JPS598449Y2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の関連する技術分野 この考案は回転電機、特にタービン発電機のような大形
回転電機の液体冷却される導体に関するものである。

従来技術 大形タービン発電機のような回転電機は、通常、内部冷
却すなわち直接冷却される構造を持ち、冷媒流体は、固
定子および回転子のスロットにあるダクト装置を通って
巡環させられ、対地絶縁物に囲まれた電流をとおす導体
と直接熱交換関係を持つ。

この型の構造によって、非常に有効な冷却系が得られ、
物理的寸法の許容限界を超えることなく、大形発電機で
得られる最大容量を大きく増加させることが可能とされ
た。

かような回転電機では、通常、冷媒流体として、水素が
用いられるが、最大級の回転電機では、さらに効率のよ
い冷媒たとえば水を、少なくとも固定子巻線に、用いる
ことが好ましい。

巻線の内部ダクトを通り、また外付きの冷却器を通って
冷媒流体が、巡環させられる液体冷却固定子巻線には、
密閉再巡環冷媒系が用いられる。

かような大形機では、通常、複数の素線から或る導体が
用いられ、固定子巻線に液体冷媒が用いられる場合には
、全部または一部の素線が中空とされて、冷媒ダクトと
して働く。

巻線導体の端は、管寄せで閉じられ、この管寄せは、中
空素線と連通し、中空素線へ、あるいは中空素線からの
水の流れを導くように冷媒系に接続されている。

これらの管寄せは、導体への、水および電気の双方の接
続を行なうコネクタの一部とすることが好ましい。

この構造では、導体の対地高圧絶縁壁の端部は、通常導
体のそれぞれの端部の管寄せから僅かの距離だけ隔って
いる。

このことは、たとえば管寄せから素線間へ漏水があれば
、これを逃がして、漏水が絶縁物内で導体に沿うて移動
し、故障をおこすのを防ぐためであった。

ところが、この導体の端部にある管寄せに隣接する領域
は、運転中に、最大の歪みが発生する場所であり、この
高度の歪みと、望ましくないほどに大きい振動とによっ
て、この領域の素線に、疲労による故障が発生すること
がわかってきた。

考案の開示 この考案は管寄せに隣接した領域に於ける歪みが大いに
減少されるような上に述べた型の強化され、補強された
液体冷却導体を提供するものである。

この考案によれば管寄せに隣接する素線は適当な樹脂た
とえばエポキシによって、互いに強固に接着されそのた
め導体は多数の素線が個々に振動するのではなく、単一
のはりとして振動する。

そこで、振動による力が、前より均一に分布されて、故
障がおこることが非常に少なくなる。

この領域をさらに強化し、補強するために、管寄せから
、対地絶縁壁へ延びる導体に、強固な絶縁カバーが施さ
れ、導体に強固な機械的な補強がなされ、故障がおこる
ことがさらに少なくなる。

考案の実施例 第１図に、米国特許第３６３４７０５号に開示されてい
る型の固定子巻線の液体冷却系を備えた典型的な構造を
持つ大形タービン発電機にこの考案が実施された構或が
示されているが、この考案は、固定子コイルに液体冷却
系を持つ任意の回転電機にも利用できることが理解され
るであろう。

