JPH0614485A - チューブスタック構造体およびローベル・バー - Google Patents

チューブスタック構造体およびローベル・バー

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JPH0614485A
JPH0614485A JP5088535A JP8853593A JPH0614485A JP H0614485 A JPH0614485 A JP H0614485A JP 5088535 A JP5088535 A JP 5088535A JP 8853593 A JP8853593 A JP 8853593A JP H0614485 A JPH0614485 A JP H0614485A
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tube
robel
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twisted
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JP5088535A
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English (en)
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Abraham Nieves
エイブラハム・ニーブス
Charles Senic
チャールズ・シニック
Robert W Ramsay
ロバート・ウイリアム・ラムゼイ
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H02K3/14—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots with transposed conductors, e.g. twisted conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は発電機やモータなどの電気機
器の固定子巻き線の半装荷コイルに用いるための改良さ
れたチューブスタック構造体を提供することにある。 【構成】 中央に配設された２つのチューブスタック４
６，４８と、このチューブスタック４６，４８のそれぞ
れの側に１つずつ配備された計２つのローベル・バー５
２，５８とを有するチューブスタック構造体を示してい
る。２つ以上のチューブスタック４６，４８を有する場
合において従来技術で行われていたようなチューブスタ
ックの周囲を回るような転位をローベル・バーの個々の
撚線に対して行う必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は発電機あるいはモータなどの誘
導型電気機器に関する。さらに具体的には、電気機器の
固定子巻線の半装荷コイルのための改良されたローベル
（roebelling）構造に関する。
【０００２】
【発明の背景】ウエスチングハウス社によって製造され
ている大型発電機などの電気機器には積層電磁鉄心のス
ロットに多相巻線が設けられている。このような発電機
では回転子がその軸心の周りに回転すると、回転子によ
る磁界が偏位し、その結果電流がそれぞれの相巻線に生
じる。残念ながら、回転子からの、および巻線自身から
の磁束の集中が起こるために、各巻線にはさらに誘導電
圧および渦電流が発生する。また、このような磁束の集
中の影響は、端部領域すなわちスロットの外側の相巻線
の巻出し線部分に対しても及ぶ。このため、大型発電機
の相巻線には比較的細い多数の撚線からなる撚線構造が
用いられ、渦電流損を低減するようにするのが常であ
る。しかしながら、磁束は一様ではなく半径方向に磁束
密度が変化する。従って、誘導電圧はそれぞれの撚線ご
とに異なったものとなり、過剰な損失と発熱とを生じて
しまう。このような影響を少なくするために通常は誘導
電圧の不平衡を打ち消すように撚線を転位することが行
われている。このようにすることによって渦電流とそれ
による発熱とを最小化することができる。このような転
位方法の中で最も普通に用いられている方法が、ローベ
ルによる米国特許第1,144,252号明細書に開示されてい
る。
【０００３】気体による内部冷却方式電力用発電機器の
