JP2004129324A - Turbo-generator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン発電機に係わり、特にステータの巻線コイル巻き返し部を強固に固定するタービン発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、タービン発電機は、回転磁界を発生させるロータと、このロータの外周側に設けられ、複数の第1スロット内に複数の巻線コイルを収納配置したステータコアとを備えており、ロータの回転磁界によってステータコアの巻線コイルに誘起電圧が生じ電流が流れる。
【0003】
この巻線コイルは、その直線部分はステータコアの第1スロットに支持されているが、両端側の巻き返し部は第1スロットから相当な距離に渡って外向きに延びているので十分な支持を受けていない場合がある。このような場合、巻線コイルの巻き返し部は、運転中、静的な電磁力と電源周波数の2倍程度の周波数で変動する電磁力が作用し、この電磁力により励起される円環振動モードによって変形を生じる恐れがある。
【0004】
そこでこれに対応し、全体が略円錐形状である巻線コイル巻き返し部の強度を向上する構造として、特開平5−137287号公報記載のように、巻線コイル巻き返し部の外周側に複数のバインドリングを近接し、これに絶縁物を介して例えばガラス繊維等からなるバインド部材で巻線コイル巻き返し部の複数箇所を緊縛固定し、前記複数のバインドリングの外周側に配設した複数のバインドリング支えをステータコアに係合した構造が開示されている。これにより、複数のバインドリング支えがバインドリング及び巻線コイル巻き返し部を支持し、円還振動モードが励起された時はバインド部材によって径方向の圧縮加重が加えられ、巻線コイル巻き返し部の径方向の変位が阻止されるようになっている。またこのとき、通常は巻線コイル巻き返し部の円還振動モードの固有振動数が変動電磁力の周波数から十分高くなるように設定されている。
【0005】
また、特開平8−65938号公報記載のように、巻線コイル巻き返し部の外周側に配設して例えば樹脂含浸材料等からなる帯等で巻線コイル巻き返し部を固着する複数のクランプと、これら複数のクランプを機械的に接続する少なくとも2つの支持リングとを備えた巻線支持部と、前記複数のクランプとの間にギャップ(隙間)が形成されるように外周側に配設した複数のブラケットをステータコアに固定した構造が開示されている。これにより、巻線支持部で巻線コイル巻き返し部を支持し、円還振動モードが励起された時はクランプによって径方向の圧縮荷重が加えられ、巻線コイル巻き返し部の径方向の変位が阻止されるようになっている。この従来技術においても、上記同様、通常は巻線コイル巻き返し部の円還振動モードの固有振動数が変動電磁力の周波数から十分高くなるように設定されている。
【0006】
ところが、上記構造において、製造直後は巻線コイル巻き返し部の円環振動モードの固有振動数が変動電磁力の周波数から十分高く設定したものでも、長期運転後は上記構造のバインド部材またはクランプの帯が緩むことで巻線コイル巻き返し部の剛性が低下し、円環振動モードの固有振動数が変動電磁力の周波数に一致して共振が起こる可能性がある。
【0007】
そこで、さらにこれに対応し、特開2002−27697号公報記載のように、巻線コイル巻き返し部の外周側に絶縁リングを、内周側に押えリングを設けて、巻線コイル巻き返し部の周囲に、エポキシ樹脂に変性脂肪族ポリアミンを硬化剤とし短繊維および無機質充填材を混合した組成物で形成されたエポキシコンパウンドを加圧充填し硬化させて、これらを一体化した強固な構造が開示されている。このとき、前記エポキシコンパウンドは常温で硬化するので、硬化のための加熱処理を必要としないことや、硬化時の発熱温度が低いので体積膨張が少なく、歪みがほとんど生じないようになっている。
【0008】
【特許文献1】
特開平5−137287号公報
【特許文献2】
特開平8−65938号公報
【特許文献3】
特開2002−27697号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は以下の課題が存在する。
【0010】
すなわち、特開2002−27697号公報記載の構造では、巻線コイル巻き返し部の周囲をエポキシコンパウンドで加圧充填し硬化させているので、巻線コイルに流れる電流のエネルギー損失により発生した熱が周囲にこもりやすく、155℃以上の高温となる場合もある。このような高熱が生じた場合には、巻線コイルに巻き付けられた絶縁物及びエポキシコンパウンドが劣化して絶縁機能がなくなり、耐久性が低下する可能性がある。また、例えば巻線コイルの破損あるいは巻線コイルに巻き付けられた絶縁物の劣化等が生じて巻線コイルを修理・交換するような場合、エポキシコンパウンドを取り除く必要があるのでその作業性は困難となる。
