JPH0279752A - 大型回転電機の回転子の現地組み立て方法，発電所建屋，及びピット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大型回転電機、特に可変速水力回転電機の現
地における組み立て方法に関するものである。

具体的には、竪軸形の可変速水力回転電機を現地におい
て組み立てて据付け完成する場合に採用される回転子の
現地組み立て方法である。

〔従来の技術〕

水車に直結されて運転される水車発電機は、その性格上
、山間部に建設据付されることがほとんどで、発電機を
構成する固定子や１回転子等を製造工場で完成させたま
ま運搬することが出来ない場合が多い。

このため、従来から輸送限界を考慮して、構成部品を分
割して製造し、それらを据付現場に搬入して、その場で
組み立てて完成させる手法が一般的に採用されている（
例えば、特開昭５３−４４８１０号公報）。

この種前述の手法は、回転子の場合でも、当然おこなわ
れる０回転子の場合は、固定子に比較して軸や、スパイ
ダーが長大化する可能性があるため、据付現場における
組み立ては常識化しているが、その組み立て方法は、例
えば［新訂発変電所工学″′現場の手引（１−１）”Ｊ
（昭和６１年１月２０日発行；　（株）コロナ社）の６
３頁に記載されているような手法である。すなわち、軸
、スパイダー（必要により分割組み立て形式になってい
る）、ヨークおよび鉄心に回転子巻線が巻回挿着されて
いる磁極等の部品を個々に据付現場に搬入する。これら
の搬入された個々の部品にもとづいておこなわれる組み
立て作業は、まず完成した回転子の吊り込み作業を考慮
して、回転子軸線に沿って起立した状態にスパイダーを
支持固着する。

その後、当該スパイダーにヨークと称する１、６〜３．
２■の高級鋼板を積み重ね、両端から５０１前後の厚鋼
板を当ててリーマボルトで締付ける。

次に、前記ヨークの外周にあらかじめ形成されているダ
ブテール凹部に、磁極のダブテール凸部を嵌め合せる。

最後に磁極間相互の巻線端子を電気的に接続し、絶縁処
置を施して回転子組み立てを完了する。この後は、例え
ば、特開昭５３−４２３０３号公報に記載されている如
き順序で、水力発電機としての組み立てをおこなうもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、大容量の水力発電はそのほとんどが、ピーク負荷
対応用の運転方式を取るようになり、しかも、発電機−
電動機並用で、かつ可変速運転が可能な構造になりつつ
ある。

この種可変速の水力回転電機は、その構造が、従来の凸
磁極形回転子とは、大きく異なり、鉄心に設けたスロッ
トに一本一本の巻線を挿入して構成する巻線形回転子に
なる。このため、同一容量同一外径の凸磁極回転子に比
較して、巻線端部処理の必要性と、冷却用ダクトの構成
が必須となりその軸方向の長さが著しく増大する傾向に
ある。

また、この積巻線形回転子は、従来の凸磁極を構成して
いる回転子に比較して、鉄心に設けたスロットに一本一
本の巻線を挿入するため、巻線総数も白磁極数の比では
なくその巻線挿入作業が、非常に煩雑になることが明ら
かである。

また、前記作業により挿入された巻線はその両端が鉄心
の軸方向端部から突出した形になり、その巻線端部分で
相互の巻線の接続作業をおこなう必要があり、その接続
等の作業の簡易化が強く要望されている。さらに、その
接続作業終了後に。

回転子の回転による遠心力が当該巻線端部分に作用して
曲がり等を生じないよう当該巻線端部分の外径側にバイ
ンド掛作業と称する巻線端部え用の鋼線による巻締め固
定をおこなう作業が発生している。

本発明は、この種可変速水力回転電機の現地組み立て方
法を、効率良く、安全に、かつ安価におこなうことを目
的としてその組み立て作業内容を検討し、この種電機に
最適な現地組み立て方法を発明したものである。

（課題を解決するための手段〕 本発明は、上記目的を達成するため、当該回転電機の回
転子を、起立させた状態に保持して実施する組み立て作
業と、回転子を横置の状態に保持して実施する組立て作
業を区分しておこなうようにしたものである。具体的に
は、水車に結合される軸と、その軸とともに回転する積
層構造のヨークと、そのヨークの外周に積層して構成さ
れるスロットを有する鉄心と、その鉄心に設けられたス
ロットに挿入されてから結線される巻線を有し。

前記各部品を個々に据付現地に搬入して組み立てること
によって回転子を完成させる可変速水力回転電機の回転
子の現地組み立て方法において、前記ヨークの積み込み
作業と、前記鉄心の積み込み作業を、前記軸が起立して
いる状態でおこない。

