JPH0324141B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 回転電気機械のタブテール・スロツト１７を
持つ導体スロツト１５の中に導体バー１９を挿入
し、複数のくさびを導体スロツトの中に挿入して
導体バーの一部分を押圧することを含む、回転電
気機械の導体スロツト内に導体バーを保持する方
法において、 第１の圧力くさび２５を導体スロツトに沿つて
軸線方向に滑らせて導体バーの一部分を押圧し、 タブテールくさび３７をタブテール・スロツト
１７に沿つて軸線方向に挿入し、 カールくさび３１を、該くさびが第１の圧力く
さびに接触し且つタブテールくさびを押圧するよ
うになるまで導体スロツトに沿つて軸線方向に挿
入し、 第２の圧力くさび２５を、該くさびがカールく
さびに接触するまで導体スロツトに沿つて軸線方
向に滑らせ、 第２の圧力くさび２５を更に駆動してカールく
さび３１の両端を撓ませることにより導体バーに
対する支持力を増大させる各ステツプを含むこと
を特徴とする方法。

２ 請求の範囲第１項に記載の方法において、カ
ールくさびの両端間の真中にタブテールくさびを
位置決めすることにより、カールくさびの両端の
撓みが等しくなるようにする方法。

３ 請求の範囲第１項に記載の方法において、カ
ールくさびの両端の撓みを測定し、撓みの測定結
果を対応する支持力に換算し、沈降が生じた後で
も支持力が既知のバー力を超えるまで第２の圧力
くさびを駆動する方法。

４ 固定子鉄心がその軸線方向の長さに沿つて伸
びる、円周方向に間隔を置いて配置された半径方
向のスロツト１５をそなえ、固定子鉄心のスロツ
ト１５内には導体バー１９が配置され、固定子鉄
心の各スロツト１５はその半径方向内側端に三角
状の断面を有している形式の回転電気機械のため
の改良された固定子バーくさび止め装置におい
て、軸線方向に間隔を置いて配置されて、導体バ
ーを押圧する圧力くさび２５と、軸線方向に、各
圧力くさび対の間に配置されて、圧力くさびを押
圧するカールくさび３１と、カールくさびの両端
間の真中に配置された、カールくさびを押圧する
タブテールくさび３７とを含むことを特徴とする
固定子バーくさび止め装置。

５ 請求の範囲第４項に記載のくさび止め装置に
おいて、タブテールくさびが軸線方向に伸びるス
ロツト部分を含み、これによりタブテールくさび
がカールくさび上にまたがるくさび止め装置。

６ 請求の範囲第４項に記載のくさび止め装置に
おいて、タブテールくさびの軸線方向の長さがカ
ールくさびの軸線方向の長さの半分より小さいく
さび止め装置。

発明の背景 本発明は大型の回転電気機械、特に導体バーを
固定子鉄心のスロツト内に保持するための改良さ
れたくさび止め装置に関するものである。

発電機等の大形の回転電気機械では、誘起電圧
を固定子導体バーを介して発電機端子に送り出す
ための積層固定子鉄心が使用されている。この鉄
心は通常、後で発電機回転子を入れるための環状
ハウジングを構成するように、前もつてスロツト
を設けた多数の抜板または薄板を組み立てること
によつて作られる。組み立てたスロツト付き抜板
により、軸線方向に伸びた放射状のスロツトが定
められ、このスロツトは環状固定子の半径方向内
側の周縁で終る。固定子バー即ち導体が放射状ス
ロツト内に置かれ、くさび止め装置を使うことに
より機械動作時に生じる電磁力に抗してバーを所
定位置に保持する。くさび止め装置が有効に働か
ないと、その後の振動で導体の絶縁が損なわれ、
ついには発電機を運転停止させなければならない
ことがある。

