JPS63228934A - 回転電機用回転子 - Google Patents

回転電機用回転子

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JPS63228934A
JPS63228934A JP63038449A JP3844988A JPS63228934A JP S63228934 A JPS63228934 A JP S63228934A JP 63038449 A JP63038449 A JP 63038449A JP 3844988 A JP3844988 A JP 3844988A JP S63228934 A JPS63228934 A JP S63228934A
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JP
Japan
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rotor
wedge
key
rotor according
slots
Prior art date
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Application number
JP63038449A
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English (en)
Inventor
スイーチャン・イング
ロバート・ティー・ハガマン
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CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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    • 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
    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • 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
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    • H02K3/16—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots for auxiliary purposes, e.g. damping or commutating
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に回転電機に関し、特に、半径方向に通
気される回転子を有する回転電機に使用されるウェッジ
を固定するための装置に関する。
大型タービン発電機は通常、冷却用ガス、一般には水素
が接地絶縁体の内部の導電体と直接的な熱関係をなして
固定子内のダクト及び回転子スロットに循環する内部冷
却式のものである。改良型通気装置を備えたこの種の回
転電機は本出願人に譲渡された米国特許第３゜１１０．
８２７号（１９６３年１１月１２日発行、アール・ニー
・ボードリイに付与）に開示されており、かかる米国特
許を本明細書の一部を形成するものとして引用する。
Ｌ記米国特許で説明されているように、バッフル部材を
空隙内に配置して回転子及び固定子の冷却装置に取付け
ることにより空隙を横方向に分割して複数の環状帯域を
形成すると大型タービン発電機を一層効率的に冷却する
ことができる。１つおきの帯域が回転子のシャフトに取
付けられた送風機の高圧側すなわち吐出側に連結され、
残りの帯域が送風機の低圧側すなわち原人側に連結され
ている。回転子の半径方向ダクト又は通路により、冷却
用ガスは水素源から回転子の巻線に流れることができる
。かくして送風機の圧力によりガスを複数の短い軸方向
流路で回転子のダクトに圧送し、その結果、適当なガス
流が得られて非常に効率的な冷却が行われるようにする
。
周知のように、この種の回転電機の全長が長くなるに伴
ない、適量の冷却用ガスを回転子のダクトを通して回転
子の一端から他方の端又は中心まで循環させることば増
々困難になっている。これは主としてダクトの横断面積
を必然的に小さくしなければならないことに起因する。
上述の米国特許及び本出願人譲渡された、上記米国特許
に係る発明に対する改良を記載したボードリイの米国特
許第３，２６５，９１２号で開示されているように、回
転子のタクトを通る冷却用ガスの流路は複数の比較的短
い長さ方向流路に分割され、送風機の圧力によりガスを
