JPS60200510A - 電気機器用絶縁コイル - Google Patents
電気機器用絶縁コイルInfo
- Publication number
- JPS60200510A JPS60200510A JP5630784A JP5630784A JPS60200510A JP S60200510 A JPS60200510 A JP S60200510A JP 5630784 A JP5630784 A JP 5630784A JP 5630784 A JP5630784 A JP 5630784A JP S60200510 A JPS60200510 A JP S60200510A
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- JP
- Japan
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- mica
- insulating layer
- mica tape
- insulating
- insulation
- Prior art date
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
- H01F27/327—Encapsulating or impregnating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulating Of Coils (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、例えが高電圧用回転電機、乾式変圧器などに
用いられる電気機器用絶縁コイルに関するへ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 高電圧用回転電機や乾式変圧器などの電気機器用絶縁コ
イルには、耐部分放電性に優れていることから絶縁層に
マイカが使われている。しかし、マイカの産出国は限定
されており、最近良質なマイカ資源の枯渇が叫ばれ始め
ている。このためマイカ資源を有効に使う必要に迫られ
ている。その手段の一つとして、絶縁厚さを従来より簿
＜シ、マイカの使用量を削減する手段がある。しかし、
この手段は電気機器用絶縁コイルに必要な機能に対して
余剰な分の絶縁厚を削減する場合には有効であるが、場
合によっては絶縁厚を薄くし過ぎて、電気機器用絶縁コ
イルに必要な機能を発揮できない危険性が生ずる。電気
機器のコイルの絶縁には熱的・電気的・環境的・機械的
ストレスが複雑に作用するので、寿命予測は困難であり
、絶縁厚削減によるマイカ資源の有効利用は自ずと限界
があるといえる。
用いられる電気機器用絶縁コイルに関するへ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 高電圧用回転電機や乾式変圧器などの電気機器用絶縁コ
イルには、耐部分放電性に優れていることから絶縁層に
マイカが使われている。しかし、マイカの産出国は限定
されており、最近良質なマイカ資源の枯渇が叫ばれ始め
ている。このためマイカ資源を有効に使う必要に迫られ
ている。その手段の一つとして、絶縁厚さを従来より簿
＜シ、マイカの使用量を削減する手段がある。しかし、
この手段は電気機器用絶縁コイルに必要な機能に対して
余剰な分の絶縁厚を削減する場合には有効であるが、場
合によっては絶縁厚を薄くし過ぎて、電気機器用絶縁コ
イルに必要な機能を発揮できない危険性が生ずる。電気
機器のコイルの絶縁には熱的・電気的・環境的・機械的
ストレスが複雑に作用するので、寿命予測は困難であり
、絶縁厚削減によるマイカ資源の有効利用は自ずと限界
があるといえる。
［発明の目的〕
本発明は必要な性能を低下させずに、マイカの省資源を
図った電気機器用絶縁コイルを提供することを目的とす
る。
図った電気機器用絶縁コイルを提供することを目的とす
る。
本発明はコイルの対地絶縁に複数種類の絶縁材料を用い
、導体に近い内層側にはマイカテープ絶縁層を設け、そ
の外側にはマイカを含まない非マイカ絶縁テープ絶縁層
を設け、０．５≦（マイカテープ絶縁層の絶縁厚さ／全
体の絶縁厚さ）≦０．７となるよう形成することにより
