JP2988109B2

JP2988109B2 - 回転電機用ロータシャフト及びそれを用いた回転電機

Info

Publication number: JP2988109B2
Application number: JP4059919A
Authority: JP
Inventors: 正男志賀; 光男栗山; 誉延森; 寛福井; 達郎石塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH05112847A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な回転電機用ロータ
シャフト及びそれを用いた回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】容量８００ＭＶＡまでのタービン発電機
のロータシャフト材としては、ASTM規格材Ｎｉ−Ｃｒ−
Ｍｏ鋼（Ａ４６９−８８，Class ６〜８）が使用されて
いる。近年、エネルギ多様化の観点から石油代替エネル
ギである石炭火力への移行並びに電源立地面積の有効活
用の要求から、タービン発電機は大容量化の傾向にあ
る。

【０００３】タービン発電機の大容量化に伴って、ロー
タシャフトの使用条件も厳しくなり、上記の現用ＡＳＴ
Ｍ規格材では強度不足になってきた。

【０００４】一般に、強度を高めれば靭性が低下する傾
向にあるので、現用材よりも高強度高靭性のロータシャ
フト材の出現が望まれている。

【０００５】ＡＳＴＭ規格クラス６〜８はＣ０.２８％
以下，Ｍｎ０.６０％以下，Ｐ0.015％以下，Ｓ０.０１
５％以下，Ｓｉ０.１５〜０.３０％，Ｎｉ３.２５〜４.
００％，Ｃｒ１.２５〜２.００％，Ｍｏ０.３０〜０.６
０％，Ｖ０.０５〜０.１５％，残部が実質的にＦｅから
なり、クラス８が最も高い強度を有するもので、引張強
さ８４kg／mm²以上、０.０２％耐力７０.４kg／mm²以
上，伸び率１６％以上，絞り率４５％以上，５０％破面
遷移温度４℃以下等が規定されている。

【０００６】特公昭47−25248 号公報には、Ｃ０.１４
〜０.２０％，Ｓｉ０.０５〜０.４％，Ｍｎ０.１〜０.
６％，Ｎｉ１.５〜２.８％，Ｃｒ０.７５〜１.８％，Ｍ
ｏ0.1〜０.５％，Ｖ０.０１〜０.１２％及び残部Ｆｅ
からなる発電機ロータシャフト用低合金鋼が示されてい
る。

【０００７】特公昭60−230965号公報には、Ｃ０.１３
〜０.３０％，Ｓｉ０.１０％以下，Ｍｎ０.６０〜２.
００％，Ｐ０.０１０％以下，Ｃｒ０.４０〜２.００
％，Ｎｉ０.２０〜２.５０％，Ｍｏ０.１０〜０.５０
％，Ｖ０.０５〜０.１５％，Ａｌ０.００５〜０.０４
％，Ｎ０.００５０〜０.０１５０％，Ｎｉ＋２Ｍｎ＋２
Ｃｒが４〜８％、残部Ｆｅからなるタービン発電機軸用
低合金鋼が示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】容量９００ＭＶＡ以上
の発電機のロータシャフト材としては、引張強さ９３kg
／mm²以上，０.０２％耐力７４kg／mm²以上，破面遷
移温度（以下ＦＡＴＴと略称する）０℃以下の機械的性
質と２１０００ガウスにおける磁化力９９０ＡＴ／cm以
下の磁気特性が要求される。

【０００９】更に、１２００ＭＶＡ級発電機のロータシ
ャフト材としては、引張強さ１００kg／mm²以上１３０
０ＭＶＡ級発電機のロータシャフト材としては、引張強
さ１０４kg／mm²以上が要求される。

【００１０】ＡＳＴＭ規格材（Ａ４６９−Class ８）及
び従来技術で開示されたものでは、引張強さ≧８４.１k
g／mm²，０.０２％耐力 ≧７０.４kg／mm²，ＦＡＴＴ≦
４℃であり、９００ＭＶＡ以上の発電機用ロータシャフ
ト材としては強度及び靭性が不足であり、破壊に対する
安全性が確保できない。

【００１１】更に、従来強度を高めると靭性が低下し、
強度と靭性との両方を満足するものが得られなかった。

【００１２】本発明の目的は、高強度，高靭性で高い磁
気特性を備えた回転電機用ロータシャフト及びそれを用
いた大容量回転電機を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、コイルを埋込
む軸方向スロットを有する胴部，動力の伝達を授受する
フランジ部及び軸受部を備えた回転電機用ロータシャフ
トにおいて、該シャフトは室温引張強さ１００kg／mm²
以上，５０％破面遷移温度−４４℃以下及び２１ｋＧに
おける磁化力が５００ＡＴ／cm以下及び好ましくは２０
ｋＧにおける磁化力が４００ＡＴ／cm以下である低合金
鋼からなり、好ましくは前記胴部直径が１ｍ以上及び前
記胴部長さが前記胴部直径の５.５〜６.５倍であること
を特徴とする。

【００１４】本発明の前述のシャフトは前記胴部直径が
１ｍ以上、胴部長さが前記胴部直径の５.５〜６.５倍で
ある前述の高強度Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金鋼よりな
り、前記胴部直径Ｄ（mm）は電機容量１ＭＶＡ当り０.
２mm に１０００mmを加えた値以下及び前記発電機容量
１ＭＶＡ当り０.２mm に９００mmを加えた値以上とする
ことが好ましい。

【００１５】本発明の前述のシャフトは前述の高強度Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金鋼よりなり、その前記胴部直径
Ｄ(mm)が１ｍ以上、胴部長さが前記胴部直径の５.５〜
６.５倍が好ましく、該シャフトの回転数Ｒ（rpm）との
関係から求められる（Ｄ²×Ｒ²)の値が１.０×１０⁷〜
３.０×１０⁷となるように前記回転数に対して前記胴部
直径を設定するのが好ましい。

【００１６】本発明は、室温引張強さ１００kg／mm²以
上，５０％破面遷移温度−４４℃以下，２１ｋＧにおけ
る磁化力が５００ＡＴ／cm以下，更に好ましくは２０ｋ
Ｇにおける磁化力４００ＡＴ／cm以下を有する高強度高
靭性Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金鋼よりなり、一体中実シ
ャフトによって構成されるのが好ましい。

