JPH0475441A - 回転電機のロータ楔 - Google Patents
回転電機のロータ楔Info
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- JPH0475441A JPH0475441A JP18823490A JP18823490A JPH0475441A JP H0475441 A JPH0475441 A JP H0475441A JP 18823490 A JP18823490 A JP 18823490A JP 18823490 A JP18823490 A JP 18823490A JP H0475441 A JPH0475441 A JP H0475441A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は回転電機のロータ楔に係り、特にロータ外周に
設けたスロット外径部の楔溝に挿入することにより、ロ
ータコイルもしくは口出しリードをスロット内に固定す
る回転電機に好適なロータ楔に関する。
設けたスロット外径部の楔溝に挿入することにより、ロ
ータコイルもしくは口出しリードをスロット内に固定す
る回転電機に好適なロータ楔に関する。
（従来の技術）
円筒形回転子を有する回転電機においては、そのロータ
コイルおよび口出しリードをロータのスロット内に収め
る構造となり遠心力による飛び出しを押えるため、ロー
タ外周側を楔により拘束している。第５図はタービン発
電機のロータの鉄心部の縦断面図を表わしておりロータ
（１）にティース（ｌａ）を介してスロット（２）がロ
ータコイルの数に対応する数だけ設けられている。スロ
ットの外周側には楔が挿入できる楔溝（３）が形成され
ている。
コイルおよび口出しリードをロータのスロット内に収め
る構造となり遠心力による飛び出しを押えるため、ロー
タ外周側を楔により拘束している。第５図はタービン発
電機のロータの鉄心部の縦断面図を表わしておりロータ
（１）にティース（ｌａ）を介してスロット（２）がロ
ータコイルの数に対応する数だけ設けられている。スロ
ットの外周側には楔が挿入できる楔溝（３）が形成され
ている。
第６図はこのスロットにコイルと楔が挿入された状態を
示し、ロータコイル（４）（図では６ターン）が絶縁物
（５）および（６）によりロータ（１）に対して絶縁さ
れかつロータコイル（４）の各ターン間は層間絶縁物（
７）により相互に絶縁されている。
示し、ロータコイル（４）（図では６ターン）が絶縁物
（５）および（６）によりロータ（１）に対して絶縁さ
れかつロータコイル（４）の各ターン間は層間絶縁物（
７）により相互に絶縁されている。
この様なロータが回転した場合たとえば回転数３６００
毎分とすると、一般の大形タービン発電機では、最大約
８０００Ｇ （重力加速度の８０００倍）もの遠心力
が作用する。
毎分とすると、一般の大形タービン発電機では、最大約
８０００Ｇ （重力加速度の８０００倍）もの遠心力
が作用する。
したがって楔（８）は肩部（９）にてロータ（１）に対
し、ロータコイルや絶縁物および楔自身の遠心力荷重を
受けることになる。
し、ロータコイルや絶縁物および楔自身の遠心力荷重を
受けることになる。
なお、この楔（８）は発電機の回転子鉄心の長平方向に
分割されており、その代表的な形状を第７図に示す。
分割されており、その代表的な形状を第７図に示す。
（発明が解決しようとする課題）
前述の通り８０００Ｇにものぼる遠心力を受けるため、
楔（８）にはかなりの応力が生ずる。第８図および第９
図はこのような楔の肩コーナ部（１ｏ）付近を有限要素
法により応力解析を行った一例で、特に肩コーナ部（１
０）では図の如く応力の集中が起り最大応力点が生ずる
。従って楔の材料はこの応力に十分耐えるよう選定する
ことになる。またこの応力はロータの起動・停止の都度
にくり返し作用する。一方回転電機のロータは第１０図
に示す如く、ロータシャフト（１１）自身の重量により
静たわみを生ずる。例えば楔（８）が重力と直角方向に
位置したとき、楔（８）はロータシャフト（１１）のた
わみによって強制的に変形を受ける。その一方楔自身の
曲げ剛性があり強制的な変形に対し反力を楔の軸方向端
部付近に生ずる。図中の矢印（１２）（１３）はその反
力の発生方向を示している。さてこの反力は接線に作用
するか、楔とシャフトナイス（１ａ）側の当接部はテー
パ状になっているため、第１１図に示す通り接線方向に
生じた反力（１３）は楔の肩テーパ部直角方向の力（Ｉ
４）とその直角方向の力（１５）に分解される。そして
この力（１４）は楔の肩コーナ部（１０）と対し曲げ応
力となって作用する。
楔（８）にはかなりの応力が生ずる。第８図および第９
図はこのような楔の肩コーナ部（１ｏ）付近を有限要素
