JPH03198634A - 界磁コネクタ - Google Patents

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】 発明の背景 この発明は全般的に大電流電気コネクタ、更に具体的に
云えは、発電機又は電動機の回転子にある主界磁コイル
に電気接続を施すのに使うのに適したコネクタに関する
。

大形電動機及び発電機は、電力を発生する為、並びに船
舶又は船上の用途の為に、工場及び工業的なプロセスで
使われている。舶用では、発電に使われる場合が多い。

船舶の推進装置では、船舶のプロペラを駆動する動力を
発生するのに使われる。これら並びにその他の用途で、
大形電動機及び発電機は反復的な始動及び停止をする。

この様な大形発電機又は電動機の故障は重大事と考えら
れ、この様な機械では運転の信頼性が何よりもの条件で
ある。故障により、工場及び電力系統の運転に重大な影
響があることがあるし、舶用の場合は、船舶が必要な動
力を供給する能力、或いは操船及び進路を保つ能力にさ
え影響がある。舶用で要求される極端な信頼性の１例と
して、顧客の仕様では、優に５０，０００回を越える始
動及び停止の循環的な負荷条件を舶用設備が充たすこと
が要求されることがある。更に、この様な厳しい条件を
充たす保証の為、発電機及び電動機は、必要な回数を優
に越える様な始動／停止の信頼性のある循環的な負荷条
件を充たす様に設計しなければ０ ならない。

寸法及び重量が相当ある大形発電機及び電動機の反復的
な始動／停止サイクルの問題は、発電機及び電動機の種
々の部品に加わる相当の慣性力及び熱的な力と歪みの為
に起る。例えは、発電機又は電動機の軸線からある距離
の所にある部品はかなりの遠心力を受け、拘束されてい
る部品が、その通路の曲率中心から遠ざかる向きの力で
、その拘束に反作用をする。この遠心力は、物体の質量
とその求心加速度との積に直接的に関係する。部品が回
転軸線からかなりの距離の所に配置されている大形発電
機及び電動機では、こう云う力は特に問題である。この
様な部品として、回転子の周りに配置されていて、発電
機又は回転子の軸線並びに鉄心から外へ飛出さない様に
、接着剤、コイルのくさび、押えリング及びその他の拘
束機構によって拘束されている界磁コイルがある。

例えば界磁コイル励磁機に接続する為に、界磁コイルを
端子に接続する電気コネクタは、遠心力、並びに発電機
又は電動機を始動又は停止する度に、回転子に対して界
磁コイルを動かそうとするその他の力を含めて、種々の
力の作用を受ける。この様な発電機及び電動機で、コネ
クタがリンクとして潜在的に弱いと云う問題が生じてい
る。

反復的な始動／停止サイクルに耐える様に設計された１
つのコネクタは、多数の薄い飼葉を互いに結合して、一
体のコネクタとした葉状構造を利用している。動きを制
限すると共に、始動／停止サイクルによる反復的な応力
に抵抗する為、その全体的な形はＵ字形又はヘアピン形
の曲げ部を含む。ヘアピンの上側ジョーは界磁コイルと
平行であって、それと接続されている。下側ジョーはジ
ョーの頂点から遠い方の端に、垂直部分又は下向きに伸
びる部分を持ち、それが回転子を通って界磁励磁機へ伸
びる端子に接続される。この端子は、発電機の界磁コイ
ルに給電する為に直流電流を供給する励磁機に接続する
ことが出来る様にする。

この様な構成では、多葉が界磁コイルから発電機の回転
軸線と平行に伸び、その後ヘアピン又はＵ字形弯曲部を
通ってから、半径方向に伸びる端子に接続する為に、略
直角に曲げられる。頂点の周りの各々のジョーの厚さは
、ジョーを閉める傾向を持つ撓みの力を吸収する様に、
ジョーを撓み易くする為に、ジョーの幅よりずっと小さ
い。この構成では、始動／停止サイクルによって、コイ
ルと端子の間に発生される主な慣性力が、ヘアピンのジ
ョーの間に印加され、この様な動き及び力を吸収する為
に、ジョーを撓まぜる傾向がある。

