回転電機の固定子
【課題】コイル導体の外周に設けられ絶縁層と、その外周に設けられた低抵抗のコロナシールド層との境界部分に発生する部分放電に起因したコロナシールド層の消失を確実に防止し、信頼性の高い回転電機の固定子を提供する。
【解決手段】固定子コイル３が熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心１のスロット２内に装着された固定子であって、マイカ１２ａと樹脂が含浸または透過する裏打ち材１２ｂとからなる絶縁テープ１２がコイル導体５の外周に多層にわたって巻装されて絶縁層７が構成され、この絶縁層７のコロナシールド層８と対面する少なくとも最外周に位置する絶縁テープ１２は、裏打ち材１２ｂを内周側に、マイカ１２ａを外周側にして巻装されている。
【解決手段】固定子コイル３が熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心１のスロット２内に装着された固定子であって、マイカ１２ａと樹脂が含浸または透過する裏打ち材１２ｂとからなる絶縁テープ１２がコイル導体５の外周に多層にわたって巻装されて絶縁層７が構成され、この絶縁層７のコロナシールド層８と対面する少なくとも最外周に位置する絶縁テープ１２は、裏打ち材１２ｂを内周側に、マイカ１２ａを外周側にして巻装されている。
【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係り、特には高電圧回転電機の固定子において、固定子鉄心のスロット内に配置される固定子コイルの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転電機の固定子は、固定子鉄心のスロット内に固定子コイルが収納されて構成されている。特に、高電圧回転電機に使用される固定子は、図１０に示すように、コイル導体５の外周部に対地主絶縁層（以下、単に絶縁層という）７が形成され、さらに、この絶縁層７の外周部のスロット収納箇所に対応する部分に低抵抗のコロナシールド層８が形成されている。そして、この固定子コイルをスロット内に装着するために、この固定子コイル全体にエポキシ樹脂などの熱硬化性の絶縁樹脂を真空加圧含浸し、さらに加熱処理が行われて樹脂が硬化される。
【０００３】
ここに、上記の絶縁層７は、コイル導体５を固定子鉄心１から電気的に絶縁するためのもので、対地絶縁の信頼性を高める観点から、コイル導体５の周りに絶縁テープ１２をその幅方向の一部が互いに重複するように螺線状に巻回する、いわゆる重ね巻きを繰り返して積層することで所定の厚さに形成されている。
【０００４】
この場合に使用される絶縁テープ１２は、図１１に示すように、例えば耐部分放電特性に優れたマイカ１２ａと補強用の裏打ち材側１２ｂとを接着剤等で一体接合してなるもので、裏打ち材１２ｂとしては、例えばガラス繊維や高分子繊維の織布あるいは不織布が使用されている。そして、従来は、コイル導体５側から固定子鉄心１側の全層にわたって、絶縁テープ１２を構成するマイカ１２ａが内周側に、裏打ち材１２ｂが外周側なるように巻回することで絶縁層７を形成している。
【０００５】
一方、低抵抗のコロナシールド層８は、固定子コイルをスロットに収納した際に固定子鉄心１と絶縁層７との間の電位差によって両者１，７間でコロナ放電が生じるのを防ぐためのもので、絶縁テープ１２の場合と同様、絶縁層７の周りに導電性テープ１４を重ね巻きして構成されている。
【０００６】
この場合に使用される導電性テープ１４としては、例えばガラス繊維や高分子繊維の織布あるいは不織布に、カーボンやグラファイト等の導電性材料の粉末あるいはファイバを樹脂に混入した塗料を塗布または含侵するなどして構成されている。
【０００７】
ところで、上記のように、コイル導体５の外周部に絶縁層７や低抵抗のコロナシールド層８が形成された後に、固定子コイル全体に熱硬化性の絶縁樹脂を含浸した後に加熱処理を行う場合、その樹脂含浸時や硬化時において樹脂の一部が漏出し、絶縁層７の内部、あるいは絶縁層７とコロナシールド層８との境界部分に空隙が生じることがある。特に、例えば、絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂが目の粗い織布や不織布でできている場合、図１１に示すように、織布の網目や不織布の繊維の隙間に含侵された樹脂が漏出した際に空隙ｖ１ができ易い。また、絶縁テープ１２や導電性テープ１４を重ね巻きすると、各テープ１２，１４の幅方向の端部に生じる段差部にも空隙ｖ２，ｖ３が生じ易い。そして、このような空隙ｖ１〜ｖ３が生じると、運転中の高電圧によってそれらの空隙ｖ１〜ｖ３で放電が発生し易くなる。
【０００８】
絶縁層７の内部に樹脂漏出に起因した空隙が生じても、その周りが耐部分放電特性に優れたマイカ１２ａで内外が囲まれているので、部分放電の影響は比較的軽微である。しかし、図１０に示すように、絶縁層７とコロナシールド層８との境界部分に近接した箇所に空隙ｖ１〜ｖ３が生じると、その空隙ｖ１〜ｖ３で発生した放電によってコロナシールド層８が侵食されて消失し、コロナシールド効果がなくなることがある。
【０００９】
特に、コロナシールド層８に直面している最外層の絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂの網目等にできた空隙ｖ１で部分放電が発生すると、この空隙ｖ１はコロナシールド層８に直接対面しているため、コロナシールド層８の導電性を示すカーボンやグラファイトなどが放電により分解、消失し、コロナシールド層８の一部に低抵抗を示さない絶縁性の部分が出現する。その結果、絶縁層７と固定子鉄心１との間でさらに大きな放電が発生し、絶縁層７が損傷を受けて最終的に絶縁破壊を起こすなどの恐れがある。さらに、空気冷却の場合にはオゾンや硝酸が発生するなどの不具合が起こる。
【００１０】
その対策として、従来技術では、高分子フィルム基材の一方面側に集成マイカ層を、他方面側に半導電性層をそれぞれ貼り合わせて一体形成してなる半導電性のフィルムテープを使用し、このフィルムテープを半導電性層が外側になるようにして絶縁層の周りに重ね巻きすることにより、コロナシールド層を形成するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−２３７９１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１に記載されている従来技術では、半導電性のフィルムテープを構成する集成マイカ層が耐部分放電特性に優れているので、部分放電の影響を低減でき、また、高分子フィルム基材は樹脂が透過しないので、含浸樹脂を加熱硬化する際に、含浸樹脂の一部が固定子コイルから漏出して絶縁層の内部や絶縁層とコロナシールド層との境界部分に空隙が形成されるなどの不具合発生をある程度まで低減することができる。
【００１３】
しかしながら、フィルムテープの構成素材である高分子フィルム基材は、樹脂が透過しないのでコロナシールド層の表面からの樹脂の含浸経路が集成マイカ層からのみに限定されることになる。このため、コロナシールド層を経由して絶縁層へ樹脂を含浸し難く、含浸不良が発生する恐れがあるとともに、含浸処理時間が徒に長くなるなどの不具合を生じる。特に、１００ＭＷ以上の大容量の回転機においては、固定子コイルが大きく長くなると、これに伴って絶縁層７の厚さが厚くなるため、絶縁層の外周に高分子フィルム基材を備えたフィルムテープが巻装されていると、一層含浸不良を生じる可能性があり、信頼性のある固定子を製作することが非常に困難になる。
【００１４】
