(57)【要約】【課題】固定子巻線の導体セットと給排水箱との接合における信頼性を確保する。【解決手段】実施形態によれば、固定子巻線１００は、複数の導体セット１１０と、接続構造体１２０を具備する。導体セット１１０は、それぞれが固定子スロットを貫通し、内部に冷却媒体の流通孔１１２ａが形成された少なくとも一つの中空素線１１２を有する。接続構造体１２０は、軸方向の一端が導体セット１１０の端部近傍に嵌合するスリーブ１２１と、スリーブ１２１の他端に設けられる閉止板１２４と、スリーブ１２１と閉止板１２４により導体セット１１０の端部に画定される空間１２０ａ内に配置されるとともに中空素線１１２の流通孔１１２ａと空間１２０ａの外部とを連通する中空の延長管１２３とを有する。空間１２０ａ内には、ろう材１２６が充填されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心の径方向内側に形成され周方向に互いに間隔を有し軸方向に延びた複数の固定子スロットを軸方向に貫通する固定子巻線であって、
それぞれが前記複数の固定子スロットのいずれかを貫通し、内部に冷却媒体の流通孔が形成された少なくとも一つの中空素線を有する複数の導体セットと、
軸方向の一端が前記導体セットの端部近傍に嵌合するスリーブと、前記スリーブの他端に設けられる閉止板と、前記スリーブと前記閉止板により前記導体セットの端部に画定される空間内に配置されるとともに前記中空素線の前記流通孔と前記空間の外部とを連通する中空の延長管とを有する接続構造体と、
前記空間の内部に充填されたろう材と、
を具備することを特徴とする固定子巻線。
【請求項２】
前記スリーブは、前記導体セットの３つの側面の端部付近を覆い、前記空間は、前記導体セットの一方の側面側に開放されていることを特徴とする請求項１に記載の固定子巻線。
【請求項３】
前記スリーブは、前記導体セットの４つの側面の端部付近を覆い、前記４つの側面のうちの１面を覆う部分に前記空間と当該空間の外部を連通する注入口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固定子巻線。
【請求項４】
前記中空素線の端部付近にはめねじが形成され、
前記閉止板には延長管貫通孔が形成されるとともに前記延長管は前記延長管貫通孔を貫通し、
前記延長管は、前記中空素線の前記めねじに螺合するボルトを貫通可能に構成される、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の固定子巻線。
【請求項５】
回転軸方向に延びて軸方向の中央付近に回転子鉄心が形成された回転子と、
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内側に形成され周方向に互いに間隔を有し軸方向に延びた複数の固定子スロットを軸方向に貫通する固定子巻線と、を有する固定子と、
を備えた発電機であって、
前記固定子巻線は、
それぞれが前記複数の固定子スロットのいずれかを貫通し、内部に冷却媒体の流通孔が形成された少なくとも一つの中空素線を有する複数の導体セットと、
軸方向の端部が前記複数の導体セットの端部近傍に嵌合するスリーブと、前記スリーブの他端に設けられる閉止板と、前記スリーブと前記閉止板により前記導体セットの端部に画定される空間内に配置されるとともに前記中空素線の前記流通孔と前記空間の外部とを連通する中空の延長管と、を有する接続構造体と、
前記空間に充填されたろう材と、
を具備することを特徴とする発電機。
【請求項６】
内部に冷却媒体の流路が形成された少なくとも一つの中空素線を有する導体セットを準備する導体セット準備ステップと、
前記導体セットの端部にスリーブを装着する装着ステップと、
前記スリーブの開口に閉止板を装着するとともに前記中空素線の連記冷却媒体の前記流路を前記スリーブの外側に連通させる延長管を設置して、前記スリーブと前記閉止板により空間を画定する空間画定ステップと、
前記空間に、ろう材を充填するろう充填ステップと、
前記スリーブに給排水箱を装着する給排水箱装着ステップと、
を有することを特徴とする固定子巻線導体の接続方法。
【請求項７】
前記導体セット準備ステップは、交換対象の接続構造体と接続する前記導体セットの端部を切断する切断ステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の固定子巻線導体の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子巻線、発電機、および固定子巻線導体の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷式のタービン発電機においては、固定子巻線の導体内に冷却水の流路を形成する方式、すなわち、固定子直接水冷却方式が多く採用されている。
【０００３】
