(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子、及び
前記固定子に対して回転可能な回転子
を備え、
前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心に設けられた固定子コイルとを有しており、
前記固定子コイルは、導線部材によって構成されており、
前記導線部材は、前記導線部材の長さ方向に沿って配置された導体と、電気絶縁性を持ち前記導体の外周を覆う内層被覆部と、前記内層被覆部の外周を覆う外層被覆部とを有しており、
前記外層被覆部の外面には、前記導線部材の長さ方向に沿った第１外層面と、前記第１外層面の両縁部に一対の第１角部を介して個別に隣接している一対の側面とが形成されており、
前記固定子コイルは、前記固定子鉄心から外部へ突出するコイルエンドを有しており、
前記外層被覆部は、コロナシールド層と、前記導線部材の長さ方向へ前記コロナシールド層に連続している電界緩和層とを有しており、
前記コイルエンドにおける前記外層被覆部には、前記コロナシールド層と前記電界緩和層との間に位置する境界線が形成されており、
前記境界線は、前記第１外層面に位置する第１外層面境界部分と、前記一対の側面のそれぞれに位置する一対の側面境界部分とを有しており、
前記第１外層面境界部分は、前記コロナシールド層から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっており、
前記導線部材の長さ方向に沿った直線の位置で前記外層被覆部を切断して展開したときの展開平面において、前記湾曲部は、前記一対の第１角部のそれぞれの位置で前記一対の側面境界部分に滑らかに連続して繋がった曲線になっている回転電機。
【請求項２】
前記外層被覆部は、前記内層被覆部の外面に形成されており、
前記外層被覆部の外面には、前記導線部材の厚さ方向で前記第１外層面と対向する第２外層面が形成されており、
前記一対の側面は、前記第２外層面の両縁部に一対の第２角部を介して個別に隣接しており、
前記境界線は、前記第２外層面に位置する第２外層面境界部分を有し、前記第１外層面境界部分、一方の前記側面境界部分、前記第２外層面境界部分及び他方の前記側面境界部分が連続して繋がった一つの無端状の線になっており、
前記湾曲部の中間部の位置は、前記一対の第１角部のそれぞれに位置する第１交差点よりも前記固定子鉄心から離れた位置となっており、
前記導線部材の長さ方向に直交する平面で前記導線部材を切断したときの前記第１角部は、前記第１外層面及び前記側面の間で連続する曲線状になっており、
前記導線部材の長さ方向に直交する平面で前記導線部材を切断したときの前記第２角部は、前記第２外層面及び前記側面の間で連続する曲線状になっている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
固定子、及び
前記固定子に対して回転可能な回転子
を備え、
前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心に設けられた固定子コイルとを有しており、
前記固定子コイルは、導線部材によって構成されており、
前記導線部材は、前記導線部材の長さ方向に沿って配置された導体と、電気絶縁性を持ち前記導体の外周を覆う内層被覆部と、前記内層被覆部の外周を覆う外層被覆部とを有しており、
前記外層被覆部の外面には、前記導線部材の長さ方向に沿った第１外層面と、前記第１外層面の両縁部に一対の第１角部を介して個別に隣接している一対の側面とが形成されており、
前記固定子コイルは、前記固定子鉄心から外部へ突出するコイルエンドを有しており、
前記外層被覆部は、前記導線部材の長さ方向へ順次連続しているコロナシールド層、第１電界緩和層及び第２電界緩和層を有しており、
前記第１電界緩和層の抵抗率と、前記第２電界緩和層の抵抗率とは、互いに異なっており、
前記コイルエンドにおける前記外層被覆部には、前記コロナシールド層と前記第１電界緩和層との間に位置する第１境界線と、前記第１電界緩和層と前記第２電界緩和層との間に位置する第２境界線とが複数の境界線として形成されており、
前記複数の境界線のそれぞれは、前記第１外層面に位置する第１外層面境界部分と、前記一対の側面のそれぞれに位置する一対の側面境界部分とを有しており、
前記複数の境界線の少なくともいずれかの前記第１外層面境界部分は、前記コロナシールド層から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっており、
前記導線部材の長さ方向に沿った直線の位置で前記外層被覆部を切断して展開したときの展開平面において、前記湾曲部は、前記一対の第１角部のそれぞれの位置で前記一対の側面境界部分に滑らかに連続して繋がった曲線になっている回転電機。
【請求項４】
前記外層被覆部は、前記内層被覆部の外面に形成されており、
前記外層被覆部の外面には、前記導線部材の厚さ方向で前記第１外層面と対向する第２外層面が形成されており、
前記一対の側面は、前記第２外層面の両縁部に一対の第２角部を介して個別に隣接しており、
前記複数の境界線のそれぞれは、前記第２外層面に位置する第２外層面境界部分を有し、前記第１外層面境界部分、一方の前記側面境界部分、前記第２外層面境界部分及び他方の前記側面境界部分が連続して繋がった一つの無端状の線になっており、
前記湾曲部の中間部の位置は、前記一対の第１角部のそれぞれに位置する第１交差点よりも前記固定子鉄心から離れた位置となっており、
前記導線部材の長さ方向に直交する平面で前記導線部材を切断したときの前記第１角部は、前記第１外層面及び前記側面の間で連続する曲線状になっており、
前記導線部材の長さ方向に直交する平面で前記導線部材を切断したときの前記第２角部は、前記第２外層面及び前記側面の間で連続する曲線状になっている請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記第２電界緩和層の抵抗率は、前記第１電界緩和層の抵抗率よりも高くなっている請求項３又は請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記導線部材の長さ方向における前記第１境界線と前記第２境界線との間の距離は、２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記導線部材の長さ方向に直交する平面で前記導線部材を切断したときの前記第１角部の形状は、前記第１外層面及び前記側面のそれぞれが交差して形成された点状、及び前記第１外層面及び前記側面のいずれに対しても鈍角に傾斜する直線状のいずれかである請求項１又は請求項３に記載の回転電機。
【請求項８】
前記展開平面における前記境界線の形状は、前記導線部材の長さ方向に沿った直線に関して対称な形状である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記湾曲部の中で前記第１角部に位置する点を第１交差点とし、前記湾曲部の中で前記導線部材の長さ方向へ前記第１交差点から最も離れた点を湾曲部変曲点とすると、
