KR890001232B1 - 도체 바아 유지방법 및 그 웨징 시스템 - Google Patents

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내용 없음.

Description

도체 바아 유지방법 및 그 웨징 시스템

제1도는 발전기에 본 발명의 응용을 도시한 발전기 고정자의 하부 도시도.

제2도는 발전기 고정자 코어 슬롯에 제공된 본 발명의 측면도.

제3도는 커얼링(curling)웨지와 도브테일(dovetail)웨지의 측면도.

제4도는 본 발명의 방법을 실시하는데 사용된 힘/편향의 곡선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 발전기 고정자 코어 13 : 적층물

15 : 방사상 슬롯 17 : 도브테일 슬롯

19 : 도체 바아 21 : 절연체

13 : 충전물 스트립 25 : 압축 웨지

27,35 : 경사면 31 : 커얼링 웨지

33 : 몸체부분 37 : 도브테일 웨지

39 : 슬롯부분

본 발명은 대형 발전기에 관한 것으로, 특히 고정자 코어 슬롯내에 도체 바아를 유지시키는 개량된 웨징시스템에 관한 것이다.

전기 발전기와 같은 이러한 대형 발전기는 고정자 도체 바아를 통해 발전기 단자에 유도 전압을 전송하는 적층된 고정자 코어를 사용한다. 상기 코어는 나중에 발전기 회전자를 포함하는 환성 하우징에 이미 홈이 파여진 천공 또는 적층물을 조립하여 통상 만들어진다. 조립될때, 홈이 파여진 천공은 고정자 환상의 방사상 내면에서 종료되는 축방향으로 연장한 방사 슬롯을 규정한다. 고정자 바아 또는 도체는 방사상 슬롯내에 놓여지고 웨징 시스템은 발전기가 작동할시에 나타나는 전자기력을 향한 적당한 곳에서 바아를 유지시키기위해 사용된다. 웨징 시스템이 효과적인 것이 아니면, 도체 절연은 계속된 진동에 의해 손상을 입어 결국 발전기를 강제 정지시킨다.

발전기 웨징 시스템의 한 예는 기어씨에게 허여되고 본 발명의 양수인에게 양도한 미합중국 특허 제3,139,550호에 기술되어 있다. 상기 특허에는 고정자 슬롯내의 적당한 곳에 도체 바아를 유지하는 고정자 슬롯에 압축 웨지와 “헤링 보온(herring bone)”웨지를 제공하는 것에 대해서 상세하게 기술되어 있다. 웨지의 헤링 보온 부분은 상기 헤링 보온 웨지가 슬롯에서 철회하지 못하게 하기 위해 사용된다. 특허된 기어씨의 웨지 시스템은 발전기의 연장 기간동안 사용한 후에 생기는 고정자 코어 슬롯내의 고정자 바아의 방사상침해를 보상할 수 없다. 본 발명에 따르면, 이것은 고정자 바아의 잔류 전이를 조절 하는 웨징 시스템내의 유연성이 결핍되어 있기 때문이다. 웨지는 다시 조여질 수 있으나 이것은 면밀히 검사하는데 시간을 소모하게 된다. 그러므로, 연속적인 바아 이동 및 침강 조절하기 위해 잔류 조임 또는 후속 효과를 제공하는 고정자 웨지를 만드는 것이 공업분야에서 매우 필요하게 되었다.

일정한 리플 스프링 형태가 상술한 특허된 웨징 시스템에 결합되어 사용되나, 개량된 결과는 리플 스프링 시스템내의 온도 크리프(creep)때문에 시간이 갈수록 감소 된다는 것을 발견하였다. 이러한 리플 스프링 시스템은 슬롯내의 코일을 접지시키고 방사상 방향으로 이동하지 못하게 하기 위해서 도체 바아의 측면을 따라 배치되었다. 노드만과 슈미트에게 허여된 미합중국 특허 제 3,665,576호 에는 웨징 시스템에 관련된 문제점들에 대해서 기술되어 있고 또한 충분한 잔류힘이 바아가 이동하지 못하도록 기간 경과후에도 유용하게되도록 웨지와 이러한 웨지를 적용한 관련 수압 펌프를 제시하였다. 상기 특허는 잔류 스프링 힘을 사용하는 것을 제시하지 않았으나, 고정자 바아에 고정자 웨지를 인가하기 위해 과다한 힘을 사용하는 것을 제안하였다. 이 노드만등의 특허에는 기간 경과후에 잔류 압력을 남기기 위해 초기의 과다한 힘을 인가하는 것의 중요성뿐만 아니라 과다한 힘의 적당성을 확인하기 위해 파손 부분들의 문제점을 방지하는 동안 얼마만큼의 적당한 힘이 인가되어야 하는지를 아는 중요성에 대해서 기술되어 있다. 게다가, 웨징 시스템에 의해 도체 바아에 인가되는 힘을 교정할 수 있게 하는 것이 매우 필요하다. 더우기, 과다한 힘의 적당성을 결정하기 위해 얼마나 많은 잔류힘이 도체 바아에 인가되어 남아 있는지를 아는 것이 필요하다.

