JPH0799916B2 - 回転電機の回転子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、毎分1500回転以上になる回転電気に関する発
明である。

さらに具体的に述べるならば、回転電機の回転子に備え
られる回転子巻線の巻線端に外部から電力を供給するた
めに構成される回転子巻線用口出部、並びにその接続方
法に関する発明である。

〔従来の技術〕

従来の給電用リード線は、実開昭53−96604号公報に記
載のように構成されており、冷却性能の観点から、その
構造が選択されていた。しかし、給電用リード立上り部
に作用する遠心力に対しては、特に、構造上の工夫はな
されていなかつた。

例えば、上記実施例では、リード線に、積層薄板を使用
し、その可撓性により、遠心力による変形に対するフレ
キシビリテイをもたせていた。

積層薄板を使用しない場合には、厚板を曲げて給電用リ
ード線として用いているが、この場合には、曲げ加工性
保持のため、冷間加工度25％程度の硬度の低い材料を用
いている。

また、多少硬度の高い銅材を使用した場合であつても、
給電用リード線と回転子巻線端とをリード量上部でろう
付で接合する為にこの熱影響を受け、ろう付部の硬度が
著しく低下する傾向があつた。

上記のような構造と傾向を第４図〜第９図を用いて具体
的に説明する。

第９図は回転電機の概略を示す断面図であり、両端を軸
受（20）で支持された回転子（30）は、回転子鉄心を備
えた回転軸（40）と該鉄心のスロツト溝に積層巻回され
た回転子巻線と、該回転子巻線の端部で回転子鉄心より
軸方向に一部頭出している端部巻線部（50）を支持する
ために回転軸に焼ばめられた支持環（60）から構成され
る。

回転子巻線（50）には回転子外部からコレクタリング
（70），中心孔リード線（80），ターミナルボルト（9
0），給電用リード線（100）を通して界磁電流が供給さ
れる。

回転子（30）は界磁電流によって起磁力を発生しながら
連結する原動機によつて回転し、回転界磁を発生する。

回転界磁は回転子を囲む様にして設けられた固定子コイ
ル（110）から電力を発生させる。

固定子コイル（110）は鉄心（120）に設けられたスロツ
トの中で鉄心に支えられており、鉄心はその外径側に位
置する固定子枠（130）から支えられている。

第４図及び第５図は第９図の回転子巻線端部の回転子鉄
心より軸方向に一部頭出した部分を拡大した断面図及び
斜視図である。

第４図及び第５図において回転子１は、その表面に回転
子巻線の収納されたスロツト溝（２）（第４図に図示せ
ず）を有し、そのスロツト溝（２）に収納された巻線
は、回転子の軸方向端部において、磁極を形成するよう
に相互に接続される。

接続された回転子巻線は、その巻線端（３）において給
電用リード線（４）と接続され、このリード線（４）
は、相互に接続された巻線端の内周側に導かれて、回転
子（１）の中心穴（５）に通される。（６）は、回転子
（１）端部に巻線接続作業後に焼嵌めされる支持環であ
る。巻線端（３）と、リード線（４）は第６図のように
接続される。すなわち、巻線端（３）は回転子（１）の
周方向にほぼ直角に導かれ、その端でリード線（４）の
端とろう接される。リード線（４）は、その構成上立上
り部（4a）を有し、この立上り部（4a）の先端で、巻線
端（３）とろう接されるものである。従来、このろう接
作業は第８図に示すようにしておこなわれている。すな
わち、リード線のろう付部からある程度の寸法Ｘを残し
て冷却部を構成し、この部分で冷却を施しながら作業を
する。これは、リード線（４）が電気的な性能を満足す
るために銅合金の板材を用いており、その銅合金はろう
付用に加えられる熱によつて、金属軟化をし、耐圧縮硬
度が低下する性質を備えているために、その金属軟化の
範囲を小さく押えるためである。

銅合金の板材が鍛造成型された場合、その板材に700℃
前後の熱を与えた時に生ずる応力とひずみの関係は第７
図のようになることが知られている。即ち、熱影響を受
けた場合は、わずかな応力によつて大きなひずみを発生
する。

このように熱によつて金属軟化したリード線は回転子の
高速回転によつて、特にその立上り部（4a）で大きな遠
心力が作用し、圧縮ひずみが発生して長期間の運転中に
その圧縮ひずみが蓄積されることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の技術は、遠心力が大きく作用する回転電機の回転
子に使用される場合の遠心力に対する耐力について配慮
がされておらず、過大遠心力による給電用リード線の異
常変形や遠心圧縮力による塑性ちぢみなどの問題があつ
た。

