JPS6134836Y2

JPS6134836Y2 -

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Publication number: JPS6134836Y2
Application number: JP17437183U
Authority: JP
Priority date: 1983-11-09
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS6051754U

Description

【考案の詳細な説明】（考案の技術分野）この考案は絶縁導体からの沿面放電を防止する
沿面放電防止構造に関し、特に高電圧が課電され
る回転電機の固定子コイルに対する沿面放電防止
構造に関するものである。

（従来技術）回転電機の固定子コイルの沿面放電を防止する
ために電界緩和塗料が用いられることは従来から
知られている。電界緩和塗料の電圧対電流特性は
非線形であつて高電界が加えられると電流を流し
て電界を緩和し沿面放電の発生を防止する。

電界緩和塗料の特性は抵抗率と制御電界とによ
つて表わされるが、制御電界とは一般に電界緩和
塗料が所定の抵抗率となるときの電界を意味し、
この明細書では電界緩和塗料の抵抗率が10⁸Ωを
示すときの電界E₁（Ｖ／cm）と抵抗率が10⁹Ωを
示すときの電界E₂（Ｖ／cm）との平均値を制御
電界（Ｖ／cm）とする。

最近になつて高性能の絶縁材料が開発されて実
用化されるにつれて、回転電機を高電圧化して単
機の容量を増大している。したがつて固定子コイ
ルの定格電圧が高くなり、それにともなつて高く
なつた絶縁耐力試験の電圧（（たとえば電気規格
調査会標準規格JEC−114（1946）等に準処して
定められる）に対し試験の時に固定子コイルのエ
ンドで沿面放電が起らないような構造にしておか
ねばならぬ。回転電機の平常の運転時に固定子コ
イルに沿面放電を起してはいけない事は申すまで
もない。

第１図は従来の沿面放電防止構造の一例を示す
部分断面図であつて、図において１は固定子鉄
心、２はスロツト、３は固定子コイル全体を表わ
し、４はその導体、５は導体４を囲繞する主絶縁
層である。主絶縁層５の表面にはスロツト２から
張出した固定子コイル３のインボリユート部にま
で導電性塗料を塗布して低抵抗コロナシールド層
６を施し、さらに低抵抗コロナシールド層６のコ
イルエンド側の主絶縁層５に表面における電位傾
度が大きくなる部分に電界緩和層７が設けられ
る。

電界緩和層７としては、時としては線形抵抗特
性を有する高抵抗塗料を塗布して構成することも
あるが、前述の電界緩和塗料の非線形特性の方が
好ましくまた電界緩和塗料の方が作業性もすぐれ
ているため多くの場合には電界緩和塗料の塗布に
より電界緩和層７が構成される。

電界緩和塗料の主成分は炭化珪素の粒子で、制
御電界は値は主として炭化珪素の粒子の大きさに
よつて定まり、その他不純物濃度、結合剤の材質
等によつて影響される電界緩和塗料に個有のもの
である。炭化珪素の粒径が大きくなるにしたがつ
てその電界緩和塗料の制御電界値は小さくなり、
またその抵抗率は小さくなるという関係がある。
さらに電界緩和塗料の特徴である非線形抵抗特性
は炭化珪素粒子相互の接触抵抗の電圧非直線特性
を利用しているので炭化珪素の粒子が大きくなる
にしたがつて粒子相互間の接触の安定性が悪くな
り抵抗値のばらつき（分散）が大きくなる。すな
わち制御電界値の小さな電界緩和塗料はその制御
電界値のばらつきも大きく又その抵抗率は小さく
なる。

沿面放電を有効に防止するためには主絶縁層５
の導体４の長さの方向に関し異なる部分には異な
る制御電界値を有する電界緩和塗料を塗布すれば
よく、このことは従来の構造においても行なわれ
ていた。第２図は電界緩和層７の従来の構造を示
す部分断面図であつて、同図において３，４，
５，６は第１図の同符号と同一部分を示し、７ａ
は第１の電界緩和塗料、７ｂは第２の電界緩和塗
料であり、制御電界値は７ａの方が７ｂよりも小
さいものとする。

すなわち従来の構造では低抵抗コロナシールド
層６の端に近い位置にその低抵抗コロナシールド
層６の一端からL₁の長さだけ、低い制御電界値
を有する電界緩和塗料７ａを塗布し、次に塗料７
ａの端からL₂−L₁の長さだけ、高い制御電界値
を有する電界緩和塗料７ｂを塗布する。第２図に
おけるL₁およびL₂の値は、主絶縁層５の絶縁厚
さ、導体４へ課電する電圧、７ａと７ｂとの制御
電界の値によつて決定する。また、電界緩和塗料
７ａと７ｂとの継目は作業性の面から第２図に示
すように電界緩和塗料７ｂを電界緩和塗料７ａの
外周にL₃の長さでオーバラツプして塗布するの
が普通であり、低抵抗コロナシールド層６と電界
緩和塗料７ａとの継目もこれに類似したオーバラ
ツプをとるのが一般である。