전기 발전기의 주변이 비교적 밀접하기 때문에 비교적 간단하고 복잡하지 않은 건조 또는 수선을 실행하는 메카니즘을 이 주변에 배치해야 한다. 수백개의 이러한 고정자 슬롯 웨지가 통상의 발전기내에 포함되어 있기 때문에, 슬롯 웨지를 적용하는 구조 및 방법이 경제적이고, 효율적이며, 가능한한 시간을 많이 소모하지 말아야 한다는 것이 중요하다.

본 발명은 개량된 고정자 웨지 구조와 사용 초기 및 얼마간 사용한 후에 고정자 바아에 인가된 힘량을 결정 할 수 있도록 고정자 코어 자체에 상기 구조를 적용하는 방법에 관한 것이다. 넓은 의미에서, 본 발명은 고정자 바아가 이동하거나 고정될시에 잔류 스프링힘이 압축 웨지에 미치게 되는 압력내의 이완을 줄일 수 있도록 소위 압축 웨지상에 스프링 부하를 인가하기 위한 수단을 포함한다. 스프링 힘은 상기 스프링 힘이 적당한 곳에 구동되기 때문에 방사상 힘에 비례하는 측정 가능한 편향을 생성하기 위해, 양단부컬에서 웨지의 에지가 웨지에 인가 되는 것으로 명명된 커얼링 웨지로부터 얻어진다. 커얼링 웨지는 고정자 도브테일슬롯내에 장착되는 동안 커얼링 웨지와 맞물리는 도브테일 웨지부재와 압축 웨지를 지탱하는 기다란 몸체 부분을 특징으로 한다.

본 발명의 목적은 발전기를 사용하는 동안 초기 설비 및 사후 검토에도 확실히 고정자 바아를 유지하는 고정자 웨징 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압축 웨지에 인가된 방사상 힘이 측정될 수 있는 고정자 웨징 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 도브테일 웨지가 뒤로 미끄러지지 않게 하는 “헤링 보온”도브테일 웨지 구조의 필요성을 제거하는 고정자 시스템을 제공하는 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 명세서를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 발전기 고정자 코어(11)의 하부를 도시한 것이다. 발전기는 회전자(도시하지 않음)와 고정자 코어를 갖고 있는데, 상기 고정자 코어는 회전자가 발전기내에 조립될시에 회전자를 둘러싸는 환상 구조이다. 고정자 코어는 공지된 형태로 함께 압축되고 키이 바아(도시되지 않음)상에 장착되는 다수의 홈이 파인 천공 또는 적층물(13)으로부터 조립된다. 고정자 코어는 내부 환상 주변(1개만 도시되어 있음)에 떨어져 이격되고 고정자 코어의 축길이를 따라 연장되며 이 분야에서 공지된 도브테일 슬롯(17)내의 방사상 내부에서 종료되는 방사상 슬롯(15)으로 형성된다. 도체(19)는 방사상의 내부 및 외부 바아(19a 및 19b)를 각각 포함하고 있는 약하게 절연된 도체 가닥(도시 하지 않음)을 포함한다. 도체 또는 도체 바아는 주변부에 감긴 전기 절연물(21)을 포함한다.

상술한 내용과 함께 제2도를 참조하면, 충전물 스트립(23)은 바아(19a)로부터 방사상 내향으로 슬롯을 따라 축방향(종방향)으로 연장된다. 다수의 압축 웨지 (25)는 슬롯(15)으로 삽입되고 절연 충전물 스트립(23)을 지탱하기 위해 슬롯(15)의 축길이를 따라 떨어져 이격되어 있다. 압축 웨지는 고정자 바아 웨징 시스템의 조립을 용이하게 하는 대향 경사면(27)으로 형성된다. 웨지(25)의 재질은 도시 및 기술된 형태로 절단되거나 주형될 수 있는 고강도 절연 재질이 좋다. 웨지는 강도를 더 세게 하는 적당한 충전물을 사용한 주형 수지 합성물로 형성되거나 또는 “텍스톨리트 (Textolite)”(제네랄 일렉트릭 캄파니의 등록 상표)와 같은 시판되고 있는 재질로 만들어질 수 있다.

상술한 제1도 및 제2도와 함께 제3도를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예는 압축 블럭상의 경사면과 일치 하는 각 단부에서 경사면(35)으로 종료시키는 종방향으로 연장된 기다란 몸체부분(33)을 갖고 있는 기다란 커얼링 웨지(31)를 포함한다. 커얼링 웨지(31)는 3M 캄파니에서 시판하고 있는 1007 스코치플리 (scotochply)또는 스파울딩 캄파니에서 시판하고 있는 G-11글래스로 양호하게 만들어진다.