固定子巻線の各導体は、通常、固定子の径方向内側に周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びるように形成された複数の固定子スロットのそれぞれを貫通する。固定子鉄心の各スロットを貫通する各導体は、縦横にアレイ状に配列された複数のコイル素線の集合としての導体セットである。複数のコイル素線の一部は、冷却水が通過可能なように中空となっている。
【０００４】
各導体セットは、固定子鉄心の軸方向外側で、給排水箱と呼ばれる給排水箱と接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４０５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各導体セットと給排水箱（クリップ）との接合部には、通常、ろう付けが用いられる。給排水箱との接合部では、このろう付けの信頼性が問題となる。給排水箱との接合部においては、たとえば、隙間腐食による接合部の劣化、あるいは、ろう付け部のボイドが多い場合には、ろう付け部の腐食が想定よりも早く進行する場合がある。
【０００７】
したがって、接合部の信頼性を確保することが重要である。この際、長尺の導体セットを鉛直方向に直立させるなど、特別な作業を要する工程を導入することなしに施工可能な接合方法が望まれる。さらに、給排水箱を含む接合部の経年劣化に伴う補修の場合を考慮すると、固定子を据え付けた状態のままでも補修が可能で、かつ、接合部での信頼性を確保できる補修方法が望まれる。
【０００８】
以上のような課題に鑑みて、本発明の実施形態は、固定子巻線の導体セットと給排水箱との接合部分における信頼性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明に係る固定子巻線は、固定子鉄心の径方向内側に形成され周方向に互いに間隔を有し軸方向に延びた複数の固定子スロットを軸方向に貫通する固定子巻線であって、それぞれが前記複数の固定子スロットのいずれかを貫通し、内部に冷却媒体の流通孔が形成された少なくとも一つの中空素線を有する複数の導体セットと、軸方向の一端が前記導体セットの端部近傍に嵌合するスリーブと、前記スリーブの他端に設けられる閉止板と、前記スリーブと前記閉止板により前記導体セットの端部に画定される空間内に配置されるとともに前記中空素線の前記流通孔と前記空間の外部とを連通する中空の延長管とを有する接続構造体と、前記空間の内部に充填されたろう材と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る発電機は、回転軸方向に延びて軸方向の中央付近に回転子鉄心が形成された回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内側に形成され周方向に互いに間隔を有し軸方向に延びた複数の固定子スロットを軸方向に貫通する固定子巻線と、を有する固定子と、を備えた発電機であって、前記固定子巻線は、それぞれが前記複数の固定子スロットのいずれかを貫通し、内部に冷却媒体の流通孔が形成された少なくとも一つの中空素線を有する複数の導体セットと、軸方向の端部が前記複数の導体セットの端部近傍に嵌合するスリーブと、前記スリーブの他端に設けられる閉止板と、前記スリーブと前記閉止板により前記導体セットの端部に画定される空間内に配置されるとともに前記中空素線の前記流通孔と前記空間の外部とを連通する中空の延長管と、を有する接続構造体と、前記空間に充填されたろう材と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る固定子巻線導体の接続方法は、内部に冷却媒体の流路が形成された少なくとも一つの中空素線を有する導体セットを準備する導体セット準備ステップと、前記導体セットの端部にスリーブを装着する装着ステップと、前記スリーブの開口に閉止板を装着するとともに前記中空素線の連記冷却媒体の前記流路を前記スリーブの外側に連通させる延長管を設置して、前記スリーブと前記閉止板により空間を画定する空間画定ステップと、前記空間に、ろう材を充填するろう充填ステップと、前記スリーブに給排水箱を装着する給排水箱装着ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
各実施形態によれば、固定子巻線の導体セットと給排水箱との接合部分における信頼性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る発電機を含む発電機システムの構成を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続構造体の構成を示す縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の導体セットの構成を示す横断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続構造体におけるスリーブの形状等を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の冷却部の構成を示す系統図である。
