JPS6188735A - 円柱形のキ−バ−を用いた回転電気機械固定子 - 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　　限 本発明は回転電気橢械に関するものであり、更に詳しく
は回転電気Ｕ械の積層磁心を支持Ｍ４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Ｃは、ｔ４１ｉｑ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タブテール形ス
ロットにはめ込まれるタブテール形キーバーを使って円
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っては、まず円筒形の外側囲い
板の内側に複数の環状ウェブ板が配列される。次に１組
のキーバー１たとえば１２個乃至１８個のキーバーが環
状ウェブ板の内周に設けた軸方向に整列したスロット内
にそれぞれはめ込よン れる。各キーバーはそこから固定子磁心の中心に向って
半径方向に伸びるタブテール部分を含んでいる。各磁性
板セグメントには、キーバーのタブテール部分をはめ込
むことができる複数のタブテール形スロットが等間隔に
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亥・形づる傾向
がある。大形回転電気機械の回転子がたとえば３６００
ＲＰＭ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。したがっ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
ーのタブテール部分が磁性板のタブテール形スロットに
密にはまり合うことが不可欠である。

大形回転電気機械の固定子のように大きなｈ４１’Ｍで
は、キーバーのタブテール部分に精密にはまり合う磁性
板のタブテール形スロットを正確に（６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
位置きめする従来の方法では、環状ウェブ板に、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
寸法が太き目の）矩形のスロットが最初に設けられる。

次にギーバーは所定位置にブロッキング（ｂｌｏｃｋｉ
ｒ＋ｇ）され、橋絡用Ｕ字形リングを使って環状ウェブ
仮に固定される。Ｕ字形リングはキーバーとＩフ状つェ
ブ仮に溶接され、オーバーサイズのスロットに生じるギ
ャップを有効に橋絡（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にり生じる
歪みによって困難となる。キーバーの整列不良によっで
キーバーが磁性板のタブテール形スロットにはより合わ
ない場合は、組み立てが出来るようにギーバーのタブテ
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。したがっ
て、ギ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。

キーバーと環状ウェ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ェブ板にオーバーサイ
ズの矩形のスロットを設けた場合、特にオーバーサイズ
のスロッ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
と環状ウェ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 したがって、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ｆＩ層を可能にするキーパー・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１ノだ
回転電気機械の固定子のキーバー１および環状ウェブ板
に対するキーバー界面を提供づることである。

本発明のもう１つの目的はキーバーのタブテール部分の
位置ぎめの精度を向上し、かつキーバーと環状ウェブ板
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プることである。

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ェブ板
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ェブ仮に
接続する装置と方法を提供り゛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ゾール形部
分をそなえたキーバーを使って固定子磁心の磁性板を固
定子フレームの環状ウェブ仮に固定するための汲置と方
法を提供する。キーバーの円柱形部分は、環状ウェブ板
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１希組み立て中に、タブテール形
部分を半径方向内ｍすに向けた状態でキーバーの円柱形
部分が環状ウェ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＋Ｍ７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ずべて
の間隙は円柱形部分の半径り内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）
ｌ置として、複数の膜状ウェブ板、環状ウェブ板を相互
に平行に固定する手段、複数の環状ウェブ板の各々の内
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Ｉ１５ツる１ｍ状ウェブ板の内側周縁で
中断されることにより形成された開口、複数の環状ウェ
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用の軸方向に整
列した円筒形の孔を形成するように動く固定手段、複数
の円筒形の孔の数と等しい故だ４−Ｊ設けられて、各々
、複数組の軸方向に整列した円１０形の孔の１つに正確
にはめ合わＬることのでさ・る円柱形部分と、前記開口
を通って固定子の中心に向って半径方向に伸びるタブテ
ール形部分を含・む複数のキーバー、キーバーを堅固に
環状ウェ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（ｂｃａｄ）　、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
であって、各磁性板が少なくとも第１と７４１２のタブ
テール形スロットを含み、この第１と第２のタブテール
形スロットの中に隣接した一対のキーバーのタブテール
形部分をはめ込むことにより扇形磁性板を環状ウェブ板
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１：２　賊の固
定子を組み立てる方法として、複数の環状ウー［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
環状ウェブ板の各々の内側の縁に弦方向に専間隔で複数
の円筒形の孔を形成し、このとぎ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
ェ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、複数の環状ウェ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ｌ！Ｉ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、各キーバーのタブテール形部分が開口
を通って前記円筒体の中心に向って伸びるようにするこ
と、タブテール形部分を回転方向に整列さμてタブテー
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っ張ること
、半径方向内向きの力を維持しつ１界而に溶着ビードを
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１１ど−ドが含まれるまで半径方向内
向きの力をＩＪＯえ、かつ溶着ビードを設ける工程を反
復覆ることを含む。

本発明の上記および他の目的、特徴、および１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ｔＭ構成　索を表わす。

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＋ｉ４成と利点を
明らかにするための背與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って構成された固定子の一部
１０を示しである。その一部のみを図示しであるが、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。

