(57)【要約】【課題】  急峻な電圧が印加されても、巻線における部分放電を確実に抑制することができる回転電機を提供する。【解決手段】  回転電機が、固定子鉄心１０と、固定子鉄心のスロット内に設けられる固定子コイル１１と、を有する固定子と、固定子に空隙を介して対向する回転子と、を備え、固定子コイルは、各々に素線絶縁１０２が施される複数の素線導体１０１が、スロット内において径方向に並べられてなる素線束と、素線束を被覆する対地主絶縁１０３と、素線束と対地主絶縁の間に位置し、径方向に沿って設けられる第１導電層２０１と、素線束と対地主絶縁の間に位置し、周方向に沿って設けられる第２導電層２０２と、を有し、第１導電層と第２導電層は電気的に接続され、かつ第１導電層は第２導電層よりも電気抵抗が大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロット内に設けられる固定子コイルと、を有する固定子と、
前記固定子に空隙を介して対向する回転子と、
を備える回転電機において、
前記固定子コイルは、
各々に素線絶縁が施される複数の素線導体が、前記スロット内において径方向に並べられてなる素線束と、
前記素線束を被覆する対地主絶縁と、
前記素線束と前記対地主絶縁の間に位置し、前記径方向に沿って設けられる第１導電層と、
前記素線束と前記対地主絶縁の間に位置し、周方向に沿って設けられる第２導電層と、
を有し、
前記第１導電層と前記第２導電層は電気的に接続され、かつ前記第１導電層は前記第２導電層よりも電気抵抗が大きいことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１導電層における前記径方向に電流が流れる時、前記第１導電層と前記複数の素線導体との間の電圧が前記径方向に沿って減少するような電圧分布が生じることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１導電層および前第２導電層は、電気的にフローティング状態であることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第２導電層は、前記複数の素線導体の内、巻き始めのターンを構成する素線導体および巻き終わりのターンを構成する素線導体における前記周方向に沿って設けられることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１導電層は、前記素線束の全周に沿って設けられることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１導電層は、前記第２導電層の上部において終端していることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項４に記載の回転電機において、
前記第２導電層は、前記巻き始めのターンを構成する素線導体および前記巻き終わりのターンを構成する素線導体の各全周に沿って設けられることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１に記載の回転電機において、
前記第１導電層は、前記素線束の前記径方向に沿う側面にのみに沿って設けられることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１に記載の回転電機において、
前記素線束は、前記周方向に並ぶ、第１の部分と第２の部分を有し、
前記第１導電層は、前記第１の部分と前記第２の部分の間に位置することを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転電機において、
前記第１導電層は素固め材に含まれ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、巻線における部分放電を抑制できる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機や回転機のような回転電機の巻線における部分放電を防止する従来技術として、特許文献１および特許文献２に記載の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、導体素線上に形成された絶縁皮膜と、その表面に形成された導電性皮膜を有する複合皮膜素線により、複数ターンの巻線が構成される。導電性皮膜を介して隣接する複合素線が接触することにより、隣接する巻線の絶縁皮膜間の電位差が緩和される。
