JPH0723541A - 回転子巻線端部の支持固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大形可変速揚水発電機のような大径、高周速の
回転子巻線端部に作用する遠心力に対しても十分な機械
的裕度を確保することができ、現地組み立てに適した回
転子巻線端部の支持固定装置を得ることにある。 【構成】回転子鉄心１のスロット内に収められ、１の端
部より軸方向に突出する回転子巻線端部２を有する回転
子において、１の端部における２の内径側に軸方向に突
出するように取付けられたステー４と、４に互いに間隔
を存して取り付けられた複数の支えリング５と、全体と
してほぼＵ字形であって、先端部にそれぞれ５に挿通固
定するためのねじ部８ａが形成され、かつ８ａの根元に
おける連結部に応力集中緩和用として帯状部８ｂを有
し、２の長手方向に複数箇所を挟み、５に挿通後にナッ
ト６により固定される締付け部材８と、２と８間、２相
互間および２と５間にそれぞれ配置された複数の絶縁ブ
ロック７を備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転電機、特に可変速揚
水発電機等の大形回転機の回転子巻線端部の支持固定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の水車発電機においては、突極形回
転子が採用されているため、回転子巻線は構造物を兼ね
た突極界磁極に巻回されており、運転時に作用する遠心
力に対して回転子巻線を界磁極に設けられた鍔により拘
束している。

【０００３】一方、交流可変速揚水発電機では、筒形回
転子に備えられた三相分布巻線を交流励磁する方式を採
用しているので、運転時に作用する遠心力に対しては上
述と異なる方法により回転子巻線を支持固定する必要が
ある。

【０００４】このことから、従来の可変速揚水発電機の
回転子巻線の第１の例では、図１２および図１３に示す
ように回転子鉄心１のスロット内に回転子巻線２を収め
て、図示しないスロット楔により固定し、回転子鉄心１
の端部から外に突出した回転子巻線２の端部は、長手方
向の数箇所に回転子巻線２の端部を挟通させて締付けボ
ルト３を設け、ナット６により連結固定している。この
場合、締付けボルト３と回転子巻線２の端部との間、回
転子巻線２の端部と支えリング５との間、上側巻線２ａ
と下側巻線２ｂとの間には、接地電位の金属構造物に対
して放電を生じぬよう、巻線電圧に応じた絶縁距離を確
保するための絶縁性のブロック７が配置されている。

【０００５】なお、締付けボルト３の代わりに熱硬化性
樹脂を含浸したガラス繊維から成るコ―ドによって支え
リング５に結合固定する場合もある。

【０００６】従って、このような構成の回転子巻線２の
端部支持固定装置にあっては、運転時に回転子巻線端部
に作用する遠心力は締付けボルト３を介して支えリング
５に伝達されるため、支えリング５の剛性が十分大きけ
れば巻線端部の外形方向への変形を極めて小さく抑える
ことができる。

【０００７】また、従来の可変速揚水発電機の回転子巻
線の第２の例では、図１４に示すように回転子鉄心１の
スロット内に回転子巻線２を収めて図示しないスロット
楔により固定し、回転子鉄心１の端部から外に突出した
回転子巻線２の端部は回転子鉄心１の端部にステ―２３
を介して固定された支えリング２４と回転子巻線２の端
部との間および回転子巻線２の端部相互間に絶縁ブロッ
ク２５を配置して回転子巻線２端部の外周面に非磁鋼あ
るいは熱硬化性樹脂を含浸したガラス繊維等のバインド
コ―ド２６を巻回するには、発電機回転子を転動する転
動装置、バインドコ―ド２６を順次送出す送出し装置お
よびバインドコ―ド２６に一定の張力を与えるための定
張力装置等が用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した図１２および
図１３（従来の第１の回転子巻線端部の支持固定装置）
の例では、前記回転子巻線２の端部に作用する遠心力は
全て、上側巻線（外形側巻線）２ａに接する絶縁ブロッ
ク７ａを介して締付けボルト３に伝達される。従って、
絶縁ブロック７ａの締付けボルト３と接する面には遠心
力が集中し、圧縮応力が極めて高くなる。可変速揚水発
電機が大形で高周速になるに従って遠心力も大きくなる
ので、圧縮応力が絶縁ブロック７ａの材料強度に近づく
と絶縁ブロック７ａが破損する恐れがある。