上記のことは含浸樹脂が貫通できないフィルムテープであれば、特許文献１記載のような構成のものに限らず、樹脂漏れ防止のために絶縁性のフィルムテープを巻回する場合でも、フィルムテープが絶縁層の外周を覆う状態であれば、樹脂含浸不良の恐れがあり、好ましくないことは同様である。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、良好な樹脂含浸性を確保しつつ、コロナシールド層の直下に樹脂漏れ等に起因した空隙が形成され難くして、コロナシールド層の消失を有効に防止することにより、信頼性の高い回転電機の固定子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】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、コイル導体と、このコイル導体の外周に設けられた絶縁層と、この絶縁層の外周に設けられた低抵抗のコロナシールド層とを有する固定子コイルを有し、この固定子コイルが熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心のスロット内に装着されている回転電機の固定子において、上記絶縁層は、マイカと樹脂が含浸または透過する裏打ち材とから構成された絶縁テープが上記コイル導体の外周に多層にわたって巻装されてなり、この絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、上記裏打ち材を内周側に、マイカを外周側にして巻装されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の回転電機における固定子は、コイル導体と、このコイル導体の外周に設けられ絶縁層と、この絶縁層の外周に設けられた低抵抗のコロナシールド層とを有する固定子コイルを有し、この固定子コイルが熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心のスロット内に装着されているもので、上記絶縁層は、マイカと樹脂が含浸または透過する裏打ち材とから構成された絶縁テープが上記コイル導体の外周に多層にわたって巻装されてなり、この絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、上記裏打ち材を内周側に、マイカを外周側にして巻装されているため、低抵抗のコロナシールド層にはマイカが直面するので、コロナシールド層の直下の空隙で発生する部分放電によってコロナシールド層が喪失するの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】
【００１８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の回転電機の固定子において、固定子鉄心のスロットに固定子コイルを装着した状態の一部を示す斜視図、図２は固定子コイルを固定子鉄心のスロットに装着した状態の一部を示す断面図、図３はコイル導体の上に形成される絶縁層を構成するために使用される絶縁テープの断面図、図４は図３の絶縁テープを裏打ち材側から見た斜視図である。また、図５は図２の符号Ａで示す部分を時計方向に９０°回転して見た状態を拡大して模式的に示す断面図である。
【００１９】
この実施の形態１の回転電機の固定子は、固定子鉄心１に設けられているスロット２に固定子コイル３が収納されるとともに、固定子コイル３の端部はスロット２の外部に引き出されている。この固定子コイル３は、絶縁被覆された素線導体が複数本束ねられてなるコイル導体５と、このコイル導体５の上下部にあるレーベル転位部の空間を埋める詰め物６とを有し、このコイル導体５および詰め物６の外周に絶縁層７が形成されている。
【００２０】
また、固定子コイル３のスロット２内の装着箇所には、絶縁層７の外周に低抵抗のコロナシールド層８が形成されている。さらに、固定子コイル３のスロット２から突出した部分には、絶縁層７を覆いかつ低抵抗のコロナシールド層８と連接して高抵抗のコロナシールド層９が形成されている。また、絶縁層７およびコロナシールド層８，９に対してエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂が含浸、硬化されている。
なお、符号１０は固定子コイル３がスロット２からはみ出すのを防止するためのくさびである。
【００２１】
上記の絶縁層７は、コイル導体５を固定子鉄心１から電気的に絶縁するためのもので、コイル導体５および詰め物６の周囲を覆うように、耐部分放電特性に優れた絶縁テープ１２をその幅方向の一部が互いに重複するように螺線状に巻き付ける、いわゆる重ね巻きすることにより所定の厚さに形成されている。
【００２２】
この場合に使用される絶縁テープ１２は、例えば、マイカ粉を抄造してなるマイカ１２ａと、ガラス等の無機繊維、あるいは非熱収縮性のポリエステルやポリアミド等の高分子繊維の織布または不織布からなる樹脂が含浸または透過する補強用の裏打ち材１２ｂとを有し、両者１２ａ，１２ｂが接着剤等で一体的に接合されてなる。
【００２３】
そして、この実施の形態１の絶縁層７の特徴として、コロナシールド層８側の最外周に位置する絶縁テープ１２は、マイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように巻回され、それ以外の箇所の絶縁テープ１２は、逆に裏打ち材１２ｂが外周側に、マイカ１２ａが内周側となるように巻回されて所定の厚さになるようにしている。
【００２４】
一方、上記のコロナシールド層８は、固定子コイル３をスロット２に装着した際に、絶縁層７とスロット２との間の電位差によってコロナ放電が発生するのを防止するためのもので、導電性テープ１４を絶縁層７の周りに重ね巻きすることにより構成されている。
【００２５】
この場合に使用される導電性テープ１４は、例えば、ガラス等の無機繊維、あるいは非熱収縮性のポリエステル、ポリアミド等の高分子繊維からなる織布または不織布で形成された基材に対して、カーボンやグラファイト、鉄粉、酸化鉄などの導電性材料の粉末またはファイバを樹脂に混入してなる塗料を塗布あるいは含浸したもの、あるいは非熱収縮性の高分子繊維とカーボン繊維を一緒に漉いた混抄物からなる。なお、基材としてフィルムテープを使用するのは、樹脂の含侵性を阻害するので大容量の回転電機においては好ましくない。
【００２６】
また、高抵抗のコロナシールド層９は、スロット２から引き出された固定子コイル３の低抵抗のコロナシールド層８端部の放電を防止するためのもので、従来と同様の構成のもが特別な制限なく使用することができる。
【００２７】
上記構成の固定子コイル３を製造する際には、まず、絶縁被覆された素線導体を所定の長さに切断後、レーベル転位のために素線導体に曲げ加工を施して所定本数を束ねてコイル導体５を製作する。このとき、コイル導体５の上下にはレーベル転位による段差がついているため、樹脂を半硬化状態にした詰め物６をのせ、加熱成形して所定の形状に整える。
【００２８】
そして、コイル導体５の周囲に絶縁テープ１２を多数回（例えば、１０〜１５回）重ね巻きして絶縁層７を形成する。その際、絶縁テープ１２は、コイル導体５側からコロナシールド層８側に向けて、裏打ち材１２ｂが外周側に、マイカ１２ａが内周側となるように重ね巻きを所定回数分繰り返して所定の厚さにするが、コロナシールド層８側に位置する最外周の絶縁テープ１２については、マイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように巻き付ける。
【００２９】
次に、固定子鉄心１のスロット２に対応する箇所に導電性テープ１４を重ね巻きすることにより低抵抗のコロナシールド層８を形成する。さらに、固定子コイル３の端部には低抵抗のコロナシールド層８と連接して高抵抗のコロナシールド層９を形成する。
【００３０】
こうして、コイル導体５の外周部に絶縁層７やコロナシールド層８が形成された後に、固定子コイル３を含浸タンクに入れて、エポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂を真空加圧して含浸する。続いて、コロナシールド層８および絶縁層７に十分に樹脂が含浸してから含浸タンクから取り出し、次に乾燥炉に入れて全体を加熱して硬化させる。引き続いて、樹脂が含浸、硬化された固定子コイル３のコロナシールド層８の形成箇所を固定子鉄心１のスロット２内に収納する。