その後前記軸が横置された状態で、鉄心のスロットに巻
線を挿入する組込み作業と、巻線間の結線作業と、巻線
の端部を巻締するバインド掛け作業と、バインド掛けさ
れたバインド線を一体固着するためのロウ付作業をおこ
なうようにしたものである。

さらに本発明は、上記作業をおこなう場所として１回転
子を起立させたり、横置させたりすることのできるピッ
トを用いて、当該ピット内で作業をおこなうようにした
ものである。

さらに本発明は、上記作業場所としてのピットを、回転
電機が据付けられる据付ピットを利用しておこなうよう
にしたものである。

さらに本発明は、上記発明の実施に最適な雇を用いてお
こなうようにしたものである。

さらに本発明は、上記発明の実施が可能な発電所の建屋
を提案するものである。

〔作用〕 上述の如き組み立て方法によると、軸方向に長大化する
この種回転子の現地組み立てにおいて、回転電機が据付
けられる建屋の制限を緩和することができるものである
。なぜならば、ピット内において起立−横置をおこなう
ため、回転子を吊り上げて移動する作業が生じた場合で
も、当該回転子の軸方向の長さと、クレーンのフック長
があれば良いもので１巻線挿入、結線作業用の作業空間
を組み立て場所の高さ方向に必要としない分、高さを低
く押えることができる。

また、上述の如き組み立て方法によれば、鉄心スロット
への巻線挿入や、巻線端部のバインド掛け作業を、横置
にした状態でおこなうことができるため、作業性が良く
、また安全性が大巾に向上するものである。なぜなら、
全周数百本に及ぶ巻線をスロットに挿入する作業が、作
業床面上で、回転子の軸方向両端部から（横置しである
ため）できるため、組立作業者の高所作業がなくなる。

さらに、横置した回転子は、その両端部に雇を介して、
駆動能力のある装置を付加することによって、容易に回
転運動を与えることが可能で、前述の巻線挿入作業や、
バインド掛け作業の作業性。

安全性をさらに高めることが可能である。

また、この種組み立て方法を、例えば発電機が据付けら
れる据付ピットを利用しておこなうことが可能な場合は
、発電所建屋全体の構成を、簡単にかつ安価に建造する
ことが可能になる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて以下に詳細に説明する。

第１図は、本発明の現地組み立て方法の手順を表わした
ブロック図である。すなわち、本発明の現地組み立て方
法は、回転子を起立させている状態でスパイダーにヨー
クを積層する作業と、積層されたヨークの外周にスロッ
トを有する鉄心を積層する作業を実施し、その後、回転
子を横に倒した位置、すなわち横置の状態で、巻線の組
込み作業と、組み込まれた巻線の端部を相互に接続し。

絶縁処理を施す作業と、前記巻線の端部へのバインド掛
け作業と、前記バインド掛け終了後にそのバインド線を
一体に固着するロウ付作業を実施して、回転子を完成さ
せるものである。

第２図は１本発明による組み立て方法の一実施例を示し
たもので、現地における作業床面Ｆに、後述の回転子が
納まる大きさのピット１を堀抜き。

その中で、前述の本発明組み立て方法をおこなう例であ
る。このピット１は、回転子１０の外径よりも、大きな
巾で、かつ回転子１０が横置された時にその回転子１０
の外径の一部が、作業面Ｆより出張る程度の深さを有す
る中心部１ａと、回転子１０の軸方向の両端に取付けら
れているクレーン５０と連結できる支持層１１と、ピッ
ト内の台座５１に回転可能に連結される保持層１２が固
着される台座部１ｂから成っている。・さらにピット１
には前述の台座部１ｂと対抗する側に他方の台座部１ｃ
があることは云うまでもない。

回転子１０の組み立ては、軸となる中心を有するスパイ
ダ１３が、その両端部に支持層１１．保持雇１２を有し
て、クレーン５０を利用してピット１内に起立した状態
（図で示すＡの状態）で、まずヨーク１４が前記のスパ
イダー外周に積層される。次に、そのヨーク１４の外周
に鉄心１５を積層する。

