(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリベンゾイミダゾールの単位式は、
【化１】
0003949242.tif 000011
【化２】
0003949242.tif 000012
【化３】
0003949242.tif 000013
架橋して〔化２〕と〔化３〕よりなる〔化１〕で表される、この〔化２〕・〔化３〕なる式で構成されるポリベンゾイミダゾールの重合体を絶縁被覆してなるポリベンゾイミダゾール電線で巻線を構成した
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機であって、
回転子の回転軸を支承する軸受にウレア／ポリフェニルエーテル系グリースを充填した
ことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載された回転電機であって、
前記ウレア／ポリフェニルエーテル系グリースは、分子中に芳香族環を３以上含むポリフェニルエーテルである
ことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載された回転電機であって、
前記軸受の周囲を鉛層で包囲した
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機に関し、特に高放射性雰囲気で使用する回転電機として有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電所等の原子力設備においても多くの回転電機が使用されている。このような原子力設備において、回転電機を使用する場合に考慮すべき重要事項の一つとして放射線対策が挙げられる。かかる放射線対策の一環として放射線の照射に対する絶縁部その他の各部の劣化を可及的に低減するように種々の工夫がなされている。
【０００３】
図６は従来技術に係るこの種の回転電機（三相誘導電動機）を一部破断して示す正面図である。同図において、０１はフレーム、０２は固定子鉄心、０３は固定子巻線、０４は固定子鉄心０２及び固定子巻線０３等からなる固定子、０５は回転子鉄心、０６は回転子羽片を兼用する二次導体、０７ａ，０７ｂはブラケット、０８は回転軸、０９ａ，０９ｂは軸受、０１０はファン、０１１は外カバーである。このとき各部は、１０9 ｒａｄ程度の放射線に対する所定の耐力を有するように、次表１に記載するような材料を用いて構成してある。なお、表１中、絶縁紙、絶縁楔、スリーブ、縛り紐、ワニス及びリード線は、何れも固定子０４の固定子巻線０３を構成する部材若しくは材料であり、軸受用グリースは軸受０９ａ，０９ｂに封入するものである。そこで、これらの部材若しくは材料には固定子巻線０３若しくは軸受０９と同様の符号を付している。
【０００４】
【表１】
0003949242.tif 000002
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の如く図６に示す回転電機では、耐放射線性を考慮してこの耐放射線性が高いポリイミド電線を用いる等の工夫がなされている。かかる回転電機は軽水炉程度の放射線雰囲気では十分な耐放射線性を有するが、今後開発が予定されている熱核融合炉、核燃料サイクル施設，高速増殖炉等の１０10ｒａｄ程度の環境下においては、寿命的に使用できないという問題がある。
【０００６】
因みに、図６に示す回転電機の絶縁構成に使用している材料及び軸受用グリースの耐放射線性は、次の通りである。
0003949242.tif 000003
【０００７】
従来の環境では、耐放射線性に関し上記材料で十分であったが、１０10ｒａｄ程度の環境では無機絶縁物であるガラス以外は耐えられないと考えられる。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、１０10ｒａｄ程度の高放射性雰囲気のなかでも長期に亘り安定的に所定の絶縁耐力を保持し長期間の安定した運転を確保し得る回転電機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は次の知見を基礎とするものである。すなわち、ポリイミド電線に代わり１０10ｒａｄ程度の放射性雰囲気であっても十分な耐放射線性を有する材料を探すべく種々の高分子材料等を用いて電線の開発を行い、各電線に関して耐放射線性の測定を試みたところ、ポリベンゾイミダゾール電線が１０10ｒａｄの耐放射線性を有することが確認できた。図１はポリベンゾイミダゾール電線（実線）とポリイミド電線（一点鎖線）とを試料とする場合の耐放射線特性を示す。同図に示すように、ポリイミド電線は３×１０9 ｒａｄを越えると急激に耐電圧特性が劣化するのに対し、ポリベンゾイミダゾール電線では１２×１０10ｒａｄでも十分な耐電圧特性を有することが分かる。
