JP2004180365A - 回転電機の固定子巻線 - Google Patents
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Abstract
【課題】各部位においてすぐれた機械的あるいは熱的特性を有して信頼性が高く、回転電機体格の縮小と構造の簡略化に寄与する回転電機の固定子巻線を提供する。
【解決手段】巻線導体１上に主絶縁２を施され回転電機の円筒状をなす固定子鉄心１１の内周側の軸方向に設けられたスロットを通り固定子鉄心１１の両端において固定子鉄心１１の外部に突出するように挿入される回転電機の固定子巻線４ａ，４ｂにおいて、前記主絶縁２は前記固定子鉄心１１の軸方向の位置により異なる機械的あるいは熱的特性を備えている構成とする。
【選択図】 図１
【解決手段】巻線導体１上に主絶縁２を施され回転電機の円筒状をなす固定子鉄心１１の内周側の軸方向に設けられたスロットを通り固定子鉄心１１の両端において固定子鉄心１１の外部に突出するように挿入される回転電機の固定子巻線４ａ，４ｂにおいて、前記主絶縁２は前記固定子鉄心１１の軸方向の位置により異なる機械的あるいは熱的特性を備えている構成とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機の固定子巻線に係り、特にタービン発電機等の大容量の回転電機の固定子巻線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービン発電機等の大容量の回転電機の固定子巻線は、絶縁を施された多数の素線からなる巻線導体と、マイカテープを巻きつけた主絶縁、およびガラステープ等の繊維状テープを巻きつけた保護巻により構成されている。このような固定子巻線は、電磁鋼板を積層してなる鉄心に設けられたスロットに挿入され、鉄心から突き出たエンド部においてガラスロービング等で巻線同士あるいはバインドリング等の支持部材に縛り付けることにより固定支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
タービン発電機のような回転電機の固定子巻線には本来の絶縁耐力に加え、突発短絡時等には大きな電磁力が働き、特にエンド部においては大きな曲げ応力がかかる。また、鉄心内部においては固定子巻線は鉄心に囲まれているため、エンド部に比べ温度が高くなる。そのため、冷却効果の高い熱伝導性の良い絶縁が望ましい等、軸方向の位置によりコイルの絶縁に必要とされる特性の優先順位が異なる。
【０００４】
そこで本発明は、各部位においてすぐれた機械的あるいは熱的特性を有して信頼性が高く、回転電機体格の縮小と構造の簡略化に寄与する回転電機の固定子巻線を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、巻線導体上に主絶縁が施され回転電機の円筒状をなす固定子鉄心の内周側の軸方向に設けられたスロットを通り固定子鉄心の両端において固定子鉄心の外部に突出するように挿入される回転電機の固定子巻線において、前記主絶縁は前記固定子鉄心の軸方向の位置により異なる機械的あるいは熱的特性を備えている構成とする。
【０００６】
請求項１の発明においては、軸方向の位置によってより必要とされる特性が効率良く得られるため、固定子巻線のコンパクト化が計られるだけでなく、固定子巻線周りの構成部材についてもコンパクト化、あるいは簡略化することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、前記主絶縁は、固定子鉄心外部において固定子鉄心内部に比べ高い機械的強度を備えている構成とする。
請求項２の発明においては、固定子巻線の支持構造を変更することなく、固定子巻線の曲げ強度を上げることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、前記固定子巻線は固定子鉄心外部に突出した部分を帯状、紐状あるいはテープ状の束縛材で支持され、前記支持部は他の部位に比べて機械的強度の高い主絶縁を備えている構成とする。
請求項３の発明においては、固定子巻線の支持構造を変更することなく、固定子巻線の曲げ強度を上げることができる。
【０００９】
請求項４の発明は、前記主絶縁は固定子鉄心の内部において固定子鉄心の外部に比べて高い熱伝導率を備えている構成とする。
請求項４の発明においては、通風構造を変更すること無しに固定子巻線の鉄心部とエンド部の温度差を緩和することができる。
【００１０】
請求項５の発明は、前記固定子鉄心は給気セクションと排気セクションを有し、前記主絶縁は前記排気セクションにおいて前記給気セクションにおけるよりも高い熱伝導率を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明においては、通風構造を変更すること無しに、固定子巻線の温度分布平準化および温度低減を図ることができ、結果的に、固定子巻線および鉄心をコンパクト化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示す回転電機の要部断面図である。図１に示すように、エアギャップ８を介して回転子７を包囲し給気セクション９と排気セクション１０とからなる固定子鉄心１１には、鉄心部固定子巻線４ａとエンド部固定子巻線４ｂとからなる固定子巻線が設けられている。