これら前述のヨーク１４．鉄心１５は、積層終了後にボ
ルト等を用いて１回転子１０の軸方向に締付固着される
ことは、云うまでもない。なお、１６は巻線端部保持柱
で鉄心１５の軸方向両端部に起立した形で設けられるも
のである。以上の作業を終了した回転子１０は、クレー
ン５０を操作して台座５１と保持層１２の連結部を中心
に、ピット１内に横になる形に倒される。倒された回転
子１０は、やがて図に示すＢの状態になり、今までクレ
ーン５０に支持されていた支持層１１が、ピット１内の
台座部１ｃに当って横置き状態になる。この横置状態の
回転子１０は、その外径部分が、作業床面Ｆより、はぼ
半分より少ない状態で露出する形になる。この状態で、
既に積層されている鉄心１５のスロット部に床面Ｆ上に
位置した作業者によって巻線を挿入し、固定用のコツタ
を打込んだり挿入された巻線の端部向しの接続等の作業
をおこなう。次に、保持柱１６に沿って突出した巻線端
部１７の外周部分に鋼線等からなるバインド線をしっか
りと巻き付けるバインド掛け作業をおこなう、バインド
掛け作業が終了したら、回転子は横置のまま、当該バイ
ンド線を一体化するためのロウ付作業をおこなうもので
ある。なお、回転子１０は横置の状態で軸線に沿って回
転運動ができるようにすることは云うまでもない。

第３図は、横置された回転子１０の巻線組み込み作業や
、巻線端部１７の外径にバインド掛け作業等前述した回
転子の横置状態での作業をおこなう際、当該回転子１０
に、作業性を考慮した回転運動を与えることのできる駆
動袋Ｍ２０を一方の台座部１ｂに付設結合した他の実施
例である。

この種、駆動装置２０を有する本発明の組み立て方法で
は、支持層１１．保持雇１２を回転子１０に横置した状
態で軸受機構を持った雇２１に交換することで回転子１
０の両端を横置状態で支持すると同時に駆動装置２００
回転運動を、回転子１０に伝達する機能を得られるよう
にすることが可能である。

図は雇を交換した状態を表わしている。

この方法は軸受層２１を付け換えておこなうことで作業
工程としては、増えるが、ピッ１〜の形状等に制約がな
い場合に取り得る作業性の向上を達成する有効な手段で
ある６ 第４図は、水車と、その水車の上部に構成される回転電
機の据付ピット１００を利用して、本発明の組み立て方
法を実施する実施例である。

この種据付ビット１００を利用した回転子の組み立ては
、既設の水力発電所の回転電機を、可変速の水力回転電
機に改造する時に、有効な方法である。この様な据付ピ
ット１００を利用する場合は当該据付ピットが深いこと
から、すでに前述した回転子の横置状態における作業床
面Ｆからの露出分を考慮して台座部１００ａを適当に組
合せ、軸受層２１や、駆動装置２０の設置位置を決める
必要がある。さらに、この様な据付ピット１００による
組み立て作業の場合、図に点線で示す如く、据付ピット
内の適当な深さの所で仕切り板２００を構成して１作業
上の安全を計る処置がおこなわれることになろう。

以上１本発明による可変速水力回転電機の現地組み立て
方法の実施例を図に基づいて説明した。

次に、本発明の現地組み立て方法が、その組み立ての手
順を、具体的にどのようにおこなうかについて、第５図
以下第１０図の図面を用いて説明する。

第５図は１回転型機が、据付られる現地において、組み
立ての最初の手順としておこなわれるスパイダー１３の
組み立てを説明するためのものである。図の左半分は、
組み立て時の姿勢、右半分は、搬送時の姿勢を表わして
いる。

すでに前述した通り、山間部に設置されることの多い水
力回転電機は、個々の部品の輸送限界を考慮した構造を
採用せざるを得ない為、スパイダー１３も分割形式が取
られることが多い。

それらの分割されたスパイダーの部品は、クレーン５０
の援助を得て回転電機としての軸線に沿って起立した状
態を保ちながら作業床面Ｆ上の支持台５１上で組立結合
され一体化される。なお、図ではヨーク１４や、鉄心１
５が図示されているがこのヨークと鉄心の積層作業は、
スパイダーの組み立て後に、おこなわれることはいうま
でもない。

組み立てられたスパイダー１３は、その上下端に支持層
１１をボルト締めで取付け、クレーン５０による吊り移
動ができるようにされる。

第６図は１組み立てられたスパイダー１３をピット１に
移動した状態を表わした図面で、左半分は、移動してき
たスパイダー１３を一時的に支持台５１上に定置させた
状態を表わし、右半分は、後述の保持層１２を取付ける
状態を表わしている。

スパイダー１３の外周にヨーク１４を積層する作業と、
そのヨーク１４の外周に鉄心１５を積層する作業は、ス
パイダー１３が起立している状態でおこなうのが最も効
率的で安全な訳で、その作業は支持台５１にスパイダー
を安置した状態でおこなわれる。この積層作業は前述の
第５図の支持台上でおこなわれても、第６図に示すピッ
ト１に移動後の支持台上でおこなわれても良い。安全性
を考えるならば、ピット１内での作業が良いが、すでに
述べた実施例の如き、据付ピット１００を利用しておこ
なう組み立て方法を採用する場合は、第５図の起立状態
での積層作業を採用することになるであろう。

