JPS6034340B2

JPS6034340B2 - 回転電機の回転子

Info

Publication number: JPS6034340B2
Application number: JP14351478A
Authority: JP
Inventors: 征規佐藤; 典義高橋; 元哉伊藤; 敏雄齋藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1985-08-08
Also published as: JPS5571139A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、回転電機の回転子に係り、特にタービン発電
機の円筒形回転子において、その端部に集中して流れる
誘導電流を緩和するための構造に関する。

一般に、タービン発電機等の回転電機においては、系統
に事故が発生したり、負荷が三相平衡でない場合には不
平衡電流が流れる。

そして、この電流に含まれる不平衡分は一般に逆相電流
と呼ばれ、回転子速度と同期しない磁界を作るため、回
転子導体に電流を誘導し、回転子の加熱の原因となる。
第１図は、従来のタービン発電機の回転子を示す要部被
断斜視図である。

この図において、矢印は加熱の原因となる誘導電流の経
路の概略を示したものであり、また１は磁極表面、２は
クロススロットと呼ばれる剛性バランス用の周方向溝で
ある。３は界滋コイルであり、塊状の回転子鉄Ｄに設け
られたスロットに挿入され、多数個のウェツジ４で保持
されている。

５はティースである。

ウェッジ４と界磁コイル３の間には、ダンパバー６が挿
入され、端部のダンパリング７により互いに短絡されて
いる。また、端部では界磁コイル３やダンパリング７が
、回転時の遠心力によって破損しない様に保持環８によ
り堅牢に保護されている。さて、誘導電流は、ダンパバ
−６からダンパリング７を通る経路と、磁極表面１の経
路を主に流れる。

しかし、それぞれの導体、例えばウェッジ４、ティース
５、ダンパバー６等は、界磁コイル３のように他の部分
と電気的に絶縁されていないのが普通であるため、誘導
電流の経路も複雑となる。特に、第１図に示すように、
回転子の端部では、中央部から軸方向に流れて来た誘導
電流ｉａが、ダンパリング７や保持環８を通して図中ｉ
ｂで示すように周方向に流れる。周方向に流れる譲導電
流には、図中ｉｂで示したように、周方向に連続して経
路が形成されるダンパリング７が保持壕８だけでなく、
図中ｉｃで示すように、ウヱッジ４やティース５の接触
部を通して流れる誘導電流も存在する。特に、ティース
５部分の誘導電流が、回転子の端部において、周方向に
流れるためには、ゥェッジ４あるいは保持環８を通らな
ければならない。

第２図は、第１図に示した回転子の端部を拡大して示す
要部破断斜視図である。ティース５表面の誘導電流が、
矢印で示すように、回転子端部で周方向に流れを変える
には、ティース５とウヱッジ肩部４ａの接触面、あるい
はティース段部５ａと保持環８の接触面を通って流れな
ければならない。ところで、ウェツジ肩部４ａとティー
ス５の接触面、あるいけ保持環８とティース段部５ａの
接触面は、回転子の構成上重要な役割を占めている。

すなわち、ティース５とウェツジ肩部４ａの接触面には
、スロット内に納められた界磁コイル３の遠心力による
応力が加わっている。

さらに、回転子のティース５とウェッジ４は、異なった
材質で作られているため、熱伸びが異なる。このため、
機械の運転時と停止時では、ティース５とゥェッジ肩部
４ａの接触面が移動し、機械の起動、停止の繰返いこよ
り、接触状況が異なって来る。この様な状況下において
、ティース表面の譲導電流が、周万向に流れると、ティ
ース５とウヱッジ肩部４ａの接触状況の変化により、亀
蝕等が発生し易くなる。一旦、露蝕が発生すると、前述
のように起動、停止等の繰返し‘こより、ティース５と
ウェッジ肩部４ａの接触面が移動し、さらに霞蝕を進展
させる。特に、回転子端部においては、回転子中央部か
らの誘導電流が集約されて誘導電流の周方向成分が大き
いこと、ウェッジの熱伸びの移動が加算されて表われる
こと等により、霞蝕の進展が著しく、ゥェッジ肩部４ａ
に雷蝕による亀裂を生じ、ウェツジ４が破壊され、機械
の運転を妨げる重大な事故を発生する庭れがある。一方
、ティース毅部５ａには、保持環８が暁ばめされている
。