【００１０】
かかる知見を基礎とする本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１２】
１） ポリベンゾイミダゾールの単位式は、
【化４】
0003949242.tif 000004
【化５】
0003949242.tif 000005
【化６】
0003949242.tif 000006
架橋して〔化５〕と〔化６〕よりなる〔化４〕で表される、この〔化５〕・〔化６〕なる式で構成されるポリベンゾイミダゾールの重合体を絶縁被覆してなるポリベンゾイミダゾール電線で巻線を構成したこと。
【００１３】
２） 回転子の回転軸を支承する軸受にウレア／ポリフェニルエーテル系グリースを充填したこと。ウレアとしては中央に芳香族炭化水素基を、末端に芳香族炭化水素基または脂環族炭化水素基を有するジウレアが特に好ましく用いられる。また、ポリフェニルエーテルとしては分子中に芳香族環を３以上含むポリフェニルエーテルが用いられる。なお、本発明でいうウレア／ポリフェニルエーテル系グリースとはポリフェニルエーテルを基油又は基油の主成分とし、ウレア化合物を増ちょう剤とするグリースをいう。
【００１５】
４）軸受の周囲を鉛層で包囲したこと。
【００１６】
なお、本発明におけるポリベンゾイミダゾールとは、前記〔化４〕、〔化５〕、〔化６〕の何れをも含むものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図２は本発明の実施の形態に係る回転電機（三相誘導電動機）を一部破断して示す正面図である。同図に示すように、固定子鉄心２及びこの固定子鉄心２に装着した固定子巻線３を有する固定子４は円筒状のフレーム１の内周面に固着してある。このときの固定子巻線３はポリベンゾイミダゾール電線で構成してある。
【００１９】
図３は上記固定子巻線３の横断面を概念的に示す説明図である。同図に示すように固定子巻線３は、固定子鉄心２のスロット２ａ内に配した固定子巻線３を構成する素線であるポリベンゾイミダゾール電線３ａと、その外周に対地絶縁としてベクルス紙３１及びアルミインクコートベクルス紙３２を設けた構成で、スロット２ａの開口はベクトラ板３３によって閉鎖してある。
【００２０】
次に、本形態における固定子巻線３の具体的構成を、その製作工程に基づいて説明する。なお、図３と同一部分には同一番号を用いる。
【００２１】
▲１▼  所定の巻き型に必要回数だけポリベンゾイミダゾール電線３ａを巻き付けてコイルを形成する。このとき、ポリベンゾイミダゾール電線３ａの巻始めと巻終わりには、リード線を接続する際に用いるスリーブを通しておく。スリーブとしては窒化ケイ素スリーブやガラススリーブを用いる。
▲２▼  スロット２ａ内にベクルス紙３１及びアルミインクコートベクルス紙３２による対地絶縁を施した後、スロット２ａ内に所定回数巻回して形成したコイルを挿入する（乱巻き方式）。コイルを挿入した後、ベクルス紙の上方を閉じ、スロット２ａの開口側にもアルミインクコートベクルス紙３２を施すとともに、ベクトラ板３３を挿入してスロット２ａを閉鎖する。
▲３▼  図４に示すように、コイルエンド部３４に相間絶縁紙３５を挿入する。相間絶縁紙３５としてはベクルス紙を使用する。
▲４▼  図５に示すように、コイルにリード線３７を接続する。リード線３７はコイルを形成するポリベンゾイミダゾール電線３ａの巻始め又は巻終わりに銀ロウ３８で溶接することにより接続し、この接続部にベクルス紙３１を巻き付けた後、工程▲１▼で通しておいたスリーブ３９でこの接続部を覆う。リード線３７にはポリベンゾイミダゾール電線のより線を使用する。また、コイル同士の接続も同様に銀ロウ溶接により行い、接続部にはベクルス紙を巻き付けた後、スリーブで覆う。各接続部は窒化ケイ素組紐又はガラス組紐等を用いてコイルエンド部３４を緊縛・固定する際に併せて緊縛・固定する。
▲５▼  全てのコイルを通してテーピングする全溝通し巻きテーピングによりコイルエンド部３４の全体にテーピング３６を施す。このときのテーピング３６にはガラステープや窒化ケイ素テープを用いる。