【図６】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順を示すフロ―図である。
【図７】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における導体セットの曲げ段階を説明する概念図である。
【図８】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順におけるめねじ形成段階を説明する図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視縦断面図である。
【図９】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順におけるめねじ形成段階を説明する図８のＩＸ−ＩＸ線矢視横断面図である。
【図１０】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における導体セット先端へのスリーブの装着段階を示す縦断面図である。
【図１１】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における延長管、および閉止板の設定段階を説明する設定途中の状態を示す部分横断面図である。
【図１２】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における延長管のボルトによる固定段階を示す部分横断面図である。
【図１３】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における閉止板の設定段階を示す部分横断面図である。
【図１４】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における閉止板等の固定段階を説明する縦断面図である。
【図１５】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順におけるろう材充填段階を説明する縦断面図である。
【図１６】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における導体セット先端を挿入するスリーブの変形例を示す斜視図である。
【図１７】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順におけるボルトの取り外し後の段階を説明する縦断面図である。
【図１８】第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における給排水箱との接続段階を説明する縦断面図である。
【図１９】第２の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順を示すフロ―図である。
【図２０】第２の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続構造体におけるスリーブの形状等を示す斜視図である。
【図２１】第２の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における給排水箱との接続段階を説明する縦断面図であり、（ａ）は補修前、（ｂ）は補修後の状態を示す。
【図２２】第３の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における延長管、閉止板等の設定および固定段階を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る発電機、固定子および固定子巻線導体の接続方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る発電機を含む発電機システムの構成を示す縦断面図である。発電機システム２５０は、発電機２００および冷却システム１５０を有する。
【００１６】
発電機２００は、回転子１０、固定子２０、軸受３０、フレーム４０、および冷却器５０を有する。
【００１７】
回転子１０は、回転軸方向に延びたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に取り付けられた円筒状の回転子鉄心１２、および回転子鉄心１２を貫通する回転子巻線１４を有する。
【００１８】
ロータシャフト１１の軸方向の一方の端部には、原動機との結合のための結合部１１ａが設けられている。以下、結合部１１ａへの方向を結合側、その反対方向を反結合側と呼ぶ。ロータシャフト１１は、回転子鉄心１２を挟んだ軸方向の両側で、それぞれ軸受３０により、回転可能に支持されている。また、ロータシャフト１１の、回転子鉄心１２とそれぞれの軸受３０の間の位置の部分には、それぞれ内扇１６が取り付けられている。
