JPH077878A - 高電圧部品の外面を絶縁する壁構造体及びその形成方法 - Google Patents

高電圧部品の外面を絶縁する壁構造体及びその形成方法

Info

Publication number
JPH077878A
JPH077878A JP3351452A JP35145291A JPH077878A JP H077878 A JPH077878 A JP H077878A JP 3351452 A JP3351452 A JP 3351452A JP 35145291 A JP35145291 A JP 35145291A JP H077878 A JPH077878 A JP H077878A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating layer
wall structure
inner insulating
layer
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3351452A
Other languages
English (en)
Inventor
Franklin T Emery
ティモシー エメリー フランクリン
Leonard B Simmonds
ブライアン シモンズ レオナード
Emil Michael Fort
マイケル フォート エミール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPH077878A publication Critical patent/JPH077878A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S174/00—Electricity: conductors and insulators
    • Y10S174/13—High voltage cable, e.g. above 10kv, corona prevention
    • Y10S174/26—High voltage cable, e.g. above 10kv, corona prevention having a plural-layer insulation system
    • Y10S174/27—High voltage cable, e.g. above 10kv, corona prevention having a plural-layer insulation system including a semiconductive layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電圧コイル巻線間の空隙を無くするのに有
効な絶縁壁を、高電圧コイルの周りに形成する。 【構成】 外部が凸凹な高電圧コイル（１）の外面を絶
縁する壁構造体（３０）は、表面が凸凹であるためにコ
イル外面に生じた空隙（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）を充
填するための硬化可能な充填材で形成された内側絶縁層
（３１）と、内側絶縁層を包囲する外側絶縁層（２８）
と、内側絶縁層と外側絶縁層との間に設けられていて、
内側絶縁層内の電気応力、特に、絶縁材料を形成する硬
化可能な充填材を高電圧コイルの外面上に付着させた後
に残っている空隙中の電気応力を減少させる半導体層
（３２）とを有する。かかる絶縁壁構造体を用いると、
内側成形層内の電気応力を減少させ、それにより、内側
成形層内に存在する空隙中に、損傷を引き起こすような
電気アークの生じる恐れが少なくなるので、高電圧コイ
ルの寿命が伸びるという利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、凸凹な表面を
備えた高電圧部品を被覆する絶縁体に関し、特に、構成
材料である絶縁物中に望ましくない空所を生じさせる傾
向のあるローベル（Roebeled）ストランド又は素線が外
面に設けられている高電圧コイルを被覆する絶縁壁構造
体及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流発電機（同期発電機）で用いられる
高電圧コイルを絶縁するための壁構造体は従来技術にお
いて知られている。かかる壁構造体は、コイル素線を統
合してコイル・スタック（積重ね体）の状態にした後、
絶縁性で熱硬化性のエポキシで処理された材料のストリ
ップをコイル・スタックの頂面及び底面に付着させて形
成される。次に、コイル及びエポキシ処理材料を加熱可
能なプレス組立体の中に置く。プレス組立体は、エポキ
シ処理材料のストリップを加熱すると同時に圧縮し、そ
れにより、エポキシ処理材料のストリップは、先ず最初
に、液化してコイル外部の凸凹な表面の間に生じる空間
を満たし、次いで、硬化する。マイカテープ接地用壁を
統合状態のコイルの周りに形成し、これに、エポキシ樹
脂を真空含浸させる。接地用壁は、導電性のワニスを含
浸マイカテープに塗布すれば完成する。次に、その結果
得られたコイルを交流発電機（同期発電機）に組み込
む。
【０００３】望ましくない渦電流の発生のためにこれら
コイル中に生じる場合のある損失を最少限に抑えるた
め、これらコイルの巻線は、ローベル・バー（Roebel b
ar）と呼ばれる編組の形態に撚り合わせられる。かかる
ローベル・バーの外面は途切れ途切れの度合い、即ち、
不連続の度合いがひどい。その理由は、比較的厚くて平
らな素線（ストランド）がコイル表面上において同一平
面上で互いに滑らかに整列しないで、ばらばらな状態で
オーバーラップするからである。撚り合わされてオーバ
ーラップしているローベル素線によって生じた表面不連
続部はコイルの外面に多数の空隙（当該技術分野では、
「ボイド・スペース（void space）」とよばれる場合も
ある）を生じさせる傾向があるが、もし各空隙を絶縁材
料で完全に塞ぎ、或いは、充填しなければ、かかる空隙
は、望ましくないアークを生じさせる潜在的な場所とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】残念なことには、溶融
状態の硬化性エポキシ材料を加圧下でかかるコイルの外
面に付着させる従来法は、高電圧コイルの外面の周りに
存在する、アークを発弧させる空隙の全てを充填する上
で、必ずしも完全に成功していたわけではない。したが
って、これらコイルの多くのものでは、エポキシ絶縁材
料が圧力下で硬化した後、気泡がこのエポキシ絶縁材料
中に残る。これら気泡は、コイルを約２０ｋＶの公称電
圧で動作させると、放電を生じる場所となる場合があ
り、また、経験の示すところによれば、ボイド・スペー
ス又は空隙の数が比較的少なくてもこれらの中にたとえ
僅かでもアークが生じると、かかるコイルの４０年の予
想寿命が２０年以下にまで極端に短くなる場合がある。
【０００５】明らかに、外面にローベル素線を有する高
電圧コイルの周りに絶縁壁を施す新規な方法であって、
これらコイルの巻線間のボイド・スペース又は空隙を無
くするのに一層有効な方法が要望されている。理想的に
は、かかる壁構造体は、かかる空隙の数を減少させるだ
