(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１区間（９）に終端コロナシールド（８）を有し、前記第１区間（９）に続く第２区間（１１）に外側コロナシールド（１０）を有するコロナシールド（７）を、高電圧機器（１）用の巻線バー（４）の上に形成する方法において、ここで、前記終端コロナシールド（８）は前記外側コロナシールド（１０）へと連続的に移行しており、前記方法は、
・担体材料と、該担体材料中に含まれ第１電気抵抗を有する第１充填材料とを含有する第１組成物を準備するステップ（Ｓ１）と、
・前記担体材料と同一の担体材料と、該担体材料中に含まれ第２電気抵抗を有する第２充填材料とを含有する第２組成物を準備するステップ（Ｓ１）と、ただし前記第１充填材料と前記第２充填材料は、同一のドーピング可能な半導体材料を含有し、該半導体材料のドーピングにより、前記第１充填材料と前記第２充填材料の電気抵抗が定まり、前記第２電気抵抗は前記第１電気抵抗とは異なり、
・前記終端コロナシールド（８）を形成するために、前記第１区間（９）に前記第１組成物を塗布し、その後連続して、前記外側コロナシールド（１０）を形成するために、前記第２区間（１１）に前記第２組成物を塗布するステップ（Ｓ２）と
を有することを特徴とする、
コロナシールド（７）を高電圧機器（１）用の巻線バー（４）の上に形成する方法。
【請求項２】
前記塗布ステップ（Ｓ２）において前記第２組成物を、該第２組成物の電気抵抗が前記第２区間（１１）に沿って実質的に一定となるように調整する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１組成物の電気抵抗を、前記第１充填材料の重量含有率を前記第２充填材料の重量含有率によって置き換えることにより調整する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記塗布ステップ（Ｓ２）において前記第１組成物を、該第１組成物の電気抵抗が前記第１区間（９）に沿って一定となるよう調整する、または、
前記塗布ステップ（Ｓ２）において前記第１組成物を、該第１組成物の電気抵抗が前記１区間（９）に沿って前記第２区間（１１）に向かう方向で小さくなるように調整する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記塗布ステップ（Ｓ２）において、前記第１区間（９）に沿った前記第１充填材料の重量含有率と前記第２充填材料の重量含有率とを、前記第１区間（９）に沿った前記第１組成物の電気抵抗が連続的に変化し、かつ前記第２区間（１１）の前記第２組成物の電気抵抗へと連続的に移行するように、連続的に変化させる、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１組成物は、第３電気抵抗を有する少なくとも１つの第３充填材料を含み、該第３充填材料も同一のドーピング可能な半導体材料を含み、前記第３電気抵抗は前記第１電気抵抗および前記第２電気抵抗とは異なる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１組成物と前記第２組成物の前記担体材料は、４５重量％よりも高い充填材料含有率を有する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１組成物と前記第２組成物を噴霧により塗布する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１組成物と前記第２組成物を、混合器（２５）により混合された形態で準備し、ただ１つのスプレイノズル（２２）によって塗布する、または、
前記第１組成物を少なくとも１つの第１スプレイノズル（２２）によって塗布し、前記第２組成物を少なくとも１つの第２スプレイノズル（２２）によって塗布する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
第１区間（９）に終端コロナシールド（８）を有し、前記第１区間（９）に続く第２区間（１１）に外側コロナシールド（１０）を有するコロナシールド（７）を、高電圧機器（１）用の巻線バー（４）の上に形成する装置（１９）において、
・第１装置（２０）が設けられており、該第１装置（２０）は、担体材料と、該担体材料中に含まれ第１電気抵抗を有する第１充填材料とを含有する第１組成物を準備し（Ｓ１）、前記担体材料と同一の担体材料と、該担体材料中に含まれ第２電気抵抗を有する第２充填材料とを含有する第２組成物を準備し（Ｓ１）、ただし前記第１充填材料と前記第２充填材料は、同一のドーピング可能な半導体材料を含有し、該半導体材料のドーピングにより、前記第１充填材料と前記第２充填材料の電気抵抗が定まり、前記第２電気抵抗は前記第１電気抵抗とは異なり、
