(57)【要約】【課題】  半導体スイッチング素子を用いた回路にて駆動される回転電機において、半導体スイッチング素子から発生する急峻なサージ電圧によるコイル絶縁層充電電流のたて、コイルの絶縁層外側と固定子鉄心との間のコイル表面部分放電を防止するための半導電性層が固定子鉄心との接触部で過熱焼損防止する。【解決手段】  少なくとも駆動回路からの線路側に近い位置のコイルにおいて、コイルの絶縁層外側と固定子鉄心との間の部分放電を防止するための半導電性層は直接固定子鉄心と接触させずに、絶縁性誘電性層を介して固定子鉄心と接触させる構造とすることにより、急峻なサージ電圧によるコイル絶縁層充電電流が半導電性層の局部に集中することを防止する構造とする。【効果】  半導体スイッチング素子を用いたインバータのように、急峻なサージ電圧を含む電圧で駆動しても安定なコイル表面部分放電防止層を持つ回転電機を得る。【選択図】図１
2005341706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、回転子を有する回転電機において、
前記固定子は固定子鉄心を有し、前記固定子鉄心は複数のスロットを有し、前記スロット内には導体が配置され、前記導体の外側に絶縁層が配置され、前記絶縁層の外側に半導電性層が配置され、前記半導電性層の外側に絶縁誘電性層が配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１において、前記半導電性層が前記固定子鉄心とは直接接触しないことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２において、前記絶縁誘電性層の少なくとも一部が弾性体であることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３において、前記弾性体を波板状とすることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項２において、前記導体は複数であり、前記半導電性層は前記複数の導体の外側に配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項２において、前記絶縁誘電性層は高誘電率の粒子を混入した樹脂で形成したことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項２において、前記半導電性層と前記絶縁誘電性層は絶縁性誘電体の片面に半導電性層を形成した複合材であることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
固定子と、回転子を有する回転電機において、
前記固定子は固定子鉄心を有し、前記固定子鉄心は複数のスロットを有し、前記複数のスロットのうち線路側に近い固定子コイルが収納されているスロットにおいて、スロット内に導体が配置され、前記導体の外側に絶縁層が配置され、前記絶縁層の外側に半導電性層が配置され、前記半導電性層の外側に絶縁誘電性層が配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項８において、前記半導電性層が前記固定子鉄心とは直接接触しないことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項９において、前記絶縁誘電性層の少なくとも一部が弾性体であることを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項９において、前記弾性体を波板状とすることを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
請求項９において、前記導体は複数であり、前記半導電性層は前記複数の導体の外側に配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項１３】
請求項９において、前記絶縁誘電性層は高誘電率の粒子を混入した樹脂で形成したことを特徴とする回転電機。
【請求項１４】
請求項９において、前記半導電性層と前記絶縁誘電性層は絶縁性誘電体の片面に半導電性層を形成した複合材であることを特徴とする回転電機。
【請求項１５】
固定子と、回転子を有する回転電機において、
前記固定子は固定子鉄心を有し、前記固定子鉄心は複数のスロットを有し、前記複数のスロット内には導体が配置され、前記導体の外側に絶縁層が配置され、前記絶縁層の外側にポリアミド紙，ポリエステルフィルム，ポリミイドフィルム、又はポリアミド紙を基材とする集成マイカテープのシートの前記導体側の片面に半導電性粒子を混入した樹脂を塗布した巻き回層又はライナが配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項１６】