【００１７】本発明は、コイルが埋込まれた積層鉄心か
らなる固定子，該固定子内を回転する回転子を備え容量
９００ＭＶＡ以上の大容量回転電機であって、前記回転
子は室温の引張強さ１００kg／mm²以上，５０％破面遷
移温度−４４℃以下及び２１ｋＧにおける磁化力が５０
０ＡＴ／cm以下である高強度Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ低合
金鋼よりなるシャフトによって構成され、該シャフト胴
部にコイルが埋込まれ、該胴部直径が１ｍ以上、該胴部
長さが胴部直径の５.５〜６.５倍であり、3000rpm 又は
３６００rpm の回転を受け、回転電機の床面積が前記電
機容量１ＭＶＡ当りの０.０８〜０.１２ｍ²とするもの
が好ましいものである。

【００１８】本発明は、電機容量９００ＭＶＡ以上，固
定子電流が前記電機容量１ＭＶＡ当り１９.０〜２４
Ａ、前記固定子が直接水冷、回転子が電機容量１ＭＶＡ
当り０.００３〜０.００６kg／cm²の水素圧力にて冷却
され、前記回転子は前述の低合金鋼よりなるシャフトに
よって構成され、該シャフトの胴部直径が１.０ｍ以上
である高強度Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ合金鋼よりなること
を特徴とする大容量回転電機にある。

【００１９】本発明は、定格容量1,120,000ＫＶＡであ
る発電機において、固定子を直接水冷，回転子を水素冷
却とし、回転子を前述の低合金鋼からなるシャフトによ
って構成し、その胴部直径を１.１５〜１.３５ｍと
し、胴部長さを胴部直径の５.５〜６.５倍であり、３６
００rpmの回転を受けていることを特徴とするものであ
る。特に、マシンサイズとして９〜１０ｍ³とするのが
好ましい。

【００２０】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３０％，Ｓｉ０.１％以
下，Ｍｎ１％以下,Ｎｉ３.０〜５.０％，Ｃｒ２.０〜
３.０％，Ｍｏ０.１〜１.０％，Ｖ０.０３〜０.３５％
及び残部が実質的にＦｅからなる鋼が好ましい。

【００２１】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３５％，Ｓｉ０.１％以
下，Ｍｎ１％以下,Ｎｉ３.０〜５.０％，Ｃｒ１.５〜
３.５％，Ｍｏ０.１〜１.０％，Ｖ０.０３〜０.３５％
及び残部が実質的にＦｅであり、前記（Ｎｉ／Ｃｒ）比
が１.２〜２.０である鋼が好ましい。

【００２２】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３０％，Ｓｉ０.３％以
下，Ｍｎ１％以下,Ｎｉ３.０〜５.０％，Ｃｒ２.０５〜
３.０％，Ｍｏ０.１〜１.０％，Ｖ０.０３〜０.３５
％，Ａ１０.００６％以下及び残部が実質的にＦｅであ
る鋼が好ましい。

【００２３】本発明に係る前述したＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−
Ｖ鋼はその室温の引張強さ１００kg／mm²以上，５０％
破面遷移温度−４４℃以下、及び焼戻ベーナイト組織を
有するものが好ましい。

【００２４】本発明は、前述の鋼にIIａ族元素及びIII
ａ族元素の少なくとも１つを0.001〜０.１％含有する
ことが好ましい。

【００２５】本発明は、前述の鋼に更にIVａ族元素，Ｎ
ｂ，Ｔａ及びＷの少なくとも１つの元素を０.２％以下
含有することが好ましい。

【００２６】本発明に係る前述の鋼は、２１ｋＧにおけ
る磁化率５００ＡＴ／cm以下及び焼戻ベーナイト組織を
有するものが好ましい。

【００２７】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３０％，Ｓｉ０.１〜０.３
％以下，Ｍｎ０.５％以下，Ｎｉ３.２５〜４.５％，Ｃ
ｒ2.05〜２.６０％，Ｍｏ０.２５〜０.６０％，Ｖ０.０
５〜０.２０％，Ａｌ０.０１％以下及び残部が実質的に
Ｆｅであり、焼戻ベーナイト組織を有する鋼が好まし
い。

【００２８】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３０％，Ｓｉ０.３％以
下，Ｍｎ１％以下，Ｎｉ３.０〜５.０％，Ｃｒ２.０〜
３.０％，Ｍｏ０.１〜１.０％及びＶ０.０３〜０.３５
％を含有する合金鋼を大気中溶解した後、取鍋精錬，真
空脱ガス処理等を行い、次いで該溶湯を鋳型に注湯して
造塊後あるいはさらに大気溶解後エレクトロスラグ溶解
して造塊後熱間鍛造し、800〜９００℃にて焼入れ後５
５０〜６５０℃にて１０時間以上保持する焼戻し処理を
行う製造法により製造するのが好ましい。

【００２９】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３０％，Ｓｉ０.３％以
下，Ｍｎ０.５％以下，Ｎｉ３.０〜５.０％，Ｃｒ２.０
〜３.５％，Ｍｏ０.１〜１.０％，Ｖ０.０３〜０.３５
％，Ａｌ０.００６％以下、Ｐ,Ｓ,Ｓｎ，Ｓｂ及びＡｓ
の総量０.０２５％以下、前記（Ｎｉ／Ｃｒ）比２.１以
下である低合金鋼が好ましい。

【００３０】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３０％，Ｓｉ０.０１〜０.
０５％，Ｍｎ０.０５〜０.５％，Ｎｉ３.０〜５.０％，
Ｃｒ２.０〜３.５％，Ｍｏ０.１〜１.０％，Ｖ０.０３
〜０.３５％,Ａｌ０.０００５〜０.００６％、Ｐ，
Ｓ，Ｓｎ，Ｓｂ及びＡｓの総量０.００１〜０.０２５
％、残部が実質的にＦｅである鋼が好ましい。

【００３１】本発明に係る回転電機用ロータシャフト
は、重量で、Ｃ０.１５〜０.３０％，Ｓｉ０.３％以
下，Ｍｎ０.５％以下，Ｎｉ３.０〜５.０％，Ｃｒ２.０
〜３.５％，Ｍｏ０.１〜１.０％，Ｖ０.０３〜０.３５
％，Ａｌ０.０１０％以下、Ｐ，Ｓ,Ｓｎ，Ｓｂ及びＡｓ
の総量０.０２５％以下、前記（Ｎｉ／Ｃｒ）比２.３以
下である低合金鋼が好ましい。

