JPH0810936Y2 - Electrical equipment insulation structure - Google Patents
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Description
【考案の詳細な説明】 A.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。[Detailed Description of the Invention] A. Field of Industrial Application The present invention relates to an insulating structure applied to an electric device that requires insulation between a conductor and an iron core.
B.考案の概要 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おいて、それぞれ粒度分布
の異なる金属材料による２層以上のアンダーコート層を
設けた上にセラミックコーティング層を設けた導体を鉄
心の溝内に配することにより、セラミックコーティング
層が剥離しにくくなり、しかも絶縁破壊耐力の大きな絶
縁構造としたものである。B. Outline of the Invention The present invention provides an insulating structure applied to an electric device that requires insulation between a conductor and an iron core, in which two or more undercoat layers made of metal materials having different particle size distributions are provided. By disposing the conductor provided with the ceramic coating layer in the groove of the iron core, the ceramic coating layer is less likely to peel off, and the insulation structure has a large dielectric breakdown strength.
C.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。C. Conventional Technology In recent years, advances in ceramic thin film technology have led to the development of insulated wires with ceramic coating.
High heat resistance and high voltage resistance of 300 ° C or higher, which could not be achieved by conventional organic material coating, have come to be realized. Then, application of this ceramic-coated insulated wire to electric machines such as rotating electric machines, transformers, and reactors that are required to have high heat resistance is being studied.
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、第４図に示すように導体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。That is, for example, in a rotor of a rotary electric machine, conventionally,
The coil, in which the conductor is insulated with an organic material, was fitted in the groove of the iron core, but as shown in FIG. 4, the coil 03 in which the ceramic coating layer 02 is applied to the conductor 01 is inserted into the groove of the iron core 04.
The heat resistance is improved by fitting it inside 05 and storing it.
D.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.
6×10-5／℃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。D. Problem to be Solved by the Invention By the way, the ceramic coating layer 02 bonded to the surface of the conductor 01 has a thickness of several μm to several hundred μm,
The coefficient of linear expansion is significantly smaller than that of the conductor 01. Especially the conductor
Copper is usually used as 01, but the linear expansion coefficient of copper is α = 1.
Since it is very large at 6 × 10 −5 / ° C., the coefficient of linear expansion of the ceramic coating layer 02 is about one digit smaller than that.
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02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。Therefore, when heat is applied to the coil 03, the ceramic coating layer 02 cannot extend together with the conductor 01, and a large thermal stress is applied to the ceramic coating layer 02. There is a problem that cracks are generated in the ceramic coating layer 02 due to the repetition of such temperature increase and decrease, so-called heat cycle, etc., and the ceramic coating layer 02 is separated from the surface of the conductor 01, resulting in failure or accident of the electrical equipment.
一方、セラミックコーティング層02は、例えば比較的
接着強度の大きい溶射法によってコーティングされたも
のであっても、その層の中に微小な空隙（気孔という）
が存在している。すなわち、導体01はセラミックコーテ
ィング層02中の気孔を介して外気と接触していることに
なる。従って、かかる絶縁を施した電気機器を運転して
その導体01の温度が上昇すると、導体01が銅の場合には
外気と熱の作用によりその表面が酸化形成されてしま
う。これにより、導体01とセラミックコーティング層02
との間に薄い酸化膜層が存在することになり、この酸化
膜層が形成された部分でセラミックコーティング層02の
剥離が起きてしまい、問題となる。On the other hand, the ceramic coating layer 02, even if it is coated by a thermal spraying method having relatively high adhesive strength, has minute voids (called pores) in the layer.
Exists. That is, the conductor 01 is in contact with the outside air through the pores in the ceramic coating layer 02. Therefore, when the temperature of the conductor 01 is increased by operating such an insulated electric device, the surface of the conductor 01 is oxidized and formed by the action of the outside air and heat when the conductor 01 is copper. As a result, the conductor 01 and the ceramic coating layer 02
Since a thin oxide film layer exists between and, the ceramic coating layer 02 peels off at the portion where the oxide film layer is formed, which is a problem.
本考案はこのような事情に鑑み、セラミックコーティ
ング層の結合強度を大きくすると共に導体表面の酸化を
防止してセラミックコーティング層の剥離を防止した絶
縁構造を提供することを目的とする。In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide an insulating structure in which the bonding strength of the ceramic coating layer is increased and the surface of the conductor is prevented from being oxidized to prevent the ceramic coating layer from peeling off.