【０００９】一般に、金属の圧縮強度は、絶縁物の圧縮
強度より高いので、絶縁ブロック７ａを金属化すれば可
変速揚水発電機の大形化に対応出来るが、通常、可変速
揚水発電機の大形化するほど回転子巻線２の巻線電圧が
高くなるので、必要な絶縁距離を確保できなくなるとい
う不具合があった。

【００１０】上記した図１４（従来の第２の回転子巻線
端部の支持固定装置）の例では、回転子巻線２の端部外
周にバインドコ―ド２６を巻回するため、発電機回転子
を回転させる転動装置と、バインドコ―ド２６の送り出
し装置、およびバインドコ―ド２６の一定の張力を与え
る定張力装置等が必要である。

【００１１】しかし、直径が５ｍを超えるような大形可
変速揚水発電機の回転子では、輸送上の制約から現地組
み立てが行われることが多くなり、この場合には上記、
転動装置、コ―ド送り出し装置、定張力装置等を使用す
ることが困難である。

【００１２】上記のような諸装置を使用することなく、
現地で回転子巻線２の端部を支持固定する方法として、
図１５のように行うことが考えられる。すなわち、図１
５において、回転子巻線２の端部はその長手方向の数箇
所について、熱硬化性樹脂を含浸したガラス繊維からな
るコ―ド２７によって、回転子鉄心１の端部に結合固定
された支えリング２４と相互にバインドしている。運転
時回転子巻線２の端部に作用する遠心力は、含浸樹脂を
加熱硬化したコ―ド２７を介して支えリング４に伝達さ
れるため、支えリング２４の剛性が十分大きければ該巻
線端部の外径方向への変形は極めて小さく抑えられる。
しかし、ここで問題なのは巻き付けたコ―ド２７の緩み
である。この緩みは運転時、回転子巻線２の端部が回転
子外径方向へ変形することを許し、その変形量は緩みが
大きいほど大きくなる。コ―ド２７は緩みを生じぬよう
注意しながら巻回されるが、手作業であるため、必ずし
も緩みがないとは言えなかった。回転子巻線２の端部変
形が大きくなると、回転子巻線２に施された絶縁の弾性
変形限度を超えるようになり、回転子鉄心１の端部付近
の絶縁層にクラックを生じ、絶縁性能が著しく低下す
る。

【００１３】本発明は以上のような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、大形可変速揚水発電機の
ような大径、高周速回転子の巻線端部に作用する遠心力
に対しても十分な機械的裕度を確保することができ、且
つ、巻線に必要な絶縁距離も併せて確保でき、現地組み
立てに適した回転子巻線端部の支持固定装置を提供する
ことである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、回転子鉄心に形成され
たスロット内に収められ、前記回転子鉄心端部より軸方
向に突出する回転子巻線端部を有する回転電機の回転子
において、前記回転子鉄心端部における前記回転子巻線
端部の内径側に軸方向に突出するように取付けられたス
テーと、このステーに互いに間隔を存して取り付けられ
た複数の支えリングと、全体としてほぼＵ字形であっ
て、先端部にそれぞれ前記支えリングに挿通固定するた
めのねじ部が形成され、かつこのねじ部の根元における
連結部に応力集中緩和用帯状部を有し、前記回転子巻線
端部の長手方向に複数箇所を挟み、前記支えリングに挿
通後にナットにより固定される締付け部材と、前記回転
子巻線端部と前記締付け部材間、前記回転子巻線端部相
互間および前記回転子巻線端部と前記支えリング間にそ
れぞれ配置された複数の絶縁ブロックと、を備えた回転
子巻線端部の支持固定装置である。