【００１９】
回転子鉄心１２は、図１に示すように、ロータシャフト１１と一体に構成されていてもよい。この場合は、ロータシャフト１１において径方向に径の大きくなっている部分を回転子鉄心１２と呼ぶこととする。回転子鉄心１２の径方向外側表面に周方向に互いに間隔をおいて形成され軸方向に延びた複数の溝状の回転子スロット１３が形成されている。回転子巻線１４は、通常、界磁巻線であり回転子スロット１３内を貫通する。
【００２０】
固定子２０は、固定子鉄心２１および固定子巻線１００を有する。
【００２１】
固定子鉄心２１は、円筒状であり、空隙１８を介して、回転子鉄心１２の径方向外側に配されている。固定子鉄心２１は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板を有する。固定子鉄心２１には、軸方向に互いに間隔をおいて、空隙１８から固定子鉄心２１の径方向外側に向かう流路である固定子ダクト２１ａが形成されている。
【００２２】
また、固定子鉄心２１の径方向内側には、周方向に互いに間隔をおいて、軸方向に延びる複数の溝状の固定子スロット２２が形成されている。固定子巻線１００は、固定子スロット２２を軸方向に貫通するように設けられる。
【００２３】
固定子巻線１００は、複数の導体セット１１０、それぞれの導体セット１１０に取り付けられた接続構造体１２０、および２つの接続構造体１２０を連結する連結導体１３０を有する。
【００２４】
それぞれの導体セット１１０は、複数の固定子スロット２２のうちのいずれかを軸方向に貫通し、軸方向の両側が、固定子鉄心２１の軸方向端部の外側に突出している。それぞれの導体セット１１０の両側の端部は、接続構造体１２０と接続している。後述するように、導体セット１１０を構成する中空素線１１２（図２）および接続構造体１２０は、内部を冷却水等の冷却媒体が通過可能に形成されている。
【００２５】
連結導体１３０は、２つの接続構造体１２０を電気的に連結し、かつ、冷却部１４０と接続している。冷却部１４０は、フランジ１４３ａを介して冷却システム１５０と接続することにより、導体セット１１０、接続構造体１２０および連結導体１３０を通過する冷却媒体を、冷却システム１５０との間で循環可能とする。
【００２６】
図１に示すように、フレーム４０は、固定子２０の径方向外側を囲むように配されている。フレーム４０の軸方向の両側の端部は開放されており、それぞれ軸受ブラケット４５が取り付けられている。それぞれの軸受ブラケット４５は、軸受３０を静止支持している。
【００２７】
フレーム４０には、冷却器５０が取り付けられている。冷却器５０は、外部からの冷却媒体が流れる冷却管５１およびこれを収納する冷却器カバー５２を有する。フレーム４０内の空間と冷却器カバー５２内の空間は閉空間４０ａを構成し、互いに、冷却器入口開口４１および２つの冷却器出口開口４２を介して連通している。閉空間４０ａには、たとえば空気あるいは冷却効果の良好なガスなどの冷却用気体が封入されており、内扇１６により閉空間４０ａ内を循環する。
【００２８】
冷却システム１５０は、発電機２００の外側の２つの接続部１４３ａのそれぞれで、固定子巻線１００の冷却部１４０と接続する配管１５５と、配管１５５に介在し冷却媒体を駆動するポンプ１５６と、冷却媒体を冷却する熱交換器１５７を有する。
【００２９】
冷却媒体は、ポンプ１５６により駆動され、配管１５５および固定子巻線１００を循環し、固定子巻線１００を冷却する。
【００３０】
図２は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続構造体の構成を示す縦断面図である。
【００３１】
固定子巻線１００において、接続構造体１２０が、接続の対象とする導体セット１１０は、中実素線１１１、および長手方向に沿ってその内部にたとえば冷却水などの冷却媒体の流通孔１１２ａが形成された中空素線１１２をそれぞれ少なくとも一つ有する。中実素線１１１および中空素線１１２は、主成分を同じくする金属または合金でできている。好ましい一例として、この金属または合金は、銅あるいは銅合金である。
【００３２】
図３は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の導体セットの構成を示す横断面図である。中実素線１１１および中空素線１１２は、それぞれ４隅の角が丸みを帯びた長方形の断面を有する。中空素線１１２には、断面がほぼ長方形の流通孔１１２ａが形成されている。なお、中実素線１１１、中空素線１１２およびその流通孔１１２ａは、たとえば正方形など他の形状の断面を有していてもよい。
【００３３】
図３に示すように、中実素線１１１および中空素線１１２は、断面の外側形状が長方形となるように配列されている。また、導体セット１１０の端面は、平面に形成されている。