E.課題を解決するための手段 前記目的を達成する本考案の電気機器の絶縁構造は、
導体の表面にそれぞれ粒度分布の異なる金属材料からな
る２層以上のコーティング層を設けると共に、その上に
セラミックコーティング層を設け、この導体を鉄心の溝
内に配してなると共に、上記導体に直接形成される最も
内側のアンダーコート層を形成する金属材料が10μｍ以
下を主体とする粒度分布を有するものであり、且つセラ
ミックコーティング層と接触する最も外側のアンダーコ
ート層を形成する金属材料が44〜10μｍを主体とする粒
度分布を有するものであることを特徴とする。E. Means for Solving the Subject
Two or more coating layers each made of a metal material having a different particle size distribution are provided on the surface of the conductor, a ceramic coating layer is provided on the coating layer, and the conductor is arranged in the groove of the iron core. The metal material forming the innermost undercoat layer has a particle size distribution mainly composed of 10 μm or less, and the metal material forming the outermost undercoat layer in contact with the ceramic coating layer is 44- It is characterized by having a particle size distribution mainly composed of 10 μm.
F.作用 導体の表面に設ける２層以上のコーティング層のう
ち、一層は粒度分布の細かい金属材料を用いて緻密に形
成すると共に、セラミックコーティング層と接触する最
も外側の一層は粒度分布の比較的荒い金属材料を用いて
その表面に適度な凹凸が形成されるようにする。すなわ
ち、内側の緻密な層により導体表面の酸化を防止すると
共に、最も外側の層によりセラミックコーティング層と
強固に結合するようにする。F. Action Of the two or more coating layers provided on the surface of the conductor, one is densely formed using a metal material with a fine particle size distribution, and the outermost layer in contact with the ceramic coating layer has a relatively small particle size distribution. A rough metal material is used so that appropriate irregularities are formed on the surface. That is, the inner dense layer prevents oxidation of the conductor surface, and the outermost layer firmly bonds with the ceramic coating layer.
G.実施例 以下、本考案を実施例に基づいて説明する。G. Examples Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
第１図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、導体である
銅線３が納められており、この銅線３の表面には内側か
ら順に第１のアンダーコート層4,第２のアンダーコート
層５及びセラミックコーティング層６が施されている。FIG. 1 shows a cross section of a rotor of a rotating machine according to an embodiment. As shown in the figure, a copper wire 3 which is a conductor is housed in a groove 2 of an iron core 1, and a surface of the copper wire 3 has a first undercoat layer 4 and a second undercoat layer in order from the inside. A coat layer 5 and a ceramic coating layer 6 are applied.
ここで、外側のセラミックコーティング層６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(Al2O3)は、線膨脹率が一般に（６
〜９）×109／℃と小さく、銅線３の線膨脹率との差が
著しいので、直接、銅線３上にコートした場合には剥離
し易い。よって、本実施例ではセラミックコーティング
層６の剥離を防止するためにアンダーコート層4,5を設
けている。Here, the outer ceramic coating layer 6 is made of a material having excellent withstand voltage characteristics, mechanical strength characteristics, etc. in addition to heat resistance, such as alumina (Al 2 O 3 ), which generally has a linear expansion coefficient (6
~9) × 10 9 / ℃ and small, the difference between the linear expansion of the copper wire 3 is significant, direct, easy to peel when coated on the copper wire 3. Therefore, in this embodiment, the undercoat layers 4 and 5 are provided to prevent the peeling of the ceramic coating layer 6.
アンダーコート層4,5はそれぞれ特定の粒度分布を有
する金属材料、例えばNi-Crなどの一般のアンダーコー
ト用材料で形成すればよく、好ましくは線膨脹率がなる
べく小さいものを用いるのがよい。そして、第１のアン
ダーコート層４の形成に先立って、銅線３の表面の洗浄
・脱脂処理、並びにサンドブラストによる銅線３の表面
の粗面化を行い、当該アンダーコート層４が強固に銅線
３に結合するようにするのが望ましい。また、アンダー
コート層4,5は特定の粒度分布を有する金属粉体を銅線
３の表面に溶射などすることにより形成すればよい。Each of the undercoat layers 4 and 5 may be formed of a metal material having a specific particle size distribution, for example, a general undercoat material such as Ni—Cr, and it is preferable to use a material having a linear expansion coefficient as small as possible. Then, prior to the formation of the first undercoat layer 4, the surface of the copper wire 3 is cleaned and degreased, and the surface of the copper wire 3 is roughened by sandblasting, so that the undercoat layer 4 is firmly formed. It is desirable to connect to the line 3. The undercoat layers 4 and 5 may be formed by spraying a metal powder having a specific particle size distribution on the surface of the copper wire 3.