【００３１】
上記のように、固定子コイル３全体に熱硬化性の絶縁樹脂を含浸後、加熱処理を行う際、含浸樹脂は粘度が低下するため流動しやすくなり、含浸樹脂の一部が漏出する恐れがある。この漏出は固定子コイル３の表面付近で発生し易く、絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂが目の粗い織布や不織布でできている場合には、その織布の網目や不織布の繊維の隙間に空隙ができ易い。
【００３２】
しかし、この実施の形態１では、図５に示したように、絶縁層７の最外周の絶縁テープ１２については、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして巻装しているので、運転中に高電圧が加わっても空隙による放電が発生し難くなり、コロナシールド層８の消失現象を抑制することができる。
【００３３】
すなわち、絶縁層７の最外周に位置する絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂとマイカ１２ａとを通常とは逆に、裏打ち材１２ｂを内周側に、マイカ１２ａ層を外周側に配置して巻装すれば、コロナシールド層８と直接面しているのは裏打ち材１２ｂではなくマイカ１２ａであるので、コロナシールド層８は、裏打ち材１２ｂの織布の網目や不織布の繊維とは直接に接しない。したがって、含浸樹脂の漏出によって裏打ち材１２ｂの織布の網目や不織布の繊維の隙間にできる可能性がある空隙と接することがない。また、マイカ１２ａは微細なマイカ箔片により形成されているので、裏打ち材１２ｂ側に比べてはるかに平滑であり、裏打ち材１２ｂの網目のような比較的大きな空隙もなく、また樹脂の保持性も良いため空隙を形成し難い。
【００３４】
このように、この実施の形態１によれば、絶縁層７の最外周の絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂに図１１に示したような空隙ｖ１が形成されたとしても、その空隙ｖ１はコロナシールド層８に直接に上下で接することはなく、空隙ｖ１とコロナシールド層８との間には常にマイカ１２ａが介在した状態になる。このため、空隙ｖ１で発生する部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。さらに、絶縁層７を構成するための絶縁テープ１２の層数は、従来の構成と変わらない層数を維持できるため、短時間破壊電圧や長期荷電寿命特性も何ら問題は生じない。
【００３５】
なお、この実施の形態１では、コロナシールド層８側の最外周に位置する絶縁テープ１２のみをマイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように巻き付け、それ以外の箇所の絶縁テープ１２は裏打ち材１２ｂが外周側に、マイカ１２ａが内周側となるように巻き付けている。このようにすれば、絶縁層７を構成する最内周の絶縁テープ１２は、マイカ１２ａがコイル導体５に直接接するので、コイル導体５と絶縁層７との間に生じる放電も抑制できるために一層好ましいが、絶縁層７の全厚さ方向にわたってマイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように絶縁テープ１２を巻き付けることも可能である。
【００３６】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図１ないし図５に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００３７】
この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、絶縁層７を構成する絶縁テープ１２において、その最外周に巻回された絶縁テープ１２は、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして巻き付けられているが、この実施の形態２の特徴として、この最外周の絶縁テープ１２は、重ね巻きするのではなく、幅方向の各端面同士が互いに対面するように突き合わせ状態で螺線状に巻回する、いわゆる突き合わせ巻きされていることである。
その他の構成は、上記の実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３８】
この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に、最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。
【００３９】
さらに、図１０に示した従来技術では、絶縁テープ１２を重ね巻きして絶縁層７を形成しているので、絶縁テープ１２の幅方向の端部に生じる段差部にも空隙ｖ２が生じている。これに対して、この実施の形態２では、最外周の絶縁テープ１２を突き合わせ巻きしているため、段差部に起因した空隙ｖ２は形成されず、したがって、このような空隙ｖ２による部分放電が発生しなくなり、コロナシールド層８の消失現象を抑制することができる。
【００４０】
なお、工作性を考慮して１００〜５００ｍｍ程度の比較的幅の広い絶縁テープ１２を用いる場合にも、この実施の形態２のように、絶縁テープ１２の幅方向端部を突き合わせた状態で巻き付ければ、段差部が形成される箇所がより一層少なくなるので、従来よりも空隙の発生を少なくすることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図１ないし図５に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４２】
この実施の形態３の特徴は、最外周の絶縁テープ１２として、通常巻回している２０〜４０ｍｍ程度の幅の狭いものを使用するのではなく、１００ｍｍ以上の幅の広い絶縁テープ１２を使用している。そして、この絶縁テープ１２をコイル導体５の軸方向に沿って順次連続して配置するとともに、各絶縁テープ１２については、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にし、かつ、コイル導体５の軸方向と直交する周方向に沿って、１周巻く間に軸方向の位置がずれないで、周方向の端部が所定の幅だけ重なり円筒を形成するように巻き付けられている。なお、このように巻くことを海苔巻状とも言う。
その他の構成は、上記の実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４３】
この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に、最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。
【００４４】
さらに、この実施の形態３では、各々の最外周の絶縁テープ１２は、コイル導体５の軸方向に沿う幅分の長さの間には軸方向の段差部が１箇所あるだけであり、絶縁テープ１２を重ね巻きする場合に比べて段差部が形成される箇所が一層少なくなる。このため、段差部にできる空隙をさらに削減することができる。特に、スロット２内に収納される固定子コイル３の直線部全長にわたる幅を有する１枚の絶縁テープ１２を用いれば、絶縁層７の最外周の絶縁テープ１２の段差部を完全に無くすことができ、空隙を削減できる。このため、コロナシールド層８の消失が発生しない信頼性の高い固定子コイル３を提供することが可能となる。
【００４５】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図６に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４６】