法により応力解析を行った一例で、特に肩コーナ部（１
０）では図の如く応力の集中が起り最大応力点が生ずる
。従って楔の材料はこの応力に十分耐えるよう選定する
ことになる。またこの応力はロータの起動・停止の都度
にくり返し作用する。一方回転電機のロータは第１０図
に示す如く、ロータシャフト（１１）自身の重量により
静たわみを生ずる。例えば楔（８）が重力と直角方向に
位置したとき、楔（８）はロータシャフト（１１）のた
わみによって強制的に変形を受ける。その一方楔自身の
曲げ剛性があり強制的な変形に対し反力を楔の軸方向端
部付近に生ずる。図中の矢印（１２）（１３）はその反
力の発生方向を示している。さてこの反力は接線に作用
するか、楔とシャフトナイス（１ａ）側の当接部はテー
パ状になっているため、第１１図に示す通り接線方向に
生じた反力（１３）は楔の肩テーパ部直角方向の力（Ｉ
４）とその直角方向の力（１５）に分解される。そして
この力（１４）は楔の肩コーナ部（１０）と対し曲げ応
力となって作用する。
したがって前述の遠心力による応力（第９図のように分
布する応力）に加え、ロータシャフト（１１）の静たわ
みによっても応力が生ずる。
布する応力）に加え、ロータシャフト（１１）の静たわ
みによっても応力が生ずる。
この応力は楔の端部に近いほど大きくなる。さらに楔の
端部はシャフトティース（ｌａ）部との接触により、い
わゆるエツジ効果があり、より応力は高くなるのである
。すなわち楔に生ずる応力はロータの回転に伴い変動す
るため、たとえば３６００毎分で回転するロータでは、
わずか連続２７８０時間（１１６日間）の運転で、変動
応力のサイクルは１０７回に達する。これは金属材料に
とって疲労限に至る回数である。
端部はシャフトティース（ｌａ）部との接触により、い
わゆるエツジ効果があり、より応力は高くなるのである
。すなわち楔に生ずる応力はロータの回転に伴い変動す
るため、たとえば３６００毎分で回転するロータでは、
わずか連続２７８０時間（１１６日間）の運転で、変動
応力のサイクルは１０７回に達する。これは金属材料に
とって疲労限に至る回数である。
第１２図はこのように楔の肩コーナ部（１０）に作用す
る応力の変動が作用する様子を表わしたもので、ロータ
の起動・停止による応力変動に加え、回転による高サイ
クルの応力変動が作用する様子を表現している。また第
１３図は楔の肩コーナ部（１０）に生ずる応力の積置方
向の分布を矢印と曲線で表わしており、楔端部で応力が
高くなることを示している。これは前述の通りロータの
静たわみによる曲げによる効果が端部はど大きくなる上
に、接触によるエツジ効果も加わるためである。
る応力の変動が作用する様子を表わしたもので、ロータ
の起動・停止による応力変動に加え、回転による高サイ
クルの応力変動が作用する様子を表現している。また第
１３図は楔の肩コーナ部（１０）に生ずる応力の積置方
向の分布を矢印と曲線で表わしており、楔端部で応力が
高くなることを示している。これは前述の通りロータの
静たわみによる曲げによる効果が端部はど大きくなる上
に、接触によるエツジ効果も加わるためである。
このように楔と楔溝との当接部の接触面圧が高くなると
、平均的な応力計算の上では楔は十分な疲労強度を有し
ていても楔肩部ではフレッチングが生じ、フレッチング
はその接触部にビットとともに多数の微少クラックを発
生し、通常材料のもつ疲労強度を７０〜８０％も低下さ
せることがある。
、平均的な応力計算の上では楔は十分な疲労強度を有し
ていても楔肩部ではフレッチングが生じ、フレッチング
はその接触部にビットとともに多数の微少クラックを発
生し、通常材料のもつ疲労強度を７０〜８０％も低下さ
せることがある。
さらに楔が破損して遠心力により飛散したりすることが
起り得る。このような場合回転電機にとっては致命的な
事故となる。具体的には、飛散物による静止側（回転電
機のステータ）の損傷、ロータの不つり合い振動の増大
に伴う他部位の損傷となって現われ、回転電機の機能は
失われることになる。
起り得る。このような場合回転電機にとっては致命的な
事故となる。具体的には、飛散物による静止側（回転電
機のステータ）の損傷、ロータの不つり合い振動の増大
に伴う他部位の損傷となって現われ、回転電機の機能は
失われることになる。
本発明の目的は、楔端部の応力を緩和することにより、
応力分布を均一化し、部分的な金属疲労に致ることのな
い、回転電機のロータ楔を提供することにある。
応力分布を均一化し、部分的な金属疲労に致ることのな
い、回転電機のロータ楔を提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
上記問題点を解決するために、本発明において第１の手
段としては、楔の表面に固体被膜潤滑剤のコーティング
