JP5307448B2

JP5307448B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP5307448B2
Application number: JP2008131472A
Authority: JP
Inventors: 志好柳澤; 健桑原
Original assignee: Hitachi Mitsubishi Hydro Corp
Current assignee: Hitachi Mitsubishi Hydro Corp
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-05-20
Also published as: US20090289519A1; ES2654919T3; JP2009284579A; EP2124319A2; SI2124319T1; US8004145B2; EP2124319A3; CN101588104A; LT2124319T; CN101588104B; EP2124319B1

Description

本発明は例えば揚水発電所に用いられるポンプ水車に直結される発電電動機等の回転電機に係り、特に、回転子巻線から口出導体を引出して固定側との電力の授受を行う回転電機に関する。

例えば発電電動機等の回転電機において、回転子巻線の口出導体は、回転子鉄心から張出した回転子巻線端部から引出し、回転子巻線端部を保持する巻線保持部の先端側から内径側に導き、所定の箇所に配線している。

上記従来の口出導体の引出し構造によれば、回転電機の稼動中に回転子巻線端部からの口出導体に過大な遠心力が作用して、口出導体全体を外径方向に変位させることが散見される。その結果、口出導体と回転子巻線との接続部の絶縁物を損傷させたり、接続部を切断させたりする虞がある。

本発明の目的は、過大な遠心力を受けても回転子巻線端部からの口出導体の変位が十分に小さく、口出導体の安定した接続を維持できる回転電機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、回転子鉄心を積層方向から加圧し外周側に回転子鉄心から張出した回転子巻線を保持する巻線保持部とを形成したクランプリングの前記巻線保持部に、口出導体を貫通して内径側に引出す口出導体貫通部を形成すると共に、前記口出導体の内径側引出部にストッパを形成し、このストッパと前記巻線保持部の内径側との間に前記口出導体に作用する遠心力を保持する耐遠心力部材を介在させたのである。

このように、口出導体をクランプリングの巻線保持部を貫通させると共に、貫通させた口出導体の内径側にストッパを設けることで、このストッパと前記巻線保持部の内径側との間に耐遠心力部材を介在させることができる。その結果、耐遠心力部材によって口出導体に作用する遠心力を保持できるので、過大な遠心力を受けても口出導体の変位を小さくすることができる。

以上説明したように本発明によれば、過大な遠心力を受けても回転子巻線端部からの口出導体の変位が小さく、口出導体の安定した接続を維持できる回転電機を得ることができる。

以下、本発明による回転電機の第１の実施の形態を、図１及び図２に示す発電電動機に基づいて説明する。

発電電動機１は、図１に示すように、大きくは、回転軸２にスパイダーアーム３を介して固定された回転子４と、この回転子４と径方向の隙間を介して対向する固定子７と、前記回転軸２を回転自在に支持する第１軸受部１０Ａと第２軸受部１０Ｂと、回転軸２の上端部近傍に設けられたスリップリング１１とを備えている。第１軸受部１０Ａよりも下方の回転部には、図示は省略するがポンプ水車が連結されている。

前記回転子４は、回転軸方向に積層された回転子鉄心５と、この回転子鉄心５の外周側径方向に複数形成された軸方向に長い巻線溝（図示せず）に組込まれた回転子巻線６とを有し、前記回転子鉄心５は両側からクランプリング１２Ａ，１２Ｂによって積層方向に加圧されている。

これらクランプリング１２Ａ，１２Ｂには、夫々回転子鉄心５を積層方向に加圧する円盤状の加圧部１３と、この加圧部１３の外周側に前記回転子鉄心５から張出した回転子巻線６を保持する円筒状の巻線保持部１４が反回転子鉄心側に延在されて形成されている。

巻線保持部１４の外周面側には、前記回転子鉄心５から張出した回転子巻線６のうち、下側回転子巻線６Ｄが絶縁材１５を介して乗置され、その上に絶縁材１６を介して上側回転子巻線６Ｕが乗置されている。そして、これら回転子鉄心５から張出した上側回転子巻線６Ｕと下側回転子巻線６Ｄとは、上側回転子巻線６Ｕの外周側からバインド線１７によって強固に緊縛されている。

また、巻線保持部１４の反回転子鉄心側の端部には、回転子鉄心側に向う凹溝１８が形成されている。この凹溝１８が本発明による口出導体貫通部となり、ここを貫通させて中実導体からなる口出導体１９を内径側に引出している。

口出導体１９は、本実施の形態においては、上側回転子巻線６Ｕに接続されており、内径側に引出された端部には、ストッパ２０が形成されている。そしてストッパ２０には、引出導体２１が接続されており、引出導体２１の他端は、前記スリップリング１１に接続されている。