こう云うコネクタ装置は、多くの用途にとって、を効で
あり動作の信頼性があることが証明されている。然し、
信頼性を更に高め、特に始動／停止運転のサイクル増に
耐える能力を高める必要性と、この様に増加したサイク
ルにわたって疲労による故障に耐える必要性との為、−
層増加した始動／停止サイクルに耐える様な更に信頼性
のあるコネクタに対する要望が生じた。

発明の目的と要約 この発明の目的は、始動／停止の高い循環的な負荷能力
を持つ発電機又は電動機用の改良された主界磁コイル・
コネクタを提供することである。

３ この発明の別の目的は、発電機又は電動機の反復的な始
動及び停止に耐えると共に、疲労耐力を高めた改良され
た界磁コネクタを提供することである。

上に述べた目的を念頭において、この発明のこう云う目
的が一体の主界磁コネクタによって達成される。このコ
ネクタは略り字形の形を持ち、中間接続部分の１端に界
磁コイル接続部分を持つと共に他端に端子接続部分を有
する。中間接続部分の端面は互いに直角であって、中間
接続部分の厚さより実質的に大きな距離だけ、直交方向
に伸び、中間部分の中心領域に溝孔が設けられて、中間
接続部分の端面に対して垂直に伸びる。更に具体的に云
うと、界磁コイル接続部分が、端子接続部分と全体的に
平行に、それに向って伸びる、界磁コイルとの電気接続
用の形にした拡大パッドを含む。

端子接続部分が拡大されていて、コネクタを端子の柱と
接続する為の中心中孔を持ち、ろう付けのガスが脱出出
来る様にする通路が設けられる。始動／停止ザイクルの
間のコネクタの撓みが、界磁４ コイル接続部分に隣接して、中間接続部分の面に略垂直
に加えられる。

実施例の説明 最初に第１図について説明する。発電機１０は一部分し
か示してないが、主界磁コイル１２を持ち、これは巻線
又はスタック１４．１６．１８゜２０．２２を１９．２
３に示す様なコネクタで互いに接続しである。これは、
係属中の米国特許出願番号第４５３，３０４号（１９８
９年１２月２０日出願）に記載される様な界磁コイル磁
極間コネクタを含んでいてよい。界磁コイル１２が主界
磁コネクタ３０を介して端子集成体３２に接続される。

端子集成体は回転子又は回転子スピンドル３４を通り抜
けて、界磁励磁機の端子バー３６に接続される。励磁機
が、係属中の米国特許出願番号第３１２，２６６号（１
９８９年２月２１日出願）に記載されている様に、端子
バー３６を介して、発電機の界磁に励磁直流電流を供給
する。押えリング４０が１２に示す様なコイルを回転子
３４上の所定位置に保持し、回転子が回転した時、遠心
力によってコイルが発電機１０の回転軸線３５から離れ
る向きに外へ飛出さない様にする。

第２図について説明すると、主界磁コネクタ３０は、導
電度の高い、無酸素銅の１個の部材から加工した一体の
部材であり、界磁コイル側の端４６、端子集成体側の端
４８及び中心の接続部分５０を含む。

主界磁コネクタ３０の界磁コイル側の端４６は、全体的
に矩形の部分６４と丸くした先端部分６６（第４図）と
を含み、接続部分５０からずれている。即ち、第２図に
見られる様に、界磁コイル部分４６の大部分は、接続部
分５０よりも端子集成体側の端４８の方へと下側にある
。

次に第２図、第３図及び第４図について説明すると、端
子部分４８は全体的に矩形の断面であって丸くした縁７
０，７２，７４．７６を持ち、中心の中孔６０を自″し
、これが端子集成体３２（第１図参照）の円柱形の柱３
３を取囲むと共に、それに接続される様になっている。

