JPH0510898B2

JPH0510898B2 -

Info

Publication number: JPH0510898B2
Application number: JP2445884A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Yamada; Yasuo Ookawa
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1984-02-14
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1993-02-12
Also published as: JPS60170434A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の技術分野］本発明は電機巻線、例えば発電機や電動機等の
固定子巻線において、特に固定子鉄心のスロツト
外部に位置する巻線の端部コロナシールド層を形
成した電機巻線およびその製造方法に関するもの
である。［発明の技術的背景とその問題点］従来から、タービン発電機、水車発電機等の回
転電機において、特に高電圧機種では固定子鉄心
のスロツト外部に位置する固定子巻線の端部コロ
ナ防止対策が重要な問題となつている。第１図は、端部コロナシールド層を備えた電機
巻線端部の一部縦断面図を示すものである。第１図において、導体１の外周に施されている
絶縁層２の外周には、固定子鉄心３の挿入部から
外部にかけて、固定子鉄心内部コロナ防止用の導
電性層４が形成され、かつこの導電性層４端に電
気的に接続させて、巻線の端部コロナシールド層
５が導電性層４端から巻線端側（図示矢印方向）
にかけて形成され、この導電性層４の端部におけ
る電界の集中を緩和してコロナを防止している。ここで、導電性層４は、一般にはカーボンある
いは黒鉛の粉末を含有した塗料を塗布するか、ま
たはカーボンあるいは黒鉛の粉末を含有した塗料
を、シート（布）またはテープ状の繊維に含浸塗
布させてなる導電材を巻回することにより形成さ
れる。また、巻線の端部コロナシールド層５は、一般
には、樹脂に、カーボンブラツク、黒鉛あるいは
炭化ケイ素粉末（以下、SiCと称する）を含有さ
せた塗料（以下、SiC含有塗料と称する）を塗布
するか、またはこの塗料をシートまたはテープ状
の繊維に含浸塗布させてなるコロナシールド材や
含鉄アスベスト等を巻回することにより形成され
る。特に、高電圧機種における巻線の端部コロナシ
ールド層５としては、電圧非直線抵抗特性を有す
るSiC含有塗料を主体としたコロナシールド材が
使用されている。そして、一般に、この電圧非直
線抵抗特性を有するコロナシールド材の特性は、
電界をＥ、その時の電流をＩとした場合、Ｉ＝KEⁿ で表わされる。ここで、ｎ＝１の場合は直線性で
あり、ｎ＞１の場合は非直線性と称している。ところで、従来のSiC含有塗料による巻線の端
部コロナシールド層５の処理は、絶縁層２に直接
刷毛塗りして乾燥固化させることにより行なつて
いるものである。しかし、所望の電圧非直線抵抗特性を与えるた
めには、刷毛塗りと乾燥の操作を２〜４回繰り返
してSiC含有塗料の塗膜層を厚くすることが必要
であるばかりでなく、塗布むら等により、上記特
性のばらつきが大きい。そこで、最近では、作業性が容易で、SiC塗膜
層が均質化で特性のばらつきの小さいものして、
SiC含有塗料を、あらかじめシートまたはテープ
状の繊維に含浸塗布させてプリプレグ状に乾燥処
理したコロナシールド材（以下、SiCプリプレグ
材と称する）を、絶縁層２の外周に巻回して絶縁
層２のエポキシ系絶縁ワニス含浸処理、および加
熱硬化させて、絶縁層２の形成と同時に端部コロ
ナシールド層５も形成する方法が行なわれてい
る。しかし、従来のSiC含有塗料は、エポキシエス
テル樹脂、ビスフエノール系エポキシ樹脂、エポ
キシノボラツク樹脂、あるいはアルキツド樹脂に
SiCを含有して成り、当該SiC含有塗料をシート
またはテープ状の繊維に含浸塗布させてなるこの
種のSiCプリプレグ材は、巻線の含浸処理に使用
されるエポキシ系の絶縁ワニスに溶解するので、
端部コロナシールド層５を形成することができな
かつた。また、溶解したSiCで、含浸処理に使用
するワニスを汚損していた。このため、上記SiCプリプレグ材で端部コロナ
シールド層５を形成するには、絶縁層２を形成さ
せるためのエポキシ系絶縁ワニスの含浸処理と加
熱硬化処理を行なつた後、絶縁層２の外周にSiC
プリプレグ材を巻回し、SiCプリプレグ材の加熱
硬化処理を行なつていた。すなわち、巻線の絶縁
層２と、SiCプリプレグ材のそれぞれの加熱処理
を別々に行なわなければならず、作業時間が長く
なるばかりでなく、作業コストも高くなるという
問題がある。そこで、近年では、絶縁ワニスに溶解しないも
のとして、上記SiCプリプレグ材を十分に乾燥し
硬化させた材料（以下、SiCドライテープと称す
る）が開発されてきている。しかし、このSiCドライテープは、巻線の絶縁
層２の外周に巻回した後、絶縁層２を形成させる
ために絶縁ワニスを含浸させ、加熱硬化させる
と、巻回されたSiCドライテープのテープ相互の
重ね合わせ目に絶縁ワニスが侵入したまま硬化す
るので、端部コロナシールド層５は、SiCドライ
テープ層と絶縁ワニス層ができ、コロナ防止に有
効なSiCの分布が一様とならない。これは、SiC
プリプレグ材は半硬化状態なので粘着力を有する
が、十分に乾燥し硬化させたSiCドライテープは
粘着力が無いため、含浸処理時の絶縁ワニスをシ