【００１３】
鉄心部固定子巻線４ａとエンド部固定子巻線４ｂの基本構造は共に図２に示す断面図の通りで、同一である。両者の相違点は、図２に示されている主絶縁２の特性を異なるものにしたことにある。
【００１４】
すなわち、鉄心部固定子巻線４ａにおいては主絶縁２に集成マイカテープを使用し、エンド部固定子巻線４ｂには、はがしマイカテープを使用する。エンド部固定子巻線４ｂの主絶縁２には集成マイカテープとはがしマイカテープを交互に巻き付ける、あるいはガラスフレークテープと混用するなど、鉄心部固定子巻線４ａに比べ機械的強度が高い構成となっていれば良い（便宜上、このテープを機械強度強化テープと呼ぶ）。
このように構成された固定子巻線は、その支持構造を強化すること無しに突発短絡時等に働く大きな電磁力に対して耐えることができる。
【００１５】
本発明の第２の実施の形態は、図３に示すように、エンド部固定子巻線４ｂをガラスロービング５でバインドリング１２に縛り付けることにより支持するタービン発電機の固定子巻線エンド部支持構造の例である。
【００１６】
突発短絡時にはガラスロービング５近傍のエンド部固定子巻線４ｂに大きな曲げ応力が働くため、従来の絶縁コイルおよびその支持構造においては発生する電磁力の大きさに応じて縛り点数を増加する等の構造的な対策が必要であった。本実施の形態ではガラスロービング５近傍のエンド部固定子巻線４ｂの主絶縁を前記機械強度強化テープとし、その他の部位の主絶縁は通常の集成マイカテープを巻きつけた構成とする。
このような構成にすることで、縛り点数を増やすなどの構造変更を行うことなく、大きい機械的応力に耐える固定子巻線を実現することができる。
【００１７】
本発明の第３の実施の形態は、図１の鉄心部固定子巻線４ａとエンド部固定子巻線４ｂの主絶縁の熱伝導率を変化させたものである。ここでは、鉄心部固定子巻線４ａの主絶縁にエンド部固定子巻線４ｂの主絶縁に比べ大きい熱伝導率を有する絶縁テープ（便宜上このテープを高熱伝導テープと呼ぶ）を使用している。高熱伝導テープは通常のテープよりもマイカ、ガラス等の無機質の比率を高めた構成となっている。
このように構成することにより、図４に示すようにコイルエンド部と鉄心部の固定子巻線温度差を緩和することができる。
【００１８】
本発明の第４の実施の形態は、図１に示されている排気セクション１０に高熱伝導テープを使用し、給気セクション９には通常のマイカテープを使用したものである。
【００１９】
このように構成することにより、固定子巻線温度を図４に示すように平準化することができる。また、固定子巻線温度を従来レベルに設定すれば、コイル断面を小さくすることができ、結果として固定子鉄心が小さくなり、回転機体格を小さくすることができる。また、全給気型、あるいは全排気型の回転電機においては鉄心中央部の固定子巻線に高熱伝導テープを用い、鉄心端部においては通常のマイカテープを用いることにより同様な効果を得ることができる。
なお、上記の実施の形態を複数組み合わせることにより、さらにすぐれた特性の固定子巻線を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、各部位においてすぐれた機械的あるいは熱的特性を有して信頼性が高く、回転電機体格の縮小と構造の簡略化に寄与する回転電機の固定子巻線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の固定子巻線を備えた回転電機の要部を示す断面図。
【図２】上記第１の実施の形態の回転電機の固定子巻線の断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示す要部断面図。
【図４】本発明の第３および第４の実施の形態の効果を説明する曲線図。
【符号の説明】
１…巻線導体、２…主絶縁、３…保護巻、４ａ…鉄心部固定子巻線、４ｂ…エンド部固定子巻線、５…ガラスロービング、７…回転子、８…エアギャップ、９…給気セクション、１０…排気セクション、１１…固定子鉄心、１２…バインドリング。
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機の固定子巻線に係り、特にタービン発電機等の大容量の回転電機の固定子巻線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービン発電機等の大容量の回転電機の固定子巻線は、絶縁を施された多数の素線からなる巻線導体と、マイカテープを巻きつけた主絶縁、およびガラステープ等の繊維状テープを巻きつけた保護巻により構成されている。このような固定子巻線は、電磁鋼板を積層してなる鉄心に設けられたスロットに挿入され、鉄心から突き出たエンド部においてガラスロービング等で巻線同士あるいはバインドリング等の支持部材に縛り付けることにより固定支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
タービン発電機のような回転電機の固定子巻線には本来の絶縁耐力に加え、突発短絡時等には大きな電磁力が働き、特にエンド部においては大きな曲げ応力がかかる。また、鉄心内部においては固定子巻線は鉄心に囲まれているため、エンド部に比べ温度が高くなる。そのため、冷却効果の高い熱伝導性の良い絶縁が望ましい等、軸方向の位置によりコイルの絶縁に必要とされる特性の優先順位が異なる。