前記導線部材の長さ方向における前記湾曲部変曲点と前記第１交差点との間の距離は、前記第１外層面の幅寸法に対して、０．３倍から１．５倍の範囲の距離である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記導線部材の長さ方向における前記湾曲部変曲点と前記第１交差点との間の距離は、前記第１外層面の幅寸法に対して、０．４倍から０．８倍の範囲の距離である請求項９に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを有する回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子コイルのコイルエンドにおける複数の導体間にコロナ放電が発生することを抑制するために、各導体を被覆する絶縁層の外周面に低抵抗コロナシールド層を形成するとともに、非線形抵抗特性を持つ電界緩和層を低抵抗コロナシールド層に連続させて絶縁層の外周面に形成した回転電機が知られている。このような従来の回転電機では、低抵抗コロナシールド層と電界緩和層との境界線の一部が、導体の長さ方向に対して傾斜する傾斜部分となっている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５４−１２５４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転電機では、導体に電圧を加えると、電界緩和層と導体との電位差に基づいて絶縁層に充電電流が発生する。絶縁層に発生した充電電流は、電界緩和層及び低抵抗コロナシールド層を流れる。充電電流は、低抵抗コロナシールド層と電界緩和層との境界線で最大となる。【０００５】
特許文献１に示されている従来の回転電機では、低抵抗コロナシールド層と電界緩和層との境界線の一部が傾斜部分となっている。従って、充電電流は、導体の周方向にわたって均一にならず、境界線の傾斜部分の端部に集中してしまう。電界緩和層に流れる充電電流が境界線の傾斜部分の端部に集中すると、電界緩和層の温度が局部的に高温になり、電界緩和層の熱劣化により電界緩和層の電界緩和機能が低下してしまう。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コイルエンドにおけるコロナ放電の発生をより確実に抑制することができる回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による回転電機は、固定子、及び固定子に対して回転可能な回転子を備え、固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に設けられた固定子コイルとを有しており、固定子コイルは、導線部材によって構成されており、導線部材は、導線部材の長さ方向に沿って配置された導体と、電気絶縁性を持ち導体の外周を覆う内層被覆部と、内層被覆部の外周を覆う外層被覆部とを有しており、外層被覆部の外面には、導線部材の長さ方向に沿った第１外層面と、第１外層面の両縁部に一対の第１角部を介して個別に隣接している一対の側面とが形成されており、固定子コイルは、固定子鉄心から外部へ突出するコイルエンドを有しており、外層被覆部は、コロナシールド層と、導線部材の長さ方向へコロナシールド層に連続している電界緩和層とを有しており、コイルエンドにおける外層被覆部には、コロナシールド層と電界緩和層との間に位置する境界線が形成されており、境界線は、第１外層面に位置する第１外層面境界部分と、一対の側面のそれぞれに位置する一対の側面境界部分とを有しており、第１外層面境界部分は、コロナシールド層から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっており、導線部材の長さ方向に沿った直線の位置で外層被覆部を切断して展開したときの展開平面において、湾曲部は、一対の第１角部のそれぞれの位置で一対の側面境界部分に滑らかに連続して繋がった曲線になっている。【０００８】
この発明による回転電機は、固定子、及び固定子に対して回転可能な回転子を備え、固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に設けられた固定子コイルとを有しており、固定子コイルは、導線部材によって構成されており、導線部材は、導線部材の長さ方向に沿って配置された導体と、電気絶縁性を持ち導体の外周を覆う内層被覆部と、内層被覆部の外周を覆う外層被覆部とを有しており、外層被覆部の外面には、導線部材の長さ方向に沿った第１外層面と、第１外層面の両縁部に一対の第１角部を介して個別に隣接している一対の側面とが形成されており、固定子コイルは、固定子鉄心から外部へ突出するコイルエンドを有しており、外層被覆部は、導線部材の長さ方向へ順次連続しているコロナシールド層、第１電界緩和層及び第２電界緩和層を有しており、第１電界緩和層の抵抗率と、第２電界緩和層の抵抗率とは、互いに異なっており、コイルエンドにおける外層被覆部には、コロナシールド層と第１電界緩和層との間に位置する第１境界線と、第１電界緩和層と第２電界緩和層との間に位置する第２境界線とが複数の境界線として形成されており、複数の境界線のそれぞれは、第１外層面に位置する第１外層面境界部分と、一対の側面のそれぞれに位置する一対の側面境界部分とを有しており、複数の境界線の少なくともいずれかの第１外層面境界部分は、コロナシールド層から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっており、導線部材の長さ方向に沿った直線の位置で外層被覆部を切断して展開したときの展開平面において、湾曲部は、一対の第１角部のそれぞれの位置で一対の側面境界部分に滑らかに連続して繋がった曲線になっている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による回転電機によれば、コイルエンドにおけるコロナ放電の発生をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機を示す縦断面図である。
【図２】図１のコイルエンドの要部を示す拡大図である。
【図３】図２のコイルエンドにおける導線部材を示す斜視図である。
【図４】図３の導線部材を下方から見たときの状態を示す斜視図である。
【図５】図４の導線部材の長さ方向に沿った直線の位置で外層被覆部を切断して展開した状態を示す展開図である。
【図６】比較例による導線部材のモデルの構成を示す斜視図である。
【図７】実施例及び比較例のそれぞれで導線部材における局所発熱密度を比較したグラフである。
【図８】実施例及び比較例のそれぞれで導線部材における局所発熱温度を比較したグラフである。
【図９】実施例及び比較例のそれぞれで導線部材の電界緩和層の絶縁破壊電圧を比較したグラフである。
【図１０】この発明の実施の形態２による回転電機における外層被覆部を切断して展開した状態を示す展開図である。
【図１１】図１０の第１外層面の幅寸法Ｄに対する距離Ｌの比Ｒと、電界緩和層における局所発熱密度との関係を示すグラフである。
【図１２】この発明の実施の形態３による回転電機のコイルエンドにおける導線部材を示す斜視図である。
【図１３】図１２の導線部材の長さ方向に沿った直線の位置で外層被覆部を切断して展開した状態を示す展開図である。
【図１４】この発明の実施の形態４による回転電機のコイルエンドにおける導線部材を示す斜視図である。
