JP2016201930A - 高電圧機器用コイル、およびそれを用いた回転電機、高電圧機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高電圧機器用コイルに用いられる絶縁システム材料の空隙で発生する部分放電を抑制して、電気絶縁性に優れた信頼性の高い高電圧機器用コイル、およびそれを用いた高電圧機器、回転電機を提供する。【解決手段】絶縁テープ１４を巻回したコイル導体１３を、含浸レジンで硬化した高電圧機器用コイル１０であって、前記絶縁テープ１４または前記含浸レジンの少なくとも一つに絶縁性ガス発生剤が含まれる。【選択図】図１

Description

本発明は、高電圧機器用コイル、およびそれを用いた回転電機、高電圧機器に関する。

産業用誘導電動機、鉄道車両用誘導電動機、発電機などの回転電機やモールド変圧器などの高電圧機器には、小型化、および軽量化の強い要求がある。この対応策として高電圧機器の高電圧化、高出力密度化が挙げられる。
これに伴い、高電圧機器用コイルの構造は緻密化が進み、マイカテープ等の絶縁テープや樹脂組成物で構成される絶縁材料は、泡や剥離などの空隙が生じやすくなる。この空隙には上記高電圧化、高出力密度化などが要因となって強い電界が加わるため、絶縁システム材料の電気的劣化の原因となる部分放電の発生起点となる。
空隙で起きた部分放電は導体同士間や、導体と鉄心間の絶縁システム材料を破壊・侵食して、枝分かれしながら進展する。このため、最終的には絶縁システム材料を貫通して絶縁破壊を引き起こす要因となる。

このような背景から、部分放電の発生起点となる絶縁システム材料の空隙を抑制する方法として、以下の開示がある。
特許文献１には、「上記のような課題を解決するためになされた本発明は、溶融状態のポリエチレン樹脂に重量比約１パーセントの炭酸リチウム微粉末を添加し冷却して所定の形状に成型するか、或いは触媒作用をなす炭酸リチウムの存在下において、ポリエチレン主鎖の一部をゴーシュ鎖に移転処理後冷却したことを要旨とするものである。即ち、本発明者は、上記ボイドの発生を防止するための一連の研究の過程で、炭酸リチウムの添加によりボイド発生の原因となるポリエチレン樹脂中の球晶の成長が阻止されることを見出し、本発明に到達し、さらにその改善を計ったものである（明細書２頁右上欄１９行目〜２頁左下欄１１行目を参照）。」として、電気絶縁等に適する高分子材料の技術が開示されている。
また、特許文献２には、「［課題］注型樹脂の耐トリーイング性を改善する。［解決手段］絶縁物用注型樹脂組成物は、１分子当たりに２以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と、シリカ、アルミナ、ムライトよりなる群より選択された１以上の物質よりなるマイクロ粒子と、層状シリケート化合物、酸化物、窒化物よりなる群より選択された１以上の物質よりなるナノ粒子と、エラストマー粒子と、を含む（［要約］を参照）」。として、絶縁物用注型樹脂組成物の技術が開示されている。
また、特許文献３には、「［課題］エナメル線を巻回する従来の電磁コイルでは、コイル内の電位分担、放電に伴う放電電荷量を制御できず、導体間の電位を高くできなかった。［解決手段］ 高圧回転電機は、鉄心１１のスロット１１ａ内に電磁コイルを装着してなるものであり、電磁コイルは絶縁電線１２を巻回することにより形成されている。この絶縁電線１２は、複数本の導体１３の外面にマイカテープ１４を巻回してなるものであり、各導体１３の外周面には耐熱性被膜１３ａおよび導電性被膜１３ｂが形成されている。従って、導体１３の放電電荷量が抑制されるので、耐コロナ性が向上する。これと共に、電磁コイルをインバータ装置により駆動するにあたって、電源に近い電磁コイルの分担電圧が減少するので、各電磁コイルの分担電圧が平等化される（［要約］を参照）」。として電磁機器の技術が開示されている。
また、非特許文献１には、絶縁材料に未反応樹脂が入ったカプセルを配合しておくことにより、部分放電の進展の際に前記カプセルが破壊されると内部から未反応樹脂が部分放電の進展経路（トリー）に流入してトリーを修復する技術が開示されている。