・第２装置（２１）が設けられており、該第２装置（２１）は、前記終端コロナシールド（８）を形成するために、前記第１区間（９）に前記第１組成物を塗布し（Ｓ２）、その後連続して、前記外側コロナシールド（１０）を形成するために、前記第２区間（１１）に前記第２組成物を塗布する（Ｓ２）、
ここで、前記形成された終端コロナシールド（８）と前記形成された外側コロナシールド（１０）とは連続的に移行するように形成されている、
ことを特徴とする、
コロナシールド（７）を高電圧機器（１）用の巻線バー（４）の上に形成する装置（１９）。
【請求項１１】
前記第１装置（２０）は、充填材料を含む複数の保管容器（２３）を備えており、前記充填材料は、前記保管容器（２３）ごとにそれぞれ異なる電気抵抗を有する、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２装置（２１）は、１つのまたは複数のスプレイノズル（２２）を備えている、
請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数のスプレイノズル（２２）が１つの制御装置（２４）とそれぞれ接続されており、前記制御装置（２４）により、前記第１組成物の電気抵抗を前記第１区間に沿って変更可能であり、前記第２組成物の電気抵抗を前記第２区間に沿って実質的に一定になるよう調整可能である、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の保管容器（２３）と前記１つのスプレイノズル（２２）との間に混合器（２５）が配置されており、前記混合器（２５）は前記制御装置（２４）と接続されており、前記制御装置（２４）により、前記第１組成物の電気抵抗を前記第１区間に沿って変更可能であり、前記第２組成物の電気抵抗を前記第２区間に沿って実質的に一定になるよう調整可能である、
請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧機器用の巻線バーの上にコロナシールドを形成する方法に関する。さらに本発明は、高電圧機器用の巻線バーの上にコロナシールドを形成する装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを発生させるため、一般に発電機の形態をとる高電圧機器が用いられる。欧州特許出願公開第１９８１１５０号明細書には、回転可能なロータおよびこのロータの周囲に配置されたステータを備えた発電機について記載されている。この場合、ステータは、回転対称に構成された積層体を備えており、その中に導電性の巻線バーが延在している。積層体の両側には巻線先端が接続され、この巻線先端によりコネクションブリッジを介して、閉じた巻線と巻線バーとが接続される。
【０００３】
５００ＭＶＡを超える電力で高電圧機器を動作させる場合、定格電圧が１０ｋＶを超える可能性がある。したがってコンポーネントは、高い機械的、熱的および電気的な負荷に晒される。このため、特に積層体中に延在する巻線バーには電気絶縁システムが装備されており、これによって電気的な部分放電による摩耗を防ごうとしている。
【０００４】
欧州特許出願公開第２５２１２４７号明細書には、高電圧機器における巻線バーのための電気絶縁システムについて記載されており、このシステムによれば巻線バーはそれぞれ主絶縁材によって覆われている。これに加え、主絶縁材と巻線バーとの間に、低導電性の内部電位制御手段も設けられている。さらに主絶縁材は、コロナシールドによって覆われており、このシールドには、外側コロナシールドと終端コロナシールドとが含まれている。
【０００５】
コロナシールドと内部電位制御手段とによって、主絶縁材が空洞と剥離に対し保護されている。このようにして主絶縁材の電位は、内部電位制御部手段から半径方向で外側コロナシールドに向かって小さくなっている。外側コロナシールドは、巻線バーが積層体から現れる箇所の領域で終端している一方、主絶縁材は巻線先端に向かってさらに導かれている。電界はこの領域では、半径方向成分のほか、主絶縁材の界面に平行な接線成分も有する。この場合、最大の電界が発生するのは、外側コロナシールドの終端部分である。
【０００６】
したがってここで必要とされるのは、外側コロナシールドの終端部分における電位を制御すること、および露出している主絶縁材周辺の電気的耐性を高めることである。このことは、終端コロナシールドを設けることによって達成される。この場合、電位制御の目的は、主絶縁材表面に沿って接線方向に発生する電位を均等化することである。終端コロナシールドの領域において、巻線先端領域で高電圧になるまで電位が連続的に増加していく。このような電位の推移は巻線バーの両端で実現され、したがって対称に発生する。