▲６▼  気中含浸法により各接続部を含む固定子巻線３の全体にワニスを含浸する。ワニスとしてはシリコーン樹脂ワニスを用いる。ワニス含浸後は、加熱して含浸したワニスを加熱・硬化させる。
▲７▼  固定子巻線３の部分に、絶縁塗料の吹き付け又は静電塗装により絶縁塗装処理を行う。絶縁塗料としてはシリコーン樹脂系アルミニウム塗料を用いる。
▲８▼  最後に、仕上げのワニス処理として気中含浸法により各接続部を含む固定子巻線３にワニスを含浸する。ワニスとしてはシリコーン樹脂ワニスを用いる。ワニス含浸後は、加熱して含浸したワニスを加熱・硬化させる。
【００２２】
図２に示すように、ブラケット７ａ，７ｂは外小蓋を兼用する構造となっており、フレーム１の両端部にその開口部を閉塞するようにそれぞれ固着してある。回転子鉄心５には回転子羽片を兼用する二次導体６が装着してある。この回転子鉄心は回転軸８を介して軸受９ａ，９ｂで回転可能に支承してあり、固定子４の内部空間に配設してある。軸受９ａ，９ｂの外輪は外小蓋を兼用するブラケット７ａ，７ｂと内小蓋１２ａ，１２ｂとで固定子４側にそれぞれ支持されている。ファン１０は回転電機の冷却を行うためのもので、回転軸８と一体的に回転するようにその一端部に固着してあり、また外カバー１１はファン１０を含め一方のブラケット７ａを覆合するようにフレーム１に固着してある。
【００２３】
本形態にかかる回転電機は、耐放射線性を考慮して軸受９ａ，９ｂには耐放射性グリースを封入してあり、また軸受９ａ，９ｂの周囲は鉛層で包囲してある。さらに詳言すると、ブラケット７ａ，７ｂには各軸受９ａ，９ｂの外周囲及び軸方向における左右両側に円環状の溝を形成してあり各溝内に鉛円筒１６ａ，１６ｂ及び鉛円板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂがそれぞれ嵌め込まれている。かくして軸受９ａ，９ｂはその周囲を鉛円筒１６ａ，１６ｂで囲繞するとともに、その軸方向に関する両側で軸受９ａ，９ｂに対向させて介在する鉛円板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂで遮蔽してある。また、鉛円筒１６ａ，１６ｂ及び鉛円板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂを嵌め込んだ溝の入口はブラケット７ａ，７ｂに螺合するボルト１９ａ，１９ｂ、２０ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂでプレート１３ａ，１３ｂ、１４ａ，１４ｂ、１５ａ，１５ｂを固定することにより閉塞してある。かかるプレート１３ａ，１３ｂ〜１５ａ、１５ｂ及びボルト１９ａ，１９ｂ〜２１ａ，２１ｂは耐放射線性を考慮すればステンレス鋼で形成するのが好適である。ただ、これに限るものではない。放射線の照射による酸化は懸念されるが、安価であるという点を考慮すれば鋼板及びアルミ板であっても良い。
【００２４】
かかる本形態によれば固定子巻線３がポリベンゾイミダゾール電線で構成してあるため、この部分の絶縁耐力は１０10ｒａｄでも放射線に対する十分な耐力を有する（図１参照）。
【００２５】
また、軸受９ａ，９ｂは、鉛円筒１６ａ、１６ｂ及び鉛円板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂにより包囲してあるので放射線から遮蔽することができる。したがって軸受９ａ，９ｂに封入してあるグリースの耐用年数も十分に長くなり、長期に亘り円滑で安定な回転子の回転を保証し得る。因みに、鉛による放射線の遮蔽効果はその厚さにより異なるが、１５ｍｍで１桁の放射線量の低減を図ることができる。そこで、必要に応じ鉛円筒１６ａ、１６ｂ及び鉛円板１７ａ、１７ｂ、１８ａ，１８ｂの厚さを選定すれば良い。
【００２６】
上記実施の形態では鉛円筒１６ａ、１６ｂ及び鉛円板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂをブラケット７ａ，７ｂの溝に嵌め込むように構成したが、これに限るものではない。同様の各溝に溶融した鉛を鋳込むことによっても形成し得る。この場合には、鉛円筒１６ａ、１６ｂ及び鉛円板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂを固定するためのプレート１３ａ，１３ｂ〜１５ａ、１５ｂ等が不必要であるため、その分構造が簡単になる。また、三相誘導電動機に限るものではない。全ての回転電機に適用し得る。ただ、回転子側にも巻線を有する場合にはこの巻線もポリベンゾイミダゾール電線で構成する。
