(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂全含浸絶縁方式で処理される回転電機の巻線において、
接着性の良い絶縁シート又はテープと、１０2〜１０4Ω−ｃｍの抵抗値に調整された離形性の良いカーボン充填ふっ素樹脂混入フィルムとを接着剤で貼り合わせてなる半導電性シート又はテープを、接着性の良い面がコイル側となり離形性の良い面が鉄心側となるようにして、コイル絶縁の最外層に巻回したことを特徴とする回転電機の巻線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機の巻線に関し、特に樹脂全含浸絶縁方式で製造する高電圧回転電機の固定子巻線に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧回転電機の固定子巻線におけるコイル絶縁の最外層には、コイル表面と鉄心との間の隙間で部分放電が発生するを防止するために、部分放電防止処理がなされている。
【０００３】
樹脂全含浸絶縁方式の場合には、通常、抵抗値が１０2 〜１０4 Ω−ｃｍになるように調整した塗料を、ガラス織布、ポリエステル織布、各種フィルムまたはアラミッド紙等の基材に塗布し、テープ又はシート状にしたものを、コイル絶縁の最外層に巻き付けて半導電層を形成するのが一般的である。この場合、要求される機能としては、半導電層がコイル絶縁に密着して半導電層とコイル絶縁との間に隙間を生じさせないこと、及び、半導電層と鉄心との間を電気的に接続状態にして同電位に保持することが必要である。
【０００４】
そして、樹脂全含浸絶縁方式の場合には、コイル絶縁及び部分放電防止処理を施したコイルを鉄心溝に装着して結線作業を行った後、合成レジンを真空加圧含浸処理し、その後、乾燥炉に入れてレジンの硬化処理を行っている。
【０００５】
ところが、上述の如き合成樹脂全含浸絶縁方式の場合には、硬化処理の際にレジンの硬化収縮を伴う。また、乾燥後に高温から室温に戻すときに、鉄心、絶縁層、素線導体の熱膨張差によって絶縁層に応力がかかる。その結果、このレジンの硬化収縮や、鉄心、絶縁層、素線導体の熱膨張差による応力によって、絶縁層間に微細な空隙が形成され、この空隙で部分放電が発生するという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなレジンの硬化収縮や、鉄心、絶縁層、素線導体の熱膨張差による応力は、完全には抑制できない。従って、部分放電の発生に影響を与えない箇所に、この硬化収縮や熱膨張差による応力を吸収するための応力緩和層を設ける必要がある。微細な空隙があっても部分放電を発生させない箇所は、半導電層と鉄心との間である。半導電層と鉄心との間に微細な空隙が形成されたとしても、部分的に半導電層と鉄心とが電気的に接触している箇所があれば、半導電層と鉄心との間の電位は同電位に保持されているからである。
【０００７】
そこで、現状では、半導電層を、コイル絶縁の表面に密着する通常（接着性）の半導電層と、鉄心とコイルとの間を非接着（離形）状態にする離形性の半導電層との２重構造にしている。即ち、コイル絶縁の最外層に接着性の良い通常の半導電テープを巻き、その上に離形性の良いテフロン半導電テープ（ふっ素樹脂混入フィルム）を巻いて処理している。なお、テフロン半導電テープを直接コイル絶縁表面に巻き付けた場合には、コイル絶縁表面との接着性が悪いため、半導電層（テフロン半導電テープ）とコイル絶縁表面との間で部分放電が発生し、部分放電抑制の効果がないことを実験的に確認している（図４の比較例１参照）。
【０００８】
以上のように、現状では半導電層を２重構造にすることで部分放電の発生を抑えているが、この場合、次のような問題がある。
（１）２重に巻き重ねるため、テーピングの時間がかかる。
（２）コスト面でも余分にかかってしまう。
【０００９】
従って、本発明は上記従来技術に鑑み、半導電層を２重（２回巻き付け）にすることなく絶縁層における空隙の形成を抑えて、部分放電の発生を抑制することができる回転電機の巻線を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は次の知見を基礎とするものである。即ち、従来技術では半導電層を２重にすることで部分放電の発生を抑えているが、同様の効果は、接着力が鉄心側≪コイル絶縁側となるような半導電テープの構造とし、この半導電テープをコイル絶縁の最外層に巻回して鉄心側に硬化収縮と熱膨張差による応力を吸収させるようにすれば、１重構造でも、得ることができる。