【０００７】
コロナシールドを形成するために、主絶縁材に新たな層が塗料として被着される。この場合、塗料には、終端コロナシールドと外側コロナシールドとに対し、それぞれ異なる充填材料たとえばグラファイトや炭化ケイ素などが含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１９８１１５０号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２５２１２４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、高電圧機器用の巻線バーの上にコロナシールドを簡単に形成できるようにし、かつコロナシールドを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、高電圧機器用の巻線バーの上にコロナシールドを形成する方法が提案される。この場合、コロナシールドは、第１区間に終端コロナシールドを有し、第１区間に続く第２区間に外側コロナシールドを有する。
【００１１】
本発明による方法は以下のステップを有する。すなわち、
・担体材料と、該担体材料中に含まれ第１電気抵抗を有する第１充填材料とを含有する第１組成物を準備するステップと、
・前記担体材料と同一の担体材料と、該担体材料中に含まれ第２電気抵抗を有する第２充填材料とを含有する第２組成物を準備するステップと、ただし前記第１充填材料と前記第２充填材料は、同一のドーピング可能な半導体材料を含有し、該半導体材料のドーピングにより、前記第１充填材料と前記第２充填材料の電気抵抗が定まり、前記第２電気抵抗は前記第１電気抵抗とは異なり、
・前記終端コロナシールドを形成するために、前記第１組成物を前記第１区間に塗布するステップと、
・前記終端コロナシールドを形成するために、前記第１区間に前記第１組成物を塗布するステップ。
【００１２】
さらに本発明によれば、巻線バーのためのコロナシールドを製造する装置が提案される。この場合、コロナシールドは、第１区間に終端コロナシールドを有し、第１区間に続く第２区間に外側コロナシールドを有する。本発明による装置は以下の構成を有する。すなわち、
・第１装置が設けられており、該第１装置は、担体材料と、該担体材料中に含まれ第１電気抵抗を有する第１充填材料とを含有する第１組成物を準備し、前記担体材料と同一の担体材料と、該担体材料中に含まれ第２電気抵抗を有する第２充填材料とを含有する第２組成物を準備する。ただし前記第１充填材料と前記第２充填材料は、同一のドーピング可能な半導体材料を含有し、該半導体材料のドーピングにより前記第１充填材料と前記第２充填材料の電気抵抗が定まり、前記第２電気抵抗は前記第１電気抵抗とは異なる。
・第２装置が設けられており、該第２装置は、前記終端コロナシールドを形成するために、前記第１区間に前記第１組成物を塗布し、前記外側コロナシールドを形成するために、前記第２区間に前記第２組成物を塗布する。
【００１３】
２つの組成物双方に、同一の担体材料たとえば同一の塗料と、同一の特性たとえば同一の濃度と形状とサイズの充填材料を用いれば、終端コロナシールドと外側コロナシールドから成るコロナシールドを、一気に（単一の製造ステップで）形成することができる。つまりこの場合、終端コロナシールドと外側コロナシールドを被着するために対応して設けられる装置の構成を変更する必要がない。
【００１４】
したがってコロナシールドの形成を、従来技術において知られていた方法よりも著しく高速かつ簡単に低コストで実現できる。
【００１５】
しかも、出来上がったコロナシールドは、電気的かつ熱的にいっそう安定したものとなる。その理由は、コロナシールドを形成する際に１つの製造ステップだけで、終端コロナシールドと外側コロナシールドとの間で連続的な移行が形成されるからである。特に、終端コロナシールドは外側コロナシールドへ連続的に移行していき、一般に高い電界が発生する跳躍的な移行箇所が回避される。
【００１６】
本願において高電圧機器とは特に、ターボ発電機などのように、たとえば５０ＭＶＡよりも大きい電力の発電機のことである。好ましい発電機は、５００ＭＶＡを超える電力をもち、１ｋＶを超える定格電圧好ましくは１０ｋＶを超える定格電圧を有する。本発明による方法および装置は、巻線バーだけでなく、１ｋＶを超える定格電圧をもつトランスや運用設備にも適用できる。たとえばこの種の運用設備とは、ブッシングやケーブルなどである。
【００１７】