層を設ける。
段としては、楔の表面に固体被膜潤滑剤のコーティング
層を設ける。
また第２の手段としては１．楔の横断面はテーノく状の
肩部で楔溝に当接した凸字状にし、この楔の少なくとも
片端部の肩部の延長上に楔上部に向かう逃げ部を設ける
。
肩部で楔溝に当接した凸字状にし、この楔の少なくとも
片端部の肩部の延長上に楔上部に向かう逃げ部を設ける
。
（作 用）
第１の手段によれば、楔と楔溝との当接面の摩擦係数を
低減することにより、フレツチングが起りにくくなる。
低減することにより、フレツチングが起りにくくなる。
第２の手段によれば、逃げ部により楔端部の応力集中を
緩和することにより、楔の長手方向の応力分布でロータ
のたわみやエツジ効果による楔端部の応力の高まりがあ
っても、最大応力では楔端部で増大することなく、はぼ
均一な応力分布にすることができる。
緩和することにより、楔の長手方向の応力分布でロータ
のたわみやエツジ効果による楔端部の応力の高まりがあ
っても、最大応力では楔端部で増大することなく、はぼ
均一な応力分布にすることができる。
従って、第１、第２の両手段ともに、局所的に楔の疲労
による損傷を防止することができ、信頼性の高い回転電
機のロータ楔を提供することができる。
による損傷を防止することができ、信頼性の高い回転電
機のロータ楔を提供することができる。
（実施例）
実施例１
以下、本発明の第１の実施例について、第１図を参照し
て説明する。この実施例１においては楔（８）の表面に
、粉砕したグラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤
滑剤を接着剤とねり合せたものをコーティングして乾燥
した固体被膜潤滑剤のコーティング層（１Ｂ） （第１
図では斜線を施して示したが断面表示ではない）を設け
る。他は第５図ないし第７図に示した従来例と同様であ
る。
て説明する。この実施例１においては楔（８）の表面に
、粉砕したグラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤
滑剤を接着剤とねり合せたものをコーティングして乾燥
した固体被膜潤滑剤のコーティング層（１Ｂ） （第１
図では斜線を施して示したが断面表示ではない）を設け
る。他は第５図ないし第７図に示した従来例と同様であ
る。
このように楔（８）表面に固体被膜潤滑剤のコーティン
グ層を設けると、高面圧でも低摩擦係数の楔ができ、フ
レッチングを起りに＜＜シ、フレッチングによる損傷を
防止することができ、その信頼性を向上させることがで
きる。
グ層を設けると、高面圧でも低摩擦係数の楔ができ、フ
レッチングを起りに＜＜シ、フレッチングによる損傷を
防止することができ、その信頼性を向上させることがで
きる。
実施例２
次に本発明の第２の実施例について、第２図を参照して
説明する。この実施例２においては、楔（８）の横断面
はテーパ状の肩部（９）で楔溝に当接した凸字状にし、
この楔（８）の両端部（楔下の荷重が片側に極端に片寄
っている場合は荷重の大きい側の片端部だけでもよい）
の肩部の延長上に直線状に向う逃げ部（１７）を設ける
。これは楔の肩部（９）のテーパ角と同じ角度にて楔端
部のテーパ部を広げることにより、応力集中が生ずる楔
溝コーナ部を削除したものである。他は第５図ないし第
７図に示した従来例と同様である。
説明する。この実施例２においては、楔（８）の横断面
はテーパ状の肩部（９）で楔溝に当接した凸字状にし、
この楔（８）の両端部（楔下の荷重が片側に極端に片寄
っている場合は荷重の大きい側の片端部だけでもよい）
の肩部の延長上に直線状に向う逃げ部（１７）を設ける
。これは楔の肩部（９）のテーパ角と同じ角度にて楔端
部のテーパ部を広げることにより、応力集中が生ずる楔
溝コーナ部を削除したものである。他は第５図ないし第
７図に示した従来例と同様である。
このようにすると、第３図の矢印と曲線で示すように、
応力分布は第１８図に示した従来例とは逆に、端部にお
いて減少している。これは本実施例２による楔（８）の
端部にテーパ状の逃げ部（１７）を設けたことにより、
応力集中がなくなり最大応力が低減するためであり、楔
に生ずる応力を平均化して部分的な金属疲労による損傷
を防止することができ、その信頼性を向上させることが
できる。
応力分布は第１８図に示した従来例とは逆に、端部にお
いて減少している。これは本実施例２による楔（８）の
端部にテーパ状の逃げ部（１７）を設けたことにより、
応力集中がなくなり最大応力が低減するためであり、楔
に生ずる応力を平均化して部分的な金属疲労による損傷
を防止することができ、その信頼性を向上させることが
できる。
実施例３
′！Ｊ４図に示す第３の実施例は、逃げ部（１７）を肩
部（９）の延長上に楔上部に向う円弧状に設ける。