【００３２】

【作用】Ｃは強度の向上になくてはならないもので、十
分な焼入性と、ロータ中心に軟らかいフェライト組織を
なくし、十分な引張強さ及び耐力を得るには０.１５％
以上とし、靭性の低下を防ぐには０.１５〜０.３％が好
ましい。（Ｎｉ／Ｃｒ）比を１.２〜２.０とすれば、
０.１５〜０.３５とすることができる。特に、Ｃは０.
２０〜０.２８％の範囲が好ましい。

【００３３】Ｓｉ及びＭｎは従来、脱酸材として添加し
ていたが、真空取鍋精錬によるＣ脱酸法及びエレクトロ
スラグ再溶解法などの製鋼技術により、特に添加しなく
とも健全なロータが溶製可能である。焼もどし脆化防止
の点から、Ｓｉ及びＭｎは低めが好ましく、それぞれ
０.１％及び１.０％以下が好ましい。特にＳｉ≦0.05
％，Ｍｎ≦０.２５％より０.２０％以下が好ましい。
Ｓｉは添加しないときでも不純物として０.０１９〜０.
１％含有される。Ｍｎは若干加えた方が好ましく、０.
０５％以上、より好ましくは０.１％以上である。

【００３４】Ｎｉは焼入性を向上させ、靭性を向上させ
るのに不可欠の元素である。３.０％未満では靭性向上
効果には３％以上が好ましいが、多量添加は有害な残留
オーステナイト組織が出て、均一な焼もどしベーナイト
組織が得られにくいので、５％以下が好ましい。特に、
３.２５％以上、より３.５％を越え４.５％までの範囲
が好ましい。

【００３５】Ｃｒは焼入性を向上させ、靭性を顕著に向
上させる効果がある。また、耐食性も向上させる効果が
あり、１.５％以上が好ましい。多量の添加は有害な残
留オーステナイト組織がでて、均一な焼もどしベーナイ
ト組織が得られにくいので３.０％以下が好ましく、特
に２.０５〜２.６０％の範囲が好ましい。

【００３６】Ｍｏは０.１〜１.０％焼もどし処理中に結
晶粒内に微細炭化物を析出させ、炭化物分散強化作用に
より、引張強さ及び０.０２％耐力を高める効果があ
る。また、焼もどし中に不純物元素が結晶粒界に偏析す
るのを抑制する作用があるので焼もどし脆化防止効果が
ある。特に、０.２５〜０.６％、より０.３５〜０.４５
％が好ましい。

【００３７】Ｖは０.０３〜０.３５％で焼もどし処理中
に結晶粒界に微細炭化物を析出させ、炭化物分散強化作
用により引張強さ及び０.０２％耐力を高める効果があ
る。特に、０.０５〜０.２％、より０.１０〜０.１５％
の範囲が好ましい。

【００３８】Ａｌは靭性，磁気特性を低下させるので、
低めにすべきである。Ａｌの低減は靭性、及び磁気特性
向上効果が大きい。Ａｌは特に、靭性確保の点から０.
０１％以下が好ましい。特に、０.００５％以下が好ま
しい。Ａｌを全くなくすると逆に強度を低めることにも
なるので、製鋼上の限界の点からも０.０００５％以上
特に、０.００１％以上とすることがよい。

【００３９】更に、不純物としてＰ，Ｓ，Ｓｎ，Ｓｂ及
びＡｓがあり、これらは靭性，磁気的特性を低下させる
ので、これらの元素を低める必要がある。特に、これら
の元素はＳｉとの相関があり、Ｓｉ量とこれら元素の総
和とを乗算した値を３０×１０^-4以下とするのが好まし
い。特に１５×１０^-4以下が好ましい。また、Ｓｉを除
くこれらの元素の総和量を０.０３０％以下、より０.０
２５％以下が好ましい。これらの不純物を皆無にするこ
とは困難であり、特に総量として０.００１％以上、上
限として０.０１０％が好ましい。

【００４０】（Ｎｉ／Ｃｒ）比は引張強さに関係し、そ
の値を２.１以下とすることにより高い強度が得られ
る。その値が同じ場合にはＮｉ量が高いほど強度が高
く、３％を越えるＮｉ量ではより高い強度が得られる。
特に、３％以上のＮｉ含有量に対して（Ｎｉ／Ｃｒ）比
を１.２〜２.０、より１.４〜１.９とすることが好まし
い。

【００４１】IIａ族元素（Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ），IIIａ
族元素（Ｓｃ，Ｙ，ランタノイド元素）の少なくとも１
種又は２種以上を０.１％以下含有させることが好まし
い。これらの元素は強力な脱酸剤として作用し、靭性の
向上，磁気特性の向上に顕著な効果が得られる。特に、
０.００１〜０.０５％とするのが好ましい。これらは非
放射性元素であり、放射性元素は取扱い上好ましくな
い。

【００４２】IVａ族元素（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ），Ｎｂ，
Ｔａ，Ｗの炭化物形成元素は少なくとも１つを０.２％
以下含有させることにより靭性を低めることなく強度を
高めるので好ましい。特に、０.０２〜０.１％が好まし
い。ＷはＭｏと同等の作用をするので、Ｍｏの一部をＷ
で置換することができる。従って、Ｍｏ＋Ｗ量を0.1〜
１.０％として、Ｗ量の上限を０.５％とし、Ｍｏ量の半
分以下とするのがよい。

【００４３】本発明に係る低合金鋼は焼戻ベーナイト組
織を有するもので、５％以下のフェライトを含むことが
できるが、全ベーナイト組織とすることが強度及び靭性
の点で好ましい。