【0011】
本発明の目的は、長期運転後における巻線コイル巻き返し部の剛性低下を防止するとともに、蓄熱による耐久性低下を防止できるタービン発電機を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、回転磁界を発生させるロータと、このロータの外周側に設けられ、複数の第1スロット内に複数の巻線コイルを収納配置したステータコアとを備えたタービン発電機において、内周側に複数の第2スロットを備え、前記巻線コイルのうち前記ステータコアの前記第1スロットから突出した巻き返し部を前記第2スロットに収納配置するように、前記ステータコアの前記ロータ軸方向両端側にそれぞれ係合配置した少なくとも1つのコーン部材と、前記巻線コイル巻き返し部を収納配置した前記複数の第2スロットの内周側開口端の少なくとも一部を塞ぐように、前記コーン部材の内周部に固定された押えリング部材とを有する。
【0013】
本発明においては、ステータコアのロータ軸方向両端側にコーン部材を係合配置する。そして、ステータコアの第1スロットからロータ軸方向に突出した巻線コイル巻き返し部をコーン部材内周側に設けた第2スロットに収納配置した後、それら第2スロットの内周側開口端を塞ぐようにコーン部材の内周側に押えリング部材を固定する。この結果、巻線コイル巻き返し部はそれぞれ押えリング部材によって第2スロット内に押し込まれ、コーン部材に対し強固に固定される。
【0014】
このように、コーン部材の第2スロット内に押えリング部材で固定した巻線コイル巻き返し部の構造とすることにより、バインド部材等の糸縛りによる従来構造のようなタービン発電機の長期運転後における巻線コイル巻き返し部の剛性低下を防止できるとともに、巻線コイル巻き返し部をエポキシ樹脂で一体化させる従来構造のような蓄熱による耐久性低下も防止できる。
【0015】
(2)上記(1)において、好ましくは、前記巻線コイル巻き返し部のうち、同一のスロット内に収納配置される一のコイルの巻き返される前の部分と巻き返された後の部分との間に、スペーサを設ける。
【0016】
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記コーン部材は、その内周面が前記ステータコア側からその反対側に向かって拡径した形状となっており、これに対応して、前記押えリング部材は、その外周面が前記ステータコア側からその反対側に向かって拡径した形状となっている。
【0017】
(4)上記(1)又は(2)において、また好ましくは、前記ステータコアに対し、前記ロータの回転軸方向にスライド可能に係合させる係合機構を備える。
【0018】
(5)上記(2)において、好ましくは、前記スペーサは、前記ステータコア側の板厚が、その反対側の板厚よりも小さくなっている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0020】
図2は、本発明のタービン発電機の一実施形態の概略構造を表す軸方向断面による部分断面図である。
この図2において、タービン発電機は、回転磁界を発生させるロータ1と、このロータ1の外周側に設けられ、内周側に設けた複数のスロット2a内に複数の巻線コイル3を収納配置したステータコア2と、これらロータ1及びステータコア2を内装するステータフレーム4とを備える。
【0021】
ロータ1は、略円形状断面の回転軸であり、ステータフレーム4の軸方向両端側(図2中左・右端側)に設けた少なくとも2つの軸受5(但し、図2中1つの軸受5のみ図示)により回転自在に支持されている。またロータ1は、詳細は図示しないが、例えば、外周側に設けた複数のスロットに複数の界磁巻線コイルが収納配置され、この界磁巻線コイルが通電されると断面の一方側がN極で他方側がS極となる極性を持つようになっている。これにより、ロータ1が回転駆動されると、周囲に回転磁界を発生させるようになっている。
【0022】
ステータフレーム4は、ステータコア2の外周側に配置された複数の補強リング6と、これら複数の補強リング6の外周側に配設され、複数の補強リング6をステータフレーム4の内周側にそれぞれ固定する複数の主板7と、ステータコア2の外周側に近接したキーバー8と、このキーバー8の外周側と複数の補強リング6の内周側との間にそれぞれ設けられ、径方向にばね作用する複数のスプリングバー9とを備えている。このようなステータフレーム4の構造により、ステータコア2は複数のスプリングバー9によって弾性支持され、ステータフレーム4に伝達するステータコア2の振動を低減するようになっている。
【0023】