高電圧機器のために巻線バーは、たとえば数１０ｋＡの電流を流すことができる１つの電気導体または複数の電気導体から成る複合構造を備えることができる。導体として特に、銅から成る導体が適している。
【００１８】
電気的な絶縁のため、巻線バーを主絶縁材によって覆うことができる。主絶縁材はたとえば、エポキシ樹脂などのマトリックスを有しており、これには充填材料として雲母粒子が含まれる。たとえば雲母粒子は、アスペクト比が１０〜１００好ましくは４０〜８０の小プレート形状である。この場合、アスペクト比とは、それぞれ長さおよび幅と厚さとの比のことである。さらに主絶縁材中の小プレート状の雲母粒子を、平坦に並べて複数の層として上下に重ねて配置することができる。このようにすれば、主絶縁材の電気的および機械的な耐性が高められる。
【００１９】
巻線バーは、高電圧機器において有利には積層体中を案内され、両側で突出した端部を有しており、それらの端部は巻線先端で導体ループが形成されるように方向転換される。このような配置構成の場合、外側コロナシールドは積層体内で延在し、一部分の長さにわたり積層体外部に伸びている。外側コロナシールドには終端コロナシールドがつながっており、有利には直接つながっており、終端コロナシールドは、積層体と巻線先端との間に位置する巻線バーの一部分の長さにわたって延在している。したがって巻線バーにおけるコロナシールドは、有利には対称に形成され、その際、外側コロナシールドの両方の側にそれぞれ１つの終端コロナシールドが接続される。
【００２０】
１つの実施形態によれば、塗布ステップにおいて第２組成物を、この第２組成物の電気抵抗が第２区間に沿って実質的に一定となるように調整する。ここで「実質的に」という表現が意味するのは、電気抵抗は１００Ωよりも小さい範囲内で変動し、好ましくは１０Ωよりも小さい範囲内で変動する、ということである。
【００２１】
さらに別の実施形態によれば、第１組成物の電気抵抗を、第１充填材料の重量含有率を第２充填材料の重量含有率によって置き換えることにより調整する。つまり第１組成物の電気抵抗は、その組成物内の第１充填材料と第２充填材料の重量含有率によって定まる。この場合、重量含有率は、第１組成物内における第１充填材料と第２充填材料の総重量に基づき定められる。
【００２２】
さらに別の実施形態によれば、塗布ステップにおいて第１組成物を、この第１組成物の電気抵抗が第１区間に沿って実質的に一定となるように調整することができる。別の選択肢として、塗布ステップにおいて第１組成物を、この第１組成物の電気抵抗が第１区間に沿って第２区間に向かう方向で小さくなるように調整することができる。したがって第１区間において、この区間に沿ってポジションに依存しかつ同時に電界強度に左右されない抵抗を有する終端コロナシールドが実現される。電気抵抗に応じて、外側コロナシールドの終端から第１区間の終端コロナシールドに沿って電位が上昇する。したがって電位の推移が均等化され、外側コロナシールド終端部における電位の跳躍的な変化が回避される。
【００２３】
別の実施形態によれば、塗布ステップにおいて、第１区間に沿って第１充填材料の重量含有率と第２充填材料の重量含有率を、第１組成物の電気抵抗が第１区間に沿って連続的に変化して、第２区間における第２組成物の電気抵抗へと連続的に移行するように、連続的に変化させることができる。したがって、抵抗が連続的に変化する終端コロナシールドを実現することができ、このことから電位は、外側コロナシールドの終端部分において上昇し続けることになり、つまり跳躍的変化や階段状の変化が生じることなく上昇するようになる。外側コロナシールドと終端コロナシールドとの間の連続的な移行によって、抵抗の推移の跳躍的変化が回避され、相応に電位の推移の跳躍的変化が回避される。
【００２４】
この場合、第１充填材料および第２充填材料だけでなく、第１電気抵抗および第２電気抵抗とは異なる抵抗を有するさらに別の充填材料も、第１組成物中に含ませることができる。たとえば、第３電気抵抗を有する少なくとも１つの第３充填材料を含有させることができ、この第３充填材料も同一のドーピング可能な半導体材料を含み、第３電気抵抗は第１電気抵抗および第２電気抵抗とは異なる。有利には第３電気抵抗の値は、第１電気抵抗と第２電気抵抗との間にある。第１組成物中に含まれる抵抗値の異なる充填材料を多くすればするほど、終端コロナシールドによっていっそう精密に電位制御を設定できるようになる。たとえば直線的な電位の推移を実現することができる。
【００２５】