ールすることができないためであり、この状態で
はコロナ防止効果が十分ではないという問題があ
る。［発明の目的］本発明の目的は、絶縁ワニスに溶解せず、かつ
絶縁ワニスを十分シールして均質な端部コロナシ
ールド層を形成して良好な電圧非直線抵抗特性を
確保でき、かつ高電圧機種に対しても極めて優れ
たコロナ防止効果を有すると共に、作業時間の短
縮化および作業コストの低減化を図ることが可能
な電機巻線およびその製造方法を提供することに
ある。［発明の概要］上記の目的を達成するために、まず、第１の発明では、導体の外周に施された
絶縁層の外周に導電性層を形成し、かつ導電性層
に電気的に接続させて当該導電性層端から巻線端
にかけて巻線の端部コロナシールド層を形成して
成る電機巻線において、巻線の端部コロナシール
ド層を、アクリル変性ポリブタジエン樹脂と炭化
ケイ素粉末とを主材とする材料をシートまたはテ
ープ状の繊維に含浸塗布させてなるプリプレグ状
のコロナシールド材を巻回することにより形成し
ている。また、第２の発明では、導体の外周に施された
含浸絶縁方式による絶縁層の外周に導電性層を形
成し、次に導電性層に電気的に接続させて当該導
電性層端から巻線端にかけて、アクリル変性ポリ
ブタジエン樹脂と炭化ケイ素粉末とを主材とする
材料をシートまたはテープ状の繊維に含浸塗布さ
せてなるプリプレグ状のコロナシールド材を巻回
して巻線の端部コロナシールド層を形成し、しか
る後に絶縁層の絶縁ワニス含浸処理および加熱硬
化処理を施すようにしている。さらに、第３の発明では、導体の外周に施され
たレジンリツチ絶縁方式による絶縁層の外周に導
電性層を形成し、次に導電性層に電気的に接続さ
せて当該導電性層端から巻線端にかけて、アクリ
ル変性ポリブタジエン樹脂と炭化ケイ素粉末とを
主材とする材料をシートまたはテープ状の繊維に
含浸塗布させてなるプリプレグ状のコロナシール
ド材を巻回して巻線の端部コロナシールド層を形
成し、しかる後に絶縁層の加熱硬化処理を施すよ
うにしている。［発明の実施例］以下、本発明を図面に示す一実施例について説
明する。本発明では、前述した第１図の巻線の端部コロ
ナシールド層５を、アクリル変性ポリブタジエン
樹脂とSiCとを主材とする材料を、シートまたは
テープ状の繊維に含浸塗布してなるプリプレグ状
のコロナシールド材を巻回することによつて形成
し、しかる後に含浸絶縁方式による絶縁層の絶縁
ワニス含浸処理および加熱硬化処理、またはレジ
ンリツチ絶縁方式による絶縁層の加熱硬化処理を
施すようにするものであり、以下この点について
具体的に述べる。まず、上記端部コロナシールド層５に用いるア
クリル変性ポリブタジエン樹脂には、基本構造式
（）を持つTE2000（日本曹達製ポリブタジエン
アクリレート）や、Ｅ−1000（昭和高分子製ポリ
ブタジエンアクリレート）等を使用する。また、
エポキシ変性ポリブタジエン樹脂には、基本構造
式（）を持つEPR−12B（日本曹達製ポリブタ
ジエンエポキシ）等を使用する。なお、「ポリ」
は、ブタジエンが多くあることを示す（基本構造
式中のｎで表示）ものである。通常は、本発明では、樹脂材として、アクリル
変性ポリブタジエン樹脂を使用するが、材料を半
硬化させてプリプレグ状態とするために行なつて
いる加熱乾燥時間を適性な時間とするために、エ
ポキシ変性ポリブタジエン樹脂を、必要に応じて
一部加えるようにしてもよい。また、本電機巻線の端部コロナシールド層５に
用いるSiC粒子としては、通常の市販品が使用で
き、かつその粒径についても特に制限はなく、用
途に応じて各種のものが用いられる。例えば、ニ
ツソランダム（太平洋金属社製SiC）、カーボラ
ンダム（米国、カーボランダム社製SiC）、信濃
電気製練社製SiCがある。さらに、本電機巻線の端部コロナシールド層５
に用いる、シートまたはテープ状の繊維として
は、ガラス繊維、有機繊維、ガラス不織布、有機
繊維不織布等の多孔性基材や、プラスチツクフイ
ルム等が用いられる。一方、電機巻線の端部コロナシールド層５は、
アクリル変性ポリブタジエン樹脂とSiC粉末とを
主材とする材料の塗料において、これらをプリグ
レグ状に効果させるためのアミン硬化剤、および
反応開始（ラジカル重合開始）剤や、粘度調整の
ための溶剤を、必要に応じて添加するようにして
もよいものである。次に、第１表は、SiC含有塗料の組成例を示す
ものである。この組成で得られた塗料を、厚さ
0.13mm、幅25mmのカガラスクロステープに、0.4
mmスリツターを通して塗布し、100℃で10分間乾
燥を行なつて、SiCプリグレグ材を得る。また、第２表は、これらの端部コロナシールド
層５の材料について、作業性および溶解性を示し
たものである。なお、比較例１、比較例２は、
SiCプリプレグ材で、エポキシノボラツク樹脂と
SiCとを主材とし、その主材をポリエステルクロ
ステープに塗布して半硬化させたもの（例えば、
ISOLA社製の217.01プリプレグテープ、217.02プ
リプレグテープ）、比較例３、比較例４は、SiC
ドライテープで、エポキシエステル樹脂とSiCと
を主材とし、その主材をポリエステルクロステー
プに塗布して硬化させたもの（例えば、ISOLA
社製217.11ドライテープ、217.12ドライテープ）
である。表から、本発明の材料は、アクリル変性ポリブ
タジエン樹脂を使用したので、プリプレグ状であ
るにもかかわらず、絶縁ワニスに溶解しないこと
がわかる。なお、比較例１、比較例２で、“02”
は“01”よりも粒子径が大きいことを示し、また
比較例３、比較例４で、“12”は“11”よりも粒
子径が大きいことを示すものである。