短い流路に流して、適量のガス流が得られやすいように
する。この目的のために空隙を横方向に分割して複数の
環状帯域を形成するが、環状帯域を形成するために環状
のバックル部材を空隙の中に配置して固定子ボアのまわ
りに延ばす。
回転子は固定子のコアのボアの中に配置され、固定子か
ら環状の空隙で隔離され、またハウジングの両端に取付
けられた軸受で支持されており、ガスがシャフトに沿っ
てハウジングから漏れないようにグランドシールが設け
られている。また、回転子はその周囲に界磁巻線を受入
れる長さ方向スロットを備え、界磁巻線の導線は回転子
の長さ方向に延び、そして通常の構成の保持リングで遠
心力に抗するように支持されている円周方向に延びた螺
旋回部を有している。巻線は絶縁スロットセルで回転子
のコアから絶縁され、適当な絶縁部材が各スロット内の
巻線の頂部に配置され、スロットはウェッジで閉鎖され
ている。単一の導電体又は防振バーをアモルト巻線又は
始動巻線として絶縁スロットセルとウェッジとの間に適
当に配置する場合がある。
回転子を十分に冷却してその効率を最大にするために、
回転子に空隙の帯域の各々に通じる半径方向ガス通路を
設けることが多い。例えば、半径方向の孔をウェッジ、
防振バー、絶縁スロットセル、及び回転子の各スロット
内の導電体に形成すると、回転子巻線の長さ方向ガスダ
クトと連通ずる空隙からの半径方向ガス通路を形成する
ことができる。これらのガス通路のうち数本を空隙の帯
域の各々に通じる回転子の各スロットに設け、ガスが空
隙の帯域の一つから、回転子導電体の半径方向通路及び
長さ方向タクトを通って隣りの帯域に流れることができ
るようにする。このガス流をつくるためには、空隙の一
つおきの帯域を送風機の高圧側に連結し、残りの帯域を
送風機の低圧側に連結する。
かくして空隙の隣り合う帯域間に差圧が保たれ、回転子
ダクトを通る所望のガス流がつくらる。
半径方向に通気される装置において生じる一つの大きな
問題は構成部品が各スロット内で相対運動することにあ
る。構成部品は全て、スロットの壁によって接線方向に
おいては動きが十分拘束されている。それにもかかわら
ず、スロットの中身、すなわちスロット内の構成部品は
熱膨張及び回転中に生じる遠心力によって軸方向に過剰
に移動するおそれがある。スロットセルを絶縁している
底部スペーサ及び導電体は回転子の全長に亙り連続して
いるのでそれらの互いに対する軸方向移動は従来の措置
、例えば銅製ボスを各底部ストラップの底面の両端にろ
う付けすることによって防止できる。しかしながら、従
来のウェッジはそれらのくさび留め作業が楽になるほど
十分短い長さのものでなければならず、さらにウェッジ
の熱膨張を考慮して隣接したウェッジの間には軸方向隙
間をとっておかなければならないので、隙間の合計が多
くなりすぎてウェッジが回転子の一端又は他端に移動す
るおそれがある。このような車態になると、半径方向の
孔が閉塞することがあり、したかって必要な冷却用ガス
の流れが妨げられる。
回転子の両端では、頂部スペーサ及び防振バーは保持リ
ング及びその内張りに対してわすかな軸方向隙間をもっ
て軸方向において適所に保持されている。ウェッジを除
き、スロット内の構成部品の各々に形成された半径方向
の孔は回転中におけるそれらの限定運動に対処できるほ
ど十分細長い。スロット内の構成部品全体（ただし、ウ
ェッジを除く）、は遠心力荷重に抗するように適切に支
持されている。ウェッジはスロット内の構成部品の遠心
荷重を支えるために高い応力を受けるので適切な通気を
確保しようとして孔をあまり長くしたり多くするとウェ
ッジの強度が著しく低下することになる。したがって、
半径方向に通気される回転子のウェッジ・セグメントの
軸方向移動を最小限に抑えるためにこれらウェッジ・セ
グメントを固定する装置を提供することが望ましい。
ウェッジ・セグメントを定位置に固定する方法及び装置
が過去において提案された。例えば、ウェッジ材料を回
転子のスロットの歯付き頂部に打込むことにより或いは
、逆に歯付きウェッジ材料を回転子スロットの頂部に打
込むことによりウェッジ・セグメントを固定した。かか
る打込み法は歯を曲げたり損傷して使いものにならなく
するおそれがあるだけでなく、歯の頂部の受ける高い応
力により歯の壊損も引起こす。ウェッジと歯の頂部との
間に半径方向のＬｈめねじを用いることも考えられた。
しかしながら、作動中の発電機の中で止めねじがゆるん
で外れてしまうおそれがあるので適切な固定手段として
は失格である。
したがって、本発明の主目的は、回転子スロット内の構
成部品の遠心荷重を支える改良型装置を提供することに
ある。
もっと厳密に云うと、本発明の目的は、回転子スロー、
トの上端を閉塞するのに使用されるウェッジ参セグメン