ここで、第１のアンダーコート層４は、銅線３の表面
が外気と接触するのを防止する作用をするものであり、
その層内に気孔を有さないように、粒度分布の細かい金
属材料を用いて緻密な層とする必要がある。そして、こ
のような緻密な層とするためには、後述する試験例２に
示すように10μｍ以下を主体とする粒度分布を有する金
属材料を用いるのがよい。Here, the first undercoat layer 4 has a function of preventing the surface of the copper wire 3 from coming into contact with the outside air,
It is necessary to use a metal material having a fine particle size distribution to form a dense layer so as not to have pores in the layer. Then, in order to form such a dense layer, it is preferable to use a metal material having a particle size distribution mainly of 10 μm or less as shown in Test Example 2 described later.
しかし、このような緻密な第１のアンダーコート層４
は導体３の表面の酸化は防止するものの、その表面の凹
凸が小さいので、その上に直接セラミックコーティング
層６を設けても強い結合力が得られず、ヒートサイクル
による剥離が生じてしまう。そこで、本実施例ではセラ
ミックコーティング層６との結合力を強固にするために
第１のアンダーコート層４の上に第２のアンダーコート
層５を設けている。However, such a dense first undercoat layer 4
Although the surface of the conductor 3 is prevented from being oxidized, the unevenness of the surface is small, so that a strong bonding force cannot be obtained even if the ceramic coating layer 6 is directly provided on the surface, and peeling occurs due to heat cycle. Therefore, in this embodiment, the second undercoat layer 5 is provided on the first undercoat layer 4 in order to strengthen the bonding force with the ceramic coating layer 6.
第２のアンダーコート層５の表面を適度な凹凸面とし
てセラミックコーティング層６との結合を強固にするに
は、後述する試験例１に示すように44〜10μｍを主体と
する粒度分布を有する金属材料を用いるのが望ましい。
すなわち、このような適度な凹凸を有する第２のアンダ
ーコート層５上にセラミックコーティング層６を形成す
ると、セラミックコーティング層６はアンダーコート層
５の粗面にくい込むように形成され、そのアンカー効果
の向上により結合力が極めて大きくなる。In order to strengthen the bond with the ceramic coating layer 6 by making the surface of the second undercoat layer 5 an appropriate uneven surface, a metal having a particle size distribution mainly composed of 44 to 10 μm as shown in Test Example 1 described later. It is desirable to use materials.
That is, when the ceramic coating layer 6 is formed on the second undercoat layer 5 having such an appropriate unevenness, the ceramic coating layer 6 is formed so as to fit into the rough surface of the undercoat layer 5, and the anchor effect The improvement makes the bonding strength extremely large.
ここで、セラミックコーティング層６は、例えばプラ
ズマジェットによる熱でセラミックパウダを溶融しつつ
噴射する溶射法などにより形成すればよい。このプラズ
マプロセスではN2,H2などを電離させて作った１万℃以
上の高温・高速のプラズマジェット中にアルミナなどの
溶射材を送って溶融・噴射するが、溶射材は被溶射材に
到達するときには200℃前後となるので特に問題はな
い。なお、セラミックコーティング層６を溶射等した後
は、その表面を研摩し、超音波洗浄等するのが望まし
い。Here, the ceramic coating layer 6 may be formed by, for example, a thermal spraying method in which the ceramic powder is melted and jetted by heat from a plasma jet. In this plasma process, a thermal spray material such as alumina is sent and melted / sprayed into a high-temperature / high-speed plasma jet of 10,000 ° C or higher created by ionizing N 2 , H 2 etc., but the thermal spray material is the material to be sprayed. When it reaches the temperature, it will be around 200 ℃, so there is no problem. After spraying the ceramic coating layer 6 or the like, it is desirable to polish the surface and to perform ultrasonic cleaning or the like.
以下、試験例を示す。 Hereinafter, test examples will be shown.
（試験例１） まず、第２のアンダーコート層５の金属材料の適正な
粒度分布を調べるために次の試験を行った。(Test Example 1) First, the following test was conducted in order to investigate an appropriate particle size distribution of the metal material of the second undercoat layer 5.