請求項１５において、前記半導電性粒子がカーボンであることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機や発電機などの高電圧回転電機の固定子コイルは、コイル導体とその上に形成されたマイカ等と合成レジンからなるコイル絶縁層で構成されている。一般に、回転電機の定格電圧が３ｋＶを超える場合には、コイル絶縁層の外側に１ｋΩオーダの表面抵抗率の半導電性層が配置されている。そしてこの半導電性層を固定子鉄心に接触させることにより、かかる半導電性層の電位を固定子鉄心の接地電位に近い値とし、かかる半導電性層と固定子鉄心間に存在しうる空隙等にかかる電圧を低くし、半導電性層と固定子鉄心との間隙での放電を防止している。
【０００３】
ところで、近年回転機を複雑に制御するために、インバータ等半導体スイッチング素子を用いた駆動回路が用いられることが多くなってきた。半導電性スイッチング素子を用いると素子のスイッチング時に急峻なサージ電圧が発生する。半導体スイッチング素子の高電圧化や制御の高度化により、半導体スイッチング素子から発生するサージ電圧は高電圧化，急峻化する趨勢にある。
【０００４】
コイル導体に電圧が印加されると、コイル絶縁層によりコイル導体と固定子鉄心との間で形成される静電容量を充電する電流が固定子鉄心に流れる。コイル絶縁層の外側に半導電性層を配置していると、この充電電流はコイル導体より半導電性層に流れ、そして半導電性層から固定子鉄心へ流れる。半導電性層から固定子鉄心への充電電流の大部分は半導電性層と固定子鉄心との接触部を介して流れる。この接触部に電流がながれると、この接触部分の抵抗により損失が発生する。商用周波数の正弦波電圧に対しては、この充電電流も損失も極めて小さいため、この接触部の損失が問題になることはなかった。しかし半導体スイッチング素子で発生するような、数十μｓより早い立ち上がり時間の急峻なサージ電圧がコイル導体に印加されると、かかる充電電流は著しく大きな値となる。そして半導電性層と固定子鉄心との接触部で発生する損失が増大して、接触部分の半導電性層が過熱し、場合によっては焼損にまで至ることになる。一旦焼損すると、この焼損部分に流れていた充電電流は他の接触部分を介して流れるようになり、他の接触部分の半導電性層が更に焼損していくことになる。
【０００５】
このような半導電性層の過熱，焼損を防止するため、特開平１１−２３６５０５号公報では半導電性の弾性体を用いる方法や半導電性層と固定子鉄心間に半導電性樹脂を充填する方法等により、樹脂含浸の工程でも接触抵抗が増大しない構造の良好な電気的接触部を一定の距離内に確保する方法が提案されている。しかし、この方法でも、サージ電圧が急峻になりコイル絶縁層充電電流が増大すると、半導電性層と固定子鉄心との接触部分での過熱，損傷を防止することは困難になる。これは、一般に半導電性層はカーボン等の半導電性粒子を含む樹脂層であるので、微視的にみれば、半導電性層と固定子鉄心との接触部は個々の粒子の凸部と固定子鉄心との接触と言え、また、固定子鉄心も薄い磁性鋼板を積層した構造のため、半導電性層に面した部分には凹凸があるため、接触密度を高くするとしても限界があるためである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２３６５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、コイル絶縁層の外側の固定子鉄心との間に配置される半導電性層において、急峻なサージ電圧が印加されても、過熱，焼損しにくい構造の回転電機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる課題に対し、コイル絶縁層の外側に設けた半導電性層を固定子鉄心と直接接触させない構造とし、半導電性層と固定子鉄心との間に絶縁抵抗の高い絶縁性誘電性層を配置したものである。すなわち、半導電性層と固定子鉄心間の通電電流は絶縁性誘電性層の絶縁抵抗ではなく、静電容量分で流れるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コイル導体に急峻なサージ電圧が印加されても、コイル絶縁層の外側の固定子鉄心との間に配置される半導電性層において、過熱，焼損しにくい構造の回転電機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の効果を簡単なモデルで以下に説明する。