けでなく、これら空隙中に生じる電気応力を一段と減少
させることができるべきである。最後に、もし、かかる
新規且つ改良型の壁構造体の形成が従来の製造装置及び
方法に適合し、従って、かかる壁構造体の製造設備の全
部を交換する必要がなければ、これは望ましいことであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】高電圧部品の外面を絶縁
する本発明の改良型壁構造体は、高電圧部品の表面に付
着された絶縁材料から形成された内側絶縁層と、壁構造
体を接地する外側の接地用壁と、内側絶縁層中の電気応
力を減少させる半導体材料の層とを有する。半導体層は
好ましくは内側絶縁層の外面と接地用壁の内面との間に
設けられる。改良型壁構造体は、高電圧部品と半導体材
料の層との間に設けられていて、内側絶縁層への電気応
力を一段と減少させる接続手段を更に有するのが良い。
【０００７】本発明の絶縁壁構造体は、外面にローベル
素線が設けられた高電圧コイルに使用するのが最適であ
る。本発明をかかるコイルに適用する場合、内側絶縁層
は好ましくは、ローベル素線が幾何学的に凸凹であるた
めに高電圧部品の表面上に生じる空隙を充填するのに有
効な硬化性の非導電材料、例えば、エポキシから形成さ
れる。さらに、半導体層も同様に、硬化性の材料、例え
ば、炭素入りエポキシから形成されて、絶縁層と半導体
層が両方とも単一の強固な壁構造体の中に一体的に成形
できるようになることが好ましい。半導体層は半導体の
性質を有するので、内側絶縁層中の電気応力、特に、硬
化性のエポキシがコイル上に存在する多数の空隙の全て
を完全に充填することはできなかったために内側絶縁層
中に存在する小さな空気ポケット中の電気応力が効果的
に減少する。本発明は特に、２０〜２４ｋＶで動作する
ローベル素線を備えるコイルに適用できる。かかる動作
条件のもとでは、この半導体層を形成する半導体材料の
抵抗は、約５，０００〜５０，０００Ω／ｃｍ２、好ま
しくは、８，０００〜２０，０００Ω／ｃｍ２のオーダ
ーである。
【０００８】本発明は更に、外部にローベル素線を備
え、絶縁層に僅かな電気応力を及ぼすに過ぎない電気部
品、例えば、高電圧コイルの周りに絶縁壁構造体を形成
する方法を提供する。この方法では、硬化性の絶縁材
料、例えば、エポキシを液化し、次に、加圧下で電気部
品の外面の周りに施して、ローベル素線が設けられてい
るために生じている空隙を充填させる。これと同時に、
硬化性の半導体材料、例えば、炭素入りのエポキシを絶
縁層の外面の周りに施して、内側絶縁層と半導体層の両
方が共に硬化して単一の一体壁構造体を形成するように
する。
【０００９】
【実施例】今、図１及び図２参照すると（図中、同一の
参照番号は同一の部分を示すものとする）、本発明の目
的は、交流発電機又は同期発電機で用いられる形式の高
電圧部品、例えば高電圧コイル部分１の絶縁壁構造体を
提供することにある。かかるコイル部分１は、各々横断
面が全体として矩形の銅素線４を統合して形成したアレ
ー３を有する。アレー３では、これら素線４では列状且
つ柱状に配列されている。かかる素線アレー３は、交流
発電機または他の回転電機内におけるコイル部分１の動
作中、放熱のためのガス、例えば水素を導く一又は二以
上の通風路５を有する。図１に示す素線アレー３では、
この通風路５は、図示のように素線４を積み重ねて形成
した２つの柱状体の間に位置している。かかる通風路は
典型的には、ベントチューブと呼ばれることもある通風
管（図示せず）を収容している。変形例においては、か
かる通風路を素線４のうちの何本かにそれら自体に組込
んでもよい。コイル素線４のアレー３は通常は、図１に
示すコイル部分１の斜視図の後方部分の近くに断面で示
す絶縁壁構造体７（図２参照）によって完全に被覆され
ている。
【００１０】本発明の絶縁壁構造体は多数の高電圧部品
のうち任意の一つと関連して用いるのが有利であるが、
交流発電機で用いられる形式の高電圧コイル部分１に用
いるのが最適である。かかるコイル部分１は使用にあた
っては、かかる交流発電機の固定子組立体１１のスロッ
ト９に嵌め込まれている（図２参照）。かかる交流発電
機の効率を最高にするためには、これらコイル部分１の
各々を形成する銅素線４のアレー３を流れる望ましくな
い渦電流の量を無くし、或いは少なくとも減少させるこ
とが重要である。従って、頂端部及び底端部１３，１４
の素線は編組されてそれぞれローベル素線（Roebeled s
trand)１５ａ，ｂ及び１６ａ，ｂを形成している（図１
参照）。かかる「編組」状態のローベル素線１５ａ，ｂ
及び１６ａ，ｂは、エネルギーを弱める渦電流を効果的
に無力化させるために示されており、もしこのように構
成しなければ、かかる渦電流は素線アレー３中を自由に
流れることになる。残念ながら、かかるローベル素線１
５ａ，ｂ及び１６ａ，ｂは幾何学的に撚り合わせてオー
バーラップ状態になっているので、素線アレー３の頂端
部１３及び底端部１４において多数の凸凹な部分１８
ａ，ｂ，ｃを生じる。絶縁壁構造体７の大部分を形成す
る絶縁性エポキシ材料は、空隙又はボイド・スペースを
生じさせる気泡を生成させないで、これら凸凹部分１８
ａ，ｂ，ｃを完全に充填することは困難である。しかし
ながら、かかる空隙の形成と関連のある問題点を十分に
理解する前に、アレー３の素線４の間で且つこれらの周
りに在る全ての絶縁材料の構造と組立て法を明確に理解
する必要がある。
【００１１】再び図１を参照すると、コイル１の個々の
素線４は紙−薄手絶縁シート層２０によって互いに絶縁
されており、紙−薄手絶縁シート層２０は、薄手のガラ
ス布に絶縁性エポキシ樹脂を含浸して形成するのが良
い。これらの層２０は薄いものであるのがよい。という
のは、コイル１を通って導かれる電圧がたとえ２５ＫＶ
という高い電圧であっても、隣合う個々の素線４間の電
圧は僅か約５ボルトであり、これは電流がコイル１中を
流れているときに個々のコイル素線４のインピーダンス
によってのみ生じる。これとは対照的に、コイル１の素
線４とアースとの間の電位差は２０ｋＶのオーダーであ
る。したがって、上述の絶縁壁構造体７で構成される一
層重い絶縁物が素線アレー３全体を包囲している。この
壁構造体７は一般に、素線アレー３の頂端部１３及び底
端部１４上に施されたエポキシ含浸ダクロン（Dacron：
登録商標）フェルトの層で作られた内側絶縁層２６と、
エポキシを含浸させたマイカテープの絶縁層２６で形成
されると共にフェルトの層２６上に且つ図示のようにぐ
るりと設けられた接地用壁２７と、導電性塗料で形成さ
れた外側導電層２９とを有する。従来型絶縁壁構造体７
の製造に当たり、エポキシ２８を含浸させた絶縁性マイ
カのテープ状ストリップを、エポキシ含浸ダクロンフェ
ルトの層２６を素線アレー３の頂端部１３及び底端部１
４上に施した後、ストランド素線アレー３の周りにぐる
りと巻き付け、次に、コイル部分１全体を加熱可能なプ
レス組立体（図示せず）によって加熱すると同時に圧縮
する。加熱可能なプレス組立体は、層２６，２８の両方
のエポキシ材料をそれらの溶融温度よりも高い温度に
し、最終的に、これらの硬化温度にする。壁構造体７を
完全なものにするためには、導電性ポイントまたはワニ