【０００４】
特許文献２に記載の技術では、高圧回転電機のコイルの素線導体束の周囲を囲む対地絶縁層内の素線導体の近傍に、素線導体束を取り囲む浮遊電位導電体層が設けられる。これにより、素線導体束の周囲の電位が均等化されるので、角部の電位集中が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５４４５７号報
【特許文献２】特開２００２−１２５３３９号報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術においては、巻線に、立ち上がり時間が短い急峻な電圧が印加されると、導体素線と導電性皮膜の間（特許文献１）や、素線導体束と浮動電位導体の間（特許文献２）に、過渡的に大きな電圧が発生する。このため、部分放電を確実に防止することが難しいという問題がある。このような問題は、回転電機がインバータ装置によって駆動される場合に顕著となる。
【０００７】
そこで、本発明は、急峻な電圧が印加されても、コイルにおける部分放電を確実に抑制することができる回転電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による回転電機は、固定子鉄心と、固定子鉄心のスロット内に設けられる固定子コイルと、を有する固定子と、固定子に空隙を介して対向する回転子と、を備えるものであって、固定子コイルは、各々に素線絶縁が施される複数の素線導体が、スロット内において径方向に並べられてなる素線束と、素線束を被覆する対地主絶縁と、素線束と対地主絶縁の間に位置し、径方向に沿って設けられる第１導電層と、素線束と対地主絶縁の間に位置し、周方向に沿って設けられる第２導電層と、を有し、第１導電層と第２導電層は電気的に接続され、かつ第１導電層は第２導電層よりも電気抵抗が大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高抵抗の第１導電層による固定子コイルのターン間電圧の増加を低抵抗の第２導電層で抑えながら、第１導電層における電圧分布により固定子コイルのターンと第１導電層との間の電圧が均一化される。これにより、固定子コイルのターンにおける部分放電を確実に抑制することができる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１である回転電機の固定子コイルの概略断面図である。
【図２Ａ】実施例１の回転電機を含む回転電機システムの構成図である。
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＡＢ線部分断面図である。
【図３】実施例１の一変形例である回転電機の固定子コイルの概略断面図である。
【図４】実施例１の他の変形例である回転電機の概略断面図である。
【図５】従来および本実施例１の回転電機の固定子コイルの等価回路図の一例である。
【図６】従来および本実施例１の回転電機の固定子コイルの等価回路図の他の例である。
【図７】従来の回転電機の各コイルの巻き始めにおける対地電圧の波形例を示す。
【図８】従来の回転電機の各コイルの両端間の電圧の波形例を示す。
【図９】従来の回転電機の第１コイルの各ターンの対地電圧の波形例を示す。
【図１０】従来の回転電機の第１コイルのターン間電圧の波形例を示す。
【図１１Ａ】導電層を有するコイルを備える従来の回転電機の第１コイルの各ターンおよび導電層の対地電圧の高低関係を示す。
【図１１Ｂ】ターン数が大きい場合における、従来の回転電機の、第１コイルの各ターンおよび導電層の対地電圧の高低関係を示す。
【図１２Ａ】実施例１の第１コイルの各ターンおよび導電層の対地電圧の高低関係を示す。
【図１２Ｂ】ターン数が大きい場合における、実施例１の第１コイルの各ターンおよび導電層の対地電圧の高低関係を示す。
【図１３】実施例１の回転電機に急峻な電圧を印加したときの各コイルの巻き始めの対地電圧を示す。
【図１４】実施例２である回転電機の固定子コイルの概略断面図である。
【図１５】実施例２の変形例である回転電機の固定子コイルの概略断面図である。
【図１６】実施例３である回転電機の固定子コイルの概略断面図である。
【図１７】実施例４である回転電機の固定子コイルの概略断面図である。
【図１８】従来の回転電機における固定子コイルの概略断面図の一例を示す