커얼링 웨지와 협력하여, 커얼링 웨지는 조립동안 삽입될 수 있는 도브테일 웨지내에 형성된 슬롯 부분(39)을 한 커얼링 웨지와 적당한 곳에서 결합된 도브테일 웨지(37)가 있다. 각각의 도브테일 웨지의 측면(41)은 상기 측면들이 고정자 코어의 도브테일 슬롯(17)내에 안정하게 유지되도록 서로를 향해 경사진다. 도브테일 웨지(37)는 케브라(kevlar)글래스 화합물로부터 양호하게 구성된다. 제3도에서, 도브테일 웨지(37)의 축길이 “a”는 커얼링 웨지의 전체 축 길이보다 짧고, 또한 축길이 “b”보다도 짧다. 이것이 도브테일 웨지에 관련해서 커얼링 웨지의 편향을 촉진시키고 고정자 코어 슬롯으로 커얼링 웨지의 배치를 쉽게 한다.

본 발명을 실시하는 방법은 제4도를 참조하여 기술하겠다. 상기 단계들을 고정자 슬롯속에 고정자 바아를 삽입하는 단계와 방사상의 내부 고정자 바아(19a)와 인접한 총전물 스트립을 장착하는 단계를 포함한다. 그후에, 상기 방법은 충전물 스트립을 지탱하도록 슬롯의 축길이를 따라 적당한 곳에 압축 블록을 삽입한다. 그다음 단계는 도브테일 웨지를 도브테일 슬롯에 삽입하고 적당한 위치로 슬롯을 따라 도브테일 웨지를 슬라이딩 시키는 단계를 포함하고 그후 한 단부가 압축 웨지의 경사면에 접촉할때까지 적당한 곳에 커얼링 웨지를 삽입하는 단계를 포함한다. 도브테일 웨지는 커얼링 웨지의 길이를 따라 대략 중간에 배치되야한다. 커얼링 웨지와 도브테일 웨지는 원하는 경우에 한 조각으로 만들어질 수 있고, 이렇게 만들어져도 본 발명에 따른 것과 유사한 기능을 계속 수행한다는 것이다. 그러나, 2개의 상이한 웨지, 즉 커얼링 웨지와 도브테일 웨지를 각각 제조하는 것이 더 쉽고 이 2개를 결합시킬 이유는 없다. 그러므로, 본 발명은 양호하게 2개의 부분으로 사용하였다. 또한 일반적으로 도브테일 블럭은 균일한 압력이 압축 웨지의 양 경사면에 인가되도록 2개의 압축 블록 사이의 중간에 배치되거나 또는 커얼링 웨지의 단부들 중간에 배치된다.

압축 웨지 뒤에는 커얼링 웨지와 도브테일 웨지가 대략 일렬로 배열되고, 제2압축 웨지는 상기 웨지가 커얼링 웨지의 자유 단부에 접촉될 때까지 슬롯을 따라 축방향으로 구동된다. 그 후에 맬릿(mallet)과 구동기가 도브테일 웨지의 상부면(43)과 같은 공통 기준면에 관련 해서 웨지의 단부를 편향시키도록 사용된다. 편향을 크게 하려면, 인가된 힘이 커야 한다. 이것이 제4도에 그래프로 도시되어 있다.

제4도의 힘과 편향 사이의 관계는 제3도와 관련 하여 다음과 같이 표현될 수 있다.

c=d=1이고 a=1.38인 표준 커얼링 웨지의 경우에, 상기 방정식은 EI=4.04F로 감소된다.

고정자 바아의 바아 힘을 알면, 초기 설정후에 필요한 잔류 편향은 실제 초기 설정을 가정 또는 측정하여 계산될 수 있다. 제4도에 도시한 그래프와 방향 화살표로 도시한 바와 같이, 잔류 편향은 커얼링 웨지에 의해 발휘되어진 힘을 결정하도록 측정될 수 있다. 상기 힘이 바아힘을 초과하면, 어떠한 바아 진동도 생기지 않게 된다.

본 발명을 발전기 고정자 코어에 적용할 시에, 다음의 단계가 취해진다. 즉, 실제 바아 힘을 결정하며, 실제 바아 힘에 상응한 편향을 초과하는 커얼링 웨지내의 편향을 측정하는 단계가 취해진다.

잔류힘에 대한 고정자 웨지 시스템을 분석할시에는 다음의 단계를 구비한다. 즉, 커얼링 웨지의 잔류 편향을 측정하며, 커얼링 웨지내의 잔류힘을 결정하며, 잔류힘이 실제 바아 힘을 초과하는지를 결정하는 단계를 구비한다.