スの層を、硬化後のエポキシ・マイカの層２８の外面上
に付着させて接地用壁２７を完成させる。
【００１２】最終的には内側絶縁層２６を形成する材料
の液化と圧縮の両方を同時に行えば、オーバーラップ状
態のローベル素線１５ａ，ｂ及び１６ａ，ｂによって生
じる凸凹な部分１８ａ，ｂ，ｃ内の空隙を大体無くせる
が、残念なことに、かかる空隙の全てを除去することは
できない。したがって、注意深く制御された製造条件の
下であっても、液化して圧縮したエポキシ樹脂がコイル
アレー３の頂端部１３及び底端部１４の凸凹な部分の全
てを充填できなければ、製造されたかかるコイル部分の
全ての製品不合格率が相当大きくなる場合が結果として
生じる。
【００１３】図３は本発明の絶縁壁構造体３０を示して
いる。上述の従来技術と同様に、本発明の壁構造体３０
は、ローベル素線１５ａ，ｂ及び１６ａ，ｂによって生
じた凸凹な空間または部分１８ａ，ｂ，ｃを満たすこと
ができる非導電性の熱硬化性エポキシ材料から形成され
た内側絶縁層３１を有する。好ましい実施例では、層３
１は、マイカ紙とＢ段階エポキシを組み合わせて形成し
たものである。しかしながら、従来型壁構造体７とは異
なり、本発明の壁構造体３０は内側絶縁層３１と接地用
壁２７との間に半導体材料の層、即ち、半導体層３２を
有する。好ましい実施例では、半導体層３２は、炭素入
りのエポキシ材料のペーストから形成されており、この
ペーストは、熱と圧力を同時に加えて壁構造体３０を製
造すると、内側絶縁層３１を形成する非導電性エポキシ
に融着して構造的にこれと一体になることができる。そ
の結果得られた、層３１と層３２の結合性により、従来
型壁構造体７と関連のある同種の構造的な結合性が得ら
れるだけでなく、２つの層３１，３２の間の追加の空隙
形成の防止に役立つ。図３に示すように、半導体層の外
面は、従来技術と関連して説明した接地用壁２７と構造
的に同一の接地用壁２７によって被覆されている。
【００１４】好ましい実施例では、半導体層３２の抵抗
率は、絶縁層３１中の電気応力を実質的に減少させるほ
ど小さいが、アレー３中の個々の素線間に望ましくない
短絡状態の生ずる恐れがないほど大きく選択されてい
る。従って、コイル素線のアレー３に印加される電圧は
２０〜２５ＫＶのオーダーである場合に、半導体層３２
の抵抗は、単位面積（１平方センチメートル）当たり約
５，０００〜５０，０００Ωの間、より好ましくは、約
８，０００〜２０，０００Ω／ｃｍ２の間にあるよう選
択される。
【００１５】内側絶縁層３１に加わる電気応力を事実上
無くすため、本発明の絶縁壁構造体３０の半導体層３２
を、接続用インタフェース３５を用いて、素線アレー３
の頂端部１３または底端部１４のいずれか一方において
素線１５ａ，ｂまたは１６ａ，ｂの一方に電気的に接続
するのが良い。構造的には、この接続用インタフェース
３５は、内側絶縁層３１を形成する絶縁性充填材に設け
られた開口部に過ぎず、半導体層３２を形成する半導体
エポキシ樹脂は、層３１と層３２の両方を形成するエポ
キシ材料に熱と圧力の両方を同時に加えると、この開口
部に入り込むことができる。かかる接続用インタフェー
ス３５を本発明の絶縁壁構造体３０内に設けると、内側
絶縁層３１中の総電位はかなり低くなる。これについて
は、図７を参照して後で一層詳しく説明する。かかる接
続用インタフェース３５を本発明の絶縁壁構造体７に用
いると、半導体層３２を形成する材料の抵抗はかかる接
続用インタフェース３５を設けない場合のこの層の抵抗
よりも高いので好ましい。具体的にいえば、この抵抗
は、接続用インタフェース３５を設けない場合には単位
面積当たり約１０，０００Ωであるが、かかるインタフ
ェース３５を設けると、単位面積当たり約４００００Ω
のレベルまで大きくなる。
【００１６】図５は、本発明の絶縁壁構造体３０の変形
例を示しており、この変形例では、半導体層は、コイル
・アレー３の頂端部１３及び底端部１４だけを被覆する
２つの層３８ａ，ｂに分割されている。内側絶縁層３１
はアレー３の頂端部１３のローベル素線１５ａ，ｂとア
レー３の底端部１４のローベル素線１６ａ，ｂを互いに
完全に絶縁しているので、半導体層３８ａ，ｂのそれぞ
れをコイル・アレー３に別々に接続する２つの接続用イ
ンタフェース４０ａ，ｂを設けるのが良い。本発明のこ
の特定の実施例は、高電圧コイル部分１の周りにおける
絶縁性を全体として幾分向上させるという利点がある。
その理由は、素線アレー３の側部が、内側絶縁層３１及
び接地用壁２７の内側層２８から形成された絶縁性充填
材で完全に被覆されているからである。しかしながら、
側部には半導体材料がないので、側部の電気応力は、図
３に示す本発明の第１の実施例に対するレベルまでは減
少しないであろう。しかしながら、これは些細なことに
過ぎない。というのは、絶縁材料中で生じる恐れのある
空隙部分の殆ど全ては、素線アレー３の頂端部１３及び
底端部１４で生じるであろうからであり、またこれらは
不連続な表面という特徴のあるアレー３の領域であるか
らである。
【００１７】図６Ａ及び図６Ｂは本発明の動作原理を説
明する略図である。図６Ａは、従来型壁構造体７の接地
用壁２７及び内側絶縁層２６が本質的にどのように２つ
の直列接続のコンデンサ（キャパシタ）を形成するか、
を示しており、この場合、上側のコンデンサの両電極
は、導電性塗料の層２９及び接地用壁のマイカ・エポキ
シ層２８と半導体層３２との間のインタフェースによっ
て形成され、下側のコンデンサの両電極は、上述の層２
８と層３２の間のインタフェース及び素線アレー３の表
面によって形成されている。層２５を形成する絶縁材料
が受ける電気応力は、絶縁壁構造体７のリアクタンスに
正比例し、このリアクタンスは図６Ａに概略的に示すコ
ンデンサのキャパシタンスに逆比例する。もしこのリア
クタンスを小さくすべきであるならば、素線アレー３の
周りの絶縁壁構造体のキャパシタンスを大きくする必要
がある。図６Ｂは、本発明の絶縁壁構造体３０の中に半
導体層３２を設けることによってこのキャパシタンスを
どのように確かに増大させているか、を示している。半
導体層３２の導電性により、素線アレー３の表面及び層
２８，３２間のインタフェースによって形成されるコン
デンサ板の間の距離は効果的に減じられる。更に、少な
くとも本発明の図３の実施例に関しては、板３及び２９
の面積は増大している。というのは、電気応力は、素線
アレー３の頂端部１３及び底端部１４だけにはもはや存
在せず、半導体層がアレー３を完全に包囲しているの
で、今や、素線アレー３の側部を全て包囲している。板
の間の距離の減少に加えて、コンデンサ板のサイズのこ
の効果的な増大により、周知の式であるＣ＝ｋＡ／ｄに
従ってキャパシタンスが大きくなる（それ故、絶縁壁構
造体３０のリアクタンスが減少する）。なお、上式中、
ｋは比誘電率、Ａはキャパシタ板の面積、ｄは板の相互
離隔距離である。
【００１８】図７は、板中の電気応力の減少の観点にお
いて、従来型絶縁壁７の能力と本発明の絶縁壁３０の能
力を相対的に比較するグラフである。このグラフの縦軸
は、コイル素線を覆う絶縁壁内における望ましくないア
ークの発生の結果としてコイル部分１内に生じる電流損
失量と比例する「タンジェントデルタ（tan δ）」で知