固定子コイルでは、銅の撚線によるコラム、即ちスタッ
クと、さらに通気のためのチューブとから構成され、通
気チューブには水素ガスなどの冷却ガスが循環される。
図１はこのような気体による内部冷却方式固定子巻線の
半装荷コイル１０の断面図である。図１から分かるよう
に、半装荷コイル１０は循環冷却気体用のチューブ１４
の単一チューブスタック１２と、このチューブスタック
１２の両側に配備された対の撚線スタック１６、１８お
よび２０、２２とから構成されている。この撚線スタッ
ク１６、１８、２０、２２はそれぞれが複数の個々の撚
線２４から構成されている。これらの個々の撚線２４は
互いに電気的に絶縁され、またその断面は積層が容易に
できるように事実用長方形となっている。通常は、この
ような半装荷コイル１０では撚線スタック１６を撚線ス
タック１８と転位し、また撚線スタック２０を撚線スタ
ック２２と転位することによって、もしこのように転位
を行わなかったならば各々のスタックの撚線の間に発生
するであろう不平衡電圧を可能な限り打ち消し合うよう
している。
【０００４】ある種の電気機器では固定子巻線の半装荷
コイルの放熱をより良く行うために２以上のチューブス
タックを必要とする。図２および３は出願人であるウエ
スチングハウス社により従来から用いられてきた２重チ
ューブスタック半装荷コイル２６の構造を示したもので
ある。図２の断面図から分かるように、半装荷コイル２
６は第１の撚線スタック３０と第２の撚線スタック３２
との間に配備された第１のチューブスタック２８を有し
ている。第１の撚線スタック３０、第１のチューブスタ
ック２８、および第２の撚線スタック３２からなる組立
体は第２のチューブスタック３４、第３の撚線スタック
３６、および第４の撚線スタック３８とからなる第２の
組立体に隣接して配備されている。図３は第１の撚線ス
タック３０と第２の撚線スタック３２との間、並びに第
３の撚線スタック３６と第４の撚線スタック３８との間
でそれぞれ形成された転位部４２を示したものである。
図３で分かるように、これらの転位部４２はチューブス
タック２８、３４を中心にしてその周りで行われおり、
その結果としてかなり大きな空間すなわち無駄な空間部
４０が撚線スタックの間に生じていた。空間部はある場
所においては撚線スタック２つ分の厚み相当分となり、
これらの空間部４０は半装荷コイルの長さ方向に山形模
様の空き空間を形成していた。コイル絶縁間でコロナ放
電が起こらないようにするために、空間部４０には含浸
ダクロン（商標名）綿材などの誘電体材料を満たしてお
く必要があった。このような方法は、想像されるように
非常に労力を要するものであった。さらに、空間部４０
が存在することによって、半装荷コイル２６の密度が低
下してしまい、電機機器の性能に悪影響を与えていた。
【０００５】多数の半装荷コイルはモータあるいは発電
機のスロットの端部、即ち巻出し部分で電気的に接続さ
れて、全体として連続なコイルが形成される。従来は、
半装荷コイルは、電力損失を最小とするために、端部で
特定の撚線のグループごとに分けられて清浄化処理を行
い、すずメッキを施してから、クリップで束ねて半田付
けを行って直列に接続されていた。このような方法も多
くの労力を要し、また時間がかかる煩わしいものであっ
た。
【０００６】２以上の冷却用チューブスタックを有する
発電機などの電気機器の固定子に用いるための半装荷コ
イル構造用の従来の技術において、空間部が少なくてよ
り高い撚線密度が達成され、また今まで知られていた方
法および構造よりも少ない労力で組み立てることが長い
間、求められていたことは明かである。
【０００７】
【発明の概要】従って、本発明の目的とするところは、
２以上のチューブスタックを有し、従来のものと比較し
て撚線密度が高く、空間部が少ない、電気機器の固定子
巻線に用いるための改良された半装荷コイル構造を提供
することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、従来の端部接続方法
と比較して、人手をかけずに装着することができる改良
された端部接続に適合する改良された半装荷コイル構造
を提供することにある。
【０００９】本発明の第３の目的は、撚線を容易に端部
でまとめて結合することができる半装荷コイル構造を提
供することである。
【００１０】上記の目的およびその他の目的を達成する