【図１５】図１４の導線部材の長さ方向に沿った直線の位置で外層被覆部を切断して展開した状態を示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回転電機を示す縦断面図である。回転電機１は、電機子としての固定子２と、固定子２に対して回転可能な回転子３とを有している。回転電機１は、タービン発電機などに用いられる大型の回転電機である。
【００１２】
固定子２は、軸線を持つ円筒状の固定子鉄心４と、固定子鉄心４に設けられた電機子コイルとしての固定子コイル５とを有している。
【００１３】
固定子鉄心４の内周面には、複数のスロット４１が固定子鉄心４の周方向へ互いに間隔をあけて設けられている。各スロット４１は、固定子２の軸線に沿った溝である。
【００１４】
固定子コイル５は、各スロット４１の内部に収納されたコイル収納部５ａと、固定子鉄心４から外部へ突出するコイルエンド５ｂとを有している。また、固定子コイル５は、複数の導線部材５１によって構成されている。複数の導線部材５１のそれぞれのうち、各スロット４１の内部に収納された部分は、コイル収納部５ａに含まれている。複数の導線部材５１のそれぞれのうち、固定子鉄心４から外部へ突出する部分は、コイルエンド５ｂに含まれている。
【００１５】
コイル収納部５ａにおける複数の導線部材５１は、スロット４１の内部で固定子２の径方向へ互いに重なっている。コイルエンド５ｂにおける複数の導線部材５１は、互いに異なる２つのスロット４１のそれぞれに収納されたコイル収納部５ａの導線部材５１同士を電気的に接続している。
【００１６】
回転子３は、固定子２と同軸に配置されている。また、回転子３は、円柱状の回転子鉄心と、回転子鉄心に設けられた図示しない回転子コイルとを有している。
【００１７】
回転子３は、固定子２の軸線を中心として回転可能になっている。回転子３の回転子コイルには、界磁電流が流れる。回転子３の回転子コイルに界磁電流が流れている状態で回転子３が固定子２に対して回転することにより、固定子コイル５の導線部材５１には誘導起電力が発生する。
【００１８】
図２は、図１のコイルエンド５ｂの要部を示す拡大図である。コイルエンド５ｂでは、複数の導線部材５１が隙間を介して並んでいる。コイルエンド５ｂの各導線部材５１は、固定子鉄心４から軸線方向へ延びる延在部と、延在部の端部から固定子鉄心４の径方向外側へ固定子２の軸線に対して傾斜して延びる拡張部とを有している。
【００１９】
図３は、図２のコイルエンド５ｂにおける導線部材５１を示す斜視図である。また、図４は、図３の導線部材５１を下方から見たときの状態を示す斜視図である。導線部材５１は、導線部材５１の長さ方向に沿って配置された導体５２と、導体５２の外周を覆う内層被覆部５３と、内層被覆部５３の外周を覆う外層被覆部５４とを有している。
【００２０】
導体５２は、導電性を持つ複数の素線を束ねて構成されている。導体５２を構成する素線の材料としては、銅などが用いられている。
【００２１】
内層被覆部５３は、電気絶縁性を持つ絶縁層である。この例では、優れた耐コロナ放電特性を持つマイカテープに熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁層が内層被覆部５３として用いられている。また、この例では、マイカテープを導体５２の外周に巻いた後、このマイカテープに熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を硬化させることにより、内層被覆部５３を導体５２の外周に形成している。
【００２２】
外層被覆部５４は、コロナシールド層５４１と、電界緩和層５４２とを有している。コロナシールド層５４１の抵抗率は、電界緩和層５４２の抵抗率よりも低くなっている。
【００２３】
コロナシールド層５４１は、図２に示すように、コイル収納部５ａにおける各導線部材５１に設けられている。また、コロナシールド層５４１は、コイル収納部５ａからコイルエンド５ｂの一部にも及んでいる。この例では、コイルエンド５ｂにおける各導線部材５１の延在部を通って拡張部の一部にまでコロナシールド層５４１が及んでいる。
【００２４】
この例では、コロナシールド層５４１が固定子鉄心４に電気的に接続されている。これにより、スロット４１の内部でコイル収納部５ａの導線部材５１から部分放電が生じることが抑制される。また、この例では、固定子鉄心４が接地電位に設定されている。従って、この例では、コロナシールド層５４１が接地電位になる。コロナシールド層５４１は、例えばカーボン粉末混入塗料をコイルエンド５ｂの内層被覆部５３の外周面に塗布することにより形成することができる。
【００２５】
電界緩和層５４２は、図２に示すように、コイルエンド５ｂにおける各導線部材５１に設けられている。また、電界緩和層５４２は、導線部材５１の長さ方向へコロナシールド層５４１に連続している。即ち、電界緩和層５４２は、導線部材５１の長さ方向へコロナシールド層５４１と直列に接続されている。さらに、電界緩和層５４２は、導線部材５１の中でコロナシールド層５４１よりも固定子鉄心４から離れた部分に設けられている。
【００２６】
電界緩和層５４２は、非線形抵抗材料によって構成された非線形抵抗層である。非線形抵抗材料は、電界緩和層５４２に加わる電界強度の上昇に伴って抵抗率が非線形的に低下する特性を持つ材料である。非線形抵抗材料としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの非線形抵抗粒子と絶縁樹脂とを混合した材料が挙げられる。電界緩和層５４２を内層被覆部５３の外周面に形成する方法としては、非線形抵抗材料を半硬化状態でテープ形状としたものを内層被覆部５３の外周面に巻きつけて熱硬化させる方法、非線形抵抗材料を液体状にしたものを内層被覆部５３の外周面に塗布して乾燥させる方法などが挙げられる。
【００２７】
外層被覆部５４の外面には、第１外層面５１ａ、第２外層面５１ｂ及び一対の側面５１ｃが導線部材５１の長さ方向に沿ってそれぞれ形成されている。この例では、導線部材５１の長さ方向に直交する平面で切断したときの導線部材５１の断面形状が、第１外層面５１ａ、第２外層面５１ｂ及び一対の側面５１ｃによって矩形状になっている。
【００２８】
第１外層面５１ａ及び第２外層面５１ｂは、導線部材５１の厚さ方向で互いに対向している。一対の側面５１ｃは、導線部材５１の幅方向で互いに対向している。導線部材５１の厚さ方向は、導線部材５１の長さ方向に直交する方向である。導線部材５１の幅方向は、導線部材５１の長さ方向及び厚さ方向のいずれにも直交する方向である。
【００２９】
一対の側面５１ｃは、第１外層面５１ａの両縁部に一対の第１角部５１ｄを介して個別に隣接し、かつ第２外層面５１ｂの両縁部に一対の第２角部５１ｅを介して個別に隣接している。この例では、導線部材５１の長さ方向に直交する平面で導線部材５１を切断したときの各第１角部５１ｄの形状が、第１外層面５１ａ及び側面５１ｃの間で連続する曲線状になっている。また、この例では、導線部材５１の長さ方向に直交する平面で導線部材５１を切断したときの各第２角部５１ｅの形状が、第２外層面５１ｂ及び側面５１ｃの間で連続する曲線状になっている。
【００３０】