発電機のくさび止め装置の１例が発明者ジア
（Geer）による、本出願人に譲渡された米国特許
3139550に示されている。この特許には導体バー
を固定子スロツト内に所定位置に保持するために
固定子スロツトに対し圧力くさびおよび「ヘリン
ボン（herringbone）」形くさびを適用すること
が詳細に説明されている。くさびのヘリンボン部
分を使うことにより、ヘリンボン形くさびがスロ
ツトから抜け出ないようにしている。前掲の特許
によるくさび止め装置では、回転電気機械を長時
間使用した後に生ずる固定子バーの固定子鉄心ス
ロツト内での半径方向の沈降（settling）を補償
することはできない。本発明に従えば、その理由
はこのくさび止め装置には固定子バーの半径方向
の残余のずれに対処する柔軟性が欠けているから
である。くさびを締付け直してもよいがこれは時
間のかかる大変なオーバーホールになつてしま
う。従つて、後で生じるバーの移動および沈降に
対処するような残留締め付けまたは追従作用を与
える固定子くさびを作ることが産業界で明らかに
必要とされている。

前記特許のくさび止め装置と組み合わせていく
つかのリツプル・バネ装置が使用されているが、
これにより改良された結果も、リツプル・バネ・
装置内での温度クリープのために、時間の経過と
ともに失なわれていくことも明らかになつた。

このようなリツプル・バネは導体バーの両側に
沿つて、スロツト内のコイルの半径方向の移動お
よび接地を防止するように配置されている。ノル
ドマン（Nordman）およびシユミツト
（Schmidt）による米国特許3665576には、くさび
止め装置に関連した問題が述べられており、また
バーの移動を避けるためにエージング後に充分な
残留力が得られるように、くさびとこのようなく
さびを適用するための関連した油圧ポンプについ
て開示されている。この特許では残留バネ力を用
いることについては教示するものはなく、むしろ
固定子のくさびを固定子バーに適用するために
「過大な力」を用いるようにしている。この特許
ではエージング後に残留圧力が残るように最初に
過大な力を加えることの重要性だけでなく、どれ
だけの大きさの過大な力を加えれば部分破壊の問
題を避けながらその妥当性が保証されるかを知る
ことが重要であることについても論じられてい
る。したがつて、明らかにくさび止め装置により
導体バーに加えられる力を検量できることが必要
である。更に、妥当性の判定のためにどれだけの
残留力が導体バーに加わつたままになつているか
を知ることが必要である。

発電機の環境は比較的コンパクトであるので、
組立てや修理を行なうための機構は比較的単純で
複雑にならないようにしておかなければならな
い。代表的な発電機の中にはこのような固定子ス
ロツトのくさびが数百あるので、くさびの構成や
その適用方法はできる限り経済的、効果的でかつ
時間のかからないことが大切である。

発明の概要 本発明は最初およびある時間使用した後の両方
で固定子バーに加えられた力の大きさを決定でき
るような改良されたくさび構造とこの構造を固定
子鉄心自体に適用する方法を提供するものであ
る。最も広い意味において本発明では、所謂圧力
くさびにバネ荷重を加える手段を設けて、固定子
バーがずれたり沈降したりしたときに、圧力くさ
びに加わつている圧力のゆるみを残留バネ力によ
つて是正するようにする。このバネ力は「カール
（curling）」くさびから得られる。この名前の由
来は、所定位置に押し込まれたときにくさびの両
端の縁が半径方向に彎曲して、くさびに加えられ
ている半径方向の力に比例した測定可能な撓みを
生ずるからである。このカールくさびは細長い本
体部分を有し、この部分が圧力くさびおよびダブ
テールくさびを押圧することを特徴とし、ダブテ
ールくさびは固定子のダブテール・スロツトの中
に装着されると共に、カールくさびと噛合う。

本明細書では、「圧力くさび」とは、導体スロ
ツト内に導体バーを保持するために当て板のよう
な絶縁物に当接して、導体バーに直接的に保持用
の圧力を加えるものであつて、添付図面に「２
５」で示すような形状を有しているものを指す。
また「カールくさび」とは、上述のように彎曲し
たその両端部がそれぞれ圧力くさびに当接して、
その細長い本体部分が撓むことにより、圧力くさ
びにバネ荷重を加え、結果として導体バーに圧力
を加えるものであつて、添付図面に「３１」で示
すような形状を有するものを指す。更に、「タブ
テールくさび」とは、導体スロツト内のその開口
端近くに設けたタブテール・スロツトに挿入され
てそれと係合し且つカールくさびの本体部分とも
係合して、カールくさびのバネ力によつて固定さ
れることにより、結果として導体バーならび圧力
くさびおよびカールくさびを含むアセンブリイ全
体を保持するものであつて、添付図面に「３７」
で示すような形状を有するものを指す。