ため、本発明の第１の側面における、発電機あるいはモ
ータなどの電気機器の固定子スロットに装着するように
なっている半装荷コイルのためのチューブスタック構造
体は、水素ガスなどの冷却用ガスを循環するようになっ
ている複数の積層された通気チューブを有し、互いに隣
接して配備されている少なくとも２つのチューブスタッ
クと、電流損失を低減するように転位がなされている少
なくとも２つの撚線スタックを有し隣接するチューブス
タックの第１の側に配備された第１のローベル・バー
と、電流損失を低減するように転位がなされている少な
くとも２つの撚線スタックを有し隣接するチューブスタ
ックの第２の側に配備された第２のローベル・バーとか
ら構成されている。このように構成することによって、
チューブスタックを越えて転位する必要なしに２以上の
チューブスタックによる冷却効果を得ることができる。
【００１１】本発明の第２の側面による、発電機やモー
タなどの電気機器の固定子スロットに装着するようにな
っている半装荷コイルのためのローベル・バーは、固定
子スロットに嵌め込める大きさに作られたコア部と、コ
ア部と軸線方向に接続され、他の構成要素と電気的に接
続可能なように固定子の端部近傍の固定子スロットの外
部に配置されるようになっている第１の巻出し部と、コ
ア部と軸線方向に接続され、第１の巻出し部と反対側の
固定子の端部近傍の固定子スロットの外部に他の構成要
素と電気的に接続可能なように配置されるようになって
いる第２の巻出し部とを有しており、また、前記ローベ
ル・バーは前記コア部と前記第１および第２の巻出し部
を形成するように延びている複数の導電性撚線を有し、
この撚線はコア部および第１の巻出し部と第２の巻出し
部との少なくとも１つにおいて電力損失が最小となるよ
うに互いに転位がなされている。
【００１２】本発明の以上のおよびその他の効果と本発
明を特徴づける新規性・特徴は特許請求の範囲において
示されている。しかし、本発明のより良い理解のため
に、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例に
おいてさらに効果とその目的とするところについて詳細
に説明する。
【００１３】
【好適な実施例の詳細な説明】以後参照する図面におい
て、同一の符号は、図を通じて対応した構造を示し、図
４および５に示されているように、本発明の好適な実施
例による半装荷コイル６４は改良されたチューブスタッ
ク配列４４を有している。この改良されたチューブスタ
ック配列４４においては、第１のチューブスタック４６
と第２のチューブスタック４８とは互いに隣接して配置
されており、これらのチューブスタックの各々が複数の
通気チューブ５０を備えている。第１の撚線スタック５
４と第２の撚線スタック５６とを備えた第１のローベル
・バー(roebel bar)５２が隣接するチューブスタック４
６、４８の一方の側に配置されている。一方、第３の撚
線スタック６０と第４の撚線スタック６２を備えた第２
のローベル・バー５８が隣接するチューブスタック４
６、４８の第２の側に、すなわち第１のローベル・バー
５２とは反対側に配置されている。
【００１４】図４から分かるように、第１のローベル・
バー５２において、第１の撚線スタック５４の撚線は第
２の撚線スタック５６の撚線と互いに転位されており、
一方、第２のローベル・バー５８においては、第３の撚
線スタック６０の撚線が第４の撚線スタック６２の撚線
と互いに転位されている。図４から分かるように、撚線
スタック５４、５６との間、および撚線スタック６０、
６２との間のそれぞれの転位には、チューブスタック４
６、４８を越えた転位はない。従って、本発明によるこ
のようなチューブ構造を用いると、撚線スタックの間に
空間部がほとんど発生せず、ローベル・バー５２、５８
のそれぞれの撚線密度を比較的高密度とすることができ
る。従って、本発明の半装荷コイル６４では、図２、３
に示された従来技術における構造のように、コロナ放電
を防止するための誘電体材料を長さ方向に充填する必要
がない。これにより、従来行われていた、カスタム・ダ
イを用いて誘電体材料を切断し、誘電体綿材を一つずつ
嵌め込んでいくという手間のかかる作業の必要がなくな
る。本発明による場合では、半装荷コイルを固定子スロ
ットに装着する前に、標準化された大きさの短冊状に切
り取ったダクロン綿材などの誘電体材料を、半装荷コイ