【図１９】従来の回転電機における、導電層を有する固定子コイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１である回転電機のスロット内の固定子コイルの概略断面図である。また、図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、本実施例１の回転電機を含む回転電機システムの構成図および図２ＡにおけるＡＢ線（一点鎖線）部分断面図である。
【００１４】
図２Ａが示すように、回転電機システム１は、回転電機２、回転電機２の固定子コイルに電力を与えて回転電機を駆動するインバータ装置３、インバータ装置３と固定子コイルを接続する電力ケーブル４を含む。本実施例１において、回転電機２は、誘導機あるいは同期機などの電動機である。なお、このような回転電機システムの構成は、後述する他の実施例についても同様である。
【００１５】
回転電機２は、固定子５と、固定子５と空隙を介して対向する回転子６を備える。固定子５および回転子６はハウジング７に納められる。固定子５は、固定子鉄心１０と固定子鉄心１０に巻装される固定子コイル１１を備え、図示されないボルトによってハウジング７に固定されている。回転子６に固定される回転軸８は、ハウジング７に取り付けられる二つの軸受９によって、回転可能に支えられる。
【００１６】
図２Ｂに示すように、固定子５は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成される固定子鉄心１０と、固定子鉄心１０の内径側もしくは外径側において周方向に所定の間隔をもって複数形成されるスロット１２と、これら複数のスロット内に収納される固定子コイル１１を備える。ハウジング７および固定子鉄心１０は、直接もしくは電力ケーブル４（図２Ａ）を介して接地される。
【００１７】
図１に示すように、固定子コイル１１においては、素線絶縁１０２によって被覆される素線導体１０１を所定の回数だけ巻き回して成型し、その成型体の周りは対地主絶縁１０３によって被覆される。このような固定子コイル１１が、固定子鉄心１０に設けられるスロット１２（図２Ｂ）に収納される。本実施例１において、スロット１２内には、熱硬化性樹脂が真空加圧含浸されて硬化される。これにより、固定子コイル１１は、スロット１２内に固定される。また、固定子コイル１１を保護するため、固定子鉄心１０と固定子コイル１１の間に、スロットライナ１０４が配置されている。
【００１８】
なお、コロナ放電を防止するために、固定子鉄心１０と固定子コイル１１の間に図示しないコロナ防止層を設けても良い
本実施例１では、スロット１２の断面内において、二つの固定子コイル１１が径方向に積層される。一つの固定子コイル１１の断面において、平角状断面を有する、四個の素線導体１０１が、スロットの径方向に沿って一列に配置される。四個の素線導体１０１の周囲には第１導電層１０１が配置される。さらに、コイル断面において、四個の素線導体１０１が径方向に素線導体列をなす素線束の径方向両端部において、第１導電層２０１と素線導体１０１との間に、素線束における素線導体列の周方向に沿って、導電層２０２が配置される。
【００１９】
なお、本実施例１においては、一つの素線導体が一つのターンを構成するので、四個の素線導体１０１が第１〜４ターンからなるターン列を構成する。
【００２０】
第１導電層２０１および第２導電層２０２は、対地主絶縁１０３の内側に配置される。すなわち、第１導電層２０１および第２導電層２０２は、素線束と対地主絶縁１０３の間に位置する。第１導電層２０１および第２導電層２０２は、素線導体１０１や回転子鉄心１０を含む他の導電性部材や接地部材とは電気的に接続されず、電気的に浮いた浮遊電位状態すなわちフローティング状態にある。第１導電層２０１は、第２導電層２０２より抵抗率やシート抵抗が大きく、すなわち電機抵抗が大きい。また、第１導電層２０１と第２導電層２０２は、互いに接触することにより、あるいは導電性の接合部材（例えば、導電性ペースト）によって、電気的に接続されている。なお、導電性の接合部材を用いれば、第１導電層２０１と第２導電層２０２をより低抵抗で接続することができる。
【００２１】
第１導電層２０１は、四個の素線導体１０１からなる素線束の径方向の面の少なくとも一部に対して配置される。第２導電層２０２は、素線束の径方向両端に位置する素線導体１０１の周方向の面の少なくとも一部に対して配置される。第１導体層２０１は、素線束の径方向の面だけでなく、角部や周方向の面の一部に対しても配置されていてもよい。第２導電層２０２は、素線束の周方向の面だけでなく、角部や径方向の面の一部に対しても配置されていてもよい。