トを固定する改良型装置を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、半径方向に通気される回転
子のスロット内に配置されたウェッジ・セグメントを固
定してそれらの軸方向移動を抑える改良型装置を提供す
ることにある。
簡単に云うと、本発明の上記目的及びその他の目的は、
回転電機の固定子内で回転するようにシャフトの中央に
配置された回転電機用回転子であって、界磁巻線導体を
収容した複数の長さ方向スロー２トを備えた外側本体部
分と、各々、それぞれのスロット内に取付けられている
複数本の防振バーと、各スロットの−Ｌ端を閉鎖するウ
ェー２ジ手段と、を有する回転子において、ウェッジ手
段がそれぞれの防振バーに対す１す るウェッジ手段の移動を防ぐ固定手段を有することを特
徴とする回転子で達成される。本発明による回転電機用
回転子の各スロット内の構成要素は好ましくはスロット
の各々の底部に形成された軸方向通気手段を含む半径方
向通気手段から成り、複数の通気用スロットがチャネン
ルから回転子の外部まで半径方向外方に延びている。本
発明の重要な一実施例によれば、ウェッジ手段は回転電
機の固定子内で回転するようにシャフトの中央に配置さ
れた複数個のウェッジ・セグメントから成り、セグメン
ト各々、外側本体部分の外部と面一をなして装着される
ようになった外側部と、防振バーと対向するようになっ
た内側部と、を有し、内側部の各端には所定半径の半円
形凹部が形成されている。固定手段は、半円形凹部の所
定の半径と実質的に同一の半径を有し、キー溝と半円形
凹部とを合致させるようになったキー手段は、防振バー
に形成された複数の円形キー溝内に差込まれる中実キー
又は割りキーのいずれか一方を有するのが良い。第１の
キーを防振バーの各々のキー溝のうち各防振バーの長さ
に沿う中点に最も近いものの中に差込むことにより、隣
接した対をなすウェッジ・セグメントを適切にキーにく
さび留めすることができる。残りのキー溝の各々の中に
キーをさらに差込むのが良くその結果セグメントはそれ
ぞれキーにくさび留めされる。したがって、−木のキー
では、ウェッジ・セグメントの考えられる累積軸方向移
動量をいずれか一方の方向において、ウェッジ争セグメ
ント全部の熱膨張に必要な隙間の合計の半分に抑えるこ
とができる。本発明の別の実施例では２本以上のキーを
使用して累積軸方向移動量を抑えることができる。
本発明のその他の目的、利点及び新規な特徴は添付の図
面に例示として示すに過ぎない好ましい実施例について
の以下の詳細な説明から明らかになろう。
今、図面を参照すると、第１図〜第５図の企図にわたり
同一の参照番号は同一の又は対応する部品を示しており
、第１図には回転電機が示され、この回転電機は例えば
大型水素冷却式タービン発電機であるのが良い。この発
電機は従来のものと同様、固定子１０を有し、回転子１
２が固定子１０内で回転できるようにシャフト１４の中
央に取付けられている。回転子１２及びシャフト１４を
鍛造により互いに一体化しても良いが、いずれにしても
回転子１２は軸方向反対側に端面１７１８を備え且つ複
数の軸方向に延びるコイルスロット２０を備えた外側本
体部分１６を有する。
上述したように、回転電機のハウジング１３は、可能な
限りガス密に作られ、そしてロータシャフト１４がハウ
ジングを貫通する個所においてグランドシール２３で密
封されている。ハウジング１３は適当な冷却用ガス、好
ましくは水素で満たされ、この水素は回転子１２及び固
定子コア１０を冷却するのに利用される。ガスを回転電
機内で循環させるために送風機（図示せず）を回転電機
の一端に隣接して回転子シャフト１４に取付けるのが良
く、送風機は任意適当な型式も　ｌ の、例えば、回転電機内のガスが適当な静圧、例えば３
０〜７５ｐｓｉ　　（０，２１〜０．５１Ｎｐａ）に保
たれる軸流型式の多段送風機であるのが良い。このよう
な構成にすると送風機は後述する態様でのハウジング１
３内及び種々のダクトを通るガスの所望の循環を維持す
るのに十分な差圧を発生させる。
上記米国特許第３．１１０，８２７号に一層詳細に説明
されているように、回転子の巻線のダクトを通るガスの
通路を複数本の比較的短い長さ方向流路に分割すること
によって得られる。送風機の圧力によりガスはこれらの
短い流路に流される。この目的のために空隙を横方向に
分割して複数のガス帯域を形成するのが良く、環状のガ
ス帯域を形成するために環状のバッフル又は遮断部材を
空隙内に配置し、固定子１０のボアのまわりに延ばす。
ガスを成る１つの帯域から回転子のダクトを通して隣り
の帯域に流すために隣り合った帯域は異なるガス圧に維
持される。第１図の矢印で示すように、冷却ガスは回転
電機の一端に設けられた流入ダクト２８を通り、回転子
の巻線２４の端艇曲部の下を軸方向に流れる。ガスの一