巻線コイル3は、典型的な例として図示のように、その直線部分がステータコア2のスロット2a内に収納され、両端側部分はスロット2aから外向きに延ばされ内周側に巻き返されて、再びステータコア2のスロット2a内に収納される。このように、巻線コイル3は、巻き返される前の部分で外周側に配置される底コイル10と、巻き返された後の部分で内周側に配置される上コイル11とで構成され、ステータコア2のスロット2aから両側に突出した巻き返し部3aは全体形状が例えば略円錐形状にそれぞれ形成されている。
【0024】
ここで、本発明の大きな特徴として、タービン発電機は、上記ステータコア2の軸方向両端部12にそれぞれ係合配置され、内周側に設けた複数のスロット13a内に上記巻き線コイル3の巻き返し部3aを収納配置するコーン部材13と、このコーン部材13の複数のスロット13aの内周側開口端の全部を塞ぐように固定した押えリング部材14とをさらに備えている。
【0025】
図1、図3、及び図4は、これらコーン部材13及び押えリング部材14の全体構造を表す斜視側面図であり、図1はコーン部材13と押えリング部材14とが離された状態のときを示し、図3はコーン部材13の内周側に押えリング部材14が固定された状態でかつコーン部材13がステータコア端部12から離された状態のときを示し、図4はコーン部材13の複数のスロット13a内に巻き線コイル3の巻き返し部3aが収納配置され、コーン部材13の内周側に押えリング部材14が固定された状態で、かつコーン部材13がステータコア端部12に係合配置された状態のときを示している。また、図5は、図2中A部の部分拡大断面図である。
【0026】
これら図1、図3、図4、及び図5において、コーン部材13は、略中空円筒形状であり、内周側にインボリュート曲線形状(後述の図6参照)の複数のスロット13aと、これら複数のスロット13aの間に形成され内周側に延びる複数のティース13bとを備えており、スロット13aはステータコア2のスロット2aに対応している(後述の図6参照)。また、コーン部材13の内周面(複数のティース13bの内周面)は、ステータコア2側(図1、図3、図4中右側)から反対側(図1、図3、図4中左側)に向かって拡径した形状となっている。
【0027】
また、スロット13aの径方向断面による断面形状は、その幅寸法(周方向寸法)は巻き線コイル3の幅より熱膨張を考慮して大きく、深さ寸法(径方向寸法)はステータコア2側から反対側に向かって大きくなっている。これにより、コーン部材13の複数のスロット13aに巻き線コイル3の巻き返し部3aが収納配置されると、コーン部材13の内周面と巻き返し部3aの内周面(複数の上コイル11の内周面)とがほぼ一致するようになっている。
【0028】
また、コーン部材13のステータコア2側には、段差部13cを境界とした小径円筒部13dが形成されている。これら段差部13c及び小径円筒部13dには複数の係止具15が周方向に取り付けられており、これら係止具15には略丸形状の差込穴15aがそれぞれ形成されている。また、ステータコア端部12のコーン部材13側には、コーン部材13の小径円筒部13dに嵌合する凹部12aが形成されており、この凹部12a及びコア部材13側の端面部12bには、コーン部材13の複数の係止具15にそれぞれ対応して複数の係止具16がそれぞれ設けられている。この係止具16は、1つの係止具15に対しその両側(図5中紙面に向かって手前・奥側)を挟むように配置された2つの係止片16A,16B(但し、図5中16Aのみ図示)で構成され、これら係止片16A,16Bには略四角形状の差込穴16a,16aがそれぞれ形成されている。
【0029】
そして、図4及び図5に示すように、コーン部材13の複数の係止具15がステータコア端部12の複数の係止具16(言い換えれば係止片16A,16Bの間)に挿入され、それぞれ係止具15の差込穴15aと係止具16の差込穴16a,16aにピン(丸棒)17が貫入されて、このピン17が係止具15の差込穴15aに接着固定される。さらに、係止片16A,16Bの差込穴16a,16aにおいて、それぞれ、ピン17の上・下側(図4及び図5中上・下側)に例えばフッ素樹脂等の樹脂材料からなる摺動板18が取り付けられ、ピン17の両端側を塞ぐように塞ぎ板(図示せず)が外側に固定されて、これによりピン17が差込穴16a,16aから抜けずに摺動板18,18の間を軸方向に摺動するようになっている。この結果、コーン部材13は、ステータコア端部12に係合配置されて、軸方向にスライド可能な状態となる。
【0030】
押えリング部材14は、上記コーン部材13の内周面に対応した略円錐形状であり、その外周面はステータコア2側から反対側に向かって拡径した形状となっている。また、上記コーン部材13の内周面には複数のねじ穴13eが設けられ、押えリング部材14にはコーン部材13の複数のねじ穴13eにそれぞれ対応して複数の貫通穴14aが設けられている。そして、押えリング部材14がコーン部材13の内周面に密着され、それぞれの貫通穴14aからネジ穴13eにボルト19等を差し込んで締め込むことで、押えリング部材14がコーン部材13の内周面に固定される。
