高電圧モーターコイル絶縁

コイル絶縁高電圧モーターモーターの耐用年数と経済効果に大きな影響を与えるため、設計者と技術者は必ず慎重に検討しなければならない問題です。高電圧コイルはある意味モーターの心臓部とも言え、モーターの耐用年数を直接決定するものであり、コイルの重要な構成要素である絶縁材料の性能は極めて重要です。
各国の高電圧モーターの絶縁構造と処理工程は、おおまかに以下のようにまとめられます。
（１）多層粘着マイカテープを連続的に巻き付け、真空乾燥させ、その後熱プレス（成形または油圧プレス）する。
（２）多層粘着マイカテープは真空乾燥なしで連続的に巻き付けられ、直接熱成形によって成形される。
（３）粘着性の低いマイカテープを連続的に巻き付け、無溶剤樹脂に真空浸漬した後、熱プレス成形する。
（４）マイカテープ（またはホワイトエンブリオテープ）を連続的に巻き付け、線状に散布した後、溶剤を含まない樹脂を全体に含浸させる。
さらに、シリコーンゴム絶縁体や、シリコーンゴムとマイカテープを混合した絶縁体もあります。シリコーンゴムは耐熱性、耐寒性、耐湿性、耐腐食性に優れていますが、電気特性や引裂強度が劣るため、6kV以下の特殊な環境で動作する高電圧モーターにのみ使用されます。

高電圧の基本要件コイル絶縁:
十分な電気強度
一方では、モーターの絶縁体はできるだけ薄い方が望ましいが、他方では、電気的強度に関して一定の余裕を持たせる必要がある。モーターは運転中に、大気過電圧や運転過電圧の影響を受ける。突然の短絡、温度や電圧の長期的な影響により絶縁体は徐々に劣化し、振動や機械的ストレスによっても絶縁体が損傷する。さらに、製造工程で何度も耐電圧試験を行うが、その都度、絶縁構造に微妙な劣化痕跡が生じる。これが、いわゆる累積効果である。これらすべてが絶縁体の電気的強度を低下させる。したがって、コイル構造を設計する際には、一定の安全率を確保する必要がある。
 低誘電損失
絶縁構造が交流電界にさらされると、誘電損失が発生します。誘電損失による平均発熱量は大きくありませんが、個々の弱点では特に熱が集中します。弱点における誘電損失による発熱量が放出される熱量を超えると、絶縁体の局所的な温度が上昇し続けます。温度上昇は誘電損失のさらなる増加を促進し、絶縁体の電気機械的性能は急激に低下し、弱点の局所的な熱破壊を引き起こす可能性があります。したがって、高電圧モータの誘電損失は規定値を超えてはなりません。
優れたコロナ耐性
高電圧モーターの運転中は、絶縁体の内部および表面でコロナ放電が発生し、絶縁体の劣化や腐食を加速させる可能性があります。そのため、6.3kV以上の発電機および6kV以上のモーターでは、コイルにコロナ対策を施す必要があります。6kVモーターのコイルは一般的にコロナ対策を施す必要はありませんが、劣悪な環境で使用されるモーターや大容量モーターについてはコロナ対策を施す必要があります。

優れた耐熱劣化性能
断熱構造の耐熱性は、製品に要求される耐熱等級を満たす必要があります。これにより、長期間にわたる使用温度下においても、断熱材の正常な耐用年数が保証されます。
モーターの絶縁は通常、A、E、B、F、Hの5つの耐熱等級に分けられます。運転中、モーター巻線絶縁の最も高温になる部分の温度は、絶縁等級で規定された最高温度を超えてはなりません。一般的には、5～10℃の余裕を持たせる必要があります。絶縁構造が異なる耐熱等級の絶縁材料で構成されている場合、その構造モデルを通して耐熱等級をシミュレーションし、総合的に評価することができます。
機械的ストレスに耐えることができる
コイルの絶縁体は、破損したり有害な変形を起こしたりすることなく、一定量の機械的ストレスに耐えることができなければなりません。コイルは、動作中に電線と絶縁体の熱膨張係数が異なるため、温度変化によって絶縁体に張力が生じ、モーターが長いほどその影響は大きくなります。また、電磁力によってコイルの端部にも振動が生じ、特にモーターが短絡、始動、制動電流の影響を受けると、電磁力によってコイルが変形することがよくあります。そのため、絶縁体には一定の弾性と機械的強度が求められます。