JPS62193520A - 絶縁コイル - 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】 【発明の属する技術分野］ 本発明は素線導体と絶縁被覆を施した素線を所定の個数集束し樹脂で固着させてなる素線コイルに内部電界緩和処理を施しかつその外側に対地絶縁層を設けてなるｗＡ縁ココイル関する。この種の絶縁コイルにおいては電気的応力にもとづく絶縁劣化に対してだけでなく、機械的応力あるいは熱的応力特に熱サイクルにもとづく応力に原因する絶縁劣化に対しても十分な予防処理を施すことが肝要である。 【従来技術とその問題点】

−ｍに回転電機の絶縁コイル特に高圧絶縁コイルとして
は第３図に例示する如く素線導体１１に絶縁被覆１２を
施した素線の表面に樹脂を塗布するか、あるいは前記素
線を樹脂中に浸すかしたものを所定の個数集束した上で
前記樹脂を加熱硬化させてなる素線コイル１３の外周面
に、ガラス布あるいはポリエステル不織布などの基材に
マイカはくのシートをはり合わせてなるマイカ絶縁テー
プを所定の量巻回し、エポキシ樹脂あるいはポリエステ
ル樹脂などの熱硬化性樹脂を真空含浸し加熱硬化させて
対地絶縁層１４を形成する真空含浸絶縁法が、あるいは
前記のマイカテープに半硬化性のエポキシ樹脂あるいは
ポリエステル樹脂を塗布したものを素線コイル１３に所
定の１１巻回した後加熱硬化させて対地絶縁層１４を形
成するレジンリッチ絶縁法かにより絶縁処理を施し、所
謂空隙なしの対地絶縁層１４を形成する如くした絶縁コ
イル１５が知られている。 前記の如く構成された絶縁コイル１５において素線コイ
ル１３に高電圧が印加されるとその平坦部１７における
電界に比較してより高い電界が素線コイル１３の角部１
６に現われる結果、前記角部１６付近の対地絶縁層１４
が電気的に劣化し耐電圧特性が低下することになる。こ
のような不都合を防止するために従来の絶縁コイル１５
においては、素線コイル（３の角部１６近傍の電界集中
を緩和する手段とじて絶縁コイル１５の内部に電界緩和
処理を施すことが行われている。 第４図に例示する絶縁コイル２０においては素線コイル
１３の外周面に電界緩和Ｎ１８を設け、その上に対地絶
縁層１４を形成する如くにし、その際電界緩和層１８と
素線コイル１３との電気的接続はその素線の絶縁被覆１
２を一部はぎ取り素線導体１１に電界緩和層を接触させ
る如くにした直接接続法か、あるいは素線の絶縁被覆１
２はそのままとし素線コイル１３の外周面に電界緩和１
１日を設け、素線導体１１に対しては静電的に接続する
間接接続法かによって行われる。その場合前記何れの方
法によっても結局電気的に接続されて素線導体１１と同
電位になる電界緩和層１８が素線コイル１３の角部１６
を覆うことにより、前記角部１６における素線導体１１
の曲率半径が見掛は上火になったことになり、この部分
における電界集中が緩和される結果、絶縁コイル２０の
対地絶縁層１４の耐電圧特性が著しく改善されることは
周知の如（である。 しかしながら回転電機の高圧絶縁コイルに生ずる応力と
しては単に前記の如き電気的応力にとどまらず機械的応
力、熱的応力特に熱サイクルによる応力が問題になる。 殊に電力供給のために近年さかんに行われるようになっ
た火力発電機の所謂ディリースタートストップ運転方式
の場合の固定子コイルにおいては従来この種発ｉｔｓの
それに比較してはるかに多数回の熱サイクルにさらされ
るから、この種固定子コイルの絶縁劣化の原因となる１
嬰な応力は熱サイクルによるものと考えて良い、したが
って第４図に例示する如き素線コイル１３の外周面に電
界緩和層１８を設けその外側に対地絶縁層１４を備えて
なる絶縁コイル２ｏにおいては、素線コイル１３１を界
緩和層１８並びに対地絶縁ｌ１１４のそれぞれにおいて
線膨張率が異なる場合には繰返し加えられる熱サイクル
応力により、相互の接着状況によっては電界緩和層１８