空気抜き孔６２が中心中孔６０の内面の中心領域から伸
びていて、端子部分４８が円柱形柱３３にろう付けされ
た時、ろう付け過程によって発生されたガスが、この中
心領域から主界磁コネクタ３０の外側へ出る通路となっ
ている。ろう付け過程のガスが、主界磁コネクタ３０が
円柱形柱３３に完全に坐着している時でも、空気抜き孔
の通路６２から脱出することが出来る様に保証する為、
通路６２が中心中孔６０の内面７８の上方の途中まで伸
びている。

第２図及び第５図に一番よく示されている様に、溝孔８
４が、接続部分の外面８６及び内面８８と略平行に、接
続部分５０の中心領域に沿って、その中を通り抜ける。

接続部分５０は、界磁コイル側の端４６に隣接した第１
の端面５２及び、端子側の端４８に隣接した第２の端面
５４を持ち、これらは頂点に対して互いに直角であり、
第１及び第２の端面の中心に溝孔８４が配置されている
。

端子部分４８の溝孔８４は丸くした部分又は朝顔形部分
９２まで伸びる。この部分が接続部分５０を（第５図に
一番よく示されている様に）端子部分４８の内、端子部
分４８の上面１００，１０１７ の間の線９８で定める領域に結合する。線９８を越えて
伸びる弯曲部分１０２は、溝孔８４の端の中での切削工
具の作用によって生ずる。同様に、溝孔８４は、その上
端では、領域１０６で終端する。この領域は界磁コイル
部分４６の内面１０７゜１０９と一線上にある。第２図
及び第３図に示す様に、第１及び第２の端面５２，５４
は、端面の厚さより若干大きな距離だけ、直交する向き
に伸び、同様に溝孔８４が、第１及び第２の端面と平行
に、接続部分５０の中を同じ距離だけ伸びる。

主界磁コネクタ３０の界磁コイル部分４６が、ろう付け
の様な適当な手段により、巻線又はコイル・スタック１
４の端で、銅部材１０８に接続される。銅部材１０８（
第１図参照）は開口１１０を持ち、これは主界磁コネク
タ３０の界磁コイル部分４６の外面の形と同形である。

丸くした又は朝顔形の部分９６が、丸くした又は朝顔形
の部分９２と同様に、主界磁コネクタ３０の接続部分５
０を界磁コイル部分４６に結合する。

疲労による故障に対する所望の耐力、極めて高８ い信頼性及び長い寿命と共に、適当な可撓性を持たせる
為に、主界磁コネクタ３０を正しい寸法にするには、か
なりの努力が払われた。好ましい実施例では、第３図及
び第４図に示す主界磁コネクタ３０の厚さは２．００吋
であり、端子部分４８は１辺０．９４吋であり、丸くし
た縁７０，７２゜７４．７６の半径は１．１８吋である
。端子部分４８の中心中孔６０の直径が０．５００吋で
深さが０．６９吋であり、空気抜き通路６２は直径が０
．０６吋で深さが０．４７吋である。第４図に示す様に
、端子部分４８と接続部分５０を接続する１１４に示す
様な丸くした部分の半径は０，１２吋である。

第２図、第３図及び第５図に最もよく示されている様に
、接続部分５０の厚さは０．１５吋であるが、溝孔８４
は中心に配置されていて、幅０゜０３吋である。丸くし
た又は朝顔形の部分９２の半径は０．２５吋であり、中
心部分５０の端の内側半径は０．５１吋であり、その中
心はコネクタの底の上方１，６２吋の所にある。主界磁
コネクタ３０の合計の高さは２．３９吋であり、端子部
分４８の高さは０．９４吋である。主界磁コネクタ３０
の界磁コイル部分４６の高さは１，００吋であり、主界
磁コネクタ３０の端子部分４８の幅は０，９４吋であり
、界磁コイル部分の幅は０゜５３５吋である。