【００４４】本発明に係る低合金鋼はＳｉ不純物を顕著
に少なくすることによって強度，靭性を高めるとともに
磁気特性を高めることができるもので、そのために大気
溶解後エレクトロスラグ再溶解又は大気中溶解した後真
空取鍋精錬によって溶湯を形成するものである。溶湯は
金型にて鋳造され、熱間鍛造により所定の形状にされ
る。その後８００〜９００℃で焼入れが施され、次いで
５５０〜６５０℃にて１０ｈ以上の焼戻しを施すのが好
ましい。焼入温度は鋼のＡｃ₃点より３０〜７０℃高い
温度で行われ、特に、Ａｃ₃より５０℃高い温度で行う
のが好ましい。焼戻は靭性を高めるもので、５５０〜６
５０℃、特に、５６０〜６００℃が好ましく、１０〜６
０ｈ保持するのが好ましい。焼戻後切削加工によって最
終形状となるが、その切削加工によって内部応力が発生
するので、応力除去焼純が焼戻温度より低い温度で行わ
れる。また、鍛造後均一化焼純が行われ、焼入温度より
約５０℃高い温度で行い、除冷される。焼入時の冷却速
度はシャフト中心部で５０〜１５０℃／ｈが好ましい。
これによってベーナイト組織が得られ、特に全ベーナイ
ト組織が得られる。

【００４５】また、Ｓｉ量は前述のＡｌ量を０.０１％
以下にすることにより０.１〜０.３％とすることがで
き、更にＰ，Ｓ，Ｓｎ，Ｓｂ及びＡｓ量を０.０２５％
以下にすることにより高Ｓｉでも良好な特性を得ること
ができる。

【００４６】前述の合金鋼を用いることにより回転電機
用ロータシャフトはコイルが埋込まれる胴部の直径を１
ｍ以上とし、その胴部長さを直径の５.５〜６.５倍とす
ることにより装置全体をコンパクトにできる。５.５未
満及び６.５を越える比率にする回転子の振動感度上好
ましくない。特に、５.６〜６.０が好ましい。

【００４７】その胴部直径は発電機容量に応じて大きく
する必要があるが、容量１ＭＶＡ当り０.２mmに１００
０mmが加えた値以下とし、１ＭＶＡ当り０.２mmに９０
０mmを加えた値以上とすることが必要である。

【００４８】更に、胴部直径Ｄ（ｍ）は回転子の回転数
Ｒ(rpm）とによっても設定されるべきもので、（Ｄ²×
Ｒ²）の値を１.０×１０⁷以上となるように設定すべき
である。特に、上限は３.０×１０⁷とするのが好まし
い。特に１.５〜２.２×１０⁷が好ましく、１.８〜２.
０×１０⁷がよい。

【００４９】発電機及び電動機は容量の増加により大型
化するのが、前述の如く高強度合金鋼を用いることによ
りコンパクトな装置とすることができ、特に床面積とし
て容量１ＭＶＡ当り０.０８〜０.１２ｍ²とすることが
できる。そしてエネルギー損失が小さくできるので、効
率がより高められる。その固定子電流も容量当り小さく
できるので、電動機又は発電機容量１ＭＶＡ当り１９.
０〜２４Ａとすることができ、特に容量の増大につれ
て単位容量当りの電流を小さくできる。容量2000ＭＶＡ
に対しては約１９.０〜２０.０Ａでできる。そのときの
回転子は水素によって冷却されるが、発電機出力に応じ
て水素圧力を高める必要があるが、その圧力を１ＭＶＡ
当り０.００３〜０.００６kg／cm²・ｇとすることがで
きる。特に、０.００４〜０.００５kg／cm²・ｇが好
ましい。

【００５０】本発明は、発電機及び電動機に適用される
が、電動機としては同期電動機，同期発電電動機，誘導
同期電動機がある。電動機及び発電機の構造はほぼ同じ
ものである。特に、電動機として５０００〜６０００rp
m の回転数を有する高速回転のモータにおいて好ましい
ものである。

【００５１】本発明におけるロータシャフトの引張強さ
は１００kg／mm²以上で、特に104kg／mm²以上を得るよ
うに成分調整するのが好ましい。同時に、５０％破面遷
移温度を−４４℃以下，好ましくは−５０℃以下とする
ものである。結晶粒の大きさはＡＳＴＭの結晶粒度番号
で４以上とすることが好ましい。更に、磁気特性として
磁束密度２１ｋＧにおける磁化力５００ＡＴ／cm以下と
すること、好ましくは２０ｋＧにおける磁化力を４００
ＡＴ／cm以下とするものである。

【００５２】

【実施例】図１２は本発明に係る固定子コイル直接水冷
却形タービン発電機の一例である。

【００５３】（固定子）固定子わくは溶接構造鋼板などでつくられ通風路を形成
し、鉄心を支えるとともに振動を防ぐように強固につく
られる。磁気吸引力により鉄心はだ円に変形し、回転子
の回転に伴い二倍周波数の振動が発生する。この振動は
大形機ほど大きくなるので、鉄心と固定子わくとをばね
を介して取り付ける弾性支持構造とする。

【００５４】固定子鉄心２には、０.３５または０.５mm
厚のけい素鋼板が用いられ、方向性けい素鋼板が使用さ
れる。鉄心は軸方向に５０〜６０mm程度ずつ積層され、
間に通風ダクトを形成するようにＩ形鋼の間隔片を入れ
る。

【００５５】固定子巻線７は通常２層巻が用いられる
が、２極機の場合、特に巻線端部が長くなるため強固に
保持しなければならない。漂遊負荷損が大きくなるの
で、端部の構造物には非磁性材を使用する。

【００５６】（回転子）タービン発電機の大きな特徴は高速回転することであ
り、遠心力が大きくなるので回転子直径が制限される。
回転子構造材料に機械的強度を確保するとともに、危険
速度を避け振動を抑えるため一体鍛造され、図１４に示
すスロット１６を加工し、その中に界磁巻線がおさめら
れる。回転子１の形状を図１３に示す。

【００５７】主軸の材料は本発明に係るＮｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ−Ｖ鋼からなる。図中には示されていないが、フラン
ジ１５とセンタリング１８との間にファン２０の取付け
用リング１７が設けられる。

【００５８】界磁巻線３は銅帯を平巻きに成形してティ
ース１２間に形成された回転子鉄心スロット内に分布巻
きし、導体の１ターンごとに層間絶縁を注入する。巻線
の端部は保持環（リティニングリング）９で押える。コ
イルには通常の銅の代りにクリープ特性の良好な銀入銅
が使用される。

