JP2010136539A - Rotor of rotating electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、水力発電所に設置される水車発電機に関するものであり、特に大容量の可変速発電電動機の回転子構造に係るものである。 The present invention relates to a water turbine generator installed in a hydroelectric power plant, and particularly relates to a rotor structure of a large capacity variable speed generator motor.
従来の大容量回転電機の回転子のコイル端部構造として、回転子鉄心の軸方向外側にある回転子コイル端部の外方よりコイル支持部材で固着し、このコイルの内周部に絶縁物を介して円筒状のバックアップリング(コイル受金)を設け、さらにこのバックアップリングの内周部に環状のリングを配して回転軸や回転子鉄心に連結した構造において、前記環状のリングを径方向に分離し、分離したリングの内側または外側のいずれか一方をセグメント状に分割して他の一方を環状のリングと連結した技術が示されている(例えば、特許文献1)。 As a coil end structure of a rotor of a conventional large-capacity rotating electrical machine, it is fixed by a coil support member from the outer side of the rotor coil end on the outer side in the axial direction of the rotor core, and an insulator is provided on the inner periphery of the coil. In the structure in which a cylindrical backup ring (coil receiver) is provided via a ring, and an annular ring is arranged on the inner periphery of the backup ring and connected to a rotating shaft or a rotor core, the annular ring has a diameter. A technique is shown in which either the inner side or the outer side of the separated ring is divided into segments and the other one is connected to an annular ring (for example, Patent Document 1).
近年の発電電動機の高速大容量化に伴い、バックアップリングも大口径化が要求されている。しかしながら、従来のバックアップリングは前記のように一円構造である為、直径が大きくなると山間部等の発電所への輸送が道路やトンネル事情により困難であった。また、輸送を考慮してバックアップリングをセグメント状に分割し、現地で各セグメントの合わせ目部を溶接接合するような構造を採用した場合、バックアップリングが溶接時の熱で歪みが生じる為、十分な寸法精度が得られない等の問題点があり、また、各セグメントの合わせ目をボルトで結合する構造にすると、バックアップリングに作用するフープ力をボルトのみで支持する必要がある為、合わせ目部でバックアップリングの強度が低下し、十分な機械的特性が得られないなどの問題点があった。 With the recent increase in the speed and capacity of the generator motor, the backup ring is also required to have a large diameter. However, since the conventional backup ring has a one-circle structure as described above, when the diameter is increased, it is difficult to transport to a power plant such as a mountainous area due to roads and tunnels. In addition, if the backup ring is divided into segments for transportation, and the joints of each segment are welded and joined on site, the backup ring will be distorted by the heat during welding. If the structure is such that the joints of each segment are connected with bolts, the hoop force acting on the backup ring must be supported only by the bolts. However, the strength of the backup ring is reduced at the portion, and sufficient mechanical properties cannot be obtained.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、バックアップリングの直径が大きく分割構造とした場合においてもバックアップリングの強度を低下させることのない回転電機の回転子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a rotor of a rotating electrical machine that does not reduce the strength of the backup ring even when the backup ring has a large diameter and a split structure. For the purpose.
この発明に係る回転電機の回転子は、回転子鉄心のスロットに挿入された回転子コイルの端部を内径側より支持するバックアップリングが円周方向に分割されているとともに、外周部に高強度高分子繊維性のバインド線が巻きつけられているものである。 In the rotor of the rotating electrical machine according to the present invention, the backup ring that supports the end of the rotor coil inserted into the slot of the rotor core from the inner diameter side is divided in the circumferential direction, and the outer periphery has high strength. A polymer fiber binding wire is wound around.