【００２２】
第１導電層２０１と第２導電層２０２が電気的に接続される領域では、第１導電層２０１と第２導電層２０２はどちらを素線束に近い側に設置してもよい。
【００２３】
なお、本実施例１では、第１導電層２０１は、対地主絶縁１０３の内側に、素線束の周囲全体を包むように配置されている。第２導電層２０２は、素線束の径方向両端に位置する素線導体１０１の周方向の面の一部に配置されている。
【００２４】
第１導電層２０１および第２導電層２０２としては、素線束の周りにテープ状部材を巻き回して配置してもよいし、軸方向に伸びたシート状部材で包むなどして配置したり、軸方向に伸びた板状の部材を素線束の側面に配置したりしてもよい。
【００２５】
第１導電層２０１と第２導電層２０２は、軸方向に連続的に設けられるものに限らず、軸方向に部分的に設けられるものでも良い。その場合には、第１導電層２０１と第２導電層２０２において軸方向に電流が流れにくくなるので損失や発熱を低減できる。
【００２６】
第１導電層２０１としては、カーボン、鉄、アスベスト、ＳｉＣなどの導電性または半導電性フィラ―を混入したエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂や導電性高分子材料が適用できる。例えば、第１導電層２０１として、半導電性テープを用いることができる。また、第２導電層２０２としては、金属、導電性プラスチックなどの導体材料が適用できる。また、第２導電層２０２は、絶縁性の樹脂などで形作った部材の表面に導電性ペイントや、金属の蒸着などにより導電体の薄膜を形成したものによって構成してもよい。
【００２７】
図３は、実施例１の一変形例である回転電機のスロット内の固定子コイルの概略断面図である。
【００２８】
本変形例においては、一つのターンが４個の素線導体１０１から構成される。一つのターンにおいて、２個の素線導体からなる素線導体列が、周方向において２個並置される。一つのターンを構成する２個の素線導体列すなわち４個の素線導体１０１の周囲はレア絶縁１０５によって被覆される。本変形例によれば、レア絶縁１０５によって、絶縁が強化される。このように、本変形例においては、ターン４個分の合計１６個の素線導体１０１によって、素線束が構成される。
【００２９】
図４は、実施例１の他の変形例である回転電機のスロット内の固定子コイルの概略断面図である。
【００３０】
図１の実施例および図３の変形例では、第１導電層２０１が、４個のターンすなわち素線束の全周を被覆している。これに対し、本図４の変形例では、第１導電層１０１が、４個のターンからなるターン列すなわち素線束の径方向側面を覆ってはいるが、第２導電層２０２の全体を覆うことなく、第２の導電層２０２の周方向端部上で終端している。なお、第２導電層２０２の周方向端部と第１導電層２０１の終端部は電気的に接続される。
【００３１】
図４の変形例によれば、第１導電層１０１の使用量が低減できると共に、第１導電層の被覆作業が容易になる。
【００３２】
次に、本実施例１の回転電機の動作について説明する。
【００３３】
本実施例１の回転電機は、インバータ装置（図２Ａの符号３）を用いて可変速運転される。インバータ装置は、直流電源電圧をＵ，ＶおよびＷ相電圧からなる三相交流電圧に変換する。この三相交流電圧が、回転電機２の固定子が備える三相分の固定子コイル１１、すなわちＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに印加される。これにより、回転磁界が生成されるので、回転電機の回転子が回転する。
【００３４】
従来の回転電機においては、インバータ装置によって急峻な電圧が印加されると、商用電源により駆動する時に比べて高い電圧が、回転電機の固定子コイル１１を構成する巻線のターン間に発生する現象が知られている。そこで、以下、まず、この現象について説明し、さらに本実施例１の動作について説明する。
【００３５】
