(57)【要約】【課題】従来の固定子では、耐電圧試験時に、貫通ボルト、ナット部の電界が高くなり、大きな放電が発生し、耐電圧試験が継続出来なかったり、固定子コイルに設置した沿面放電を防止する電界緩和層が損傷することがあった。このため、ねじ部のねじ山を導電性材料で平滑に覆ったもの、あるいは貫通ボルトやナット部を絶縁バリアで覆ったものなどが提案されている。【解決手段】固定子鉄心のスロットに納められ、固定子鉄心の両端面から突出したコイル端部を有する固定子コイル、貫通ボルトとこの貫通ボルトの先端部に螺着したナットとにより構成され固定子鉄心の積層鋼板を一体化する締結具、及びこの締結具を覆いコイル端部から締結具を遮蔽する帽子状絶縁バリアを備え、帽子状絶縁バリアの内周面及び外周面の何れか一方、又は両方に導電層を形成するとともに、この導電層と締結具、又は固定子鉄心とを電気的に接続したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層鋼板で構成された固定子鉄心、この固定子鉄心の内径側に設けた複数のスロットに納められ、上記固定子鉄心の両端面から突出したコイル端部を有する固定子コイル、上記固定子鉄心を貫通した貫通ボルトと、この貫通ボルトの先端部に螺着したナットとにより前記積層鋼板を一体化する締結具、及びこの締結具を覆い上記コイル端部から締結具を遮蔽する絶縁材からなる帽子状絶縁バリアを備え、
上記帽子状絶縁バリアの内周面及び外周面の何れか一方、又は両方に導電層を形成するとともに、この導電層と上記締結具、又は上記固定子鉄心とを電気的に接続したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
上記帽子状絶縁バリアは、上記ナットの外周に嵌合することにより装着されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
上記帽子状絶縁バリアは、袋状ナットで構成されるとともに上記貫通ボルトへ螺着することを特徴とする請求項１の回転電機の固定子。
【請求項４】
上記帽子状絶縁バリアは、上記導電層を構成する外周面及び内周面の何れか一方、又は両方が滑らかな曲面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
積層鋼板で構成された固定子鉄心、この固定子鉄心の内径側に設けた複数のスロットに納められ、上記固定子鉄心の両端面から突出したコイル端部を有する固定子コイル、上記固定子鉄心を貫通した貫通ボルトと、この貫通ボルトの先端部に螺着したナットとにより前記積層鋼板を一体化する締結具、及びこの締結具を覆い上記コイル端部から上記締結具を遮蔽する導電材からなる帽子状導電バリア備え、
上記帽子状導電バリアと上記締結具、又は上記固定子鉄心とを電気的に接続したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項６】
上記帽子状導電バリアは、上記ナットの外周に嵌合することにより装着されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
上記帽子状導電バリアは、袋状ナットで構成されるとともに上記貫通ボルトへ螺着することを特徴とする請求項５の回転電機の固定子。
【請求項８】
上記帽子状導電バリアは、外周面及び内周面の何れか一方、又は両方が滑らかな曲面に形成されていることを特徴とする請求項５記載の回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の固定子の一例としては、特許文献１に示すように、薄鋼板を積層して構成された鉄心と、この鉄心の内径側で周方向に間隔をおいて軸方向に延びた複数のスロットと、このスロットに納められた固定子コイルと、鉄心の外側に設けられ積層鋼板を一体化するための貫通ボルトと、この貫通ボルト先端のねじ部に螺着し貫通ボルトとともに締結手段を構成するナットとを備え、ナットがコイル端部の近傍に位置した構成のものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８０４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように構成された従来の回転電機の固定子では、定格電圧の２倍以上の電圧を印加する耐電圧試験時に、貫通ボルトの先端部やねじ部、及びナットの角部の電界が高くなり、貫通ボルトの角部やナットの角部と固定子コイルとの間で大きな放電が発生し、耐電圧試験が継続出来なかったり、固定子コイルの主絶縁やコイル表面に設置した沿面放電を防止する電界緩和層が損傷するという問題点があった。
このため、貫通ボルトねじ部のねじ山を導電性材料で覆い、その外周面を平滑にした覆い部を設けたもの（特許文献１の図１参照）、あるいは貫通ボルトやナットを絶縁材からなるバリアで覆ったもの（特許文献１の図２参照）などが提案されている。
【０００５】
しかしながら、貫通ボルトねじ部のねじ山を導電性材料で覆い外周面を平滑にした覆い部を設けた場合（特許文献１の図１）、ねじ山外周を導電材料で覆って平滑にするのは比較的容易に出来るが、放電の起点は、ねじ部のねじ山の突起だけでなく、ボルト先端の角部やナットの角部においても電界が高くなりこれらの部分が放電の起点となる場合がある。このため、ボルト先端の角部やナットの角部を滑らかにする必要があるが、そのためには、この部分を導電材料で半球状に覆って導電部分を形成しなければならず、かなり作業が困難となる。