図８は比較例１の半導電性層がある場合を示し、図９は本発明の実施例１による構造を示し、図１０は比較例２として半導電性層がない場合を示す。１はコイル導体、２はコイル絶縁層、３は半導電性層、４は固定子鉄心、５は絶縁性誘電性層、４５は固定子鉄心４と半導電性層３，絶縁性誘電性層５又はコイル絶縁層２との間の空隙を示す。図８は半導電性層３を直接固定子鉄心４に接触させている構造を示し、その接触部２１の半径を０.０１mm とし、その周囲半径１０mm以内の部分では接触部分がなく、半径１０mm以上の部分ではほぼ全面で固定子鉄心４と接触している場合について考えている。この場合、半導電性層３と固定子鉄心４との間の空隙の距離は半径０.０１mm の接触部を中心として、半径１mmのところで０.１mm になるとし、接触部の０.０１mm から半径１mmまでの間は、半径に比例して直線的に増大するものとした。また、１mmから半径１０mmまでの間は半径に比例して０.１mm から０mmまで直線的に減少するものとしている。
【００１２】
図９は本発明の実施例による構造を示し、半導電性層３は比誘電率が５で０.０５mm 厚みの絶縁性誘電性層５と一体となった構成のものとし、固定子鉄心４側に絶縁性誘電性層５が面して配置された構造になっている。図９はこの絶縁性誘電性層５を直接固定子鉄心４に接触させている構造を示し、その接触部２１の半径を０.０１mm とし、その周囲半径１０mm以内の部分では接触部分がなく、半径１０mm以上の部分ではほぼ全面で固定子鉄心４と接触している場合について考えている。この場合、絶縁性誘電性層５と固定子鉄心４との間の空隙の距離は半径０.０１mmの接触部を中心として、半径１mmのところで０.１mmになるとし、接触部の０.０１mm から半径１mmまでの間は、半径に比例して直線的に増大するものとし、また、１mmから半径１０mmまでの間は半径に比例して０.１mm から０mmまで直線的に減少するものとしている。
【００１３】
また、図１０は半導電性層を全く用いない場合を示し、コイル絶縁層２が直接固定子鉄心４に接触させている構造を示し、その接触部２１の半径を０.０１mm とし、その周囲半径１０mm以内の部分では接触部分がなく、半径１０mm以上の部分ではほぼ全面で固定子鉄心４と接触している場合について考えている。この場合、コイル絶縁層２と固定子鉄心４との間の距離は半径０.０１mm の接触部を中心として、半径１mmのところで０.１mm になるとし、接触部の０.０１mm から半径１mmまでの間は、半径に比例して直線的に増大するものとし、また、１mmから半径１０mmまでの間は半径に比例して０.１mm から０mmまで直線的に減少するものとしている。
【００１４】
このようなモデルにおいて、半導電性層３や図１０のモデルのコイル絶縁層２の表面に十数点の節点１１を仮定し、コイル導体１と節点１１，節点１１と固定子鉄心４間においてコイル絶縁層２，絶縁性誘電性層５や空隙で形成される静電容量分を等価な静電容量回路素子１２，１３に、また半導電性層３の抵抗分を等価な抵抗回路素子１４に置き換え、図１１のような一次元の梯子型等価回路１６で各節点１１の電圧と各節点１１と固定子鉄心４との間で流れる電流を計算した。なお、半導電性層３が直接固定子鉄心４と接触する図８の場合には、接触抵抗に相当する抵抗回路素子１５で半導電性層３の接触部すなわち、半径の節点１１と固定子鉄心４とを接続している。印加した電圧は
Ｖ＝１０００＊（exp(−ｔ)）−exp(−３２０００００ｔ)
で示される、立ち上がり時間約１μｓ，ピーク電圧１ｋＶのサージ電圧である。またコイル絶縁層の厚みは３mm、比誘電率は４としている。図１２は半導電性層３等の節点１１と固定子鉄心４との間で流れる電流を、その節点１１で代表される部分の面積で除算した電流密度で示している。図１２によると、比較例１における半導電性層３と固定子鉄心４との接触部２１の通電電流密度は本発明の実施例の構造における値より約３桁大きな値となっている。すなわち、比較例１の構造では半導電性層３と固定子鉄心４との接触部２１のインピーダンスが近傍の部分より極めて低い値になるため、接触部２１にコイル絶縁層充電電流が集中する。一方本発明の実施例による構造では半導電性層３と固定子鉄心４とは絶縁性誘電性層５を介して接触しているため、接触部２１においてもそのインピーダンスが近傍の部分より極端に低い値とはならず、コイル絶縁層２の充電電流は半導電性層３の各部分より分散されて固定子鉄心４に通電され、局所的な電流集中がなく、過熱損傷が発生することはない。
【００１５】
