なお、実施の形態１，２における応力緩和
スペーサ１３は、スロット壁面において、一方の壁面の
一部分に設けてもよく、また、全域にわたって設けても
よい。また、スロット１１の対向する両壁面の一部分に
設けてもよく、また、全域にわたって設けてもよい。ま
た、さらには、ウエッジ１０下，上口コイル６−下口コ
イル７の間，下口コイル７下でウエッジ１０に平行にな
る部分において、その一部分に設けてもよく、また、全
域にわたって設けてもよい。

【００３２】実施の形態３．以下、本発明の実施の形態
３による高圧回転電機の固定子について説明する。図４
は実施の形態３による固定子のスロット出口部を示す斜
視図であり、１４は導電性部材で例えば銅ワイヤーやス
テンレスワイヤーなどの導電性電線、１５は樹脂非接着
性電線で例えば樹脂非接着性材で被覆された電線であ
る。この樹脂非接着性電線１５は、鉄心１と導電性電線
１４を接続するものである。また、図５はスロット内部
における固定子を示す部分断面図であり、１６はスロッ
ト１１の壁面にニダックス処理を施すことにより形成さ
れ、離型面１２を有する離型層、１７はウエッジ下フィ
ラー、１８は中間フィラー、１９は下敷板である。ウエ
ッジ下フィラー１７，中間フィラー１８，下敷板１９の
それぞれは、例えばＦＲＰ（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏ
ｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ）で構成され、両コイルの周
囲の隙間を充填するための厚み調整として作用する。

【００３３】以下、このような構成の固定子の製造方法
について説明する。まず、スロット１１壁面に離型層１
６を形成するため、以下の（１）〜（３）の三工程から
なるニダックス処理を施す。（１）スロット壁面の汚れを取り除くために、ショッ
トブラストをかける。（２）無電解ニッケルメッキし、フッ素樹脂を含浸す
る。（３）３００〜４００℃で熱処理を行い、フッ素樹脂
を焼成する。次に、スロット１１に、下敷板１９，下口コイル７，中
間フィラー１８，上口コイル６、ウエッジ下フィラー１
７の順に挿入する。この下口コイル７，上口コイル６は
実施の形態１と同様の方法で製造したものである。次に
ウエッジ１０をウエッジ溝に打ち込み、固定子コイル２
を固定する。

【００３４】次に、各スロット１１出口部から突き出て
いる上口コイル６と下口コイル７において、両コイル
６，７の最外層である表面コロナ防止層５の外周に、導
電性電線１４を巻回する。導電性電線１４は、上口コイ
ル６の表面コロナ防止層５と下口コイル７の表面コロナ
防止層５を電気的に接続する。次に複数のスロット１１
それぞれの導電性電線１４同士を接続し、さらに導電性
電線１４と鉄心１とを樹脂非接着性電線１５を用いて接
続する。ここで、樹脂非接着性電線１５の長さは、導電
性電線１４−鉄心１間の長さの１．５倍程度にしてお
く。また、鉄心１と樹脂非接着性電線１５との接続は、
例えば半田や溶接によってなされる。最後にこれらすべ
てを含浸漕内に入れ、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂
で一体含浸・加熱硬化する。このような全含浸方式によ
り、対地絶縁層４および表面コロナ防止層５に耐電圧性
能を付与すると共に、熱伝導性の優れた固定子コイル２
を備えた高圧回転電機の固定子を得ることができる。

【００３５】次にその作用効果について説明する。本実
施の形態では、表面コロナ防止層５とスロット１１との
間に、離型面１２を有する離型層１６が設けられてい
る。このため、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や運転の際の
起動・停止時に、表面コロナ防止層５−スロット１１壁
面間に応力がかかっても、離型層１６で離型させること
で対地絶縁層４内の亀裂発生や剥離を防止できる。ま
た、実施の形態１，２では、本実施の形態におけるウエ
ッジ下フィラー１７，中間フィラー１８，下敷板１９を
配置した部分に、離型処理を施した応力緩和スペーサを
配置したが、本実施の形態ではスロット１１壁面に直接
ニダックス処理を施して一括してフッ素樹脂の離型層１
６を形成しており、作業工程が簡単にできる。