このピット１は、すでに前述した通り、回転子１０が横
に倒された場合でも、その回転子の両端に取付けた雇に
よって回転子全体が、ピット底面に接しない形で支持さ
れるように、台座部１ｂ。

１ｃを持った構成になっている。

第７図は、ヨーク１４と、鉄心１５の積層作業を完了し
たスパイダー１３から成る回転子１０を。

ピット１内に横に倒す作業を表している。スパイダー１
３の両端に付けられた雇の内、下側の保持層１２をピッ
ト１内の別に設けた支点座１２ａに回動自在に連結し、
クレーン５０により支持層１１を支持したまま回転子１
０はゆっくりと横に倒され、最終的には床面Ｆから、鉄
心１５の外径部が半分より少ない程度露出している形で
横置され保持される。

第８図は、横置した回転子１０の一方の軸端側に後述の
駆動装置２０を組み込む作業の途中を図解したものであ
る。１６は油圧ジヤツキである。

第９図は、鉄心１５に設けられたスロットに巻線１７を
組み込む等の作業時の回転子の状態を図解したものであ
る。

長さが鉄心１５の軸方向長さＨより長い一本一本の巻線
１７は、図示していないクレーンを利用して吊り上げら
れ、駆動装置２０の援助で、スロット内に作業者の手作
業によって一本一本が挿入され、固着される。さらに、
巻線端部１７ａは、やはり作業者によってその一本一本
が相互に結線され絶縁処理が施される。この作業は、回
転子が横置されているため、作業者が作業床面Ｆに居て
当該回転子の軸方向の両端から相互に目視しながらおこ
なうことができるので、第一に安全性が非常に高い作業
形態となるものである。この作業時に回転子が駆動装置
２０によって回動できることは云うまでもない。

さらに、鉄心１５のスロットに挿入される巻線１７の挿
入作業と同時に、他の部品を合せて挿入する作業がある
場合、例えば鉄心のほぼ中間部に。

感温センサーを組み込んだり、他の絶縁シートを介挿し
たりする場合に１作業者の高所作業がなくなるとともに
組込み位置の決定も容易におこなえるものである。

巻線の組み込み結線作業を完了した回転子は、次に、そ
の巻線端部１７ａにおいて、バ・ｆンド線による締付け
作業がなされる。この場合、バインド線は図示していな
いが、図面の正面側からある程度の引張り力を掛けた状
態で当該巻線端部に巻き付けることになる。回転子の回
転は駆動装置２０が司どる。

必要な巻締回数を巻回したバインド線は、その端をしっ
かりと固着するとともに、巻回したバインド線を一体に
するためのロウ付作業がおこなわれる。このロウ付作業
は回転子が横置されていることで、ロウの溶着作業時の
ｒたれ」や、部分的な溶着不良を生ずることなく均一な
バインド線−体化が可能になる。

以上の作業手順により完成した回転子は、第７図→第６
図→第５図の動作によって、−担ピット１内から搬出さ
れ、水車から始められる組み立て順序に従って、第１０
図に示す如く、固定子５２内に搬入される。

第１１図は、本発明の現地組み立て方法により、完成し
た地下式の可変速水力発電所の水車と発電機部分を一部
断面して表わしたものである。

この種、地下式の発電所建屋は、自然保護や寒冷地にお
ける雪害対策等の面で効果があるため、採用される訳だ
が、反面地下を掘削するため、その建屋を簡単に改修し
て、大きくすることは不可能に近い、特に既設の白磁極
式の発電機を巻線式の可変速発電機に改造する場合には
、構造上可変速発電機の方の回転子長が大きくなること
は明白でその現地組み立て作業方法は、解決を計らねば
ならない焦眉の急であった。

その点１本発明の組み立て方法は１図で示す通り、回転
子の長さＨ′＋クレーン用支持雇りの高さが建屋内に確
保されれば前記の問題を解決できる訳で、回転子の組み
立て時に、その上方に作業者が往来するための作業用の
空間を確保する必要がなくなり、建屋から決められる回
転電機改造上の制約を大巾に緩和することができるもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明による可変速水力回転電機の現地組
み立て方法によれば。

（１）可変速であるが故に回転子に挿入される巻線の数
が相当の量になるが、それらの−本一本の巻線を、鉄心
のスロットに納める作業が効率良く、安全におこなえる
とともに、この種、作業に高所作業がともなわないため
、安全性が非常に高いこの種組み立て方法を提供できる
。