一方各節点１１の発生電圧は図１３に示すようになり、半導電性層３を配置しない比較例２の図１０の構造では、コイル絶縁層２の電位が、本発明の実施例の構造の半導電性層２を用いた場合の約５倍になる部分ができ、この部分で放電が発生することになる。すなわち、比較例では、コイル絶縁層２と固定子鉄心４との間で局所的にでも放電に至る大きさの空隙部があると、その部分で放電が発生するが、本発明の構造のように、半導電性層３を配置すると、固定子鉄心４との間の全体的な誘電特性で決まる半導電性層３の電位でカバーされるため、局所的に比較的大きな空隙が発生しても放電に至ることはない。
【００１６】
以上のように、本発明の実施例による構造では、半導電性層３の過熱焼損は防止される。
【実施例２】
【００１７】
本発明の別の実施例を示す。図７は本発明になる回転電機５０を示し、その内部構造の断面を図中上半分に示す。回転電機５０は回転子５１，固定子５２とからなり、固定子
５２は固定子巻線５３と固定子鉄心４とからなる。更に固定子巻線５３は図１に示すような多数の固定子コイル４２とからなっている。各固定子コイル４２は以下に詳細に示すような構成で固定子鉄心４のスロット５４に収納されている。  
【００１８】
固定子コイル４２は、絶縁被覆された素線を複数回巻き回するかレーベル転移した整列導体を有するコイル導体１の表面上にガラス織布とポリエステルフィルムとを基材とする集成マイカテープを所定回数巻き回して対地主絶縁層２の基材層を形成する。このように形成された未含浸状態の固定子コイル４２の上下二条を半導電性層３と絶縁性誘電性層５との二層構造になるライナ６で包み、固定子鉄心４のスロット５４に収納した。この場合かかるライナ６はポリアミド紙のシートの片側にカーボン粒子を混入したエポキシ樹脂を塗布したもので、ポリアミド紙の面を固定子鉄心４のスロット５４に対向するように配置した。そしてかかるライナ６をスロット５４の開口部で端部が互いに重なるように折りたたみ、くさび下絶縁材７を介してくさび４１でライナの重なり部とともに、未含浸状態の固定子コイル４２を固定子鉄心４に固定した。コイル相互の電気的接続を行った後、含浸前の加熱乾燥処理を実施した。その後固定子コイルを巻いた後の固定子鉄心を真空含浸槽に収納して真空乾燥の後、所定温度でエポキシ樹脂などの熱硬化性の含浸樹脂を真空含浸し、さらに含浸槽を加圧状態にして加圧含浸した。しかる後含浸槽から所定温度の硬化槽に移して含浸樹脂を加熱硬化することにより、ボイドレスに含浸された主絶縁層を有するコイル絶縁層２を有する固定子コイル４２を形成した。くさび４１で未含浸状態の固定子コイル４２を固定する時の力により、ライナ６の絶縁性誘電性層５は固定子鉄心４にほぼ密着させられる。したがって、ライナ６の半導電性層３は直接固定子鉄心と接触することはなく、また、絶縁性誘電性層５等により固定子鉄心４と誘電的に結合している。
【００１９】
ライナ６を形成する半導電性層３の樹脂はエポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等の樹脂でも同等の特性が得られる。また絶縁性誘電性層５はポリエステル，ポリイミド等のフィルム，ガラス織布などでも同等の特性が得られる。
【００２０】
また、対地主絶縁層はガラス織布，ポリエステルフィルム，ポリイミドフィルム，ポリアミド紙等を基材とする集成マイカテープでも同様の特性が得られる。
【００２１】
一般に同じスロット５４に挿入される上底二条のコイルの商用周波数の電位は異なるため、本実施例のように上底二条のコイルの導体が１面の半導電性層３と誘電的に結合している場合は、半導電性層３の商用周波数の電位は両導体の電位を平均した低い値になる効果がある。
【００２２】
本実施例によれば、コイル絶縁層２の外側に半導電性層３を配置し、その半導電性層３のさらに外側に絶縁性誘電性層５を配置することにより、コイル導体に急峻なサージ電圧が印加されても、半導電性層の焼損が起こりにくくなる。
【実施例３】
【００２３】
図２は本発明の一実施形態を示す。固定子コイル４２は、絶縁被覆（２）された素線を複数回巻き回するかレーベル転移した整列導体を用いたコイル導体１の表面上にガラス織布とポリエステルフィルムとを基材とする集成マイカテープを所定回数巻き回した対地主絶縁層２の基材層を形成し、さらにその周囲に半導電性テープを所定の厚みで巻き回して半導電性層３の基材層を形成する。この半導電性テープには、ガラス基材にカーボンを混入したエポキシ樹脂を用いた。さらにその周囲にポリアミド紙を突合せで巻き回して絶縁性誘電性層５を形成した。このように形成した未含浸状態の固定子コイル４２を上下二条をスロット５４に収納し、スロット５４の開口部をくさび下絶縁材７を介してくさび４１でふさぎ固定子コイル４２を固定子鉄心４に固定した。そして、コイル相互の電気的接続を行った後、含浸前の加熱乾燥処理を実施した。その後固定子コイルを巻き線した後の固定子鉄心を真空含浸槽に収納して真空乾燥の後、所定温度でエポキシ樹脂などの熱硬化性の含浸樹脂を真空含浸した。さらに含浸槽を加圧状態にして加圧含浸し、しかる後含浸槽から所定温度の硬化槽に移して含浸樹脂を加熱硬化した。以上の手順でボイドレスに含浸された主絶縁層からなるコイル絶縁層２を有する固定子コイル４２を形成した。くさび