【００１１】
上記知見に基づく本発明の構成は次の通りである。
【００１３】
即ち、本発明の回転電機の巻線は、樹脂全含浸絶縁方式で処理される回転電機の巻線において、
接着性の良い絶縁シート又はテープと、１０2〜１０4Ω−ｃｍの抵抗値に調整された離形性の良いカーボン充填ふっ素樹脂混入フィルムとを接着剤で貼り合わせてなる半導電性シート又はテープを、接着性の良い面がコイル側となり離形性の良い面が鉄心側となるようにして、コイル絶縁の最外層に巻回したことを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
＜参考例１＞
図１は本発明の参考例１に係る回転電機の固定子巻線の１個を抽出して示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３（ａ）は本発明の参考例１に係る半導電シートの斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、図３（ｃ）は本発明の参考例１に係る半導電テープの斜視図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、巻線１は、4.5 mm×1.8 mmの平角エナメル銅線２を２本持ちで１０段に巻回して形成したコイル導体束を、直線長500 mmの亀甲形に形成し、これにガラス裏打ち集成マイカテープ３をハーフラップで４回巻き重ねて、厚さ1.5 mmの対地絶縁層４を形成したものである。
【００１７】
そして、この対地絶縁層４の鉄心溝挿入部分（コイル直線部分）に、接着性と離形性とを併せ持つ半導電テープ５を巻回して、半導電層６を形成している。
【００１８】
図３に示すように、半導電テープ５は、アラミッド紙（厚さ0.05t 、例えばデュポン社製のNOMEX210）にカーボン粉、樹脂、溶剤から成る半導電塗料（低抵抗塗料）が塗布、乾燥されて１０2 〜１０4 Ω−ｃｍの抵抗値に調整された接着性の良い半導電シート７と、同じく１０2 〜１０4 Ω−ｃｍの抵抗値に調整された離形性の良いテフロン半導電シート（カーボン充填ふっ素樹脂混入フィルム、例えば日東電工製のニトフロン900V）８とを合成樹脂系接着剤９で貼り合わせて一体のシート１０とし（図３（ａ），（ｂ））、これをテープ状（幅25mm、厚さ0.12mm）にしたものである（図３（ｃ））。従って、半導電テープ５は一方の側に接着性を有し、他方の側に離形性を有している。
【００１９】
この半導電テープ５を、接着性の良い面がコイル側となり離形性の良い面が鉄心側となるようにして、端重ね（約１ｍｍラップ）で１回巻き付けた。また、この巻回した半導電テープ５と鉄心は、電気的に接続して同電位となるようにした。なお、半導電テープ５の代わりに、これと同様の構造で且つ適宜の幅を有する半導電シートを用いてもよい。
【００２０】
その後、巻線１の鉄心挿入部分（直線部分）を模擬鉄心の溝に装着して、エポキシ系樹脂を全含浸絶縁方式で真空加圧含浸処理し、乾燥炉で硬化処理を行った。
【００２１】
＜参考例２＞
上記参考例１において、アラミッド紙の代わりにポリエステル不織布（例えば日本バイリーン製のH-81015 ）を使用した。
【００２２】
＜参考例３＞
上記参考例１において、アラミッド紙の代わりにガラス繊維織布を使用した。
【００２３】
＜参考例４＞
上記参考例１において、アラミッド紙の代わりにポリエステル繊維織布を使用した。
【００２４】
＜参考例５＞
上記参考例１において、アラミッド紙の代わりにポリエステルフィルムを使用した。
【００２５】
＜実施例１＞
上記参考例１において、アラミッド紙に半導電塗料を塗布した半導電シート７の代わりに、アラミッド紙に半導電塗料を塗布しない絶縁シートを用い、この接着性の良い絶縁シートと離形性の良いテフロン半導電シート８とを合成樹脂系接着剤で貼り合わせて一体のシートとし、これをテープ状（幅25mm、厚さ0.12mm）にした。そして、この半導電テープを、接着性の良い面がコイル側となり離形性の良い面が鉄心側となるようにして、端重ね（約１ｍｍラップ）で１回巻き付けた。また、この巻回した半導電テープと鉄心は、電気的に接続して同電位となるようにした。