さらに別の実施形態によれば、第１組成物の電気抵抗を第２組成物よりも大きくすることができる。このようにすれば、典型的には1*10e3Ω〜1*10e6Ωまでの範囲好ましくは1*10e4Ω〜1*10e5Ωまでの範囲のシート抵抗値を有する外側コロナシールドを形成することができる（電界強度１００Ｖ／ｍｍのときの測定）。これに対し終端コロナシールドのシート抵抗値を、1*10e3Ω〜1*10e15Ωの範囲で変化させることができ、好ましくは1*10e4Ω〜5*10e13Ωの範囲で変化させることができる（電界強度１００Ｖ／ｍｍのときの測定）。このようにすれば、外側コロナシールドの終端部分における電位のばらつきを、このシールドに続く終端コロナシールドによって均等化することができる。
【００２６】
組成物の抵抗を簡単に整合できるようにする目的で、第１充填材料、第２充填材料および第３充填材料は、ドーピング可能な同一の半導体材料で被覆された平坦な雲母粒子を含んでいる。この場合、半導体材料のドーピングによって、第１充填材料、第２充填材料および第３充填材料の電気抵抗が決定される。半導体材料のドーピングによって、電気抵抗がそれぞれ異なるが加工に際しては同一の特性を有する充填材料を準備することができる。したがって組成物の電気抵抗を、組成物中に含まれる充填材料を介して簡単に調整可能であり、個々の区間の要求に整合させることができ、その際、各充填材料のためにそれぞれ異なる材料が必要とされない。
【００２７】
たとえば充填材料は、アンチモン（Ｓｂ）でドーピングされた酸化スズ（ＳｎＯ2）を含むことができる。この場合、雲母粒子は、アスペクト比が１０〜１００好ましくは２０〜５０の小プレート形状である。ドーピングされた半導体材料を利用することにより、ドーピングに応じて種々のシート抵抗を、1*10e3Ω〜5*10e13Ωの範囲で実現することができる。1*10e10Ω〜1*10e15Ωの範囲の高いシート抵抗、好ましくは1*10e12Ω〜1*10e13Ωの範囲の高いシート抵抗を有する充填材料を準備できるようにする目的で、酸化チタン（ＴｉＯ2）などのような電気的に絶縁性の層によって、雲母粒子を付加的にコーティングすることができる。
【００２８】
その際に有利であるのは、ドーピング可能な半導体材料のドーピングを、利用される充填材料の電気的なシート抵抗が1*10e2〜1*10e5のステップで変化するように、たとえば約1*10e4のステップで変化するように、選定することである。このようにすれば、巻線バーに沿って軸線方向のポジションに応じて、それぞれ異なる第１組成物と第２組成物を準備することができ、これらの組成物の電気抵抗は、第１組成物と第２組成物に含まれる充填材料によって広い範囲にわたり整合される。
【００２９】
１つの実施形態によれば、第１組成物および／または第２組成物の担体材料は、４５重量％よりも高い充填材料含有率を有しており、好ましくは５０重量％よりも高い充填材料含有率を有している。ここで「重量％」なる表記は、組成物の総重量に基づき規定されたものである。充填材料がこのような重量含有率を有している場合、充填材料は担体材料中で互いに接触し合うことができ、それ相応の導体路を形成することができる。これにより導電率が飽和状態まで高められる。飽和状態では、組成物の導電率または電気抵抗は、含有する充填材料の電気抵抗に実質的に依存する。組成物の電気抵抗をコントロールするために有利であるのは、充填材料の重量含有率を飽和状態にすることである。コーティングされた雲母粒子が充填材料として用いられるケースであれば、これは第１組成物または第２組成物に関して少なくとも４５重量％に相応する。
【００３０】
好ましくは、終端コロナシールドと外側コロナシールドを有するコロナシールドは、１つの連続的な方法で形成される。つまり終端コロナシールドと外側コロナシールドは、単一の製造ステップで製造される。
【００３１】
担体材料が、溶剤を含有するプラスチックまたは溶剤不含のプラスチックを含むようにすることができる。好ましい担体材料は、塗料の形態の溶剤含有プラスチックである。適切なプラスチックは、たとえば熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性プラスチックである。なぜならばこれらのプラスチックは、室温で処理可能であり、２００℃までの耐熱性があり、有利には１４０℃までの耐熱性があり、適切な硬化剤を添加することにより紫外線（ＵＶ）光または赤外線（ＩＲ）光によって室温で硬化させることができるからである。たとえば担体材料に適しているのは、ポリシラザン、ポリエステルイミドまたはエポキシドをベースとするプラスチックである。さらに溶剤に芳香族炭化水素を含めることができ、たとえばベンゼンまたはトルエンのエステル、エチルメチルケトンまたは酢酸エチルを含めることができる。
【００３２】
担体材料に応じて、第１組成物と第２組成物を異なる方法で塗布することができる。溶剤を含有する担体材料を伴う組成物は、たとえば噴霧に適している。溶剤不含の担体材料を伴う組成物であれば、たとえば巻線バーに粉体層として被着させることができる。