【0031】
また、上記コーン部材13及び上記押えリング部材14は、好ましくは、非導電性、非磁性、耐熱性、及び低密度である例えば繊維強化プラスチック(またはマイカ、石綿等でもよい)の材料で形成され、その繊維方向は周方向に配向される。繊維強化プラスチックは、例えば、その母材の具体的な例として、ポリアミドイミド,ポリアミド,ポリウレタン,ポリアクリロニトリル,ポリカーボネート,ポリエチレンテレフタレート,ポリビニルアルコール,ポリビニルアセタール,フッ素樹脂,エチレン・酢酸ビニル共重合体,スチレン・アクリロニトリル共重合体,スチレン・アクリロニトリル・ブタジエン共重合体等を用いている。
【0032】
次に、ステータコア端部12に係合配置されたコーン部材13の複数のスロット13aにおいて巻き線コイル3の巻き返し部3aを配置する方法を説明する。図6は、コーン部材13の内周面拡径側からみた斜視図である。なお、図6において、ステータコア2のスロット2a及びコーン部材13のスロット13aは、便宜上、一部分のみ図示している。
【0033】
この図6において、まず底コイル10が、ステータコア2の直線状スロット2a及びコーン部材13のインボリュート曲線状スロット13aに配置されている。次に、例えば繊維強化プラスックで形成されたスペーサ20が、コーン部材13のスロット13a内の底コイル10内周側に配置されている。このスペーサ20は、インボリュート曲線状のスロット13aと同様の形状であり、その長手方向寸法は少なくともコーン部材12の軸方向寸法より短く、板厚はステータコア2側(図6中奥側)が比較的薄くかつ反対側(図6中手前側)に向かって厚みが増すように形成されている。そして、上コイル11が、ステータコア2のスロット2a内の底コイル10内周側、及びコーン部材13のスロット13a内のスペーサ20内周側に配置される。
【0034】
このようにして、底コイル10、スペーサ20、及び上コイル11がコーン部材13のスロット13a内にそれぞれ収納配置された後、コーン部材13の内周面に複数のボルト19等で押えリング部材14で固定される。そして、スロット13aから突出した底コイル10及び上コイル11の端部が溶接等によりそれぞれ結合され、巻き線コイル3の巻き返し部3aが形成される。
【0035】
なお、以上において、係止具15、係止具16、ピン17、及び摺動板18は、各請求項記載のコーン部材を、ステータコアに対し、ロータの回転軸方向にスライド可能に係合させる係合機構を構成する。
【0036】
次に、本実施形態の動作及び作用・効果を説明する。
【0037】
タービン発電機において、例えばガスタービン等の駆動力でロータ1を回転させると、ロータ1の周囲に回転磁界が発生し、ステータコア2の複数のスロット2aに収納配置された巻線コイル3に誘起電圧が生じて電流が流れる。このとき、ステータコア2の複数のスロット2aから両側に突出した巻線コイル3の巻き返し部3aは、静的な電磁力と電源周波数の2倍程度の周波数で変動する電磁力が作用し、この電磁力により励起される円環振動モードによって変形を生じる傾向がある。
【0038】
本実施形態においては、ステータコア2の軸方向両端側にコーン部材13を係合配置する。そして、ステータコア2の複数のスロット2aから軸方向に突出した巻線コイル3の巻き返し部3aをコーン部材13の内周側に設けた複数のスロット13aに収納配置した後、これらスロット13aの内周側開口端の全部を塞ぐようにコーン部材13の内周側に押えリング部材14をボルト19で固定する。この結果、巻線コイル3の巻き返し部3aは押えリング部材14によって複数のスロット13a内に押し込まれ、コーン部材13に対し強固に固定される。
【0039】
以上のように、コーン部材13のスロット13a内に押えリング部材14で固定した巻線コイル3の巻き返し部3aの構造とすることにより、バインド部材等の糸縛りによる従来構造のようなタービン発電機の長期運転後における巻線コイル3の巻き返し部3aの剛性低下を防止できるとともに、巻線コイルの巻き返し部3aをエポキシ樹脂で一体化させる従来構造のような蓄熱による耐久性低下も防止できる。
【0040】
また、コーン部材13は、軸方向にスライド可能な状態でステータコア端部12に係合配置されるので、巻き線コイル3の熱膨張による軸方向の伸縮にも対応できる。また、押えリング部材14をボルト19で取り外し可能とすることで、巻線コイル3の巻き返し部3aをエポキシ樹脂で一体化させる従来構造に比べ、巻線コイル3の例えば修理・交換等の作業性を向上できる。
【0041】
