JPH0515219U - 電気機器の絶縁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックコーティング層中の気孔による絶
縁耐力の低下を防止する。 【構成】 導体３上に表面粗さ２０〜４０μｍの凹凸を
有するセラミックコーティング層４を設け、このセラミ
ックコーティング層４の上に無機塗料層５を設け、これ
を鉄心１の溝２内に配す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、導体と鉄心との間の絶縁を必要とする電気機器に適用される絶縁構 造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年のセラミックス薄膜作成技術の進歩により、セラミックコーティングによ る絶縁電線が開発されており、従来の有機系材料被覆では成し得なかった３００ ℃以上の高耐熱性や高電圧性が実現されるようになった。そして、このセラミッ クコーティング絶縁電線を高耐熱性の要求される回転電機、変圧器、リアクトル などの電機機器へ応用することが検討されている。

【０００３】 すなわち、例えば回転電機の回転子において、従来、導体に有機系材料の絶縁 を施したコイルを鉄心の溝内に嵌め込んでいたが、図５に示すように導体０１に セラミックコーティング層０２を施したコイル０３を、鉄心０４の溝０５内に嵌 め込んで収納することにより耐熱性を向上させている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、導体０１の表面に結合されているセラミックコーティング層０２は 、数μｍ〜数百μｍの厚さであり、導体０１と比較して線膨張率が著しく小さい 。特に、導体０１としては通常、銅を用いるが、銅の線膨張率はα＝１．６×１ ０^-5／℃と非常に大きいので、これと比べるとセラミックコーティング層０２の 線膨張率は約１ケタ小さくなる。

【０００５】 したがって、かかるコイル０３に熱がかかると、セラミックコーティング層０ ２は導体０１と一緒に伸びることができず、大きな熱応力がセラミックコーティ ング層０２に加わることになる。そして、このような温度上昇及び下降の繰り返 し、いわゆるヒートサイクルなどによりセラミックコーティング層０２にクラッ クが発生し、導体０１の表面から剥離してしまい、電機機器の故障・事故に至る という問題がある。

【０００６】 一方、セラミックコーティング層０２を導体０１表面にコーティングする場合 、比較的接着強度が大きい溶射法によっても、形成されたセラミックコーティン グ層０２中に微小な空隙（気孔という）が存在し、この気孔が電機的な絶縁性能 に大きな影響を及ぼすという問題がある。つまり、気孔の大きさが大きかったり 、量が多かったりすると、絶縁耐力が低下し、破壊電圧が低下するという問題が 生じる。特に、湿度が高い環境下では絶縁抵抗の低下が著しく、耐電圧特性が悪 化する。そして、このような状況下で運転する場合、電気機器の故障、事故に至 るという問題が、前述の問題と共に存在する。

【０００７】 本考案はこのような事情に鑑み、セラミックコーティング層中の気孔による絶 縁耐力の低下を防止する電気機器の絶縁構造を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成する本考案に係る電気機器の絶縁構造は、表面粗さ２０〜４０ μｍの凹凸を有するセラミックコーティング層と、このセラミックコーティング 層上に形成された無機塗料層とを有する導体を、鉄心の溝内に配してなることを 特徴とする。

【０００９】

【作用】

前記構成の絶縁構造では、セラミックコーティング層の表面に形成された無機 塗料層によりその気孔が封止され、絶縁耐力の低下が防止される。 また、セラミックコーティング層の表面が凹凸となっているので、無機塗料層 が導体との間の摩耗劣化により削りとられてもセラミックコーティング層の凸部 の先端が露出するだけで、凹部に入り込んだ無機塗料層が残り、耐湿性が維持さ れる。 つまり、上記構成では、摩耗劣化についてはセラミックコーティング層の凸部 分の先端で受けることで耐摩耗性を維持することができ、一方、吸湿については 摩耗劣化後もセラミックコーティング層の凹部に残っている無機塗料層で防ぐこ とにより耐湿性を維持することができる。

【００１０】 因みに、表面粗さ２０〜４０μｍの凹凸の有さないセラミックコーティング層 上に無機塗料層を形成した場合には、例えば機器の運転・停止時の冷熱サイクル や振動によって、導体表面のセラミックコーティング層上に施されている無機塗 料層と鉄心の溝との間で摩耗劣化が生じ、気孔防止のための無機塗料層が削り取 られて消失してしまう。したがって、最終的にはセラミックコーティング層が表 面に現われてしまい、吸湿により絶縁耐力の低下が生じる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案を実施例に基づいて説明する。