【００３３】
好ましいのは、第１組成物と第２組成物を噴霧することである。第１組成物と第２組成物を塗布するために、１つまたは複数のスプレイノズルを使用することができる。
【００３４】
１つの実施形態によれば、第１組成物と第２組成物を、混合器によって混合した形態で準備し、１つのスプレイノズルだけを用いて塗布することができる。
【００３５】
さらに別の実施形態によれば、第１組成物を少なくとも１つの第１スプレイノズルによって塗布し、第２組成物を少なくとも１つの第２スプレイノズルによって塗布することができる。この場合、スプレイノズルごとに、所定の電気抵抗を有する充填材料を巻線バーの上に塗布することができ、その際、各スプレイノズルの強度によって、含有する充填材料に関して第１組成物と第２組成物を調節することができ、つまりは個々の抵抗値を設定することができる。
【００３６】
１つの実施形態によれば、第１装置は、それぞれ充填材料を含む複数の保管容器を備えており、充填材料は、保管容器ごとにそれぞれ異なる電気抵抗を有している。したがって第１充填材料および第２充填材料、ならびに場合によっては第３充填材料を、それぞれ１つの保管容器に保管することができる。さらに担体材料を別個の保管容器内に用意してもよいし、または充填材料といっしょに保管容器内に用意してもよい。
【００３７】
第２装置は、１つまたは複数のスプレイノズルを有することができる。この場合、スプレイノズルは、巻線バーに沿って軸線方向に可動に支承されている。
【００３８】
第２装置に複数のスプレイノズルが設けられている場合、第１装置は個々の充填材料のために複数の保管容器を有することができ、それらの保管容器はそれぞれ１つのスプレイノズルに対応づけられている。
【００３９】
さらに複数のスプレイノズルが設けられている場合、それら複数のスプレイノズルそれぞれを１つの制御装置と接続することができ、この制御装置により、第１組成物の電気抵抗を第１区間に沿って変更可能であり、第２組成物の電気抵抗を第２区間に沿って実質的に一定になるよう調整可能である。このようにして、各組成物およびそれらの抵抗が、それぞれ被着される充填材料の量によって制御され、これにより巻線バーに沿って軸線方向で、ポジションに依存して異なる第１組成物と第２組成物を実現することができる。その際、個々のスプレイノズルの強度は、スプレイノズルの軸線方向ポジションおよび対応する組成物に従って制御される。
【００４０】
ただ１つのスプレイノズルだけしか用いられない場合には、保管容器とスプレイノズルとの間に混合器が配置される。したがって、電気抵抗がそれぞれ異なる充填材料を、所望の重量含有率で混合器へ供給し、第１組成物と第２組成物が得られるように混合することができる。第１組成物と第２組成物において、抵抗がそれぞれ異なる充填材料の重量含有率を制御する目的で、混合器をさらに制御装置と接続することができる。このようにすれば制御装置によって、第１組成物の電気抵抗を第１区間に沿って変更することができ、第２組成物の電気抵抗を第２区間に沿って実質的に一定になるよう調整することができる。このようにして各組成物およびそれらの抵抗が、混合器へ供給される充填材料の重量含有率によって制御され、これにより巻線バーに沿って軸線方向で、ポジションに依存してそれぞれ異なる第１組成物と第２組成物を実現することができる。したがってスプレイノズルの軸線方向ポジションに応じて、混合器へ適切な組成物が供給される。
【００４１】
なお、方法に関して述べた特徴および実施形態は、装置についても同じようにあてはまる。同様に、装置に関して述べた特徴および実施形態は、方法についても同様にあてはまる。
【００４２】
次に、添付の図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】積層体および巻線バーを備えた発電機ステータの長手方向区間を示す部分図
【図２】コロナシールドの形成方法の流れを示すフローチャート
【図３】図１の巻線バーに沿った電気抵抗の推移を示す図
【図４】図２に示した方法を実施するための装置の具体例を示す図
【図５】図２に示した方法を実施するための装置のさらに別の具体例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１には、発電機１の一部分が示されており、これには積層体３と巻線バー４を備えた発電機ステータ２が含まれている。
【００４５】
巻線バー４は積層体３中を案内されている。巻線バー４の終端は積層体３から突出しており、巻線先端において導体ループ（図示せず）が形成されるように方向転換される。図１に示した配置構成によれば、通常、積層体３の両側に巻線バー４の終端が対称に設けられている。