なお、上記実施形態においては、コーン部材13は内周側の全周方向にわたって複数のスロット13aを備えた構造とし、また1つの押えリング部材14でコーン部材13の複数のスロット13aの内周側開口端の全部を塞ぐように固定する構成を例に取り説明したが、これに限らない。すなわち、例えば、上記実施形態のコーン部材13あるいは押えリング部材14を分割するような構造・構成としてもよい。図9は、このような変形例のコーン部材及び押えリング部材の概略構造を表す斜視側面図である。上記本発明の一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0042】
この図9において、コーン部材21は、上記実施形態のコーン部材13が周方向に略4分割された形状のコーン部分21A,21B,21C,21Dと、これらコーン部分21A,21B,21C,21Dの間を連結する4つの支持部材21Eとで構成される。また、押えリング部材22A,22B,22Cは、上記実施形態の押えリング部材14が軸方向に略3分割された形状であり、コーン部材21の複数のスロット21aの内周側開口端の一部をそれぞれ塞ぐように固定するようになっている。
【0043】
本変形例において、ステータコア2のスロット2aからコーン部分21A,21B,21C,21Dに突出した巻線コイル3の巻き返し部3aは、上記実施形態同様、複数のスロット21a内にそれぞれ収納配置した後、これらスロット21aの内周側開口端の一部を塞ぐようにコーン部材21の内周側に押えリング部材22A,22B,22Cをそれぞれ固定する。この結果、巻線コイル3の巻き返し部3aは押えリング部材22A,22B,22Cによって複数のスロット21a内に押し込まれ、コーン部材21に対し強固に固定される。また、ステータコア2のスロット2aからコーン部分21A,21B,21C,21Dの間に突出した巻線コイル3の巻き返し部3aは、上記スペーサ20に代えて上記支持部材21Eを底コイル10及び上コイル11の間に配置し、コーン部材21の内周側に固定した押えリング部材22A,21B,21Cにより径方向の変形が抑制される。このような変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、コーン部材21及び押えリング部材22A,22B,22Cは、上記実施形態のコーン部材13及び押えリング部材14に比べ軽量化され、材料費等のコストを削減できる効果もある。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、長期運転後における巻線コイル巻き返し部の剛性低下を防止するとともに、蓄熱による耐久性低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタービン発電機の一実施形態を構成するコーン部材及び押えリング部材の全体構造を表す斜視側面図であり、コーン部材と押えリング部材とが離された状態のときを示している。
【図2】本発明のタービン発電機の一実施形態の概略構造を表す軸方向断面による部分断面図である。
【図3】本発明のタービン発電機の一実施形態を構成するコーン部材及び押えリング部材の全体構造を表す斜視側面図であり、コーン部材の内周側に押えリング部材が固定された状態でかつコーン部材がステータコア端部から離された状態のときを示している。
【図4】本発明のタービン発電機の一実施形態を構成するコーン部材及び押えリング部材の全体構造を表す斜視側面図であり、コーン部材の複数のスロット内に巻き線コイルの巻き返し部が収納配置され、コーン部材の内周側に押えリング部材が固定された状態で、かつコーン部材がステータコア端部に係合配置された状態のときを示している。
【図5】図2中A部の部分拡大断面図であり、本発明のタービン発電機の一実施形態を構成するコーン部材のステータコア側の詳細構造を表す図である。
【図6】本発明のタービン発電機の一実施形態を構成する巻き線コイルの巻き返し部の配置方法を説明する図である。
【図7】本発明のタービン発電機の変形例を構成するコーン部材及び押えリング部材の全体構造を表す斜視側面図であり、コーン部材と押えリング部材とが離された状態のときを示している。
【符号の説明】
1 ロータ
2 ステータコア
2a スロット(第1スロット)
3 巻線コイル
3a 巻き返し部
10 底コイル(巻線コイルの巻き返される前の部分)
11 上コイル(巻線コイルの巻き返される後の部分)
12 ステータコア端部
13 コーン部材
13a スロット(第2スロット)
14 押えリング部材
15 係止具(係合機構)
16 係止具(係合機構)
17 ピン(係合機構)
18 摺動板(係合機構)
20 スペーサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbine generator, and more particularly, to a turbine generator for firmly fixing a wound coil winding portion of a stator.