又、ねじ外周と滑らかな曲面を形成する曲面（特許文献１の図１の８部分）は、ねじ部先端の曲率半径が小さいため曲面上の電界は比較的大きく、先端角部からの放電抑制は十分ではなく、特許文献１では、先端部を滑らかな曲面で形成することまで記載されていない。
【０００６】
又、貫通ボルトやナットを、絶縁材からなるバリアで覆った場合（特許文献１の図２）、貫通ボルトねじ部の角部やナットの角部の電界が弱くなるわけではないので、貫通ボルトやナットと絶縁バリア内面間の空間において放電が発生する場合がある。絶縁バリアが、ねじ部の角部やナットの角部から固定子コイルへ向かう放電を遮っている場合には大きな放電とはならないが、ねじ部の角部やナットの角部からの放電によりバリアの絶縁材が絶縁破壊すると、貫通ボルトやナットと固定子コイルとの間で大きな放電が発生し、固定子コイルの主絶縁や電界緩和層が損傷する不具合が発生する。このため、絶縁バリアが絶縁破壊しないようにするには、絶縁バリアの絶縁厚さを厚くすればよいが、大きく、重く、高価になるという問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる回転電機の固定子は、積層鋼板で構成された固定子鉄心、この固定子鉄心の内径側に設けた複数のスロットに納められ、上記固定子鉄心の両端面から突出したコイル端部を有する固定子コイル、上記固定子鉄心を貫通した貫通ボルトと、この貫通ボルトの先端部に螺着したナットとにより構成され上記積層鋼板を一体化する締結具、及びこの締結具を覆い上記コイル端部から締結具を遮蔽する絶縁材からなる帽子状絶縁バリアを備え、上記帽子状絶縁バリアの内周面及び外周面の何れか一方、又は両方に導電層を形成するとともに、この導電層と上記締結具、又は上記固定子鉄心とを電気的に接続したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の回転電機の固定子によれば、鉄心の外周側に設けられ積層鋼板を一体化するための貫通ボルトとナットで構成された締結具は、内周面、又は外周面の一方、又は両方を導電処理した絶縁材からなるバリア、もしくは導電材料で形成されたバリアによって覆われているので、耐電圧試験時においても、締結具と固定子コイル間での放電が発生しないようにすることが出来、放電による固定子コイルの損傷を引き起こさず、信頼性の高い固定子を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である回転電機の固定子のスロット出口付近を示す要部断面図で、図２〜図４は、帽子状絶縁バリアの３例をそれぞれ単体で示す側面図である。
【００１１】
図１において、回転電機の固定子は、次の部材により構成されている。
すなわち、回転電機の固定子は、薄鋼板の積層鋼板で構成された固定子鉄心１、この固定子鉄心の内径側に周方向に間隔をおいて軸線方向に延びた複数のスロット（図示せず）に納められ、固定子鉄心１の両端面から突出したコイル端部２ａを有する固定子コイル２、固定子鉄心１を貫通した貫通ボルト７と、このボルト先端部のねじ部に螺着したナット６とにより構成され積層鋼板を一体化する締結具６７、及びこの締結具６７、絶縁ワッシャ５などを覆いコイル端部２ａから締結具６７を遮蔽する絶縁材からなる帽子状絶縁バリア８などにより構成されている。なお、３は、エンドシールド、４は、シールド押さえである。
【００１２】
図２に示す帽子状絶縁バリア８は、内周面に導電処理した導電層９を形成し、この導電層９と締結具６７（貫通ボルト７又はナット６）、又は固定子鉄心１とを電気的に接続したものである。
さらに、帽子状絶縁バリア８の内周面は、滑らかな曲面からなる形状になされ、望ましくは、帽子状絶縁バリア８の円筒部の内径を直径とする球面が良い。
【００１３】
このように構成された帽子状絶縁バリア８は、内周面に滑らかな曲面からなる導電層９があり、この導電層９が貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されているため、貫通ボルト７やナット６と導電層９の間には、ほとんど電位差がない。そのため、貫通ボルト７の角部やナット６の角部でも電界は非常に小さくなり、従って、貫通ボルト７の角部やナット６の角部からの放電は発生しない。一方、帽子状絶縁バリア内周面の導電層９は、滑らかな曲面とするため、貫通ボルト７やナット６よりも固定子コイル２に近いにも拘らず帽子状絶縁バリア近傍の電界は小さいため放電は発生しない。従って、耐電圧試験においても放電が発生しない信頼性の高い固定子を得ることが出来る。
なお、導電層９を有しない外周面の形状については、内周面と同様に滑らかな曲面からなる形状が望ましい。
【００１４】
図３は、帽子状絶縁バリア８の変形例（１）を示す帽子状絶縁バリア８ａの側面図である。
この変形例（１）では、帽子状絶縁バリア８ａの外周面が滑らかな曲面で形成されるとともに、この曲面が導電処理されており、導電層９は、貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されている。
【００１５】