【００４６】
絶縁のため、巻線バー４が主絶縁材５によって覆われている。発電機ステータ２の各コンポーネント間の界面において部分放電が発生するのを回避する目的で、主絶縁材５はさらに層６，７によって囲まれている。したがって巻線バー４と主絶縁材５との間には、層６が内部電位制御手段として配置されている。
【００４７】
積層体３と巻線バー４との間には、コロナシールド７として形成されたさらに別の層が設けられている。コロナシールド７には、第１区間９における終端コロナシールド８と、第２区間１１における外側コロナシールド１０とが含まれており、この場合、外側コロナシールド８はアース１２と接続されている。この場合、第１区間９は、積層体３と巻線先端（図示せず）との間に延在し、第２区間１１に直接つながっており、第２区間１１は、積層体３内部に延在し、短い距離だけ積層体３から延び出ている。
【００４８】
したがって外側コロナシールド１０は、積層体３内部において主絶縁材５を覆っており、巻線バー４が積層体３から出た後、短い距離だけさらに導かれている。終端コロナシールド８は、外側コロナシールド１０に直接つながっており、積層体３から巻線先端（図示せず）までの一部分の長さにわたって延在している。内部電位制御手段６およびコロナシールド７により、主絶縁材５内における電界は、これらの層６から層７に向かって低減される。積層体３の両側から突出している巻線バー４の終端部分に、終端コロナシールド８が設けられており、この終端コロナシールド８により、外側コロナシールド１０を出発点として電位が低減されていく。
【００４９】
出願人内部で知られている方法によれば、コロナシールド７は複数の製造ステップで取り付けられる。特に、外側コロナシールド１０と終端コロナシールド８は、相前後して取り付けられる。その結果、製造の手間とコストが高まる。しかも、複数のステップにわたって順々に製造されていくことから、たとえば外側コロナシールド１０と終端コロナシールド８との移行部１３などのような界面を伴って複数の部分区間が形成され、それらの界面はたいていコロナシールド７の脆弱箇所となる。このような移行部１３には高い電界が発生し、その結果として熱的および電気的な負荷が加わる。そのような負荷は、コロナシールド７が損傷してしまうほど大きくなるおそれがあり、最悪のケースでは主絶縁材５が損傷してしまうほど大きくなるおそれがある。
【００５０】
図２には、コロナシールド７の形成方法の流れがフローチャートで示されている。
【００５１】
第１ステップＳ１において、巻線バー４のためのコロナシールド７を形成するために、第１組成物と第２組成物が準備される。第１組成物には第１担体材料が含まれており、この第１担体材料中には、第１電気抵抗を有する第１充填材料と、第１電気抵抗とは異なる第２電気抵抗を有する第２充填材料とが含まれている。第２組成物には第２担体材料が含まれ、この第２担体材料中には、第３電気抵抗を有する第３充填材料が含まれている。ただし、第１担体材料と第２担体材料は、および／または、第２充填材料と第３充填材料は、同じ化学的組成を有する。
【００５２】
第１充填材料と第２充填材料と第３充填材料は、ドーピング可能な半導体材料で被覆された雲母粒子をそれぞれ含んでおり、それらの粒子はドーピングに応じてそれぞれ異なる電気抵抗を有している。つまりたとえば、第１組成物の第１充填材料と第２充填材料は、1*10e12Ωの第１シート抵抗値と、1*10e8Ωの第２シート抵抗値を有している。これらに加え、第１組成物において第４充填材料を用いることもでき、この第４充填材料は、第２組成物の第３充填材料と同様に、1*10e4Ωのシート抵抗値を有する。さらに第１組成物と第２組成物には担体材料として、ポリシラザン、ポリエステルイミドまたはエポキシドなどのようなプラスチックをベースとする塗料が含まれている。
【００５３】
第２ステップＳ２において、終端コロナシールド８が第１区間９に、外側コロナシールド１０が第２区間１１に形成されるように、第１組成物と第２組成物が塗布される。その際、終端コロナシールド８は外側コロナシールド１０と直接つなげられる。したがって第１組成物が第１区間９において塗布されて、終端コロナシールド８が形成され、第２組成物が第２区間１１において塗布されて、外側コロナシールド１０が形成される。
【００５４】
第１組成物の塗布にあたり、第１区間９に沿って第１充填材料と第２充填材料の重量含有率を変えることができる。これにより、第１区間９に沿って第２区間１１へ向かう方向で電気抵抗が小さくなるように、第１組成物の電気抵抗がポジションに応じて第１区間９に沿って変えられる。つまりこのことで、終端コロナシールド８の抵抗値が連続的に変化することになり、その結果、外側コロナシールド１０の終端を出発点として、電位が終端コロナシールド８内で連続的に低減し、さらに連続的または直線的に上昇するようになる。