コイルエンド５ｂの各導線部材５１における外層被覆部５４には、コロナシールド層５４１と電界緩和層５４２との間に位置する境界線５４３が形成されている。
【００３１】
境界線５４３は、第１外層面５１ａに位置する第１外層面境界部分５４３ａと、第２外層面５１ｂに位置する第２外層面境界部分５４３ｂと、一対の側面５１ｃのそれぞれに位置する一対の側面境界部分５４３ｃとを有している。境界線５４３は、第１外層面境界部分５４３ａ、一方の側面境界部分５４３ｃ、第２外層面境界部分５４３ｂ及び他方の側面境界部分５４３ｃが連続して繋がった一つの無端状の線になっている。
【００３２】
第１外層面境界部分５４３ａは、コロナシールド層５４１から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっている。また、第１外層面境界部分５４３ａの両端部には、一対の第１角部５１ｄのそれぞれに位置する第１交差点５４３ｄがそれぞれ設定されている。この例では、２つの第１交差点５４３ｄのそれぞれの位置が導線部材５１の長さ方向で互いに同じ位置となっている。湾曲部である第１外層面境界部分５４３ａでは、第１外層面境界部分５４３ａの中間部の位置が各第１交差点５４３ｄの位置よりも固定子鉄心４から離れた位置となっている。第１外層面境界部分５４３ａの両端部は、一対の第１角部５１ｄのそれぞれに位置する２つの第１交差点５４３ｄで一対の側面境界部分５４３ｃに滑らかに連続している。
【００３３】
各側面境界部分５４３ｃは、第１角部５１ｄから第２角部５１ｅに向かって固定子鉄心４に近づく方向へ延びる線である。これにより、各側面境界部分５４３ｃは、導線部材５１の長さ方向に対して傾斜する傾斜部になっている。また、各側面境界部分５４３ｃは、湾曲部である第１外層面境界部分５４３ａから滑らかに連続する曲線になっている。
【００３４】
第２外層面境界部分５４３ｂは、一方の第２角部５１ｅから他方の第２角部５１ｅに達する線である。この例では、第２外層面境界部分５４３ｂが、導線部材５１の幅方向に沿った直線になっている。また、第２外層面境界部分５４３ｂの両端部には、一対の第２角部５１ｅのそれぞれに位置する第２交差点５４３ｅがそれぞれ設定されている。この例では、２つの第２交差点５４３ｅのそれぞれの位置が導線部材５１の長さ方向で互いに同じ位置となっている。第２外層面境界部分５４３ｂの両端部は、一対の第２角部５１ｅのそれぞれに位置する２つの第２交差点５４３ｅで一対の側面境界部分５４３ｃに滑らかに連続している。これにより、各側面境界部分５４３ｃは、２つの第２交差点５４３ｅで第２外層面境界部分５４３ｂに滑らかに連続する曲線になっている。
【００３５】
コイルエンド５ｂにおいて互いに隣り合う２本の導線部材５１は、一方の導線部材５１の第１外層面５１ａと、他方の導線部材５１の第２外層面５１ｂとを互いに対向させた状態で配置されている。また、コイルエンド５ｂでは、図２に示すように、一方の導線部材５１における第１交差点５４３ｄと、他方の導線部材５１における第２交差点５４３ｅとの間の距離が可能な限り短くなるように各導線部材５１が配置されている。
【００３６】
コイルエンド５ｂでは、一方の導線部材５１における第１交差点５４３ｄと、他方の導線部材５１における第２交差点５４３ｅとの間の距離が短いほど、２本の導線部材５１の間にコロナ放電が発生することが抑制される。従って、一方の導線部材５１における第１交差点５４３ｄと、他方の導線部材５１における第２交差点５４３ｅとの間の距離が最短距離であることが望ましい。
【００３７】
ここで、コイルエンド５ｂにおける各導線部材５１の表面電位は、接地電位となるコロナシールド層５４１の端部の位置から離れる方向に向かって上昇し、コロナシールド層５４１から十分離れた位置では導体５２の電位と同電位となる。外層被覆部５４に電界緩和層５４２が含まれていない場合、コロナシールド層５４１の端部では、導線部材５１の表面に沿った沿面電界強度が急激に高くなることから、部分放電が発生しやすくなる。しかし、本実施の形態では、コロナシールド層５４１の端部に電界緩和層５４２が連続している。従って、導線部材５１の表面に沿った電界の急激な上昇が抑制され、部分放電の発生が抑制される。
【００３８】
コイルエンド５ｂでは、導体５２に電圧が加わったとき、電界緩和層５４２の非線形抵抗特性に応じて電界緩和層５４２での電圧が決まる。これにより、内層被覆部５３には、電界緩和層５４２と導体５２との間の電位差に基づいて、充電電流が発生する。内層被覆部５３に発生した充電電流は、電界緩和層５４２に蓄積されて流れ、コロナシールド層５４１に流れ込む。このとき、境界線５４３において充電電流が最大になる。
【００３９】
境界線５４３の各側面境界部分５４３ｃは、導線部材５１の長さ方向に対して傾斜している。従って、電界緩和層５４２に流れる充電電流の分布は、導線部材５１の周方向にわたって均一ではない。電界緩和層５４２に流れる充電電流は、各第１角部５１ｄに位置する２つの第１交差点５４３ｄに集中しやすい。境界線５４３の各第１交差点５４３ｄに電流が集中すると、境界線５４３の各第１交差点５４３ｄの位置に発生するジュール熱の量が多くなる。これにより、境界線５４３の各第１交差点５４３ｄの位置での温度が著しく高温になりやすい。
【００４０】
一般に、電界緩和層５４２に用いられている非線形抵抗材料は、高温になると熱劣化する。非線形抵抗材料が熱劣化すると、電界緩和層５４２の電界緩和機能は低下する。電界緩和層５４２の電界緩和機能が低下すると、電界緩和層５４２の表面に沿面放電が発生しやすくなる。また、回転電機１の絶縁耐電圧耐電圧試験で用いられる試験電圧以下の電圧で沿面放電が発生すると、回転電機１の絶縁耐電圧試験を行うことができなくなってしまう。
【００４１】
図５は、図４の導線部材５１の長さ方向に沿った直線Ａの位置で外層被覆部５４を切断して展開した状態を示す展開図である。外層被覆部５４を切断する基準位置となる直線Ａは、第２外層面５１ｂの幅方向の中心を通る中心線である。
【００４２】
導線部材５１の長さ方向に沿った直線Ａの位置で外層被覆部５４を切断して展開したときの平面、即ち外層被覆部５４の展開平面では、第１外層面境界部分５４３ａが、一対の第１角部５１ｄのそれぞれの位置で一対の側面境界部分５４３ｃに滑らかに連続して繋がった曲線になっている。第１外層面境界部分５４３ａは、コロナシールド層５４１から離れる方向へ盛り上がる湾曲部となっていることにより、導線部材５１の長さ方向に対する各側面境界部分５４３ｃの傾斜に合わせることができる。また、外層被覆部５４の展開平面では、一対の側面境界部分５４３ｃのそれぞれが、第１角部５１ｄの位置で第１外層面境界部分５４３ａに滑らかに連続し、かつ第２角部５１ｅの位置で第２外層面境界部分５４３ｂに滑らかに連続する曲線になっている。これにより、境界線５４３のうち、第２外層面境界部分５４３ｂを除く部分は、曲線になっている。この例では、外層被覆部５４の展開平面における境界線５４３の形状が、導線部材５１の長さ方向に沿った基準線に関して対称な形状になっている。この例では、第１外層面５１ａの幅方向の中心を通る直線を基準線としている。
【００４３】