と対地絶縁層１４との間で、あるいは電界緩和層１８と
素線コイル１３との間で剥離が生ずる可能性がある。今
仮に前者の剥離が生じたとすると素線コイル１３と同電
位に保持されている電界緩和層１日の内部に空隙が生し
ることになり、該空隙において部分放電が発生し折角の
電界緩和効果が失われて対地絶縁層１４の耐電圧特性が
低下するに至る。また前者の剥離に加えて後者の＠離が
同時に生ずると素線コイル１３と対地絶縁層１４とが熱
サイクルの度に別々に伸縮することになるから、当該絶
縁コイル２ｏの軸方向にコイル端に至る曲線部分の対地
絶縁層１４に伸張と収縮とが反覆生ずる結果、前記曲線
部分において対地絶縁Ｎ１４が破断しその絶縁耐力が急
激に低下して重大事故に至る可能性がある。即ち従来の
素線コイル１３の外周に電界緩和層１８を設けその外側
に対地絶縁層１４を備えてなる絶縁コイル２ｏにおいて
は、熱サイクルによる応力が原因で対地絶縁Ｊｉ１４の
絶縁耐力が徐々に、あるいは場合によっては急激に低下
するという欠点を免れることができない。

【発明の目的］ 素線コイルの外周面に電界緩和層を設けその外側に対地
絶縁層を備えてなる従来の絶縁コイルが有する前記の如
き欠点に鑑み、本発明は簡単な手段により熱サイクルに
よる応力に対して極めて耐久性を存する電界緩和層を前
記素線コイルに設け、単に電気的にだけでな（機械的に
もまた熱的にも絶縁耐力の低下を生じ難くした絶縁コイ
ルを提供することを目的とする。 【発明の要点］ 前記の目的を達成するために本発明では首記の絶縁コイ
ルにおいて、該コイルの軸方向の直線部分および該直線
部分とコイル端との間の曲線部分とにわたり前記素線コ
イルの外周面に半導電性物質からなる電界緩和層を設け
、かつ前記素線コイルの全長にわたり最も外側にマイカ
絶縁テープと熱効果性樹脂とからなる対地絶縁層を施す
如くにするとともに、前記直線部分と曲線部分との前記
対地絶縁層の内側に半導電性の片面離型性電界緩和層を
その離型面側が前記半導電性物質からなる電界緩和層の
外周面に接触する如くに設け、かつ前記曲線部分には更
に前記片面離型性電界緩和層と前記半導電性物質からな
る電界緩和層との間に半導電性の伸縮性電界緩和層を挿
入し、かつ前記コイル端の前記素線コイルと前記対地絶
縁層との間に絶縁性の伸縮緩和層を設ける如くにするこ
とにより前記素線コイル、前記各電界緩和層並びに前記
対地絶縁層におけるそれぞれの線膨張率の相違にもとづ
く相対運動を、前記片面離型性電界緩和層、前記伸縮性
電界緩和層並びに前記伸１緩和層により吸収する如くに
するものである。 【発明の実施例】 次に図面に表わされた実施例にもとづいて本発明の詳細
な説明する。 本発明に関わる絶縁コイル１０においては、既に第３図
の絶縁コイル１５について説明した如く素線導体に絶縁
被覆を施した素線を所定の個数集束し樹脂で固着してな
る素線コイルｌを第１図に示す如く、軸方向に直線部分
１ａと曲線部分１ｂとにわたってポリエステル、ポリア
ミドなどの不織布あるいはガラス布などにカーボンが混
交されたレジンを含浸あるいは塗布したもの、またはカ
ーボンが混交されたレジンそのものである表面抵抗値が
１０！ないし１０’オームの半導電性からなり、その電
位が素線コイル１の電位と同一である電界緩和層３が、
後に絶縁コイル１０の最外周面に設けられる低抵抗層７
の全長と該低抵抗層に連続する如（に設けられる高抵抗
層８の半分の長さにまで達する距離にわたり素線コイル
１を覆う如くに設けられている。更に素線コイル１の曲
線部分１ｂには電界緩和層３の外側に厚さ約２ないし１
ｍでその表面抵抗値が電界緩和層３のそれと同等の１０
”ないし１０’オームの半導電性のゴムからなる伸縮性
電界緩和層４が設けられ、更に電界緩和層３及び伸縮性
電界緩和層４の端部から素線コイルｌのコイル端１ｃ全
体にわたり絶縁性のゴムからなる伸縮緩和層６が設けら
れる。 次に素線コイル１の直線部分１ａの電界緩和層３及び曲