[0002]
[Prior art]
Generally, a turbine generator includes a rotor that generates a rotating magnetic field, and a stator core that is provided on an outer peripheral side of the rotor and has a plurality of winding coils housed and arranged in a plurality of first slots. An induced voltage is generated in the winding coil of the stator core by the rotating magnetic field, and a current flows.
[0003]
The winding coil has a straight portion supported by the first slot of the stator core, but the winding portions at both ends extend outwardly from the first slot for a considerable distance, and thus are sufficiently supported. May not. In such a case, a static electromagnetic force and an electromagnetic force that fluctuates at a frequency of about twice the power supply frequency act on the winding portion of the winding coil during operation, and an annular vibration mode excited by the electromagnetic force is applied. May cause deformation.
[0004]
To cope with this, as a structure for improving the strength of the wound coil winding portion having a substantially conical shape as a whole, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-137287, a plurality of bindings are provided on the outer peripheral side of the winding coil winding portion. A plurality of binding rings disposed close to the ring, and a plurality of binding rings disposed around the outer periphery of the plurality of binding rings, wherein a plurality of locations of the wound coil winding portion are tightly fixed by a binding member made of, for example, glass fiber or the like via an insulator. A structure in which a support is engaged with a stator core is disclosed. Thereby, the plurality of bind ring supports support the bind ring and the wound coil rewind portion, and when the recirculation vibration mode is excited, a radial compressive load is applied by the bind member, and the diameter of the wound coil rewind portion is increased. The displacement in the direction is prevented. Also, at this time, usually, the natural frequency of the rewinding vibration mode of the winding coil winding portion is set to be sufficiently higher than the frequency of the fluctuating electromagnetic force.
[0005]
Further, as described in JP-A-8-65938, a plurality of clamps disposed on the outer peripheral side of the wound coil winding portion and fixing the wound coil winding portion with a band or the like made of, for example, a resin impregnated material, A plurality of winding supports provided with at least two support rings for mechanically connecting the plurality of clamps; and a plurality of winding supports arranged on the outer peripheral side such that a gap (gap) is formed between the plurality of clamps. A structure in which the bracket is fixed to a stator core is disclosed. As a result, the winding coil rewinding part is supported by the winding support part, and when the recirculation vibration mode is excited, a radial compressive load is applied by the clamp and the radial displacement of the winding coil rewinding part is prevented. It is supposed to be. In this conventional technique, as described above, the natural frequency of the rewinding vibration mode of the winding coil rewinding section is usually set to be sufficiently higher than the frequency of the fluctuating electromagnetic force.
[0006]
However, in the above structure, immediately after manufacturing, even if the natural frequency of the annular vibration mode of the winding coil rewinding portion is set sufficiently higher than the frequency of the fluctuating electromagnetic force, the band of the binding member or the clamp of the above structure after long-term operation. Looseness reduces the stiffness of the wound portion of the winding coil, and the natural frequency of the annular vibration mode may coincide with the frequency of the fluctuating electromagnetic force to cause resonance.
[0007]
To cope with this, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-27697, an insulating ring is provided on the outer peripheral side of the wound coil rewinding part, and a holding ring is provided on the inner peripheral side, and the periphery of the wound coil rewinding part is provided. There is disclosed a strong structure in which an epoxy compound formed of a composition obtained by mixing a short fiber and an inorganic filler with a modified aliphatic polyamine as a curing agent in an epoxy resin is pressure-filled and cured, and these are integrated with each other. ing. At this time, the epoxy compound cures at room temperature, so that heat treatment for curing is not required, and since the heat generation temperature during curing is low, the volume expansion is small, and almost no distortion occurs.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-5-137287 [Patent Document 2]
JP-A-8-65938 [Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-27697
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems.