られる量を示し、グラフの横軸は、ｋＶで表示された電
位差を示す。破線のグラフＡは、従来型絶縁壁構造体７
に関して電圧の上昇と共にどのようにtan δが増大する
かを示し、実線のグラフＢは、図４及び図５に示す本発
明の２つの実施例のいずれか一方について電圧の上昇と
共にどのようにtan δが増大するかを示している。これ
らグラフ線を大まかに比較して分かったことは、本発明
の絶縁壁３０についてはtan δが（それ故、電気応力
も）一層小さくなるだけではなく、本発明の絶縁壁構造
体３０では２０〜２４ｋＶの範囲内におけるこの電気応
力の増大の勾配が遥かに小さいことである。実線のグラ
フＣは、半導体層３２を含むが、素線アレー３の個々の
素線４と半導体層３２との間の接続用インタフェース３
５，４０ａ，ｂを含まない本発明の実施例について、印
加電圧の上昇と共にtan δがどのように変化しているか
を示している。電気応力は２０ｋＶのレベルにおいて著
しく低いというわけではないが、注目すべき重要なこと
は、本発明のかかる実施例については、この電気応力は
実際には、２０〜２４ｋＶの重要な範囲においては僅か
に負に傾斜しており、これに対し、従来型絶縁壁構造体
７に係る勾配はほぼ４５°の角度で増大していることで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型絶縁壁構造体によって絶縁された、頂端
部及び底端部にローベル巻線を備えるコイル部分の斜視
図である。
【図２】図１に示すコイル部分が交流発電機の固定子組
立体のスロット内にどのように収納されているかを示す
図である。
【図３】本発明の壁構造体によって絶縁されている、頂
端部及び底端部にローベル素線を備えるコイル部分の斜
視図である。
【図４】４−４線における図３に示すコイルの部分横断
面図であり、導電層とこの導電層とコイル部分の頂部コ
イル素線の間の接続用インタフェースの両方を示す図で
ある。
【図５】本発明の変形例によって絶縁されているコイル
部分の横断面図であり、半導体層がコイル素線のアレー
を完全には包囲せず、素線アレーの頂端部及び底端部だ
けを被覆している状態を示す図である。
【図６】本発明の絶縁壁の半導体層が高電圧素線のアレ
ーの外面と内側絶縁層の外面との間のキャパシタンスを
どのように増大させて、それにより内側絶縁層に及ぼさ
れる電気応力をどのように減少させるかを示す図であ
る。
【図７】図１に示す従来型コイル部分（点線で示す）
と、本発明の改良型絶縁壁構造体（実線で示す）の両方
について、絶縁壁構造体内の電気圧応力が電圧の上昇と
共にどのように増大するかを比較して示すグラフであ
る。
【符号の説明】
１ 高電圧コイル １８ａ，１８ｂ，１８ｃ 空隙又はボイドスペース ２８ 外側絶縁層 ３０ 壁構造体 ３１ 内側絶縁層 ３２ 半導体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レオナード ブライアン シモンズ アメリカ合衆国 フロリダ州 ウインター スプリングス ノザーン ウェイ 1422 (72)発明者 エミール マイケル フォート アメリカ合衆国 フロリダ州 メイトラン ド レイクショア ドライブ 627

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部が凸凹な高電圧部品の外面を絶縁す
    る壁構造体において、表面が凸凹であるために部品の外
    面に生じた空隙を充填するための硬化性充填材から形成
    された内側絶縁層と、内側絶縁層を包囲する外側絶縁層
    と、内側絶縁層と外側絶縁層との間に設けられていて、
    内側絶縁層内の電気応力、特に、絶縁材料を形成する硬
    化性充填材を部品の外面上に付着させた後に残っている
    空隙の電気応力を減少させる半導体層とを有することを
    特徴とする壁構造体。
  2. 【請求項２】 高電圧部品と半導体層との間に設けられ
    ていて、内側絶縁層中の電気応力を一段と減少させる接
    続手段を更に有することを特徴とする請求項１の壁構造
    体。
  3. 【請求項３】 高電圧部品は、異なる電圧レベルで動作
    する複数の導体を有し、壁構造体は、複数の前記導体の
    うち一つと半導体層との間に設けられていて、内側絶縁
    層中の電気応力を一段と減少させる接続手段を更に有す
    ることを特徴とする請求項１の壁構造体。
  4. 【請求項４】 高電圧部品は約２０〜２５ｋＶの電圧で
    動作し、半導体の抵抗は約８，０００〜２０，０００Ω
    ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１の壁構造体。
  5. 【請求項５】 半導体の抵抗は約１０，０００Ω／ｃｍ
    ２であることを特徴とする請求項４の壁構造体。
  6. 【請求項６】 半導体層は、内側絶縁層の外面の中に一
    体的に成形できる硬化性の材料から形成されていること
    を特徴とする請求項１の壁構造体。
  7. 【請求項７】 内側絶縁層は、非導電性のエポキシ材料
    から形成され、半導体層は、炭素入りエポキシを内側絶
    縁層の外面上に一体成形したものであることを特徴とす
    る請求項６の壁構造体。
  8. 【請求項８】 高電圧部品の外面には、ローベル巻線が
    設けられていることを特徴とする請求項１の壁構造体。
  9. 【請求項９】 半導体層の厚さは約０．３〜０．６ｃｍ
    であり、高電圧部品は、ローベル巻線から形成された動
    作電圧が１８〜２５ｋＶのコイルであることを特徴とす
    る請求項８の壁構造体。
  10. 【請求項１０】 外部にローベル巻線を備えた高電圧コ
    イルの外面を絶縁する壁構造体において、コイルを包囲
    すると共にローベル巻線によってコイル外面上に生じた
    空隙を充填する硬化性エポキシ材料から形成されている
    内側絶縁層と、内側絶縁層を包囲していて、壁構造体を
    接地する接地用壁と、内側絶縁層の外面の周りに一体成
    形されていて、内側絶縁層中の電気応力、特に、内側絶
    縁層をコイルの外部上のローベル巻線上に付着させた後
    に残っている空隙の電気応力を減少させる炭素入りエポ
    キシ材料から形成された半導体層とを有することを特徴
    とする壁構造体。
  11. 【請求項１１】 凸凹な外面を備えた電気部品の周りに
    壁構造体を形成する方法において、部品の外面の周りに
    硬化性の絶縁材料を付着させて、部品の外面の凸凹によ
    って生じている空隙を満たして内側絶縁層を形成する段
    階と、内側絶縁層を形成する絶縁材料の硬化前に硬化性
    の半導体材料を内側絶縁層の外面の周りに付着させて、
    内側絶縁層と構造的に一体であって、内側絶縁層に加わ
    る電気応力、特に、残存している空隙に加わる電気応力
    を減少させる半導体層を形成する段階とを含むことを特
    徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 内側絶縁層に加わる電気応力を一段と
    減少させるために部品と半導体層との間に電気的接続手