図示の如く、この発電機は、十分に気密にされたハウジ
ング１３の中に、枠環１２に支えられた固定子鉄心１０
を備えている。

この鉄心１０は、通例の方法で適当な端板１４の間に締
めつけられた積層板から或り、大体円筒状の穴を持つ通
常の戒層型のものでよい。

鉄心１０は、内周面に、固定子巻線を挿入するための、
鉄心軸方向のスロットを備えている。

この固定子巻線は任意の適当な型のものでよく、且つ所
望の型の固定子巻線を形戊するように終端に半コイルを
形或する複数の巻線導体１６から或ることが好ましい。

この固定子鉄心１０の穴に、ハウジング１３の両端に設
けられた適当な型の軸受装置に支えられた回転子１８が
置かれている。

軸受装置は、回転子軸に沿うて、ガスが漏れることを防
ぐために、もれとめ密封装置を備えてもよい。

この軸受ともれとめ密封装置は、任意の、適当な型の、
あるいは通常の構造のものでよくこの考案の要部ではな
いので、図示されていない。

回転子１８には、界磁巻線が設けられる。この回転子自
体と、これに設けられる界磁巻線は、通常の、または適
当な構造のものでよい。

ハウジング１３は、できる限り気密に近いものとされ、
これに適当な冷媒ガス、好ましくは水素が満たされる。

このガスが、回転子巻線と固定子鉄心を冷却する。

このガスを巡環させ、回転子と固定子鉄心を冷却させる
ために、所望の型の構戊を用いてよい。

巻線導体１６から戒る固定子巻線は、内部冷却構造のも
のであって、第４図と第５図に詳細に示されるように、
各巻線導体１６は、それぞれ、複数の素線２０から或っ
ている。

図に示された実施例では、各導体の素線が、４個の積重
ねの形とされているが、他の適当な構或あるいは他の数
の積重ねが用いられてもよい。

これらの素線２０は、相互に絶縁され、かつ、任意の適
当な方法で転位される。

転位には、各導体の端で、過大な損失を招くことなしに
、素線をつなぎ合わせることができる型のものを用いる
ことが好ましい。

巻線導体を通って、液体冷媒の巡環を行なわせるために
、全部または一部の素線が冷媒ダクトを形戒するーよう
に、中空にされる。

第５図に示された実施例では、４列の積重ねのそれぞれ
で、３番めごとの素線２１は、中空にされ、残りの素線
は、中実のものとされている。

必要により、あるいは希望によって、すべての素線を中
空のものにすること、あるいは、中空の素線と中実の素
線とを、所望の割合で、また、所望の配置で混合するこ
とができることが理解されるであろう。

通常の慣行にしたがって、固定子鉄心１０の、それぞれ
のスロットに、２個ずつの巻線導体１６が挿入され、こ
れらの導体の、スロットから外へ延びた端部分は、鉄心
穴の縁に沿うて延び、別のスロットに挿入されている別
の巻線導体の端部分と、所定位置で連結され、全コイル
を形或するように予め或形されている。

この固定子巻線は、冷媒液体、好ましくは水によって冷
却され、この目的のために、導体１６が一つの、閉じた
再巡環系の一部を形或する。

かような冷却系は、固定子鉄心１０の一方の端に設けら
れた吸込マニホルド２４と、他方の端に設けられた吐出
しマニホルド２５を備えてもよい。

これらのマニホルドは、鉄心穴を囲んで、円周方向に延
び、且つ適当な方法で、ハウジング内に取付けられた管
からなっていてもよい。

これらのマニホルド２４と２５は、以下で述べるように
、複数の絶縁管２６を用いて、個々の巻線導体の、それ
ぞれの端に連結される。

この固定子巻線の冷却水は、外付きのポンプ２８によっ
て、巻線を通って、巡環させられる。

このポンプは回転電機から冷却器３０、およびハウジン
グ１３を通り吸込マニホルド２４に連結された入口管３
１を通って排水を循環させる。

この電機の他端から排出される水は、吐出しマニホルド
２５を通り、ハウジング１３を通りぬける排水管３２を
通って、ポンプ２８まで流れる。

かようにして、回転子および固定子鉄心の冷却系と別の
一つの閉じた再巡環系が構威されている。

任意の、適当な型の冷媒再巡環系を用いてもよくまた、
この巡環系に、他の、所要の、または所望の素子たとえ
ばフィルタあるいは水処理施設を設けることができるこ
とが理解されるであろう。

各巻線導体１６の、おのおのの端が、導体への電気的接
続の役目を持つコネクタ３４を介して、冷媒系に組込ま
れている。

各コネクタ３４には、導体の端を包む管寄せ３６が含ま
れている。

この管寄せ３６は、大体長方形の部材であり、第２図と
第４図に示される如く、テーパのある外面を持ち、導体
の中空素線２１の内部と連通ずる密閉空間をなす。

この管寄せ３６は、導体の端からさらに延びて、上述の
密閉空間を形或し、ろう付けまたはその他の方法によっ
て、水蜜継ぎ目で取付けられたキャップ３８で塞がれて
いる。