更に、中心中孔６０の中心の周りの、主界磁コネクタ３
０の界磁コイル部分４６（第４図参照）の丸くした部分
６６の内側半径は１．７５吋であり、主界磁コネクタ（
第２図及び第３図参照）の全体的な高さは２．３９吋で
ある。端子部分４８の開放端から上に測った面６１（第
３図参照）の高さは０．４３吋である。接続部分５０の
溝孔８４の垂直中心線から領域１０６の中心までの距離
は１．２１５吋である。主界磁コネクタ３０に加わる撓
み応力及び力によりよく抵抗する為、大部分の尖った縁
は丸くし、丸くした隅１１８，１２０．１２２，１２４
は内側半径が０，１８吋であり、丸くした隅１２８，１
３０，１３２，１３４の半径は０．１２吋であり、丸く
した隅１３８゜１４０の半径は０．１２吋であり、中心
中孔６０の内側端にある丸くした隅の半径は０．０６吋
である。

第２図に示した矢印１１４は、回転子か回転する時、遠
心力の作用により、発電機１０の回転子３４に取付けら
れた端子集成体３２と主界磁コイル１４の間の全体的な
動きの方向′を示す。力及び撓みが主に全体的にＬ字形
コネクタの１つの脚部に対して加わることに注意された
い。この発明では、解析及び試験により、従来普通の、
並びに我々も従前は思っていた考え方とは逆に、ヘアピ
ン形の多層の薄い葉状コネクタがヘアピンのジョの間で
撓むことは、この発明で可能な始動／停止サイクルに対
して要求される非常に高い負荷能力、疲労による故障耐
力、極めて高い信頼性及び長い寿命を与えるものとして
は頓りにならないことが判った。

この為、この発明は、疲労か極く少ないか或いは全くな
い状態で撓むと共に自重を支え、適切な通電容量を持ち
、特にろう付け個所に於ける応力１ の集中をなくし又は最小限にし、しかも始動／停止の非
常に高い循環的な負荷能力を持つ一体の最適にしたコネ
クタの形状を提供する。