【００２６】
＜実施例２＞
上記実施例１において、アラミッド紙の代わりにガラス繊維織布を使用した。
【００２７】
＜実施例３＞
上記実施例１において、アラミッド紙の代わりにポリエステル繊維織布を使用した。
【００２８】
＜実施例４＞
上記実施例１において、アラミッド紙の代わりにポリエステルフィルムを使用した。
【００２９】
＜実施例５＞
上記実施例１において、アラミッド紙の代わりにポリエステル不織布を使用した。
【００３０】
＜比較例１＞
上記参考例１において、部分放電防止処理に、半導電テープとして、半導電テープ５の代わりにテフロン半導電テープのみを使用した。
【００３１】
＜比較例２＞
上記参考例１において、部分放電防止処理に、半導電テープ５の代わりに、ポリエステル繊維織布に半導電塗料（低抵抗塗料）を塗布、乾燥して１０2 〜１０4 −ｃｍの抵抗値に調整したものを、テープ状にして、端重ね（１ｍｍラップ）で巻き付け、その上にテフロン半導電テープを同様に巻き付けた。
【００３２】
図４には、上記参考例１〜５，実施例１〜５及び比較例１，２のレジン硬化後のΔｔａｎδ（:tanδ（at 6.6kv）−tanδ (at 2.0kv)）特性を示す。Δｔａｎδは部分放電量に比例するため、絶縁層中の空隙量を示す指標として用いられている。図４に示すように、比較例１に比べ、参考例１〜５，実施例１〜５の全てにおいて、Δｔａｎδ値が小さくなっており、部分放電抑制の効果が確認できた。また、従来技術である比較例２に比べると、参考例１〜５，実施例１〜５はほぼ同等のΔｔａｎδ値であり、半導電層１回巻き付けでも、従来の半導電層２回巻き付けと同等の部分放電抑制効果が確認できた。
【００３３】
そして、このように１回巻き付けで効果的な部分放電防止処理が可能となるため、従来の２回巻き付けに比べて、テーピンングの時間が短縮され、コスト面でも有利であり、また、コイル絶縁厚さが縮小でき、マシンの小形、軽量化につながる。
【００３４】
なお、鉄心溝に装着されたコイルは通電により熱膨張するため、特に鉄心長大の場合などには、本発明の半導電テープ又はシートをコイルに巻回する他に、鉄心溝とのすべりをよりよくするためにコイル表面又は鉄心溝表面に離形剤又は離形性のよいフィルムを施してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、本発明の回転電機の巻線によれば、樹脂全含浸絶縁方式で処理される回転電機の巻線において、接着性の良い絶縁シート又はテープと、１０2〜１０4Ω−ｃｍの抵抗値に調整された離形性の良いカーボン充填ふっ素樹脂混入フィルムとを接着剤で貼り合わせてなる半導電性シート又はテープを、接着性の良い面がコイル側となり離形性の良い面が鉄心側となるようにして、コイル絶縁の最外層に巻回したため、半導電層１回巻き付けでも、従来の半導電層２回巻き付けと同等の部分放電抑制効果が得られる。そして、このように１回巻き付けで効果的な部分放電防止処理が可能となるため、従来の２回巻き付けに比べて、半導電テープ又はシートを巻き付ける時間が短縮され、コスト面でも有利であり、また、コイル絶縁厚さが縮小でき、マシンの小形、軽量化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る回転電機の固定子巻線の１個を抽出して示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例１に係る半導電シートの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は本発明の実施例１に係る半導電テープの斜視図である。
【図４】各実施例及び比較例のレジン硬化後のΔｔａｎδ特性を示す図である。
【符号の説明】
１  巻線
２  平角エナメル銅線
３  ガラス裏打ち集成マイカテープ
４  対地絶縁層
５  半導電テープ
６  半導電層
７  接着性の良い半導電シート
８  離形性の良いテフロン半導電シート
９  合成樹脂系接着剤
１０  半導電シート
【図１】
0004069560.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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