特開平３−２８５９２９号公報 特開２００８−７５０６９号公報 特開平１０−４１１２２号公報

Self-healing high voltage electrical insulation materials(2014 IEEE、p.241-244,Cedric Lesaint、他６名)

しかしながら、前記特許文献１，２，３、および非特許文献１には、次のような各課題、問題がある。
特許文献１に開示された技術では、効果が示されるベース樹脂がポリエステル樹脂に限定され、さらに電線ケーブルの被覆材料などの稼動温度が低い製品を対象とされ、ベース樹脂および適用製品が限定されるという課題がある。
また、特許文献２に開示された技術は、絶縁材料で発生した部電放電を絶縁材料に前記配合した無機系のマイクロ粒子やナノ粒子で枝分かれさせて進展経路を長くする方法であるが、部分放電は起こるので、絶縁物が劣化すること自体は避けられないという問題がある。
また、特許文献３に開示された技術は、導体周囲に用いる絶縁被覆に導電性材料を配合することにより、導体の放電電荷量を抑制する方法であるが部分放電は起こるので、絶縁物が劣化すること自体は避けられないという問題がある。
また、非特許文献１に開示された技術は、絶縁材料に未反応樹脂が入ったカプセルを配合しておくことにより、部分放電の進展の際に前記カプセルが破壊されると内部から未反応樹脂が部分放電の進展経路（トリー）に流入してトリーを修復する方法であるが、修復の効果は、トリーが重力に逆らう方向に発生した場合には、樹脂の流入が困難である。また、部分放電で劣化した絶縁材料の炭化物は除去が困難であるという問題がある。

本発明は、部分放電を抑制し、電気絶縁性に優れた信頼性の高い高電圧機器用コイル、およびそれを用いた高電圧機器、回転電機を提供することを目的とする。

前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、本発明の高電圧機器用コイルは、絶縁テープを巻回したコイル導体を、含浸レジンで硬化した高電圧機器用コイルであって、前記絶縁テープまたは前記含浸レジンの少なくとも一つに絶縁性ガス発生剤が含まれることを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、部分放電を抑制し、電気絶縁性に優れた信頼性の高い高電圧機器用コイル、およびそれを用いた高電圧機器、回転電機を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイルが高電圧機器の固定子コイルに用いられていることを示す図であり、（ａ）は、固定子コイルの断面を示す図であり、（ｂ）は固定子コイルの鉄心スロットの断面を拡大して示す図である。 本発明の第２実施形態に係る回転電機の概観を示す断面斜視図である。 前記絶縁性ガス発生剤を配合したドライマイカテープと含浸レジンで構成した絶縁システム材料の構成例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、図面を参照して説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、重複する説明は、適宜、省略する。

≪第１実施形態：高電圧機器用コイル：その１≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０が高電圧機器の固定子コイル１１に用いられていることを示す図であり、（ａ）は、固定子コイル１１の断面を示し、（ｂ）は固定子コイル１１の鉄心スロット１２の断面を拡大（符号１０２）して示す図である。
図１（ａ）において、固定子コイル１１に鉄心スロット１２が配置されている。また、鉄心スロットの近傍を符号１０２で示している。
図１（ｂ）において、鉄心スロット１２の近傍（符号１０２）を詳しく示している。鉄心スロット１２の中で、絶縁テープ１４に覆われている巻回された導体（コイル導体、コイルの一部）１３が二つあり、この絶縁テープ１４に覆われた二つの導体１３間には、相間絶縁材１６が挿入されている。さらに前記した二つの絶縁テープ１４に覆われている巻回された導体１３と相間絶縁材１６は、スロットライナー１５および鉄心スロット１２に挿入されている。
また、楔１７は、絶縁テープ１４に覆われた導体１３を鉄心スロット１２に固定するものである。
なお、より詳しい構成や含浸レジン（不図示）については、後記する。