【００３４】
図２に示すように、接続構造体１２０は、スリーブ１２１、延長管１２３、閉止板１２４、および給排水箱（クリップ）１２８を有する。これらのスリーブ１２１、延長管１２３、閉止板１２４、および給排水箱（クリップ）１２８についても、中実素線１１１および中空素線１１２と主成分を同じくする金属または合金とすることが好ましい。
【００３５】
スリーブ１２１は、図２に示すように、その軸方向の一端が導体セット１１０の端部近傍に嵌合し、導体セット１１０の端部１１０ｄの近傍の側面を囲むように設けられる。導体セット１１０の端部１１０ｄとスリーブ１２１により囲まれて空間１２０ａが形成されているが、１つの側面については、開放されている。
【００３６】
図４は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続構造体におけるスリーブの形状等を示す斜視図である。スリーブ１２１のそれぞれの側面は、厚肉部１２１ａおよび厚肉部１２１ａより肉厚の薄い薄肉部１２１ｂを有し、内側に折れ曲がった端部１２１ｃを有する。厚肉部１２１ａと薄肉部１２１ｂは、外側表面に段差なく、内側表面に段差を有するように接続している。底部１２１ｄも同様に内表面側に段差を有する。
【００３７】
２つの側面の厚肉部１２１ａと底部１２１ｄとで形成される入口開口１２１ｆの幅ｗ１および高さｈ１は、図３に示した導体セット１１０の断面の幅と高さに対応し、入口開口１２１ｆに導体セット１１０を嵌合可能で、かつ、できるだけギャップが小さくなるような寸法に形成されている。スリーブ１２１と導体セット１１０との側部とは、耐熱接着剤によりシールされている。入口開口１２１ｆと反対側の端部１２１ｃには、出口開口１２１ｈが形成されている。
【００３８】
図２に示すように、スリーブ１２１の出口開口１２１ｈ（図４）を閉止するように、閉止板１２４が設けられている。スリーブ１２１と閉止板１２４とは、耐熱接着剤により接合、シールされている。閉止板１２４は、スリーブ１２１の導体セット１１０の端部近傍に嵌合する一端とは反対側の他端側に設けられる。スリーブ１２１と閉止板１２４により、導体セット１１０の端部には空間１２０ａが画定される。
【００３９】
導体セット１１０の端面に一端を接するよう延長管１２３が設けられており、延長管１２３の他端は閉止板１２４を貫通して閉止板１２４の外側に突出している。延長管１２３と閉止板１２４とは、耐熱接着剤により接合、シールされている。閉止板１２４には、延長管１２３が貫通可能な延長管貫通孔１２４ｈ（図１２）が形成されている。
【００４０】
中空素線１１２の端部近傍の内面には、めねじ１１２ｂが形成されている。めねじ１１２ｂは、後述するボルト１２２（図１２）と螺合可能に形成されている。延長管１２３の内径は、ボルト１２２の外径より大きくなるように形成されている。ボルト１２２およびめねじ１１２ｂは、締め付け部１２７（図１２）を構成する。
【００４１】
前述のように、導体セット１１０の端部１１０ｄ（図２）、スリーブ１２１、および閉止板１２４により、桶状の空間１２０ａが画定される。空間１２０ａには、少なくともその一部にろう材１２６が充填されている。好ましい一例として、ろう材１２６は銅を主成分としたものを用いることができる。
【００４２】
また、中空素線１１２の流通孔１１２ａは、延長管１２３の内側と互いに連通している。すなわち、延長管１２３は、スリーブ１２１と閉止板１２４により導体セット１１０の端部に画定される空間１２０ａの内部に配置され、導体セット１１０の端部の中空素線１１２の流通孔１１２ａと空間１２０ａの外部とを連通するように構成される。
【００４３】
図２に示すように、スリーブ１２１の外側には、給排水箱１２８が設けられている。スリーブ１２１と給排水箱１２８はろう付けされている。このスリーブ１２１と給排水箱１２８のろう付けには、例えば、空間１２０ａに充填したろう材１２６と同じろう材を用いることができる。
【００４４】
給排水箱１２８は、筒状部１２８ａ、縮小部１２８ｂ、および接続部１２８ｃを有する。筒状部１２８ａは、スリーブ１２１の径方向外側に、スリーブ１２１を囲むように４つの側面を有する。接続部１２８ｃは、冷却管１４１と接続する部分を有する。縮小部１２８ｂは、筒状部１２８ａと接続部１２８ｃの間にあって、外形が連続的に減少する。縮小部１２８ｂおよび接続部１２８ｃには、軸芯に沿って貫通孔１２８ｄが形成されている。給排水箱１２８内の給排水箱空間１２８ｓは、貫通孔１２８ｄに連通する。
【００４５】
この結果、中空素線１１２の流通孔１１２ａは、延長管１２３の内側、および給排水箱空間１２８ｓを介して貫通孔１２８ｄまで連通する。
【００４６】
以上のような構成により、導体セット１１０の中空素線１１２のそれぞれに形成された流通孔１１２ａは、延長管１２３の内側、給排水箱空間１２８ｓおよび貫通孔１２８ｄを介して、冷却管１４１と連通している。