この発明を大形発電機に適用した場合を説明した。これ
は大形電動機にも同じ様に使うことが出来る。更に、上
に述べた寸法は、回転子の界磁巻線の形状によって変化
する。従って、この発明をある好ましい実施例について
説明したが、この発明の範囲内で、構造の細部、部品の
配置と組合せ及び材料の種類に種々の変更を加えること
が出来ることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を用いた発電機の一部分の
断面図、 第２図は第１図に示した界磁コイルと端子との間のコネ
クタの拡大側面図、 第３図は第１図に示したコネクタの正面図、第４図は第
３図のコネクタの底面図、 第５図は第４図に丸で囲った部分を拡大して示す断面図
である。 ２ 主な符号の説明 １２：界磁コイル ３２：端子集成体 ３４：回転子 ４６：界磁コイル部分 ４８：端子部分 ５０：中心接続部分 ５２．５４：第１及び第２の端面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、界磁コイル巻線が回転子に配置されていて、当該機
   械の回転子に端子が固定されていて、該界磁コイル巻線
   に電気接続を施す様になっている、反復的な始動及び停
   止をする発電機又は電動機の様な回転自在の電気機械で
   、界磁コイルを前記端子に接続する全体的にＬ字形の界
   磁コネクタに於て、 前記界磁コイルに電気接続される界磁コイル部分と、前
   記端子に電気接続される端子部分と、前記界磁コイル部
   分及び前記端子部分の間の接続部分とを有し、 該接続部分は、前記界磁コイル部分に接続された第１の
   端面、及び前記端子部分に接続された第２の端面を持ち
   、該第１及び第２の端面が頂点に対して互いに略直角で
   あり、 前記接続部分は、前記端面の厚さよりかなり大きい距離
   だけ、前記第１及び第２の端面から直交する向きに伸び
   、 前記第１の端面は、界磁コネクタが前記界磁コイル及び
   前記端子の間に接続されている時、機械の軸線に対して
   略平行に伸びている界磁コネクタ。 ２、前記界磁コイル部分が界磁コイルに電気接続する為
   の拡大パッド部分を含む請求項１記載の界磁コネクタ。 ３、前記界磁コイル部分の拡大パッド部分が前記接続部
   分と一体であって、前記第２の端面に対して略平行な軸
   線の周りに曲率を持つ丸め端部を含む請求項２記載の界
   磁コネクタ。 ４、前記界磁コイル部分の拡大パッド部分が前記第１の
   端部からずれていて、該拡大パッド部分の大部分が前記
   端子部分と全体的に平行に、該端子部分に向って伸びて
   いる請求項２記載の界磁コネクタ。 ５、前記界磁コイル部分の拡大パッド部分の略全部が前
   記端子部分と全体的に平行に、且つそれに向って伸びて
   いる請求項４記載の界磁コネクタ。 ６、前記接続部分が第２の端面の厚さに較べて拡大され
   ていて、その端に中心中孔を持ち、該中孔が、それを接
   続する端子の柱部分を取囲む様になっている請求項１記
   載の界磁コネクタ。 ７、前記中孔及び柱が略円筒形である請求項６記載の界
   磁コネクタ。 ８、前記中孔の内側端領域から前記接続部分を通る空気
   抜き孔が伸びていて、前記中孔から界磁コネクタの外側
   までの通路となっている請求項７記載の界磁コネクタ。 ９、界磁コネクタの端子部分が端子の柱部分にろう付け
   されており、前記通路はろう付け過程から生ずることの
   あるガスを中孔から脱出させることが出来る様にしてい
   る請求項８記載の界磁コネクタ。 １０、接続部分に溝孔が設けられていて、該溝孔は前記
   接続部分と略平行に伸びている請求項９記載の界磁コネ
   クタ。 １１、前記溝孔が前記第１及び第２の端面の中で略中心
   合せされており、前記接続部を通り抜ける請求項１０記
   載の界磁コネクタ。 １２、前記接続部分に溝孔が設けられていて、該溝孔が
   前記接続部分に沿って、それと略平行に伸びている請求
   項５記載の界磁コネクタ。 １３、前記溝孔が接続部分の中で略中心合せされていて
   、該接続部分を通り抜ける請求項１２記載の界磁コネク
   タ。 １４、前記端面の厚さに対する前記実質的な距離の比が
   １０より大きい請求項２記載の界磁コネクタ。 １５、前記比が１３程度である請求項１４記載の界磁コ
   ネクタ。 １６、前記接続部分に溝孔が設けられていて、該溝孔は
   前記接続部分の厚さの１／５程度であり、前記溝孔が前
   記接続部分と略平行に、その中を通り抜ける請求項１５
   記載の界磁コネクタ。 １７、前記溝孔が前記接続部分の中で略中心合せされて
   いて、それを通り抜ける請求項１６記載の界磁コネクタ