[0010]
That is, in the structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-27697, the periphery of the winding coil winding portion is pressure-filled with the epoxy compound and hardened, so that heat generated due to energy loss of the current flowing through the winding coil is reduced. It is easy to dwell, and the temperature may be as high as 155 ° C. or more. When such high heat is generated, the insulator and the epoxy compound wound around the winding coil are deteriorated, the insulating function is lost, and the durability may be reduced. In addition, for example, when the winding coil is damaged or the insulation wound around the winding coil is deteriorated, etc., and the winding coil is repaired or replaced, it is necessary to remove the epoxy compound. Become.
[0011]
It is an object of the present invention to provide a turbine generator capable of preventing a decrease in rigidity of a winding coil rewind portion after a long-term operation and preventing a decrease in durability due to heat storage.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a rotor for generating a rotating magnetic field, and a stator core provided on the outer peripheral side of the rotor and having a plurality of winding coils housed and arranged in a plurality of first slots. In the turbine generator comprising: a plurality of second slots on the inner peripheral side, so that a winding portion of the winding coil projecting from the first slot of the stator core is housed and arranged in the second slot, At least one cone member engaged and arranged on both ends of the stator core in the rotor axial direction, and at least a part of an inner peripheral opening end of the plurality of second slots accommodating and disposing the winding coil rewinding portion. And a pressing ring member fixed to the inner peripheral portion of the cone member.
[0013]
In the present invention, cone members are engaged and arranged on both ends of the stator core in the rotor axial direction. Then, after the winding coil rewinding portion protruding from the first slot of the stator core in the rotor axis direction is housed and arranged in the second slot provided on the inner peripheral side of the cone member, the inner peripheral opening end of the second slot is closed. Then, a pressing ring member is fixed to the inner peripheral side of the cone member. As a result, each of the winding coil rewinding portions is pushed into the second slot by the pressing ring member, and is firmly fixed to the cone member.
[0014]
As described above, by adopting the structure of the winding coil rewinding portion fixed in the second slot of the cone member by the pressing ring member, the turbine generator after the long-term operation as in the conventional structure by the binding of the binding member or the like is used. It is possible to prevent a decrease in the rigidity of the wound coil winding portion, and also to prevent a decrease in durability due to heat storage unlike the conventional structure in which the winding coil winding portion is integrated with epoxy resin.
[0015]
(2) In the above (1), preferably, of the wound coil rewinding portion, a portion of one coil housed and arranged in the same slot before rewinding and a portion after rewinding are wound. A spacer is provided between them.
[0016]
(3) In the above (1) or (2), preferably, the cone member has a shape whose inner peripheral surface is enlarged in diameter from the stator core side to the opposite side. The pressing ring member has a shape whose outer peripheral surface is increased in diameter from the stator core side toward the opposite side.
[0017]
(4) In the above (1) or (2), preferably, there is provided an engagement mechanism for slidably engaging the stator core in the rotation axis direction of the rotor.
[0018]
(5) In the above (2), preferably, the spacer has a plate thickness on the stator core side smaller than that on the opposite side.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view in the axial direction showing a schematic structure of an embodiment of the turbine generator of the present invention.
In FIG. 2, the turbine generator includes a rotor 1 for generating a rotating magnetic field, and a plurality of winding
[0021]
The rotor 1 is a rotating shaft having a substantially circular cross section, and includes at least two bearings 5 provided at both axial ends (left and right ends in FIG. 2) of the stator frame 4 (only one bearing 5 in FIG. 2). (Shown) so as to be rotatable. Further, although not shown in detail, for example, the rotor 1 has a plurality of field winding coils housed and arranged in a plurality of slots provided on the outer peripheral side, and when this field winding coil is energized, one side of the cross section is N. The pole has a polarity such that the other side is an S pole. Thus, when the rotor 1 is driven to rotate, a rotating magnetic field is generated around the rotor.
[0022]
The stator frame 4 includes a plurality of reinforcing rings 6 disposed on the outer peripheral side of the stator core 2 and an outer peripheral side of the plurality of reinforcing rings 6. The plurality of reinforcing rings 6 are respectively disposed on the inner peripheral side of the stator frame 4. A plurality of main plates 7 to be fixed, a key bar 8 adjacent to the outer peripheral side of the stator core 2, and a key bar 8 provided between the outer peripheral side of the key bar 8 and the inner peripheral side of the plurality of reinforcing rings 6, and act in a radial direction. And a plurality of spring bars 9. With such a structure of the stator frame 4, the stator core 2 is elastically supported by the plurality of spring bars 9 so as to reduce the vibration of the stator core 2 transmitted to the stator frame 4.