部は端艇曲部２２及び保持リング３０の半径方向通路を
半径方向に通過する。残りのガスは各スロット２０の底
部のチャンネル３２に入り、回転子の巻線２５のスロッ
トで形成された半径方向通路から出て、次に空隙を軸方
向に通って送風機に戻る。
次に、第２図を参照すると、回転子１２を冷却するため
の従来技術の態様の細部が示されている。回転子１２の
端面１７では絶縁スロットセル３６及び導電性のチャン
ネル部３２が端面１７から幾分延びているが端艇曲部２
４まで延びているわけではない、なお、コイルの端艇曲
部２４はこの第２図では概略的に示されているに過ぎな
い。矢印は、チャネル部３２を通る軸方向の流れと、電
磁巻線導電体２５　　絶縁スペーサ４０ａ　、　４０ｂ
　、防振バー４１及びスロットウェッジ４２を貫通した
半径方向スロット３８を通る半径方向の流れと、を含む
流路を示している。この構造では、回転子のスロット２
０の底部の軸方向チャンネル３２は、回転子導電体内で
切断された半径方向の通気部３８にガスを通すマニホル
ドとして役立つ。回転子の各スロット２０はウェッジ４
２の下では絶縁セル３８で完全に内張すされ、その際、
軸方向ダクト３２がＵ字形のチャンネルとして絶縁セル
の内部のスロットの底部の中に配置される。かくして連
続的な絶縁セルにより高い健全性の電機的絶縁性が得ら
れる。絶縁の完全性を担保するめに、絶縁セル３Ｂ及び
チャネル３２を図示のように回転子本体１６を越えて回
転電機の端旋曲領域の中まで延ばすことが一般に行なわ
れている。したがって、回転子冷却用ガスは必ず軸方向
ダクト３２に入る。
第３図に示すような本発明の一実施例では、第２図の構
造の構成要素は防振バー４１に対するウェッジ・セグメ
ント４２の軸方向移動を防ぐための改良が行なわれた状
態で保持されている。
従来と同様、ウェッジ・セグメント４２はそれらのくさ
び留め作業が楽になるように短い長さのものでなければ
ならない。さらに、熱膨張を考慮し軸方向の隙間（例え
ば、ウェッジ間に約０．０３０インチすなわち約０．７
６ｍ■の隙間）が必要である。回転子１２の長さに応じ
、必要な軸方向隙間で分離されたウェッジＯセグメント
４２が１０〜２０個あるので回転電機の作動中の個々の
ウェッジ・セグメント４２の移動の結果、ウェッジ・セ
グメントの累積移動量は０，３インチル０．６インチ（
７，８２ｍ＋ｓ〜１５．２４■脂）になる。かかる移動
量では半径方向の孔３８が閉塞することになる。
第４図及び第５図に示すように、半径方向孔３日を閉塞
させるウェッジ・セグメント４２の軸方向移動はウェッ
ジ・セグメント４２を防振バー４１にキー留めすること
により防止される。複数の円形凹部又はキー溝４４が防
振バーの上側に形成されている。キー４５をキー溝４４
のうち一つに差込みいずれか一方の端に半円形凹部４８
が形成された一対のウェッジ−セグメント４２をキー４
５と整列させると、ウェッジφセグメント４２の熱膨張
に必要な隙間４９が保たれる。しかる後、キー４５を隣
りのキー溝４８に差込み、ウェッジ・セグメント４２を
キー４５に当接させ、そしてこれらの作業をコイル−ス
ロット２０がウェッジ・セグメント４２で完全に覆われ
るまで繰返す。
本発明の一つの重要な特徴によれば、キー４５を回転子
１２の長さの中点に最も近いキー溝４４に差込むのが良
い、残りのキー溝４４があればこれらの各々に割りキー
４５ａ又は中実キー４５ｂを差込み、それによってウェ
ッジ・セグメント４２の潜在的な累積移動量を減する。
キー４５を一つ用いると、考えられる累積移動量をセグ
メント４２間の隙間の総合距離の半分に抑えることがで
きる。もし必要ならば二個以上のキー４５を使用するこ
とにより累積移動量をさらに一層抑えることができる。
」二連の教示に鑑みて、未発明の多くの修正及び変更を
行うことができることは明らかである。したがって、請
求項の技術的範囲内で本発明を−に配置外の態様で実施
できるということは理解されるべＳである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による回転電機の部分断面全体図であ
る。 第２図は。従来技術の回転子の通気構造の一部切欠き斜
視図である。 第３図は、本発明による半径方向通気回転子のウェッジ
固定装置の一部切欠き斜視図である。 第４図は、第３図に示す回転子のスロット内部の構成要
素の横断面図である。 第５図は、半径方向通気回転子のウェー２ジ拳セグメン
トを固定する方法を示す平面図である。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）回転電機の固定子内で回転するようにシャフトの
    中央に配置された回転電機用回転子であって、界磁巻線
    導体を収容した複数の長さ方向スロットを備えた外側本
    体部分と、各々、それぞれの前記スロット内に取付けら