【表】

【表】次に、第２図は、上述した本発明の材料、およ
び従来の比較例の材料を、試験用の電機巻線に巻
回し、その後含浸絶縁方式による絶縁ワニス含浸
処理および加熱硬化処理、またはレジンリツチ絶
縁方式による加熱硬化処理を行なつた（以下、ワ
ニス処理有と称する）端部コロナシールド層（添
字ａ）と、既に絶縁ワニス含浸処理しかつ加熱硬
化させた試験用の電機巻線に、本発明の材料およ
び従来の比較例の材料を巻回し、その後これらの
材料を単独に加熱硬化させた（以下、ワニス処理
無と称する）端部コロナシールド層（添字ｂ）の
表面抵抗をそれぞれ示したものである。第２図において、比較例３のワニス処理有６ａ
および比較例４のワニス処理有７ａは、それぞれ
ワニス処理無の６ｂ，７ｂの値よりも高く、電圧
非直線性も損なわれる傾向にある。また、実施例
３のワニス処理有８ａは、同じくワニス処理無８
ｂよりも値は少々高くなるものの、電圧非直線性
が損なわれない。さらに、実施例１および実施例
２は、第２表に示すように、実施例３に比べて作
業性が劣るものの、表面抵抗は実施例３とほとん
ど同じ値となつている。なお、比較例１および比
較例２は、ワニス処理後に溶解して表面抵抗が測
定できないため、第２図への図示を割愛してい
る。以上、第２図で説明したように、本発明に使用
する材料はプリプレグ状であるため十分な粘着力
を有するので、上記材料を巻回する際に互いに粘
り合わされ、シール効果を発揮してワニス処理時
の浸透を防止し、均質な端部コロナシールド層５
を形成することができる。次に、第３表は、端部コロナ防止効果を見る指
標としての、可視コロナ開始電圧を示したもので
ある。表から、本発明に用いている材料は、ワニス処
理においても可視コロナ開始電圧が高い。これ
は、端部コロナシールド層５の形成に使用した本
発明のSiCプリプレグ材が、絶縁ワニスに溶解せ
ずかつプリプレグ材の持つ粘着力のためにシール
効果を発揮したので、極めて優れた端部コロナ防
止効果を維持していることがわかる。