   。 １８、一体のＬ字形コネクタが導電度の高い銅である請
   求項１７記載の界磁コネクタ。 １９、銅が無酸素銅である請求項１８記載の界磁コネク
   タ。 ２０、Ｌ字形界磁コネクタの略全ての隅が丸められてい
   る請求項１９記載の界磁コネクタ。 ２１、前記端子部分が、隅を丸めた実質的な矩形の断面
   を持つと共に、前記端子部分に隣接して接続部分の方向
   に伸びる中心中孔を持つ請求項２０記載の界磁コネクタ
   。 ２２、界磁コイル巻線が回転子に設けられていて、機械
   の回転子に端子が固定されて、界磁コイル巻線に電気接
   続を施す様になっている、反復的な始動／停止をする発
   電機又は電動機の様な回転自在の電気機械で、始動／停
   止の循環的な高負荷能力を持つコネクタに於て、 界磁コイル接続部分及び端子接続部分が、９０°程度の
   曲げ部を含む一体の中間接続部分によって一緒に結合さ
   れている略Ｌ字形の部材を有し、前記界磁コイル接続部
   分は界磁コイルに接続する為の拡大した面を持ち、 前記中間接続部分は界磁コイル部分に隣接した第１の端
   面、及び端子部分に隣接した第２の端面を持ち、該第１
   及び第２の端面が弯曲している前記曲げ部の周りで互い
   に接続されており、 前記中間接続部分は、前記端面の厚さよりかなり大きな
   距離だけ、前記第１及び第２の端面から直交する向きに
   伸び、 前記第１の端面は、界磁コネクタが界磁コイルと端子の
   間に接続されている時、機械の軸線に対して略平行に伸
   びて、始動／停止サイクルの遠心力が、Ｌ字形コネクタ
   の第１の面を介して、第２の面に対して略垂直な方向に
   加わる様にしたコネクタ。 ２３、前記中間接続部分に溝孔が設けられ、該溝孔は中
   間接続部分に沿って、それと略平行に伸びている請求項
   ２２記載のコネクタ。 ２４、前記溝孔が第１及び第２の端面の中で略中心合せ
   されていて、中間接続部分を通り抜ける請求項２３記載
   のコネクタ。 ２５、端面の厚さに対する距離の比が１０より大きい請
   求項２４記載のコネクタ。 ２６、前記比が１３程度である請求項２５記載のコネク
   タ。 ２７、前記中間接続部分に溝孔が設けられ、該溝孔は中
   間接続部分の幅の１／５程度であり、該溝孔は前記中間
   接続部分と略平行に、それを通り抜ける請求項２６記載
   のコネクタ。 ２８、前記溝孔が前記中間接続部分の中で略中心合せさ
   れていて、その中を通り抜ける請求項２７記載のコネク
   タ。 ２９、前記界磁コイル部分が第２の端面と略平行に伸び
   る拡大パッド部分を持ち、該拡大パッド部分は界磁コイ
   ルと電気接続する様な形になっている請求項２８記載の
   コネクタ。 ３０、前記接続部分が第２の端面の厚さに較べて拡大さ
   れていて、その端に中心中孔を持ち、該中孔は、それを
   接続する端子の柱部分を取巻く様になっている請求項２
   ９記載のコネクタ。 ３１、中孔及び柱が略円筒形である請求項３０記載のコ
   ネクタ。 ３２、空気抜き孔が中孔の内側端領域から接続部分を通
   り抜けていて、中孔から界磁コネクタの外側までの通路
   となっている請求項３１記載のコネクタ。 ３３、界磁コネクタの端子部分が前記端子の柱部分にろ
   う付けされ、前記通路は、前記ろう付け過程から生ずる
   ことのあるガスを中孔から脱出させることが出来る様に
   している請求項３２記載のコネクタ。 ３４、前記界磁コイル部分の拡大パッド部分の略全部が
   前記端子部分に向って、それと全体的に平行に伸びてい
   る請求項３３記載のコネクタ。 ３５、界磁コイル部分の拡大パッド部分が第１の端部か
   らずれていて、拡大パッド部分の大部分が端子部分に向
   って、それと全体的に平行に伸びている請求項３４記載
   のコネクタ。 ３６、拡大パッド部分が、第２の端面と略平行な軸線の
   周りに曲率を持つ丸めた端部を有する請求項３５記載の
   コネクタ。 ３７、Ｌ字形界磁コネクタの略全ての隅が丸められてい
   る請求項３６記載のコネクタ。 ３８、端子部分が、隅を丸めた略矩形の断面を持つと共
   に、前記中孔が中心に位置ぎめされていて、端子部分に
   隣接して中間接続部分の方向に伸びている請求項３７記
   載のコネクタ。 ３９、一体のＬ字形コネクタが導電度の高い銅である請
   求項３８記載のコネクタ。 ４０、端子部分の略矩形の断面が略等しい辺を含み、該
   辺は、中間接続部分が第１及び第２の端面から直交する
   向きに伸びる距離の半分程度である請求項３９記載のコ
   ネクタ。 ４１、接続部分の中心中孔の直径が、前記端子部分の略
   等しい辺の幅の半分程度である請求項４０記載のコネク
   タ。