【００３６】また、スロット１１外部において、表面コ
ロナ防止層５と鉄心１を導電性電線１４と樹脂非接着性
電線１５で電気的に接続している。このため、表面コロ
ナ防止層５と鉄心１とは同電位となり、この間の表面コ
ロナの発生を防止できる。また、樹脂非接着性電線１５
を用いることで、含浸・加熱硬化した後でも樹脂が電線
１５に接着しない。また、樹脂非接着性電線１５の長さ
を、導電性電線１４と鉄心１間の長さの１．５倍程度の
長さに構成したことにより、鉄心１と表面コロナ防止層
５の熱膨張率の差による歪みが生じても、表面コロナ防
止層５と鉄心１との導通を確保できる。

【００３７】なお、上記構成では、上口コイル６の表面
コロナ防止層５と下口コイル７の表面コロナ防止層５の
接続および鉄心１と導電性電線１４との接続を、スロッ
ト出口部の両端で行っているが、どちらか一方の端部の
みで行ってもよい。また、複数のスロット外部のそれぞ
れで導電してもよいし、一部のスロット外部で導電して
もよい。また、複数のスロットに挿入した各下口コイル
７の表面コロナ防止層５を導電性電線１４を用いて接続
し、同様に各上口コイル６の表面コロナ防止層５を接続
した後、各導電性電線１４同士を接続し、さらに導電性
電線１４の一端を鉄心１に、例えば半田などで接続して
もよい。

【００３８】実施の形態４．以下、本発明の実施の形態
４による高圧回転電機の固定子について説明する。実施
の形態３ではスロット１１壁面に離型層６を形成するた
めに無電界ニッケルメッキによってフッ素樹脂を含浸す
るニダックス処理を行ったが、本実施の形態ではスロッ
ト１１壁面にシリコーン樹脂またはフッ素樹脂パウダー
の混入した樹脂などの離型剤を塗布して離型層１６を形
成した。メッキ処理を行う代わりに離型剤を塗布するこ
とで、メッキ処理に必要な加熱工程を省略できるので、
スロット１１壁面に離型層１６を形成する時の加熱によ
り生じる種々の問題を避けることができる。

【００３９】実施の形態５．以下、本発明の実施の形態
５による高圧回転電機の固定子について説明する。図６
は実施の形態５による固定子のスロット出口部を示す斜
視図、図７は実施の形態５に係わる導電性鍔を示す斜視
図、図８はスロット１１内部における固定子を示す部分
断面図である。

【００４０】図において、２０は導電性鍔で図７に示す
ように２つの部分２０ａ，２０ｂに分割して構成してい
る。２１ａ，２１ｂはボルト穴であり、導電性鍔２０
ａ，２０ｂをボルトで固定するために設けたものであ
る。また、２２は絶縁性応力緩和スペーサでここではコ
の字型のスロットセルと称し、例えばスロット１１壁面
に沿うようにコの字型に整形したガラスエポキシ積層板
からなる絶縁性を有する材料に離型処理を施して、離型
面１２を形成したものである。

【００４１】以下、このような構成の固定子の製造方法
について説明する。まず、スロット１１壁面に沿うよう
に絶縁性材をコの字型に整形する。この絶縁性材の固定
子コイル側の面に、離型処理としてシリコーン樹脂また
はフッ素樹脂樹脂を塗布し、離型面１２を形成する。次
にこのスロットセル２２をスロット１１壁面に設置し、
下口コイル７をスロットセル２２内に挿入した後、中間
フィラー１８，上口コイル６，ウエッジ下フィラー１７
の順に挿入する。この後、ウエッジ１０をウエッジ溝に
打ち込み、スロット１１に固定子コイルを固定する。

【００４２】複数のスロット１１のそれぞれに固定子コ
イル２を挿入すると、各スロット１１出口部から上口コ
イル６と下口コイル７とが対になって突き出ている状態
となる。この１対の上口コイル６と下口コイル７の最外
層である表面コロナ防止層５の外周を、図７で示すよう
な導電性鍔２０ａ，２０ｂで挟み、ボルト穴２１ａ，２
１ｂをボルトで締め込む。この導電性鍔２０によって上
口コイル６と下口コイル７の表面コロナ防止層５が電気
的に接続する。さらに導電性鍔２０と鉄心１とを樹脂非
接着性電線１５を用いて接続する。ここで、樹脂非接着
性電線１５の長さを導電性鍔２０と鉄心１間の長さの
１．５倍程度にしておく。また、鉄心１と樹脂非接着性
電線１５とは、例えば、半田止めや溶接によって接続さ
れる。最後にこれらすべてを含浸漕内に入れ、例えばエ
ポキシ系の熱硬化性樹脂で一体含浸・加熱硬化する。こ
のようにして、いわゆる全含浸方式により、対地絶縁層
４と表面コロナ防止層５に耐電圧性能を付与すると共
に、優れた熱伝導性を有する固定子コイルを備えた高圧
回転電機の固定子を得ることができる。