本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０は、高電圧に対する耐圧と信頼性を確保するために、絶縁システム材料に生じるボイドや剥離などの空隙で起こる部分放電を抑制する構成をとることに特徴がある。
しかしながら、図１に示す高電圧機器用コイルの構造、構成による説明のみでは、わかりにくいこともある。そのため、次に、回転電機の固定子コイルや変圧器のモールドコイルなどの高電圧機器の絶縁システム材料に生じるボイドや剥離などの空隙で起こる部分放電を抑制する構成ならびにその原理と具体的方法について、まず先に説明する。
そして、それらの知見が図１の高電圧機器用コイルにどのように反映しているかを、再度、後で≪第１実施形態：高電圧機器用コイルその２≫、≪第１実施形態：高電圧機器用コイルその３≫として説明する。
なお、以下においては、＜部分放電を抑制する原理＞をまず説明し、その原理に基づいて、本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイルに実際に用いる絶縁システム材料、特性、構成等について、順に［絶縁性ガス発生剤］、［絶縁テープ］、［マイカテープ］、［含浸レジン］について説明する。

＜部分放電を抑制する原理＞
本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイルで部分放電を抑制する原理は、次のとおりである。
本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイルで用いる絶縁性ガス発生剤は、絶縁システム材料の各部に含むことが可能であり、部分放電のエネルギーによって分解されて、例えば、二酸化炭素のような絶縁性ガスを生成する特徴を有している。
二酸化炭素のような絶縁性ガスは、部分放電で生じる負性イオンを捕捉する働きを有し、さらに二酸化炭素は二次的な分解で電子付着性がより高い酸素分子も生成するため、前記負性イオンの捕捉を促進して、部分放電を抑制できる。
さらに前記の絶縁性ガス発生剤は、生成した絶縁性ガスが絶縁システム材料の空隙内やその近傍の圧力を高める働きがあるため、部分放電開始電圧をより高くできる効果も得られる。

前記の部分放電を抑制する原理を踏まえ、本発明の第１実施形態に係る絶縁性ガス発生剤は、部分放電の起こる可能性のあるエネルギーの範囲で分解して、絶縁性ガスを発生する性質を備える化合物を用いる。
なお、部分放電エネルギーの温度は、放電エネルギーの大きさにより異なるが３００℃〜１０００℃付近が一般的である。
一方、前記温度領域以外で分解して絶縁性ガスが発生する化合物は、部分放電を抑制する効果が低くなる場合がある。
その理由は、例えば３００℃未満で分解するような化合物は、固定子コイルの製造工程における２００℃前後の加熱硬化などの熱処理工程で分解してしまうためである。
また、分解温度が１０００℃を超えるような化合物は、部分放電のエネルギーで分解しにくいためである。

［絶縁性ガス発生剤］
本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０に用いる絶縁性ガス発生剤は、部分放電の起こりうる範囲のエネルギーで分解して絶縁性ガスを発生すれば良く、合成物または鉱物をふくむ炭酸塩類を用いることができる。
具体的に例示すれば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸亜鉛などが挙げられる。
これらの炭酸塩類は、単独で、または複数組み合わせて使用できる。
なお、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３、ＣａＣＯ３）は、サンゴ（珊瑚）の骨格を形成するが、炭酸カルシウム以外の前記の炭酸塩類も、同様の形態の塊や結晶を構成する。
これらの炭酸塩類に共通するのは、炭酸のＣＯ_３（ＣＯ３）であるので、前記の炭酸塩類、およびその他の炭酸塩類を「ＣＯ３骨格を有する化合物」と、適宜、表記する。

前記の本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０に用いられる絶縁性ガス発生剤は、粒子径や粒子形状に限定されるものではない。
ただし、粒子径は、１０ナノメートル〜１００マイクロメートルが良く、特に１０ナノメートル〜１０マイクロメートルの範囲がより好ましい。
その理由は、絶縁性ガス発生剤を絶縁材料に配合する際に、分散性や均一性を高められ、絶縁性ガス発生剤と絶縁材料との接触性が向上できるので、部分放電の抑制に効果があるからである。

