(57)【要約】【課題】洗浄工程でコイル表面に形成された電界緩和層に溶剤が接触しても電界抑制性能の低下を防止することにある。【解決手段】コイルエンド部の導体周囲にマイカ層２を主絶縁層として形成した電磁コイルにおいて、マイカ層２の表面に非線形抵抗部材からなる電界緩和層４を形成し、さらにその周囲にガラステープを巻回してガラステープ層５を保護層として形成する。【選択図】      図１
2007037310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルエンド部の導体周囲に主絶縁層を形成した電磁コイルにおいて、前記主絶縁層の表面に非線形抵抗部材からなる電界緩和層を形成し、さらにその周囲に絶縁性部材からなる保護層を形成したことを特徴とする電磁コイル。
【請求項２】
請求項１記載の電磁コイルにおいて、前記保護層は、前記電界緩和層全体を包括するようにして形成されていることを特徴とする電磁コイル。
【請求項３】
請求項１記載の電磁コイルにおいて、前記保護層は、前記電磁コイルの鉄心に近い側のみに形成されていることを特徴とする電磁コイル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電磁コイルにおいて、前記保護層は、絶縁性テープ又は絶縁性シートを巻回した後、絶縁性の樹脂を含浸硬化して形成されたものである電磁コイル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電磁コイルにおいて、前記保護層は、半硬化性の樹脂を含む絶縁性テープ又は絶縁性シートを巻回し、加圧硬化して形成されたものである電磁コイル。
【請求項６】
請求項４又は請求項５記載の電磁コイルにおいて、前記絶縁性テープ又は絶縁性シートは、基材としてガラスクロス、ノーメックスクロス、コーネックスクロス、ポリプロピレンフィルム、ノーメックスフィルム、コーネックスフィルム、ポリイミドフィルム、ルミラーのうち少なくとも一つからなることを特徴とする電磁コイル。
【請求項７】
請求項４又は請求項５記載の電磁コイルにおいて、前記絶縁性テープ又は絶縁性シートとして、マイカを用いたことを特徴とする電磁コイル。
【請求項８】
コイルエンド部の導体周囲に絶縁テープ又はシートを巻回して主絶縁層を形成する工程と、前記主絶縁層の表面に非線形抵抗テープ又はシートを巻回して電界緩和層を形成する工程と、前記電界緩和層の周囲に絶縁性テープ又はシートを巻回して保護層を形成する工程からなる電磁コイルの製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の電磁コイルの製造方法において、前記保護層を形成する工程は、絶縁性テープ又はシートを巻回した後、絶縁性の樹脂を含浸硬化させることを特徴とする電磁コイルの製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載の電磁コイルの製造方法において、前記保護層を形成する工程は、半硬化性の樹脂を含む絶縁性テープ又はシートを巻回した後、加圧硬化させることを特徴とする電磁コイルの製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の電磁コイルを備えたことを特徴とする電磁機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルエンド部の導体周囲に形成された主絶縁層の表面に沿面放電抑制のために形成される電界緩和層の電界抑制性能の低下を防止し得る電磁コイルとその製造方法並びにこの電磁コイルを用いた電磁機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電機や電動機に使用される固定子コイルのコイルエンド部には、導体周囲にマイカテープを巻回して主絶縁層を形成し、この主絶縁層の周囲に非線形抵抗特性を持つ電界緩和層を設けることで沿面放電の発生を抑える構成が採用されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開昭５７−１５１２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような電磁機器に使用されるコイルは、主絶縁層の周囲に電界緩和層を形成した後、最終的に溶剤による洗浄及びペイント処理を行う場合があるが、このとき電界緩和層に溶剤が染み込み、電界抑制性能を低下させることがある。
【０００４】
本発明は上記のような課題を解決し、洗浄工程で電界緩和層に溶剤が接触しても電界抑制性能が低下することのない電磁コイルとその製造方法並びにこの電磁コイルを用いた電磁機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するため、コイルエンド部の導体周囲に主絶縁層を形成した電磁コイルにおいて、前記主絶縁層の表面に非線形抵抗部材からなる電界緩和層を形成し、さらにその周囲に絶縁性部材からなる保護層を形成したものである。
【０００６】