【００４３】次にその作用効果について説明する。本実
施の形態では、スロットセル２２の固定子コイル側に離
型面１２が形成される。このため、熱硬化性樹脂の加熱
硬化時や運転の際の起動・停止時に、スロットセル２２
−表面コロナ防止層５間で剥離して応力を吸収するた
め、対地絶縁層４内の亀裂発生や剥離を防止できる。ま
た、コの字型のスロットセル２２自体をスロット１１に
直接挿入するため、スロット１１壁面やウエッジ１０の
下面に細工を施す必要がなく、作業工程が簡単にでき
る。

【００４４】また、本実施の形態では、スロット１１外
部において表面コロナ防止層５と鉄心１を導電性鍔２０
で電気的に接続している。このため、表面コロナ防止層
５と鉄心１とは同電位となり、この間の表面コロナの発
生を防止できる。また、樹脂非接着性電線１５を用いる
ことで、含浸・加熱硬化した後でも樹脂が電線に接着す
ることはない。さらに、樹脂非接着性電線１５の長さ
を、導電性鍔２０と鉄心１間の長さの１．５倍程度とし
たため、鉄心１と表面コロナ防止層５の熱膨張率の差に
よる歪みが生じても、表面コロナ防止層５と鉄心１との
導通を確保できる。

【００４５】なお、上記構成では、導電性鍔２０の設置
および鉄心１との接続を、スロット出口部の両端で行っ
ているが、どちらか一方の端部のみで行ってもよい。ま
た、複数のスロット外部のそれぞれで導電してもよい
し、一部のスロット外部で導電してもよい。

【００４６】実施の形態６．以下、本発明の実施の形態
６による高圧回転電機の固定子について説明する。実施
の形態５のスロットセル２２は、ガラスエポキシ積層板
からなる絶縁性材の固定子コイル側面に離型処理を施し
たが、本実施の形態では、コの字型のスロットセル２２
自体を、含浸する熱硬化性樹脂に対して離型性を有する
フッ素樹脂製にした。

【００４７】次にその作用効果について説明する。本実
施の形態では、フッ素樹脂製スロットセル２２の両面に
離型面ができるので、表面コロナ防止層５とフッ素樹脂
製コの字型スロットセル間、およびフッ素樹脂製コの字
型スロットセル２２とスロット１１間で離型しやすくな
る。このため、より弱い応力で剥離が生じ、対地絶縁層
４内の亀裂発生や剥離を防止できる。さらに、実施の形
態５に比べて、絶縁性材に離型処理する工程を省略でき
る。

【００４８】実施の形態７．以下、本発明の実施の形態
７による高圧回転電機の固定子について説明する。図９
は実施の形態７に係り、スロット内部における固定子を
示す部分断面図、図１０は実施の形態７に係わる第１ス
ペーサで、例えば絶縁性応力緩和スペーサを示す斜視図
である。

【００４９】図において、２４は導電性弾性体よりなる
第２スペーサで、例えば導電ゴムである。本実施の形態
における絶縁性応力緩和スペーサ２２は、コの字型に整
形したガラスエポキシ積層板からなる絶縁性材の表面
に、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂パウダーの混入し
た樹脂を塗布し、固定子コイル２との対向面に離型面１
２を有する。また、図１０に示すように、製造工程では
絶縁性応力緩和スペーサ２２のコの字型の側面に導電ゴ
ム２４を挿入する挿入溝２３があけられており、この挿
入溝２３に導電ゴム２４を挿入する。図１０では前方の
挿入溝２３には導電ゴム２４を挿入済みであり、後方の
挿入溝２３にはまだ導電ゴム２４を未挿入の状態を示し
ている。絶縁性応力緩和スペーサ２２と導電ゴム２４と
で応力緩和スペーサを構成している。