前記の炭酸塩類、炭酸化合物は、所定の温度に達すると熱分解して、絶縁性ガスを発生する。絶縁性ガス発生剤によって発生する絶縁性ガスは、二酸化炭素、酸素などである。
これらの絶縁性ガスにおいては、電子付着性を示す二酸化炭素、酸素などが、部分放電で発生する負性イオンを捕捉する性質が高いため部分放電の抑制に効果が高いので、より好ましい。

［絶縁テープ］
絶縁テープは、導体（コイルの一部）または絶縁被覆を備えた導体の外周、あるいは導体を複数まとめた線輪（鉄心スロット外部のコイル）、または絶縁被覆を備えた導体を複数まとめた線輪の外周に巻回して用いられる。
この絶縁テープには、前記した絶縁性ガス発生剤を予め内包、塗布しておくことができる。
また、絶縁テープは、エポキシ樹脂などを含む樹脂組成物と組み合わせて使用することができる。
また、前記樹脂組成物にも、絶縁性ガス発生剤を配合しておくことができる。
また、絶縁テープとして、後記するマイカとフィルムまたは無機繊維を有するプリプレグマイカテープを用いることもできる。

[マイカテープ]
マイカテープ（絶縁テープの一種）は、導体または絶縁被覆を備えた導体の外周、あるいは導体を複数まとめた線輪または絶縁被覆を備えた導体を複数まとめた線輪の外周に巻回して用いられる。
固定子コイルの空隙は、絶縁システム材料のうち、前記のマイカテープの近傍で生じやすい傾向がある。このことから、マイカテープは、絶縁性ガス発生剤を配合する材料として適している。
本発明に用いるマイカテープは、フィルムまたは無機繊維などの基材、マイカペーパ、樹脂（バインダ）、絶縁性ガス発生剤などから構成される。

本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０に用いる絶縁性ガス発生剤は、マイカテープの基材、マイカペーパ、樹脂（バインダ）のいずれかに配合可能で、機器の絶縁システム材料で起こる部分放電の抑制に効果が得られる。
また、本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０に用いるマイカテープは、エポキシ樹脂などを含む含浸レジンと組み合わせて使用するドライマイカテープと、樹脂（バインダ、接着、結束用）を多く担持して、導体に巻回後に前記樹脂が接着、硬化して使用するプリプレグマイカテープがある。前記のドライマイカテープやプリプレグマイカテープが、一般的に対地絶縁の一つである主絶縁を形成する。

なお、プリプレグマイカテープは、ドライマイカテープと比較して、前記の樹脂を含む量が多い。この樹脂によって、マイカテープとフィルムあるいはガラスクロスとを接着させたり、導体全体を固着させたりする。また、ドライマイカテープは、前記の樹脂の含有量が少ないので、含浸レジンを用いる。
また、マイカテープの基材の材質は特に限定されるものではないが、フィルムとしては耐熱性や電気絶縁性の観点からポリイミドフィルム、アラミドフィルム、ポリエステルフィルムなどが良い。
また、マイカテープの基材の材質に無機繊維を用いる場合には、耐熱性や機械的特性の観点からガラス繊維やガラスクロスが良い。また無機繊維と有機繊維との織物も使用できる。

前記のマイカペーパは、集成マイカや、はがしマイカを使用可能であるが、導体やコイルへの巻回性や電気絶縁性の観点からは集成マイカが良い。
樹脂（バインダ）の材質は特に限定はなく、使用する耐熱性に応じてエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ポリエステル樹脂が使用できる。また、樹脂に硬化剤、触媒、硬化促進剤、架橋剤、可塑剤、充填剤なども併用することができる。

[含浸レジン]
本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０に適用される含浸レジンは、本発明に用いる前記の絶縁性ガス発生剤を配合することが可能であって、硬化後に高電圧機器の絶縁システム材料で起こる部分放電の抑制に効果が得られる。
本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０に適用される含浸レジンは、ベース樹脂としてエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などが良い。
特に、本発明に用いる絶縁性ガス発生剤の配合が容易であること、並びに硬化反応性、汎用性、取扱い性、耐熱性などの観点からエポキシ樹脂が好ましい。
さらに本発明の第１実施形態に用いる含浸レジンは、前記ベース樹脂とともに酸無水物硬化剤、アミン化合物、イミダゾール化合物、アセチルアセトネート化合物、金属系の錯体、触媒類、硬化促進剤、架橋剤、可塑剤、充填剤などを併用することができる。