【０００４】
そこで本発明は、各部位においてすぐれた機械的あるいは熱的特性を有して信頼性が高く、回転電機体格の縮小と構造の簡略化に寄与する回転電機の固定子巻線を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、巻線導体上に主絶縁が施され回転電機の円筒状をなす固定子鉄心の内周側の軸方向に設けられたスロットを通り固定子鉄心の両端において固定子鉄心の外部に突出するように挿入される回転電機の固定子巻線において、前記主絶縁は前記固定子鉄心の軸方向の位置により異なる機械的あるいは熱的特性を備えている構成とする。
【０００６】
請求項１の発明においては、軸方向の位置によってより必要とされる特性が効率良く得られるため、固定子巻線のコンパクト化が計られるだけでなく、固定子巻線周りの構成部材についてもコンパクト化、あるいは簡略化することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、前記主絶縁は、固定子鉄心外部において固定子鉄心内部に比べ高い機械的強度を備えている構成とする。
請求項２の発明においては、固定子巻線の支持構造を変更することなく、固定子巻線の曲げ強度を上げることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、前記固定子巻線は固定子鉄心外部に突出した部分を帯状、紐状あるいはテープ状の束縛材で支持され、前記支持部は他の部位に比べて機械的強度の高い主絶縁を備えている構成とする。
請求項３の発明においては、固定子巻線の支持構造を変更することなく、固定子巻線の曲げ強度を上げることができる。
【０００９】
請求項４の発明は、前記主絶縁は固定子鉄心の内部において固定子鉄心の外部に比べて高い熱伝導率を備えている構成とする。
請求項４の発明においては、通風構造を変更すること無しに固定子巻線の鉄心部とエンド部の温度差を緩和することができる。
【００１０】
請求項５の発明は、前記固定子鉄心は給気セクションと排気セクションを有し、前記主絶縁は前記排気セクションにおいて前記給気セクションにおけるよりも高い熱伝導率を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明においては、通風構造を変更すること無しに、固定子巻線の温度分布平準化および温度低減を図ることができ、結果的に、固定子巻線および鉄心をコンパクト化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示す回転電機の要部断面図である。図１に示すように、エアギャップ８を介して回転子７を包囲し給気セクション９と排気セクション１０とからなる固定子鉄心１１には、鉄心部固定子巻線４ａとエンド部固定子巻線４ｂとからなる固定子巻線が設けられている。
【００１３】
鉄心部固定子巻線４ａとエンド部固定子巻線４ｂの基本構造は共に図２に示す断面図の通りで、同一である。両者の相違点は、図２に示されている主絶縁２の特性を異なるものにしたことにある。
【００１４】
すなわち、鉄心部固定子巻線４ａにおいては主絶縁２に集成マイカテープを使用し、エンド部固定子巻線４ｂには、はがしマイカテープを使用する。エンド部固定子巻線４ｂの主絶縁２には集成マイカテープとはがしマイカテープを交互に巻き付ける、あるいはガラスフレークテープと混用するなど、鉄心部固定子巻線４ａに比べ機械的強度が高い構成となっていれば良い（便宜上、このテープを機械強度強化テープと呼ぶ）。
このように構成された固定子巻線は、その支持構造を強化すること無しに突発短絡時等に働く大きな電磁力に対して耐えることができる。
【００１５】
本発明の第２の実施の形態は、図３に示すように、エンド部固定子巻線４ｂをガラスロービング５でバインドリング１２に縛り付けることにより支持するタービン発電機の固定子巻線エンド部支持構造の例である。
【００１６】
突発短絡時にはガラスロービング５近傍のエンド部固定子巻線４ｂに大きな曲げ応力が働くため、従来の絶縁コイルおよびその支持構造においては発生する電磁力の大きさに応じて縛り点数を増加する等の構造的な対策が必要であった。本実施の形態ではガラスロービング５近傍のエンド部固定子巻線４ｂの主絶縁を前記機械強度強化テープとし、その他の部位の主絶縁は通常の集成マイカテープを巻きつけた構成とする。
このような構成にすることで、縛り点数を増やすなどの構造変更を行うことなく、大きい機械的応力に耐える固定子巻線を実現することができる。
【００１７】
本発明の第３の実施の形態は、図１の鉄心部固定子巻線４ａとエンド部固定子巻線４ｂの主絶縁の熱伝導率を変化させたものである。ここでは、鉄心部固定子巻線４ａの主絶縁にエンド部固定子巻線４ｂの主絶縁に比べ大きい熱伝導率を有する絶縁テープ（便宜上このテープを高熱伝導テープと呼ぶ）を使用している。高熱伝導テープは通常のテープよりもマイカ、ガラス等の無機質の比率を高めた構成となっている。
このように構成することにより、図４に示すようにコイルエンド部と鉄心部の固定子巻線温度差を緩和することができる。
【００１８】
本発明の第４の実施の形態は、図１に示されている排気セクション１０に高熱伝導テープを使用し、給気セクション９には通常のマイカテープを使用したものである。
【００１９】
