JPH0219694B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は回転電気機械に関するものであり、更
に詳しくは回転電気機械の積層磁心を支持構造フ
レームに結合するためのキーバー構造に関するも
のである。

大形発電機等の大形回転電気機械では、磁性材
料の薄層を積層したもので構成された円筒形の固
定子磁心が使用される。従来の固定子磁心は、固
定子フレームに取り付けられ且つ磁性板セグメン
ト中のダブテール形スロツトにはめ込まれるダブ
テール形キーバーを使つて円筒形のフレーム内に
組み立てられる。固定子磁心全体が完成すると、
固定子磁心の両端に軸方向の力が加えられて、固
定子磁心を実質的に一体物として保持する。

固定子磁心の製作にあたつては、まず円筒形の
外側囲い板の内側に複数の環状ウエブ板が配列さ
れる。次に１組のキーバー、たとえば12個乃至18
個のキーバーが環状ウエブ板の内周に設けた軸方
向に整列したスロツト内にそれぞれはめ込まれ
る。各キーバーはそこから固定子磁心の中心に向
つて半径方向に伸びるダブテール部分を含んでい
る。各磁性板セグメントには、キーバーのダブテ
ール部分をはめ込むことができる複数のダブテー
ル形スロツトが等間隔に設けられている。

大形回転電気機械の固定子磁心に磁力が加わる
と、固定子磁心が僅かに卵形の断面になるように
変形する傾向がある。大形回転電気機械の回転子
がたとえば3600RPMの速度で回転すると、卵形
の変形がそれにつれて回転する。したがつて固定
子磁心のまわりの各点は回転子の回転周波数の２
倍の周波数で周期的に半径方向の力を受ける。磁
性板とキーバーの相対的な振動や回転周波数の２
倍の周波数のうるさい雑音の発生を避けるために
は、キーバーのダブテール部分が磁性板のダブテ
ール形スロツトに密にはまり合うことが不可欠で
ある。

大形回転電気機構の固定子のように大きな構造
では、キーバーのダブテール部分に精密にはまり
合う磁性板のダブテール形スロツトを正確に積み
重ねられるように精度を確立して維持することは
難しい。キーバーを位置ぎめする従来の方法で
は、環状ウエブ板に、矩形のキーバーを受入れる
ためのオーバーサイズの（すなわち寸法が大き目
の）矩形のスロツトが最初に設けられる。次にキ
ーバーは所定位置にブロツキング（blocking）さ
れ、橋絡用Ｕ字形リングを使つて環状ウエブ板に
固定される。Ｕ字形リングはキーバーと環状ウエ
ブ板に溶接され、オーバーサイズのスロツトに生
じるギヤツプを有効に橋絡（bridging）する。Ｕ
字形リングを固定する工程中にこのような整列状
態を維持することは、使用する比較的強力な溶接
により生じる歪みによつて困難となる。キーバー
の整列不良によつてキーバーが磁性板のダブテー
ル形スロツトにはまり合わない場合は、組み立て
が出来るようにキーバーのダブテール部分の縁を
やすりで削るか、または研削することが必要にな
ることがある。このような研削によりはめ合いの
精密さが低下し、振動が生じる惧れがある。した
がつて、キーバーを一層正確に整列させるための
改良された技術が望まれている。

キーバーと環状ウエブ板の界面には大きな機械
的な力が加わる。従来技術のように環状ウエブ板
にオーバーサイズの矩形のスロツトを設けた場
合、特にオーバーサイズのスロツトの角に応力集
中が生じることがあり、これによりひび割れが生
ずることがある。このため、キーバーと環状ウエ
ブ板との間の界面での応力集中の可能性を減らす
技術も望まれている。

発明の目的と要約 したがつて、本発明の１つの目的は従来技術の
欠点を解消した固定子磁心の積層を可能にするキ
ーバー・アセンブリを提供することである。

本発明のもう１つの目的は従来技術の欠点を解
消した回転電気機械の固定子のキーバー、および
環状ウエブ板に対するキーバー界面を提供するこ
とである。

本発明のもう１つの目的はキーバーのダブテー
ル部分の位置ぎめの精度を向上し、かつキーバー
と環状ウエブ板との界面での応力集中を低下させ
る回転電気機械用の固定子磁心の製造方法を提供
することである。