【００１２】 図１には一実施例に係る回転機の回転子の断面を示す。同図に示すように鉄心 １の溝２内には、銅線からなる導体３が納められており、この導体３の表面には セラミックコーティング層４及び無機塗料層５が施されている。

【００１３】 ここで、内側のセラミックコーティング層４には、耐熱性の他、耐電圧特性、 耐機械強度特性などが優れた素材、例えばアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が用いられる 。また、セラミックコーティング層４は、例えば溶射法により表面に２０〜４０ μｍの多数の凹凸ができるように形成する。

【００１４】 一方、セラミックコーティング層４上の無機塗料層５は、気孔封止に用いられ る耐熱性の高い無機塗料、例えば結合剤としてのアルキルシリケート又はアルコ キシドと骨材としてのシリカとからなる無機塗料を用いて形成される。 また、無機塗料層５は、無機塗料をエアスプレー等を用いて塗布後、乾燥する ことにより形成される。

【００１５】 本実施例の絶縁構造の要部拡大図を図２（Ａ），（Ｂ）に示す。図２（Ａ）は 、無機塗料層５を形成した後、使用初期の状態であり、図２（Ｂ）は使用による 摩耗劣化後の状態である。これらの図に示すように、摩耗劣化により無機塗料層 ５の表面が削りとられるが、セラミックコーティング層４の凸部の先端が露出す るだけであり、凹部に入り込んだ無機塗料層まで削りとられることはない。 そして、かかる図２（Ｂ）の状態において、摩耗劣化はセラミックコーティン グ層４の凸部の先端で受けて耐摩耗性を維持すると共に、凹部に残っている無機 塗料層５により吸湿を防ぎ、耐湿性を維持することになる。

【００１６】 ここで、セラミックコーティング層４の表面に表面粗さ２０〜４０μｍの凹凸 をつける方法としては、例えば溶射材としてのアルミナ粉末の粒子の粒径を大き くすればよく、好ましくは４０μｍ〜１０５μｍの粒度分布の溶射材を用いるの がよい。

【００１７】 溶射材として粒径４４〜１０５μｍのアルミナ粒末を導体にプラズマ溶射して 表面粗さ２０〜４０μｍのセラミックコーティング層を形成し、この上にアルキ ルシリケート（又はアルコキシド）とシリカとからなる無機塗料を塗布して気孔 を封止した（実施例）。 かかる実施例の絶縁層について、摩耗劣化前と摩耗劣化後の吸湿条件下の絶縁 抵抗（ＭＳＬ）及びＡＣ絶縁破壊電圧相対値（％）を測定したところ図３及び図 ４の結果が得られた。 なお、吸湿条件は両者共、相対湿度９５％以上の吸湿バス中に７２時間放置と した。また、摩耗劣化条件は、針先端半径０．１mm、引掻き荷重４００ｇ、引掻 き摩耗回数１０００回の繰り返し引掻き摩耗とした。

【００１８】 一方、比較のため、粒径１０μｍ以下のアルミナを溶射することによりセラミ ックコーティング層の表面粗さを５〜１０μｍ程度としたもの（比較例１）、及 び粒径１０〜４４μｍのアルミナを溶射することにより表面粗さ１０〜２５μｍ 程度としたもの（比較例２）についても同様に試験した。この結果も併せて図３ 及び図４に示す。

【００１９】 図３及び図４に示す結果より、表面粗さ２０〜４０μｍのセラミックコーティ ング層の上に無機塗料を塗布した実施例は比較例１，２と比較して摩耗劣化して も絶縁抵抗やＡＣ絶縁破壊電圧相対値の低下が著しく小さいことが認められる。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る絶縁構造は、表面粗さ２０〜４０μｍのセ ラミックコーティング層の上に無機塗料層を有するので、セラミックコーティン グ層の気孔による絶縁耐力の低下が無機塗料層により防止されると共に該無機塗 料層が摩耗劣化しても表面凹部に残る無機塗料層により耐湿性が維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る絶縁構造を示す構成図である。

【図２】図１の絶縁構造の作用を示す説明図である。

【図３】吸湿時の絶縁抵抗特性を示す説明図である。

【図４】吸湿時のＡＣ絶縁破壊電圧特性を示す説明図で
ある。

【図５】従来技術に係る絶縁構造を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 鉄心 ２ 溝 ３ 導体 ４ セラミックコーティング層 ５ 無機塗料層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面粗さ２０〜４０μｍの凹凸を有する
   セラミックコーティング層と、このセラミックコーティ
   ング層上に形成された無機塗料層とを有する導体を、鉄
   心の溝内に配してなることを特徴とする電気機器の絶縁
   構造。