【００５５】
この方法によって、図１に示されているようなコロナシールド７を備えた巻線バー４が形成される。これによればコロナシールド７には、外側コロナシールド１０と終端コロナシールド８とが含まれている。
【００５６】
図３には、図１の巻線バー４に沿った電気抵抗の推移が示されている。
【００５７】
この図には、巻線バー４に沿った軸線方向ポジションに対する電気抵抗Ｒが書き込まれている。外側コロナシールド１０の領域では、電気抵抗Ｒは一定である。外側コロナシールド１０から終端コロナシールド８へ移行すると、電気抵抗Ｒは終端コロナシールド８の領域において上昇し続けている。したがって終端コロナシールド８の領域における電位は、外側コロナシールド１０のアース電位から高電圧へと、巻線先端（図示せず）に至るまで上昇する。つまり終端コロナシールド８によって、巻線バー４の表面における電位を連続的に上昇させる電位制御が実現される。
【００５８】
図４には、図１に示したコロナシールド７を形成するための装置１９の具体例が示されている。
【００５９】
装置１９には、組成物を準備するための第１装置２０と、組成物を塗布するための第２装置２１が含まれている。図示されている実施形態の場合、第２装置２１には２つのスプレイノズル２２が含まれており、これらのスプレイノズル２２はそれぞれ、第１装置２０の保管容器２３と接続されている。別の実施形態として、３つ以上のスプレイノズル２２と保管容器２３を設けることもできる。
【００６０】
保管容器２３内には、充填材料が分散された塗料がそれぞれ含まれており、この塗料が個々のノズル２２へ供給される。つまり第１保管容器２３には、第１スプレイノズルへ供給される第１充填材料が含まれており、第２保管容器２３には、第２スプレイノズルへ供給される第２充填材料が含まれており、この実施形態によれば第２充填材料は、同時に第３充填材料としても用いられる。同様に、第１保管容器２３内の塗料と第２保管容器２３内の塗料が、同じ化学的組成を有するようにしてもよい。
【００６１】
さらにスプレイノズル２２に対応して制御装置２４が設けられており、この制御装置２４によって、スプレイノズル２２の強度をポジションに応じて制御可能であり、これによって第１組成物中の第１充填材料と第２充填材料の割合を調整可能であり、つまりは第１組成物の電気抵抗を調整可能である。これらのスプレイノズル２２を、たとえば第１区間９に沿って互いに逆の強度で駆動させることができる。つまり第１スプレイノズル２２の強度は最初は１００％である一方、第２スプレイノズル２２の強度は最初は０％である。その後、第１区間９が終わり第２区間１１が始まると、この関係が逆転する（第１スプレイノズルは０％、第２スプレイノズルは１００％）。ついで第２区間１１に沿って、もっぱら第２スプレイノズル２２を用いてそのまま噴霧し続けるだけで、第２組成物を塗布することができる。
【００６２】
図５には、コロナシールド７を製造するための装置１９のさらに別の具体例が示されている。
【００６３】
図４とは異なり図５の第２装置２１には、ただ１つのスプレイノズル２２だけしか含まれていない。スプレイノズル２２は混合器２５と接続されており、この混合器２５によって、事前に保管されていた充填材料と塗料とが混合されて、第１組成物または第２組成物が形成される。この目的で、複数の保管容器２３から混合器２５へ、充填材料と塗料が供給される。これらの保管容器２３には、充填材料が分散された塗料がそれぞれ含まれている。つまり第１保管容器２３には、第１スプレイノズルへ供給される第１充填材料が含まれており、第２保管容器２３には、第２スプレイノズルへ供給される第２充填材料が含まれており、この実施形態においても第２充填材料は、同時に第３充填材料として用いられる。この場合も、第１保管容器２３内の塗料と第２保管容器内の塗料とが、同じ化学的組成を有するようにしてもよい。さらに混合器２５には制御装置２４が接続されており、この制御装置２４によって、スプレイノズル２２へポジション応じて第１組成物と第２組成物が供給されるように、第１組成物および第２組成物中の充填材料の割合を制御可能である。
【００６４】
これまで種々の実施例に基づき本発明について説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、多種多様に変更可能である。
【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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