【００５９】保持環９はＣ０.１％以下，Ｎ０.４％以
上，１０〜２５％Ｍｎ，１５〜２０％Ｃｒを含む非磁性
ステンレス鋼が用いられる。巻線３がスロット１６に埋
込まれた後、スロット１６の最も広い部分に超ジュラル
ミン合金によるウェッジ１３がはめ込まれることによっ
て固定される。エンドダンパリング１４には端部又は全
長ダンパが用いられ、端部Ａｌ合金，胴部銀入銅合金が
用いられる。８はシャフト、１１は磁極、１５はカップ
リングである。

【００６０】（通風方式）１０００ＭＶＡ級以上の大形機で鉄心長が長くなると均
一に冷却することがむずかしいため、複式通風方式をと
る。

【００６１】この方式では、鉄心背後の固定子わく内に
数区分の給気室および排気室が軸方向に交互に配列され
ており、冷却空気は発電機両端より固定子わく内の風胴
を経て各給気室に集められ、これより固定子鉄心を冷却
し、回転子内部を冷却した気体とともに外径側に流れ、
冷却器を経てファンの吸気側に至り循環する。

【００６２】水素冷却のガス圧は間接水素冷却機で２at
g 、直接水素冷却機で２〜５atg が使用される。水素ガ
ス圧を上げた場合、熱伝達率が向上するとともにガスの
熱容量が密度に比例して増加するので、ガス自身の温度
上昇がガスの絶対圧力に逆比例して減少し、冷却効果が
増大する。同一寸法の機械の出力は一般に間接冷却形
０.０５atgのときの出力を１００とすれば１atg で１１
５、２atg で１２５の出力となる。

【００６３】水素冷却方式は、空気と混合した場合水素
の容積が１０〜７０％の範囲では爆発性になる。これを
防ぐため自動的に水素純度を約９０％以上に維持するよ
うにしているが、このため機内水素ガスが軸に沿って機
外に漏れないように軸受の内側に油膜による密封装置を
備えている。軸の狭いすき間に機内の水素ガスより高い
圧力の油を流すことにより、機内からのガス漏れを防い
でいる。

【００６４】水素冷却タービン発電機において固定子を
間接冷却とする場合でも、回転子は直接冷却とする場合
が多い。

【００６５】（直接冷却）発電機コイルの導体最高温度が出力を制限する場合、そ
の温度上昇中に大きな割合を占める絶縁物内での温度差
を除くために、導体を直接冷却媒体で冷却する。

【００６６】冷却媒体としては、水素ガスや油・水など
の液体がある。水は空気の場合の約５０倍の熱伝達能力
を有し、冷却媒体として優れている。

【００６７】（１）水素ガス直接冷却固定子コイルの例
を示し、素線の間にはさんだ四角なベントチューブの内
部にガスを通して導体を直接冷却する。導体の発生熱量
の一部は熱抵抗の大きな主絶縁を通って鉄心に伝わり冷
却されるが、大部分は熱抵抗の小さな冷却管を通って水
素ガスが持ち去る。

【００６８】液体冷却には、比熱が大きく、かつ対流に
よる熱伝達率も非常に大きい純水が使用される。

【００６９】液体通路となる配管には、ステンレス鋼が
使用され、コイルおよびコイル端部のクリップなどには
無酸素銅または脱酸銅が使用される。絶縁接続管には機
械的強度が高く、たわみ性に富み、絶縁性の良いテフロ
ン管が普通使用される。固定子コイルの断面は素線を中
空とし、この中を液体が流れるようにしている。

【００７０】（２）回転子の冷却媒体としては水素ガス
又は水が使用され、次の方式がある。

【００７１】エンドフィード方式には回転子端部より回
転子コイル内に押し込まれた水素ガスは、回転子中央部
にあけられた穴よりエアギャップに放出される。また、
回転子の一端よりコイル銅帯に入り他端より出る方式も
好ましい。

【００７２】回転子コイルの断面形状は側路式と中空銅
帯式とのいずれでもよい。この方式をとった場合は、固
定子コイルにもガス直接冷却が採用し、高圧のブロワが
回転子の一端に取り付けられる。

【００７３】エアギャップピックアップ方式においては
回転子表面に吸入および排出の穴部を交互に設けて、回
転による風速を利用して、エアギャップ部における水素
ガスをコイルウェッジ表面より吸入し、コイル銅帯内を
一定距離流して発生熱を奪い、排気穴を通ってエアギャ
ップ部に出る方式、或いは回転子の水冷却技術において
回転体中に水を通す方式がある。

【００７４】水冷却方式は、水素ガス冷却方式に比較し
て構造が複雑であるために、信頼性上は不利となるが、
発電機の重量が１５〜２５％程度軽くなり、また部分負
荷での効率を向上させることができる。

【００７５】図中、１５はタービンに結合されるフラン
ジ、２０はファン、２１は固定子コイル、２２はブラ
シ、２３はスリップリングである。

【００７６】図１は本発明に係るタービン出力１０００
ＭＷ級（発電機容量１１２０ＭＶＡ級）以上の大型ター
ビン発電機用ロータシャフトの斜視図である。本発明に
係るロータシャフトを次の様に製造した。

【００７７】表１に記載のＮｏ.２とほぼ同じ組成を目
標に大気溶解後真空取鍋精錬によって製造した約１５０
ｔの溶湯を金型に鋳造した。次いで、プレスによる熱間
鍛造を行い、据込み（鍛造比１／２Ｕ）後鍛伸(鍛造比
３Ｓ)を行った。更に、９００℃で均一化焼純を行い、
所定の形状に切削加工した後、８４０℃で全体を２０時
間たて型炉で加熱保持した後、水噴霧によって中心孔で
１００℃／ｈの冷却速度で冷却する焼入をした。次いで
５８０℃で６０ｈ加熱保持後１５℃／ｈの速度で冷却す
る焼戻処理を施した。その後、図１に示す最終形状に切
削加工を施した。本実施例は２極用で、１１は磁極、１
２はティース、１７はファン取付用リング、１８はリテ
ィニングリング取付け用センタリングリング、１９は中
心孔である。この部分で材料の機械的性質，電気的性
質，磁気的性質を検査するための試料を採取した。セン
タリングリング１８はシャフト形成時一体となっている
が、リング状に切削された後リティニングリングが焼ば
めされる。

