JPS5930023B2 - 垂直設計の電機装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は枠と基礎が２個の同心リングを構成し、これら
リングを周辺に亘って一様に複数本のスポーク状アーム
を使用して連結する竪型の電気装置に関する。

この種の装置特に緩速の水力発電機の運転の際、基礎ま
たは基礎と連結したケーシングによつ℃吸収しなければ
ならぬ接線方向と半径方向の力が発生する。

この種の力は、例えばこの装置を運転する場合の加熱、
トルクまたは磁気的牽引作用ｌこよって発生する。

今日では竪型の電気装置は６００ＭＷの大きさでつくら
れ、従ってその外径が２０ｍまでに達するものがある。

ロータとステータとの間の空隙は、一般に最大ロータ直
径の１７１０００になり、従ってその問題性は、論を俟
たない。

例えば、磁気牽引はステータを楕円形状にするように半
径方向に圧縮する傾向がある。

従って上記空隙を維持するために枠を強固なケーシング
にしなければならず、このだめ熱膨張力の克服に関して
困難が発生する。

ステータの強固な支持装置は、ステータの半径方向膨張
作用を限定し、このため熱応力が発生するとその薄板層
が座屈する。

この問題の公知の解決法（米国特許明細書第３７４２２
７１号）の場合、ステータの限定せる運動を許容するこ
とを提案する。

上記ステータは、多数のガーダで囲まれ、これらガーダ
は、それぞれ１つの垂直方向と半径方向の部材を備える
。

上記垂直方向部材は、基礎に繋留され、上記半径方向部
材は、コンクリートリングに支持される。

ステータは、弾性的な半径方向部材と接線方向部材とを
介して垂直方向部材に支持される。

別の公知の構造体（スイス特許明細書第 ４４０４３５号）は、枠の薄板層とコンクリートケーシ
ングとの間に骨組み状の補強部を設け、この補強部のケ
ーシング側の結節点を調整ねじを用いてコンクリートリ
ングに繋留させる。

このステ−夕に働らく熱膨張力のために、それら補強部
に圧縮応力が発生するので、上記調整ねじへ半径方向外
側に向かう力を及ぼし、この力はコンクリート内に有害
な接線方向の引張応力を及ぼす。

この装置の操業中コンクリートリングに、圧縮応力のみ
をまた枠の薄板層に引張応力のみを負荷させるため、上
記コンクリートリングは、薄板層の周辺に亘って一様に
分布されて引張応力を受けている補強バーによって枠と
連結されて予応力をうけ、かつ上記コンクリートリング
は上記補強バーによって薄板層に対して所定の距離に保
持される。

この構造体の欠陥は、油圧装置によってのみ達成できる
予応力が絶対に必要であること、上記補強部を収める大
きい空間が要求されること、冷却装置を設けることが殆
どできず、さらに点検と修理のため出入することが容易
でないことである。

ステータが加熱されると引張応力は補強部と薄板層で解
消して了う。

操業温度の下で予応力が完全になくなってその上圧縮荷
重も生ずるようなことを防止するため、比較的大きい半
径方向弾性を有する補強部が必要であり、このためにロ
ータとステータとの間の空隙の保持が困難となる。

なお別の公知の解決法では、前述の場合のように構造部
分の相対的膨張の受入れは、アームの弾性によるかまた
は運動の自由度によるのいずれかで達成される。

Ｌヒ較的大きい弾性を有するリング形状の部材を要する
大型の装置の場合、問題６，１ リングの剛性および同
心性に置きかえられ、このため余りにも高価な解決法と
なる。

本発明の課題は、次のような強固な構造体を提供するこ
とであり、即ちこの構造体は軸線方向力と半径方向力と
接線方向力とを伝達でき、対称負荷ならびに非対称負荷
の場合も同様に、同心的に膨張でき、さら【ご僅かの膨
張力しか発生しないものである。

本発明によるとこの課題は次のように解決され、即ちア
ームが想像の同軸シリンダの表面に接線方向に設けられ
、このシリンダの直径は内側リングの直径よりも小さく
、円周方向に隣接せる２本のアームの両リングを越えて
延長する軸線が上記内側リングの内側でのみ交叉し、上
記アームはこのアームへ働らく負荷に対して縦方向に全
有効長に亘つ℃非弾性である。

本発明の長所は、特に以下に述べるように、総ての部材
の完全に自由なかつ中心をもつ膨張が、例えばばねのよ
うな半径方向弾性部材を使用しないで、可能となる点で
ある。

このことは構造上簡単にし℃コストの廉価な構造を構成
させる。

上記アームが、リングの少くとも１つのリングによって
リンク式に撃留されると、それらアームによってリング
へ働らく熱膨張力は、殆ど完全に解消され、このためリ
ングの比較的軽い構造ができる。