本発明のもう１つの目的は応力集中の可能性が
大幅に低下した回転電気機械の固定子のキーバー
と環状ウエブ板との界面を提供することである。

本発明のもう１つの目的はキーバーの熱による
歪みの発生を大幅に減少した、キーバーを複数の
環状ウエブ板に接続する装置と方法を提供するこ
とである。

簡単に述べると、本発明は円柱形部分とダブテ
ール形部分をそなえたキーバーを使つて固定子磁
心の磁性板を固定子フレームの環状ウエブ板に固
定するための装置と方法を提供する。キーバーの
円柱形部分は、環状ウエブ板に正確にあけられ、
かつ軸方向に整列した円筒形の孔に密にはまり合
う。予備組み立て中に、ダブテール形部分を半径
方向内側に向けた状態でキーバーの円柱形部分が
環状ウエブ板の整列した円筒形の孔の中に挿入さ
れる。穿孔された円筒形の孔の位置が正確である
ため、溶接前のキーバーの弦方向（円周方向）の
位置ぎめが達成される。溶接中、キーバーは半径
方向内向きに引かれ、このため円柱形部分と円筒
形の孔との間のすべての間隙は円柱形部分の半径
方向外側に存在することになる。

本発明の一態様によれば、回転電気機械の固定
子用の装置として、複数の環状ウエブ板、環状ウ
エブ板を相互に平行に固定する手段、複数の環状
ウエブ板の各々の内側の縁に弦方向に等間隔で設
けられ、軸線が固定子の軸線と平行な複数の円筒
形の孔、複数の円筒形の孔の各々の周縁がその対
応する環状ウエブ板の内側周縁で中断されること
により形成された開口、複数の環状ウエブ板の
各々に設けられた複数の円筒形の孔の内の対応す
る円筒形の孔を軸方向に整列させて複数組の軸方
向に整列した円筒形の孔を形成するように働く固
定手段、複数の円筒形の孔の数と等しい数だけ設
けられて、各々、複数組の軸方向に整列した円筒
形の孔の１つに正確にはめ合わせることのできる
円柱形部分と、前記開口を通つて固定子の中心に
向つて半径方向に伸びるダブテール形部分を含む
複数のキーバー、キーバーを堅固に環状ウエブ板
に固定するため複数の円筒形の孔の各々とその対
応するキーバーの円柱形部分との界面に設けられ
た少なくとも１つの溶着ビード（bead）、ならび
に積み重ねて固定子磁心を形成できる複数の扇形
磁性板であつて、各磁性板が少なくとも第１と第
２のダブテール形スロツトを含み、この第１と第
２のダブテール形スロツトの中に隣接した一対の
キーバーのダブテール形部分をはめ込むことによ
り扇形磁性板を環状ウエブ板に固定することがで
きるような複数の扇形磁性板を含む。

本発明の１つの特徴によれば、回転電気機械の
固定子を組み立てる方法として、複数の環状ウエ
ブ板を相互に平行に整列させて円筒体を形成する
こと、複数の環状ウエブ板の各々の内側の縁に弦
方向に等間隔で複数の円筒形の孔を形成し、この
とき複数の円筒形の孔の各々が前記円筒体の軸線
と平行な軸線を有し、かつ環状ウエブ板の内側の
円周で中断されて開口をつくるように形成するこ
と、複数の環状ウエブ板の複数の円筒形の孔の対
応するものを整列させることにより複数組の軸方
向に整列した円筒形の孔を形成すること、複数組
の軸方向に整列した円筒形の孔の各々にキーバー
の円柱形部分を挿入すること、各キーバーのダブ
テール形部分が開口を通つて前記円筒体の中心に
向つて伸びるようにすること、ダブテール形部分
を回転方向に整列させてダブテール形部分がすべ
て弦方向に等間隔となるようにすること、キーバ
ーと円筒形の孔との界面近傍でキーバーに半径方
向内向きの力を加えることにより円柱形部分を円
筒形の孔の半径方向内側部分と接触するように引
つ張ること、半径方向内向きの力を維持しつゝ界
面に溶着ビードを設けること、ならびに円柱形部
分と円筒形の孔との間のすべての界面に溶着ビー
ドが含まれるまで半径方向内向きの力を加え、か
つ溶着ビードを設ける工程を反復することを含
む。