【００１５】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、回転子鉄心に形成されたスロット内に収め
られ、前記回転子鉄心端部より軸方向に突出する回転子
巻線端部を有する回転電機の回転子において、前記回転
子鉄心端部における前記回転子巻線端部の内径側に軸方
向に突出するように取付けられたステーと、このステー
に互いに間隔を存して取り付けられ、各々に嵌合部を有
する複数の支えリングと、全体としてほぼＵ字形であっ
て、先端部にそれぞれ前記支えリングの嵌合部に対して
一定張力が得られるように嵌合される被嵌合部が形成さ
れ、前記回転子巻線端部の長手向に複数箇所を挟むＵ字
形バネ弾性体と、前記回転子巻線端部と前記Ｕ字形バネ
弾性体間、前記回転子巻線端部相互間および前記回転子
巻線端部と前記支えリング間に配置された複数の絶縁ブ
ロックと、 を備えた回転子巻線端部の支持固定装置で
ある。

【００１６】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、回転子鉄心に形成されたスロット内に収め
られ、前記回転子鉄心端部より軸方向に突出する回転子
巻線端部を有する回転電機の回転子において、前記回転
子鉄心端部における前記回転子巻線端部の内径側に軸方
向に突出するように取付けられたステーと、このステー
に互いに間隔を存して取り付けられ、各々に嵌合部を有
する複数の支えリングと、全体としてほぼＵ字形であっ
て、先端部にそれぞれ連結装置を構成し、かつ長手方向
の寸法が調整可能な連結部を有し、前記回転子巻線端部
の長手向に複数箇所を挟むＵ字形固定部材と、前記支え
リングに一端側が連結固定され、他端側が前記Ｕ字形固
定部材の連結部に連結され、前記Ｕ字形固定部材に対し
て常時一定張力を与えるための一定張力付与部材と、前
記回転子巻線端部と前記Ｕ字形固定部材間、前記回転子
巻線端部相互間および前記回転子巻線端部と前記支えリ
ング間に配置された複数の絶縁ブロックと、を備えた回
転子巻線端部の支持固定装置である。

【００１７】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、締付け部材
の連結部において外周側絶縁ブロックと接する帯状部が
形成されているので、外周側絶縁ブロックとの接触面積
を拡大することから、運転時の遠心力がこの帯状部全体
に作用するため、外周側絶縁ブロックに応力が集中する
ことなく、その接触面における面圧を均一化できるの
で、大径、高周速の回転電機の回転子巻線に対しても十
分な信頼性を確保することができる。

【００１８】請求項２に対応する発明によれば、回転子
巻線端部の長手方向の数箇所にＵ字形バネ弾性体が挟ま
れ、それぞれの先端部に有する被嵌合部が、それらと対
向して支えリングに設けられた嵌合部に対して一定張力
が得られるように嵌合されているので、回転子巻線の端
部が緩みなく強固に支持固定され、回転子巻線の端部が
運転時に遠心力を受けても回転子外径方向への変形を防
止することができ、現地組立てに適した支持固定装置が
得られる。

【００１９】請求項３に対応する発明によれば、回転子
巻線端部の長手方向の数箇所にＵ字形固定部材が挟ま
れ、それぞれの端部に有する連結部と、この連結部に支
えリングに固定された一定張力付与部材が連結されてい
るので、回転子巻線の端部が緩みなく強固に支持固定さ
れ、回転子巻線の端部が運転時に遠心力を受けても回転
子外径方向への変形を防止することができ、現地組立て
に適した支持固定装置が得られる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明による回転子巻線端部の支
持固定装置の第１実施例の概略構成図であり、図２は図
１のＡーＡ線に沿って切断し、矢印方向に見た拡大断面
図である。図１、図２において、上側巻線２ａと下側巻
線２ｂを有する回転子巻線２は、回転子鉄心１に設けら
れた図示しないスロットに収められ、スロット楔により
支持固定されている。また、回転子鉄心１の端部から軸
方向に突出した回転子巻線２の端部の内径側には、回転
子鉄心１の端部からにステ―４を介して支えリング５が
取付けられている。