４１で未含浸状態の固定子コイル４２を固定する時の力により、ライナ６の絶縁性誘電性層５は固定子鉄心４に密着させられる。したがって、コイル最外層の半導電性層は直接固定子鉄心と接触することはなく、絶縁性誘電性層５により固定子鉄心４と誘電的に結合している。
【００２４】
半導電性層３を形成する半導電性テープは樹脂としてエポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等を、また基材としてポリエステル等のフィルムテープ，ガラス織布あるいはポリアミド等の不織布テープを用いた場合でも同等の特性が得られる。また、半導電性のフッソフィルムも適用できる。また絶縁性誘電性層５はポリエステル，ポリイミド等のフィルム，チタン酸バリウム粒子混入したエポキシやポリエステル，変性ポリイミド等の樹脂を塗布したガラス織布などでも同等の特性が得られる。
【００２５】
本実施例によれば、絶縁層２の外側に配置された半導電性層３の外側に絶縁性誘電性層５が配置されることにより、コイル導体に急峻なサージ電圧が印加されてた場合でも、半導電性層３の焼損が起こりにくくなる。また、絶縁層２の外側に半導電性層３を直接巻き回するため、角部等も含め絶縁層２と半導電性層３との間の空隙を極めて小さくでき、この部分での放電を抑制できる効果がある。
【実施例４】
【００２６】
図３は本発明の一実施形態を示す。固定子コイル４２は、絶縁被覆された素線を複数回巻き回するかレーベル転移した整列導体を用いたコイル導体１の表面上にガラス織布とポリエステルフィルムとを基材とする集成マイカテープを所定回数巻き回した対地主絶縁層２の基材層を形成し、さらにその周囲に半導電性テープを所定の厚みで巻き回して半導電性層３の基材層を形成する。この半導電性テープには、ガラス基材にカーボンを混入したエポキシ樹脂を用いた。このように形成した未含浸状態の固定子コイル４２の上下二条を、固定子鉄心４のスロット５４に収納するが、まず底部にチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなる底敷８を敷き、その上に下一条の固定子コイル４２を収納した。その上にチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなる中層間９を配置し、その上に固定子コイル４２の上一条を収納した。その後、固定子コイル４２の両側面の全面をカバーする大きさのチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなるサイドライナ４３を打ち込んだ。スロット５４の開口部をくさび下絶縁材７を介してくさび４１でふさぎ固定子コイル４２を固定子鉄心４に固定した。そして、コイル相互の電気的接続を行った後、含浸前の加熱乾燥処理を実施した。その後固定子コイルを巻き線した後の固定子鉄心を真空含浸槽に収納して真空乾燥の後、所定温度でエポキシ樹脂などの熱硬化性の含浸樹脂を真空含浸した。さらに含浸槽を加圧状態にして加圧含浸し、しかる後含浸槽から所定温度の硬化槽に移して含浸樹脂を加熱硬化した。以上の手順でボイドレスに含浸された主絶縁層からなるコイル絶縁層２を有する固定子コイル４２を形成した。コイル最外層の半導電性層は直接固定子鉄心と接触することはなく、また、高誘電性のチタン酸バリウムを混入した積層板で形成される絶縁性誘電性層５で固定子鉄心４と誘電的に結合している。
【００２７】
半導電性層３を形成する半導電性テープは樹脂としてエポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等を、また基材としてポリエステル等のフィルムテープ，ガラス織布あるいはポリアミド等の不織布テープを用いた場合でも同等の特性が得られる。また、半導電性のフッソフィルムも適用できる。また底敷８やサイドライナ４３に用いた積層板はチタン酸バリウム粒子のみでなくフェライト粒子等を混入し、エポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等の積層板を用いた場合でも同等の特性が得られる。
【００２８】