外層被覆部５４の展開平面では、導線部材５１の幅方向に沿ったｘ軸と、導線部材５１の長さ方向に沿ったｙ軸とを指定するｘｙ直交座標系を定義している。外層被覆部５４の展開平面におけるｘｙ直交座標系では、境界線５４３が、変数ｘがどの値でも連続かつ微分可能な変数ｘの関数ｙとして規定されている。なお、外層被覆部５４の展開平面において定義する座標系は、ｘｙ直交座標系に限定されず、他の座標系を定義してもよい。
【００４４】
このような回転電機１では、外層被覆部５４の展開平面において境界線５４３の第１外層面境界部分５４３ａが各第１角部５１ｄの位置で各側面境界部分５４３ｃに滑らかに連続して繋がっている。このため、電界緩和層５４２を流れる充電電流が各第１角部５１ｄの位置で集中することを緩和することができ、導線部材５１の周方向における電流密度の分布を均一に近づけることができる。また、電界緩和層５４２における電流密度の最大値を低くすることもできる。
【００４５】
また、第１外層面境界部分５４３ａは、コロナシールド層５４１から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部である。このため、電界緩和層５４２に生じるジュール発熱の局所的な密度、即ち局所発熱密度を低減することができる。これにより、電界緩和層５４２に生じるジュール発熱によって上昇する局所的な温度、即ち局所発熱温度も低くすることができる。従って、ジュール発熱に起因する電界緩和層５４２の熱劣化の発生を抑制することができ、コイルエンド５ｂにおけるコロナ放電の発生の抑制をより確実に図ることができる。
【００４６】
大型の回転電機の耐電圧試験では、定格電圧の２倍に１ｋＶを加えた電圧が試験電圧として固定子コイル５に与えられる。例えばタービン発電機の定格電圧は、実効値で１５ｋＶから３０ｋＶの範囲の電圧である。即ち、タービン発電機の耐電圧試験の試験電圧は、３１ｋＶから６１ｋＶの範囲の電圧である。
【００４７】
タービン発電機の通常の定格電圧であれば、電界緩和層５４２でのジュール発熱の大きさは、あまり大きくない。しかし、定格電圧の２倍以上の高電圧が試験電圧として固定子コイル５に与えられる耐電圧試験では、電界緩和層５４２に生じるジュール発熱によって、電界緩和層５４２の温度が上昇する。これにより、電界緩和層５４２を構成する非線形抵抗材料の熱劣化が発生し、電界緩和層５４２の電界緩和機能が低下してしまう。従って、耐電圧試験では、電界緩和層５４２の表面に沿面放電が発生しやすくなる。このようなことから、耐電圧試験での電界緩和層５４２の電界緩和機能の低下を回避するために、電界緩和層５４２での発熱密度及び温度を定量的に明らかにすることが重要である。
【００４８】
また、回転電機１に対する耐電圧試験において試験電圧以下の電圧で沿面放電が発生してしまうと、耐電圧試験を行うことができなくなってしまう。このように、電界緩和層５４２の非線形抵抗材料に対する試験電圧に制限がある。従って、耐電圧試験の試験電圧の上限値を定量的に評価する必要もある。
【００４９】
そこで、導線部材５１を模擬した実施例及び比較例のそれぞれのモデルを設定した。実施例による導線部材５１のモデルの構成は、本実施の形態による構成と同様にした。
【００５０】
図６は、比較例による導線部材５１のモデルの構成を示す斜視図である。比較例による導線部材５１のモデルでは、境界線５４３の第１外層面境界部分５４３ａの形状が実施例と異なっている。比較例による導線部材５１のモデルでは、第１外層面境界部分５４３ａが導線部材５１の幅方向に沿った直線になっている。比較例によるモデルの他の構成は、実施例と同様である。
【００５１】
また、耐電圧試験の試験電圧を導線部材５１に与えたときに電界緩和層５４２に生じる局所発熱密度及び局所発熱温度を、実施例及び比較例のそれぞれのモデルで比較した。
【００５２】
図７は、実施例及び比較例のそれぞれで導線部材５１における局所発熱密度を比較したグラフである。図７では、比較例の局所発熱密度に対する局所発熱密度の比を発熱密度比α１[％]として縦軸に示している。電界緩和層５４２に生じる単位時間当たりの局所発熱密度は、過渡電界解析に基づいて算出した。
【００５３】
実施例による導線部材５１の局所発熱密度は、図７に示すように、比較例による導線部材５１の局所発熱密度に対して５０％未満にまで低減されることが分かった。
【００５４】
図８は、実施例及び比較例のそれぞれで導線部材５１における局所発熱温度を比較したグラフである。図８では、比較例の局所発熱温度に対する局所発熱温度の比を局所温度比α２[％]として縦軸に示している。実施例及び比較例のそれぞれの導線部材５１における局所発熱温度は、耐電圧試験の試験電圧を導線部材５１に与えて実測することにより得た。
【００５５】
実施例による導線部材５１の局所発熱温度は、図８に示すように、比較例による導線部材５１の局所発熱温度に対して８０％程度にまで低減されることが分かった。
【００５６】
このように、実施例による導線部材５１では、局所発熱密度及び局所発熱温度がいずれも比較例による導線部材５１よりも低減される。従って、電界緩和層５４２を構成する材料の熱劣化が比較例よりも抑制され、電界緩和層５４２の電界緩和機能の低下が実施例において抑制されることが確認された。
【００５７】
次に、導線部材５１に与える電圧の昇圧速度を１．５ｋＶ／ｓｅｃとしたときの電界緩和層５４２の絶縁破壊電圧を、実施例及び比較例のそれぞれのモデルで比較した。
【００５８】
図９は、実施例及び比較例のそれぞれで導線部材５１の電界緩和層５４２の絶縁破壊電圧を比較したグラフである。図９では、比較例の絶縁破壊電圧に対する絶縁破壊電圧の比を絶縁破壊電圧比β[％]として縦軸に示している。実施例の電界緩和層５４２の絶縁破壊電圧は、図９に示すように、比較例による電界緩和層５４２の絶縁破壊電圧に対して２０％以上に高くなることが分かった。
【００５９】
このように、実施例による導線部材５１では、電界緩和層５４２を構成する材料の耐電圧試験の試験電圧の範囲が拡大されることが確認できた。
【００６０】
従って、第１角部５１ｄの位置で側面境界部分５４３ｃに滑らかに連続して繋がる湾曲部を第１外層面境界部分５４３ａとすることにより、耐電圧試験の試験電圧の範囲の拡大を図ることができ、コイルエンド５ｂにおけるコロナ放電の発生の抑制をより確実に図ることができる。
【００６１】
また、導線部材５１の長さ方向に直交する平面で導線部材５１を切断したときの各第１角部５１ｄの形状は、第１外層面５１ａ及び側面５１ｃの間で連続する曲線状である。このため、電界緩和層５４２を流れる充電電流が各第１角部５１ｄの位置で集中することをさらに確実に抑制することができる。これにより、電界緩和層５４２における電流密度の最大値をさらに確実に低くすることができ、電界緩和層５４２を構成する材料の熱劣化の発生をさらに確実に抑制することができる。
【００６２】
また、外層被覆部５４の展開平面における境界線５４３の形状は、導線部材５１の長さ方向に沿った直線に関して対称な形状である。このため、電界緩和層５４２を流れる電流の分布の偏りが導線部材５１の幅方向で生じることを抑制することができる。これにより、導線部材５１の周方向における電界緩和層５４２の電流密度の分布をさらに確実に均一に近づけることができるとともに、電界緩和層５４２における電流密度の最大値をさらに確実に低くすることができる。従って、電界緩和層５４２における局所的なジュール発熱をさらに確実に抑制することができ、ジュール発熱に起因する電界緩和層５４２の熱劣化をさらに確実に抑制することができる。