9mmφの銅線に50μｍ厚のNi-Crからなるアンダーコー
ト層及び50μｍ厚のアルミナからなるセラミックコーテ
ィング層を形成し、この際のアンダーコート層に用いた
Ni-Crの粒度分布を次のように変化させた。An undercoat layer made of Ni-Cr with a thickness of 50 μm and a ceramic coating layer made of alumina with a thickness of 50 μm were formed on a 9 mmφ copper wire, and used as the undercoat layer at this time.
The particle size distribution of Ni-Cr was changed as follows.
これらについて、アンダーコート層とアルミナコーテ
ィング層との間の接着強度及び各試験例の絶縁破壊電圧
を測定した。これらの結果は第２図に示す。 For these, the adhesive strength between the undercoat layer and the alumina coating layer and the dielectric breakdown voltage of each test example were measured. These results are shown in FIG.
第２図に示す結果より、アンダーコート層に用いた金
属材料の粒度分布が大きい方が接着強度が大きいが、粒
度分布が大きくなると絶縁耐力が小さくなることが判か
る。したがって、粒度分布として44〜10μｍが主体の金
属材料を用いてアンダーコート層を形成することによ
り、接着強度及び絶縁破壊耐力が共に良好な絶縁皮膜が
実現できる。From the results shown in FIG. 2, it is understood that the larger the particle size distribution of the metal material used for the undercoat layer, the greater the adhesive strength, but the larger the particle size distribution, the smaller the dielectric strength. Therefore, by forming the undercoat layer using a metal material mainly having a particle size distribution of 44 to 10 μm, it is possible to realize an insulating film having good adhesive strength and dielectric breakdown strength.
（試験例２） 次に、第１のアンダーコート層４の適正な粒度分布を
調べるために次の試験を行った。(Test Example 2) Next, the following test was performed in order to investigate an appropriate particle size distribution of the first undercoat layer 4.
導体として9mmφの銅線を用いて第１図に示すよう
に、銅線３の表面に第１のアンダーコート層4,第２のア
ンダーコート層５及びセラミックコーティング層６を順
次設ける構成とし、第１のアンダーコート層４のNi-Cr
の粒度分布を次のように変化させた。なお、第２のアン
ダーコート層５には44〜10μｍを主体とする粒度分布を
有するNi-Crを、セラミックコーティング層６にはアル
ミナを用いた。また、各層の厚さは全て50μｍとした。As shown in FIG. 1, a 9 mmφ copper wire is used as a conductor, and a first undercoat layer 4, a second undercoat layer 5 and a ceramic coating layer 6 are sequentially provided on the surface of the copper wire 3. 1 undercoat layer 4 Ni-Cr
The particle size distribution of was changed as follows. The second undercoat layer 5 was made of Ni—Cr having a particle size distribution of 44 to 10 μm, and the ceramic coating layer 6 was made of alumina. The thickness of each layer was 50 μm.
これらについて、アンダーコート層とセラミックコー
ティング層６との間の接着強度並びに絶縁破壊耐力を測
定した。この結果は第３図に示す。また、銅線３表面の
酸化防止効果を調べるため、50℃ステップアップによる
ヒートサイクル試験を行った。この結果は第３表に示
す。 For these, the adhesive strength between the undercoat layer and the ceramic coating layer 6 and the dielectric strength were measured. The result is shown in FIG. In addition, in order to investigate the antioxidation effect on the surface of the copper wire 3, a heat cycle test by step-up at 50 ° C. was performed. The results are shown in Table 3.
第３図、第３表から明らかなように、第１のアンダー
コート層４として10μｍ以下を主体とする粒度分布を有
する金属材料を用いると、セラミックコーティング層６
の接着強度及び絶縁破壊電圧は試験例１の特性を維持し
たまま、銅線３表面での酸化膜発生に基づく剥離発生温
度を向上することができる。すなわち、第１のアンダー
コート層４が銅線３表面が気孔を通して外気にさらされ
るのを防止すると共に、第２のアンダーコート層５がセ
ラミックコーティング層６との接着強度を強固に保って
おり、絶縁破壊電圧が高く保持されている。 As is clear from FIG. 3 and Table 3, when a metal material having a particle size distribution mainly of 10 μm or less is used as the first undercoat layer 4, the ceramic coating layer 6
It is possible to improve the peeling generation temperature based on the generation of an oxide film on the surface of the copper wire 3, while maintaining the adhesive strength and the dielectric breakdown voltage of the characteristics of Test Example 1. That is, the first undercoat layer 4 prevents the surface of the copper wire 3 from being exposed to the outside air through the pores, and the second undercoat layer 5 firmly maintains the adhesive strength with the ceramic coating layer 6, The breakdown voltage is kept high.