【００７８】本実施例では全長約１５ｍ，ティース１２
が設けられる胴部直径が１.２ｍ，胴部長さが約７ｍ
で、胴部直径約５.７倍である。このもののマシンサイ
ズは約１０ｍ³で、このようにすることにより回転子の
振動感度を低くし、同相アンバランス感度を低く押える
ことができるとともに、軸のフレキシビリティが低下し
軸受安定性が高いものが得られる。

【００７９】マシンサイズは（回転子胴部外径)²×(回
転子胴長)で表わされる。

【００８０】本発明におけるロータシャフトのマシンサ
イズと発電機容量（ＭＶＡ）との関係は次式数１と数２
の範囲内が好ましい。

【００８１】マシンサイズ(ｍ³)＝４.７＋３.２×１０^-3×発電機容量(ＭＶＡ) …（１）マシンサイズ(ｍ³)＝４.５＋５.７×１０^-3×発電機容量(ＭＶＡ) …（２）本実施例における機械的特性，磁気的特性及び電気的特
性は実施例１のＮｏ.２の合金の値と同等のものであっ
た。

【００８２】本実施例における仕様は次の通りである。

【００８３】発電機容量：１１２０ＭＶＡ，固定子電
流：発電機容量１ＭＶＡ当り２２Ａ，力率：０.９，回
転数３６００rpm，周波数６０Ｈｚ，固定子：直接水冷
却，回転子：直接水素冷却（発電機容量１ＭＶＡ当り
０.００４７kg／cm²・ｇ），ケーシング材：ＳＭ４１
鋼，鉄心材：方向性ケイ素鋼板，コイル：電気銅，絶縁
材料，エポキシレジン及びマイカ，コイル埋込み部の胴
長／胴径＝５.８３，リティニング材：Ｃ０.１％以
下，Ｎ０.７以上，Ｓｉ１％以下の１８％Ｍｎ−１８％
Ｃｒ鋼，全長ダンパ，回転子コイル：銀入銅，軸受：炭
素鋼鋳鋼，全体寸法：長さ１６ｍ，幅６ｍ，床面積９６
ｍ²。

【００８４】以上の構造とすることにより、１０００Ｍ
Ｗ級のタービン出力に対し、発電機容量１１２０ＭＶＡ
が得られ、１ＭＶＡ当りの発電機の床面積が０.０８６
ｍ²であり、従来の７００ＭＷ級タービンの発電機（容
量８００ＭＶＡ）の１ＭＶＡ当りの床面積０.０９８ｍ²
より約１３％コンパクト化できる。この床面積は発電機
容量１ＭＶＡ当り０.０８〜０.０９ｍ²とすることがで
きる。

【００８５】また、本実施例の低合金鋼によれば、胴部
直径は上限及び下限を前述のマシンサイズの値から求め
られる値とし、更に上限の直径Ｄ(mm)を次の数３によっ
て求められる値及び下限の直径を数４によって求められ
る値とすることが好ましい。胴部長さはその直径の５.
５〜６.５倍が好ましい。

【００８６】胴部直径Ｄ(mm)＝０.２×発電機容量(ＭＶＡ)＋１０００ …（３）胴部直径Ｄ(mm)＝０.２×発電機容量(ＭＶＡ)＋９００ …（４）以上の構造とすることにより回転子の振動感度が小さ
く、発電機全体をコンパクトにできる。

【００８７】前述の発電機用ロータシャフト材として各
種組成について検討した。

【００８８】表１はその化学組成(重量％)を示す。試料
は高周波溶解炉で各２０kg造塊し、温度８５０〜１１５
０℃厚さ３０mm，幅９０mmに熱間鍛造した。試料Ｎo.２
〜６及び１５は本発明に係るロータシャフト材として好
適なものである。試料Ｎo.１は比較のために溶製したも
のである。Ｎｏ.１は発電機ロータシャフト材のASTM規
格Ａ４６９−８８class ８相当材であり、Ｎｏ.５は高
Ａｌ鋼である。これらの試料には、大容量発電機の大形
ロータシャフト中心部の条件をシミュレートした熱処理
を施した。まず、８４０℃まで加熱してオーステナイト
化後１００℃／ｈの速度で冷却し焼入した。ついで、５
７５〜５９０℃にて３２時間加熱保持後１５℃／ｈの速
度で冷却した。焼もどし処理は、引張強さが１００〜１
０５kg／mm²の範囲に入る温度を各試料ごとに選んで行
った。

【００８９】Ｎｏ.７〜１２は比較鋼で、８２０℃で１
６〜３４時間加熱保持後同じく100℃／ｈの速度で焼入
した後、６２５〜６３５℃で４０〜５０時間加熱保持
後、１５℃／ｈの速度の炉冷による焼戻し処理を行っ
た。

【００９０】Ｎｏ.１３及び１４は比較鋼で、９００℃
で２時間加熱後炉冷の均一化焼純を行い、次いで８５０
℃で２時間加熱後１２０℃／ｈの速度で冷却する焼入を
行い、更に５７５℃で６０時間加熱保持後４０℃／ｈの
速度で冷却する焼戻しを行った。

【００９１】

【表１】

【００９２】本発明に係るロータシャフト材として好適
なＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼のＮo.２〜６及び１５はいず
れも初析フェライトを含まず、均一な焼戻ベーナイト組
織を有していた。また、旧オーステナイト結晶粒度番号
がいずれも７番であった。他の合金のＮo.１，５及び１
４も均一な焼戻ベーナイト組織であった。Ｎo.１３には
５％程度の初析フェライトが見られる。

【００９３】表２は引張試験，衝撃試験，磁気特性，電
気特性結果を示すものである。表中、磁化力は２０ｋＧ
及び２１ｋＧにおけるものを求めた。表に記載のものは
２１ｋＧにおけるものである。

【００９４】

【表２】

【００９５】表に示すように、本発明に係るロータシャ
フト材として好適な低合金鋼Ｎo.２〜６及び１５は引張
強さが１００kg／mm²以上、０.０２％耐力が７８kg／mm
²以上であり、更に５０℃破面遷移温度が０℃以下をは
るかに低い−５０℃以下であり、強度と靭性がともに高
いことがわかる。更に、磁化力は９００ＭＶＡ以上の発
電機用ロータシャフトに要求される２１ｋＧにおける磁
化力として５００ＡＴ／cm以下を十分に満足するもので
あり、電気抵抗も高Ｃｒ含有する本発明に係るものが３
０μΩcm以上の高い値となり、９００ＭＶＡ以上の大容
量発電機ロータシャフト材として極めて有用である。

