JPS6210098B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービン発電機のような回転界磁線輪
の極間接続装置に係り、特に薄板を積層してフレ
キシブルとなした接続線を有する極間接続装置の
改良に関する。

例えばタービン発電機のような回転電機は、回
転する側に２極あるいは４極の界磁極を有してお
り、そしてこれらの界磁極はＮ極、Ｓ極が交互に
配置され、それぞれ界磁線輪および界磁鉄心を備
えている。またこの隣接する異極界磁線輪間は、
接続線によつて接続され、界磁線輪への電流はス
リツプリングを通して発電機外部より供給され
る。この接続線は通常界磁線輪の冷却方式、巻
数、線輪形状等の関係で構造的に幾つかの異なつ
たタイプがある。例えば接続線自体の構造として
は、フレキシブルな接続線とソリツドな接続線が
あり、また取付け部で考慮すると異極界磁線輪の
最上層のターン間にとりつけた接続線と、最下層
のターン間にとりつけた接続線とがある。さらに
またこれらの接続線が界磁線輪の軸方向端部に取
付けられるか、端部から内側に入つた所に取付け
られるかなどでも異なつてくる。しかしこれら上
述の接続線のうちフレキシブルな接続線は、ソリ
ツドな接続線に比べて、界磁線輪の運転中の変形
を吸収し易く、熱伸びや振動の大きな電機には有
効である。また取付けは最上層のターン間に取付
けるのが最も簡単で便利であり、定検時の補修等
も容易である。このためフレキシブルな接続線
を、異極界磁線輪の最上層のターン間に取付ける
のが最も一般に用いられている。この最も一般に
多用されている極間接続装置とその周辺が第１
図、第２図に示されている。まず、この極間接続
装置が配置されるその周囲構成から説明すると、
回転子は胴部１と界磁線輪４とを備えている。界
磁線輪は、回転軸の胴部１に設けられたスロツト
に挿入され、多数個のウエツジ２で保持されてい
る。またこの界磁線輪４の軸方向の端部には、界
磁線輪が回転子の回転時の遠心力等によつて破損
しないように、リテイニングリング５、エンドス
ペーサ１３やエンドリング６が設けられている。
そして互に隣接するすなわち異極の界磁線輪４間
は、夫々の線輪の最上層のターン部に、接続線３
の両端部を銀ろうあるいははんだ付けなどで結合
することによつて電気的に接続されている。その
接続線３としては、従来時に第３図に単品で示さ
れているような構造のものが使用されている。す
なわち、接続線３は通電々流によつて過熱するこ
とが少ないように、かつ、界磁線輪の伸縮に追従
するような可撓性を持たせるために、導電性のよ
い銅あるいは銅合金の薄板からなる複数個の接続
素片７を積層して構成されている。そしてその中
央部分には図中ｌで示すフレキシブル部の彎曲部
８が形成され、その両端のハツチングで示す結合
部９で界磁線輪にろう付けされる。これからも明
らかなように、ろう付けされる以外の部分が、フ
レキシブル部を構成するわけである。