複数の環状ウェブ板１４（図には１つのウェブ板の一部
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、環状ウェブ板１４は溶着ビード１６を使って外
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、環状ウェブ板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、　ＩＧ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、木ｄ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つだけ示しであるが、複
数のＡ−バーナイズの矩形のスロット１８が各環状ウェ
ブ板１４の内側周辺に沿って等間隔に配量される。第１
図に示すオーバーサイズの矩形のスロット１８の内の特
定の１つのスロットは他の環状ウェブ板１４の各々の対
応するオーバーサイズの矩形のスロット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ット１
８の中に矩形のギーバー２０が配置され、キーバーとオ
ーバーサイズの矩形のスロット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
絡しくずなわち、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ット１８を取り囲む環状ウェブ
板１４の表面に重なり合っている。矩形のキーバー２０
は溶着ビード２６によって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によって
環状ウェブ板１４に固定される。これもＵ字形リング２
４の両側で１１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
って矩形のキーバー２０を環状ウェブ板１４に固定する
ために聡計４個の溶着ビードが用いられる。矩形のキー
バー２０からタブテール部分３ｏが半径方向内向さに伸
びている。タブテール部分３０は磁性板３４のタブテー
ル形スロット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？！２数の固定子スロット３６が設け
られる。従来、導体３８はタブテール形バー４０を使っ
て固定子スロット３Ｇの中に保持される。

第１図の従来技術の（に造の製造理論は各矩形のキルバ
ーのまわりに間隙２２を設けて、これを利用づるという
ことに基づいている。各矩形のキーバー２０は、その対
応する環状ウェブ板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
位置にブロッキングされる。間隙２２により、この弦方
向間隔を）構成するためにオーバーサイズの矩形のスロ
ワ）〜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母の熱が環状ウェブ板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ってタブテール部分３０
とタブテール形スロツ゛ト３２との間のはめ合い精度が
損なわれた場合、タブテール部分３０から材料を削り取
って無理にはめ込むとゆるみが生じることがある。この
ゆるみによって、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刹１音が光生りることか
ある。

オーバーｌナイスの矩形のスロット１８で１．↓矩形の
形状を使っているため、タ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、スロットの角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
成することかできる。この新しい方法では、キーバーを
故彦に間隙２２の中に配置して後で所望の位置にブロッ
キングすることかできるようにづるかわりに、キーバー
の切開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ェブ板
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
てしまう一１ｂり方を本願発明者は発見し　ｌこ　。

次に第２図Ｊ３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
ウェブ板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Ｇ、Ｌめ込
むことができる同社形部分５２と（れから半径方向内向
きに伸びるタブテール形部分５４を含む。

従来技術ではオーバーサイズの矩形のスロット１８を正
確に（４緘加工しなければならないのに対して、通常の
工場の凶緘を用いて充分な精度で環状ウェブ板１４′の
内ｍす周縁近１力に円形の孔４８の位置を定め１５する
こと、また溶着ど−ド５６を形成する前に円柱形のキー
バー５０の最終的なブロッ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、簡単な冶具（図
示しない）を用いて隣１キりる円柱形のキーバー５０の
弦方向間隔を設定−りることができる。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、同社形部分５２の
周囲表面を公知の関係で円形の孔４８にしっかりと接触
させるっすなわら、溶接中に円柱形のキーバー５０が半
径方向内向きに引っ張られているとき、すべての間隙は
円柱形部分５２の半径方向外１１１！１部分に存在づる
ことに４ｊ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
に実費的に独立に標準位置が設定される。本発明によれ
ばタブテール形部分の弦方向間隔と半径方向間［θのｆ
へ度が充分に改善されるので、磁性根３４のｆｆ１ｌ”
？プロセス全体を通してタブテール形部分５４とタブテ
ール形スロット３２との間に７１１１密なはめ合いがｉ
りられる。したがって、従来のようにやＪりが（プやω
１削によって無理にはめ込むことにより【、五め合いの
ゆるみが生じて、その結果どして固定ｒ・１Ｇ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、（ｔ　ン＋：　
Ｉ支術のように矩形のスロワ１への角に応力集中が′１
−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４８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ｒｎ　したがっ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を環状ウェブ板１４に固定４るための別の一対の
溶、谷ビードのかわりに、本発明では環状ウェブ扱１４
′の各々の側に１つ、ケなわら一対の溶着ビード５６が
用いられる。

以上、図面を参照して本発明の詳細な説明してさたが、
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ｎ鍼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′・・・環状ウェブ板、 ３２・・・タブテール形スロット、 ４６・・・固定子、 ４８・・・円形の孔、 ５０・・・円柱形のキーバー１ ５２・・・キーバーの円柱形部分、 ５４・・・キーバーのタブテール形部分、５６・・・溶
着ビード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転電気機械の固定子用の装置であって、複数の
   平行な環状ウェブ板、 上記複数の環状ウェ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
   ウェブ板の内側周縁で中断されて開口を形成しており、 上記複数の環状ウェ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タ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ェブ板に堅固に固
   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. （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のタブテール形スロットを含
   み、上記扇形磁性板を上記環状ウェブ板に固定するため
   に隣り合う一対の上記キーバーのタブテール形部分が上
   記第１および第２のタブテール形スロットの中にはめ込
   むことができる装置。
3. （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、 複数の環状ウェブ板を相互に平行に整列させて円筒体を
   形成し、 上記複数の環状ウェ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、また上記環状ウェブ板の内側周縁の所で中断されて
   開口を形成しており、上記複数の環状ウェブ板にある上
   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タブテール形部分が上記開口
   を通って上記円筒体の中心に向って伸びるようにし、 上記タブテール形部分を回転方向に整列させて上記タブ
   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
   記円柱形部分を引っ張っ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。