発明の目的 本発明の１つの目的は、初期の設置の際および
その後の機械の運転の際に固定子のバーをしつか
り保持する固定子くさび止め装置を提供すること
である。

本発明のもう１つの目的は、圧力くさびに加え
られる半径方向の力を測定し得るような固定子く
さび止め装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、ダブテールくさび
の後滑りを防ぐための「ヘリンボン」形ダブテー
ルくさび構成を必要としない固定子くさび止め装
置を提供することである。

本発明の特徴であると信ずる事項は請求範囲に
述べてある。しかし、本発明自体ならびに本発明
のそれ以外の目的および利点は下記の説明と図面
により最も良く理解し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電機固定子の下側の一部分の斜視図
で、本発明を回転電気機械に適用した例を示した
ものである。

第２図は回転電気機械の固定子鉄心のスロツト
に適用した本発明装置の側面図である。

第３図はカールくさびとダブテールくさびのみ
を示す側面図である。

第４図は本発明の方法を実施する際に使用する
力／撓み曲線を示す図である。

発明の詳しい説明 図面の第１図は回転電気機械の固定子の鉄心１
１の下側の一部分を示している。この機械には回
転子（図示していない）および固定子鉄心があ
り、固定子鉄心は回転子を回転電気機械内に組み
込んだとき回転子を取り囲む環状構造体を構成す
る。固定子鉄心はスロツトを設けた複数の抜板即
ち薄板１３から組み立てられる。薄板１３は周知
の方法で一緒に圧縮されたキー・バー（図示しな
い）の上に取り付けられる。固定子鉄心はその内
側の周面部分に円周方向に間隔をおいて半径方向
のスロツト１５（図には１つだけ示してある）が
形成される。半径方向のスロツト１５は固定子鉄
心の軸線方向の長さに沿つて伸びており、周知の
ようにダブテール・スロツト１７内の半径方向内
側部分で終つている。導体１９は軽く絶縁された
導体ストランド（図示しない）で構成されてい
て、それぞれ半径方向内側および外側のバー１９
ａおよび１９ｂを含む。導体または導体バーには
その周面部分のまわりを包んでいる電気絶縁物２
１が設けられている。

第１図および第２図において、当て板
（fillerstrip）２３がバー１９ａより半径方向内側
でスロツトに沿つて軸線方向に（長手方向に）伸
びている。多数の圧力くさび２５がスロツト１５
内に導入され、スロツト１５の軸線方向の長さに
沿つて間隔を置いて配置されて、絶縁性の当て板
２３を押圧する。圧力くさびには互に反対方向を
向いた傾斜面２７が形成されており、この傾斜面
は固定子バーのくさび止め装置の組み立てをやり
易くする。くさび２５の材料は、図示し説明する
形状に切断または成形することができる高強度の
絶縁材料であるのが好ましい。

くさびは、強度を増すために適当な添加剤を加
えて成形した樹脂組成物で形成するのが好まし
い。あるいは、「テキストライト（Textolite）」
（ゼネラル・エレクトリツク社の登録商標）のよ
うな多数の市販されている材料でつくることもで
きる。

第１図、第２図および第３図に示す本発明の実
施例では、細長いカールくさび３１が設けられて
いる。このカールくさび３１は長手方向にのびた
細長い本体部分３３をそなえており、その両側の
終端部に圧力くさびの傾斜面と接触する傾斜面３
５が設けられている。カールくさび３１は3Mカ
ンパニイから入手できる商品名1007スコツチプラ
イ（Scotchply）またはスポールデイング
（Spaulding）カンパニイから入手できる商品名
Ｇ−11グラスでつくることが好ましい。

カールくさびと組み合わせて働くようにダブテ
ールくさび３７が設けられており、このダブテー
ルくさびはその中に形成されたスロツト部分３９
により所定の位置にカールくさびと結合される。
組み立ての際にこのスロツト部分３９にカールく
さびが挿入される。各ダブテールくさびの両側の
側面４１は互に対して傾斜していて、固定子鉄心
のダブテール・スロツト１７内にしつかりと保持
される。ダブテールくさび３７はケブラー
（Kevlar）ガラス複成物からつくることが好まし
い。第３図において、ダブテールくさび３７の軸
線方向の長さ「ａ」はカールくさびの軸線方向の
全長より短かく、更にその軸線方向の長さ「ｂ」
より短かくすることが好ましい。これによりダブ
テールくさびに対するカールくさびの撓みが促進
され、また固定子鉄心スロツト内への配置を容易
にする。