この実施の形態４では、実施の形態２の場合と同様に、絶縁層７を形成する最外周の絶縁テープ１２として、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして突き合わせ巻きされているが、さらにこの実施の形態４の特徴として、この絶縁層７の外周に設けられているコロナシールド層８についても、その樹脂が含浸または透過する導電性テープ１４の幅方向の各端面同士が互いに対面するように突き合わせ巻きされていることである。
なお、その他の構成は上記実施の形態２と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４７】
この実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様に、最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。
【００４８】
さらに、この実施の形態４では、コロナシールド層８を形成する導電性テープ１４も突き合わせ巻きしているので、図１０に示した従来技術のように、導電性テープ１４の幅方向の端部に生じる段差部による空隙ｖ３は形成されないので、このような空隙ｖ３に起因した部分放電が発生しなくなる。したがって、コロナシールド層８の消失現象を一層抑制することができ、信頼性の高い固定子コイル３を提供することができる。
【００４９】
なお、この実施の形態４では、実施の形態２に示した絶縁層７の構成を前提として説明したが、これに限らず、実施の形態３の絶縁層７の構成を前提として、コロナシールド層８の導電性テープ１４を突き合わせ巻きした構成とすることも可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図８に示した実施の形態４と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５１】
この実施の形態５では、実施の形態４と同様に、絶縁層７を構成する絶縁テープ１２において、その最外周の絶縁テープ１２は、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして突き合わせ巻きされ、この絶縁層７の外周にコロナシールド層８を形成する導電性テープ１４も突き合わせ巻きされているが、さらに、この実施の形態５の特徴として、このコロナシールド層８の外周に、樹脂が含浸または透過する導電性テープ１４を重ね巻きして第２のコロナシールド層１６が設けられていることである。
その他の構成は、上記の実施の形態４と同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５２】
この実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様に、絶縁層７を形成する最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。また、最外周の絶縁テープ１２は突き合わせ巻きされているため、絶縁テープ１２の幅方向の端部に生じる段差部による空隙も形成されないので、この空隙に起因した部分放電も発生しない。さらに、コロナシールド層８を形成する導電性テープ１４も突き合わせ巻きされているため、導電性テープ１４の幅方向の端部に生じる段差部による空隙も形成されないので、この空隙に起因する部分放電も発生しない。
【００５３】
しかも、この実施の形態５では、コロナシールド層８が導電性テープ１４を突き合わせ巻きして構成されているために、互いの付き合せ端部の電気的接続が不十分になる恐れがあるが、その場合でも、その外周に設けられている第２のコロナシールド層１６は、導電性テープ１４を重ね巻きして形成されているので、その内周側のコロナシールド層８の導電性テープは、コイル導体５の軸方向に沿って第２のコロナシールド層１６を経由して電気的に接続される。このため、電気特性である誘電正接の悪化を招くことはなく、したがって、部分放電が一層抑制される上に、誘電正接の悪化を防ぐことができるため、信頼性の高い固定子を提供することが可能となる。
【００５４】
なお、この実施の形態５では、実施の形態４（図８）に示した構成を前提として説明したが、絶縁層７を形成する最外周の絶縁テープ１２については、絶縁テープ１２を突き合わせ巻きする代わりに、実施の形態３と同様に、絶縁テープ１２を海苔巻状に巻き付けた構成とすることも可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、本発明は上記の実施の形態１〜５の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において各種の変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１の回転電機の固定子において、固定子鉄心のスロットに固定子コイルを装着した状態の一部を示す斜視図である。
【図２】同固定子において、固定子コイルを固定子鉄心のスロットに装着した状態の一部を示す断面図である。
【図３】コイル導体の上に形成される絶縁層を構成するために使用される絶縁テープの断面図である。
【図４】図３の絶縁テープを裏打ち材側から見た斜視図である。
【図５】図２の符号Ａで示す部分を時計方向に９０°回転して見た状態を拡大して模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図１０】従来の回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図１１】従来の回転電機の固定子において、固定子コイルの絶縁層を構成するために使用される絶縁テープを裏打ち材側から見た場合の空隙発生状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 固定子鉄心、２ スロット、３ 固定子コイル、５ コイル導体、７ 絶縁層、
８ 低抵抗のコロナシールド層、１２ 絶縁テープ、１２ａ マイカ、
１２ｂ 裏打ち材、１４ 導電性テープ、１６ 第２のコロナシールド層。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の固定子に係り、特には高電圧回転電機の固定子において、固定子鉄心のスロット内に配置される固定子コイルの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転電機の固定子は、固定子鉄心のスロット内に固定子コイルが収納されて構成されている。特に、高電圧回転電機に使用される固定子は、図１０に示すように、コイル導体５の外周部に対地主絶縁層（以下、単に絶縁層という）７が形成され、さらに、この絶縁層７の外周部のスロット収納箇所に対応する部分に低抵抗のコロナシールド層８が形成されている。そして、この固定子コイルをスロット内に装着するために、この固定子コイル全体にエポキシ樹脂などの熱硬化性の絶縁樹脂を真空加圧含浸し、さらに加熱処理が行われて樹脂が硬化される。
【０００３】
ここに、上記の絶縁層７は、コイル導体５を固定子鉄心１から電気的に絶縁するためのもので、対地絶縁の信頼性を高める観点から、コイル導体５の周りに絶縁テープ１２をその幅方向の一部が互いに重複するように螺線状に巻回する、いわゆる重ね巻きを繰り返して積層することで所定の厚さに形成されている。
【０００４】
この場合に使用される絶縁テープ１２は、図１１に示すように、例えば耐部分放電特性に優れたマイカ１２ａと補強用の裏打ち材側１２ｂとを接着剤等で一体接合してなるもので、裏打ち材１２ｂとしては、例えばガラス繊維や高分子繊維の織布あるいは不織布が使用されている。そして、従来は、コイル導体５側から固定子鉄心１側の全層にわたって、絶縁テープ１２を構成するマイカ１２ａが内周側に、裏打ち材１２ｂが外周側なるように巻回することで絶縁層７を形成している。