キャップ３８には、エルボ４０などで管４２に連結され
た管３９が、ろう付けされている。

この管４２は、冷媒系の絶縁管２６の一つに連結されて
いる。

コイル１６を、隣のコイルまたは端子リードへ電気接続
するための端子装置４３もキャップ３８に設けられてい
る。

管寄せ３６は、ろう付けなどの水蜜継ぎ目を形或する装
置で、導体１６の素線２０に接続され、この接続は、た
とえば上記特許に示されているように、管寄せと各素線
との間に且つ隣りあった積重ねの素線間に、さらに、各
積重ねの個々の素線間に、水蜜継ぎ目が形或されるよう
に行なわれる。

作用効果１ 前述の如く、導体の、管寄せ３６に連なる端部は、これ
まで、絶縁されてないのが普通であり、この領域には、
この部分に生じる歪みと振動のために、殊に故障の生じ
やすいことがわかっている。

この考案によれば、素線を互いに接着し、この領域の素
線導体に絶縁補強を施すことによって、この型の故障が
、全く防止される。

第４図に見られるように、素線２０は、符号４５で示さ
れた適当な樹脂たとえばエポキシ樹脂で、互いに接着さ
れる。

この接着は、任意の、所望の方法で行なってよい。

たとえば、導体の一端は管寄せの上をのびた収縮可能な
スリーブでかぶせられ、また導体の端部はこのスリーブ
の内側に入れられた鋼管でかぶせられてもよい。

次にこのスリーブは適当な熱を加えて、所定位置で収縮
され、適当な樹脂が、鋼管を通して、管寄せから戻る適
当に離れた位置まで素線２０間の空間を満たすように、
注入される。

樹脂が、所定通り注入されたのち、加熱して、樹脂を廟
化させ、それから、スリーブと鋼管を取除く。

これによって、素線間に強固な接着が得られ、コイル端
は、多数の、バラバラの素線でなく、単一のはりとして
強制振動させられる。

このことによって、ひずみと、個々の素線の疲労とによ
る故障の可能性が、大いに減少される。

作用効果２ この考案の別の特徴によれば、導体１６は、管寄せ３６
と、対地絶縁壁の端とにまたがって、機械的に支持され
且つ絶縁される。

素線導体１６は、当然、通常の高電圧対地絶縁壁４６に
包まれる。

この絶縁壁４６は、鉄心１０のスロットに入ったコイル
部分の上に、且つさらに管寄せから数インチ（１０ ｃ
ｍばかり）以内のコイル端まで延びている。

この絶縁壁４６は、任意の通常、用いられる、あるいは
所望の型のものでよく、適当な樹脂が含浸された、所要
数の層のマイカテープから或るものが好ましい。

導体１６の、対地絶縁壁４６の端と管寄せ３６との間に
ある部分は、強固な絶縁性の支持体４７に囲まれる。

この支持体４７は、第２図に示されるように、適当な数
の、導体１６に巻き７つけられ、適当な樹脂が含浸され
た、絶縁材料の．層から戒るものでよい。

好ましい実施例として、支持体４７は、エポキシ樹脂が
含浸された、並列ガラス繊維から或る、不織ガラス布か
ら戒っている。

かような材料が「Ｓ００ＴＣＨＰＬＹ」の商品名で、商
品として入手できるが、他の同様な材料も、勿論、希望
によって、利用できる。

このガラス材料は、テープ状でなく、広幅ものの布の形
で使われる。

すなわち、ガラス材料は、管寄せと、絶縁物４６の端と
の距離に近い幅のものとし、導体のまわりに、１枚を巻
きつけるごとに、一つの層が形或されるようにして、テ
ープの巻きつけの重なりの間に生じる電気的な弱点はな
くなる。