【００２１】回転子巻線２の端部の長手方向の数箇所に
は、図３に示すように締付け部材８が、回転子巻線２の
端部を挟通するように設けられている。すなわち、該締
付け部材８は、ほぼＵ字状であって、先端部にねじ部８
ａが形成され、かつ連結部に応力集中緩和用の帯状部８
ｂが形成された締付け部材８が、回転子巻線２の端部を
挟通するように設けられ、その端部のねじ部８ａがナッ
ト６にて支えリング５にそれぞれ連結固定されている。
この場合、締付け部材８と上側巻線２ａとの間、上側巻
線２ａと下側巻線２ｂとの間、下側巻線２ｂと支えリン
グ５との間には、絶縁ブロック７ａ，７ｂ，７ｃが配置
される。締付け部材８の帯状部８ｂが、絶縁ブロック７
ａと接するようになっている。

【００２２】第１実施例によれば、締付け部材８の連結
部に帯状部８ｂが形成されているので、この帯状部８ｂ
と絶縁ブロック７ａと接する接触面積が拡大することか
ら、回転子運転時の遠心力が該帯状部８ｂ全体に作用す
るため、外周側絶縁ブロック７ａに応力が集中すること
なく、その接触面における面圧を均一化できるので、大
形可変速揚水発電機のような大径、高周速回転子の巻線
端部に作用する遠心力に対しても十分な機械的裕度を確
保することができる。

【００２３】次に、本発明の回転子巻線端部の支持固定
装置の第２実施例について図４および図５を参照して説
明する。図４はその概略構成図であり、図５は図４のＢ
ーＢ線に沿って切断し、矢印方向に見た拡大断面図であ
る。

【００２４】回転子巻線２は回転子鉄心１に設けられた
図示しないスロットに収められ、スロット楔により支持
固定されている。また、回転子鉄心１の端部から突出し
た回転子巻線２の端部の内径側には、回転子鉄心１の端
部にステ―２３を介して支えリング２４が取付けられて
いる。回転子巻線２端部の長手方向の数箇所に、図６に
示すＵ字形バネ弾性体１８が回転子巻線２の端部間を狭
通するように設けられている。すなわち、Ｕ字形バネ弾
性体１８は剛性が高く、その先端部に嵌合装置を構成す
る断面円弧状の嵌合部９ａと、それらと対向して支えリ
ング２４に一定間隔に複数設けられ、嵌合装置を構成す
る断面円弧状の嵌合凹部９ｂが嵌合されるようになって
いる。この場合、回転子巻線２の端部とＵ字形バネ弾性
体１８との間、回転子巻線２の端部相互間および前記回
転子巻線２の端部と支えリング２４との間に絶縁ブロッ
ク２５ａ，２５ｂ，２５ｃが介挿されている。

【００２５】このような構成とすることで、現地組立て
作業が容易となり、回転子巻線の端部が緩みなく強固に
支持固定され、回転子巻線の端部が運転時に遠心力を受
けても回転子外径方向への変形を防止することができ
る。

【００２６】図７は、本発明の回転子巻線端部の支持固
定装置の第３実施例の要部を示す断面図であり、図５の
Ｕ字形バネ弾性体１８の端部に設けられた嵌合部９ａと
支えリング２４に設けられた嵌合凹部９ｂに代えて、以
下のように構成したものである。すなわち、図７に示す
ようにＵ字形バネ弾性体１８の端部に設けられた嵌合装
置９ｃを支えリング２４に設けられた嵌合装置９ｄに連
結し、テ―パ楔１０を打ち込んで支持固定しても同様の
効果が得られる。嵌合装置９ｃと嵌合装置９ｄには、鋸
歯状の溝を設けてラチェット方式により連結し得る構造
にしたものである。