図５は、従来および本実施例１の回転電機の固定子コイルの等価回路図の一例である。固定子コイルにおいては、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが、Ｙ結線で、すなわち中性点で、電気的に接続される。Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの巻き始めに、それぞれＵ，ＶおよびＷ相の相電圧が印加される。Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの各々において、Ｎ個のコイル（第１〜第Ｎコイル）が直列接続されている。第１〜第Ｎコイルの各々においては、Ｎ個のターン（第１〜第Ｎターン）が直列接続されている。なお、本実施例１においては、図１から判る様に、一個のコイルが、一つの素線導体１０１を含むターンを４個（第１〜４ターン）有する。
【００３６】
図６は、従来および本実施例１の回転電機の固定子コイルの等価回路図の他の例である。図５と異なり、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの各々において、Ｎ個のコイルの直列接続体が、複数個（図６では２個）並列接続される。さらに、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが、Δ結線で、電気的に接続される
図７は、従来の回転電機にサージ電圧が印加される時における、各コイル（第１〜４コイル）の巻き始めにおける対地電圧の波形例を示す。さらに、図８は、従来の回転電機にサージ電圧が印加されるときの各コイル（第１〜３コイル）の両端間の電圧の波形例を示す。図８における第１コイルの電圧波形は、図７における第１コイル巻始めの対地電圧波形と、第２コイル巻始めの電圧波形の差分に相当する。なお、図７，８の波形例および後述する図９，１０の波形例は、図５の等価回路を用いて、本発明者が検討した結果である。なお、図６の等価回路でも同様の結果が得られる。
【００３７】
従来の回転電機におけるスロット内の固定子コイルの概略断面図の一例を図１８に示す。本図１８が示すように、従来の固定子コイルは、言わば、図１の実施例１から第１および第２導電層２０１，２０２を除去したものに相当する。
【００３８】
図７，８に示すように、従来の回転電機においては、サージ電圧が急峻なためサージ電圧の伝搬時間よりもサージ電圧の立ち上り時間の方が短い場合、各コイルが分担する電圧は均等ではなく、特に第１コイルが分担する電圧が過渡的に大きくなる。
【００３９】
図９は、従来の回転電機にサージ電圧が印加される時における、第１コイルの各ターン（第１〜４ターン）の対地電圧の波形例を示す。さらに、図１０は、第１コイルのターン間電圧の波形例を示す。
【００４０】
図７〜１０に示すように、従来の回転電機では、サージ電圧が伝搬する時間よりもサージ電圧の立ち上り時間が短い場合に、固定子コイル内部の電圧分布が過渡的に不均一となり、電源側に近いコイルほど電圧分担率が大きく、中性点側へと向かうに従って分担率は低下する。このような現象は、インバータ装置によって回転電機に印加される電圧が立ち上がる時の時間変化率（ｄｖ／ｄｔ）が、１０ｋＶ／μsec以上である場合に顕著である。第１コイルに分担電圧が集中するため、素線絶縁１０２（図１８）やレア絶縁１０５（図１８）が十分でない場合、ターン間で部分放電が発生し絶縁劣化を引き起こす。これに対し、従来は、絶縁厚みを厚くして絶縁を強化している。
【００４１】
図１３は、実施例１の回転電機２にインバータ装置３により急峻な電圧を印加したときの、各コイルの巻き始めの対地電圧を示す。第１導電層２０１が素線束近傍に配置されているため、サージ電圧により発生する過渡的な高周波は、コイルの巻き始めから巻き終わり側へ、第１導電層２０１を経由して伝わる。これにより、図１３に示すように、第２コイルの巻き始めの対地電圧は従来（図７）よりも早く立ち上がる。その結果、第１コイルの分担電圧が低減し、第１コイルターン間電圧も低減する。
【００４２】
図１１Ａは、図１９に示すような導電層を有するコイルを備える従来の回転電機２の、第１コイルの各ターンおよび導電層の対地電圧の過渡的な高低関係を模式的に示す。各ターン間の電圧は概略均一に配分される。一方、導電層の電圧は概略一定であり、他の導体と電気的に接続されていないため、その電圧値は、周囲の電位に応じて変動し、ターン数が３以上ならば、通常、ターン間電圧よりも大きくなる。
【００４３】
図１１Ｂは、ターン数が大きい場合における、従来の回転電機（図１９）の、第１コイルの各ターンおよび導電層の対地電圧の過渡的な高低関係を模式的に示す。ターン数が多いほど、各ターンと導電層間に発生する電位差は、ターン間に発生する電圧よりも大きくなる。