    段を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項１
    １の方法。
  13. 【請求項１３】 壁構造体を接地する導電性の外側層を
    備える接地用壁を形成する段階を更に含むことを特徴と
    する請求項１１の方法。
JP3351452A 1990-12-14 1991-12-12 高電圧部品の外面を絶縁する壁構造体及びその形成方法 Pending JPH077878A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US627277 1990-12-14
US07/627,277 US5175396A (en) 1990-12-14 1990-12-14 Low-electric stress insulating wall for high voltage coils having roebeled strands

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH077878A true JPH077878A (ja) 1995-01-10

Family

ID=24513996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3351452A Pending JPH077878A (ja) 1990-12-14 1991-12-12 高電圧部品の外面を絶縁する壁構造体及びその形成方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5175396A (ja)
EP (1) EP0490705B1 (ja)
JP (1) JPH077878A (ja)
CA (1) CA2057602A1 (ja)
DE (1) DE69110632T2 (ja)
ES (1) ES2075373T3 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009118719A (ja) * 2006-12-15 2009-05-28 General Electric Co <Ge> 電気絶縁材として用いられる非線形誘電体
EP2348615A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-27 Alstom Technology Ltd Conductive bar for electric machines
JP2013505700A (ja) * 2009-09-18 2013-02-14 シーメンス エナジー インコーポレイテッド 電動機械の高電圧固定子コイル内の電位差緩和構造

Families Citing this family (75)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU3052997A (en) 1996-05-29 1998-01-05 Asea Brown Boveri Ab Rotating electrical machine comprising high-voltage stator winding and elongated support devices supporting the winding and method for manufacturing such machine
AU718707B2 (en) 1996-05-29 2000-04-20 Abb Ab Insulated conductor for high-voltage windings and a method of manufacturing the same
DE69728972T2 (de) 1996-05-29 2005-05-04 Abb Ab Transformator/reactor
JP2000511338A (ja) 1996-05-29 2000-08-29 アセア ブラウン ボヴェリ エービー 高圧巻線用導体および前記導体を含む巻線を備える回転電気機械
SE510192C2 (sv) 1996-05-29 1999-04-26 Asea Brown Boveri Förfarande och kopplingsarrangemang för att minska problem med tredjetonsströmmar som kan uppstå vid generator - och motordrift av växelströmsmaskiner kopplade till trefas distributions- eller transmissionsnät
CZ385898A3 (cs) 1996-05-29 1999-05-12 Abb Ab Elektrický vysokonapěťový AC stroj
SE9602079D0 (sv) 1996-05-29 1996-05-29 Asea Brown Boveri Roterande elektriska maskiner med magnetkrets för hög spänning och ett förfarande för tillverkning av densamma
SE515843C2 (sv) 1996-11-04 2001-10-15 Abb Ab Axiell kylning av rotor
SE509072C2 (sv) 1996-11-04 1998-11-30 Asea Brown Boveri Anod, anodiseringsprocess, anodiserad tråd och användning av sådan tråd i en elektrisk anordning
SE512917C2 (sv) 1996-11-04 2000-06-05 Abb Ab Förfarande, anordning och kabelförare för lindning av en elektrisk maskin
SE510422C2 (sv) 1996-11-04 1999-05-25 Asea Brown Boveri Magnetplåtkärna för elektriska maskiner
SE508543C2 (sv) 1997-02-03 1998-10-12 Asea Brown Boveri Hasplingsanordning
SE9704413D0 (sv) 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Krafttransformator/reaktor
SE9704422D0 (sv) 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Ändplatta
SE508544C2 (sv) 1997-02-03 1998-10-12 Asea Brown Boveri Förfarande och anordning för montering av en stator -lindning bestående av en kabel.