【００２７】次に、本発明による回転子巻線端部の支持
固定装置の第４実施例について、図８および図９を参照
して説明するが、図８はその概略構成図であり、図９は
図８のＣーＣ線に沿って切断し、矢印方向に見た拡大断
面図である。

【００２８】図に示すように、回転子巻線２は回転子鉄
心１に設けられた図示しないスロットに収められ、スロ
ット楔により支持固定されている。また、回転子鉄心１
の端部から軸方向に突出した回転子巻線２の端部の内径
側には、回転子鉄心１の端部にステ―２３を介して支え
リング２４が取付けられている。回転子巻線２端部の長
手方向の数箇所に、図１０に示すようなＵ字形固定部材
１１が回転子巻線２の端部間を狭通するように配置され
ている。Ｕ字形固定部材１１は、高強度材料で構成さ
れ、その端部に設けられた連結装置１２ａとそれらと対
向して支えリング２４に設けられた連結装置１２ｂが剛
性の高い定荷重バネ１３の両端に連結される。この場
合、回転子巻線２の端部とＵ字形固定部材１１との間、
回転子巻線２の端部相互間および回転子巻線２の端部と
支えリング２４との間に絶縁ブロック５ａ，５ｂ，５ｃ
が介挿されている。

【００２９】なお、Ｕ字形固定部材１１の端部の連結装
置１２ａは、図１０に示すようにスリット（長穴）状に
なっており、図１１に示す定荷重バネ１３の一端に設け
られたフック１４がこのスリットに連結される。一方、
Ｕ字形固定部材１１と対向して支えリングに設けられた
連結装置１２ｂには開口穴が対向させて設けられ、その
開口穴には先端にピン１５を有するバネ１６が固定され
ており、このピン１５を図１１に示す定荷重バネ１３の
一端に挿入し連結される。

【００３０】このような構成とすることで、現地組み立
て作業が容易となり、定荷重バネにより常時定張力が回
転子巻線の端部に作用するので、回転子巻線の端部が緩
みなく強固に支持固定され、回転子巻線の端部が運転時
に遠心力を受けても回転子外径方向への変形を防止する
ことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、大形可変速
揚水発電機のような大径、高周速の回転子巻線端部に作
用する遠心力に対しても十分な機械的裕度を確保するこ
とができ、現地組み立てに適した回転子巻線端部の支持
固定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転子巻線端部の支持固定装置の
第１実施例を示す概略構成図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢視方向に見
た拡大断面図。

