JPS6137721B2 - - Google Patents

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JPS6137721B2
JPS6137721B2 JP18108880A JP18108880A JPS6137721B2 JP S6137721 B2 JPS6137721 B2 JP S6137721B2 JP 18108880 A JP18108880 A JP 18108880A JP 18108880 A JP18108880 A JP 18108880A JP S6137721 B2 JPS6137721 B2 JP S6137721B2
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JP
Japan
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sic
electric field
field relaxation
paint layer
weight
Prior art date
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JP18108880A
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English (en)
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JPS57105903A (en
Inventor
Toshimitsu Yamada
Tetsuyuki Ishizaka
Yasuo Ookawa
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Toshiba Corp
Kyocera Chemical Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Chemical Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転電機固定子コイルエンドの電界
緩和材に係わり、特に、高電圧が課題される回転
電機の固定子コイルエンドに対する電界緩和材の
改良に関するものである。
一般に、高電圧回転電機の固定子コイルは導体
に有機または無機絶縁材料あるいは両者の組合わ
せにより成る絶縁材料により対地絶縁を旋し、固
定子鉄心のスロツト内に収まるコイル直線部分の
絶縁表面に、鉄心長と同一寸法か、もしくは鉄心
長よりも長い寸法の範囲に導電性塗料を塗布する
構成になつている。この固定子コイルを大地電位
に等しい固定子鉄心に収納した場合、固定子鉄心
と固定子コイルの表面とはコイル表面に塗られて
いる導電性塗料の抵抗による電位下降分の電位差
により、大地電位から浮いた状態にあるが、この
電位差は非常に小さいので導電性塗料の電位は大
地電位にほぼ等しい構造になる。
ところで、このような構造を有する固定子のコ
イル導体に電圧が課電された場合のコイルエンド
部は、導体と導電性塗料による接地電極とがそれ
ぞれ電極となる背後電極構成になり、電極間にお
ける電気力線が絶縁物の表面に交さし、かつ対向
する電極間の静電容量が大きいため、絶縁物面に
おけるコイル沿面方向の電位傾度が大きくなる。
特に、接地電極端においては電位傾度が著しく大
きくなつて、この電位傾度の大きい部分でコロナ
放電あるいは沿面放電が発生しやすくなる。ま
た、コイルに課電される電圧が高くなるにしたが
つて電位傾度が大きくなるので、定格電圧の高い
コイルでは放電が発生しやすい。
さて、このような高電圧回転電機の固定子コイ
ルを新しく製作した場合には、JEC―114
(1965)に準拠して絶縁耐力試験を実施すべき規
定がある。たとえば、回転電機の定格容量が
10000KWまたはそれ以上で、定格電圧Eが6000V
以上の場合 Et=2E+3000V(ただし実効値) にて示される試験電圧Etを1分間課電して、充
電部分に対する絶縁層の絶縁耐力試験に合格しな
ければならない。また、一般に回転電機の製造工
場においては、、上式で示されるEtにさらに1.1〜
2.0の係数を乗じた試験電圧にて、製造工程の途
中に適宜絶縁耐力試験を実施して回転電機の絶縁
部分の信頼性を確認している。
第1図は、従来の比較的定格電圧の低い回転電
機における固定子コイルエンド部の断面図を示す
ものである。第1図において、固定子コイルに課
題されると電位傾度が大きくなり放電が発生する
ため、導電性塗料層3の端部に電位傾度を緩和す
る電界緩和層4bを施して放電を抑制するように
している。この電界緩和層4bとしては、線形抵
抗特性の高抵抗塗料層や高抵抗テープ巻回層か
ら、最近では非線形抵抗特性を有するシリコンカ
ーバイド(以下、SiCと称する)を用いたSiC塗
料層、例えば特公昭37―10971号(ASEA社0282
ワニス)が一般に実用化されている。しかしなが
ら、一般に使用されているSiC塗料は、定格電圧
が30kVから40kVと高電圧になる回転電機固定子
コイルにおいては、前述したコイル絶縁部分の信
頼性確認の試験電圧すなわちコイルに課題される
電圧が非常に高くなるので、導電性塗料層3端に
おける電位傾度が著しく大きくなり、電位傾度を
緩和し放電の発生を抑制する能力が限界となつて
所定の試験電圧を課電する以前に放電の発生が大