SE9704421D0 (sv) 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Seriekompensering av elektrisk växelströmsmaskin
SE9704427D0 (sv) 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Infästningsanordning för elektriska roterande maskiner
SE510452C2 (sv) 1997-02-03 1999-05-25 Asea Brown Boveri Transformator med spänningsregleringsorgan
SE9704431D0 (sv) 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Effektreglering av synkronmaskin
SE9704412D0 (sv) 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Krafttransformator/reaktor
SE9704423D0 (sv) 1997-02-03 1997-11-28 Asea Brown Boveri Roterande elektrisk maskin med spolstöd
EP0872858A3 (de) * 1997-04-17 1999-02-24 Alcatel Mehrfachparallelleiter für Wicklungen elektrischer Geräte und Maschinen
SE513083C2 (sv) 1997-09-30 2000-07-03 Abb Ab Synkronkompensatoranläggning jämte användning av dylik samt förfarande för faskompensation i ett högspänt kraftfält
SE510590C2 (sv) * 1997-09-30 1999-06-07 Asea Brown Boveri Elektrisk isolation för en för generering av ett magnetfält i ett flertal varv anordnad ledare, förfarande vid isolering av ledaren och användning av isolationen
SE513555C2 (sv) 1997-11-27 2000-10-02 Abb Ab Förfarande för applicering av ett rörorgan i ett utrymme i en roterande elektrisk maskin och roterande elektrisk maskin enligt förfarandet
GB2331853A (en) 1997-11-28 1999-06-02 Asea Brown Boveri Transformer
EP1042853A2 (en) 1997-11-28 2000-10-11 Abb Ab Method and device for controlling the magnetic flux with an auxiliary winding in a rotating high voltage electric alternating current machine
GB2331858A (en) 1997-11-28 1999-06-02 Asea Brown Boveri A wind power plant
GB2331867A (en) 1997-11-28 1999-06-02 Asea Brown Boveri Power cable termination
US6202285B1 (en) 1998-01-16 2001-03-20 Reliance Electric Technologies, Llc Electric motor having electrostatic shield arrangement
US5979087A (en) * 1998-01-16 1999-11-09 Reliance Electric Industrial Company Electric motor having electrostatic shield arrangement
US6011338A (en) * 1998-07-10 2000-01-04 Reliance Electric Industrial Company Electric motor having auxiliary winding arrangement for electrostatic shielding
US6801421B1 (en) 1998-09-29 2004-10-05 Abb Ab Switchable flux control for high power static electromagnetic devices
US6228494B1 (en) * 1998-12-02 2001-05-08 Siemens Westinghouse Power Corporation Method to reduce partial discharge in high voltage stator coil's roebel filler
US6559384B1 (en) 1998-12-18 2003-05-06 Electrolock, Inc. Conductive filler
GB9907527D0 (en) * 1999-04-01 1999-05-26 Alstom Uk Ltd Improvements in electrical machines
SE516548C2 (sv) 1999-05-27 2002-01-29 Abb Ab Roterande elektrisk maskin där lindningen utgörs av en högspänningskabel med reducerade virvelströmsförluster
US6879081B1 (en) * 2000-08-04 2005-04-12 American Superconductor Corporation Stator coil assembly for superconducting rotating machines
SE516002C2 (sv) 2000-03-01 2001-11-05 Abb Ab Roterande elektrisk maskin samt förfarande för framställning av en statorlindning
US6885273B2 (en) 2000-03-30 2005-04-26 Abb Ab Induction devices with distributed air gaps
SE516442C2 (sv) 2000-04-28 2002-01-15 Abb Ab Stationär induktionsmaskin och kabel därför