第２図に示す従来の構造の欠点は電界緩和塗料
７ａの抵抗率のばらつきが多い点である。塗料７
ａは制御電界値の小さい塗料を用いるので既に説
明したように抵抗率も小さくそのばらつきも多
い。そのため同じ設計基準で製作した多数の固定
子コイルの間での抵抗率の特性にばらつきが大き
くなり、回転電機の耐電圧試験の場合に電界緩和
塗料７ａの抵抗率の小さい電界緩和層７での消費
電力が大きくなつて、その電界緩和層７でのジユ
ール発熱にもとづく温度上昇でその電界緩和層７
が熱的な破壊にいたわる場合が多かつた。

第２図に示すように２種類の電界緩和塗料７ａ
と７ｂとを直列接続して塗布する目的は、電界緩
和層７における消費電力の均一化を図ることであ
るので、電界緩和塗料７ａの特性のばらつきによ
り課電電圧の比較的低い値においても熱的な破壊
が発生する場合があることは従来の構造における
重大な欠点である。

また第２図の構造では設計において電界緩和塗
料７ａの長さL₁、電界緩和塗料７ｂの長さL₂−
L₁、および塗料７ａと７ｂがオーバラツプする
部分の長さL₃のそれぞれにおいて電界緩和塗料
の抵抗率を考慮して設計しなければならぬという
複雑さがあつた。

さらに製造工程ではL₁の寸法ぎめのあと電界
緩和塗料７ａを塗布し、そのあとL₂およびL₃の
寸法ぎめをそれぞれ行なつて、電界緩和塗料７ａ
を塗布するので、寸法ぎめの工程を３段階必要と
するという不便さがあつた。

（考案の概要）この考案は従来の構造における上述の欠点を解
消することを目的とし、電界緩和塗料を複数層と
し、かつこれら塗布層を、下層から上層に向けて
順次制御電界値および導体軸方向の幅寸法が共に
大きくなるように形成したものである。

（考案の実施例）以下この考案の実施例を図面について更に詳細
に説明する。第３図はこの考案の一実施例を示す
部分断面図であり、この図面において第２図と同
一又は相当部分は第２図と同一符号で示してあ
る。

第３図の実施例では制御電界値の小さい電界緩
和塗料７ａを低抵抗コロナシールド層６の一端か
らL₁の長さで塗布し、さらに低抵抗コロナシー
ルド層６の一端から電界緩和塗料７ａの外周を含
めてL₂の長さで制御電界値の大きい電界緩和塗
料７ｂを塗布する。この場合、L₁およびL₂の長
さは主絶縁層５の絶縁厚さ、導体４へ課電する電
圧、組合せて使用する電界緩和塗料７ａと７ｂと
におけるそれぞれの制御電界値などによつて任意
に選択することができる。

第３図に示す構造ではL₁の部分の電界緩和層
７の抵抗率は電界緩和塗料７ａと７ｂが並列に接
続された場合とほゞ同じ特性の抵抗率を示す。し
たがつてこの合成された抵抗率が所望の値になる
ようにそれぞれの塗料７ａと７ｂの抵抗率を選択
する。またL₁の部分の抵抗率のばらつきは電界
緩和塗料７ａだけがこの部分に存在する場合の抵
抗率のばらつきより充分に小さくなる。

第６図は、電界緩和層７における沿面電界強度
の分布を示したものである。沿面電界強度は電界
緩和塗料７ａと７ｂとにおけるそれぞれの制御電
界値によつて当該沿面面電界強度が決定される
が、電界緩和塗料７ａと７ｂとの制御電界値の選
択によつて、第６図の従来例の沿面電界強度分布
に示すように、電界緩和塗料７ａと７ｂとの継目
において沿面電界強度に大きな差が生じ、当該継
目部分で沿面放電を発生する場合がある。一方こ
の考案においては、L₁の領域における沿面電界
強度は電界緩和塗料７ａと７ｂとの合成による制
御電界値になるので、電界緩和塗料７ａと７ｂと
の継目における沿面電界強度の差を小さくでき、
電界緩和層７における沿面電界強度の分布を平滑
にする効果があり、従来例にみられた沿面放電の
発生を防止できる。