【００５０】次に製造方法について説明する。コの字型
の絶縁性応力緩和スペーサ２２にウエッジ１０側に導入
口のある挿入溝２３を製作し、この絶縁性応力緩和スペ
ーサ２２をスロット１１に挿入する。さらに、下口コイ
ル７，中間フィラー１８，上口コイル６，ウエッジ下フ
ィラー１７を挿入した後、挿入溝２３に抵抗率が１０²
〜１０³ Ω程度の導電ゴム２４を挿入する。そして、ウ
エッジ１０をウエッジ溝に打ち込み、固定子コイル２を
固定する。最後に複数のスロット１１出口部から外部に
突き出ている固定子コイル２の接続を行い、これらすべ
てを含浸漕内に入れて、例えばエポキシ系の熱硬化性樹
脂で一体含浸・加熱硬化する。このようにして、いわゆ
る全含浸方式により、対地絶縁層４と表面コロナ防止層
５に耐電圧性能を付与すると共に、優れた熱伝導性を有
する固定子コイルを備えた高圧回転電機の固定子を得る
ことができる。

【００５１】上記の導電ゴム２４と絶縁性応力緩和スペ
ーサ２２で構成される応力緩和スペーサは、少なくとも
剪断応力の大となるスロット１１出口付近に配設すれば
よく、スロット１１内部では、導電性応力緩和スペーサ
を配設してもよい。

【００５２】次にその作用効果について説明する。本実
施の形態では導電ゴム２４により、スロット１１内部で
表面コロナ防止層５と鉄心１間の電気的接続がなされる
ため、実施の形態１〜実施の形態６のようなスロット１
１出口部での工作が不必要になり、工程が簡略化でき
る。また、機械的に許容歪みの大きな導電ゴム２４を使
用することで、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や運転の際の
起動・停止時の応力変化に対応し、鉄心１と表面コロナ
防止層５間の電気的接続を保持できる。

【００５３】なお、絶縁性応力緩和スペーサ２２の部分
は、実施の形態５と同様、固定子コイル側の面には離型
面１２が形成されており、応力変化時に絶縁性応力緩和
スペーサ２２と表面コロナ防止層５との間で剥離させる
ことで、対地絶縁層４内の亀裂発生や剥離を防止でき
る。

【００５４】実施の形態８．以下、本発明の実施の形態
８による高圧回転電機の固定子について説明する。実施
の形態７では挿入溝２３を絶縁性応力緩和スペーサ２２
の１箇所に設けた場合を示したが、本実施の形態では複
数の挿入溝を設けた構成としている。

【００５５】図１１は、スロット１１の対地絶縁層４に
働く剪断応力を示す特性図である。図において、横軸は
スロット１１の長手方向の中央点からスロット出口まで
の絶縁層の位置を示し、縦軸は絶縁層に働く剪断応力を
示している。縦軸は、剪断応力のピークを示す値を１．
０としている。図に示すように、絶縁層に働く剪断応力
は、中央点からスロット出口近傍に近づくにつれて大き
くなり、スロット出口では最も大きな剪断応力が働く。

【００５６】このような剪断応力の特性から、スロット
１１の中央点近傍の剪断応力があまりかからない部分で
複数の挿入溝を設け、導電ゴム２４を多数箇所に設置す
る。このため、対地絶縁層４内の亀裂発生や剥離を効果
的に防止できると共に、鉄心１と表面コロナ防止層５間
の電気的接続をより確実になし得る。

【００５７】実施の形態９．以下、本発明の実施の形態
９による高圧回転電機の固定子について説明する。本実
施の形態における応力緩和スペーサは、実施の形態７に
示したような導電ゴム２４を挿入溝２３に配設したもの
と、導電ゴムを持たずにすべてを絶縁性応力緩和スペー
サで構成したものとをそれぞれ複数用意しておき、任意
にスロット１１に挿入して固定子を構成する。即ち、ス
ロット１１の長手方向に対して複数の部分に分割したス
ペーサを構成し、導電作用を有せず樹脂に対して離型作
用を有する絶縁性の第１スペーサと、導電作用を有する
第２スペーサを製作し、両者の作用を効果的に発揮させ
る。

【００５８】次に作用効果について説明する。本実施の
形態では、スロット１１の長手方向に挿入する導電ゴム
２４の数を自由に設定できる。図１１に示すような剪断
応力の特性から、例えば、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や
運転の際の起動・停止時に絶縁層に働く剪断応力の大き
いスロット１１出口付近には、離型しやすい導電ゴム挿
入溝２３なしのスロットセルを多く挿入すると、離型し
やすい。また逆に剪断応力の小さいスロット１１中央部
には導電ゴム挿入溝２３のあるスロットセルを多く挿入
することで、鉄心１と表面コロナ防止層５間の電気的接
続をより確実になし得る。