本実施例によれば、絶縁層２の外側に配置された半導電性層３の外側に高誘電性積層板からなる絶縁性誘電性層５が配置されることにより、コイル導体に急峻なサージ電圧が印加された場合でも、半導電性層３の焼損が起こりにくくなる。また、絶縁層２の外側に半導電性層３を直接巻き回するため、角部等も含め絶縁層２と半導電性層３との間の空隙を極めて小さくでき、この部分での放電を抑制できる効果がある。高誘電性積層板からなるサイドライナ４３は半導電性層３と固定子鉄心４との空隙を極めて小さくなるよう挿入できるので、半導電性層３と固定子鉄心４との間の静電容量を大きくすることができる。また、高誘電性積層板からなる底敷８，中層間９を介しても半導電性層３と固定子鉄心４との間の静電容量を大きくすることができ、半導電性層３と固定子鉄心４との間のサージ電圧を抑制できる効果がある。
【実施例５】
【００２９】
図４は本発明の一実施形態を示す。かかる部分の固定子コイル４２は、絶縁被覆された素線を複数回巻き回するかレーベル転移した整列導体を用いたコイル導体１の表面上にガラス織布とポリエステルフィルムとを基材とする集成マイカテープを所定回数巻き回した対地主絶縁層２の基材層を形成し、さらにその周囲に半導電性テープを所定の厚みで巻き回して半導電性層３の基材層を形成する。この半導電性テープには、ガラス基材にカーボンを混入したエポキシ樹脂を用いた。このように形成した未含浸状態の固定子コイル４２の上下二条のうち、まず下一条をアラミド紙からなるコイルが収納されるライナ６とともにスロット５４に収納した。この下一条のコイルの上にチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなる中層間９を配置し、その上に上一条のコイルを配置した。なお、ライナ６はくさび下絶縁材７にほぼ接触するまでの寸法とし、上下二条のコイルの側面が固定子鉄心４とは全く接触しないようにしている。スロット５４の開口部をくさび下絶縁材７を介してくさび４１でふさぎ固定子コイル４２を固定子鉄心４に固定した。
【００３０】
半導電性層３を形成する半導電性テープは樹脂としてエポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等を、また基材としてポリエステル等のフィルムテープ，ガラス織布あるいはポリアミド等の不織布テープを用いた場合でも同等の特性が得られる。また、半導電性のフッソフィルムも適用できる。また絶縁性誘電性層５はポリエステル，ポリイミド等のフィルム，チタン酸バリウム粒子混入したエポキシやポリエステル，変性ポリイミド等の樹脂を塗布したガラス織布などでも同等の特性が得られる。また中層間９に用いた積層板はチタン酸バリウム粒子のみでなくフェライト粒子等をエポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等の積層板を用いた場合でも同等の特性が得られる。  
【００３１】
くさび４１で未含浸状態の固定子コイル４２を固定する時の力により、半導電性層３は絶縁性誘電性層５を押し、そして絶縁性誘電性層５は固定子鉄心４に密着されている。したがって、コイル最外層の半導電性層３は直接固定子鉄心４と接触することはなく、絶縁性誘電性層５で固定子鉄心４と誘電的に結合している。
【００３２】
本実施例によれば、絶縁層２の外側に配置された半導電性層３の外側に絶縁性誘電性層５が配置されることにより、コイル導体に急峻なサージ電圧が印加された場合でも、半導電性層３の焼損が起こりにくくなる。
【００３３】
ところで、固定子巻線５３は図１４に示す例のように線路側端子６０から多数の固定子コイル４２が接続された構成になっている。図は各相１個の巻線からなる３相の固定子巻線を例として示している。駆動回路からの急峻なサージ電圧は線路側端子６０から固定子巻線に進入し、固定子コイル４２に伝播していく。線路側端子６０から離れた固定子コイル４２に伝播していく過程で、サージ電圧の峻度，大きさが低下する。すなわち、図１５で示すサージ電圧波形例のように、線路側端子６０に近い固定子コイル４２ａに対し、線路側端子６０から遠い固定子コイル４２ｃではサージ電圧の峻度，大きさが低下する。したがって、線路側端子６０から数番目までの固定子コイルが挿入されているスロット５４のみにおいて、半導電性層３を固定子鉄心４と誘電的に結合させる構造とし、それ以外の線路側端子６０から離れた固定子コイルのみが挿入されているスロット５４では半導電性層３を直接固定子鉄心４と直接接触させる構造としても、線路側端子に印加された急峻なサージ電圧による半導電性層３の焼損を抑制できる。
【実施例６】
【００３４】