本発明の上記および他の目的、特徴、および利
点は図面を参照した以下の説明により明らかとな
ろう。図面で類似の参照番号は同一の構成要素を
表わす。

好適実施例の詳しい説明 本発明の説明を行なう前に、本発明の構成と利
点を明らかにするための背景として従来技術を簡
単に説明する。

第１図に従来技術にしたがつて構成された固定
子の一部１０を示してある。その一部のみを図示
してあるが、外側囲い板１２は固定子１０の外側
寸法を規定する円筒形の完全な囲いを形成する。
複数の環状ウエブ板１４（図には１つのウエブ板
の一部だけを示している）が、外側囲い板１２の
内側に軸方向に間隔を置いて配置されている。図
示の固定子１０の構成では、環状ウエブ板１４は
溶着ビード１６を使つて外側囲い板１２に堅固に
固定されている。かわりの構成（図示しない）と
して、環状ウエブ板１４をスプリング・バーに堅
固に固定し、このスプリング・バーを外側囲い板
１２に固着してもよい。後で述べる本発明の目的
のためには、これらの直接固定する構成とスプリ
ング・バーを用いて固定する構成は同等と考えら
れ、本発明は選択した特定の構成に限定されな
い。

従来技術の装置では、図には１つだけ示してあ
るが、複数のオーバーサイズの矩形のスロツト１
８が各環状ウエブ板１４の内側周辺に沿つて等間
隔に配置される。第１図に示すオーバーサイズの
矩形のスロツト１８の内の特定の１つのスロツト
は他の環状ウエブ板１４の各々の対応するオーバ
ーサイズの矩形のスロツト１８と正確に整列させ
られている。オーバーサイズの矩形のスロツト１
８の中に矩形のキーバー２０が配置され、キーバ
ーとオーバーサイズの矩形のスロツト１８との間
にはかなりの間隙２２が残される。Ｕ字形リング
２４が間隙２２を橋絡し（すなわち、間隙２２を
覆うように延在し）、オーバーサイズの矩形のス
ロツト１８を取り囲む環状ウエブ板１４の表面に
重なり合つている。矩形のキーバー２０は溶着ビ
ード２６によつてＵ字形リング２４に固定され
る。これはＵ字形リング２４の両側で行なうこと
が好ましい。同様に、Ｕ字形リング２４は溶着ビ
ード２８によつて環状ウエブ板１４に固定され
る。これもＵ字形リング２４の両側で行なうこと
が好ましい。すなわち、従来技術の構成では、Ｕ
字形リング２４よりなる中間構造を使つて矩形の
キーバー２０を環状ウエブ板１４に固定するため
に総計４個の溶着ビードが用いられる。矩形のキ
ーバー２０からダブテール部分３０が半径方向内
向きに伸びている。ダブテール部分３０は磁性板
３４のダブテール形スロツト３２と係合。

更に図示するように、通常の通電導体３８を収
容するために固定子１０は複数の固定子スロツト
３６が設けられる。従来、導体３８はダブテール
形バー４０を使つて固定子スロツト３６の中に保
持される。

第１図の従来技術の構造の製造理論は各矩形の
キーバーのまわりに間隙２２を設けて、これを利
用するということに基づいている。各矩形のキー
バー２０は、その対応する環状ウエブ板１４に固
定する前に、所要の弦方向間隔（キーバー相互の
接線方向の間隔）、および隣接部材に対する所要
の半径方向の間隔が得られるように所定位置にブ
ロツキングされる。間隙２２により、この弦方向
間隔を達成するためにオーバーサイズの矩形のス
ロツト１８に対する矩形のキーバー２０の位置を
調節できる。弦方向間隔と半径方向間隔が達成さ
れると、溶着ビード２６および２８が形成されて
矩形のキーバー２０をその場所に堅固に固定す
る。この工程によりかなりの量の熱が環状ウエブ
板１４と矩形のキーバー２０に注入されるので、
これらの構成要素に歪みが生じ、その結果として
整列不良が生じることがある。このような整列不
良によつてダブテール部分３０とダブテール形ス
ロツト３２との間のはめ合い精度が損なわれた場
合、ダブテール部分３０から材料を削り取つて無
理にはめ込むとゆるみが生じることがある。この
ゆるみによつて、組み立て直後またはその後での
使用中に残留応力が解放されたときに雑音が発生
することがある。