、電気トリーの進展はマイカテープ絶縁層で抑え、他の
絶縁特性はマイカテープ絶縁層と非マイカテープ絶縁層
で保持し、マイカの節約を図るものである。
、導体に近い内層側にはマイカテープ絶縁層を設け、そ
の外側にはマイカを含まない非マイカ絶縁テープ絶縁層
を設け、０．５≦（マイカテープ絶縁層の絶縁厚さ／全
体の絶縁厚さ）≦０．７となるよう形成することにより
、電気トリーの進展はマイカテープ絶縁層で抑え、他の
絶縁特性はマイカテープ絶縁層と非マイカテープ絶縁層
で保持し、マイカの節約を図るものである。
以下本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
第１図およびそのＡ部拡大図である第２図に示すように
、平角銅線（１）にマイカの被覆絶縁（２）を有するマ
イカ巻線と称する素線（３）を所定本数（図では１４本
）配列した導体（４）の周囲にまずマイカテープを所定
回数巻回してマイカテープ絶縁層（５）を形成し、次に
このマイカテープ絶縁層（５）の外側に例えばガラス織
布または不織布、耐熱フィルム、耐熱絶縁紙などからな
る非マイカ絶縁テープを所定回数巻回して非ごイカテー
プ絶縁層（６）を形成する。この場合マイカの被覆絶縁
（２）とマイカテープ絶縁層（５）の和の絶縁厚さの全
体の絶縁厚さに占める割合が０．５以上で０．７以下と
なるように形成する。この場合、各絶縁層（５） 、
（６）や被覆絶縁（２）中には公知の方法によりエポキ
シ樹脂等の熱硬化性樹脂を真空加圧含浸したり、事前に
各テープ中に含浸して含ませプリプレグ状にすることに
より、絶縁層には空隙がほとんどない状態に仕上げる。
、平角銅線（１）にマイカの被覆絶縁（２）を有するマ
イカ巻線と称する素線（３）を所定本数（図では１４本
）配列した導体（４）の周囲にまずマイカテープを所定
回数巻回してマイカテープ絶縁層（５）を形成し、次に
このマイカテープ絶縁層（５）の外側に例えばガラス織
布または不織布、耐熱フィルム、耐熱絶縁紙などからな
る非マイカ絶縁テープを所定回数巻回して非ごイカテー
プ絶縁層（６）を形成する。この場合マイカの被覆絶縁
（２）とマイカテープ絶縁層（５）の和の絶縁厚さの全
体の絶縁厚さに占める割合が０．５以上で０．７以下と
なるように形成する。この場合、各絶縁層（５） 、
（６）や被覆絶縁（２）中には公知の方法によりエポキ
シ樹脂等の熱硬化性樹脂を真空加圧含浸したり、事前に
各テープ中に含浸して含ませプリプレグ状にすることに
より、絶縁層には空隙がほとんどない状態に仕上げる。
第２図において素線（３）相互間、および素線（３）と
マイカテープ絶縁層（５）との隙間を埋めている樹脂層
（７）は含浸により、またはプリプレグマイカテープか
ら押出されることにより形成されたものである。
マイカテープ絶縁層（５）との隙間を埋めている樹脂層
（７）は含浸により、またはプリプレグマイカテープか
ら押出されることにより形成されたものである。
織布、耐熱フィルム、耐熱絶縁紙などを補強したもので
、マイカテープおよび非マイカ絶縁テープの巻回は例え
ばｈ型巻方式などにより行う。
、マイカテープおよび非マイカ絶縁テープの巻回は例え
ばｈ型巻方式などにより行う。
次にこの電気機器用絶縁コイルの作用について説明する
。第１図および第２図ｔこ示すようなコイルを絶縁破壊
させると、はとんどすべてが、導体の角部（ト））を発
端として樹枝状導電性破壊路（電気トリー）を生ずる。
。第１図および第２図ｔこ示すようなコイルを絶縁破壊
させると、はとんどすべてが、導体の角部（ト））を発
端として樹枝状導電性破壊路（電気トリー）を生ずる。
これは導体角部但）付近では電界が不平等となり、導体
の角部（ト））において最大となるためである。この導
体角部（ト））付近を第３図に示すように同心円筒電極
に近似したものと想定して銅線（１）表面から距離ｔの
Ｐ点の電界を計算した。
の角部（ト））において最大となるためである。この導
体角部（ト））付近を第３図に示すように同心円筒電極
に近似したものと想定して銅線（１）表面から距離ｔの
Ｐ点の電界を計算した。
その−例を第４図に示す。第４図の計算条件は、次のよ
うである。すなわち、素線（３）の被覆絶縁（２）、マ
イカテープ絶縁層（５）、非マイカテープ絶縁層（６）
の比誘電率はいずれも同じとし、導体角部の曲率半径＝