【０００５】
一方、低抵抗のコロナシールド層８は、固定子コイルをスロットに収納した際に固定子鉄心１と絶縁層７との間の電位差によって両者１，７間でコロナ放電が生じるのを防ぐためのもので、絶縁テープ１２の場合と同様、絶縁層７の周りに導電性テープ１４を重ね巻きして構成されている。
【０００６】
この場合に使用される導電性テープ１４としては、例えばガラス繊維や高分子繊維の織布あるいは不織布に、カーボンやグラファイト等の導電性材料の粉末あるいはファイバを樹脂に混入した塗料を塗布または含侵するなどして構成されている。
【０００７】
ところで、上記のように、コイル導体５の外周部に絶縁層７や低抵抗のコロナシールド層８が形成された後に、固定子コイル全体に熱硬化性の絶縁樹脂を含浸した後に加熱処理を行う場合、その樹脂含浸時や硬化時において樹脂の一部が漏出し、絶縁層７の内部、あるいは絶縁層７とコロナシールド層８との境界部分に空隙が生じることがある。特に、例えば、絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂが目の粗い織布や不織布でできている場合、図１１に示すように、織布の網目や不織布の繊維の隙間に含侵された樹脂が漏出した際に空隙ｖ１ができ易い。また、絶縁テープ１２や導電性テープ１４を重ね巻きすると、各テープ１２，１４の幅方向の端部に生じる段差部にも空隙ｖ２，ｖ３が生じ易い。そして、このような空隙ｖ１〜ｖ３が生じると、運転中の高電圧によってそれらの空隙ｖ１〜ｖ３で放電が発生し易くなる。
【０００８】
絶縁層７の内部に樹脂漏出に起因した空隙が生じても、その周りが耐部分放電特性に優れたマイカ１２ａで内外が囲まれているので、部分放電の影響は比較的軽微である。しかし、図１０に示すように、絶縁層７とコロナシールド層８との境界部分に近接した箇所に空隙ｖ１〜ｖ３が生じると、その空隙ｖ１〜ｖ３で発生した放電によってコロナシールド層８が侵食されて消失し、コロナシールド効果がなくなることがある。
【０００９】
特に、コロナシールド層８に直面している最外層の絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂの網目等にできた空隙ｖ１で部分放電が発生すると、この空隙ｖ１はコロナシールド層８に直接対面しているため、コロナシールド層８の導電性を示すカーボンやグラファイトなどが放電により分解、消失し、コロナシールド層８の一部に低抵抗を示さない絶縁性の部分が出現する。その結果、絶縁層７と固定子鉄心１との間でさらに大きな放電が発生し、絶縁層７が損傷を受けて最終的に絶縁破壊を起こすなどの恐れがある。さらに、空気冷却の場合にはオゾンや硝酸が発生するなどの不具合が起こる。
【００１０】
その対策として、従来技術では、高分子フィルム基材の一方面側に集成マイカ層を、他方面側に半導電性層をそれぞれ貼り合わせて一体形成してなる半導電性のフィルムテープを使用し、このフィルムテープを半導電性層が外側になるようにして絶縁層の周りに重ね巻きすることにより、コロナシールド層を形成するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−２３７９１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１に記載されている従来技術では、半導電性のフィルムテープを構成する集成マイカ層が耐部分放電特性に優れているので、部分放電の影響を低減でき、また、高分子フィルム基材は樹脂が透過しないので、含浸樹脂を加熱硬化する際に、含浸樹脂の一部が固定子コイルから漏出して絶縁層の内部や絶縁層とコロナシールド層との境界部分に空隙が形成されるなどの不具合発生をある程度まで低減することができる。
【００１３】
しかしながら、フィルムテープの構成素材である高分子フィルム基材は、樹脂が透過しないのでコロナシールド層の表面からの樹脂の含浸経路が集成マイカ層からのみに限定されることになる。このため、コロナシールド層を経由して絶縁層へ樹脂を含浸し難く、含浸不良が発生する恐れがあるとともに、含浸処理時間が徒に長くなるなどの不具合を生じる。特に、１００ＭＷ以上の大容量の回転機においては、固定子コイルが大きく長くなると、これに伴って絶縁層７の厚さが厚くなるため、絶縁層の外周に高分子フィルム基材を備えたフィルムテープが巻装されていると、一層含浸不良を生じる可能性があり、信頼性のある固定子を製作することが非常に困難になる。
【００１４】
上記のことは含浸樹脂が貫通できないフィルムテープであれば、特許文献１記載のような構成のものに限らず、樹脂漏れ防止のために絶縁性のフィルムテープを巻回する場合でも、フィルムテープが絶縁層の外周を覆う状態であれば、樹脂含浸不良の恐れがあり、好ましくないことは同様である。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、良好な樹脂含浸性を確保しつつ、コロナシールド層の直下に樹脂漏れ等に起因した空隙が形成され難くして、コロナシールド層の消失を有効に防止することにより、信頼性の高い回転電機の固定子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】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、コイル導体と、このコイル導体の外周に設けられた絶縁層と、この絶縁層の外周に設けられた低抵抗のコロナシールド層とを有する固定子コイルを有し、この固定子コイルが熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心のスロット内に装着されている回転電機の固定子において、上記絶縁層は、マイカと樹脂が含浸または透過する裏打ち材とから構成された絶縁テープが上記コイル導体の外周に多層にわたって巻装されてなり、この絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、上記裏打ち材を内周側に、マイカを外周側にして巻装されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の回転電機における固定子は、コイル導体と、このコイル導体の外周に設けられ絶縁層と、この絶縁層の外周に設けられた低抵抗のコロナシールド層とを有する固定子コイルを有し、この固定子コイルが熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心のスロット内に装着されているもので、上記絶縁層は、マイカと樹脂が含浸または透過する裏打ち材とから構成された絶縁テープが上記コイル導体の外周に多層にわたって巻装されてなり、この絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、上記裏打ち材を内周側に、マイカを外周側にして巻装されているため、低抵抗のコロナシールド層にはマイカが直面するので、コロナシールド層の直下の空隙で発生する部分放電によってコロナシールド層が喪失するの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】
【００１８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の回転電機の固定子において、固定子鉄心のスロットに固定子コイルを装着した状態の一部を示す斜視図、図２は固定子コイルを固定子鉄心のスロットに装着した状態の一部を示す断面図、図３はコイル導体の上に形成される絶縁層を構成するために使用される絶縁テープの断面図、図４は図３の絶縁テープを裏打ち材側から見た斜視図である。また、図５は図２の符号Ａで示す部分を時計方向に９０°回転して見た状態を拡大して模式的に示す断面図である。
【００１９】