線部分１ｂの伸縮性電界緩和層４の外側に、ポリエステ
ル、ポリイミドなどの高分子フィルムまたは不織布ある
いはガラス布などにカーボンを混交したレジンを含浸あ
るいは塗布したものの片面に、導電性シリコーン離型剤
の１００重量部にキシレン、トルエンあるいはトリクロ
エチレンなどの有機多剤の３０ないし１００重量部を添
加した導電性シリコーン溶液を塗布あるいは散布した後
風乾もしくは加温乾燥してなり、その表面抵抗値が１０
”ないし１０’オームである片面離型性のクロスあるい
はテープを、その離型面が電界緩和層３及び伸縮性電界
緩和層４に接する如くに巻回して片面離型性電界緩和層
５を形成し、更にその外側にポリエステル不織布、ガラ
ス布あるいは高分子フィルムなどを基材としたマイカテ
ープを巻回し、エポキシあるいはポリエステルなどの熱
硬化性樹脂を真空含浸して加熱硬化させるか、あるいは
前記マイカテープをエポキシ樹脂あるいはポリエステル
樹脂などで処理したセミキュア状のものを巻回し加熱硬
化させるかして対地絶ＬｉＪｉ２を形成する。 次に更に前記の如くにして構成された絶縁コイル１０の
対地絶縁層２と前記コイルが装着される回転電機の鉄心
との間の部分放電を抑制するために、半導電性塗料ある
いは半導電性テープを用いて絶縁コイルｌＯの直線部分
１ａと曲線部分１ｂとを覆う如くに低抵抗層７を設け、
更に低抵抗層７と端部がらの部分放電あるいはストリー
マ放電を防止するための高抵抗層８を低抵抗層７の端部
からコイル端１ｃに向かって適宜の距離設ける。 前記の如くにして構成された本発明の絶縁コイル１０に
おいては軽度の熱サイクルによる応力程度では容易に内
部の剥離を生ずることはないが、仮に過度の熱サイクル
による応力により剥離が生じたとしても、当該剥離個所
は電界緩和層３と片面離型性電界緩和層５との間か、あ
るいは伸縮性電界緩和層４と片面離型性電界緩和層５と
の間であり、その際前記剥離の生じた電界緩和層相互は
接触したまま相対運動を行うから、素線コイル１゜電界
緩和層３．伸縮性電界緩和層４並びに片面離型性電界緩
和層５の間にける電位関係は剥離の発生以前と変りがな
く、したがって各電界緩和層の電界緩和機能は損なわれ
ない。 その場合剥離が生じた結果として絶縁コイルとしてそれ
まで総合されていた線膨張率に替ってほぼ素線コイル１
のみの線膨張率が現われるから、曲線部分１ｂにおける
対地絶縁層２には剥離が生ずる以前よりは大なる伸縮に
よる機械的応力が加わるはずであるが、本発明の絶縁コ
イル１０においては曲線部分１ｂに伸縮性電界緩和層４
を、またコイル端１ｃには伸ＩＮ緩和Ｎ６を設けている
結果前記機械的応力の大部分が吸収され、対地絶縁層２
には伸縮にもとづく過大な応力が加わらなくなる。 本発明に関わる電界緩和処理を施した絶縁コイル（＾）
と従来通りの電界緩和処理を施した絶縁コイル（Ｂ）そ
れぞれの長尺ものにおいて、コイル端を拘束して常温か
ら１７０℃の間を昇降する温度条件における熱サイクル
を加え強制的にコイル内部に剥離が生ずる如くにして行
つた比較試験の結果をΔｔａｎ　δの変化で示したもの
が第２図である。 従来通りの絶＆！緩和処理を施した絶縁コイル（Ｂ）に
おいては素線コイル１と電界緩和層３との間で剥離が生
じた場合は熱サイクルによる伸縮にもとづく機械的応力
が加わる結果対地絶縁層２の特性が徐々に劣化して（Ｂ
１）に示す経過をたどり、また電界緩和層３と対地絶縁
層２との間で剥離を生じた場合は電界緩和機能が失われ
て（８，）に示す如く熱サイクル試験開始後１００サイ
クルあたりまでの間に対地絶縁層２の特性が急激に劣化
する経過をとり、何れにしても対地絶縁層２の特性が劣
化することを免れない、これに対して本発明の各電界緩
和層などを施した絶縁コイル（Ａ）においては、打音観
察によって熱サイクル試験開始後１００サイクル辺りま
でにコイル内部に剥離が生じていることが認められるに
もかかわらず、（Ａ＋）（Ａｘ）に示す如くΔｔａｎ　