０．８履、絶縁厚さ＝ ３． Ｏｗｉｇ 、印加電圧＝
交流Ｉ ＱＫＶとしたとき平均電界が３．３３ Ｋ Ｖ
／ｘａであるのに対し、導体角部（ト））の最大電界は
８．０２ＫＶ／ｍであり平均′電界の２．４倍に達する
。素線（３）としてマイカ巻線を用いたのも、導体（４
）に近い側にマイカテープ絶縁層（５）を形成するのも
銅線（１）に近くなるほど電界が高くなり、耐部分放電
性が必要となるためである。電気トリーは発生するまで
にかなり長期の潜伏期間があり、この電気トリー開始時
間は、電界の最も高い導体（４）近傍の絶縁構成によっ
て決まる。電気トリーが発生すると、トリーの進展期間
を経て破壊し、絶縁寿命が蓋きるが、トリーの進展時間
はトリー開始時間に比べ、かなり短い、そこで導体（４
）の近傍に耐電気トリー発生性の高いマイカテープ絶縁
層（５）を設けることが有効であり、外側までマイカを
用いるのは勿体ないということになる。
うである。すなわち、素線（３）の被覆絶縁（２）、マ
イカテープ絶縁層（５）、非マイカテープ絶縁層（６）
の比誘電率はいずれも同じとし、導体角部の曲率半径＝
０．８履、絶縁厚さ＝ ３． Ｏｗｉｇ 、印加電圧＝
交流Ｉ ＱＫＶとしたとき平均電界が３．３３ Ｋ Ｖ
／ｘａであるのに対し、導体角部（ト））の最大電界は
８．０２ＫＶ／ｍであり平均′電界の２．４倍に達する
。素線（３）としてマイカ巻線を用いたのも、導体（４
）に近い側にマイカテープ絶縁層（５）を形成するのも
銅線（１）に近くなるほど電界が高くなり、耐部分放電
性が必要となるためである。電気トリーは発生するまで
にかなり長期の潜伏期間があり、この電気トリー開始時
間は、電界の最も高い導体（４）近傍の絶縁構成によっ
て決まる。電気トリーが発生すると、トリーの進展期間
を経て破壊し、絶縁寿命が蓋きるが、トリーの進展時間
はトリー開始時間に比べ、かなり短い、そこで導体（４
）の近傍に耐電気トリー発生性の高いマイカテープ絶縁
層（５）を設けることが有効であり、外側までマイカを
用いるのは勿体ないということになる。
次に高電圧用電気機器の絶縁コイルに最も重要な特性で
ある課電寿命特性の一例を第１表に示す。
ある課電寿命特性の一例を第１表に示す。
第１表
この場合の供試コイルは第１図、第２図に準じ、マイカ
テープ巻の被覆絶縁（２）を平角銅線（１）に設けた素
線（３）を２列ｌＯ段に配列して導体（４）を形成し、
その周囲にガラス織布を補強材とし、エポキシ樹脂を接
着剤としたプリプレグ状集成マイカテープ、およびガラ
ス織布を基材にしたエポキシグリプレグテープをそれぞ
れ絶縁厚さが後述の値になるように所定回数号重巻にし
、表面に離型用にテトラフルオロエチレンテープを巻回
し、その上に放射線照射ポリエチレンテープ（商品名：
イラセンテープ、ゼネラルエレクトリック社製）を巻き
、成型用の鉄板を当てた後、熱収縮性ポリエチレンテレ
フタレートフィルムテープを巻いたものを容器中に入れ
、真空脱気後、減圧下で加熱溶融したアスファルトコン
パウンドを送込み、加熱加圧成形硬化した後、テトラフ
ルオロエチレンテープ、放射線照射ポリエチレンテープ
、鉄板、熱収縮性ポリエチレンテレフタレートフィルム
チーブを取除いて得たものである。全体の絶縁厚さは３
ｘｍ 、このうち素線（３）の絶縁被覆（２）とマイ
カテープ絶縁層（５）の絶縁厚さの和をＡ試料は３ｘａ
、Ｂ試料は２．７ｇ、Ｃ試料は１．５ｍ、Ｄ試料はｌｘ
、Ｆｉ試料は０藺に調整した。なお比較のために入試料
と同じくマイカテープ層のみで構成し、絶縁厚さのみを
２．４顛に削減した試料Ｆも用意した。第１表は３５Ｋ
Ｖにおける課電寿命を６試料の対数平均の比で示してお
り、従来の絶縁方式であるＡ試料を１．０として表わし
たものである。銅線（１）に近い部分にマイカを使って
いないＥ試料は寿命が極端に短くなること、また銅線（
１）近傍１こマイカ層があってもマイカ層の厚さが全体
の厚さの１／３シかないＤ試料も寿命の低下が著しいの
に対し、マイカ層の厚さが全体の厚さの％以上ある試料
Ｂ、Ｃではあまり寿命の低下が見られないことがわかる
。マイカテープのみの絶縁で厚さを２割削減した試料Ｆ
より全体の厚さは厚いが実質的なマイカ使用量の少ない
試料Ｃ，Ｄの方が寿命が長いことがマイカの省資源とい
う観点から注目される。課電寿命の経験則である逆ｎ乗