この実施の形態１の回転電機の固定子は、固定子鉄心１に設けられているスロット２に固定子コイル３が収納されるとともに、固定子コイル３の端部はスロット２の外部に引き出されている。この固定子コイル３は、絶縁被覆された素線導体が複数本束ねられてなるコイル導体５と、このコイル導体５の上下部にあるレーベル転位部の空間を埋める詰め物６とを有し、このコイル導体５および詰め物６の外周に絶縁層７が形成されている。
【００２０】
また、固定子コイル３のスロット２内の装着箇所には、絶縁層７の外周に低抵抗のコロナシールド層８が形成されている。さらに、固定子コイル３のスロット２から突出した部分には、絶縁層７を覆いかつ低抵抗のコロナシールド層８と連接して高抵抗のコロナシールド層９が形成されている。また、絶縁層７およびコロナシールド層８，９に対してエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂が含浸、硬化されている。
なお、符号１０は固定子コイル３がスロット２からはみ出すのを防止するためのくさびである。
【００２１】
上記の絶縁層７は、コイル導体５を固定子鉄心１から電気的に絶縁するためのもので、コイル導体５および詰め物６の周囲を覆うように、耐部分放電特性に優れた絶縁テープ１２をその幅方向の一部が互いに重複するように螺線状に巻き付ける、いわゆる重ね巻きすることにより所定の厚さに形成されている。
【００２２】
この場合に使用される絶縁テープ１２は、例えば、マイカ粉を抄造してなるマイカ１２ａと、ガラス等の無機繊維、あるいは非熱収縮性のポリエステルやポリアミド等の高分子繊維の織布または不織布からなる樹脂が含浸または透過する補強用の裏打ち材１２ｂとを有し、両者１２ａ，１２ｂが接着剤等で一体的に接合されてなる。
【００２３】
そして、この実施の形態１の絶縁層７の特徴として、コロナシールド層８側の最外周に位置する絶縁テープ１２は、マイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように巻回され、それ以外の箇所の絶縁テープ１２は、逆に裏打ち材１２ｂが外周側に、マイカ１２ａが内周側となるように巻回されて所定の厚さになるようにしている。
【００２４】
一方、上記のコロナシールド層８は、固定子コイル３をスロット２に装着した際に、絶縁層７とスロット２との間の電位差によってコロナ放電が発生するのを防止するためのもので、導電性テープ１４を絶縁層７の周りに重ね巻きすることにより構成されている。
【００２５】
この場合に使用される導電性テープ１４は、例えば、ガラス等の無機繊維、あるいは非熱収縮性のポリエステル、ポリアミド等の高分子繊維からなる織布または不織布で形成された基材に対して、カーボンやグラファイト、鉄粉、酸化鉄などの導電性材料の粉末またはファイバを樹脂に混入してなる塗料を塗布あるいは含浸したもの、あるいは非熱収縮性の高分子繊維とカーボン繊維を一緒に漉いた混抄物からなる。なお、基材としてフィルムテープを使用するのは、樹脂の含侵性を阻害するので大容量の回転電機においては好ましくない。
【００２６】
また、高抵抗のコロナシールド層９は、スロット２から引き出された固定子コイル３の低抵抗のコロナシールド層８端部の放電を防止するためのもので、従来と同様の構成のもが特別な制限なく使用することができる。
【００２７】
上記構成の固定子コイル３を製造する際には、まず、絶縁被覆された素線導体を所定の長さに切断後、レーベル転位のために素線導体に曲げ加工を施して所定本数を束ねてコイル導体５を製作する。このとき、コイル導体５の上下にはレーベル転位による段差がついているため、樹脂を半硬化状態にした詰め物６をのせ、加熱成形して所定の形状に整える。
【００２８】
そして、コイル導体５の周囲に絶縁テープ１２を多数回（例えば、１０〜１５回）重ね巻きして絶縁層７を形成する。その際、絶縁テープ１２は、コイル導体５側からコロナシールド層８側に向けて、裏打ち材１２ｂが外周側に、マイカ１２ａが内周側となるように重ね巻きを所定回数分繰り返して所定の厚さにするが、コロナシールド層８側に位置する最外周の絶縁テープ１２については、マイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように巻き付ける。
【００２９】
次に、固定子鉄心１のスロット２に対応する箇所に導電性テープ１４を重ね巻きすることにより低抵抗のコロナシールド層８を形成する。さらに、固定子コイル３の端部には低抵抗のコロナシールド層８と連接して高抵抗のコロナシールド層９を形成する。
【００３０】
こうして、コイル導体５の外周部に絶縁層７やコロナシールド層８が形成された後に、固定子コイル３を含浸タンクに入れて、エポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂を真空加圧して含浸する。続いて、コロナシールド層８および絶縁層７に十分に樹脂が含浸してから含浸タンクから取り出し、次に乾燥炉に入れて全体を加熱して硬化させる。引き続いて、樹脂が含浸、硬化された固定子コイル３のコロナシールド層８の形成箇所を固定子鉄心１のスロット２内に収納する。
【００３１】
上記のように、固定子コイル３全体に熱硬化性の絶縁樹脂を含浸後、加熱処理を行う際、含浸樹脂は粘度が低下するため流動しやすくなり、含浸樹脂の一部が漏出する恐れがある。この漏出は固定子コイル３の表面付近で発生し易く、絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂが目の粗い織布や不織布でできている場合には、その織布の網目や不織布の繊維の隙間に空隙ができ易い。
【００３２】
しかし、この実施の形態１では、図５に示したように、絶縁層７の最外周の絶縁テープ１２については、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして巻装しているので、運転中に高電圧が加わっても空隙による放電が発生し難くなり、コロナシールド層８の消失現象を抑制することができる。
【００３３】
すなわち、絶縁層７の最外周に位置する絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂとマイカ１２ａとを通常とは逆に、裏打ち材１２ｂを内周側に、マイカ１２ａ層を外周側に配置して巻装すれば、コロナシールド層８と直接面しているのは裏打ち材１２ｂではなくマイカ１２ａであるので、コロナシールド層８は、裏打ち材１２ｂの織布の網目や不織布の繊維とは直接に接しない。したがって、含浸樹脂の漏出によって裏打ち材１２ｂの織布の網目や不織布の繊維の隙間にできる可能性がある空隙と接することがない。また、マイカ１２ａは微細なマイカ箔片により形成されているので、裏打ち材１２ｂ側に比べてはるかに平滑であり、裏打ち材１２ｂの網目のような比較的大きな空隙もなく、また樹脂の保持性も良いため空隙を形成し難い。
【００３４】
このように、この実施の形態１によれば、絶縁層７の最外周の絶縁テープ１２の裏打ち材１２ｂに図１１に示したような空隙ｖ１が形成されたとしても、その空隙ｖ１はコロナシールド層８に直接に上下で接することはなく、空隙ｖ１とコロナシールド層８との間には常にマイカ１２ａが介在した状態になる。このため、空隙ｖ１で発生する部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。さらに、絶縁層７を構成するための絶縁テープ１２の層数は、従来の構成と変わらない層数を維持できるため、短時間破壊電圧や長期荷電寿命特性も何ら問題は生じない。
【００３５】
なお、この実施の形態１では、コロナシールド層８側の最外周に位置する絶縁テープ１２のみをマイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように巻き付け、それ以外の箇所の絶縁テープ１２は裏打ち材１２ｂが外周側に、マイカ１２ａが内周側となるように巻き付けている。このようにすれば、絶縁層７を構成する最内周の絶縁テープ１２は、マイカ１２ａがコイル導体５に直接接するので、コイル導体５と絶縁層７との間に生じる放電も抑制できるために一層好ましいが、絶縁層７の全厚さ方向にわたってマイカ１２ａが外周側に、裏打ち材１２ｂが内周側となるように絶縁テープ１２を巻き付けることも可能である。