本発明を実施する方法は以下の説明と第４図等
の図面により容易に理解できよう。この方法で
は、固定子バーを固定子スロツトに挿入するステ
ツプ、ならびに半径方向内側の固定子バー１９ａ
に隣接して当て板を装着するステツプが含まれ
る。この方法によれば、その後、１つの圧力くさ
びをスロツトの軸線方向の長さに沿つて挿入し
て、該圧力くさびが当て板と圧接するようにす
る。次のステツプでは、１つのダブテールくさび
をダブテール・スロツトに挿入し、該タブテール
くさびをスロツトに沿つて適当な位置まで滑ら
せ、次いでカールくさびを所定位置に挿入して、
その一端が圧力くさびの傾斜面に接触するように
する。ダブテールくさびはカールくさびの長さに
沿つたほぼ真中に位置させるべきである。カール
くさびとダブテールくさびは、希望によつては一
体として作り、しかも本発明に従つた同様な機能
を持つようにすることができることに留意された
い。しかし、２つの異なるくさび、即ちカールく
さびとダブテールくさびを別々につくる方が簡単
であり、この２つを一体にすべき特別な理由はな
い。したがつて、本発明では２つの部品として用
いる方が好ましい。また一般的に、ダブテールく
さびを２つの圧力くさびの間の真中の位置または
カールくさびの両端の間の真中の位置に配置する
と、圧力くさびの両傾斜面には均等な圧力が加え
られると考えられる。

それぞれ１つの圧力くさび、カールくさび、な
らびにダブテールくさびをほぼ配列し終つた後、
２番目の圧力くさびをスロツトに沿つて軸線方向
に挿入して、該圧力くさびがカールくさびの自由
端に接触するようにする。その後、槌と駆動装置
を使つてカールくさびの両端を、ダブテールくさ
びの上側面４３のような共通基準面に対して撓ま
せる。撓みが大きい程、加えられる力は大きくな
る。これを第４図のグラフに例示してある。

第４図の力と撓みの関係は第３図の諸元により
次式で表わされる。

EI＝Ｆ／24（3c³＋8d³＋12c²d＋1
8cd²＋6c²a＋12d²a＋18cda） 標準のカールくさびでは、 ｃ＝ｄ＝１インチ、ａ＝1.38インチであり、上
式は次のように書き換えられる。

＝4.04F／EI 固定子バーのバー力がわかれば、初期沈降の後
に必要な残留撓みは、実際の初期沈降を仮定する
か又は測定することにより計算することができ
る。第４図の代表的な曲線と方向を表わす矢印を
付けて線を用いて、残留撓みを測定することによ
りカールくさびによつて加えられている力をきめ
ることができる。この力がバー力を超えている場
合には、バーの振動が生じにくくなる。

回転電気機械の固定子鉄心に本発明を適用する
際、次のステツプ、すなわち実際のバー力を決定
し；実際のバー力に対応する撓みを超えるカール
くさびの撓みを測定するステツプを採用すること
ができる。

固定子くさび止め装置の残留力を分析するに
は、次のステツプ、すなわちカールくさびの残留
撓みを測定し；カールくさびの残留力を決定し；
残留力が実際のバー力を超えているか否かの判定
するステツプが採用される。

最後に指摘すべきこととしては、本発明は固定
子のくさび止め装置が自己締付け作用を行うこと
を前提としているので、くさびをスロツト内に保
持するために「ヘリンボン」構造を必要としな
い。と云うのは、カールくさびのバネ作用によつ
て全てのくさびが所定位置に保持されるからであ
る。

以上本発明の好ましい実施例と考えられるもの
について述べたが、勿論当業者なら他の種々の変
形を行ない得ることは明らかであろう。請求の範
囲には本発明の真の趣旨と範囲内にこのような変
形がすべて包含されるものである。