【図３】図１の支持固定装置の要部を示す斜視図。

【図４】本発明による回転子巻線端部の支持固定装置の
第２実施例を示す概略構成図。

【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢視方向に見
た拡大断面図。

【図６】図５の支持固定装置の要部を示す斜視図。

【図７】本発明による回転子巻線端部の支持固定装置の
第３実施例を示す断面図（図１のＡ−Ａ線に沿って切断
し、矢視方向に見た断面図）。

【図８】本発明による回転子巻線端部の支持固定装置の
第４実施例を示す概略構成図。

【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿って切断し、矢視方向に見
た拡大断面図。

【図１０】図９のＵ字形固定部材の詳細を示す斜視図。

【図１１】図９の定荷重バネの詳細を示す斜視図。

【図１２】従来の可変速揚水発電機の回転子巻線端部の
支持固定装置の第１の例を示す概略構成図。

【図１３】図１２のＤ−Ｄ線に沿って切断し、矢視方向
に見た拡大断面図。

【図１４】従来の可変速揚水発電機の回転子巻線端部の
支持固定装置の第２の例を示す概略構成図。

【図１５】現地で組立てられる従来の可変速揚水発電機
の回転子巻線端部を示す構成図。

【符号の説明】

１…回転子鉄心、 ２…回転子巻線、２ａ…
上側巻線、 ２ｂ…下側巻線、３…締付ボル
ト、 ４…ステ―、５…支えリング、
６…ナット、７…絶縁ブロック、 ７
ａ，７ｂ，７ｃ…絶縁ブロック、８…締付け部材、
２３…ステ―、２４…支えリング、
２５…絶縁ブロック、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…絶縁ブ
ロック、２６…バインドコ―ド、 ２７…コ―ド、
１８…Ｕ字形バネ弾性体、 ９ａ…嵌合部、９ｂ…嵌
合凹部、９ｃ，９ｄ…嵌合装置、１０…テ―パ楔、
１１…Ｕ字形固定部材、１２ａ，１２ｂ…連結
装置、 １３…定荷重バネ、１４…フック、
１５…ピン、１６…バネ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子鉄心に形成されたスロット内に収
   められ、前記回転子鉄心端部より軸方向に突出する回転
   子巻線端部を有する回転電機の回転子において、 前記回転子鉄心端部における前記回転子巻線端部の内径
   側に軸方向に突出するように取付けられたステーと、 このステーに互いに間隔を存して取り付けられた複数の
   支えリングと、 全体としてほぼＵ字形であって、先端部にそれぞれ前記
   支えリングに挿通固定するためのねじ部が形成され、か
   つこのねじ部の根元における連結部に応力集中緩和用帯
   状部を有し、前記回転子巻線端部の長手方向に複数箇所
   を挟み、前記支えリングに挿通後にナットにより固定さ
   れる締付け部材と、 前記回転子巻線端部と前記締付け部材間、前記回転子巻
   線端部相互間および前記回転子巻線端部と前記支えリン
   グ間にそれぞれ配置された複数の絶縁ブロックと、 を備えた回転子巻線端部の支持固定装置。
2. 【請求項２】 回転子鉄心に形成されたスロット内に収
   められ、前記回転子鉄心端部より軸方向に突出する回転
   子巻線端部を有する回転電機の回転子において、 前記回転子鉄心端部における前記回転子巻線端部の内径
   側に軸方向に突出するように取付けられたステーと、 このステーに互いに間隔を存して取り付けられ、各々に
   嵌合部を有する複数の支えリングと、 全体としてほぼＵ字形であって、先端部にそれぞれ前記
   支えリングの嵌合部に対して一定張力が得られるように
   嵌合される被嵌合部が形成され、前記回転子巻線端部の
   長手向に複数箇所を挟むＵ字形バネ弾性体と、 前記回転子巻線端部と前記Ｕ字形バネ弾性体間、前記回
   転子巻線端部相互間および前記回転子巻線端部と前記支
   えリング間に配置された複数の絶縁ブロックと、 を備
   えた回転子巻線端部の支持固定装置。
3. 【請求項３】 回転子鉄心に形成されたスロット内に収
   められ、前記回転子鉄心端部より軸方向に突出する回転
   子巻線端部を有する回転電機の回転子において、 前記回転子鉄心端部における前記回転子巻線端部の内径
   側に軸方向に突出するように取付けられたステーと、 このステーに互いに間隔を存して取り付けられ、各々に
   嵌合部を有する複数の支えリングと、 全体としてほぼＵ字形であって、先端部にそれぞれ連結
   装置を構成し、かつ長手方向の寸法が調整可能な連結部
   を有し、前記回転子巻線端部の長手向に複数箇所を挟む
   Ｕ字形固定部材と、 前記支えリングに一端側が連結固定され、他端側が前記
   Ｕ字形固定部材の連結部に連結され、前記Ｕ字形固定部
   材に対して常時一定張力を与えるための一定張力付与部
   材と、 前記回転子巻線端部と前記Ｕ字形固定部材間、前記回転
   子巻線端部相互間および前記回転子巻線端部と前記支え
   リング間に配置された複数の絶縁ブロックと、 を備えた回転子巻線端部の支持固定装置。