これらの異常変形や塑性ちぢみが発生すると、給電用リ
ード線とその支持構造物の位置関係がずれることによつ
て、それぞれに作用する荷重や変位が過大となり、クラ
ツクや破断が発生することがある。

本発明の目的は、遠心力耐力の大きな給電用リード線を
備えた回転子巻線をもつ回転電機を提供することにあ
り、特に、厚板を使用した給電用リード線を有する回転
電機回転子巻線に有効である。

〔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に、給電用リード線
（４）の立上り直線部で遠心力を受ける部分に、接続時
の熱による金属軟化の影響が及ばないようにろう接熱拡
散部分を構成したものである。

さらに構成とした給電用リード線が回転子の軸方向に延
長したリード部と、回転子の半径方向に延長した立上り
部を備え、その立上り部の先端にその立上り部の延長方
向と直行する方向に突出した接続部を備え、その接続の
先端と前記回転子巻線の巻線端がろう接されるようにし
て、当該接続端にろう接面とろう接熱拡散部分を備え
た。

そして、ろう接熱拡散部分はその寸法を20mm以上で構成
した。

さらに、上記構成を備えた口出部の接続方法を提案して
いる。

〔作用〕

上記構成による回転子巻線口出部を有する回転電機によ
れば、巻線の構造上必然的に構成されるリード線が、さ
らに必然的におこなわれるろう付接続によつて加えられ
る熱で金属軟化を生ずる部分が限定される。

そして、特に銅合金の板材で製造されるリード線の立上
り部において前述の金属軟化を完全に阻止できるため、
回転による遠心力が作用してもその力に抗して塑性変形
が生じなくなる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図乃至第３図により説明する。第
１図は第５図に対応する本発明の実施例を示す斜視図で
あり、第２図及び第３図は給電用リード線と回転子巻線
端との接続部を拡大した図である。

銅合金製の板材から成る給電用リード線（10）は、立上
り部又は折れ曲がり部（11）を有している。

給電用リード線（10）は、その立上り部（11）の先端で
リード線の延長方向と直行する方向に突出した接続部
（13）を形成している。接続部（13）は回転子巻線の巻
線端から回転子の周方向に延材して来る接続部（16）と
亘り線（17）を介してろう付されるろう接面（14）と、
このろう接面（14）と前述のリード線（10）の立上り部
（11）の間にろう接熱拡散部分（15）を有するように形
成される。

この亘り線（17）は、回転子巻線の構成にもよるが、回
転子巻線の巻線端（12）が直接、リード線（10）と電気
的に接続される場合は、構成されないこともある。

第３図は、第２図の分解斜視図であるが、リード線（1
0）の接続部13は、立上り部（11）からはずれた位置に
あるので、この接続部13には遠心力が直接圧縮応力とし
て作用しないようになる。

さらに、ろう接面14と立上り部11とはろう接熱拡散部分
によつて隔つているので鍛造されたリード線（10）の立
上り部（11）のろう接熱による金属軟化を完全に阻止で
きる。

而して、ろう接拡散部分（15）はある程度の大きさと長
さを有して形成される。

一つには、亘り線（17）とろう接面（14）を組合せ、加
熱して、その組合せ面にろうを浸透させていつた時、そ
の加熱によつて与えられた熱が拡散するのに十分な熱容
量を備えたものであることが必要である。