図５は本発明の一実施形態を示す。固定子鉄心４のスロット５４内面にチタン酸バリウム粒子とガラス繊維を混入させたエポキシ樹脂を塗布，硬化させる方法により絶縁性誘電性層５を形成した。そして絶縁被覆された素線を複数回巻き回するかレーベル転移した整列導体を用いたコイル導体１の表面上にガラス織布とポリエステルフィルムとを基材とする集成マイカテープを所定回数巻き回した対地主絶縁層２の基材層と、さらにその周囲に半導電性テープを所定の厚みで巻き回して半導電性層３の基材層を形成した未含浸状態の固定子コイル４２を作る。この半導電性テープには、ガラス基材にカーボンを混入したエポキシ樹脂を用いた。このように形成した未含浸状態の固定子コイル４２の上下二条のうち、まず下一条をスロット５４に収納し、この下一条のコイルの上にチタン酸バリウム粒子を混入した積層板からなる中層間９を配置し、その上に上一条のコイルを配置した。スロット５４の開口部をくさび下絶縁材７を介してくさび４１でふさぎ固定子コイル４２を固定子鉄心４に固定した。そして、コイル相互の電気的接続を行った後、含浸前の加熱乾燥処理を実施した。その後固定子コイルを巻き線した後の固定子鉄心を真空含浸槽に収納して真空乾燥の後、所定温度でエポキシ樹脂などの熱硬化性の含浸樹脂を真空含浸した。さらに含浸槽を加圧状態にして加圧含浸し、しかる後含浸槽から所定温度の硬化槽に移して含浸樹脂を加熱硬化した。以上の手順でボイドレスに含浸された主絶縁層からなるコイル絶縁層２を有する固定子コイル４２を形成した。くさび４１で未含浸状態の固定子コイル４２を固定する時の力により、半導電性層３は固定子鉄心４の表面に形成された絶縁性誘電性層５に密着させられている。したがって、コイル最外層の半導電性層は直接固定子鉄心と接触することはなく、また絶縁性誘電性層５で固定子鉄心４と誘電的に結合している。
【００３５】
半導電性層３を形成する半導電性テープは樹脂としてエポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等を、また基材としてポリエステル等のフィルムテープ，ガラス織布あるいはポリアミド等の不織布テープを用いた場合でも同等の特性が得られる。また、半導電性のフッソフィルムも適用できる。また固定子鉄心４のスロット５４内面に形成する絶縁性誘電性層５はチタン酸バリウム粒子とガラス繊維を混入したエポキシ樹脂に限らずかかる粒子やフェライト粒子，アラミド繊維等を組み合わせて混入したポリエステル，変性ポリイミド等の樹脂を塗布，硬化した塗膜でも同等の特性が得られる。また中層間９に用いた積層板はチタン酸バリウム粒子のみでなくフェライト粒子等をエポキシに限らず、ポリエステル，変性ポリイミド等の積層板を用いた場合でも同等の特性が得られる。
【００３６】
本実施例によれば、絶縁層２の外側に配置された半導電性層３の外側に絶縁性誘電性層５が配置されることにより、コイル導体に急峻なサージ電圧が印加された場合でも、半導電性層３の焼損が起こりにくくなる。また、絶縁層２の外側に半導電性層３を直接巻き回するため、角部等も含め絶縁層２と半導電性層３との間の空隙を極めて小さくでき、この部分での放電を抑制できる効果がある。チタン酸バリウム粒子とガラス繊維を混入させたエポキシ樹脂を塗布層等は、高誘電率のチタン酸バリウム粒子等を高密度で充填でききるので、半導電性層３と固定子鉄心４との間の静電容量を大きくすることができ、半導電性層３と固定子鉄心４との間のサージ電圧を抑制できる効果がある。
【実施例７】
【００３７】
図６に本発明による他の実施例を示す。固定子コイル４２は、コイル導体１の外周にガラス織布を基材としたエポキシ樹脂プリプレグテープを所定回数半重ねで巻回し、さらにその外周にガラス織布またはポリアミド不織布の基材にカーボン粒子又はカーボン粒子とカーボン繊維混合物を混入したエポキシ樹脂プリプレグテープを半重ねで１回巻回した後、成形しながら加熱してプリプレグ樹脂を硬化させて形成した。固定子コイル４２の上下二条を、固定子鉄心４のスロット５４に収納するが、まず底部にチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなる底敷８を敷き、その上に下一条の固定子コイル４２を収納した。この固定子コイル４２の片側面にこの側面を全面カバーする大きさのチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなるサイドライナ４３を挿入し、その反対側面にチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなる弾性体ライナ
４４を打ち込んだ。
【００３８】