極間接続線は、回転電機の運転中温度および遠
心力等の影響を受ける。すなわち運転中、界磁線
輪４および接続線３は抵抗損で温度が上昇し、こ
のため界磁線輪４は第２図中矢印Ｂで示す長手方
向に大きく熱膨張する。このＢ方向の熱膨張が、
隣接する界磁線輪４間で必ずしも同一とならない
ため、接続線３の彎曲部８端部に、界磁線輪４の
Ｂ方向の伸び差によつて応力が生じる。一方、極
間接続線３は回転に伴う遠心力を受ける。例えば
接続線３の重量が約50ｇで、回転数が3600rpmの
場合について遠心力を試算すると1.2Kg／cm²とな
る。この遠心力は、接続素片７が通常0.25mm〜
0.5mm程度の薄い銅板であるのでこの銅板に対し
ては大きい力である。また回転子が回転すること
により、界磁線輪４端部の外周に配置されている
第１図記載のリテイニングリング５が、周方向に
膨らみ変位する。この際界磁線輪は、界磁線輪と
リテイニングリングとの摩擦力が大きいことか
ら、リテイニングリングの周方向の伸びに追従
し、運転停止の場合は元に戻る第２図中矢印Ａで
示す伸縮サイクルを受ける。これらのことから明
らかなように、異極線輪を接続する接続線は、運
転中1.2Kg／cm²の遠心力を受けると共に、起動・
停止に伴う引張り・圧縮の疲労荷重に曝されてい
るわけである。ところで第２図に示した異極界磁
線輪４の最上のターン間に、回転軸の中心軸方向
（径方向）にフレキシブル部の積層方向の彎曲部
を設けて取付けられた従来の接続線は、永年の運
転中には周方向の引張り・圧縮荷重と遠心力の影
響で、第４図および第５図に示すような現象を生
じる。すなわち、第４図に示されているような彎
曲方向と反対の遠心力方向に鋭い折曲り10Aが生
じる。また第５図に示されているように、彎曲方
向に座屈した折曲り10Bが生じるようになる。こ
のような鋭い折曲りが生じると、折曲りがなけれ
ば破断することのないような低い疲労の繰返し回
数で、接続素片７が破断し、それが次々に他の接
続素片７に波及して、遂には接続線３が破断して
しまうようになる。このような接続線の破断事故
が発生すると、機器の機能を喪失するばかりか、
その補修に多大の時間と労力を費すことになる。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、
従つてその目的とするところは、長期間使用して
も破断することの少ない、信頼性の高い回転界磁
線輪の極間接続装置を提供するにある。

すなわち本発明は、隣接する異極界磁線輪間を
接続する接続線の、その彎曲部の彎曲方向を、界
磁線輪の遠心力方向とほぼ直角にするとともに、
接続線の両端部に積層方向に対して直角方向に突
出した天板部を設け、この天板部と界磁線輪とを
ろう付けで電気的にかつ機械的に結合するように
なし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。

以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。

第６図、第７図にはその一実施例が示されてい
る。これらの図から明らかなように、接続線３の
フレキシブル部の積層方向は、界磁線輪４の遠心
力方向とほゞ直角に形成されている。このように
積層方向が遠心力方向とほゞ直角に形成されてい
ると、運転時の遠心力に対する接続線の断面係数
が大きくなり、遠心力による歪が軽減される。す
なち前述の遠心力方向への折曲りの発生が抑制さ
れるわけである。さらに遠心力方向とほゞ直角の
彎曲なので、前述のＡ方向（第２図参照）の引張
り・圧縮による伸縮が十分吸収されるようにな
る。従つて座屈による折曲りの発生が抑制され疲
労強度が向上する。

さらにこの実施例の場合、接続線３は界磁線輪
４の軸方向端面にとりつけられると共に、さらに
フレキシブルスパンｌが隣接する界磁線輪４の間
隔より大きく形成されている。フレキシブルスパ
ンの長い方が、界磁線輪の変形により大きく追従
できるので、引張り・圧縮の疲労サイクルに対し
て有利である。換言すればこのような構成にする
と、フレキシブルスパンを大きくすることが容易
にできるということである。

さらにはこれらの図から明らかなように、前記
界磁線輪４エンドの端面にとりつけられた接続線
３の、フレキシブル部ｌの積層方向の彎曲部８
が、線輪側に位置するようになされている。これ
であれば接続線３に近接しているエンドスペーサ
１３やエンドリング６に、特に接続線の設置のた
めに加工するなどの支障をきたすことがない。従
つて接続線３のとりつけが容易である。またエン
ドスペーサ間に適当な裕度が保てるので、回転子
の冷却もよいなどの利点がある。

さらに接続線３の両端部には天板部１２が設け
られ、この天板部と界磁線輪とがろう付けで接合
されるように形成されている。この天板部を設け
るとある程度短い間隔でもフレキシブル部分の距
離がのび、フレキシブルスパンを大きくすること
ができるのである。なお以上の説明では、接続線
を線輪の軸方向端部に設けた場合について説明し
てきたが、常にこの位置に設けなければならない
わけではなく、たとえば第８図に示すように異極
界磁線輪の間に接続線を配置するようにしても、
前述した効果と同様な効果を奏することは勿論で
あり、さらにこのようにすると、たとえ線輪間隔
が小さくとも、自由にフレキシブル部の長さを選
定できる効果がある。