【表】＊１：ワニスに塗膜が溶解するため測定不可
［発明の効果］以上説明したように本発明の電機巻線およびそ
の製造方法は、アクリルポリブタジエン樹脂と
SiCを主材とする材料を、シートまたはテープ状
の繊維に含浸塗布させてなるプリプレグ状のコロ
ナシールド材を巻回して巻線の端部コロナシール
ド層をて形成し、しかる後に含浸絶縁方式による
絶縁層の絶縁ワニス含浸処理および加熱硬化処
理、またはレジンリツチ絶縁方式による絶縁層の
加熱硬化処理を施すようにしたものである。従つて、コロナシールド材はアクリル変性ポリ
ブタジエン樹脂を使用しているので、絶縁ワニス
に溶解せず、プリプレグ状で粘着するので絶縁ワ
ニスをシールして均質な端部コロナシールド層を
形成することができる。これにより、端部コロナ
シールド層は良好な電圧非直線抵抗特性を確保で
き、かつ高電圧機種に対しても極めて優れたコロ
ナ防止効果を有すると共に、作業時間の短縮化お
よび作業コストの低減化を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はコロナシールド層を備えた巻線端部の
一部縦断面図、第２図は本発明と従来例のコロナ
シールド層の材料による電界と表面抵抗の関係を
示す特性図である。１……導体、２……絶縁層、３……固定子鉄
心、４……導電性層、５……端部コロナシールド
層、６ａ……比較例３（ワニス処理有）、６ｂ……
比較例３（ワニス処理無）、７ａ……比較例４（ワ
ニス処理有）、７ｂ……比較例４（ワニス処理無）、
８ａ……実施例３（ワニス処理有）、８ｂ……実施
例３（ワニス処理無）。

Claims

【特許請求の範囲】１導体の外周に施された絶縁層の外周に導電性
層を形成し、かつ前記導電性層に電気的に接続さ
せて当該導電性層端から巻線端にかけて巻線の端
部コロナシールド層を形成して成る電機巻線にお
いて、前記巻線の端部コロナシールド層を、アクリル
変性ポリブタジエン樹脂と炭化ケイ素粉末とを主
材とする材料をシートまたはテープ状の繊維に含
浸塗布させてなるプリプレグ状のコロナシールド
材を巻回することにより形成したことを特徴とす
る電機巻線。２導体の外周に施された含浸絶縁方式による絶
縁層の外周に導電性層を形成し、次に、前記導電性層に電気的に接続させて当該
導電性層端から巻線端にかけて、アクリル変性ポ
リブタジエン樹脂と炭化ケイ素粉末とを主材とす
る材料をシートまたはテープ状の繊維に含浸塗布
させてなるプリプレグ状のコロナシールド材料を
巻回して巻線の端部コロナシールド層を形成し、しかる後に、前記絶縁層の絶縁ワニス含浸処理
および加熱硬化処理を施したことを特徴とする電
機巻線の製造方法。３導体の外周に施されたレジンリツチ絶縁方式
による絶縁層の外周に導電性層を形成し、次に、前記導電性層に電気的に接続させて当該
導電性層端から巻線端にかけて、アクリル変性ポ
リブタジエン樹脂と炭化ケイ素粉末とを主材とす
る材料をシートまたはテープ状の繊維に含浸塗布
させてなるプリプレグ状のコロナシールド材を巻
回して巻線の端部コロナシールド層を形成し、しかる後に、前記絶縁層の加熱硬化処理を施し
たことを特徴とする電機巻線の製造方法。