この弾性体ライナ４４は積層板を波板状に成形したもので、厚さ方向に比較的大きく弾性変形する特性を有するものである。そしてこの下一条の固定子コイル４２の上にチタン酸バリウム粒子を混入したエポキシ樹脂積層板からなる中層間９を配置し、その上に固定子コイル４２の上一条を収納した。この上一条の固定子コイル４２の側面にもチタン酸バリウム粒子を混入したサイドライナ４３と弾性体ライナ４４を挿入した。スロット５４の開口部をくさび下絶縁材７を介してくさび４１でふさぎ固定子コイル４２を固定子鉄心４に固定した。コイル最外層の半導電性層３は直接固定子鉄心と接触することはなく、また、弾性体ライナ４４の弾性力でサイドライナ４３を介して固定子鉄心４に密着している。高誘電性のチタン酸バリウムを混入した積層板からなるサイドライナ４３，底敷８は絶縁性誘電性層５を形成しているので、半導電性層３は固定子鉄心４と誘電的に強く結合している。
【００３９】
本実施例によれば、絶縁層２の外側に配置された半導電性層３の外側に絶縁性誘電性層５が配置されることにより、コイル導体に急峻なサージ電圧が印加された場合でも、半導電性層３の焼損が起こりにくくなる。
【００４０】
また、スロット５４に配置されている固定子コイル４２とその側面に対向する固定子鉄心４を図１６のようなモデルとし、半導電性層３と固定子鉄心４との間の静電容量Ｃの大きさを計算すると以下のようになる。ここで、半導電性層３と固定子鉄心４との間隙の大きさは図のようにｄ１，ｄ２とし、ｄ＝ｄ１＋ｄ２は一定とする。またこの間隙部分の誘電率をε、対向面の面積を固定子コイル４２の片側面でＳとすると
【００４１】
【数１】
2005341706.tif 000003
間隙ｄ１の大きさが静電容量Ｃの値に関係する第１項とｄ１／ｄとの関係は図１７のようになり、固定子コイル４２と固定子鉄心４との間隙の大きさが一定の場合、固定子コイル４２を片側に寄せるほど静電容量Ｃが大きくなるといえる。
【００４２】
したがって、弾性体ライナ４４を用いると、半導電性層３と固定子鉄心４との空隙を極めて小さくなるよう挿入できるとともに、固定子コイル４２をスロット内で片側に寄せることができ、半導電性層３と固定子鉄心４との間の静電容量を大きくして、半導電性層３と固定子鉄心４との間のサージ電圧を抑制できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例のスロット部コイルの断面構造を示す図。
【図２】本発明の他の実施例のスロット部コイルの断面構造を示す図。
【図３】本発明の他の実施例のスロット部コイルの断面構造を示す図。
【図４】本発明の他の実施例のスロット部コイルの断面構造を示す図。
【図５】本発明の他の実施例のスロット部コイルの断面構造を示す図。
【図６】本発明の他の実施例のスロット部コイルの断面構造を示す図。
【図７】本発明の実施例の回転電機の断面構造を示す図。
【図８】半導電性層がある場合の比較例のモデル図。
【図９】本発明の実施例による半導電性層，絶縁性誘電性層と固定子鉄心との接触部のモデル図。
【図１０】半導電性層がない場合の比較例のモデル図。
【図１１】半導電性層の各部の発生電圧及び固定子鉄心に流れる電流を計算する等価回路図。
【図１２】半導電性層各部から固定子鉄心に流れる電流の計算結果図。
【図１３】半導電性層各部の発生電圧の計算結果図。
【図１４】固定子巻線の構成例を示す図。
【図１５】固定子コイルにおけるサージ電圧波形例を示す図。
【図１６】固定子コイル半導電性層と固定子鉄心間の静電容量を計算するモデルを示す図。
【図１７】固定子コイル半導電性層と固定子鉄心間の間隙と静電容量の関係を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１…コイル導体、２…コイル絶縁層、３…半導電性層、４…固定子鉄心、５…絶縁性誘電性層、６…ライナ、７…くさび下絶縁材、８…底敷、９…中層間、１１…節点、１２，１３…静電容量回路素子、１４…抵抗回路素子、１６…梯子型等価回路、２１…接触部、４１…くさび、４２…固定子コイル、４３…サイドライナ、４４…弾性体ライナ、４５…空隙部、５０…回転電機、５１…回転子、５２…固定子、５３…固定子巻線、５４…スロット、６０…線路側端子。
【図１】
2005341706.tif 000004
【図２】
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【図３】
2005341706.tif 000006
【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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【図１６】
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【図１７】
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