[0023]
As shown in the drawing, as a typical example, the
[0024]
Here, as a major feature of the present invention, the turbine generator is disposed so as to be engaged with both
[0025]
FIGS. 1, 3, and 4 are perspective side views showing the entire structure of the
[0026]
1, 3, 4 and 5, the
[0027]
The cross-sectional shape of the
[0028]
On the stator core 2 side of the
[0029]
Then, as shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of locking
[0030]
The
[0031]
Further, the
[0032]
Next, a method for arranging the rewinding portion 3a of the winding
[0033]
In FIG. 6, first, the
[0034]
After the
[0035]
In the above description, the locking
[0036]
Next, the operation, operation, and effect of the present embodiment will be described.
[0037]
In the turbine generator, when the rotor 1 is rotated by a driving force of, for example, a gas turbine or the like, a rotating magnetic field is generated around the rotor 1, and an induced voltage is applied to the winding
[0038]
In the present embodiment, the
[0039]
As described above, by employing the structure of the rewinding portion 3a of the winding
[0040]
Further, since the
[0041]
In the above-described embodiment, the
[0042]
In FIG. 9, the
[0043]
In the present modified example, the rewinding portions 3a of the winding
[0044]
【The invention's effect】
Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in rigidity of a wound portion of a winding coil after a long-term operation, and a decrease in durability due to heat storage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective side view showing the entire structure of a cone member and a press ring member that constitute one embodiment of a turbine generator of the present invention, and shows a state where the cone member and the press ring member are separated. ing.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view in an axial direction showing a schematic structure of an embodiment of the turbine generator of the present invention.
FIG. 3 is a perspective side view showing the entire structure of a cone member and a holding ring member that constitute one embodiment of the turbine generator of the present invention, with the holding ring member fixed to the inner peripheral side of the cone member. In addition, the state where the cone member is separated from the end of the stator core is shown.
FIG. 4 is a perspective side view showing the entire structure of a cone member and a holding ring member which constitute one embodiment of the turbine generator of the present invention, and a winding portion of a winding coil is housed in a plurality of slots of the cone member. This shows a state in which the pressing ring member is fixed to the inner peripheral side of the cone member and the cone member is engaged with the end of the stator core.
5 is a partially enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG. 2 and is a diagram illustrating a detailed structure of a cone member constituting a turbine generator according to an embodiment of the present invention on a stator core side.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of arranging a winding portion of a winding coil constituting an embodiment of the turbine generator of the present invention.
FIG. 7 is a perspective side view showing the entire structure of a cone member and a holding ring member constituting a modification of the turbine generator of the present invention, showing a state where the cone member and the holding ring member are separated from each other. I have.
[Explanation of symbols]
1 rotor 2 stator core 2a slot (first slot)
3 Winding coil
11 Upper coil (the part after the winding coil is unwound)
12 Stator core end 13
14
16 Locking device (engaging mechanism)
17 pin (engagement mechanism)
18 Sliding plate (engagement mechanism)
20 Spacer
Claims (5)
内周側に複数の第2スロットを備え、前記巻線コイルのうち前記ステータコアの前記第1スロットから突出した巻き返し部を前記第2スロットに収納配置するように、前記ステータコアの前記ロータ軸方向両端側にそれぞれ係合配置した少なくとも1つのコーン部材と、
前記巻線コイル巻き返し部を収納配置した前記複数の第2スロットの内周側開口端の少なくとも一部を塞ぐように、前記コーン部材の内周部に固定された押えリング部材とを有することを特徴とするタービン発電機。In a turbine generator comprising: a rotor that generates a rotating magnetic field; and a stator core that is provided on an outer peripheral side of the rotor and has a plurality of winding coils housed and arranged in a plurality of first slots.
A plurality of second slots are provided on the inner peripheral side, and both ends of the stator core in the rotor axial direction are arranged so that a rewinding portion of the winding coil projecting from the first slot of the stator core is housed in the second slot. At least one cone member respectively engaged on the side,
A press ring member fixed to an inner peripheral portion of the cone member so as to cover at least a part of an inner peripheral opening end of the plurality of second slots in which the winding coil rewinding portion is housed and arranged. Characteristic turbine generator.
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