ルに沿って配設するだけの簡単な作業ですんでしまう。
通気チューブスタック４６、４８を中央位置に配設する
ようにしたことによって得られる利点は、固定子の巻出
し部において個々の撚線を電気的に接続する際に通気チ
ューブスタック４６、４８が、その接続の邪魔にほとん
どならないということである。
【００１５】さらに、２つの隣接するチューブスタック
４６、４８により半装荷コイル６４に対して与えられる
結合強さによって、ローベル・バー５２、５８の転位構
造を形成する際に必要となる転位作業の間で、チューブ
スタックが潰れてしまうようなことを防ぐことができ
る。
【００１６】図６は本発明による固定直列コネクタを示
したものであり、これを用いると従来のコネクタと比較
してずっと少ない労力で第１の半装荷コイル６８の撚線
を第２の半装荷コイル７０の撚線に電気的に接続するこ
とができる。コネクタ６６において、第１のローベル・
バー５２に相当する撚線要素７２は、まず撚線要素の端
部を結合する導電性のクリップ８２にろう付けされ、そ
の後そのクリップ８２は、銅の導電性部材８０にろう付
けされる。さらに、この導電性部材８０の下側の第２の
端部は第２の半装荷コイル７０に相当する撚線要素のグ
ループのもう１つの導電性クリップにろう付けされる。
同様にして、第１の半装荷コイル６８の第２のローベル
・バー５８に相当する撚線要素のグループ７４が導電性
部材８０に対してろう付けされ、この導電性部材８０の
下側の端部はさらに第２の半装荷コイル７０の相当する
撚線要素のグループにろう付けされる。図６には、チュ
ーブスタック４６、４８が示されている。
【００１７】図６に示された固定直列コネクタ６６を用
いると従来技術の集合直列コネクタダイを用いる場合と
比較してはるかに少ない労力で装着を行うことができ
る。しかしながら、従来のコネクタで用いられていた複
数のコネクタによる直列接続がなされないために、本発
明による固定直列コネクタ６６の場合には渦電流による
電力損失およびそれに起因する発熱が発生しやすい。こ
のような影響を無くするために、本発明においては、図
７ないし図１６に示されたような改良された半装荷コイ
ルローベル構造を用いる。
【００１８】簡単に図７を参照する。半装荷コイルのロ
ーベル・バー８４は固定子スロットに嵌め込むことがで
きる大きさに作られたコア部８６と、このコア部８６か
ら延びている第１の巻出し部８８とを有している。第１
の巻出し部８８は固定子の端部近傍の固定子スロットの
外部に配設され、第２の半装荷コイルなどの他の構成要
素か、あるいは位相終端コネクタに電気的に接続可能な
ようになっている。半装荷コイルのローベル・バー８４
はさらに、固定子に関して第１の巻出し部８８とは反対
側にコア部８６から延びている第２の巻出し部９０を有
している。この第２の巻出し部９０も第１の巻出し部８
８と反対側の固定子端部の近傍の固定子スロットの外部
に配設されるようになっている。これらの第１および第
２の巻出し部８８、９０はそれぞれ第１および第２の弓
形部９２、９４を有しており、巻出し部に発生した撚線
電圧の不平衡を打ち消すように、この弓形部９２、９４
において撚線スタックの転位がなされている。また、巻
出し部８８、９０はそれぞれ第１、第２のコネクタ端部
９６、９８を有しており、これらのコネクタ端部９６、
９８は他の半装荷コイルまたは他の電気的構成要素に接
続されるようになっている。
【００１９】図８ないし図１０は本発明の好適な実施例
における、半装荷コイルの各々のローベル・バーの転位
構造を図式的に示したものである。本発明の１つの重要
な側面においては、ローベル・バーのすべての撚線に対
して、それぞれ全体で７２０゜の転位がなされる。即
ち、第１の巻出し部８８における９０゜の転位、コア部
８６における５４０゜の転位、および第２の巻出し部９
０における９０゜で全体として合計７２０゜の転位がな
される。
【００２０】本発明の１つの重要な側面によると、図８
ないし図１０において１から４４までの番号が付された
個々の撚線は、図８ないし図１０に示されているよう
に、第１の一括転位と第２の一括転位とのグループに結
合されている。第１の一括転位は図８に示されているよ
うに、コア部８６の最初の１８０゜の部分においてなさ
れ、また第２の一括転位は図１０に示されているよう
に、コア部８６の最後の１８０゜の部分においてなされ