≪第１実施形態：高電圧機器用コイル：その２≫
次に、前記の絶縁テープ、硬化性樹脂または含浸レジンおよび絶縁性ガス発生剤からなる絶縁システム材料を用いて製作した本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイルの詳細について説明する。

[絶縁システム材料]
本発明の第１実施形態の高電圧機器用コイル１０に適用した絶縁システム材料を示す例について説明する。

《絶縁テープ：ドライマイカテープ》
図１（ｂ）における絶縁テープ１４として用いるドライマイカテープをマイカペーパ（マイカ）とポリイミドフィルム（フィルム）を用いて構成した。
なお、ドライマイカテープに無機繊維が含まれることがある。
また、ドライマイカテープには、樹脂（バインダ）が付着することがある。
また、前記のドライマイカテープを厚さ１５０μｍとした。

《絶縁性ガス発生剤》
そして、絶縁性ガス発生剤を前記のマイカペーパとポリイミドフィルムを接着する樹脂（バインダ、接着、結束用）に分散して配合した。

《含浸レジンの組成》
また、後記する固定子コイルにおいて絶縁システム材料を硬化される際に用いる含浸レジンの組成について説明する。
含浸レジンの組成は、例として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸硬化剤、熱潜在性硬化促進剤としてマンガン[III]アセチルアセトネート、またはコバルト[III]アセチルアセトネートとした。
なお、マンガン[III]アセチルアセトネート、またはコバルト[III]アセチルアセトネートにおいて、[III]はローマ数字の３の意味である。表記上の都合により、代用している。
ただし、図３においては、ローマ数字の３を使用している。ローマ数字の３の意味である[III]は、マンガンあるいはコバルトが化合物としてのイオン価を示している。

≪絶縁システム材料の構成例≫
以上、説明した絶縁システム材料であるマイカテープ、含浸レジン、絶縁性ガス発生剤の組み合わせについて、前記した例、およびその他の材料や組み合わせを、図３に整理して、さらに説明する。なお、図２については後記する。

図３は、前記絶縁性ガス発生剤を配合したドライマイカテープと含浸レジンで構成した絶縁システム材料の構成例（例１〜例４）を示す図である。
図３において、絶縁システム材料の項目として、左端の欄に「マイカテープ」、「含浸レジン」、「絶縁性ガス発生剤」をあげている。また、最上欄に例１〜例４を項目としている。
マイカテープは、例１〜例４において共通の、ドライマイカテープ（厚さ１５０μｍ）を用いた。なお、ドライマイカテープの構成は前記したとおりである。
また、含浸レジンは、例１〜例４において共通の、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸硬化剤、マンガン[III]アセチルアセトネート硬化促進剤を用いた。

絶縁性ガス発生剤については、例１〜例４では異なる材料を用いており、以下のとおりである。
例１に適用した絶縁性ガス発生剤は、炭酸カルシウムである。
例２に適用した絶縁性ガス発生剤は、炭酸マグネシウムである。
例３に適用した絶縁性ガス発生剤は、炭酸カルシウムと炭酸リチウムの５０：５０の混合品である。
例４に適用した絶縁性ガス発生剤は、炭酸カルシウムと炭酸ストロンチウムの７０：３０の混合品である。

なお、例３において、炭酸カルシウムに炭酸リチウムを混合したのは、炭酸リチウムは、炭酸カルシウムに比較して、粒径を小さくできるので、部分放電を抑制する特性をさらに改善できる可能性があるからである。ただし、炭酸リチウムは炭酸カルシウムに比較して高価であるので、経済的なコストを考慮して、混合している。
また、例４において、炭酸カルシウムに炭酸ストロンチウムを混合したのも、ほぼ同様の理由である。
以上のように、ＣＯ３骨格を有する化合物であれば、異なる炭酸塩や炭酸化合物を混合することも可能である。異なる炭酸塩の混合比も様々に選択できる。