部（９）の延長上に楔上部に向う円弧状に設ける。
他は実施例２と同様である。
このようにしても実施例２と同様な作用効果が得られる
。
。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、楔端部の応力を緩
和することにより応力分布を均一化し、部分的な金属疲
労に致ることのない信頼性の高い回転電機のロータ楔を
提供することができる。
和することにより応力分布を均一化し、部分的な金属疲
労に致ることのない信頼性の高い回転電機のロータ楔を
提供することができる。
第１図は本発明の回転電機のロータ楔の第１の実施例を
示す斜視図、第２図は第２の実施例を示す斜視図、第３
図は第２図の実施例のロータ楔の肩コーナ部に生ずる応
力の長手方向分布を示す説明図、第４図は第３の実施例
を示す斜視図、第５図は従来例と本発明の各実施例を適
用するシャフトの共通な部分を示す横断面図、第６図は
第５図のスロット内構造を示す横断面図、第７図は従来
例の楔を示す斜視図、第８図は従来例と本発明の各実施
例に共通なロータ楔の肩コーナ部の応力解析モデル図、
第９図は第８図の応力の等高線図、第１０図はロータの
静たわみによりロータ楔に作用する力を示す説明図、第
１１図は第１Ｄ図の反力を分解して示すベクトル図、第
１２図は回転電機の運転パターンに伴うロータ楔肩コー
ナ部に生ずる応力の変動を示す説明図、第１３図は従来
例の第７図のロータ楔の肩コーナ部に生ずる応力の長手
方向分布を示す説明図である。 ２・・・スロット、 ３・・・楔溝、４・・・ロ
ータコイル、 ８・・・楔、９・・・肩部、
１６・・・コーティング層、１７・・・逃げ部。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 第 図 第 図 ′Ｎ８ １６コー１ンワ”眉 荷艶 第 図 第１０ 図 第 図
示す斜視図、第２図は第２の実施例を示す斜視図、第３
図は第２図の実施例のロータ楔の肩コーナ部に生ずる応
力の長手方向分布を示す説明図、第４図は第３の実施例
を示す斜視図、第５図は従来例と本発明の各実施例を適
用するシャフトの共通な部分を示す横断面図、第６図は
第５図のスロット内構造を示す横断面図、第７図は従来
例の楔を示す斜視図、第８図は従来例と本発明の各実施
例に共通なロータ楔の肩コーナ部の応力解析モデル図、
第９図は第８図の応力の等高線図、第１０図はロータの
静たわみによりロータ楔に作用する力を示す説明図、第
１１図は第１Ｄ図の反力を分解して示すベクトル図、第
１２図は回転電機の運転パターンに伴うロータ楔肩コー
ナ部に生ずる応力の変動を示す説明図、第１３図は従来
例の第７図のロータ楔の肩コーナ部に生ずる応力の長手
方向分布を示す説明図である。 ２・・・スロット、 ３・・・楔溝、４・・・ロ
ータコイル、 ８・・・楔、９・・・肩部、
１６・・・コーティング層、１７・・・逃げ部。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 第 図 第 図 ′Ｎ８ １６コー１ンワ”眉 荷艶 第 図 第１０ 図 第 図
Claims (2)
- （１）ロータ外周に軸方向に延びるスロットを堀り、こ
のスロットにロータコイルもしくは口出しリードを入れ
、外周側に楔を挿入して前記ロータコイルもしくは口出
しリードを前記スロット内に固定する構造の回転電機に
おいて、前記楔の表面に固体被膜潤滑剤のコーティング
層を設けたことを特徴とする回転電機のロータ楔。 - （２）ロータ外周に軸方向に延びるスロットを堀り、こ
のスロットにロータコイルもしくは口出しリードを入れ
、外周側に楔を挿入して前記ロータコイルもしくは口出
しリードを前記スロット内に固定する構造の回転電機に
おいて、楔の横断面はテーパ状の肩部で楔溝に当接した
凸字状にし、この楔の少なくとも片端部の肩部のテーパ
の延長上に楔上部に向かう逃げ部を設けたことを特徴と
する回転電機のロータ楔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18823490A JPH0475441A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 回転電機のロータ楔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18823490A JPH0475441A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 回転電機のロータ楔 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0475441A true JPH0475441A (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=16220138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18823490A Pending JPH0475441A (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 回転電機のロータ楔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0475441A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016466A1 (fr) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Hitachi, Ltd. | Appareil electrique rotatif |
| WO2019081512A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | Hendrickson United Kingdom Ltd | INTENSIVE USE CONNECTIONS, FOR EXAMPLE FOR AXLE / SUSPENSION SYSTEMS |
| WO2019187440A1 (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社日立製作所 | 回転電機及び車両 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS558503A (en) * | 1978-07-03 | 1980-01-22 | Tokyo Shibaura Electric Co | Water feed heater for nuclear turbine plant |
| JPS5882952A (ja) * | 1981-10-29 | 1983-05-18 | マシ−ネンフアブリク・リ−タ−・アクチエンゲゼルシヤフト | ドロー ロール ユニット収容装置 |
| JPS6256803A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Hitachi Ltd | 位置計測回路 |
-
1990
- 1990-07-17 JP JP18823490A patent/JPH0475441A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS558503A (en) * | 1978-07-03 | 1980-01-22 | Tokyo Shibaura Electric Co | Water feed heater for nuclear turbine plant |
| JPS5882952A (ja) * | 1981-10-29 | 1983-05-18 | マシ−ネンフアブリク・リ−タ−・アクチエンゲゼルシヤフト | ドロー ロール ユニット収容装置 |
| JPS6256803A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Hitachi Ltd | 位置計測回路 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016466A1 (fr) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Hitachi, Ltd. | Appareil electrique rotatif |
| WO2019081512A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | Hendrickson United Kingdom Ltd | INTENSIVE USE CONNECTIONS, FOR EXAMPLE FOR AXLE / SUSPENSION SYSTEMS |
| US11518190B2 (en) | 2017-10-23 | 2022-12-06 | Hendrickson United Kingdom Ltd | Heavy-duty connections e.g. for axle/suspension systems |
| WO2019187440A1 (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 株式会社日立製作所 | 回転電機及び車両 |
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