となり、フラツシユオーバを起してコイル絶縁の
信頼性確認試験を実施することができない。そし
て従来このような現象に対処するためには、コイ
ル端部の長さを伸したり或いはコイル間隔を拡げ
るなど機器の形格を大きくせざるを得なかつた
が、小形化や単機大容量化が趨勢である現在では
このような方法を行なう事は不可能である。
一方、高電圧回転電機用にSiC塗料層について
の改善も従来から成されている。第2図は高電圧
回転電機用のSiC塗料方式による電界緩和層を施
した固定子コイルエンド部の断面図を示すもので
ある。第2図において、前述した電界緩和層に使
用れるSiC塗料層4bの電界緩和効果、すなわち
放電の発生を抑制する能力を向上させるために、
非線形抵抗特性を低くしたSiC塗料層4aを使用
した2段による電界緩和構成を施したり、或いは
第1図のSiC塗料層4bをSiC塗料層4aに代え
て使用するような方法を採つたりしている。ここ
で、従来から使用しているSiC塗料層4bの抵抗
特性は第3図の6に代表され、またSiC塗料層4
aの抵抗特性は第3図の7に夫々代表される。
SiC塗料層の非線形抵抗特性は、使用するSiC粒
子相互間の点接触抵抗特性であるため、従来から
使用しているSiC塗料層のSiC粒子径を大きくし
たり小さくしたりしてSiC塗料層の抵抗特性を調
整している。
第4図の5は、SiC塗料層に使用するSiC塗料
径と表面抵抗率との関係を示すを示すものであ
る。SiCの粒子径をJIS―R6001による粒度の種類
で表わすと、表面抵抗率ρ(Ω)(1kV/cmの
電界を加えての測定による表面抵抗率)は、粒度
が粗くなるにつれて表面抵抗率ρは低くなる。
定格電圧が30kVから40kVの高電圧回転電機の固
定子コイルエンドの電界緩和層、つまり使用する
SiC塗料層の表面抵抗率ρは、ρ<108(Ω)
であることが好ましく、その値を確保するために
は使用するSiCの粒子径を大きくしなければなら
ない。しかしながら、塗料層として構成される上
で、充填物であるSiCの粒子径は微粉であるほど
その塗布仕上り状態は良好であり、逆にSiC粒子
径が大きく粗くなるほど塗布表面の平滑性が失な
われ、SiC粒子の突起や塗布ムラが生じて、電界
緩和効果を期待するSiC塗料層表面に電界の集中
を起して放電が発生する。そして、従来のSiC粒
子を使用して表面抵抗率ρをρ<108〔Ω〕
にするには、第4図の5に示すように粒度が
#100以下の粗いSiC粒子を使用しなければなら
ず、その結果塗布層表面に突起を生じ高電圧固定
子コイルエンド部の電界緩和材としては有効的で
はない。更に、SiC塗料層における平滑な表面状
態を形成させるには、使用するSiCの粒度が
#320以上でなければならないことが、その後の
我々の実験において明らかになつている。
本発明は上記のような問題を解決するために成
されたもので、その目的は材料の表面抵抗率を適
正な値に低下させ、高電圧回転電機の固定子コイ
ルエンド部表面における沿面方向の電位傾度を小
さくしてコイルエンド部の放電の発生を確実に抑
制することが可能な極めて安定した電界緩和効果
を有する高電圧機種用として最適な電界緩和材を
提供することにある。
上記の目的を達成するために本発明では、回転
電機の固定子コイルエンド部絶縁層表面の導電性
塗料層に連接して施され、シリコンカーバイド
(SiC)を含有し電位傾度を緩和するための電界
緩和材において、粒度が#320以上のシリコンカ
ーバイド100重量部に対して、半導電性材料であ
る5〜50重量部の四三酸化鉄を充填して構成する
ことにより、電界緩和材の表面抵抗率を適正な値
に低下させるようにしたことを特徴とする。
以下、図面を参照して本発明の第1の実施例に
ついて説明する。第4図の6は、本発明による電
界緩和材としてのSiC塗料層の表面抵抗特性
(SiC粒子径と表面抵抗率ρの関係)例を示す
ものである。つまり、SiC塗料は一般にSiC粒子
粉とバインダー、及びこのバインダーを溶解しそ
の塗布を容易にする溶剤とから成るが、、本実施
例による電界緩和材としては、このSiC粒子粉
100重量部に対して半導電性材料である5〜50重
量部の四三酸化鉄(Fe3O4)を充填して構成した
SiC塗料層、或いは該SiC塗料を基材に塗布また
は含浸した電解緩和テープを用いる。
かかる構成の電界緩和材は、第4図の6に示す
如くSiC粒子粉の粒度が#400以下の範囲で表面
抵抗率ρがρ<108(Ω)の値を得、塗料と
しての表面の平滑状態を保つ粒度#320以上の
SiC粒子径を使用することが可能となり、もつて
SiC粒子の表面状態がよくなつて微小な局部電界
ができず、高電圧回転電機の固定子コイルエンド
部の最良な電界緩和効果を得ることができる。ま
た、装着される回転電機の定格に応じて最良な抵
抗特性を得るために、SiC粒子径の変更なしに固
定の粒子径にて微調整を行なうことが可能とな
る。
上述したように、SiC塗料層を構成するSiC粒
子粉100重量部に対して半導電性材料である5〜
50重量部の四三酸化鉄を充填して構成したSiC塗
料層、或いは該SiC塗料を基材に塗布または含浸
した電界緩和テープは、塗料としての表面状態の
平滑性を損なうことなく、且つ表面抵抗率ρ
ρ<108(Ω)を示し、高電圧回転電機の固定
子コイルエンド部に対して最良の電界緩和効果を
有するものである。なお、上記において四三酸化
鉄の最適充填量は、使用するSiC粉によつて異な