そして、前記巻線保持部１４の内周面と前記ストッパ２０との間には、絶縁座２２及び座金２３を介して耐遠心力部材を構成する筒体２４を介在させている。この筒体２４は、前記口出導体１９を囲むように形成され、また、着脱性を考慮して口出導体長手方向に沿って分割された半筒体で形成され、分割された半筒体を口出導体１９を挟むようにして囲んでいる。

このように、構成することで、発電電動機１の稼動時（回転時）に、遠心力が口出導体１９に作用するが、口出導体１９は、筒体２４によって巻線保持部１４の内周面に保持されるので、外径方向への変位はほとんどなくなる。

その結果、口出導体１９と上側回転子巻線６Ｕとの接続部に過大な応力が作用せず、安定した接続状態が保持できるので、口出導体１９と上側回転子巻線６Ｕとの接続部の絶縁を損傷させたり、接続部を断線させたりすることを回避できる。

ところで、上記実施の形態においては、筒体２４が金属などの強度部材で形成されているので、絶縁座２３を必要としたが、筒体２４そのものを絶縁処理したり、絶縁性の強度部材で形成したりすることで、絶縁座２３を省略して部品数を低減することができる。このほか、これらの絶縁を十分に行い、かつ、筒体２４などの導電性物体と口出導体１９との空間的距離を十分にとることで、口出導体１９の絶縁処理を省略して絶縁距離を確保することも可能である。

また、本実施の形態では、口出導体１９を凹溝１８より引出した例を説明したが、口出導体貫通部は必ずしも凹溝である必要はなく、口出導体１９Ａを径方向に貫通する貫通穴１８Ｈ（図２）でも良い。

図３は、第１の実施の形態の変形例を示すもので、図２と同符号は同一構成部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

本変形例において、第１の実施の形態と異なる構成は、口出導体１９が下側回転子巻線６Ｄに接続されている点である。したがって、本変形例においても、第１の実施の形態と同じ効果を奏することができ、第１の実施の形態と同じように、構成を一部変形することができる。

図４は、本発明による回転電機の第２の実施の形態を示すものである。尚、図１〜図３と同一符号は同一構成部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、口出導体１９が中実口出導体１９Ａと可撓性導体からなる可撓性口出導体１９Ｂとから構成されている点である。

具体的には、上側回転子巻線６Ｕに接続される側は、中実口出導体１９Ａとし、ストッパ２０に接続される側は、例えば複数の薄銅板を積層した可撓性口出導体１９Ｂとしたのである。

このように、口出導体１９の一部に可撓性口出導体１９Ｂを接続することで、発電電動機の稼動中に回転子巻線６が発熱して伸びた場合、可撓性口出導体１９Ｂが変形して吸収できるので、口出導体１９と上側回転子巻線６Ｕとの接続部に過大な応力が作用することはなくなる。その結果、口出導体１９と上側回転子巻線６Ｕとは安定した接続状態が保持できるので、口出導体１９と上側回転子巻線６Ｕとの接続部の絶縁を損傷させたり、接続部を断線させたりすることを回避できる。可撓性口出導体１９Ｂを用いずに筒体２４によって強固に口出導体１９を保持した場合、回転子巻線６の熱伸びを吸収できずに口出導体１９と上側回転子巻線６Ｕとの接続部に過大な応力が作用し、接続部に大きなダメージを与えることになる。

図５は、第２の実施の形態の変形例を示すもので、図４と同符号は同一構成部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

本変形例において、第２の実施の形態と異なる構成は、口出導体１９が下側回転子巻線６Ｄに接続されている点である。したがって、本変形例においても、第２の実施の形態と同じ効果を奏することができ、第２の実施の形態と同じように、構成を一部変形することができる。

以上説明したように本実施の形態及び変形例によれば、遠心力による口出導体の変形を防止することができ、回転子巻線との接続を安定させることができる。

ところで、以上の説明は、回転電機として発電電動機を一例に説明したが、発電電動機に特定されるものではなく、回転子から口出導体を引出す構成の回転電機であれば、適用することは可能である。

本発明による回転電機の第１の実施の形態である発電電動機の右半分を示す縦断面図。図１のＰ部の拡大図。図１のＰ部の変形例を示す図２相当図。本発明による回転電機の第２の実施の形態を示す図２相当図。第２の実施の形態の変形例を示す図３相当図。