二つには、上記の理由で熱拡散をする援助手段として冷
却装置を具備出来る程度の寸法を備えていることが必要
である。

三つには、熱拡散のみを考慮したために巨大化してしま
うのを検討してスペースフアクターを最適化することが
必要である。

本発明による検討の結果ろう接熱拡散部分は、20mm以上
構成することが良いことが判明した。

次に接続方法を説明する。回転子のスロツトに組込まれ
た回転子巻線は、その軸方向の端で接続され、巻線を構
成する。この巻線端（16）に、まず亘り線（17）の一方
の端（17a）が組み合せられ、その組合せ部分を加熱し
ながら、接合面にろうを浸透させ強固に固着接続され
る。次にあらかじめ成形されたリード線（10）をもって
来て回転子に組込み、合せてそのろう接面（14）と亘り
線（17）の他方の端（17b）を組合せる。しかる後にリ
ード線（10）のろう接熱拡散部にろう付用に加えられる
熱を吸収冷却する装置を装着する。これは水の通つたア
ルミニウム製パイプを巻き付けても良いし、良熱伝導体
を貼り付けた上で、その良熱伝導体を別に設けた冷却装
置で強制的に冷却しても良い。その上で、前述の巻線端
（16）と亘り線（17）の一方の端（17a）との接合と同
様のろう付を実施する。このような接続方法を取れば、
板材で形成されているリード線（10）の立上り部（11）
にはろう付用の加えられる熱が伝達されないため、加熱
による金属軟化は発生しない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、給電用リード線の直線部の遠心力耐力
が向上するので、特に、径の大きく、回転数の大きい大
容量タービン発電機へ適用すると遠心力耐力が向上する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図は本発明
の回転電機の口出部の一部を示す斜視図、第３図は同分
解斜視図、第４図は回転電機の回転子端部に構成される
回転子巻線端部を説明するための図、第５図は第４図の
一部を示す斜視図、第６図は従来の回転電機の口出部の
一部を示す斜視図、第７図は銅合金に熱を加えた場合の
応力とひずみの関係を表わしたグラフ、第８図は第６図
の口出部をろう接接続する従来の方法と、その結果によ
り、口出部が受ける熱影響とひずみ率の変化を説明する
ための図、第９図は回転電機の概要を示す断面図であ
る。 １……回転子、２……スロツト溝、３……巻線端、４…
…給電用リード線、５……中心穴、６……支持環、10…
…本発明のリード線、11……立上り部、13……接続端、
14……ろう接面、15……ろう接熱拡散部、16……巻線
端、17……亘り線。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と、該回転軸とともに回転する鉄心
   と、該鉄心より軸方向に一部頭出して積層巻回された回
   転子巻線と、該回転子巻線の内周側端部に接続され該回
   転子巻線に界磁電流を供給する給電用リード線からなる
   回転電機の回転子において、前記給電用リード線は前記
   回転軸の径方向内から外に向かう立上り部と該立上り部
   より周方向に延在する接続用端子とを有することを特徴
   とする回転電機の回転子。
2. 【請求項２】回転軸と、該回転軸とともに回転する鉄心
   と、該鉄心より軸方向に一部頭出して積層巻回された回
   転子巻線と、該回転子巻線の内周側端部に接続され該回
   転子巻線に界磁電流を供給する給電用リード線からなる
   回転電機の回転子において、前記給電用リード線は前記
   回転軸の径方向内から外に向かう板状の立上り部と該板
   状の立上り部端部側面から周方向に突出した接続用端部
   とを有し、該接続用端部と前記回転子巻線の内周側端部
   とがろう接されていることを特徴とする回転電機の回転
   子。
3. 【請求項３】回転軸と、該回転軸とともに回転する鉄心
   と、該鉄心に積層巻回された回転子巻線と、該回転子巻
   線の内周端にろう付けされ界磁電流を供給するための給
   電用リード線とを備え、該給電用リード線は前記回転子
   巻線との接続部近傍において立上り部を有し、該立上り
   部から周方向にはずれた位置で前記回転子巻線の内周端
   と前記給電用リード線とがろう接されていることを特徴
   とする回転電機の回転子。
4. 【請求項４】回転軸と、該回転軸とともに回転する鉄心
   と、該鉄心に設けられたスロツト溝に積層巻回された回
   転子巻線と、該回転子巻線の内周側端部に接続される給
   電用リード線とからなる回転電機の回転子の製造方法に
   おいて、前記給電用リード線の立上り部から回転軸周方
   向にはずれた位置で、前記回転子巻線と前記給電用リー
   ド線端部とをろう接したことを特徴とする回転電機の回
   転子の製造方法。
5. 【請求項５】請求項第４項記載の回転子の製造方法にお
   いて、前記給電用リード線の立上り部からろう接部に至
   るリード部を冷却しながらろう接することを特徴とする
   回転子の製造方法。
6. 【請求項６】固定子鉄心と、該鉄心に巻回された固定子
   巻線と、前記固定子鉄心の内部に回転自在に配置された
   回転子鉄心と、該鉄心に巻回された回転子巻線と、該巻
   線に界磁電流を供給する給電用リード線とを有し、前記
   給電用リード線は、前記回転子の回転軸の径方向内から
   外に向かう折れ曲がり部と該折れ曲がり部から周方向に
   延在する接続用端部とを有することを特徴とする回転電
   機。