更に強固な固定装置に較べて、上記構造部分の組立てと
分解に関してリンク式固定装置はかなりの長所をもたら
す。

特にアームの長さが調整自在である装置は合目的である
。

従って最初の偏心を組立ての際最小に減少する簡単な手
段が得られ、このことはロータとステータとの間の空隙
の調整に甚だ好い影響を与える。

リングの少くとも１つの繋貿点を強化するため横方向バ
ーと連結するのも有利である。

横方向バーの長さが調整自在ならば、直ちに適当な予応
力を上記リングへ及ぼすことができる。

従って骨組みとして作動する構造は、剛性がありかつ軽
量である。

以下添付図面を参照して実施例で本発明を説明する。

第１図と第２図による実施例において、同心の外側リン
グ１は、通常コンクリートリングとして構成せる発電機
ピットから成る。

枠は、同心の内側リング２を構成し、捷だ特にステータ
コイル３を有し、ならびに押え板５を介して軸線方向に
圧縮される薄板層４を有し、ならびに薄板の成層と固定
に役立つありつぎ状断面をもつ案内キー６を有する。

相持体７を経て上記枠は基礎８に支持され、この基礎は
コンクリートリングを担持するコルセット１０に支持さ
れる多数の継目板９を案内キー６にいろいろの高さで固
定する。

このコルセットは、垂直柱１１と、長さが調整自在であ
りこれら柱を相互に連結しているビームとから成り、の
ビームは横方向バー１２である。

上記枠とコンクリートリングとの連結は、スポーク状ア
ーム１３を介して行われ、１６個のアームをそれぞれ円
周上に一様に分布しまた多数の垂直位置にそれぞれ配設
する。

上記アームは、想像の同心シリンダ１９の外面に接線方
向に取りつけられ、このシリンダの直径は、コルセット
１０の外径よりも小さい。

これらアーム１３は、柱１１とコンクリートリングの中
に埋め込んだ複数本の輪郭柱１４とに、図示しない撃留
装置によって繋留される。

長手方向に、アーム１３は、その支持する全長に亘って
強固なものとまたその負荷ｔＣ対して非弾性なものと、
見做すべきである。

更に、図示されないが、アーム１３の長さは例えば引離
し位置【こよって調整自在である。

これ【こよりステータの中心を正確に求めてその円形を
調整できる。

薄板層４の予応力は、必要ｐこ応じてコルセット１０の
ビームを介して行われる。

原則としてこのような予応力は余分なものであり、とい
うのは薄板層が自由に膨張できるから、少くともステー
タの加熱によってこの薄板層に圧力の加わることはない
からである。

比較的小さい寸法の場合にはそれでもこの予応力を推せ
んでき、周辺に一様に分布し寸だ半径方向内側に向かう
磁気的牽引力によって薄板層に接線方向の引張応力が引
き起されるが、この応力は予応力によって著しく減少さ
せるかまたは完全に消滅させることができる。

第３図と第４図は、本発明の別の実施例を示す。

それら部分が第１図と第２図の部分と一致する限り、同
一参照記号を使用する。

枠２の薄板層４は、この薄板層の複数の孔を介して絶縁
され固着されている締付はボルト１５によって、軸線方
向に圧縮される。

とのように薄板層４を取り巻くコルセットを省略でき、
というのは第１に締付はボルト１５により寸だ後ろ側に
設けたありつぎ形の案内キー６により、簡潔なリングク
こ連結されるからである。

各薄板が互いζこ接着されることζこより、薄板層全体
の結合は一層よくなる。

一方ではアーム１３を、第１図のコンクリートリングに
固定し、他方では枠２に、しかも案内キー６に直接固定
する。

図示せる例においてリンク装置２２ヘアームを繋留する
薄板層４は、完全ｔこ自由に膨張でき、従つ℃予応力を
与えかつ補強する横方向アームを省略できる。

従って垂直方向荷重を、柱１７を介して基礎８に伝達で
きる。

これら柱は何等誘導作用を行なわず、誘導作用を行なっ
てステータを直接支持する場合基礎に発生する摩擦作用
を排除する筈である。

本発明の特に好捷しい実施例を第５図に示す。

第１図から第４図才での部分と同一部分を同一参照記号
で示し従って詳細には説明しない。

本発明の重要でない部材は省略される。

この例はコンクリートリングのないむき出しの装置に関
する。

ステータハウジングにはリング１があり、また半径方向
ｉこ設けた垂直柱１８があり、これら柱はその下端部で
図示しないコンクリート基礎で繋留され、その上端部で
図示しないベアリング支持体のアームと連結される。

ステータ構造およびアーム１３′の枠側撃留点は、第３
図と第４図のそれに等しい。

アーム１３′は、多数の高さ位置で第４図と同様に設け
られ、また柱１８の半径方向外側部分で溶接される。

これら柱は輪郭ガーダ、トラスガーダ寸たは混合せる鉄
筋コンクリート構造にすることができる。

公知の解決法ならびに第１図から第４図の解決法に比べ
て、使用できる空間全体を利用するので柱１８の半径方
向幅を実質的に拡大できる。

当例において３倍だけ拡大され、このため柱の重量がほ
ぼ一定の場合約９倍の曲げ剛性となる。

このような構造体の場合他の通常の軽量鉄骨の機械室の
必要がなく、この室は柱１８に直接とりつけた鋼製ケー
シングと取換えられ、このケーシングは必要な剛性を与
えまた当例におい℃横方向バー１２′を構成する。