【００３６】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図１ないし図５に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００３７】
この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、絶縁層７を構成する絶縁テープ１２において、その最外周に巻回された絶縁テープ１２は、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして巻き付けられているが、この実施の形態２の特徴として、この最外周の絶縁テープ１２は、重ね巻きするのではなく、幅方向の各端面同士が互いに対面するように突き合わせ状態で螺線状に巻回する、いわゆる突き合わせ巻きされていることである。
その他の構成は、上記の実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３８】
この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に、最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。
【００３９】
さらに、図１０に示した従来技術では、絶縁テープ１２を重ね巻きして絶縁層７を形成しているので、絶縁テープ１２の幅方向の端部に生じる段差部にも空隙ｖ２が生じている。これに対して、この実施の形態２では、最外周の絶縁テープ１２を突き合わせ巻きしているため、段差部に起因した空隙ｖ２は形成されず、したがって、このような空隙ｖ２による部分放電が発生しなくなり、コロナシールド層８の消失現象を抑制することができる。
【００４０】
なお、工作性を考慮して１００〜５００ｍｍ程度の比較的幅の広い絶縁テープ１２を用いる場合にも、この実施の形態２のように、絶縁テープ１２の幅方向端部を突き合わせた状態で巻き付ければ、段差部が形成される箇所がより一層少なくなるので、従来よりも空隙の発生を少なくすることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図１ないし図５に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４２】
この実施の形態３の特徴は、最外周の絶縁テープ１２として、通常巻回している２０〜４０ｍｍ程度の幅の狭いものを使用するのではなく、１００ｍｍ以上の幅の広い絶縁テープ１２を使用している。そして、この絶縁テープ１２をコイル導体５の軸方向に沿って順次連続して配置するとともに、各絶縁テープ１２については、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にし、かつ、コイル導体５の軸方向と直交する周方向に沿って、１周巻く間に軸方向の位置がずれないで、周方向の端部が所定の幅だけ重なり円筒を形成するように巻き付けられている。なお、このように巻くことを海苔巻状とも言う。
その他の構成は、上記の実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４３】
この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に、最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。
【００４４】
さらに、この実施の形態３では、各々の最外周の絶縁テープ１２は、コイル導体５の軸方向に沿う幅分の長さの間には軸方向の段差部が１箇所あるだけであり、絶縁テープ１２を重ね巻きする場合に比べて段差部が形成される箇所が一層少なくなる。このため、段差部にできる空隙をさらに削減することができる。特に、スロット２内に収納される固定子コイル３の直線部全長にわたる幅を有する１枚の絶縁テープ１２を用いれば、絶縁層７の最外周の絶縁テープ１２の段差部を完全に無くすことができ、空隙を削減できる。このため、コロナシールド層８の消失が発生しない信頼性の高い固定子コイル３を提供することが可能となる。
【００４５】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図６に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００４６】
この実施の形態４では、実施の形態２の場合と同様に、絶縁層７を形成する最外周の絶縁テープ１２として、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして突き合わせ巻きされているが、さらにこの実施の形態４の特徴として、この絶縁層７の外周に設けられているコロナシールド層８についても、その樹脂が含浸または透過する導電性テープ１４の幅方向の各端面同士が互いに対面するように突き合わせ巻きされていることである。
なお、その他の構成は上記実施の形態２と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４７】
この実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様に、最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。
【００４８】
さらに、この実施の形態４では、コロナシールド層８を形成する導電性テープ１４も突き合わせ巻きしているので、図１０に示した従来技術のように、導電性テープ１４の幅方向の端部に生じる段差部による空隙ｖ３は形成されないので、このような空隙ｖ３に起因した部分放電が発生しなくなる。したがって、コロナシールド層８の消失現象を一層抑制することができ、信頼性の高い固定子コイル３を提供することができる。
【００４９】
なお、この実施の形態４では、実施の形態２に示した絶縁層７の構成を前提として説明したが、これに限らず、実施の形態３の絶縁層７の構成を前提として、コロナシールド層８の導電性テープ１４を突き合わせ巻きした構成とすることも可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図であり、図８に示した実施の形態４と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００５１】
この実施の形態５では、実施の形態４と同様に、絶縁層７を構成する絶縁テープ１２において、その最外周の絶縁テープ１２は、マイカ１２ａを外周側に、裏打ち材１２ｂを内周側にして突き合わせ巻きされ、この絶縁層７の外周にコロナシールド層８を形成する導電性テープ１４も突き合わせ巻きされているが、さらに、この実施の形態５の特徴として、このコロナシールド層８の外周に、樹脂が含浸または透過する導電性テープ１４を重ね巻きして第２のコロナシールド層１６が設けられていることである。
その他の構成は、上記の実施の形態４と同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５２】
この実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様に、絶縁層７を形成する最外周の絶縁テープ１２においてコロナシールド層８と直接面するのはマイカ１２ａであるため、裏打ち材１２ｂ側で主に生じる空隙に起因した部分放電はマイカ１２ａが遮り、コロナシールド層８の消失現象が抑制される。また、最外周の絶縁テープ１２は突き合わせ巻きされているため、絶縁テープ１２の幅方向の端部に生じる段差部による空隙も形成されないので、この空隙に起因した部分放電も発生しない。さらに、コロナシールド層８を形成する導電性テープ１４も突き合わせ巻きされているため、導電性テープ１４の幅方向の端部に生じる段差部による空隙も形成されないので、この空隙に起因する部分放電も発生しない。