【００６３】
なお、実施の形態１では、外層被覆部５４の展開平面における境界線５４３の形状が、導線部材５１の長さ方向に沿った直線に関して対称な形状である。しかし、外層被覆部５４の展開平面における境界線５４３の形状は、導線部材５１の長さ方向に沿った直線に関して非対称な形状であってもよい。
【００６４】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２による回転電機における外層被覆部を切断して展開した状態を示す展開図である。なお、図１０は、実施の形態１における図５に対応する図である。第１外層面５１ａには、２つの第１交差点５４３ｄを結ぶ仮想直線５５が設定されている。仮想直線５５は、導線部材５１の幅方向に沿った直線である。また、湾曲部である第１外層面境界部分５４３ａには、導線部材５１の長さ方向へ各第１交差点５４３ｄから最も離れた点が湾曲部変曲点５６として設定されている。この例では、導線部材５１の幅方向における第１外層面境界部分５４３ａの中心点が湾曲部変曲点５６となっている。
【００６５】
導線部材５１の長さ方向における湾曲部変曲点５６と第１交差点５４３ｄとの間の距離Ｌは、第１外層面５１ａの幅寸法Ｄ、即ち仮想直線５５の長さに対して、０．３倍から１．５倍の範囲の距離となっている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００６６】
ここで、第１外層面５１ａの幅寸法Ｄに対する距離Ｌの比Ｒ、即ちＬ／Ｄが互いに異なる複数の導線部材５１を模擬した実施の形態２のモデル、及び上記の比較例の導線部材５１のモデルのそれぞれについて、電界緩和層５４２に生じる局所発熱密度を過渡電界解析に基づいて算出した。
【００６７】
図１１は、図１０の第１外層面５１ａの幅寸法Ｄに対する距離Ｌの比Ｒと、電界緩和層５４２における局所発熱密度との関係を示すグラフである。図１１では、発熱密度比α１[％]を縦軸に示している。図１１に示すように、導線部材５１の長さ方向における湾曲部変曲点５６と第１交差点５４３ｄとの間の距離Ｌが、第１外層面５１ａの幅寸法Ｄに対して、０．３倍から１．５倍の範囲の距離になることにより、電界緩和層５４２における局所発熱密度が比較例よりも１０％以上低減されることが確認された。
【００６８】
また、導線部材５１の長さ方向における湾曲部変曲点５６と第１交差点５４３ｄとの間の距離Ｌが、第１外層面５１ａの幅寸法Ｄに対して、０．４倍から０．８倍の範囲の距離になることにより、電界緩和層５４２における局所発熱密度が比較例よりも１５％以上低減されることも確認された。
【００６９】
このような回転電機１では、導線部材５１の長さ方向における湾曲部変曲点５６と第１交差点５４３ｄとの間の距離Ｌが、第１外層面５１ａの幅寸法Ｄに対して、０．３倍から１．５倍の範囲の距離になっている。このため、電界緩和層５４２における局所発熱密度をさらに確実に低減することができる。これにより、ジュール発熱に起因する電界緩和層５４２の熱劣化の発生をさらに確実に抑制することができる。
【００７０】
また、導線部材５１の長さ方向における湾曲部変曲点５６と第１交差点５４３ｄとの間の距離Ｌを、第１外層面５１ａの幅寸法Ｄに対して、０．４倍から０．８倍の範囲の距離にすることにより、電界緩和層５４２における局所発熱密度をさらに大きく低減することができる。
【００７１】
実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３による回転電機のコイルエンドにおける導線部材を示す斜視図である。また、図１３は、図１２の導線部材５１の長さ方向に沿った直線の位置で外層被覆部５４を切断して展開した状態を示す展開図である。なお、図１２は、実施の形態１における図３に対応する図である。また、図１３は、実施の形態１における図５に対応する図である。
【００７２】
外層被覆部５４は、導線部材５１の長さ方向へ順次連続しているコロナシールド層５４１、第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５を有している。コロナシールド層５４１の構成は、実施の形態１におけるコロナシールド層５４１の構成と同様である。
【００７３】
コロナシールド層５４１の一部、第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５は、コイルエンド５ｂの各導線部材５１に設けられている。また、第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５は、導線部材５１の中でコロナシールド層５４１よりも固定子鉄心４から離れた部分に設けられている。
【００７４】
第１電界緩和層５４４は、導線部材５１の長さ方向へコロナシールド層５４１に連続している。即ち、第１電界緩和層５４４は、導線部材５１の長さ方向へコロナシールド層５４１と直列に接続されている。
【００７５】
第２電界緩和層５４５は、導線部材５１の長さ方向へ第１電界緩和層５４４に連続している。即ち、第２電界緩和層５４５は、導線部材５１の長さ方向へ第１電界緩和層５４４と直列に接続されている。第２電界緩和層５４５は、第１電界緩和層５４４のコロナシールド層５４１側とは反対側に設けられている。
【００７６】
第１電界緩和層５４４の抵抗率と、第２電界緩和層５４５の抵抗率とは、互いに異なっている。この例では、特定の電界において第２電界緩和層５４５の抵抗率が第１電界緩和層５４４の抵抗率よりも高くなっている。また、特定の電界では、第２電界緩和層５４５の抵抗率の下限値が第１電界緩和層５４４の抵抗率の上限値よりも１桁以上大きくなっている。
【００７７】
第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５のそれぞれを構成する材料、及び内層被覆部５３の外周面に対する第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５のそれぞれの形成方法は、実施の形態１における電界緩和層５４２の材料、及び内層被覆部５３の外周面に対する電界緩和層５４２の形成方法と同様である。
【００７８】
コイルエンド５ｂの各導線部材５１における外層被覆部５４には、コロナシールド層５４１と第１電界緩和層５４４との間に位置する第１境界線５４６と、第１電界緩和層５４４と第２電界緩和層５４５との間に位置する第２境界線５４７とが複数の境界線として形成されている。この例では、外層被覆部５４の展開平面における第１境界線５４６及び第２境界線５４７のそれぞれの形状が、導線部材５１の長さ方向に沿った直線に関して対称な形状になっている。
【００７９】
第１境界線５４６は、第１外層面５１ａに位置する第１外層面境界部分５４６ａと、第２外層面５１ｂに位置する第２外層面境界部分５４６ｂと、一対の側面５１ｃのそれぞれに位置する一対の側面境界部分５４６ｃとを有している。第１境界線５４６は、第１外層面境界部分５４６ａ、一方の側面境界部分５４６ｃ、第２外層面境界部分５４６ｂ及び他方の側面境界部分５４６ｃが連続して繋がった一つの無端状の線になっている。
【００８０】
導線部材５１の周方向における第１境界線５４６の形状は、実施の形態１における境界線５４３の形状と同様である。