【００５９】実施の形態１０．以下、本発明の実施の形
態１０による高圧回転電機の固定子について説明する。
図１２は実施の形態１０に係り、スロット内部における
固定子を示す部分断面図、図１３は実施の形態１０に係
わる応力緩和スペーサを示す斜視図である。図におい
て、２４は第２スペーサで、例えば導電性弾性体でこの
場合は導電ゴムである。２５，２６は第１スペーサで、
例えばガラスエポキシ積層板からなる絶縁性材に離型処
理を施した応力緩和スペーサである。この離型処理は、
例えば固定子コイル側に配設される面にシリコーン樹脂
またはフッ素樹脂パウダーの混入した樹脂を塗布したも
のである。応力緩和スペーサ２５は断面がコの字型であ
り、ウエッジ１０−上口コイル６間およびスロット１１
底部−下口コイル７間に挿入され、応力緩和スペーサ２
６は断面がＨ字型であり、上口コイル６−下口コイル７
間に挿入される。この応力緩和スペーサ２５，２６は、
スロット１１の長手方向に、スロット１１に沿うように
一部または全域にわたって設置する。なお、このスペー
サ２５，２６の角の部分をカーブ状に形成すると、固定
子コイル２の角に密着するので、離型の作用が効果的に
なる。

【００６０】次に製造方法について説明する。まず、図
１３に示すようなコの字型とＨ字型の応力緩和スペーサ
２５，２６に離型処理を施す。次にスロット１１の底部
にコの字型応力緩和スペーサ２５，下口コイル７，Ｈ字
型応力緩和スペーサ２６，上口コイル６，コの字型応力
緩和スペーサ２５の順に挿入する。次にスロット１１の
長手方向から各応力緩和スぺーサ２５，２６間に、抵抗
率が１０² 〜１０³ Ω程度の導電ゴム２４を挿入する。
そして、ウエッジ１０をウエッジ溝に打ち込み、固定子
コイル２を固定する。最後に複数のスロット１１出口部
から外部に突き出ている固定子コイル２の接続を行い、
これらすべてを含浸漕内に入れて、例えばエポキシ系の
熱硬化性樹脂で一体含浸・加熱硬化する。このようにし
て、いわゆる全含浸方式により、対地絶縁層４と表面コ
ロナ防止層５に耐電圧性能を付与すると共に、優れた熱
伝導性を有する固定子コイルを備えた高圧回転電機の固
定子を得ることができる。

【００６１】次にその作用効果について説明する。本実
施の形態では導電ゴム２４により、スロット１１内部で
表面コロナ防止層５と鉄心１間の電気的接続がなされる
ため、実施の形態１〜実施の形態６のようなスロット１
１出口部での工作が不必要になり、工程が簡略化でき
る。また、機械的に許容歪みの大きな導電ゴム２４を使
用することで、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や運転の際の
起動・停止時の応力変化に対応し、鉄心１と表面コロナ
防止層５間の電気的接続を保持できる。また、熱硬化性
樹脂の加熱硬化時や運転の際の起動・停止時に、応力緩
和スペーサ２５，２６と表面コロナ防止層５間で剥離さ
せることで、対地絶縁層４内の亀裂発生や剥離を防止で
きる。

【００６２】実施の形態１１．以下、本発明の実施の形
態１１による高圧回転電機の固定子について説明する。
実施の形態１０の応力緩和スペーサ２５，２６をスロッ
ト１１の長手方向に対して複数の部分に分割した構成と
する。このとき、導電ゴム２４の挿入はその各部分を挿
入する度ごとに行なう。

【００６３】本実施の形態では、実施の形態１０の効果
に加え、各応力緩和スペーサ２５，２６毎に導電ゴム２
４の挿入を行うため、挿入する導電ゴム２４の長さを短
くでき、挿入が簡易にできる。

【００６４】実施の形態１２．以下、本発明の実施の形
態１２による高圧回転電機の固定子について説明する。
実施の形態１０のコの字型応力緩和スペーサ２５，Ｈ字
型の応力緩和スペーサ２６を、含浸する熱硬化性樹脂に
対して離型性を有するフッ素樹脂製にした。