【００５３】
しかも、この実施の形態５では、コロナシールド層８が導電性テープ１４を突き合わせ巻きして構成されているために、互いの付き合せ端部の電気的接続が不十分になる恐れがあるが、その場合でも、その外周に設けられている第２のコロナシールド層１６は、導電性テープ１４を重ね巻きして形成されているので、その内周側のコロナシールド層８の導電性テープは、コイル導体５の軸方向に沿って第２のコロナシールド層１６を経由して電気的に接続される。このため、電気特性である誘電正接の悪化を招くことはなく、したがって、部分放電が一層抑制される上に、誘電正接の悪化を防ぐことができるため、信頼性の高い固定子を提供することが可能となる。
【００５４】
なお、この実施の形態５では、実施の形態４（図８）に示した構成を前提として説明したが、絶縁層７を形成する最外周の絶縁テープ１２については、絶縁テープ１２を突き合わせ巻きする代わりに、実施の形態３と同様に、絶縁テープ１２を海苔巻状に巻き付けた構成とすることも可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、本発明は上記の実施の形態１〜５の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において各種の変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１の回転電機の固定子において、固定子鉄心のスロットに固定子コイルを装着した状態の一部を示す斜視図である。
【図２】同固定子において、固定子コイルを固定子鉄心のスロットに装着した状態の一部を示す断面図である。
【図３】コイル導体の上に形成される絶縁層を構成するために使用される絶縁テープの断面図である。
【図４】図３の絶縁テープを裏打ち材側から見た斜視図である。
【図５】図２の符号Ａで示す部分を時計方向に９０°回転して見た状態を拡大して模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５における回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図１０】従来の回転電機の固定子の要部を模式的に示す断面図である。
【図１１】従来の回転電機の固定子において、固定子コイルの絶縁層を構成するために使用される絶縁テープを裏打ち材側から見た場合の空隙発生状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 固定子鉄心、２ スロット、３ 固定子コイル、５ コイル導体、７ 絶縁層、
８ 低抵抗のコロナシールド層、１２ 絶縁テープ、１２ａ マイカ、
１２ｂ 裏打ち材、１４ 導電性テープ、１６ 第２のコロナシールド層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル導体と、このコイル導体の外周に設けられ絶縁層と、この絶縁層の外周に設けられた低抵抗のコロナシールド層とを有する固定子コイルを有し、この固定子コイルが熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心のスロット内に装着されている回転電機の固定子において、
上記絶縁層は、マイカと樹脂が含浸または透過する裏打ち材とから構成された絶縁テープが上記コイル導体の外周に多層にわたって巻装されてなり、この絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、上記裏打ち材を内周側に、マイカを外周側にして巻装されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
上記絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、その幅方向の各端面が互いに対面するように突き合わせた状態で螺線状に巻装されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
上記絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、コイル導体の軸方向と直交する周方向に沿って円筒を形成するように巻装されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
上記コロナシールド層は、樹脂が含浸または透過する導電性テープをその幅方向の各端面が互いに対面するように突き合わせた状態で螺線状に巻装されて構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
上記コロナシールド層の外周には低抵抗の第２のコロナシールド層が形成され、この第２のコロナシールド層は、樹脂が含浸または透過する導電性テープをその幅方向の一部が互いに重なり合った状態で螺線状に巻装されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
【請求項１】
コイル導体と、このコイル導体の外周に設けられ絶縁層と、この絶縁層の外周に設けられた低抵抗のコロナシールド層とを有する固定子コイルを有し、この固定子コイルが熱硬化性樹脂で含浸、硬化された状態で固定子鉄心のスロット内に装着されている回転電機の固定子において、
上記絶縁層は、マイカと樹脂が含浸または透過する裏打ち材とから構成された絶縁テープが上記コイル導体の外周に多層にわたって巻装されてなり、この絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、上記裏打ち材を内周側に、マイカを外周側にして巻装されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
上記絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、その幅方向の各端面が互いに対面するように突き合わせた状態で螺線状に巻装されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
上記絶縁層を構成する少なくとも最外周に位置する絶縁テープは、コイル導体の軸方向と直交する周方向に沿って円筒を形成するように巻装されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
上記コロナシールド層は、樹脂が含浸または透過する導電性テープをその幅方向の各端面が互いに対面するように突き合わせた状態で螺線状に巻装されて構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
上記コロナシールド層の外周には低抵抗の第２のコロナシールド層が形成され、この第２のコロナシールド層は、樹脂が含浸または透過する導電性テープをその幅方向の一部が互いに重なり合った状態で螺線状に巻装されていることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１１８５９０（Ｐ２００９−１１８５９０Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８６９２３（Ｐ２００７−２８６９２３）
【出願日】平成１９年１１月５日（２００７．１１．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月５日（２００７．１１．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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