【００９６】図２は引張強さに及ぼすＣｒ含有量の影響
を示す線図である。図に示すようにＮｉ量２.６０〜４.
１５％においてＣｒ量の増加によって引張強さは高くな
る。特に、Ｃｒ量が１.４％を越えると急激に高くな
り、Ｃｒの効果が大きい。2.0％を越えると引張強さが
１００kg／mm²以上の高い値が得られる。

【００９７】図３は同じく（Ｎｉ／Ｃｒ）比との関係を
示す線図である。図に示すように（Ｎｉ／Ｃｒ）比が大
きくなるほど引張強さが低下する。特に、（Ｎｉ／Ｃ
ｒ）比が２.１以下とすることにより高い強度が得られ
る。Ｎｉ量との関係もあり、３.５０％以上の高Ｎｉと
することにより１００kg／mm²以上の高強度のものが得
られる。

【００９８】図４は同じくＳｉ量との関係を示すもの
で、Ｓｉ量の増加によって強度が高められることがわか
る。Ｓｉ量を０.１７％以上にすれば９３kg／mm²以上が
Ｃｒ１.３〜１.８％，Ｎｉ２.６〜３.５％で得られが、
Ｃｒ２％を越えるものでは０.１％以下の低Ｓｉでは１
００kg／mm²以上が得られる。

【００９９】図５は５０％破面遷移温度に及ぼすＮｉ又
はＣｒ量の影響を示す線図である。図に示すようにＮｉ
及びＣｒのいずれもその含有量の増加によってＦＡＴＴ
が低くなり、特に、低Ｓｉの０.１％以下ではＣｒ量を
２.０％以上含有させれば−50℃以下のＦＡＴＴが得ら
れる。特に０.１％を越えるＳｉ量ではＮｉ及びＣｒを
高めても０℃以下のＦＡＴＴは得られにくい。

【０１００】図６は同じくＦＡＴＴに及ぼすＳｉ量の影
響を示す線図である。図に示す如く、Ｓｉ量を下げるこ
とによってＦＡＴＴは低くなり高靭性が得られる。特
に、Ｎｉ２.５〜３.０％及びＣｒ１.３〜１.８％付近で
はＳｉ量を０.０８％以下、Ｎｉ３.５〜４.０％及びＣ
ｒ１.５〜２.２％付近では０.１３％以下とすることに
より０℃以下とすることができる。Ｃｒ２.２％を越
え、Ｎｉ３.５％以上のものでは０.０５％以下で−５
０℃以下とすることが可能である。

【０１０１】図７は同じくＦＡＴＴとＡｌ量との関係を
示す線図である。Ａｌの含有もFATTを高める元素である
ので、Ｃｒ２.０５〜２.２％及びＮｉ３〜４％付近、及
びＣｒ２.２〜２.５％及びＮｉ３.５〜４.５％付近でい
ずれも０.００５％以下で−５０℃以下とすることがで
きる。Ｃｒ１.６５％付近ではＮｉ量が３.５％と高くて
もＡｌ量を下げても０℃以下は得られにくい。

【０１０２】図８は磁化力とＳｉ量との関係を示すもの
である。図に示すようにＳｉ量の増加は磁化力を高める
ので、低い方がよい。特に、Ｃｒ１.５〜２.５％及びＮ
ｉ２.５〜４.５％付近ではＳｉ量を０.０５％以下とす
ることにより２１ｋＧにおける磁化力５００ＡＴ／cm以
下とすることができる。

【０１０３】図９に同じく磁化力とＰ，Ｓ，Ｓｎ，Ｓ
ｂ，Ａｓの総量との関係を示す線図である。これらの不
純物は磁化力を高めるので好ましくなく、５００ＡＴ／
cm以下にするにはＮo.４の０.０２１７％以下が好まし
い。

【０１０４】図１０は同じく磁化力とＡｌ量との関係を
示すものである。図に示す如く、Ａｌは磁化力を高める
ので好ましくないものである。前述のＣｒ，Ｎｉ量及び
Ｓｉ０.１％以下においてＡｌ量は５００ＡＴ／cm以下
の磁化力とするには0.005％以下がよい。

【０１０５】図１１は同じく磁化力に及ぼすＳｉと
（Ｐ，Ｓ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ａｓの総量）と乗算した値の影
響を示すもので、この値の高いものほど磁化力を高める
のでまずい。好ましくはＮo.４の８.６８×１０^-4以下
の値にすれば５００ＡＴ／cm以下とすることができる。

【０１０６】表３は、本発明に係るロータシャフト材と
して好適なＮo.２〜４，６を高強度化した（前述の焼
戻し温度よりも５℃低くした）試料の引張試験，衝撃試
験及び磁気特性試験結果を示す。

【０１０７】表から明らかなようにＮo.２〜４，６
は、引張強さ１０５kg／mm²以上，０.０２％耐力８２k
g／mm²以上，ＦＡＴＴ−４４℃以下，磁化力４００ＡＴ
／cm以下で、１２００ＭＶＡ級及び１３００ＭＶＡ級発
電機ロータシャフト材に要求される機械的性質及び磁気
特性を十分満足する。従って、本発明材に係るロータシ
ャフト材として好適な材料を用いることにより１２００
ＭＶＡ以上の大容量発電機が達成できる極めて顕著な効
果が得られるものであると言える。

【０１０８】

【表３】

【０１０９】本実施例における回転電機は以下に適用さ
れる。

【０１１０】火力、または原子力によって駆動される交
流のタービン発電機は、通常２極または４極の円筒回転
界磁形同期発電機である。

【０１１１】火力用タービン発電機はほとんどが２極の
高速機であり、回転速度は５０Ｈｚで３,０００rpm，６
０Ｈｚで３,６００rpmとなる。これは高速のほうがター
ビンの効率が良く小形となるためである。１軸で出力を
出すタンデムコンパウンド形がほとんどであるが、大容
量機では２軸で出力を出すクロスコンパウンド形も採用
される。

【０１１２】原子力用タービン発電機は通常４極で１,
５００rpmまたは１,８００rpmで使用される。原子炉の
発生蒸気が火力に比べて多量・低温・低圧で、タービン
が長翼・低回転速度となるためである。