【００２７】
次に、上記実施の形態のさらに具体的な実施例を説明しておく。各実施例は表１に示す固定子巻線０３、これを構成する絶縁紙、絶縁楔、スリーブ、縛り紐、ワニス及びリード線と、軸受０９ａ，０９ｂに封入する軸受用グリースとに対応する材料を１０10ｒａｄ程度の放射性雰囲気においても十分な耐放射線性を有するよう、表２〜表５に示す材料に変更したものである。
【００２８】
＜実施例１＞下表２の材料を用いたものである。
【表２】
0003949242.tif 000007
【００２９】
本実施例の如くグリースにウレア／ポリフェニルエーテル系グリースを用いた場合、このウレア／ポリフェニルエーテル系グリースはそれ自体が１０10ｒａｄの耐放射線性を有するものであるため、必ずしも、図２に示すように、軸受９ａ，９ｂの周囲を鉛層で包囲する必要はない。すなわち、鉛円筒１６ａ、１６ｂ及び鉛円板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂにより軸受９ａ，９ｂを包囲して放射線から遮蔽しなくてもグリースは十分な耐用年数を有し、長期に亘り円滑で安定な回転子の回転を保証し得る。
【００３０】
なお、本実施例におけるウレア／ポリフェニルエーテル系グリースとは、ポリフェニルエーテルを基油又は基油の主成分とし、ウレア化合物を増ちょう剤としたグリースをいい、ウレアとしては中央に芳香族炭化水素基を、末端に芳香族炭化水素基または脂環族炭化水素基を有するジウレアを用い、またポリフェニルエーテルとしては分子中に芳香族環を３以上含むポリフェニルエーテルを用いている。
【００３１】
＜実施例２＞下表３の材料を用いたものである。
【００３２】
【表３】
0003949242.tif 000008
【００３３】
本実施例の場合もグリースにウレア／ポリフェニルエーテル系グリースを用いたので、前記実施例１と同様に、必ずしも軸受９ａ，９ｂの周囲を鉛層で包囲する必要はない。
【００３４】
＜実施例３＞下表４の材料を用いたものである。
【００３５】
【表４】
0003949242.tif 000009
【００３６】
＜実施例４＞
下表６の材料を用いたものである。
【００３７】
【表５】
0003949242.tif 000010
【００３８】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに詳細に説明したように、本発明によれば巻線をポリベンゾイミダゾール電線で構成するか、若しくはウレア／ポリフェニルエーテル系グリースを用いたので、１０10ｒａｄ程度の放射性雰囲気においても十分な絶縁及び軸受の耐放射線性を保障し得る。したがって従来以上の放射性雰囲気、例えば核融合施設、核燃料サイクル施設及び高速増殖炉等においてはも問題なく当該回転電機を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリベンゾイミダゾール電線（実線）とポリイミド電線（一点鎖線）とを試料とする場合の耐放射線特性を示すグラフ。
【図２】本発明の実施の形態に係る回転電機を一部破断して示す正面図
【図３】本発明の実施の形態に係る回転電機の固定子巻線３の横断面を概念的に示す説明図。
【図４】本発明の実施の形態に係る回転電機のコイルエンド部分を概念的に示す説明図。
【図５】本発明の実施の形態に係る回転電機の固定子巻線３のリード線３７との接続部分の構造を概念的に示す説明図。
【図６】従来技術に係る回転電機を一部破断して示す正面図。
【符号の説明】
２                固定子鉄心
３                固定子巻線
４                固定子
５                回転子鉄心
８                回転軸
９ａ，９ｂ        軸受
１６ａ，１６ｂ    鉛円筒
１７ａ，１７ｂ    鉛円板
１８ａ，１８ｂ    鉛円板
【図１】
0003949242.tif 000014
【図２】
0003949242.tif 000015
【図３】
0003949242.tif 000016
【図４】
0003949242.tif 000017
【図５】
0003949242.tif 000018
【図６】
0003949242.tif 000019