オーバーサイズの矩形のスロツト１８では矩形
の形状を使つているため、ダブテール部分のはめ
合いがゆるくなる可能性があるだけでなく、スロ
ツトの角４２に応力集中が生じることがあり、そ
の結果その近傍にひび割れが始まることがある。
同様の問題はＵ字形リング２４の内側の角４４に
も起り得る。

本願発明者の発見したところによればキーバー
の弦方向間隔および半径方向間隔を設定する際の
所要の精度は新しい装置と方法を使うことにより
一層容易かつ正確に達成することができる。この
新しい方法では、キーバーを故意に間隙２２の中
に配置して後で所望の位置にブロツキングするこ
とができるようにするかわりに、キーバーの初期
の位置ぎめの際に精度が得られる。更に、上記の
従来技術の説明で述べた種類のキーバーと環状ウ
エブ板との界面での応力集中をかなり低減するか
または除去してしまうやり方を本願発明者は発見
した。

次に第２図および第３図には本発明の一実施例
による固定子４６の一部が示されている。円形の
孔４８が環状ウエブ板１４′の半径方向内側の縁
にあけられる。円柱形のキーバー５０は、円形の
孔４８に正確にはめ込むことができる円柱形部分
５２とそれから半径方向内向きに伸びるダブテー
ル形部分５４を含む。

従来技術ではオーバーサイズの矩形のスロツト
１８を正確に機械加工しなければならないのに対
して、通常の工場の機械を用いて充分な精度で環
状ウエブ板１４′の内側周縁近傍に円形の孔４８
の位置を定め得ること、また溶着ビード５６を形
成する前に円柱形のキーバー５０の最終的なブロ
ツキングを必要としないことを本願発明者は発見
した。そのかわりに、簡単な治具（図示しない）
を用いて隣接する円柱形のキーバー５０の弦方向
間隔を設定することができる。この治具はまた溶
接の前と溶接中に各円柱形のキーバー５０に半径
方向内向きの力を加えるのにも用いられ、円柱形
部分５２の周囲表面を公知の関係で円形の孔４８
にしつかりと接触させる。すなわち、溶接中に円
柱形のキーバー５０が半径方向内向きに引つ張ら
れているとき、すべての間隙は円柱形部分５２の
半径方向外側部分に存在することになる。このよ
うにして、円柱形部分５２と円形の孔４８との間
のはめ合いと間隙についての製造公差に実質的に
独立に標準位置が設定される。本発明によればダ
ブテール形部分の弦方向間隔と半径方向間隔の精
度が充分に改善されるので、磁性板３４の積層プ
ロセス全体を通してダブテール形部分５４とダブ
テール形スロツト３２との間に精密なはめ合いが
得られる。したがつて、従来のようにやすりがけ
や研削によつて無理にはめ込むことによりはめ合
いのゆるみが生じて、その結果として固定子４６
に振動や騒音が生じるということはなくなる。

また円形の孔４８を使用しているため、従来技
術のように矩形のスロツトの角に応力集中が生じ
る危険性がなくなる。円形の溶着ビード５６も従
来技術のほぼ矩形の溶着ビードで起り得る応力集
中を防ぐ。最後に、円柱形部分５２の円形の孔４
８に対する密なはめ合いにより、従来技術のＵ字
形リング２４等の橋絡用要素を設ける必要はな
い。その結果、溶接量したがつて熱による歪みは
半分以下になる。すなわち、Ｕ字形リング２４を
矩形のキーバー２０に固定するための一対の溶着
ビードとＵ字形リング２４を環状ウエブ板１４に
固定するための別の一対の溶着ビードのかわり
に、本発明では環状ウエブ板１４′の各々の側に
１つ、すなわち一対の溶着ビード５６が用いられ
る。