δの変化がほとんどなく、剥離発生個所が所期の如く片
面離型性電界緩和Ｎ５の離型面側であり電界緩和の機能
がほとんど損なわれていないことが理解され、かつ伸縮
性電界緩和層４により曲線部分１ｂにおける対地絶縁ｌ
ｌＩ２の伸縮による機械的応力も所期の如くに緩和され
ていることも証明されている。

【発明の効果】

本発明は以上に説明した如く素線導体に絶縁被覆を施し
た素線を所定の個数集束し樹脂で固着させてなる素線コ
イルに内部電界処理を施しかつその外側に対地絶縁層を
設けてなる絶縁コイルにおいて、該コイルの軸方向の直
線部分及び該直線部分とコイル端との間の曲線部分とに
わたり前記素線コイルの外周面に半導電性物質からなる
電界緩和層を設け、かつ前記素線コイルの全長にわたり
最も外側にマイカ絶縁テープと熱硬化性樹脂とからなる
対地絶縁層を施す如くにするとともに、前記直線部分と
前記曲線部分との前記対地絶縁層の内側に半導電性の片
面離型性電界緩和層をその離型面側が前記半導電性物質
からなる電界緩和層の外周面に接する如くに設け、かつ
前記曲線部分には更に前記片面離型性電界緩和層と前記
半導電性物質からなる電界緩和層との間に半導電性の伸
縮性電界緩和層を挿入し、かつ前記コイル端の前記素線
コイルと前記対地絶縁層との間に絶縁性の伸縮緩和層を
設ける如くにすることにより、本発明に関わる＆＠縁コ
コイル万が一熱サイクルにもとづく応力により内部に剥
離が生じても、該剥離個所が前記片面離型性電界緩和層
の離型面側であり、かつ前記剥離面個所においては前記
片面離型性電界緩和層と前記電界緩和層とが相互に接触
したまま相対運動を行うから電界緩和の機能のｔ貝なわ
れることがなく、更に前記剥離が原因で生ずる対地絶縁
層における伸縮にもとづく機械的応力も前記伸縮性電界
緩和層と伸縮緩和層とにより吸収されるから対地絶縁層
の絶縁特性の劣化の虞れがなく、特に熱サイクルにもと
づく応力に対して格段に対地絶縁層の信組性が向上する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関わる絶縁コイルの主要部を示す概略
縦断面図を、第２図は熱サイクル試験における本発明に
関わる絶縁コイルと従来の絶縁コイルとのΔｔａｎ　δ
に関する特性を比較する線図を、第３図は素線コイル一
般の概略横断面図を、第４図は従来の半導電性絶縁緩和
層が設けられた絶縁コイルの概略横断面図をそれぞれ表
わす。 １：素線コイル、２：対地絶縁層、３：電界緩和層、４
：伸縮性電界緩和層、５：片面離型性電界緩和層、６：
伸ｍ緩和層、７：低抵抗層、８：高抵抗層、１０：絶縁
コイル、１ａ：絶縁コイルの直１，４人、１．茸山口　
六看 第１図 ヒートリイクル数（ロ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）素線導体に絶縁被覆を施した素線を所定の個数集束
   し樹脂で固着させてなる素線コイルに内部電界処理を施
   しかつその外側に対地絶縁層を設けてなる絶縁コイルに
   おいて、該コイルの軸方向の直線部分及び該直線部分と
   コイル端との間の曲線部分とにわたり前記素線コイルの
   外周面に半導電性物質からなる電界緩和層を設け、かつ
   前記素線コイルの全長にわたり最も外側にマイカ絶縁テ
   ープと熱硬化性樹脂とからなる対地絶縁層を施す如くに
   するとともに、前記直線部分と前記曲線部分との前記対
   地絶縁層の内側に半導電性の片面離型性電界緩和層をそ
   の離型面側が前記半導電性物質からなる電界緩和層の外
   周面に接するごとくに設け、かつ前記曲線部分には更に
   前記片面離型性電界緩和層と前記半導電性物質からなる
   電界緩和層との間に半導電性の伸縮性電界緩和層を挿入
   し、かつ前記コイル端の前記素線コイルと前記対地絶縁
   層との間に絶縁性の伸縮緩和層を設ける如くにしてなる
   ことを特徴とする絶縁コイル。