このように構成することにより、固定子巻線温度を図４に示すように平準化することができる。また、固定子巻線温度を従来レベルに設定すれば、コイル断面を小さくすることができ、結果として固定子鉄心が小さくなり、回転機体格を小さくすることができる。また、全給気型、あるいは全排気型の回転電機においては鉄心中央部の固定子巻線に高熱伝導テープを用い、鉄心端部においては通常のマイカテープを用いることにより同様な効果を得ることができる。
なお、上記の実施の形態を複数組み合わせることにより、さらにすぐれた特性の固定子巻線を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、各部位においてすぐれた機械的あるいは熱的特性を有して信頼性が高く、回転電機体格の縮小と構造の簡略化に寄与する回転電機の固定子巻線を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の固定子巻線を備えた回転電機の要部を示す断面図。
【図２】上記第１の実施の形態の回転電機の固定子巻線の断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示す要部断面図。
【図４】本発明の第３および第４の実施の形態の効果を説明する曲線図。
【符号の説明】
１…巻線導体、２…主絶縁、３…保護巻、４ａ…鉄心部固定子巻線、４ｂ…エンド部固定子巻線、５…ガラスロービング、７…回転子、８…エアギャップ、９…給気セクション、１０…排気セクション、１１…固定子鉄心、１２…バインドリング。
Claims (5)
- 巻線導体上に主絶縁が施され回転電機の円筒状をなす固定子鉄心の内周側の軸方向に設けられたスロットを通り固定子鉄心の両端において固定子鉄心の外部に突出するように挿入される回転電機の固定子巻線において、前記主絶縁は前記固定子鉄心の軸方向の位置により異なる機械的あるいは熱的特性を備えていることを特徴とする回転電機の固定子巻線。
- 主絶縁は、固定子鉄心外部において固定子鉄心内部におけるよりも高い機械的強度を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子巻線。
- 固定子巻線は固定子鉄心外部に突出した部分を帯状、紐状あるいはテープ状の束縛材で支持され、前記支持部は他の部位に比べて機械的強度の高い主絶縁を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子巻線。
- 主絶縁は固定子鉄心の内部において固定子鉄心の外部におけるよりも高い熱伝導率を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子巻線。
- 固定子鉄心は給気セクションと排気セクションを有し、主絶縁は前記排気セクションにおいて前記給気セクションにおけるよりも高い熱伝導率を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子巻線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002340890A JP2004180365A (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 回転電機の固定子巻線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002340890A JP2004180365A (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 回転電機の固定子巻線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004180365A true JP2004180365A (ja) | 2004-06-24 |
Family
ID=32703403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002340890A Withdrawn JP2004180365A (ja) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | 回転電機の固定子巻線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004180365A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018225523A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 回転電機及びそれを備えた半密閉型スクリュー圧縮機 |
-
2002
- 2002-11-25 JP JP2002340890A patent/JP2004180365A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018225523A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 回転電機及びそれを備えた半密閉型スクリュー圧縮機 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060207 |