るが、汎用のSiC粉の使用においては、SiC100重
量部に対して5〜50重量部充填して抵抗値の調整
を図ることができる。また、これらの塗料を塗布
または含浸して成る電界緩和テープにおける基材
としては、ポリエステルテープやコロナ浸食に強
いガラス繊維の紡繊、貼合せ、ロービング材を用
いることが望ましい。
次に、本発明の第2の実施例について図面を参
照して説明する。第5図の7は、本発明による電
界緩和材としてのSiC塗料層の表面抵抗特性
(SiC粒子径と表面抵抗率ρの関係)例を示す
ものである。つまり、SiC塗料は一般にSiC粒子
粉とバインダー、及びこのバインダーを溶解しそ
の塗布を容易にする溶剤とから成るが、本実施例
による電界緩和材としては、このSiC粒子粉の重
量の50パーセント以上をその4H結晶形を含有し
て構成したSiC塗料層、或いは該SiC塗料を基材
に塗布または含浸した電界緩和テープを用いる。
かかる構成の電界緩和材は、第5図の7に示す
如くSiC粉の粒度が#1000以下の範囲で表面抵抗
率ρがρ<108(Ω)の値を得、塗料として
の表面の平滑状態を保つ粒度#320以上のSiC粒
子径を使用することが可能となり、高電圧回転電
機の固定子コイルエンド部の最良な電界緩和効果
を得ることができる。また、第5図の6はSiC塗
料層を構成するSiC粒子粉の重量の50パーセント
以下をその4H結晶形を含有して構成したSiC塗料
層における表面抵抗特性を示すものであるが、こ
れにおいては表面抵抗率ρがρ<108(Ω)
の値を、粒度#320以上のSiC粒度径で得ること
はできない。
上述したように、SiC塗料層を構成するSiC粒
子粉の重量の50パーセント以上をその4H結晶形
を含有して構成したSiC塗料層、或いは該SiC塗
料を基材に塗布または含浸した電界緩和テープ
は、塗料としての表面状態の平滑性を損なうこと
なく、且つ表面抵抗率ρはρ<108(Ω)を
示し、高電圧回転電機の固定子コイルエンド部に
対して最良の電界緩和効果を有するものである。
なお、上記においてSiC粉の4H結晶形の含有率と
しては、その重量の60〜80パーセントとするのが
最も好ましい。また、これらの塗料を塗布または
含浸して成る電界緩和テープにおける基材として
は、前記実施例と同様にポリエステルテープやコ
ロナ浸食に強いガラス繊維の紡繊、貼合せ、ロー
ビング材を用いることが好ましい。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を変更しない範囲で種々に変形し
て実施することができるものである。
以上説明したように本発明によれば、回転電機
の固定子コイルエンド部絶縁層表面の導電性塗料
層に連接して施され、シリコンカーバイド
(SiC)を含有し電位傾度を緩和するための電界
緩和材において、粒度が#320以上のシリコンカ
ーバイド100重量部に対して、半導電性材料であ
る5〜50重量部の四三酸化鉄を充填して構成する
ようにしたので、その表面抵抗率を適正な値に低
下させて高電圧機種用として容易に適用でき、固
定子コイルエンド部表面における沿面方向の電位
傾度を小さくしてコイルエンド部の放電の発生を
確実に抑制することが可能な極めて安定した電界
緩和効果を有する信頼性の高い電界緩和材が提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は電界緩和層を施した回転電
機の固定子コイルエンド部を示す断面図、第3図
はSiC塗料層の非線形抵抗特性を示す図、第4図
は本発明の一実施例による表面抵抗特性を示す
図、第5図は本発明の他の実施例による表面抵抗
特性を示す図である。 1…コイル導体、2…絶縁層、3…導電性塗料
層、4a…高電圧用SiC塗料層、4b…低電圧用
SiC塗料層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転電機の固定子コイルエンド部絶縁層表面
    の導電層に連接して施され、シリコンカーバイド
    (SiC)を含有し電位傾度を緩和するための電界
    緩和材において、粒度が#320以上のシリコンカ
    ーバイド100重量部に対して、半導電性材料であ
    る5〜50重量部の四三酸化鉄を充填して構成する
    ようにしたことを特徴とする電界緩和材。 2 シリコンカーバイドは、重量の50パーセント
    以上をその4H結晶形により構成するようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電
    界緩和材。 3 材料をガラスクロス、ポリエステルクロス等
    の基材に塗布あるいは含浸させ、電界緩和テープ
    とするようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項または第2項記載の電界緩和材。
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JPH0365408U (ja) * 1989-10-30 1991-06-26
JP2007014149A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Toshiba Corp 電界緩和テープ及び回転機固定子コイル

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