끝으로, 본 발명의 전제는 고정자 웨지 시스템 자체가 조여지는 것이기 때문에, 슬롯내에 웨지들을 유지하기 위한 “헤링 보온(herring bone)구조의 필요성은 웨지들이 커얼링 웨지의 스프링 작용에 의해 적당한 곳에 유지되므로 제거된다.

지금까지 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 기술 하였으나, 이 분야에 숙련된 기술자들은 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않고도 본 발명을 여러가지로 수정 및 변경할 수 있는 것을 주지해야 한다.

Claims (10)

1. 도체 바아의 일부분을 지탱하기 위해, 도체 바아(19)를 도체 슬롯(15)에 삽입시키고 웨지(11)를 상기 도체 슬롯(15)에 삽입시키는 단계를 포함한 발전기 도체 슬롯(15)에 도체 바아(19)를 유지시키는 방법에 있어서, 도체 바아의 일부를 지탱하도록 도체 슬롯을 따라 축방향으로 제1압축 웨지(25)를 슬라이딩 시키며, 도체 슬롯을 따라 축방향으로 도브테일 웨지(37)를 삽입시키며, 커얼링 웨지(31)가 제1압축 웨지(25)와 접촉하고 도브테일 웨지(37)를 지탱할때까지 도체 슬롯을 따라 축방향으로 커얼링 웨지(31)를 삽입시키며, 제2압축 웨지(25)가 커얼링 웨지와 접촉할때까지 도체 슬롯을 따라 축방향으로 제2압축 웨지(25)를 슬라이딩시키며, 도체 바아상의 지탱힘을 증가시키도록 커얼링 웨지(31)의 각 단부를 편향시키기 위해 제2압축 웨지(25)를 또한 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도체 바아 유지 방법.
2. 제1항에 있어서, 커얼링 웨지의 각 단부에서 편향이 대략 동일하도록 커얼링 웨지(31)의 단부들 사이의 대략 중간에 도브테일 웨지(37)를 배치시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 도체 바아 유지 방법.
3. 제1항에 있어서, 커얼링 웨지 단부들의 편향을 측정하며, 편향 측정을 상응한 지탱힘으로 변환시키며, 지탱힘이 침하가 생긴 후에도 공지된 바아힘을 초과할때까지 제2압축 웨지를 구동시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 도체 바아 유지 방법.
4. 발전기내의 도체 바아 슬롯(15)내에 도체 바아(19)를 유지하는 웨징 시스템에 있어서, 도체 바아를 지탱하는 압축 웨지(25)와, 축방향으로 각각의 한쌍의 압축 웨지(25)사이에 배치된 커얼링 웨지(31) 및, 커얼링 웨지를 지탱하고 커얼링 웨지들의 단부 사이의 대략 중간에 배치된 도브테일 웨지(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨징 시스템.
5. 제4항에 있어서, 도브테일 웨지는 상기 도브테일 웨지(37)가 커얼링 웨지 (31)에 걸치도록 축방향으로 연장한 슬롯 부분(39)을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨징 시스템.
6. 제4항에 있어서, 도브테일 웨지(37)의 축길이가 커얼링 웨지(31)의 축길이의 절반보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 웨징 시스템.
7. 제4 내지 6항중 어느 한 항에 있어서, 고정자 코어 슬롯(15)의 축길이를 따라 떨어져 이격되도 도체 바아(19)를 지탱하는 다수의 압축 웨지(25) 및 연장된 커얼링 웨지(31)와 짧은 도브테일 웨지(37)를 포함한 압축 웨지를 지탱하는 탄성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨징 시스템.
8. 고정자 코어의 축길이를 따라 연장한 주변의 이격된 방사상 슬롯(15)을 형성하는 고정자 코오(11)와, 상기 고정자 코어의 방사상 내단부에 웨지형 단면을 각각 가진 고정자 코어 슬롯(15)내에 배치되는 도체 바아(19)를 구비한 형태의 발전기용 고정자 바아 웨징 시스템에 있어서, 축방향으로 떨어져 이격되고 도체 바아(19)를 지탱하는 압축 웨지(25)와, 축방향으로 각 쌍의 압축 웨지(25)들 사이에 배치되고 압축 웨지(25)를 지탱하는 커얼링 웨지(31)와, 커얼링 웨지(31)를 지탱하고 커얼링 웨지의 단부들 사이의 대략 중간에 배치된 도브테일 웨지를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨징 시스템.
9. 제8항에 있어서, 도브테일 웨지는 상기 도브테일 웨지(37)가 커얼링 웨지 (31)에 걸치도록 축방향으로 연장한 슬롯 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨징 시스템.
10. 제8항에 있어서, 도브테일 웨지(37)의 축길이가 커얼링 웨지(31)의 축길이의 절반보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 웨징 시스템.

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