保持環８は界磁コイル３の端部の遠心力による応力が集
中し、回転子の中で、機械的に最も苦しい部分である。
このため、ティース段部５ａと保持環８の接触面に誘導
電流による露蝕、あるいは雷蝕による亀裂が生じた場合
は、これらの進展が著しく、機械の運転を妨げる重大な
事故を発生する薦れがある。これらは、機械の信頼性を
著しく低下させる最大の要因であり、特にこの傾向は、
単機容量の増加に伴なう電気、磁気装荷の増加と共に強
まっている。

本発明の目的は、前述した回転子端部の各部接触面にお
ける露触や亀裂の発生を防止して、信頼性の高い回転電
機の回転子を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、塊状回転子鉄心の
ティースに、このティースに沿って軸方向に流れる電流
をウェッジを介してダンパバーに導く溝を設け、前記し
た回転子端部での電流の集中を防止するようにしたこと
を特徴とする。以下、本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。第３図は本発明の一実施例に係るター
ビン発電機の回転子端部の要部破断斜視図である。

回転子鉄心９にはスロットが設けられ、このスロット中
に界磁コイル３やダンパバー６が挿入されている。

保持環８はティース段部５ａに焼ばめされている。ウェ
ツジ４は適当な長さで製作され、ティース５に設けられ
た案内溝５ｂを利用してス。ツトの上部に挿入されてい
る。ウェツジ４Ａとゥェッジ４Ｂの継ぎ合せ部１１に対
応するティース５には、軸方向幅８の同方向溝１０が設
けられている。周方向溝１０の藤方向副６は、ウェッジ
継ぎ合せ部１１の空隙６ｗよりも大きく製作されている
。また、周方向溝１川ま径方向深さｈが、ウェッジ４の
径方向内周面と同一となるように作られている。回転子
のティース５の表面、あるいはゥェッジ４の表面に誘導
された電流ｉａは、ティース５およびウェッジ４を通っ
て、第３図に示すように流れてくる。

ティ−ス５部分を流れて来た誘導電流ｉａは、周方向溝
１０付近で「ティース５に設けられた周方向溝１０の影
響を受け、鷹方向溝端面５ｃを通って内径側に流れる。
そして、ウェツジ４との接触部を通りダンパバ−６に流
れ込む。一方、ウェッジ４を流れて来た誘導電流は、ウ
ェッジ端面４ｂで内蓬側に流れを変え、ダンパバー上面
６ａを通してダンパバー６に流れ込む。このようにして
、ダンパバー６に流れ込んだ電流は、ダンパバー６内を
軸方向に流れ、最終的には、ダンパリング７を通って、
第３図にｉｂで示すように周方向に流れる。一般に、ダ
ンパバー材の固有抵抗は、ティースを構成する回転子村
および、ゥェッジ材の固有抵抗に比べて約１／１の華度
であり、前記のように、ウェッジ継ぎ合せ部１１に対応
して、ティース５に周方向溝１０を設け、ティース５の
誘導電流をダンパバー付近に導くことによって、ダンパ
バー６に流し、ティース５とウェッジ肩部４ａ、あるい
はティース段部５ａと保持環８に集中して流れていた誘
導電流の周方向成分を減少させることができる。

すなわち第３図には、ティース５に設けた周方向溝１０
を鞠方向について１個のみ示したが、同様の周方向溝を
軸方向に沿って複数個設けることによって、ティース部
の誘導電流を逐次ダンパバー６に流し、回転子端部での
周方向電流のティース部分における集中を緩和し、ティ
ース段部５ａに流れる電流を減少することができる。

なお、周方向溝１０の軸方向幅６は、第３図においては
説明上大きく画かれているが、実際は、ウェッジ継ぎ合
せ部１１の空隙６ｗが非常に小さいため、６の値も小さ
く、ティース５の機械的強度を大幅に低下することはな
い。

以上述べたように、本実施例によれば、ティース５に周
方向溝１０を１個もしくは軸万向に適当な間隔をおいて
複数個設け、テイース表面に流れている誘導電流を、テ
ィース５の内隆側に導いてダンパバー６に逐次移行する
ことにより、回転子端部での誘導電流の周方向成分の集
中を緩和することができる。

このため、テイース５とウエツジ肩部４ａあるいはティ
ース段部５ａと保持環８の接触面に流れる誘導電流を大
幅に減少することができる。従って、これらの援触面に
おける誘導電流による雷触の発生が著しく低下し、これ
に伴ってウェッジあるいは保持環に生ずる亀裂等を解消
することができ、信頼性の高い回転電機の回転子を得る
ことができる。第４図は、本発明の他の実施例を示す。