例１〜例４の絶縁システム材料に含まれている絶縁性ガス発生剤は、絶縁システム材料の空隙で生じる部分放電のエネルギー（温度範囲は３００℃から１０００℃）を受けて、二酸化炭素あるいは酸素に分解される性質がある。
このため、電子付着性を示す前記二酸化炭素あるいは酸素は、部分放電で生じた負性イオンを捕捉して部分放電の進展を抑制する。
また、空隙内には前記二酸化炭素や酸素が充填されて内圧が高まるため、パッシェンの法則に従い、空隙とその近傍は耐部分放電性が向上する。

≪第１実施形態：高電圧機器用コイル：その３≫
次に、図１（ａ），（ｂ）における本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０を適用した固定子コイル１１の詳細について説明する。

[固定子コイル]
図１（ａ）において、高電圧機器用コイル１０は、鉄心スロット１２の内部のみならず、複数の鉄心スロット１２の間にも線輪（鉄心スロット外部のコイル）として存在している。鉄心スロット１２の内部および外部に存在する高電圧機器用コイル１０によって、固定子コイル１１が構成されている。
図１（ｂ）において、本発明の第１実施形態に係る絶縁性ガス発生剤を含むドライマイカテープ（絶縁テープ１４）を巻回したコイル導体１３を、厚さ０．１３ｍｍのスロットライナー１５(材質：アラミド樹脂)を挿入した鉄心スロット内部に対して、相間絶縁材１６（材質：エポキシ樹脂とガラス繊維の積層板）を介して挿入する。
なお、スロットライナー１５は、前記した材質の絶縁性を有する有機フィルムであって、前記のドライマイカテープ（１４）を巻回したコイル導体１３を保護するとともに、挿入する際のガイドとなる。
その後、固定子コイルの内周側（１２）のコイル導体の再外周に楔１７（材質：エポキシ樹脂とガラス繊維の積層板）を挿入して固定し、前記した絶縁システム材料の含浸レジンを注入、硬化した。以上の製造方法で固定子コイル１１を製作した。

＜第１実施形態の効果＞
以上の構成によって、部分放電を抑制し、長い年月を経ても、電気絶縁性に優れた信頼性の高い高電圧機器用コイル、およびそれを用いた高電圧機器を提供できる。

≪第２実施形態：回転電機≫
次に、前記した電気絶縁性に優れた信頼性の高い高電圧機器用コイルを用いた回転電機について説明する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る回転電機２０の概観を示す断面斜視図である。
図２において、回転電機２０は、固定子が有する固定子コイル１８と、回転子が有する回転子コイル１９と、を備えて構成されている。回転電機２０には、高い電圧が加わるので、電気絶縁性に優れ、経年変化に耐えることが要求される。
回転電機２０の固定子コイル１８と、回転子コイル１９に、本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイルを用いることによって、部分放電を抑制し、長い年月を経ても、電気絶縁性に優れた信頼性の高い回転電機２０を実現する。
回転電機２０の固定子コイル１８と回転子コイル１９に用いる高電圧機器用コイルは、本発明の第１実施形態で説明した高電圧機器用コイル１０と基本的に同一であるので、重複する説明は省略する。
なお、回転電機２０を具体的に例示すれば、誘導電動機、同期電動機、発電機等がある。

＜第２実施形態の効果＞
以上、本発明の第２実施形態に係る回転電機では、前記のように、絶縁性ガス発生剤を含む絶縁システム材料を用いたため、耐部分放電特性を向上できる効果があり、部分放電を抑制し、長い年月を経ても、電気絶縁性と信頼性に優れた回転電機を提供することができる。

≪その他の実施形態≫
以上、本発明は、前記した各実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々、変更可能である。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。