なお、以上の実施例ではアンダーコート層を２層とし
たが、上述した作用を有するアンダーコート層を含むも
のであれば３層以上としてもよいことは言うまでもな
い。In the above examples, the number of undercoat layers was two, but it goes without saying that three or more layers may be used as long as they include the undercoat layer having the above-described function.
H.考案の効果 以上説明したように、本考案に係る電気機器の絶縁構
造では、導体に施すセラミックコーティング層の下にそ
れぞれ粒度分布の異なる金属材料からなる２層以上のア
ンダーコート層を設けているので、セラミックコーティ
ング層の結合力が大きく保持されると共に導体表面への
酸化膜形成を防止される。これによりセラミックコーテ
ィング層が剥離しにくくなり、しかも絶縁破壊耐力が大
きなものとなるという効果を奏する。H. Effect of the Invention As described above, in the insulation structure of the electric device according to the present invention, two or more undercoat layers made of metal materials having different particle size distributions are provided below the ceramic coating layer applied to the conductor. Therefore, the bonding force of the ceramic coating layer is largely maintained and the formation of an oxide film on the conductor surface is prevented. As a result, the ceramic coating layer is less likely to be peeled off, and the dielectric strength is increased.
第１図は本考案の一実施例に係る電気機器の絶縁構造を
示す断面図、第２図はその試験例１の結果を示すグラ
フ、第３図は試験例２の結果を示すグラフ、第４図は従
来技術に係る絶縁構造を示す断面図である。 図面中、 １は鉄心、２は溝、３は銅線（導体）、４は第１のアン
ダーコート層、５は第２のアンダーコート層、６はセラ
ミックコーティング層である。FIG. 1 is a sectional view showing an insulation structure of an electric device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing the result of Test Example 1, FIG. 3 is a graph showing the result of Test Example 2, FIG. 4 is a sectional view showing an insulating structure according to a conventional technique. In the drawings, 1 is an iron core, 2 is a groove, 3 is a copper wire (conductor), 4 is a first undercoat layer, 5 is a second undercoat layer, and 6 is a ceramic coating layer.
Claims (1)
属材料からなる２層以上のコーティング層を設けると共
に、その上にセラミックコーティング層を設け、この導
体を鉄心の溝内に配してなると共に、 上記導体に直接形成される最も内側のアンダーコート層
を形成する金属材料が10μｍ以下を主体とする粒度分布
を有するものであり、且つセラミックコーティング層と
接触する最も外側のアンダーコート層を形成する金属材
料が44〜10μｍを主体とする粒度分布を有するものであ
ることを特徴とする電気機器の絶縁構造。1. A conductor is provided with two or more coating layers made of metal materials having different particle size distributions, a ceramic coating layer is provided on the coating layer, and the conductor is arranged in a groove of an iron core. The metal material forming the innermost undercoat layer directly formed on the conductor has a particle size distribution mainly of 10 μm or less, and forms the outermost undercoat layer in contact with the ceramic coating layer. An insulating structure for electrical equipment, wherein the metal material has a particle size distribution mainly composed of 44 to 10 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990010196U JPH0810936Y2 (en) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | Electrical equipment insulation structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990010196U JPH0810936Y2 (en) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | Electrical equipment insulation structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03101503U JPH03101503U (en) | 1991-10-23 |
| JPH0810936Y2 true JPH0810936Y2 (en) | 1996-03-29 |
Family
ID=31513784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990010196U Expired - Lifetime JPH0810936Y2 (en) | 1990-02-06 | 1990-02-06 | Electrical equipment insulation structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810936Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5076941B2 (en) * | 2008-02-08 | 2012-11-21 | 恭宏 藤本 | Collar cover |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02177212A (en) * | 1988-12-28 | 1990-07-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Heat-proof electric wire and manufacture thereof |
-
1990
- 1990-02-06 JP JP1990010196U patent/JPH0810936Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03101503U (en) | 1991-10-23 |
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