【００６５】このように構成すれば、表面コロナ防止層
５とフッ素樹脂製応力緩和スペーサ間，およびフッ素樹
脂製応力緩和スペーサとスロット１１間に離型層ができ
る。このため、より弱い応力で剥離が生じ、対地絶縁層
４内の亀裂発生や剥離を防止できる。また、絶縁性材に
離型処理する必要がなく、製造工程を省略できる。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、鉄心に回転軸方向に伸びるスロットを複数有し、
導体上に対地絶縁層，半導電性の表面コロナ防止層を順
に備える固定子コイルをスロットのそれぞれに収納し、
樹脂によって一体含浸により構成される回転電機の固定
子において、各スロットのスロット壁面とこれに挿入し
た固定子コイルの間の少なくとも一部に、電気的に絶縁
性を有すると共に、樹脂に対して離型性を有する材料よ
りなる第１スペーサを備えたことにより、熱硬化性樹脂
の加熱硬化時や運転の際の起動・停止時に対地絶縁層内
の亀裂発生や剥離を防止できる回転電機の固定子を得る
ことができる。

【００６７】また、本発明の第２の構成によれば、第１
の構成において、第１スペーサを、表面の少なくとも固
定子コイル側に離型剤を設けたガラスエポキシ積層板と
したことにより、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や運転の際
の起動・停止時に対地絶縁層内の亀裂発生や剥離を防止
できる回転電機の固定子を得ることができる。

【００６８】また、本発明の第３の構成によれば、第１
の構成において、第１スペーサをフッ素樹脂としたこと
により、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や運転の際の起動・
停止時に対地絶縁層内の亀裂発生や剥離を防止できる回
転電機の固定子を得ることができる。

【００６９】また、本発明の第４の構成によれば、鉄心
に回転軸方向に伸びるスロットを複数有し、導体上に対
地絶縁層，半導電性の表面コロナ防止層を順に備える固
定子コイルをスロットのそれぞれに収納し、樹脂によっ
て一体含浸により構成される回転電機の固定子におい
て、各スロットの固定子コイルと対向するスロット壁面
の少なくとも一部に、電気的に絶縁性を有すると共に、
樹脂に対して離型性を有する材料よりなる離型層を備え
たことにより、熱硬化性樹脂の加熱硬化時や運転の際の
起動・停止時に対地絶縁層内の亀裂発生や剥離を防止で
きる回転電機の固定子を得ることができる。

【００７０】また、本発明の第５の構成によれば、第４
の構成において、離型層を、ニダックス処理によりスロ
ット壁面にメッキしたフッ素樹脂の離型層としたことに
より、第４の構成による効果に加え、製造工程が簡略化
できる回転電機の固定子を得ることができる。

【００７１】また、本発明の第６の構成によれば、第１
ないし第３のいずれかの構成において、スロット壁面と
固定子コイルの間の一部に、電気的に絶縁性を有すると
共に、樹脂に対して離型性を有する材料よりなる第１ス
ペーサを備え、各スロットのスロット壁面とこれに挿入
した固定子コイルの間の他部に電気的に導電性を有する
第２スペーサを備えたことにより、第１ないし第３のい
ずれかの構成による効果に加え、簡単な構成で確実に表
面コロナの発生を防止できる回転電機の固定子を得るこ
とができる。

【００７２】また、本発明の第７の構成によれば、第１
ないし第５のいずれかの構成において、スロット出口部
で鉄心と表面コロナ防止層を電気的に接続する導電手段
を備えたことにより、第１ないし第５のいずれかの構成
による効果に加え、確実に表面コロナの発生を防止でき
る回転電機の固定子を得ることができる。

【００７３】また、本発明の第８の構成によれば、第７
の構成において、導電手段を、スロットの出口部で鉄心
と接触し、スロット外部に伸びた固定子コイルを巻回す
る導電性弾性体で構成したことにより、確実に表面コロ
ナの発生を防止できる回転電機の固定子を得ることがで
きる。

【００７４】また、本発明の第９の構成によれば、第７
の構成において、導電手段を、固定子コイルの表面コロ
ナ防止層に巻回した導電部材と、その導電部材を鉄心に
接続する樹脂非接着性電線で構成したことにより、確実
に表面コロナの発生を防止できる回転電機の固定子を得
ることができる。

【００７５】また、本発明の第１０の構成によれば、第
６の構成において、第２スぺーサを導電性弾性体で構成
したことにより、確実に表面コロナの発生を防止できる
回転電機の固定子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による固定子のスロッ
ト出口部を示す斜視図である。