以上、図面を参照して本発明の実施例を説明し
てきたが、本発明はこれらの詳細な実施例に限定
されるものではなく、当業者には特許請求の範囲
に記載された本発明の範囲または趣旨から逸脱す
ることなく種々の変更と変形を行なうことができ
ることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による固定子フレームと固定
子磁心の積層体との間のキーバー界面の端面図で
ある。第２図は回転電気機械の固定子の一部の斜
視図であり、本発明の一実施例による円柱形のキ
ーバー構成を示す図である。第３図は第２図の円
柱形のキーバー界面の詳細な端面図である。 （符号の説明）、１４′……環状ウエブ板、３２
……ダブテール形スロツト、４６……固定子、４
８……円形の孔、５０……円柱形のキーバー、５
２……キーバーの円柱形部分、５４……キーバー
のダブテール形部分、５６……溶着ビード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転電気機械の固定子用の装置であつて、 複数の平行な環状ウエブ板、 上記複数の環状ウエブ板の各々の内側の縁に弦
   方向に等間隔で設けられ、軸線が上記固定子の軸
   線と平行な複数の円筒形の孔を含み、 上記複数の円筒形の孔の各々の周辺はその関連
   する環状ウエブ板の内側周縁で中断されて開口を
   形成しており、 上記複数の環状ウエブ板の各々にある上記複数
   の円筒形の孔の内の対応する円筒形の孔は軸方向
   に整列されていて複数組の軸方向に整列した円筒
   形の孔を形成しており、 更に、上記複数の円筒形の孔の数と等しい数だ
   け設けられていて、各々、上記複数組の軸方向に
   整列した円筒形の孔の１つに正確にはまり合うこ
   とのできる円柱形部分と、上記開口を通つて上記
   固定子の中心に向つて半径方向に伸びることので
   きるダブテール形部分を含む複数のキーバー、 上記キーバーを上記環状ウエブ板に堅固に固定
   するため上記複数の円筒形の孔の各々とその対応
   するキーバーの円柱形部分との間の界面に設けら
   れた少なくとも１つの溶着ビード、を含むことを
   特徴とする回転電気機械の固定子用の装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   固定子磁心を構成するように積み重ねることので
   きる複数の扇形磁性板を含み、上記複数の扇形磁
   性板の各々が少なくとも第１および第２のダブテ
   ール形スロツトを含み、上記扇形磁性板を上記環
   状ウエブ板に固定するために隣り合う一対の上記
   キーバーのダブテール形部分が上記第１および第
   ２のダブテール形スロツトの中にはめ込むことが
   できる装置。 ３ 回転電気機械の固定子の組み立てるための方
   法であつて、 複数の環状ウエブ板を相互に平行に整列させて
   円筒体を形成し、 上記複数の環状ウエブ板の各々の内側の縁に弦
   方向に等間隔で複数の円筒形の孔を形成し、この
   とき上記複数の円筒形の孔の各々が上記円筒体の
   軸線と平行な軸線を有し、また上記環状ウエブ板
   の内側周縁の所で中断されて開口を形成してお
   り、 上記複数の環状ウエブ板にある上記複数の円筒
   形の孔の対応するものを整列させて複数組の軸方
   向に整列した円筒形の孔を形成し、 上記複数組の軸方向に整列した円筒形の孔の
   各々の中に円柱形のキーバーの円柱形部分をそれ
   ぞれ挿入し、 上記各円柱形のキーバーのダブテール形部分が
   上記開口を通つて上記円筒体の中心に向つて伸び
   るようにし、 上記ダブテール形部分を回転方向に整列させて
   上記ダブテール形部分をすべて弦方向に等間隔と
   なるようにし、 円柱形のキーバーと上記円筒形の孔との界面近
   傍でこのキーバーに半径方向内向きの力を加える
   ことにより、上記円柱形部分を引つ張つて上記円
   筒形の孔の半径方向内側部分と接触させ、 上記半径方向内向きの力を維持しつつ上記界面
   に溶着ビードを設け、 上記円柱形部分と上記円筒形の孔との間のすべ
   ての上記界面に上記溶着ビードが設けられるま
   で、半径方向内向きの力を加えて溶着ビードを設
   ける工程を繰り返えす各工程を含むことを特徴と
   する方法。