符号の説明

１…発電電動機、２…回転軸、３…スパイダーアーム、４…回転子、５…回転子鉄心、６…回転子巻線、６Ｕ…上側回転子巻線、６Ｄ…下側回転子巻線、７…固定子、８…固定子鉄心、９…固定子巻線、１０Ａ…第１軸受部、１０Ｂ…第２軸受部、１１…スリップリング、１２Ａ，１２Ｂ…クランプリング、１３…加圧部、１４…巻線保持部、１５，１６…絶縁材、１７…バインド線、１８…凹溝、１８Ｈ…貫通穴、１９…口出導体、１９Ａ…中実口出導体、１９Ｂ…可撓性口出導体、２０…ストッパ、２１…引出導体、２２…絶縁座、２３…座金、２４…筒体。

Claims

固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子鉄心と径方向の隙間を介して対向し回転軸に固定された回転子鉄心と、この回転子鉄心に組込まれた回転子巻線と、前記回転子鉄心を積層方向に加圧する加圧部とこの加圧部の外周側に前記回転子鉄心から張出した回転子巻線を保持する巻線保持部を形成したクランプリングと、前記回転子鉄心から張出した回転子巻線から前記巻線保持部の内径側に引出された口出導体とを有する回転子とを備えた回転電機において、前記巻線保持部を貫通して前記口出導体を引出す口出導体貫通部を形成すると共に、前記巻線保持部の内径側に引出された前記口出導体の端部にストッパを形成し、このストッパと前記巻線保持部の内周面との間に、前記口出導体の長手方向に作用する遠心力を保持する耐遠心力部材を介在させたことを特徴とする回転電機。
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子鉄心と径方向の隙間を介して対向し回転軸に固定された回転子鉄心と、この回転子鉄心に組込まれた回転子巻線と、前記回転子鉄心を積層方向に加圧する加圧部とこの加圧部の外周側に前記回転子鉄心から張出した回転子巻線を保持する巻線保持部を形成したクランプリングと、前記回転子鉄心から張出した回転子巻線から前記巻線保持部の内径側に引出された口出導体とを有する回転子とを備えた回転電機において、前記巻線保持部を貫通して前記口出導体を引出す口出導体貫通部を形成すると共に、前記巻線保持部の内径側に引出された前記口出導体の端部にストッパを形成し、このストッパと前記巻線保持部の内周面との間に、前記口出導体の長手方向に作用する遠心力を保持する耐遠心力部材を介在させ、かつ、この耐遠心力部材は前記口出導体を囲むように形成されていていることを特徴とする回転電機。
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子鉄心と径方向の隙間を介して対向し回転軸に固定された回転子鉄心と、この回転子鉄心に組込まれた回転子巻線と、前記回転子鉄心を積層方向に加圧する加圧部とこの加圧部の外周側に前記回転子鉄心から張出した回転子巻線を保持する巻線保持部を形成したクランプリングと、前記回転子鉄心から張出した回転子巻線から前記巻線保持部の内径側に引出された口出導体とを有する回転子とを備えた回転電機において、前記口出導体を前記回転子鉄心から張出した回転子巻線の端部と前記クランプリングの加圧部との間に位置する部分から前記巻線保持部を貫通して内径側に引出す口出導体貫通部を形成すると共に、前記巻線保持部の内径側に引出された前記口出導体の端部にストッパを形成し、このストッパと前記巻線保持部の内周面との間に、前記口出導体の長手方向に作用する遠心力を保持する耐遠心力部材を介在させたことを特徴とする回転電機。
前記口出導体貫通部は、前記巻線保持部に形成した貫通穴であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の回転電機。
前記口出導体貫通部は、前記巻線保持部の反回転子鉄心側に開口を有する凹溝であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の回転電機。
前記耐遠心力部材は、前記ストッパに絶縁材料を介して接触していることを特徴とする請求項１，２又は３記載の回転電機。
前記耐遠心力部材は、絶縁処理されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の回転電機。
前記耐遠心力部材は筒体をしており、この筒体は口出導体長手方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項6記載の回転電機。
前記口出導体は、中実導体で形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の回転電機。
前記口出導体は、部分的に可撓性導体で形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の回転電機。
前記口出導体は、近傍の導電性物体と空間的距離を保つことで絶縁距離を確保していることを特徴とする請求項１，２又は３記載の回転電機。
固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子鉄心と径方向の隙間を介して対向し回転軸に固定された回転子鉄心と、この回転子鉄心に組込まれた回転子巻線と、前記回転子鉄心を積層方向に加圧する加圧部とこの加圧部の外周側に前記回転子鉄心から張出した回転子巻線を保持する巻線保持部を形成したクランプリングと、前記回転子鉄心から張出した回転子巻線から内径側に引出された口出導体とを有する回転子とを備えた回転電機において、前記巻線保持部を貫通して前記口出導体を内径側に引出し、内径側に引出した口出導体と前記巻線保持部の内周面との間に、前記口出導体の長手方向に作用する遠心力を保持する遠心力保持機構を構成したことを特徴とする回転電機。