本発明の作動を第６図の略図を参照して説明する。

２個の同心リングおよびアームは、第１図から第５図１
での対応する部分と同一参照記号をつける。

アーム１３は、想像シリンダ１９に対して接線方向に設
ける。

装置中心２０から出発して、Ｒ１はリング２の半径、Ｒ
Ａはリング１の半径で、両半径の挟角がβである。

αはＲＡと長さＬを有するアーム１３との間の挟角であ
る。

簡単にするためαとβとの算術和であるγを導入する。

先づ第１に例えばアーム１３の熱だけに限定せる対称的
膨張△Ｌを考える。

この延長は両リング１．２の相対的回転に変換され、最
も有利に角度βの変動として次式で表わされる。

本発明の課題によると、凡ゆる負荷の場合可及的自由で
同心的なリング膨張を必要とする。

Ｌ。ＲＩおよびＲＡの個々寸たは組合わせた変動の場合
法の妥当な関係式が得られる。

この関係式は、アーム１３を両側でリンク装置により撃
留したものにも当て嵌まる。

この機械軸線に対して横方向に働らく力は、多数の成分
に分解され、これら成分はアームの軸線方向に働らく、
枠の場合のように、上記アームは引張または圧縮のみの
負荷をうけ、このためこの構造に大きい剛性を附与でき
る。

この構造体を対称的に負荷する場合、環状部分の膨張ま
たは収縮が同心的になる。

例えばアーム１３の片側加熱の如き非対称負荷の場合、
この構造体の中心２０は偏心させられる。

この偏心は、例えばこの構造体に発生する力に対応する
断面寸法設計、適当な材料選択または個々のアーム１３
の場合長さＬに適宜合わせた角度αとβの調整によって
、除去できる。

両リングの内１つに例えば第４図の枠において、曲げ力
を全く伝えないリンク装置１５を繋留点が備えていれば
、アーム１３によって惹起される力は、リング１，２に
伝達されない。

これらアームを上記繋留点に固定して締め付けると、こ
れらリングが相対的に回転する結果上記アームは容易に
曲げをうける。

角度変動△βはリンク装置の場合よりも若干小さくなる
。

これらアームは座屈の恐れのために比較的大きい慣性モ
ーメントを有する輪郭にされるので、アームの両端をむ
くに作ることができ、しかも曲げ軸のまわりの可及的小
さい慣性モーメントを備えなければならない。

したがつ１曲げはアームの両端に集中する。

これら両端を曲げ自在に形成する特に簡単な法は、アー
ムとして中空輪郭部を使用することである。

このアームはその有効支持長に亘って比較的大きい慣性
モーメントを有する断面を備え、この断面は繋留点で平
坦形状に圧縮され、こうしてその断面は一定となり、し
かも曲げ軸まわりの慣性モーメントは著しく減少する。

本発明は、当然添付図面の実施例に限定されない。

かくてむき出しの装置の例においても第１図によるステ
ータ構造体を使用できる。

同様に柱１８の半径方向幅を短縮でき、また柱の半径方
向内側にアーム１３′の連結部を設けることができる。

同様に第１〜４図による装置の変形としてコンクリート
リングの外側縁部にアームを固定できる。

図示せる構造体の場合総ての構造部分の相対的膨張が環
状部分の相対的回転に変換されることによって環状部分
の完全に自由な同心的膨張は保証され、また特に、基礎
の製造業者に関心のあることであるが、熱膨張により基
礎に生ずる力は完全に解消される。

アームの寸法および傾斜角αを適当に選択することによ
ってステータの回転振動−固有振動数を、主振動数より
も小さく選択でき、従って衝撃により基礎に働らくトル
クの有効な減少を得ることができる。

本発明によるリングは、各リングに対して所属する繋留
点が円上にある限り、多角形状または円形状のものにす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、竪型の電気装置とそれを取り巻くリングとの
軸線方向の部分断面図：第２図は、切断線Ａ−Ａに沿っ
た第１図による装置の部分断面図；第３図は、別の枠構
造を有する第１図と同じような軸線方向断面図；第４図
は、切断線Ｂ−Ｂに沿った第３図による装置の断面図；
第５図は、別のケーシング構造を有する第３図による装
置の部分第６図は、本発明の詳細な説明するだめの装置
支持装置の概略図である。 １．１′・・・・・・外側リング、２・・・・・・内側
リング、１３．１３’・・・・・・アーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 枠と基礎が２つの同心リングを形成し、これらのリ
   ングは周辺に亘って一様に複数のスポーク状アームと結
   合され、これらのアームは想像の同軸シリンダの表面に
   接線となっており、このシリンダの直径は内側リングの
   直径よりも小さくなっている竪型電気装置において、周
   辺方向に隣接する２つのアーム１３．１３’の延長した
   軸線で両リングを超えるものが内側リング２の内部での
   み交叉しており、それらのアームは、内側リングあるい
   は外側リングの、あるいは前記アームの、相対的膨張が
   両リングの相対的回転に変換されるように設けられてお
   り、前記アームは縦方向の全有効長ｌこ亘って非弾性で
   あることを特徴とする竪型電気装置。