この発明は上記のような構成を備えているので、現地への輸送の制約から大口径のバックアップリングを分割構造としても、バックアップリングは十分な強度を有することができるという効果がある。 Since the present invention has the above-described configuration, there is an effect that the backup ring can have sufficient strength even if the large-diameter backup ring has a split structure because of restrictions on transportation to the site.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を回転電機である水力発電所の発電電動機の回転子100を図に基づいて説明する。図1(a)は側面図であり、図1(b)は図1(a)のA矢視図である。回転軸6は外周部に複数のスロット7が形成された回転子鉄心8が固定されている。この回転子鉄心8のスロット7には、回転子コイル9が挿入され、スロット7内の外周側に挿入された楔10により、回転子コイル9は回転子の遠心力でスロット7から外れないように固定されている。
また、回転子鉄心8の軸方向外側にある回転子コイル9のコイル端部は、外周側の回転子コイルである上口コイル14aの端部1aの外周に、バインド線であるアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2aが複数回巻き付けられ、さらに内周側の回転子コイルである下口コイル14bの端部1bの外周に、バインド線であるアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2bが複数回巻き付けられている。
一方、回転子鉄心8の軸方向外側には、回転子鉄心8に固定された鉄心押え板11が設けられており、この鉄心押え板11にボルト等で固定されたファン5にバックアップリング3はボルト等で固定されている。
バックアップリング3は、図1(b)に示すように分割部4で円周方向に4個のセグメント状のバックアップリング3aとし、この分割部4にはバックアップリング3a同士を結合する部材は設けてない構造とし、バックアップリング3の外周にアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2cが複数回巻き付けられていることによりバックアップリング3の剛性強度を確保している。
このように構成することにより、回転子100が回転すると、回転子コイル9には遠心力が作用するが、回転子鉄心8内の回転子コイル9の軸方向中央部は楔10により拘束され、また回転子鉄心8の軸方向外側にあるコイル端部は、上口コイル1aがその外周に巻きつけられたアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2aにより支持され、下口コイル1bがその外周に巻きつけられたアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2bにより支持される。
また、回転子100の回転によりバックアップリング3に作用するバックアップリング3自身の遠心力は、アラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2cにより支持されることになる。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings for a
In addition, the coil end of the
On the other hand, an iron
As shown in FIG. 1B, the
With this configuration, when the
Further, the centrifugal force of the
従ってコイル端部にアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2a、2bを巻き付け時にコイル端部を支持するバックアップリング3は、回転子100の回転中に作用する遠心力に対してアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2cにより支持されるため、バックアップリング3を4分割構造にしても強度が補完され、バックアップリング3は回転中の自身の遠心力に耐えられることになる。ここでバックアップリング3を4分割としたが輸送事情に適応した分割数であってよい。
なお、これらの回転子100を構成する各部材の部材の組立は、通常輸送上の制約により発電所で行われるが、バックアップリング3の外周側に施される高強度高分子繊維性材2cをコイル端部に施される高強度高分子繊維性材2a、2bと同一材質とした場合、高強度高分子繊維性材2cの施工に高強度高分子繊維性材2a、2bで使用した工具を使用できる。
また、回転子コイル端部をアラミド繊維等の高分子繊維性の高強度材で支持した場合を例として説明したが、非磁性鋼線を用いたものであってもよく、さらに回転子コイル端部をU字ボルト等により支持する場合についても本発明は適用可能である。
Therefore, the
The assembly of the members constituting the
Moreover, although the case where the rotor coil end portion was supported by a high-strength material of polymer fiber such as aramid fiber was described as an example, a non-magnetic steel wire may be used, and the rotor coil end The present invention can also be applied to the case where the portion is supported by a U-bolt or the like.
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2を図2に基づいて説明する。図2(b)は図2(a)のA矢視であり、図2(c)は図2(b)のバックアップリング3aの結合部を示す拡大図であり、実施の形態1の4分割したバックアップリング3aの各セグメントを複数の図2では3本のボルト12にて結合し、バックアップリング3の外周にアラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2cが複数回巻き付けられている。
このように構成することにより、回転子100の回転によりバックアップリング3に作用するバックアップリング3自身の遠心力は、アラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2cだけでなくボルト12でも受け持つことが出来る。すなわち、セグメント状のバックアップリング3aが外周側に飛び出そうとする荷重の一部をボルト12で受け持つことにより、バックアップリング3の外周に巻き付けたアラミド繊維等の高強度材2cに作用する荷重を低減でき、アラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2cが分担すべき荷重を低減することができるため、アラミド繊維等の高強度高分子繊維性材2cの使用量を少なくすることが可能となる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2B is an A view of FIG. 2A, and FIG. 2C is an enlarged view showing a coupling portion of the
With this configuration, the centrifugal force of the
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3を図3に示す結合部の拡大図に基づいて説明する。図3(a)では、前記の分割したバックアップリング3の各セグメント3aをボルト12にて結合し、各セグメント3aの結合部4にノックピン13を取り付ける構造とし、バックアップリング3の外周にアラミド繊維等の高強度材2cが複数回巻き付けられている。
このように構成することにより、現地組立時の各セグメント3aの位置決めがノックピン13により容易になる。また、現地組立時の取付誤差を低減する事ができ、回転時のバックアップリング3の各セグメントがずれることがないように十分に固定することが出来る。なお、前記ノックピン13は位置決め機能のみでなく、遠心力を分担可能なよう、図3(b)に示すように円周方向に配置されたボルト12間に複数個設けてもよい。またさらには、バックアップリング3の分割部4の対向するセグメント3aに凹凸部を設け、これらを噛み合わせることにより遠心力分担を行う構造であってもよい。
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on an enlarged view of the coupling portion shown in FIG. In FIG. 3A, each
With this configuration, the positioning of each
この発明は、高速大容量の水車発電機等の回転電機に利用可能である。 The present invention can be used for a rotating electric machine such as a high-speed and large-capacity water turbine generator.
1a,1b 回転子コイル端部、2a,2b,2c 高強度高分子繊維性バインド線、
3,3a バックアップリング、4 バックアップリングの合わせ目部、
8 回転子鉄心、9 回転子コイル、12 ボルト、13 ノックピン、
14a,14b 回転子コイル、100 回転子。
1a, 1b rotor coil end, 2a, 2b, 2c high strength polymer fiber binding wire,
3, 3a Backup ring, 4 Joint part of backup ring,
8 rotor core, 9 rotor coil, 12 bolt, 13 dowel pin,
14a, 14b Rotor coil, 100 rotor.
Claims (4)
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