このように構成された帽子状絶縁バリア８ａは、導電層９が貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されているため、貫通ボルト７やナット６と導電層９の間にはほとんど電位差がない。そのため、貫通ボルト７の角部やナット６の角部でも電界は非常に小さくなり、従って、貫通ボルト７の角部やナット６の角部からの放電は発生しない。一方、帽子状絶縁バリア８ａの外周面の導電層９は、滑らかな曲面とするため、貫通ボルト７やナット６よりも固定子コイル２に近いにも拘らずバリア近傍の電界は小さいため放電は発生しない。従って、耐電圧試験においても放電が発生しない信頼性の高い固定子を得ることが出来る。
なお、導電層９を有しない内周面の形状については、同電位である導電層９及び貫通ボルト７やナット６で囲まれているため、どのような形状であっても放電する恐れがないので特に制限されない。
【００１６】
図４は、帽子状絶縁バリア８の変形例（２）を示す帽子状絶縁バリア８ｂの側面図である。
この変形例（２）では、帽子状絶縁バリア８ｂの内外周面ともに導電処理されており、少なくとも外周面が滑らかな曲面からなり、導電処理された内外周面の導電層９は、電気的に繋がった状態にする。又、導電層９は、貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されている。
【００１７】
このように構成された帽子状絶縁バリア８ｂは、帽子状絶縁バリア８ｂの外周面に滑らかな曲面からなる導電層９があり、導電層９は、貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されているため、貫通ボルト７やナット６と導電層９の間にはほとんど電位差がない。そのため、貫通ボルト７の角部やナット６の角部でも電界は非常に小さくなり、従って、貫通ボルト７の角部やナット６の角部からの放電は発生しない。一方、帽子状絶縁バリア８ｂの外周面の導電層９は、滑らかな曲面とするため、貫通ボルト７やナット６よりも固定子コイル２に近いにも拘らずバリア近傍の電界は小さく放電は発生しない。又、内外両周面に導電層９を形成しているため、万一、一部が取り扱い時に損傷しても、もう一面の導電層９が健全であれば放電抑制の機能上は何ら問題がない。従って、耐電圧試験においても放電が発生しない信頼性の高い固定子を得ることが出来る。
【００１８】
実施の形態２． 
図５は、この発明の実施の形態２である回転電機の固定子に設けられた帽子状導電バリア１０の側面図である。
図５において、締結具６７を覆いコイル端部２ａから締結具６７を遮蔽する帽子状導電バリア１０は、全体が導電材料で形成され、実施の形態１と同様に、貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されている。
【００１９】
このように構成された帽子状導電バリア１０は、外周面が滑らかな曲面からなり、貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されているため、貫通ボルト７やナット６と導電層９の電位はまったく同じか、又は、ほとんど電位差がない。そのため、貫通ボルト７の角部やナット６の角部でも電界は非常に小さくなるので貫通ボルト７の角部やナット６の角部からの放電は発生しない。一方、帽子状導電バリア１０の外周面は、滑らかな曲面であるため、貫通ボルト７やナット６よりも固定子コイル２に近いにも拘らず帽子状導電バリア１０の表面の電界は小さくなり、放電は発生しない。従って、耐電圧試験時にも帽子状導電バリア１０は、絶縁破壊せず、固定子コイル２との間での大きな放電も発生しないため、信頼性の高い固定子を得ることが出来る。なお、この場合、帽子状導電バリア１０と貫通ボルト７及びナット６は同電位となり、同電位で囲まれた内周面の電界はほとんどゼロとなるため、内周面に角部があっても放電の恐れはない。
又、帽子状導電バリア１０は、上記のように外周面が滑らかに曲面される場合の他に、内外周面が滑らかな曲面に形成される場合もある。
【００２０】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリアの断面図である。
図６において、締結具６７を覆いコイル端部２ａから締結具６７を遮蔽する絶縁材からなる帽子状絶縁バリア８ｃは、外周面が滑らかな曲面になされ、且つ内周面に導電層９が形成されている。そして、帽子状絶縁バリア８ｃは、帽子状絶縁バリア８ｃの開口部８１を、ナット６の外周に圧入嵌合することによりナット６に装着され、実施の形態１と同様に、貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続されている。
このように帽子状絶縁バリア８ｃは、ナット６との嵌め合い構造とすることで、簡単に着脱可能に出来るとともに内周面に導電層９が形成されているため、帽子状絶縁バリア８ｃを設けるだけで同時にナット６と同電位にすることが出来る。
もちろん、帽子状絶縁バリア８ｃの外周面、又は内外周面に導電層９が形成されている場合でも、別途同電位とすれば、簡単な着脱、固定が可能であることは言うまでもない。
帽子状絶縁バリア８（帽子状導電バリア１０）が必要となるのは、規格で決められた定格電圧の約２倍の電圧を印加する耐電圧試験時のみで、この耐電圧試験は発電機の製作当初のみに実施するものであり、それ以降は必要でない。ところが、例えば定期点検等において貫通ボルトに緩みが発見された場合には、ボルトの増し締めをする必要があるため、帽子状絶縁バリア８ｃを撤去する必要がある。このため、帽子状絶縁バリア８ｃを着脱可能とすることが試験や検査の都合上好ましいものである。