以上の実施例に関し、その特性を検討した結果
を下記する。

第９図は接続線単品に模擬遠心力を加え、周方
向（接続線の長手方向）に繰返し疲労を加えた場
合の疲労特性の実験結果である。この図は繰返し
数と変位量との関係で示されている。同図から明
らかなように、本発明の特性線Ｄの方が、従来の
特性線Ｃよりも20％以上も疲労強度がすぐれてい
ることがわかるであろう。なお特性線Ｃ，Ｄは共
にフレキシブル部の長さ54mmの接続線を有した実
機同様のものであり、模擬遠心力は実機と同じ
1.2Kg／cm²Ｇで行つたものである。

第１０図はフレキシブルスパンを変えた場合の
疲労特性の実験結果である。この図も繰返し数と
変位量の関係が示されている。同図から明らかな
ように、フレキシブルスパンの長いものの特性線
Ｑの方が、短いものの特性線Ｐよりも疲労特性が
すぐれている。なお特性線Ｑはフレキシブルスパ
ンが32mmの接続線であり、特性線Ｐは26mmの接続
線である。

上述のように本発明は、隣接する異極界磁線輪
間を接続する接続線の、その彎曲部の彎曲方向
を、界磁線輪の遠心力方向とほぼ直角にするとと
もに、接続線の両端部に積層方向に対して直角方
向に突出した天板部を設け、この天板部と界磁線
輪とを、ろう付けで電気的にかつ機械的に結合す
るようにしたから、遠心力方向に対する接続線の
断面係数が大きくなつて折曲りがなくなり、引張
り・圧縮の繰返し疲労に対する強度が大となつ
て、長期間使用しても破断することの少ない、信
頼性の高い回転界磁線輪の極間接続装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の極間接続装置を備えた回転子要
部を示す一部断面斜視図、第２図はその極間接続
装置周辺を拡大して示す斜視図、第３図はその極
間接続線単品を示す斜視図、第４図、第５図はそ
の極間接続線単品の変形を示す斜視図、第６図は
本発明の一実施例の界磁線輪の極間接続装置を示
す斜視図、第７図はその極間接続装置を備えた界
磁線輪エンド部の平面図、第８図は本発明の他の
実施例の界磁線輪の極間接続装置を示す斜視図、
第９図は従来装置と本発明の極間接続装置の破断
寿命を示す特性図、第１０図はフレキシブルスパ
ン長を変えた場合の疲労強度を示す特性図であ
る。 １……回転軸の胴部、２……ウエツジ、３……
接続線、４……界磁線輪、７……接続素片、８…
…彎曲部、９……結合部、１２……天板部、ｌ…
…フレキシブル部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸の胴部にウエツジを介して収納された
   異極界磁線輪の、その隣接する異極界磁線輪間
   に、該異極界磁線輪間を電気的に接続する接続線
   を備え、この接続線が複数枚の接続素片の積層体
   で形成され、かつその積層体の長手方向中央部
   に、その積層方向に彎曲した彎曲部を有し、かつ
   積層体の長手方向端部が、前記異極界磁線輪に
   夫々結合されている回転界磁線輪の極間接続装置
   において、前記接続線の彎曲部の彎曲方向を、前
   記界磁線輪の遠心力方向とほぼ直角にするととも
   に、接続線の両端部に積層方向に対して直角方向
   に突出した天板部を設け、この天板部と界磁線輪
   とを、ろう付けで電気的にかつ機械的に結合する
   ようにしたことを特徴とする回転界磁線輪の極間
   接続装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記接続線
   のフレキシブル部の積層方向の彎曲部が、線輪側
   に位置するようにしたことを特徴とする回転界磁
   線輪の極間接続装置。