本実施例では、ティース５に設けた周方向溝１０をウヱ
ッジ継ぎ合せ部１１に対して軸方向にずらして設けてい
る。従って、ティース５の表面を流れて来た誘導電流ｉ
私‘ま、周方向溝１０Ａの付近で■印で示すように、蓬
方向内方に流れ、以下点線で示すように、ウェツジ４の
下にあるダンパバー（図示せず）内を流れ、回転子端部
で、保持環８の下に設けられたダンパリング（図示せず
）を通って周方向に流れている。特に、本実施例では、
ウェッジ４の表面を流れる譲導電流ｉ柵がダンパバーに
移行するウヱッジ継ぎ合せ部１１Ａの軸方向位置と、テ
ィース５を流れて釆た誘導電流ｉａｔがダンパバーへ移
行する周方向溝１０Ａの藤方向位置が異なるため、ダン
パバーを流れる電流が滑らかに増加するという特徴があ
る。

第５図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、第
４図の１−１断面に相当する断面を表わしている。

厳密には、ダンパバー６、界磁コイル３、界磁コイルの
絶縁層１２の位置はずれているが説明上同一表面上で示
した。本実施例では、ティース５の周方向溝１０Ａ，ｌ
ＯＢ，ＩＯＣ，１０Ｄの蓬方向深さｈをそれぞれ変えて
いる。

すなわち、回転子軸方向中央側の周万向溝１０Ａの深さ
が最も浅く、回転子端部の周方向溝１０Ｄの深さが最も
深い。従って、ティース表面の譲導電流ｉａｔは、周方
向溝１０Ａ，１ＯＢ，１０Ｃ，１０Ｄによって順次ダン
パバー６に移行される。以上説明したように、本発明に
よれば、回転子端部において、ティースとウェツジ、あ
るいはティースと保持環の接触面を通して流れる電流を
大幅に減少することができる。

その結果、これら各接触面における雷蝕あるいは亀裂の
発生を防止して、この種回転子の信頼性を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来におけるタービン発電機の回転子を示す要
部被断斜視図、第２図は第１図に示した回転子の端部を
拡大して示す要部破断斜視図、第３図は本発明の一実施
例に係るタービン発電機の回転子の端部を示す要部破断
斜視図、第４図は本発明の他の実施例に係るタービン発
電機の回転子の端部を示す展開図、第５図は本発明のさ
らに他の実施例に係るタービン発電機の回転子の端部を
示す第４図の１−１断面に相当する断面図である。３・・・・・・界滋コイル、４，４Ａ，４Ｂ…・・・ウ
ェッジ、５……テイース、６……ダン／ぐバー、７……
ダンパリング、８・・・・・・保持環、９・・・・・・
塊状回転子鉄心、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０
Ｄ・・・・・・周方向溝、１１，１１Ａ・・・・・・ウ
ェッジ継ぎ合せ部。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】１複数個の巻線挿入用スロツトおよびこれらスロツト
間に形成されたテイースを有する塊状回転子鉄心と、前
記スロツト内に挿入された巻線コイル、ダンパバーおよ
びコイル押え用ウエツジと、前記ダンパバーの端部を短
絡するダンパリングと、前記塊状回転子鉄心の端部に密
接に嵌合されかつ前記巻線コイルの端部およびダンパリ
ングを遠心力に対して保持する保持環とを備えたものに
おいて、前記テイースに、このテイースに沿つて軸方向
に流れる電流を前記ウエツジを介して前記ダンパバーに
導く溝を設けたことを特徴とする回転電機の回転子。２特許請求の範囲第１項において、前記溝の底部の径
方向位置を前記ウエツジの内周面の径方向位置とほぼ等
しいか、あるいはそれよりも内方にしたことを特徴とす
る回転電機の回転子。３特許請求の範囲第１項において、前記溝は軸方向に
互に間隔をあけて複数個設けられており、これら各溝の
深さは軸方向の端部から中央部へ向かつて順次浅くなつ
ていることを特徴とする回転電機の回転子。４特許請求の範囲第１項において、前記ウエツジは軸
方向に分割されており、このウエツジの継ぎ合せ部の軸
方向位置と前記溝の軸方向位置がほぼ等しいことを特徴
とする回転電機の回転子。５特許請求の範囲第１項において、前記ウエツジは軸
方向に分割されており、このウエツジの継ぎ合せ部の軸
方向位置と前記溝の軸方向位置が互に異なつていること
を特徴とする回転電機の回転子。