又、この嵌め合い構造は、帽子状導電バリア１０で構成されている実施の形態２の場合でも実施可能である。
【００２１】
図７は、この発明の実施の形態３である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリア８ｄの嵌め合い構造の変形例（１）を示す側面図である。
図７において、帽子状絶縁バリア８ｄは、図６の嵌め合い構造を改良したもので、嵌め合いを容易にするため、帽子状絶縁バリア８ｄの開口部に切り込み部８２を設けたものである。
又、この嵌め合い構造は、バリアが導電性材料で構成されている実施の形態２の場合でも実施可能である。
【００２２】
図８（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態３である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリア８ｅの嵌め合い構造の変形例（２）を示す側面図と正面図である。
図８（ａ）、（ｂ）において、帽子状絶縁バリア８ｅの内周面８３は、ナット６の角部に圧入嵌合されることにより確実に装着され、その内周面の導電層９は、ナット６と電気的に接続されている。
又、この嵌め合い構造は、バリアが導電性材料で構成されている実施の形態２の場合でも実施可能である。
【００２３】
実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリアの側面図である。
この実施の形態４における帽子状絶縁バリア８は、図９に示すように袋ナット構造をしており、その内側奥部の周面は、滑らかな曲面で形成され、入り口部には、ナット６の外周に遊嵌される大径部（図示せず）と貫通ボルト７をねじ込むことが出来る雌ねじ部８８とを有し、雌ねじ部８８を含む全内周面は、導電処理され導電層９が形成されている。
従って、貫通ボルト７及びナット６は、雌ねじ部８８を貫通ボルト７に螺着することにより帽子状絶縁バリア８で覆われる。又、帽子状絶縁性バリア８の内周面は、貫通ボルト７又はナット６、又は固定子鉄心１の何れかと電気的に接続してある。
このようにすることで、実施の形態３と同様に簡単に着脱、固定出来るとともに内周面に導電層９が形成されているため、帽子状絶縁バリアを設置するだけで同時にナット６と同電位にすることが出来る。
もちろん、帽子状絶縁バリア８の外周面に導電層９が形成されている場合でも、又、内外周面に導電層９が形成されている場合でも同電位とすれば、実施の形態３と同様に簡単な着脱、固定が可能であることは言うまでもない。
又、この袋ナット構造は、実施の形態２における導電バリア１０の場合でも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１である回転電機の固定子のスロット出口付近を示す要部断面図である。
【図２】帽子状絶縁バリアを単体で示す側面図である。
【図３】帽子状絶縁バリアの変形例（１）を単体で示す側面図である。
【図４】帽子状絶縁バリアの変形例（２）を単体で示す側面図である。
【図５】この発明の実施の形態２である回転電機の固定子に設けられた帽子状導電バリア１０の側面図である。
【図６】この発明の実施の形態３である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリアの断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリア８ｄの嵌め合い構造の変形例（１）を示す側面図である。
【図８】この発明の実施の形態３である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリア８ｅの嵌め合い構造の変形例（２）を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図９】この発明の実施の形態４である回転電機の固定子に設けられた帽子状絶縁バリアの側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  固定子鉄心                          ２  固定子コイル
３  エンドシールド                      ４  シールド押さえ
５  ワッシャ                            ６  ナット
７  貫通ボルト                          ６７  締結具
８  帽子状絶縁バリア                    ９  導電層
１０  帽子状導電バリア                  ８８  ねじ部。
【図１】
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【図２】
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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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