この支持体４７が対地絶縁壁４６に接する部分に、電気
的弱点ができることを避けるために、支持体４７が対地
絶縁壁４６に重ね継ぎされることが好ましい。

これは、第３図に示されるように、ガラス材料４８の層
と、マイカテープ４９の層とを、交互に使い、端を重ね
あわせて、重ね継ぎ部５０をつくるのが好ましい。

すなわち管寄せ３６の端につきあわされた導体１６のそ
れぞれの端に、第１のガラス布を巻きつけ、次に、適当
な寸法たとえば半インチ（約１ｃｍ）ばかりガラス布を
各端で重ね巻きして、マイカテープの一つの層が導体１
６の全長にわたって施される。

このガラス布の端とテープの重ｈ合わせが、コイル導体
の両端で行なわれることは当然である。

次に、第２のガラス布４８の層が、導体の両端に施され
、さらに、マイカテープ４９の層が、同様に、ガラス布
に重ね合わされて、導体の全長にわたって施される。

十分な数の、ガラス布とマイカテープの層が作り上げら
れるまで、同じ手順が反復される。

最初の数層のガラス布が施されたのち、その後の層は、
管寄せ３６に重なるように巻きつけられる。

すなわち、各層の端が、少しずつ多く、管寄せのテーパ
面に重なるように、これに伴って、マイカテープも、少
しずつ、前の層より管寄せ側に寄せて巻きつけられる。

ガラス布は、導体に巻付けるのに先立ってエポキシ樹脂
を含浸されるのがよく、十分な数のガラス布とマイカテ
ープの層か゛形戒されたのち、適当な方法で、プレスま
たは締めつけして、導体１６上で一体にされ、加熱・硬
化させて、管寄せと対地絶縁壁の端との間の導体１６を
囲む強固な絶縁支持体４７が形或される。

それから、対地絶縁壁４６は、普通の方法で、適当な樹
脂を含浸させ、これを硬化させて、仕上げられる。

以上で、大形タービン発電機の水冷導体に、これらの導
体の端部に於て、過大な力または振動から生じる疲労に
よる故障が生じる可能性をなくするために、この部分に
機械的な強化と補強が行なわれる構造が明らかになった
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一部は縦断面で、一部は立面で、この考案の
実施例の冷却系を備えたタービン発電機を示す図、第２
図は、第１図の発電機の巻線導体の一端部を示す立面図
、第３、図は、第２図の導体の一部分を示す拡大図、第
４図は、この導体の一端の、一部を断面で示した平面図
、第５図は、第４図の線Ｖ−■による横断面図である。 なおこれらの図面において同一符号はそれぞれ相当部分
を示している。 図に於て、１６・・・巻線導体、２０と２１・・・素線
、特に２１は冷媒の通るダクトを持つ素線、３６・・・
管寄せ、３８・・・管寄せのキャップ、３９・・・管寄
せの内部空間を冷媒系に接続する管、４５・・・素線間
に充填された樹脂。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固定子巻線、この固定子巻線を経て冷却液を循環させる
   冷却系、それぞれが複数の素線から戊る巻線導体によっ
   て前記固定子巻線を構或するように接続され、前記巻線
   導体の少なくともいくつかは中空である複数の巻線導体
   、前記各巻線導体の各端部に在って前記巻線導体と液密
   １継目によって接続され、前記冷却液の管路と連通ずる
   閉塞空間を形威し、この閉塞空間を前記冷却系に接続す
   る装置を有する管寄せ、前記各巻線導体に設けられ、マ
   イ力でつくられ且つ熱硬化性樹脂材料で含浸されたテー
   プ状の絶縁物で巻かれ、前記管寄せから隔った前記各巻
   線導体の位置に終っている接地絶縁壁、および前記管寄
   せの近くの前記各巻線導体をおおって設けられ、前記管
   寄せから前記接地絶縁壁まで前記巻線導体の全長をおお
   う管状のカバーを形或する絶縁物の複数の層から或る剛
   性の絶縁性支持体を備え、前記管寄せのすぐ近くの各巻
   線導体の前記素線はこれらの素線の間のすきまを満たす
   熱硬化性樹脂材料によって互いに支持され、前記剛性の
   絶縁性支持体は熱硬化性樹脂材料で含浸され、前記剛性
   の絶縁性支持体の絶縁物の層は前記接地絶縁壁のテープ
   状の前記絶縁物の層の間に重ねられる端部を有する回転
   電機。