    れている複数本の防振バーと、各スロットの上端を閉鎖
    するウェッジ手段と、を有する回転子において、前記ウ
    ェッジ手段がそれぞれの防振バーに対する前記ウェッジ
    手段の移動を防ぐ固定手段を有することを特徴とする回
    転子。
  2. （２）前記回転子は前記回転子を冷却する手段をさらに
    有することを特徴とする請求項第（１）項記載の回転子
    。
  3. （３）前記冷却手段は半径方向通気手段から成ることを
    特徴とする請求項第（２）項記載の回転子。
  4. （４）前記半径方向通気手段は、前記スロット各々の底
    部に形成された軸方向通気用チャンネルと、各チャンネ
    ルから前記回転子の外部まで半径方向外方に延びる複数
    の通気用スロットとから成ることを特徴とする請求項第
    （３）項記載の回転子。
  5. （５）前記回転子は、冷却ガス源と、前記冷却ガスを前
    記回転子内で循環させる手段と、をさらに有することを
    特徴とする請求項第（２）項、第（３）項又は第（４）
    項記載の回転子。
  6. （６）前記冷却ガスは水素から成ることを特徴とする請
    求項第（５）項記載の回転子。
  7. （７）前記ウェッジ手段は複数個のウェッジ・セグメン
    トから成り、前記セグメントは各々、前記外側本体部分
    の外部と面一をなして装着されるようになった外側部と
    、前記防振バーと対向するようになった内側部と、を有
    し、前記内側部の各端には所定の半径をもつ半円形の凹
    部が形成されていることを特徴とする請求項第（１）〜
    第（６）項のうちいずれか１つの項に記載の回転子。
  8. （８）前記防振バーは各々、前記所定の半径と実質的に
    同一の半径をもつ複数の円形キー溝を有することを特徴
    とする請求項第（７）項記載の回転子。
  9. （９）前記固定手段は前記キー溝と前記半円形凹部とを
    合致させるようになったキー手段から成ることを特徴と
    する請求項第（８）項記載の回転子。
  10. （１０）前記キー手段は、各防振バーのキー溝のうち選
    択された１つのものの中に差込まれる中実キーと、残り
    のキー溝の各々の中に差込まれる複数本のキーと、から
    成ることを特徴とする請求項第（８）項記載の回転子。
  11. （１１）残りのキー溝の各々の中に差込まれる前記複数
    本のキーは、中実キーと割りキーとから成る群から選択
    されることを特徴とする請求項第（１０）項記載の回転
    子。
  12. （１２）前記中実キーは全体的に長円形の平らな面を備
    えた実質的に円筒形の部材であることを特徴とする請求
    項第（１０）項又は第（１１）項記載の回転子。
  13. （１３）前記選択されたキー溝は各防振バーの長さに沿
    う中点に最も近いキー溝であることを特徴とする請求項
    第（１０）項、第（１１）項又は第（１２）項記載の回
    転子。
JP63038449A 1987-02-20 1988-02-20 回転電機用回転子 Pending JPS63228934A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/017,305 US4739207A (en) 1987-02-20 1987-02-20 Wedge locking device in a radially ventilated rotor
US017,305 1987-02-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63228934A true JPS63228934A (ja) 1988-09-22

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ID=21781862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63038449A Pending JPS63228934A (ja) 1987-02-20 1988-02-20 回転電機用回転子

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4739207A (ja)
JP (1) JPS63228934A (ja)
CN (1) CN1012869B (ja)
CA (1) CA1282102C (ja)
ES (1) ES2008977A6 (ja)
IT (1) IT1217994B (ja)

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