る。ここに例示した実施例では、撚線がまとめられたグ
ループはそれぞれ２本ずつの撚線を有している。このよ
うにして第１の一括転位および第２の一括転位を行うこ
との目的は、各々のローベル・バーに対して割り当てら
れた固定子スロット部内の限られた空間において７２０
゜の配置入れ換えが可能なようにすることにある。
【００２１】図１１ないし図１５は図８ないし図１０に
おいて１から４４までの番号が付された撚線について、
転位のいろいろな段階におけるそれぞれの撚線の位置を
図式的に示したものである。また、図１６は図８に示さ
れている転位の最後の部分について、ローベル・バーの
端面全体を示したものである。
【００２２】本発明による７２０゜ローベル構造を用い
ると、従来構造と比較して電力損失を低減することがで
き、従って発熱を低減することができる。このように効
率が上昇した分、固定直列コネクタ６６を用いても、従
来技術の設計と比較して、全体のコイル効率が悪くなる
ことはない。一方、本発明による固定直列コネクタ６６
を用いることによって、労力を非常に節減することがで
きる。本発明によるローベル構造では、コアの半分にお
いて２つの撚線が転位するので、短いコアが用いられて
いるときには、本発明のローベル構造は特にふさわしい
ものである。また、本発明による一括転位を用いると、
非常に多数の撚線の使用が可能となり、さらに機器の効
率が上昇する。
【００２３】本発明についてその構成と作用を詳細に説
明し、本発明の多くの特徴と効果とを示したが、以上の
説明は単に説明のためのものであって、これらに限定さ
れることなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された
一般的な広い意味での本発明の原理の範囲内において、
細部を特に構成要素の形状、大きさ、配置を変更するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１の従来の半装荷コイル構造を示す断
面図である。
【図２】図２は第２の従来の半装荷コイル構造を示す断
面図である。
【図３】図３は図に示された従来の半装荷コイル構造の
部分平面図である。
【図４】図４は本発明の好適な実施例による半装荷コイ
ル構造を示す斜視図である。
【図５】図５は図４に示された半装荷コイルの断面図で
ある。
【図６】図６は本発明の他の実施例によるコネクタを示
す斜視図である。
【図７】図７は本発明の他の実施例による半装荷コイル
を図式的に説明した図である。
【図８】図８は本発明による半装荷コイルにおける配置
入れ換え構造の全体を図式的に説明した図である。
【図９】図９は本発明による半装荷コイルにおける配置
入れ換え構造の全体を図式的に説明した図である。
【図１０】図１０は本発明による半装荷コイルにおける
配置入れ換え構造の全体を図式的に説明した図である。
【図１１】図１１は図８の線１１−１１に沿う第１の断
面部分を図式的に示した図である。
【図１２】図１２は図８の線１２−１２に沿う第２の断
面部分を図式的に示した図である。
【図１３】図１３は図８の線１３−１３に沿う第３の断
面部分を図式的に示した図である。
【図１４】図１４は図９の線１４−１４に沿う第４の断
面部分を図式的に示した図である。
【図１５】図１５は図１０の線１５−１５に沿う第５の
断面部分を図式的に示した図である。
【図１６】図１６は図８に示された転位構造の第１の端
面を図式的に示した図である。
【符号の説明】
４４ チューブスタック配列 ４６ 第１のチューブスタック ４８ 第２のチューブスタック ５０ 通気チューブ ５２ 第１のローベル・バー ５４ 第１の撚線スタック ５６ 第２の撚線スタック ５８ 第２のローベル・バー ６０ 第３の撚線スタック ６２ 第４の撚線スタック ６４ 半装荷コイル ６８ 第１の半装荷コイル ７０ 第２の半装荷コイル ８４ ローベル・バー ８６ コア部 ８８ 第１の巻出し部 ９０ 第２の巻出し部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・シニック アメリカ合衆国、フロリダ州、カッセルベ リー、パイン・ソング・ドライブ 160 (72)発明者 ロバート・ウイリアム・ラムゼイ アメリカ合衆国、フロリダ州、オビエド、 パーム・ヴァレー・ドライブ 899