DE10023207A1 (de) * 2000-05-12 2001-11-15 Alstom Power Nv Isolierung von Spulen
WO2002013353A2 (en) * 2000-08-04 2002-02-14 American Superconductor Corporation Stator coil assembly for superconducting rotating machines
JP4064045B2 (ja) * 2000-09-01 2008-03-19 株式会社日立製作所 樹脂ブロック絶縁システム
US6498415B1 (en) 2000-09-06 2002-12-24 Siemens Westinghouse Power Corporation High voltage stator coil having low loss insulator and electrode covering and method therefor
US6420812B1 (en) 2000-09-07 2002-07-16 Siemens Westinghouse Power Corporation High voltage generator stator coils and methods of forming same
US6724118B2 (en) * 2001-06-13 2004-04-20 Siemens Westinghouse Power Corporation Electrical isolation layer system strand assembly and method of forming for electrical generator
US6787948B2 (en) * 2001-06-29 2004-09-07 Bae Systems Controls Inc. Stator construction for high performance rotating machines
US6663816B2 (en) * 2002-01-31 2003-12-16 General Electric Company Method of making a dynamoelectric machine conductor bar and method of making a conductor bar dynamoelectric machine
US20040100154A1 (en) * 2002-11-26 2004-05-27 Rahman Khwaja M. Concentrated winding electric motor having optimized winding cooling and slot fill
US20050077075A1 (en) * 2003-10-09 2005-04-14 Yu Wang Flexible stator bars
US8030818B2 (en) * 2004-06-15 2011-10-04 Siemens Energy, Inc. Stator coil with improved heat dissipation
US7391141B2 (en) * 2005-03-22 2008-06-24 Siemens Power Generation, Inc. Electrical-discharge-inhibiting conformable layer for use in inner-cooler coils
US7521835B2 (en) * 2006-06-27 2009-04-21 General Electric Company Permanent magnet machine with windings having strand transposition
US7634852B2 (en) * 2006-08-04 2009-12-22 General Electric Company Method for manufacturing liquid-cooled stator bars
US20080143465A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 General Electric Company Insulation system and method for a transformer
US8630688B2 (en) * 2007-03-16 2014-01-14 Siemens Energy, Inc. Winding for use in high temperature superconducting generator
EP2135345A4 (en) * 2007-03-20 2016-12-14 Electrolock Inc ROEBEL WINDING WITH CONDUCTIVE FELT
WO2009152858A1 (de) * 2008-06-19 2009-12-23 Siemens Transformers Austria Gmbh & Co Kg Drillleiter für eine wicklung einer elektrischen maschine
US7982133B2 (en) * 2008-08-29 2011-07-19 Pratt & Whitney Canada Corp. Crack controlled resin insulated electrical coil
KR101521261B1 (ko) * 2009-01-29 2015-05-18 삼성전자주식회사 Ｌｅｄ 백라이트장치 및 이를 구비한 액정표시장치
US8643240B2 (en) * 2009-09-11 2014-02-04 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Superconducting rotating electrical machine and stator for use with superconducting rotating electrical machine
US8395296B2 (en) * 2009-09-16 2013-03-12 Siemens Energy, Inc. Tape structure with conductive outer side and electrically insulating inner side
PL2387047T3 (pl) * 2010-05-12 2012-12-31 Essex Europe Sposób wytwarzania uzwojenia elektrycznego i przewód elektryczny
EP2405558A1 (en) * 2010-07-05 2012-01-11 Alstom Technology Ltd Stator Bar
NL2005439C2 (en) * 2010-10-01 2012-04-03 Draad Nijmegen B V A multiple parallel conductor for an electrical machine.