また、本発明は、上記構成の電磁コイルにおいて、保護層はコイルの鉄心に近い側のみに形成される。
【０００７】
本発明は、コイルエンド部の導体周囲に絶縁テープ又はシートを巻回して主絶縁層を形成する工程と、前記主絶縁層の表面に非線形抵抗テープ又はシートを巻回して電界緩和層を形成する工程と、前記電界緩和層の周囲に絶縁性テープ又はシートを巻回して保護層を形成する工程から電磁コイルを製造する。
【０００８】
また、本発明は上記保護層を形成する工程は、絶縁性テープ又はシートを巻回した後、絶縁性の樹脂を含浸硬化させる。
【０００９】
さらに、本発明は上記保護層を形成する工程は、半硬化性の樹脂を含む絶縁性テープ又はシートを巻回した後、加圧硬化させる。
【００１０】
本発明は、上記構成の電磁コイルを用いて電磁機器を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コイルエンド部の導体周囲に主絶縁層を形成した電磁コイルにおいて、主絶縁層の表面に非線形抵抗部材からなる電界緩和層を形成し、さらにその周囲に絶縁性部材からなる保護層を形成することで、洗浄時に溶剤に接触しても電界緩和層の電界抑制性能の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施形態を示す電磁コイルの長手方向断面図である。
【００１４】
図１において、１はコイル導体を模擬したアルミバー、２はこのアルミバー１の周囲に主絶縁層として形成されたマイカ層、３はコイル導体の中央部に対応するマイカ層２の周囲に形成された低抵抗コロナ防止層、４はこの低抵抗コロナ防止層３の両端部にラップさせ、且つ低抵抗コロナ防止層３の両側に対応するマイカ層２の周囲に形成された電界緩和層、５はこの電界緩和層４の外周を覆うように保護層として形成されたガラステープ層である。
【００１５】
次に上記構成の電磁コイルの製造工程を図２に示す製造フローを用いて説明する。
【００１６】
図２において、まずテーピングマシンを用いて、コイル導体を模擬したアルミバー（50×10×1300mm）1の周囲にドライマイカテープを１／２ラップ、１／４ずらし幅、２本巻の条件で、１００rpmで巻回してマイカ層２を主絶縁層として形成し、白コイル（含浸硬化する前のコイル）を得る。このとき形成されたマイカ層２は、２８層である。
【００１７】
次にこのコイルの中央を中心として、３００mmの長さで、２５mm幅の低抵抗コロナ防止テープを１／２ラップ、１本巻の条件で巻回して低抵抗コロナ防止層３を形成し、低抵抗コロナ防止テープの巻き終わりをスコッチテープで止める。
【００１８】
その後、低抵抗コロナ防止層３に１０mmラップさせて電界緩和性能を持つ非線形抵抗テープを巻回して電界緩和層４を形成し、その周囲に絶縁性部材としてガラステープ（又はガラスシート）を１／２ラップさせながら全長に亘って巻回しガラステープ層５を形成する。
【００１９】
さらに、このガラステープ層５の周囲に熱収縮チューブを２／３ラップ、１本巻で全長を３回巻回する。また、熱収縮性チューブの周囲にポリプロピレンでできた５０mm幅の離型テープを３mmラップで全長巻回する。そして、その４面に５６×２×１２００の鉄板２枚と１６×２×１２００の鉄板を２枚をあて、スコッチテープを用いて仮止めする。
【００２０】
このようにして作製したコイルをビスフェノールＡ型エポキシ樹脂中に真空含浸し、その後、１５０℃で１０時間加熱硬化させる。加熱が終了するとコイルを取り出し、熱収縮チューブ、鉄板および離型テープを取り外し、供試体を得る。
【００２１】
このようにして得た供試体の長手方法の断面が図１である。
【００２２】
通常の巻回法では、非線形抵抗材料の上に巻回するガラステープは用いず、それ以外の工程は全て同様であるが、この供試体を比較例としてあげる。
【００２３】
溶剤により特性がどのように変化するかを調べるために次の方法を用いた。すなわち、比較例および上記第１の実例形態の構成で作成したコイルに工業用のシンナーを染み込ませた紙（例えばキムタオル）を２重に巻回し、さらに外部への蒸発を避けるためにその周囲からポリプロピレンフィルムを２重巻きし、２時間程度放置した。その後、ポリプロピレンフィルムおよびキムタオルを除去し、常温常圧で３時間放置した。
【００２４】
このコイルの中央部の低抵抗コロナ防止層３をアース電位として、アルミバー１に高電圧を印加し、放電発生電圧を測定した。
【００２５】
表１は、紫外線カメラ及び肉眼で表面の放電を観察し、紫外線カメラおよび肉眼で放電が観測されたときの電圧を沿面放電開始電圧として測定した結果である。
【表１】
2007037310.tif 000003
【００２６】
溶剤による抵抗の変化が少なかったガラステープを巻回したコイルは高い耐電圧を示した。このことから、上記第１の実施形態の手法は、有効であることが分かった。また、比較例として、含浸硬化処理した後にガラステープを巻回したものを示すが、未処理と比較して若干の効果は観測されるものの、上記実施形態と比較して効果は少ない。
【００２７】