則を基に実運転電界における寿命を試算した結果、所望
の基準寿命である１００年を超える寿命を有するのは人
、Ｂ、Ｃの３試料であった。
テープ巻の被覆絶縁（２）を平角銅線（１）に設けた素
線（３）を２列ｌＯ段に配列して導体（４）を形成し、
その周囲にガラス織布を補強材とし、エポキシ樹脂を接
着剤としたプリプレグ状集成マイカテープ、およびガラ
ス織布を基材にしたエポキシグリプレグテープをそれぞ
れ絶縁厚さが後述の値になるように所定回数号重巻にし
、表面に離型用にテトラフルオロエチレンテープを巻回
し、その上に放射線照射ポリエチレンテープ（商品名：
イラセンテープ、ゼネラルエレクトリック社製）を巻き
、成型用の鉄板を当てた後、熱収縮性ポリエチレンテレ
フタレートフィルムテープを巻いたものを容器中に入れ
、真空脱気後、減圧下で加熱溶融したアスファルトコン
パウンドを送込み、加熱加圧成形硬化した後、テトラフ
ルオロエチレンテープ、放射線照射ポリエチレンテープ
、鉄板、熱収縮性ポリエチレンテレフタレートフィルム
チーブを取除いて得たものである。全体の絶縁厚さは３
ｘｍ 、このうち素線（３）の絶縁被覆（２）とマイ
カテープ絶縁層（５）の絶縁厚さの和をＡ試料は３ｘａ
、Ｂ試料は２．７ｇ、Ｃ試料は１．５ｍ、Ｄ試料はｌｘ
、Ｆｉ試料は０藺に調整した。なお比較のために入試料
と同じくマイカテープ層のみで構成し、絶縁厚さのみを
２．４顛に削減した試料Ｆも用意した。第１表は３５Ｋ
Ｖにおける課電寿命を６試料の対数平均の比で示してお
り、従来の絶縁方式であるＡ試料を１．０として表わし
たものである。銅線（１）に近い部分にマイカを使って
いないＥ試料は寿命が極端に短くなること、また銅線（
１）近傍１こマイカ層があってもマイカ層の厚さが全体
の厚さの１／３シかないＤ試料も寿命の低下が著しいの
に対し、マイカ層の厚さが全体の厚さの％以上ある試料
Ｂ、Ｃではあまり寿命の低下が見られないことがわかる
。マイカテープのみの絶縁で厚さを２割削減した試料Ｆ
より全体の厚さは厚いが実質的なマイカ使用量の少ない
試料Ｃ，Ｄの方が寿命が長いことがマイカの省資源とい
う観点から注目される。課電寿命の経験則である逆ｎ乗
則を基に実運転電界における寿命を試算した結果、所望
の基準寿命である１００年を超える寿命を有するのは人
、Ｂ、Ｃの３試料であった。
ここで基準寿命を１００年としだのは他の熱的、機械的
、環境的ストレスにより更に寿命が短くなるからである
。本発明において（マイカテープ絶縁層の絶縁厚さ／全
体の絶縁厚さ）を０．５以上としたのは上述のような理
由に基づくものである。また０、 ７以下としたのはマ
イカテープの巻回数は高々２０回程度であり、３０％程
度の節約がマイカの削減を効果的に実施できる最低の値
と考えられるからである。
、環境的ストレスにより更に寿命が短くなるからである
。本発明において（マイカテープ絶縁層の絶縁厚さ／全
体の絶縁厚さ）を０．５以上としたのは上述のような理
由に基づくものである。また０、 ７以下としたのはマ
イカテープの巻回数は高々２０回程度であり、３０％程
度の節約がマイカの削減を効果的に実施できる最低の値
と考えられるからである。
尚、素線（３）にエナメル線、エナメル被覆ガラス巻線
等を用いる時はマイカ被覆が無くなるが、上記実施例に
準じた作用効果が得られるので、そのようにしても良い
。
等を用いる時はマイカ被覆が無くなるが、上記実施例に
準じた作用効果が得られるので、そのようにしても良い
。
［発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、電界の高くなる内
層側の絶縁には耐部分放電性に優れたマイカテープ絶縁
層を設け、その外側の絶縁にはマイカを含まない非マイ
カテープ絶縁層を設けたため、各材料の特徴を最も有効
に発揮させ、電気トリーの発生を有効に防止し、マイカ
資源を従来より少く使っても所要の性能を有する電気機
器用絶縁コイルを提供できるので、良質なマイカ資源の
枯渇化に対して有力な対策となる。
層側の絶縁には耐部分放電性に優れたマイカテープ絶縁
層を設け、その外側の絶縁にはマイカを含まない非マイ
カテープ絶縁層を設けたため、各材料の特徴を最も有効
に発揮させ、電気トリーの発生を有効に防止し、マイカ