【００４４】
図１１Ａ，１１Ｂが示すように、図１９に示す従来の回転電機では、一つのコイル中の複数ターンと導電層との間の電圧が、不均一であり、ターンによって異なる。このため、導電層との間の電圧が大きなターンにおいて部分放電が発生する恐れがある。
【００４５】
これに対し、図１に示す実施例１では、第１導電層２０１が、抵抗性材料あるいは半導電性材料などから構成される。これにより、後述するように、導電層に電圧分布が生じるので、各ターンと導電層との間の電位差を均一化できる。
【００４６】
図１２Ａは、実施例１の第１コイルの各ターンおよび第１導電層の対地電圧の過渡的な高低関係を模式的に示す。また、図１２Ｂは、ターン数が大きい場合における、実施例１の第１コイルの各ターンおよび第１導電層の対地電圧の過渡的な高低関係を模式的に示す。
【００４７】
実施例１の回転電機２にインバータ装置３により急峻な電圧を印加したとき、一つのコイルの巻き始め（第１ターン）から巻き終わり（第４ターン）に向かう方向に、第１導電層２０１を容量電流である高周波成分が流れる。この際、第１導電層２０１における各ターン間に対向する領域における電圧降下が、各ターン間の電圧と同程度の大きさとなるように、第１導電層の電気抵抗の大きさが設定される。
【００４８】
図１２Ａ，１２Ｂに示すように、各ターン間の電圧は、従来と同様に、概略均一に配分される。また、第１導電層２０１の電圧分布は、回転電機の径方向、すなわち巻き始めから巻き終わりに向って、電圧が低下するように傾斜する分布である。このような電圧分布により、各ターンと第１導電層２０１との間の電圧の大きさが、各ターンで略均一になる。これにより、各ターンと導電層との間おける部分放電の発生を防止することができる。
【００４９】
なお、第１導電層２０１の抵抗の大きさは、コイルの巻初めから巻終わりへの電圧の伝搬への影響を抑制できるような大きさ、すなわちターン間電圧の増大を抑制できるような大きさに設定することが好ましい。
【００５０】
本実施例に１においては、図１に示すように、さらに、コイルの巻き始め側および巻き終わり側において素線束の少なくとも周方向の一部に、第１導電層２０１を構成する材料よりも電機抵抗の低い材料によって構成される第２導電層２０２が設けられる。これにより、上述したような第１導電層２０１による電圧伝搬への影響すなわちターン間電圧への影響を補償できる。ここで、巻線の周方向において第１導電層２０１に生じる電圧分布は、各ターンと第１導電層２０１間の電圧の低減あるいは均一化にはほとんど寄与しないため、第２導電層２０２を設けても、第１導電層２０１による部分放電防止効果は保持される。
【００５１】
上述したように、本実施例１によれば、回転電機に急峻な電圧が印加される場合、ターン間の電圧を抑制し、かつ、各ターンと導電層間の電圧を抑制できる。これにより、各ターンにおける部分放電を確実に抑制することができる。
【実施例２】
【００５２】
図１４は、本発明の実施例２である回転電機のスロット内の固定子コイルの概略断面図である。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。なお、素線導体のレイアウトは、図３に示す実施例１の変形例と同様である。
【００５３】
本実施例２においては、実施例１と異なり、第２導電層２０２が、固定子コイルの巻き始め側のターンおよび巻き終わり側のターンの周囲全体を覆うように設けられる。ただし、これらのターンには、１ターン分（四個）の素線導体にまとめて被覆されるレア絶縁（図３の符号１０５）は施されない。これにより、各ターンの大きさや寸法をそろえることができる。
【００５４】
このような第２導電層２０２により、巻き始めのターンと第２導電層２０２との間の静電容量、および巻き終わりのターンと第２導電層２０２との間の静電容量が大きくなるため、回転電機にサージ電圧が印加される場合、第１コイル（図５参照）の巻き始めから巻き終わりに向かって第１導電層２０１を流れる高周波電流が増加する。従って、第１コイルの分担電圧が低減されると共に、ターン間電圧を低減することができる。
【００５５】
本実施例２の第２導電層２０２は、巻き始めおよび巻き終わりのターンを低抵抗部材からなるシールドによって巻いて構成してもよいし、素線絶縁１０１の上に低抵抗の塗料を塗布するなどして低抵抗の被膜を形成して構成してもよい。
【００５６】