【０１１３】尚、タービン発電機の冷却方式としては前
述したように間接冷却方式と直接冷却方式があり、冷却
媒体には、空気・水素・水が主として使用される。ま
た、水素冷却は大容量で用いられ、間接・直接両方式が
あり、すべてガス冷却器が発電機本体内に組み込まれた
防爆密閉構造となる。一方、水冷却の場合は直接冷却方
式となり、大容量機では固定子・回転子の両方を水冷却
方式とすることもある。

【０１１４】

【発明の効果】本発明によれば、室温引張強さ１００kg
／mm²以上，５０％破面遷移温度−44℃以下，２１ｋＧ
における磁化力が５００ＡＴ／cm以下の特性が得られ、
発電機容量９００ＭＶＡ以上の大容量発電機或いは回転
数５０００rpm 以上の同期電動機がコンパクトに製造で
きる。これにより、設置面積の有効活用ができ、特に発
電においては石油，石炭，原子力のエネルギの多様化に
貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転電機用ロータシャフトの斜視
図。

【図２】引張強さとＣｒとの関係を示す図。

【図３】引張強さと（Ｎｉ／Ｃｒ）比との関係を示す
図。

【図４】引張強さとＳｉとの関係を示す図。

【図５】ＦＡＴＴとＮｉ又はＣｒとの関係を示す図。

【図６】ＦＡＴＴとＳｉとの関係を示す図。

【図７】ＦＡＴＴとＡｌとの関係を示す図。

【図８】磁化力とＳｉとの関係を示す図。

【図９】磁化力とＰ＋Ｓ＋Ｓｎ＋Ｓｂ＋Ａｓとの関係を
示す図。

【図１０】磁化力とＡｌとの関係を示す図。

【図１１】磁化力とＳｉ×（Ｐ＋Ｓ＋Ｓｎ＋Ｓｂ＋Ａ
ｓ）との関係を示す図。

【図１２】タービン発電機の断面図。

【図１３】タービン発電機用回転子の斜視図。

【図１４】回転子のスロット断面図。

【符号の説明】

１…回転子、２…固定子、３…界磁巻線、４…軸受ブラ
ケット、５…固定子フレーム、６…軸受、８…シャフ
ト、９…リティニングリング、１０…クロス・スロッ
ト、１１…磁極、１２…ティース、１３…ウェッジ、１
４…エンドタンパリング、１５…カップリング、１６…
スロット、１７…ファン取付け用リング、１８…センタ
リングリング、１９…中心孔、２０…ファン、２１…固
定子コイル、２２…ブラシ（黒鉛）、２３…スリップリ
ング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福井寛茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者石塚達郎茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開昭57−207159（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−190049（ＪＰ，Ａ) 特開平２−34724（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/46 C21D 9/28 H02K 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルを埋込む軸方向のスロットを有する
胴部，動力の伝達を授受するフランジ部及び軸受部を備
えた回転電機用ロータシャフトにおいて、該シャフトは
室温の引張強さ１００kg／mm²以上，５０％破面遷移温
度−４４℃以下及び２１ｋＧにおける磁化力が５００Ａ
Ｔ／cm以下である低合金鋼からなることを特徴とする回
転電機用ロータシャフト。
【請求項２】請求項１において、前記シャフトは前記胴
部直径が１ｍ以上及び胴部長さが前記胴部直径の５.５
〜６.５倍であることを特徴とする回転電機用ロータシ
ャフト。
【請求項３】請求項１又は２において、前記該シャフト
は胴部直径Ｄ(mm)と回転数Ｒ(rpm）との関係から求めら
れる（Ｄ²×Ｒ²）の値が１.０〜３.０×１０⁷となるよ
うに前記回転数に対して前記胴部直径を設定してなるこ
とを特徴とする回転電機用ロータシャフト。
【請求項４】請求項１又は２において、前記胴部直径Ｄ
（mm）は発電機容量１ＭＶＡ当り０.２mmに１０００mm
を加えた値以下及び前記発電機容量１ＭＶＡ当り０.２m
mに９００mmを加えた値とすることを特徴とする回転電
機用ロータシャフト。
【請求項５】コイルが埋込まれた積層鉄心からなる固定
子，該固定子内を回転し、導体コイルが埋込まれた回転
子を備え、容量９００ＭＶＡ以上の大容量回転電機であ
って、前記回転子は室温の引張強さ１００kg／mm²以
上，５０％破面遷移温度−４４℃以下及び２１ｋＧにお
ける磁化力が５００ＡＴ／cmである高強度Ｎｉ−Ｃｒ−
Ｍｏ−Ｖ低合金鋼よりなるシャフトによって構成され、
該シャフト胴部直径が１.１５ｍ以上、該胴部長さが胴
部直径の５.５〜６.５倍であり、３０００rpm又は３６
００rpm の回転を受けることを特徴とする大容量回転電
機。
【請求項６】発電機容量９００ＭＶＡ以上、固定子電流
が前記回転電機容量１ＭＶＡ当り１９〜２４Ａ、前記固
定子が直接水冷、回転子が容量１ＭＶＡ当り０.００３
〜０.００６kg／cm²・ｇの水素圧力にて冷却され、前記
回転子は室温の引張強さ１００kg／mm²以上，５０％破
面遷移温度−４４℃以下及び２１ｋＧにおける磁化力が
５００ＡＴ／cm以下である高強度Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ
低合金鋼よりなるシャフトによって構成され、該シャフ
トの胴部直径が１.０ｍ以上であることを特徴とする大
容量回転電機。
【請求項７】発電機定格容量が1,120,000ＫＶＡであ
り、固定子と、該固定子内を回転し、導体コイルが埋込
まれた回転子を備えた発電機であって、前記固定子は直
接水冷され、前記回転子は水素ガス冷却され、該回転子
は室温の引張強さ１００kg／mm²以上，５０％破面遷移
温度−４４℃以下及び２１ｋＧにおける磁化力が500Ａ
Ｔ／cm以下である高強度Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ低合金鋼
よりなるシャフトによって構成され、該シャフトの胴部
直径が１.１５〜１.３５ｍ及び((胴部直径)²×（胴部長
さ)）によって求められるマシンサイズが９〜１０ｍ³、
前記回転子が３６００rpm の回転を受けることを特徴と
する大容量発電機。