《高電圧機器》
図１、図２において、回転電機の形態を図示したが、本発明の第１実施形態に係る高電圧機器用コイル１０は、回転電機に限定されない。
高電圧機器用コイル１０は、高電圧を用いる機器に有用である。この高電圧を用いる高電圧機器として、回転電機以外を例示すれば、モールド変圧器等の変圧器や、Ｘ線電源、スパッタ用電源等の高圧電源がある。
このような高電圧を用いている機器において、第１実施形態で説明した高電圧機器用コイルを用いることによって、部分放電を抑制し、電気絶縁性に優れた信頼性の高い高電圧機器を提供できる。

《絶縁性ガス発生剤》
本発明の第１実施形態の説明において、絶縁性ガス発生剤として、合成物または鉱物を含む炭酸塩類を例示した。絶縁性ガス発生剤が炭酸塩類の場合には、絶縁性ガスとして二酸化炭素、酸素が効果的であるからである。
しかしながら、絶縁性ガスとして有効なのは、前記の二酸化炭素、酸素に限定されない。
例えば、窒素、六フッ化硫黄等が絶縁性ガスとしての特性がよい。そのため、前記の窒素、六フッ化硫黄を組成として含む化合物であって、窒素、六フッ化硫黄を絶縁性ガスとして発生する絶縁性ガス発生剤も有効である。

《硬化性樹脂》
本発明の第１実施形態の説明において、コイル導体１３を鉄心スロット１２に収納する方法として、固定子コイルの内周側（１２）のコイル導体の再外周に楔１７を挿入して固定し、前記した絶縁システム材料の含浸レジンを注入、硬化した例を説明したが、この方法に限定されない。
絶縁テープ１４を巻回したコイル導体１３を絶縁テープ１４に担持している硬化性樹脂を成形硬化してから鉄心スロット１２に収納してもよい。

１０ 高電圧機器用コイル（固定子コイル）
１１、１８ 固定子コイル
１２ 鉄心スロット
１３ 導体、コイル導体、コイル（高電圧機器用コイル）
１４ 絶縁テープ、主絶縁（高電圧機器用コイル）
１５ スロットライナー
１６ 相間絶縁材
１７ 楔
１９ 回転子コイル
２０ 回転電機

Claims (12)

1. 絶縁テープを巻回したコイル導体を、含浸レジンで硬化した高電圧機器用コイルであって、
   前記絶縁テープまたは前記含浸レジンの少なくとも一つに絶縁性ガス発生剤が含まれる
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
2. 請求項１において、
   前記含浸レジンで硬化した高電圧機器用コイルは、前記絶縁テープを巻回したコイル導体を、鉄心スロット内に収納して前記含浸レジンを含浸硬化したものである
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記絶縁テープは、マイカ、バインダ、フィルムまたは無機繊維を有するドライマイカテープであり、
   該ドライマイカテープに絶縁性ガス発生剤が含まれる
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
4. 請求項３において、
   前記ドライマイカテープを構成するマイカ、バインダ、フィルムまたは無機繊維の少なくとも一つに前記絶縁性ガス発生剤が含まれる
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
5. 絶縁テープを巻回したコイル導体を、前記絶縁テープに担持している硬化性樹脂を成形硬化して鉄心スロット内に収納した高電圧機器用コイルであって、
   前記絶縁テープまたは前記硬化性樹脂の少なくとも一つに絶縁性ガス発生剤が含まれることを特徴とする高電圧機器用コイル。
6. 請求項５において、
   前記絶縁テープは、マイカ、フィルムまたは無機繊維を有すプリプレグマイカテープであり、
   該プリプレグマイカテープに絶縁性ガス発生剤が含まれる
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
7. 請求項６において、
   前記プリプレグマイカテープを構成するマイカ、硬化性樹脂、フィルムまたは無機繊維の少なくとも一つに絶縁性ガス発生剤が含まれる
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
   前記絶縁性ガス発生剤は、炭酸塩類または炭酸化合物である
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
   前記絶縁性ガス発生剤の平均粒子径は、１０ナノメートルから１００マイクロメートルである
   ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項において、
    前記絶縁性ガス発生剤の分解温度は、３００℃から１０００℃である
    ことを特徴とする高電圧機器用コイル。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の高電圧機器用コイルを用いる
    ことを特徴とする回転電機。
12. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の高電圧機器用コイルを用いる
    ことを特徴とする高電圧機器。

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