図１５は、実施例２の変形例である回転電機のスロット内の固定子コイルの概略断面図である。本変形例は、実施例２よりもターン数が多い。
【００５７】
図１５に示すように、巻き始めのターンと巻き終わりのターンに加え、素線束すなわちターン列の中間部におけるターンの周囲にも第２導電層が設けられる。なお、第２導電層が設けられるターンどうしは互いに接触しないように、これらのターン間に、第２導電層を設けないターンが介在する。
【００５８】
本変形例によれば、実施例２と同様に、回転電機にサージ電圧が印加される場合、第１コイルの分担電圧が低減され、ターン間電圧を低減することができる。
【実施例３】
【００５９】
図１６は、本発明の実施例３である回転電機のスロット内の固定子コイルの概略断面図である。以下、主に、実施例１，２と異なる点について説明する。なお、素線導体のレイアウトは、図３に示す実施例１の変形例と同様である。
【００６０】
本実施例３においては、第１導電層２０１は、素線束の側面において、素線束断面の径方向にのみに沿って配置されている。また、実施例２と同様に、第２導電層２０２が、固定子コイルの巻き始め側のターンおよび巻き終わり側のターンの周囲全体を覆うように設けられる。このため、これらターンの径方向側面において、第１導電層と第２導電層が電気的に接続される。
【００６１】
本実施例３によれば、第１導電層２０１の製作が容易になる。また第１導電層２０１が素線束の上部や底部に配置されないので、スロット１２内の占積率が向上できる。
【実施例４】
【００６２】
図１７は、本発明の実施例４である回転電機のスロット内の固定子コイルの概略断面図である。以下、主に、実施例１〜３と異なる点について説明する。
【００６３】
本実施例４においては、コイル断面において、平角状断面を有する８個の素線導体が径方向に沿って素線導体列をなすように、図中左右の単位の素線束を構成する。このような単位の素線束が、二つ、素線導体列の周方向にそって並設されることにより、素線束が構成される。第１導電層は、単位の素線束の向かい合う側面間に介在する。ここで、本実施例４における第１導電層は、素線の配置を保持するための支持部材、すなわち、所謂、素固め材を兼ねている。従って、本実施例４の固定子コイルは、図示するような二つの単位の素線束の間に第１導電層を構成する素固め材を挟んで、加熱成型して製作される。
【００６４】
第１導電層を構成する素固め材は、通常の素固め材に、低抵抗あるいは半導電性の部材を付加する。例えば、通常の素固め材に、低抵抗あるいは半導電性のテープを巻いたり、通常の素固め材の表面に低抵抗あるいは半導電性の塗料を塗布したりすればよい。
【００６５】
本実施例４では、素固め材が第１導電層を構成するので、第１導電層の製作が容易になる。
【００６６】
本実施例４において、第２導電層２０２は、径方向における素線束の両端面に設けられる。第２導電層２０２は、素線束の、断面および長手方向の中央部で、第１導電層と電気的に接続される。
【００６７】
なお、第２導電層は、実施例２と同様に構成されても良い。この場合、単位の素線束の各々について、径方向両端部に位置する素線導体の全周に第２導電層が設けられる。また、素固め材を兼ねる第１導電層に加えて、実施例１〜３や各変形例と同様に、素線束の側面に第１導電層を設けても良い。これらにより、第１コイルの巻き始めから巻き終わりに向かって第１導電層を流れる高周波電流を増やすことができるので、第１コイルの分担電圧を低減できると共に、ターン間電圧が低減できる。
【００６８】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１        回転電機システム
２        回転電機
３        インバータ装置
４        ケーブル
５        固定子
６        回転子
７        ハウジング
８        回転軸
９        軸受
１０      固定子鉄心
１１      固定子コイル
１２      スロット
１０１    素線導体
１０２    素線絶縁
１０３    対地主絶縁
１０４    スロットライナ
１０５    レア絶縁
２０１    第１導電層
２０２    第２導電層
２０４    導電層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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