上述のガラスクロスの代わりに、ポリアミド繊維テープ（テイジン製コーネックステープ）、熱収縮ポリエステルテープ（東レ製熱収縮ルミラー）、ポリエステルテープ（有沢製作所製HITT）、マイカテープ（日本マイカ製C95B）を用いたものについても同様の試験を行った。
【００２８】
上記表１中に各テープを巻回したときの沿面放電開始電圧を示したが、特に、マイカテープとコーネックステープにおいて顕著な傾向が示されている。
【００２９】
このように本発明の第１の実施形態では、コイルエンド部にマイカ層２を主絶縁層として形成し、この主絶縁層の周囲に非線形抵抗テープを巻回して電界緩和層４を形成し、さらにその周囲にガラステープからなる絶縁性テープを巻回して保護層５を形成することにより、コイル製造最終工程で溶剤による洗浄でコイル表面に溶剤が接触しても電界緩和層４の電界抑制性能の低下を防止することができる。
【００３０】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３１】
第１の実施形態では、コイルを製造する際に、真空含浸と呼ばれる方法を用いたが、これに代わり、一般にプリプレグテープを用いたレジンリッチ方式と呼ばれる方法を用いることもできる。
【００３２】
図３は、その製造フローを示すもので、図２に示した含浸方式のフローと異なる点について述べる。
【００３３】
第１の実施形態では、ドライマイカテープを用いたが、第２の実施形態ではレジンリッチタイプのマイカテープを使用する。ドライマイカテープは、マイカテープ中の樹脂が完全硬化しているのに対して、レジンリッチタイプのマイカテープは、樹脂が半硬化の状態であるものを言う。
【００３４】
レジンリッチタイプでは、含浸樹脂を使用せず、ポリエチレンワックスあるいはアスファルトコンパウンド中で硬化させる。処理タンク中に熱収縮チューブ巻回処理まで施したコイルを並べ、タンクの中を真空引きした後に、ポリエチレンワックスを流し込む。その後、７kgf/cm2の静水圧をかけながら１５０℃で５時間加熱して硬化させた。そして、ポリエチレンワックスをタンク中から取り除き、離型テープ、鉄板を取り除いて供試体を得るようにした。
【００３５】
このようにして製造したコイルは、図１に示した含浸方式で製造したコイルとマイカテープの種類を除いて同じ構成になる。それ故、第１の実施形態に記載した溶剤に対する効果は含浸タイプと同様に発揮できる。
【００３６】
図４は本発明の第３の実施形態を示す電磁コイルの長手方向断面図で、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる点について述べる。
【００３７】
上述した第１の実施形態では、非線形抵抗特性を有する電界緩和層４の全表面にガラステープを巻回し、含浸樹脂で処理して保護層５を形成したことで、溶剤に対する影響を取り除く効果が得られたと推測される。
【００３８】
それ故、電界緩和層４全体を保護するようにガラステープを巻回処理したが、重要なのは、鉄心側近傍の特性である。
【００３９】
図５は、４０ｋＶ印加時のコイル表面の電位分布を示すグラフである。
【００４０】
図５に示すグラフから明らかなようにアース側から離れるにしたがって電位が上昇していることが分かる。この表面電位の傾斜は表面の電界を表すが、電界が高いところで沿面放電が発生する。図５において、表面電位の傾き、すなわち、表面電界の高い部分がアース端近傍である。つまり、アース端近傍にのみ、テープ巻回処理をすることによっても効果がある。
【００４１】
そこで、第３の実施形態では、図４に示すように電界緩和層４の周囲で鉄心に近い側の重要な部分にのみにガラステープを巻回して保護層５を形成することにより、第１の実施形態と同様の作用効果が得られることに加え、材料コストや製造工程の削減が可能になるため、コストの安い電磁コイルとすることが可能である。
【００４２】
上記各実施形態においては、電界緩和層４の表面に絶縁性の部材としてガラステープ（又はガラスシート）を巻回する場合について述べたが、絶縁性テープ（又は絶縁性シート）の基材としてガラスクロス、ノーメックスクロス、コーネックスクロス、ポリプロピレンフィルム、ノーメックスフィルム、コーネックスフィルム、ポリイミドフィルム、ルミラーの何れを用いても前述同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１を示す図
【図２】含浸方式のバーコイルを製造するプロセスを示すフロー
【図３】レジンリッチ方式のバーコイルを製造するプロセスを示すフロー
【図４】本発明の実施例３を示す図
【図５】コイル表面の電位分布を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１…アルミバー、２…マイカ層、３…低抵抗コロナ防止層、４…電界緩和層、５…ガラステープ層（保護層）
【図１】
2007037310.tif 000004
【図２】
2007037310.tif 000005
【図３】
2007037310.tif 000006
【図４】
2007037310.tif 000007
【図５】
2007037310.tif 000008