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発電機やモータのような電気機器の固定
    子スロット内に配設するようになっている半装荷コイル
    のためのチューブスタック構造体において、 互いに隣接して配置された少なくとも２つのチューブス
    タックであって、各々が水素ガスなどの冷媒を循環する
    ようになっている複数の積層通気チューブを有してい
    る、少なくとも２つのチューブスタックと、 前記隣接したチューブスタックの第１の側に配設され、
    電流損失を低減するように転位がなされている少なくと
    も２つの撚線スタックを有する第１のローベル・バー
    と、 前記隣接したチューブスタックの第２の側に配設され、
    電流損失を低減するように転位がなされている少なくと
    も２つの撚線スタックを有する第２のローベル・バー
    と、 を備え、前記チューブスタックを越えて転位を行う必要
    がないため、チューブスタックを越えるような転位を行
    ったときに生じる不利益を受けることなしに２つ以上の
    チューブスタックによる冷却効果を得ることができるよ
    うになっているチューブスタック構造体。
  2. 【請求項２】 発電機やモータなどの電気機器の固定子
    スロット内に配設するようになっている半装荷コイルの
    ためのローベル・バーにおいて、 固定子スロット内に嵌め込める大きさのコア部と、 前記固定子の端部に隣接した、固定子スロットの側に、
    他の構成要素と電気的に接続が可能なように配設され、
    前記コア部と軸線方向に接続された第１の巻出し部と、 前記固定子の端部に隣接した、固定子スロットの側に、
    他の構成要素と電気的に接続が可能なように配設され、
    前記コア部の前記第１の巻出し部とは反対側に軸線方向
    に接続された第２の巻出し部と、 を有し、 前記コア部と、前記第１の巻出し部と、前記第２の巻出
    し部とを形成して延びている複数の導電性撚線を有して
    おり、前記コア部および少なくとも前記第１の巻出し部
    と前記第２の巻出し部のいづれかにおいて前記撚線が電
    力損失を最小化するように互いに転位されている、ロー
    ベル・バー。
  3. 【請求項３】前記撚線の各々は、各々全体で７２０゜の
    転位がなされるように構成されている請求項２に記載の
    ローベル・バー。
  4. 【請求項４】前記撚線の各々は、前記第１の巻出し部と
    前記第２の巻出し部の少なくとも１つにおいて９０゜の
    転位がなされるように構成されている請求項２または３
    に記載のローベル・バー。
  5. 【請求項５】前記撚線は、あらかじめグループごとにま
    とめてから後に転位されており、これによってある一定
    距離内において多数の撚線が転位することができるよう
    になされている請求項２に記載のローベル・バー。
  6. 【請求項６】前記撚線のグループは、転位を行った後に
    各撚線に分離される請求項５に記載のローベル・バー。
  7. 【請求項７】前記撚線は、複数のグループを形成するよ
    うに結合された後、前記コア部において二つの別々の段
    階で分離される請求項５に記載のローベル・バー。
  8. 【請求項８】前記撚線は、前記コア部において全体で５
    ４０゜の転位がなされ、結合された前記撚線のグループ
    は、各段階において１８０゜の周期で転位されることを
    特徴とする請求項７に記載のローベル・バー。
  9. 【請求項９】前記撚線のグループの前記２つの段階は、
    前記コア部の相対する第１および第２の端部に配置され
    る請求項７に記載のローベル・バー。
JP5088535A 1992-04-15 1993-04-15 チューブスタック構造体およびローベル・バー Pending JPH0614485A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/870009 1992-04-15
US07/870,009 US5323079A (en) 1992-04-15 1992-04-15 Half-coil configuration for stator

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