【００８１】
即ち、第１境界線５４６の第１外層面境界部分５４６ａは、コロナシールド層５４１から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっている。また、第１外層面境界部分５４６ａの両端部には、一対の第１角部５１ｄのそれぞれに位置する第１交差点５４６ｄがそれぞれ設定されている。２つの第１交差点５４６ｄのそれぞれの位置は、導線部材５１の長さ方向で互いに同じ位置となっている。湾曲部である第１外層面境界部分５４６ａでは、第１外層面境界部分５４６ａの中間部の位置が各第１交差点５４６ｄの位置よりも固定子鉄心４から離れた位置となっている。第１外層面境界部分５４６ａの両端部は、一対の第１角部５１ｄのそれぞれに位置する２つの第１交差点５４６ｄで一対の側面境界部分５４６ｃに滑らかに連続している。
【００８２】
各側面境界部分５４６ｃは、第１角部５１ｄから第２角部５１ｅに向かって固定子鉄心４に近づく方向へ延びる線である。これにより、各側面境界部分５４６ｃは、導線部材５１の長さ方向に対して傾斜する傾斜部になっている。また、各側面境界部分５４６ｃは、湾曲部である第１外層面境界部分５４６ａから滑らかに連続する曲線になっている。
【００８３】
第２外層面境界部分５４６ｂは、一方の第２角部５１ｅから他方の第２角部５１ｅに達する線である。第２外層面境界部分５４６ｂは、導線部材５１の幅方向に沿った直線となっている。また、第２外層面境界部分５４６ｂの両端部には、一対の第２角部５１ｅのそれぞれに位置する第２交差点５４６ｅがそれぞれ設定されている。２つの第２交差点５４６ｅのそれぞれの位置は、導線部材５１の長さ方向で互いに同じ位置となっている。第２外層面境界部分５４６ｂの両端部は、一対の第２角部５１ｅのそれぞれに位置する２つの第２交差点５４６ｅで一対の側面境界部分５４６ｃに滑らかに連続している。これにより、各側面境界部分５４６ｃは、２つの第２交差点５４６ｅで第２外層面境界部分５４６ｂに滑らかに連続する曲線になっている。
【００８４】
第２境界線５４７は、第１外層面５１ａに位置する第１外層面境界部分５４７ａと、第２外層面５１ｂに位置する第２外層面境界部分５４７ｂと、一対の側面５１ｃのそれぞれに位置する一対の側面境界部分５４７ｃとを有している。第２境界線５４７は、第１外層面境界部分５４７ａ、一方の側面境界部分５４７ｃ、第２外層面境界部分５４７ｂ及び他方の側面境界部分５４７ｃが連続して繋がった一つの無端状の線になっている。
【００８５】
第２境界線５４７は、導線部材５１の周方向に沿った線である。外層被覆部５４の展開平面では、導線部材５１の長さ方向に直交する直線として第２境界線５４７が形成されている。従って、第２境界線５４７の第１外層面境界部分５４７ａ及び第２外層面境界部分５４７ｂのそれぞれは、導線部材５１の幅方向に沿った直線になっている。また、第２境界線５４７の一対の側面境界部分５４７ｃのそれぞれは、導線部材５１の厚さ方向に沿った直線になっている。
【００８６】
第１外層面境界部分５４７ａの両端部は、一対の第１角部５１ｄのそれぞれに位置する２つの第１交差点５４７ｄで一対の側面境界部分５４７ｃに滑らかに連続している。第２外層面境界部分５４７ｂの両端部は、一対の第２角部５１ｅのそれぞれに位置する２つの第２交差点５４７ｅで一対の側面境界部分５４７ｃに滑らかに連続している。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００８７】
このような回転電機１では、第１外層面境界部分５４６ａが、コロナシールド層５４１から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっている。また、外層被覆部５４の展開平面において、第１境界線５４６の第１外層面境界部分５４６ａが各第１角部５１ｄの位置で各側面境界部分５４６ｃに滑らかに連続して繋がった曲線になっている。このため、第１電界緩和層５４４における局所発熱密度を低減することができ、ジュール発熱に起因する第１電界緩和層５４４の熱劣化の発生を抑制することができる。また、第１電界緩和層５４４の抵抗率と、第２電界緩和層５４５の抵抗率とが互いに異なっている。このため、第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５のそれぞれに加わる電圧を調整することができる。これにより、第１境界線５４６及び第２境界線５４７のそれぞれの位置での電界の急激な上昇を抑制することができる。このようなことから、コイルエンド５ｂにおけるコロナ放電の発生の抑制をさらに確実に図ることができる。
【００８８】
また、第２電界緩和層５４５の抵抗率は、第１電界緩和層５４４の抵抗率よりも高くなっている。このため、コロナシールド層５４１に連続している第１電界緩和層５４４に加わる電圧を低くすることができる。これにより、第１境界線５４６の位置での電界の急激な上昇を抑制することができ、部分放電の発生を抑制することができる。従って、コイルエンド５ｂにおけるコロナ放電の発生の抑制をさらに確実に図ることができる。
【００８９】
なお、実施の形態３では、第１境界線５４６の第１外層面境界部分５４６ａが、コロナシールド層５４１から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっている。しかし、第１境界線５４６の第１外層面境界部分５４６ａ及び第２境界線５４７の第１外層面境界部分５４７ａの少なくともいずれかが、コロナシールド層５４１から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっていればよい。従って、例えば、湾曲部となった第１外層面境界部分５４６ａを含む第１境界線５４６の形状を第２境界線５４７に適用し、導線部材５１の周方向に沿った直線となっている第２境界線５４７の形状を第１境界線５４６に適用してもよい。このようにしても、第２電界緩和層５４５における局所発熱密度を低減することができる。
【００９０】
実施の形態４．
図１４は、この発明の実施の形態４による回転電機のコイルエンドにおける導線部材を示す斜視図である。また、図１５は、図１４の導線部材５１の長さ方向に沿った直線の位置で外層被覆部５４を切断して展開した状態を示す展開図である。なお、図１４は、実施の形態１における図３に対応する図である。また、図１５は、実施の形態１における図５に対応する図である。実施の形態４では、外層被覆部５４の展開平面における第２境界線５４７の形状が実施の形態３と異なっている。
【００９１】
外層被覆部５４の展開平面における第２境界線５４７の形状は、第１境界線５４６の形状と同様の形状になっている。
【００９２】
即ち、第２境界線５４７の第１外層面境界部分５４７ａは、コロナシールド層５４１から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっている。また、第１外層面境界部分５４７ａの両端部には、一対の第１角部５１ｄのそれぞれに位置する第１交差点５４７ｄがそれぞれ設定されている。２つの第１交差点５４７ｄのそれぞれの位置は、導線部材５１の長さ方向で互いに同じ位置となっている。湾曲部である第１外層面境界部分５４７ａでは、第１外層面境界部分５４７ａの中間部の位置が各第１交差点５４７ｄの位置よりも固定子鉄心４から離れた位置となっている。第１外層面境界部分５４７ａの両端部は、一対の第１角部５１ｄのそれぞれに位置する２つの第１交差点５４７ｄで一対の側面境界部分５４７ｃに滑らかに連続している。