第４図は第３図に示すこの考案の構造における
電界緩和層７の破壊電圧とL₁との関係を示すグ
ラフであつてｘ軸はL₁をmmで示しｙ軸は破壊電
圧をkVで示す。また白丸は第３図に示すこの考
案の構造にける破壊電圧の平均値を示し、黒丸は
第２図に示す従来の構造における破壊電圧の平均
値を示し、白丸及び黒丸の上下に延びる線分の端
はそれぞれの標準偏差を表わしている。なお第４
図に示すデータは主絶縁層５の絶縁厚さが４mmの
場合で、白丸についての測定および黒丸について
の測定にはいずれも同じ電界緩和塗料７ａおよび
７ｂを用いた。

第４図から明らかなように従来の構造（黒丸参
照）でもこの考案の構造（白丸参照）でも破壊電
圧の平均値は大して変化しないが、その標準偏差
はこの考案の構造の方が充分小さくなり約1/2と
なつている。したがつてこの考案の構造では電界
緩和層７の信頼性が向上することは容易に理解で
きるであろう。

また第２図と第３図を比較すれば明らかなよう
に第２図に示す従来の構造ではL₁−L₃の長さの
塗料７ａの部分、L₃の長さの塗料７ａと７ｂが
重ねて塗布された部分、L₂−L₁の長さの塗料７
ｂの部分の３種類の部分が存在するのに対し、第
３図に示すこの考案の構造ではL₁の長さの塗料
７ａと７ｂとが重ねて塗布された部分、L₂−L₁
の長さの塗料７ｂの部分の２種類の部分だけにな
るので、この考案の構造は従来の構造に対して設
計と製造工程とが簡単になる。

軸方向の長さ、即ち幅寸法が互いに異なる塗布
層を形成する方法として、第５図に示すとおり広
幅の長さＬのもの７ｂを下層とする方法もある
が、この場合、狭幅の長さL₁の層７ａの塗布
時、その端部が既に塗布されている塗料７ｂの範
囲に入り、その部分の目視による寸法確認が困難
となる欠点がある。これに対し、第３図による場
合は、各層共、その塗布時の端部は常に主絶縁層
５を下地として形成されるので、寸法の目視が容
易かつ確実となる。

なお以上の説明では電界緩和塗料としては２種
類の塗料７ａ，７ｂを用いる実施例を述べたが、
塗料は３種類以上の互に異なる制御電界値を有す
るものを用い、制御電界値が小さな電界緩和塗料
が塗布される長さは制御電界値が大きな電界緩和
塗料が塗布される長さより短かくすればよいこと
は容易に理解できるであろう。

そして、機器の定格電圧が非常に高くなると、
この電界緩和塗料を10ないし20層で形成する必要
が生じるがこれらの場合は、上述の製造工程面の
利点が極めて大きくなる。

（考案の効果）以上の説明により明らかなようにこの考案の構
造によれば電界緩和層の特性が安定し、歩止まり
の向上および信頼性の向上に効果があるととも
に、電界緩和層の設計と製造工程とを簡単にする
ことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の構造の一例を示す部分断面図、
第２図は従来の電界緩和層の構造を示す部分断面
図、第３図はこの考案の一実施例を示す部分断面
図、第４図はこの考案の構造における破壊電圧の
ばらつきを示すグラフ、第５図は第３図のものを
その塗布の順序を逆にした場合を示す部分断面
図、第６図はこの考案の一実施例における電界緩
和層の沿面電界強度の分布図である。図において３は固定子コイル、４は導体、５は
主絶縁層、６は低抵抗コロナシールド層、７は電
界緩和層、７ａは制御電界値の小さな電界緩和塗
料、７ｂは制御電界値の大きな電界緩和塗料であ
る。なお各図中同一符号は同一又は相当部分を示
すものとする。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

高電圧が課電される導体とこの導体を囲繞する
主絶縁層と端末部を除いて上記主絶縁層の外周に
施こされた低抵抗コロナシールド層とを有する絶
縁導体の上記端末部の主絶縁層に電界緩和塗料を
塗布して沿面放電防止を図るものにおいて、上記
電界緩和塗料は、それぞれ一端が上記低抵抗コロ
ナシールド層の端部に揃えられ、上記絶縁導体の
端末の方向に延在する複数の塗布層からなり、か
つこれら塗布層は、下層から上層に向けて順次制
御電界値および導体軸方向の幅寸法が共に大きく
なるように形成されたことを特徴とする沿面放電
防止構造。