【図２】実施の形態１に係わる導電性弾性体である導
電リングを示す斜視図である。

【図３】実施の形態１に係わり、スロット内部におけ
る固定子を示す部分断面図である。

【図４】本発明の実施の形態３による固定子のスロッ
ト出口部を示す斜視図である。

【図５】実施の形態３に係わり、スロット内部におけ
る固定子を示す部分断面図である。

【図６】本発明の実施の形態５による固定子のスロッ
ト出口部を示す斜視図である。

【図７】実施の形態５に係わる導電性鍔を示す斜視図
である。

【図８】実施の形態５に係わり、スロット内部におけ
る固定子を示す部分断面図である。

【図９】本発明の実施の形態７に係わり、スロット内
部における固定子を示す部分断面図である。

【図１０】実施の形態７に係わる絶縁性応力緩和スペ
ーサを示す斜視図である。

【図１１】本発明に係る回転電機のスロットの対地絶
縁層に働く剪断応力を示す特性図である。

【図１２】本発明の実施の形態１０に係わり、スロッ
ト内部における固定子を示す部分断面図である。

【図１３】実施の形態１０に係わる応力緩和スペーサ
を示す斜視図である。

【図１４】従来の高圧回転電機の固定子の要部を示す
部分断面図である。

【符号の説明】

１鉄心、２固定子コイル、３コイル導体、４対
地絶縁層、５表面コロナ防止層、６上口コイル、７
下口コイル、８導電リング、９ａ，９ｂ接合部、１
０ウエッジ、１２離型面、１３応力緩和スペー
サ、１４導電性電線、１５樹脂非接着性電線、１６
離型層、１７ウエッジ下フィラー、１８中間フィ
ラー、１９下敷板、２０導電性鍔、２１ａ，２１ｂ
ボルト孔、２２絶縁性応力緩和スペーサ、２４導
電性弾性体。

フロントページの続き (72)発明者築地真東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者高田志郎東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄心に回転軸方向に伸びるスロットを複
数有し、導体上に対地絶縁層，半導電性の表面コロナ防
止層を順に備える固定子コイルを上記スロットのそれぞ
れに収納し、樹脂によって一体含浸により構成される回
転電機の固定子において、上記各スロットのスロット壁
面とこれに挿入した上記固定子コイルの間の少なくとも
一部に、電気的に絶縁性を有すると共に、上記樹脂に対
して離型性を有する材料よりなる第１スペーサを備えた
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】第１スペーサは、表面の少なくとも固定
子コイル側に離型剤を設けたガラスエポキシ積層板であ
ることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項３】第１スペーサは、フッ素樹脂で構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定
子。
【請求項４】鉄心に回転軸方向に伸びるスロットを複
数有し、導体上に対地絶縁層，半導電性の表面コロナ防
止層を順に備える固定子コイルを上記スロットのそれぞ
れに収納し、樹脂によって一体含浸により構成される回
転電機の固定子において、上記各スロットの上記固定子
コイルと対向するスロット壁面の少なくとも一部に、電
気的に絶縁性を有すると共に、上記樹脂に対して離型性
を有する材料よりなる離型層を備えたことを特徴とする
回転電機の固定子。
【請求項５】上記離型層は、ニダックス処理によりス
ロット壁面にメッキしたフッ素樹脂の離型層であること
を特徴とする請求項４記載の回転電機の固定子。
【請求項６】上記スロット壁面と上記固定子コイルの
間の一部に、電気的に絶縁性を有すると共に、上記樹脂
に対して離型性を有する材料よりなる第１スペーサを備
え、上記各スロットのスロット壁面とこれに挿入した上
記固定子コイルの間の他部に電気的に導電性を有する第
２スペーサを備えたことを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項７】上記スロット出口部で上記鉄心と上記表
面コロナ防止層を電気的に接続する導電手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の回転電機の固定子。
【請求項８】上記導電手段は、上記スロットの出口部
で上記鉄心と接触し、上記スロット外部に伸びた固定子
コイルを巻回する導電性弾性体であることを特徴とする
請求項７記載の回転電機の固定子。
【請求項９】上記導電手段は、上記固定子コイルの表
面コロナ防止層に巻回した導電部材と、その導電部材を
上記鉄心に接続する樹脂非接着性電線であることを特徴
とする請求項７記載の回転電機の固定子。
【請求項１０】第２スぺーサは、導電性弾性体で構成
されていることを特徴とする請求項６記載の回転電機の
固定子。