（２）さらに１巻線端接続部が鉄心から突き出している
ため、その部分に作用する遠心力を押える目的で、バイ
ンド掛け作業が必須だが、その作業が前述と同様に、高
所作業をともなわないものになるとともに、バインド線
一体化のロウ付作業が容易になる。

（３）また、可変速水力回転電機は、従来の凸極形回転
電機に比較すると、どうしても回転子部分がその軸方向
に長大になるが、巻線組み作業等を横置状態で実施する
ため、高さ方向の制約をあまり考えなくとも良くなる。

このことは、特に従来の水力発電所を改造して可変速式
の回転電機を設置する場合に、建屋の改修を必要とせず
に発電機の改造がおこなえるもので、山間部における地
下式発電所のように安易に建屋の改修ができない発電所
においても、適用可能性が拡大し、安価に改造ができる
ようになるもので社会に与える効果は絶大なものがある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現地組み立て方法の作業手順を表わ
したブロック図、第２図は、本発明の組み立て方法を説
明するための一実施例を示す回転子の一部断面側面図、
第３図、第４図は、前述の他の実施例を示す一部断面側
面図である。 第５図〜第１０図は、本発明の組み立て方法の作業手順
別の回転子の状態を説明するための一部断面側面図、第
１１図は１本発明の組み立て方法を採用した地下式水力
発電所の建屋を表した断面図である。 １・・・ピット、１０・・・回転子、１１・・・支持層
、１２・・・保持層、１３・・・スパイダー、１４・・
・ヨーク、１５・・・鉄心、Ｆ・・・作業床面、２０・
・・駆動装置、１００・・・据付ピット、２００・・・
仕切板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水車軸に結合される軸と、この軸と共に回転する積
   層構造のヨークと、このヨークの外周に積層される鉄心
   と、この鉄心に設けられたスロットに挿入されてから相
   互に結線される巻線を有する、大型回転電機の回転子の
   組み立て方法において、前記ヨークの積み込み作業と、
   前記鉄心の積み込み作業を、前記軸を起立させた状態で
   おこない、その後軸を横にした状態で、当該鉄心に前記
   巻線を組込む作業と、当該巻線端部の接続作業と、当該
   巻線の端部を緊縛するバインド掛け作業と、バインド掛
   けされたバインド線のロウ付け作業をおこなうようにし
   たことを特徴とする大型回転電機の回転子の現地組み立
   て方法。 ２、スパイダー軸の上部に支持層を固着し、スパイダー
   軸の下部に転置用の保持雇を固着した形で実施される第
   １項記載の大型回転電機の回転子の現地組み立て方法。 ３、軸を横にした状態で、回転子の少なくとも半分以上
   を納められる深さの作業床面に掘られたピット内でおこ
   なわれる第１または、第２項記載の大型回転電機の回転
   子の現地組み立て方法。 ４、請求項３記載のピットが、大型回転電機の据付られ
   る据付ピットであることを特徴とする第１または、第２
   項記載の大型回転電機の回転子の現地組み立て方法。 ５、軸の下端に固着した保持雇を支点として当該軸が起
   立状態と、横置状態を構成し得る前記保持雇と回転可能
   に連結できる支持台を有し、当該支持台をピット内に設
   けた第１ないし、第４項記載の大型回転電機の回転子の
   現地組み立て方法。 ６、回転子の横置状態の作業時に軸の両端に固着した雇
   が前記回転子に回転運動を与えられるような駆動装置に
   結合されている第１または、第２項記載の大型回転電機
   の現地組み立て方法。 ７、請求項１記載の大型回転電機の据付られる建家にお
   いて、回転子が横置に収納できる大きさのピットが設け
   られている発電所建屋。 ８、大型回転電機の回転子の組み立てに際して、既設の
   発電機据付ピットを利用してスパイダーにヨークを積み
   込む作業と、ヨークに鉄心を積み込む作業を、スパイダ
   ーを起立させた状態でおこない、その後前記スパイダー
   を前記据付ピット内で横に倒して、前記鉄心のスロット
   に巻線を組込む作業と、巻線端部の接続作業と、巻線端
   部のバインド掛け作業と、バインド掛けされたバインド
   線のロウ付け作業を実施して回転子を完成させることを
   特徴とする大型回転電機の現地組み立て方法。 ９、現地において回転子の組み立て作業をおこなう構造
   の大型回転電機の回転子外形が収納でき、かつ当該回転
   子が横置の状態の時に、回転子の鉄心外形の半分より少
   ない部分が、作業床面から露出するような深さを有して
   設けられる大型回転電機の現地組み立て用ピット。