資源を従来より少く使っても所要の性能を有する電気機
器用絶縁コイルを提供できるので、良質なマイカ資源の
枯渇化に対して有力な対策となる。
第１図は本発明の゛磁気機器用絶縁コイルの一実施例を
示す横断面図、第２図は第１図のＡ部の拡大図、第３図
はコイル角部付近の電界計算１こ用いたモデル電極形状
を示す説明図、第４図はコイル角部付近の電界の計算結
果の一例を示す曲線図である。 １・・・電線 ２・・・被覆絶縁 ３・・・素線 ４・・・導体 ５・・・マイカテープ絶縁層 ６・・・非マイカテープ絶縁層 代理人 弁理士 井 上 −男 第 １ｒＳＡ Ｌ 第 ２５！ｌ 第 ３ 図 第 ４ 図 →４休β５Φ】Ｈ直ｔ６ｎｒｎ ）
示す横断面図、第２図は第１図のＡ部の拡大図、第３図
はコイル角部付近の電界計算１こ用いたモデル電極形状
を示す説明図、第４図はコイル角部付近の電界の計算結
果の一例を示す曲線図である。 １・・・電線 ２・・・被覆絶縁 ３・・・素線 ４・・・導体 ５・・・マイカテープ絶縁層 ６・・・非マイカテープ絶縁層 代理人 弁理士 井 上 −男 第 １ｒＳＡ Ｌ 第 ２５！ｌ 第 ３ 図 第 ４ 図 →４休β５Φ】Ｈ直ｔ６ｎｒｎ ）
Claims (2)
- （１）導体に近い内層側にマイカテープ絶縁層を設け、
その外側にはマイカを含まない非マイカテープ絶縁層を
設け、全体の絶縁厚さに対するマイカテープ絶縁層の絶
縁厚さの比が０．５以上で０．７以下になるよう形成し
たことを特徴とする電気機器用絶縁コイル。 - （２）導体は複数本の素線から成るものとし、素線はマ
イカ巻線とし、その被覆絶縁のマイカの厚さもマイカテ
ープ絶縁層に算入した仁とを特徴とする特許請求範囲第
１項記載の電気機器用絶縁コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5630784A JPS60200510A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 電気機器用絶縁コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5630784A JPS60200510A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 電気機器用絶縁コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200510A true JPS60200510A (ja) | 1985-10-11 |
Family
ID=13023483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5630784A Pending JPS60200510A (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 電気機器用絶縁コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200510A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02262313A (ja) * | 1989-04-03 | 1990-10-25 | Toshiba Corp | 耐熱絶縁線輪の製造方法 |
| WO2019077821A1 (ja) * | 2017-10-19 | 2019-04-25 | 株式会社日立製作所 | 回転電機 |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP5630784A patent/JPS60200510A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02262313A (ja) * | 1989-04-03 | 1990-10-25 | Toshiba Corp | 耐熱絶縁線輪の製造方法 |
| WO2019077821A1 (ja) * | 2017-10-19 | 2019-04-25 | 株式会社日立製作所 | 回転電機 |
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