US8803384B2 (en) * 2011-05-10 2014-08-12 The Boeing Company Stators with reconfigurable coil paths
WO2013145344A1 (ja) * 2012-03-27 2013-10-03 三菱電機株式会社 ステータ及びこれを備えた回転電機
EP2860858A1 (en) * 2014-04-10 2015-04-15 Alstom Technology Ltd Manufacturing method of a conductor bar
EP2933901B1 (de) * 2014-04-15 2016-10-26 Siemens Aktiengesellschaft Stator einer elektrischen Maschine und dessen Herstellung
US9059616B1 (en) 2014-08-20 2015-06-16 Dantam K. Rao Insulation system for a stator bar with low partial discharge
JP7383899B2 (ja) * 2019-03-29 2023-11-21 株式会社デンソー 回転電機
DE102019211267A1 (de) * 2019-07-30 2021-02-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Spulenanordnung für eine elektrische Maschine
JP7324874B2 (ja) * 2020-01-08 2023-08-10 日立Astemo株式会社 回転電機の固定子、回転電機用絶縁部材、及び回転電機
US11804748B2 (en) 2021-06-03 2023-10-31 The Timken Company Corona protection insulation system

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2705292A (en) * 1953-05-07 1955-03-29 Siemens Ag Slot conductor for dynamoelectric machines
FR1101725A (fr) * 1954-03-22 1955-10-10 Comp Generale Electricite Procédé de fabrication d'un câble électrique à haute tension à isolant fractionné
DE1053090B (de) * 1955-12-30 1959-03-19 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung von aus Teilleitern zusammengesetzten Leiterstaeben fuer elektrische Hochspannungsmaschinen
GB1074241A (en) * 1964-07-29 1967-07-05 Ici Ltd Cables
US3329764A (en) * 1965-05-17 1967-07-04 Jr John H Tanges Conductive plastic cable shield
US3576387A (en) * 1970-03-19 1971-04-27 Chomerics Inc Heat shrinkable electromagnetic shield for electrical conductors
CH579844A5 (ja) * 1974-12-04 1976-09-15 Bbc Brown Boveri & Cie
BE886846Q (fr) * 1977-11-29 1981-04-16 Mayer Ferdy Fil ou cable antiparasite pour haute frequence
US4314737A (en) * 1979-06-14 1982-02-09 Virginia Patent Development Corp. Cable assembly having shielded conductor and method of making same
ATE14812T1 (de) * 1980-03-28 1985-08-15 Bbc Brown Boveri & Cie Stabwicklung mit verdrillten teilleitern fuer eine elektrische maschine mit nennspannungen groesser als 3,3 kv und verfahren zur herstellung der stabwicklung.
DE3031866A1 (de) * 1980-08-23 1982-04-01 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Leiterstab fuer elektrische maschine
US4510077A (en) * 1983-11-03 1985-04-09 General Electric Company Semiconductive glass fibers and method
US5067046A (en) * 1984-08-23 1991-11-19 General Electric Company Electric charge bleed-off structure using pyrolyzed glass fiber
US5036165A (en) * 1984-08-23 1991-07-30 General Electric Co. Semi-conducting layer for insulated electrical conductors
US4853565A (en) * 1984-08-23 1989-08-01 General Electric Company Semi-conducting layer for insulated electrical conductors
US5066881A (en) * 1984-08-23 1991-11-19 General Electric Company Semi-conducting layer for insulated electrical conductors
US4602180A (en) * 1985-01-07 1986-07-22 General Electric Company Insulated armature coil for dynamoelectric machine
US4724600A (en) * 1985-04-16 1988-02-16 Westinghouse Electric Corp. Method of making a high voltage dynamoelectric machine with selectively increased coil turn-to-turn insulation strength
JPH067735B2 (ja) * 1987-12-08 1994-01-26 株式会社東芝 回転電機巻線
US4988949A (en) * 1989-05-15 1991-01-29 Westinghouse Electric Corp. Apparatus for detecting excessive chafing of a cable arrangement against an electrically grounded structure

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009118719A (ja) * 2006-12-15 2009-05-28 General Electric Co <Ge> 電気絶縁材として用いられる非線形誘電体
JP2013505700A (ja) * 2009-09-18 2013-02-14 シーメンス エナジー インコーポレイテッド 電動機械の高電圧固定子コイル内の電位差緩和構造
EP2348615A1 (en) * 2010-01-22 2011-07-27 Alstom Technology Ltd Conductive bar for electric machines

Also Published As

Publication number Publication date
CA2057602A1 (en) 1992-06-15
EP0490705A1 (en) 1992-06-17
EP0490705B1 (en) 1995-06-21
ES2075373T3 (es) 1995-10-01
DE69110632D1 (de) 1995-07-27
US5175396A (en) 1992-12-29
DE69110632T2 (de) 1996-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5175396A (en) Low-electric stress insulating wall for high voltage coils having roebeled strands
US7893357B2 (en) Roebel winding with conductive felt
JP3721359B2 (ja) 発電電動機械のための段状の電界の絶縁システム
US6663816B2 (en) Method of making a dynamoelectric machine conductor bar and method of making a conductor bar dynamoelectric machine
EP2478616B1 (en) Wrapped stator coil
CN111512520B (zh) 电机的子导线的绝缘
US3823334A (en) Electrical apparatus with high voltage electrical conductor insulated by material including high dielectric constant inserts
CN102577037A (zh) 电机的高压定子线圈中的均压结构
US7705243B2 (en) Electrical-discharge-inhibiting conformable layer for use in inner-cooled coils
KR100643499B1 (ko) 고전압 고정자 코일의 뢰벨 충전재내에서의 부분 방전을감소시키는 방법
EP1267472B1 (en) Electrical isolation layer for generator stator strand assembly and other uses
EP2810358B1 (en) High voltage stator coil with reduced power tip-up
RU2291542C2 (ru) Система изоляции со ступенчатым электрическим полем для динамоэлектрической машины
US11804748B2 (en) Corona protection insulation system
JP3736821B2 (ja) 回転電機の絶縁線輪
JP2005341706A (ja) 回転電機
JP2017225315A (ja) 回転電機のコイルおよびその製造方法ならびに回転電機

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000420