【００９３】
第２境界線５４７の各側面境界部分５４７ｃは、第１角部５１ｄから第２角部５１ｅに向かって固定子鉄心４に近づく方向へ延びる線である。これにより、各側面境界部分５４７ｃは、導線部材５１の長さ方向に対して傾斜する傾斜部になっている。また、各側面境界部分５４７ｃは、湾曲部である第１外層面境界部分５４７ａから滑らかに連続する曲線になっている。
【００９４】
第２境界線５４７の第２外層面境界部分５４７ｂは、一方の第２角部５１ｅから他方の第２角部５１ｅに達する線である。第２外層面境界部分５４７ｂは、導線部材５１の幅方向に沿った直線となっている。また、第２外層面境界部分５４７ｂの両端部には、一対の第２角部５１ｅのそれぞれに位置する第２交差点５４７ｅがそれぞれ設定されている。２つの第２交差点５４７ｅのそれぞれの位置は、導線部材５１の長さ方向で互いに同じ位置となっている。第２外層面境界部分５４７ｂの両端部は、一対の第２角部５１ｅのそれぞれに位置する２つの第２交差点５４７ｅで一対の側面境界部分５４７ｃに滑らかに連続している。これにより、各側面境界部分５４７ｃは、２つの第２交差点５４７ｅで第２外層面境界部分５４７ｂに滑らかに連続する曲線になっている。
【００９５】
この例では、導線部材５１の長さ方向における第１境界線５４６と第２境界線５４７との間の距離が、導線部材５１の幅方向のどの位置でも２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下になっている。他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００９６】
このような回転電機１では、第１境界線５４６の第１外層面境界部分５４６ａ及び第２境界線５４７の第１外層面境界部分５４７ａのそれぞれが湾曲部となっている。また、第１境界線５４６の第１外層面境界部分５４６ａの両端部は２つの第１交差点５４６ｄで一対の側面境界部分５４６ｃに滑らかに連続し、第２境界線５４７の第１外層面境界部分５４７ａの両端部は２つの第１交差点５４６ｄで一対の側面境界部分５４７ｃに滑らかに連続している。このため、第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５のそれぞれにおける局所発熱密度を低減することができ、ジュール発熱に起因する第１電界緩和層５４４及び第２電界緩和層５４５のそれぞれの熱劣化の発生を抑制することができる。これにより、コイルエンド５ｂにおけるコロナ放電の発生の抑制をさらに確実に図ることができる。
【００９７】
また、導線部材５１の長さ方向における第１境界線５４６と第２境界線５４７との間の距離は、２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である。このため、第１境界線５４６及び第２境界線５４７のそれぞれの位置での電界の急激な上昇をさらに確実に抑制することができる。従って、コイルエンド５ｂにおけるコロナ放電の発生の抑制をさらに確実に図ることができる。
【００９８】
なお、実施の形態３及び４では、外層被覆部５４の展開平面における第１境界線５４６及び第２境界線５４７のそれぞれの形状が、導線部材５１の長さ方向に沿った直線に関して対称な形状になっている。しかし、外層被覆部５４の展開平面における第１境界線５４６及び第２境界線５４７のそれぞれの形状は、導線部材５１の長さ方向に沿った直線に関して非対称な形状であってもよい。
【００９９】
また、実施の形態３及び４では、導線部材５１の長さ方向における湾曲部変曲点５６と第１交差点５４３ｄとの間の距離Ｌが導線部材５１の幅寸法Ｄに対して、０．３倍から１．５倍の範囲、又は０．４倍から０．８倍の範囲の距離となる実施の形態２の構成を第１境界線５４６に適用してもよい。
【０１００】
また、実施の形態４では、導線部材５１の長さ方向における湾曲部変曲点５６と第１交差点５４３ｄとの間の距離Ｌが導線部材５１の幅寸法Ｄに対して、０．３倍から１．５倍の範囲、又は０．４倍から０．８倍の範囲の距離となる実施の形態２の構成を第１境界線５４６及び第２境界線５４７の少なくともいずれかに適用してもよい。
【０１０１】
また、導線部材５１の長さ方向における第１境界線５４６と第２境界線５４７との間の距離が２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下になっている構成を実施の形態３に適用してもよい。
【０１０２】
また、各上記実施の形態では、導線部材５１の長さ方向に直交する平面で導線部材５１を切断したときの第１角部５１ｄの形状、即ち第１角部５１ｄの断面形状が曲線状になっている。しかし、第１角部５１ｄの断面形状は、曲線状に限定されない。
【０１０３】
例えば、第１角部５１ｄの断面形状が、第１外層面５１ａ及び側面５１ｃのそれぞれが交差して形成された点状であってもよい。即ち、第１外層面５１ａ及び側面５１ｃのそれぞれが交差して形成された直線状の１本の稜線が第１角部５１ｄとして第１外層面５１ａと側面５１ｃとの間に存在していてもよい。
【０１０４】
また、第１角部５１ｄの断面形状が、第１外層面５１ａ及び側面５１ｃのいずれに対しても鈍角に傾斜する直線状であってもよい。従って、例えば、第１角部５１ｄをＣ面取りの形状にしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１  回転電機、２  固定子、３  回転子、４  固定子鉄心、５  固定子コイル、５ｂ  コイルエンド、５１  導線部材、５１ａ  第１外層面、５１ｃ  側面、５１ｄ  第１角部、５２  導体、５３  内層被覆部、５４  外層被覆部、５６  湾曲部変曲点、５４１  コロナシールド層、５４２  電界緩和層、５４３  境界線、５４３ａ  第１外層面境界部分、５４３ｃ  側面境界部分、５４３ｄ  第１交差点、５４４  第１電界緩和層、５４５  第２電界緩和層、５４６  第１境界線（境界線）、５４６ａ  第１外層面境界部分、５４６ｃ  側面境界部分、５４６ｄ  第１交差点、５４７  第２境界線（境界線）、５４７ａ  第１外層面境界部分、５４７ｃ  側面境界部分、５４７ｄ  第１交差点。
【要約】
回転電機において、固定子コイルの導線部材は、内層被覆部の外周を覆う外層被覆部を有している。コイルエンドにおける外層被覆部には、コロナシールド層と電界緩和層との間に位置する境界線が形成されている。境界線は、第１外層面境界部分と、一対の側面境界部分とを有している。第１外層面境界部分は、コロナシールド層から離れる方向へ張り出した凸形状の湾曲部になっている。外層被覆部を切断して展開したときの展開平面において、湾曲部は、一対の第１角部のそれぞれの位置で一対の側面境界部分に滑らかに連続して繋がった曲線になっている。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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