【００４７】
以上、導体セット１１０の一方の端部１１０ｄと、接続構造体１２０との接続について説明したが、導体セット１１０の他方の端部についても同様である。
【００４８】
図５は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の冷却部の構成を示す系統図である。
【００４９】
図５では、固定子巻線１００における導体セット１１０同士の電気的な接続、および、固定子巻線１００における冷媒の流路の接続について示している。
【００５０】
２つの導体セット１１０は、それぞれに接続する接続構造体１２０同士を電気的に接続する連結導体１３０によって、電気的に接続され、巻線を形成する。
【００５１】
また、導体セット１１０の中空素線１１２のそれぞれに形成された流通孔１１２ａは、前述のように接続構造体１２０を介して冷却管１４１と連通している。ただし、冷媒の流路の連通が、電気的な接続をもたらさないように、図示しないが、たとえば、接続構造体１２０と冷却管１４１との接続部を、電気的な絶縁体を介するように構成する、あるいは、冷却管１４１の途中に電気的な絶縁体を介在させる。
【００５２】
各冷却管１４１は、ヘッダ１４２に接続される。ヘッダ１４２は、フレーム４０内の閉空間４０ａの回転子鉄心１２を挟んで軸方向の両側に配置されている。それぞれのヘッダ１４２には、集合管１４３が接続され、軸受ブラケット４５を貫通し、軸受ブラケット４５の外側で、端部に設けられたフランジ１４３ａで、外部の配管１５５（図１）に接続される。
【００５３】
図６は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順を示すフロ―図である。以下、順次、図７ないし図１８を引用しながら、固定子巻線の接続方法の手順を説明する。
【００５４】
まず、中実素線１１１および中空素線１１２を互いに平行に配列して、導体セット１１０とする（ステップＳ０１）。この際の断面の例は、図３に示した通りである。断面は、前述のように、外形が長方形となるように形成する。
【００５５】
次に、導体セット１１０を曲げ加工する（ステップＳ０２）。
【００５６】
図７は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における導体セットの曲げ段階を説明する概念図である。図７は、曲げ加工を終えた後の導体セット１１０を示している。この段階では、導体セット１１０は、固定子鉄心２１に収納されていないが、説明の便宜上、導体セット１１０に重ねて、固定子鉄心２１を図示している。固定子鉄心２１の径方向内側には、周方向に互いに間隔をおいて、軸方向に貫通する複数の溝状の固定子スロット２２が形成されている。
【００５７】
曲げ加工を終えた導体セット１１０は、収納直線部１１０ａ、２つの方向転換部１１０ｂ、および２つの外部直線部１１０ｃを有する。収納直線部１１０ａは、両端の近傍部を除いて、固定子スロット２２内に収納される。収納直線部１１０ａの外側は、曲げ加工を施された部分である方向転換部１１０ｂであり、その軸方向の外側の外部直線部１１０ｃに接続される。
【００５８】
次に、導体セット１１０の両側の端部の近傍、すなわち、外部直線部１１０ｃを切断する（ステップＳ０３）。図７に示すように、切断面は、外部直線部１１０ｃの長手方向に垂直な面である。切断により、新たな端部１１０ｄが形成される。
【００５９】
次に、中空素線１１２の端部から方向転換部１１０ｂに向かって、中空素線１１２の内面の一部にめねじ１１２ｂを形成する（ステップＳ０４）。
【００６０】
図８は、めねじ形成段階を説明する図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視縦断面図であり、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線矢視横断面図である。めねじ１１２ｂは、図９に示すように、たとえば、中空素線１１２の断面の長手方向の中央に１か所に形成することでもよいし、あるいは、たとえば、中空素線１１２の断面の長手方向の中央に２か所に形成することでもよい。これらのステップＳ０１からステップＳ０４が、少なくとも一つの中空素線１１２を有する導体セット１１０を準備する導体セット準備ステップの一例である。
【００６１】
次に、導体セット１１０の端部近傍にスリーブを装着する（ステップＳ０５）。このステップＳ０５が、導体セット１１０の端部にスリーブを装着する装着ステップの一例である。
【００６２】
図１０は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における導体セット先端へのスリーブの装着段階を示す縦断面図である。スリーブ１２１の装着位置は、長手方向に、導体セット１１０が、スリーブ１２１の厚肉部１２１ａと重なる位置、すなわち、導体セット１１０が、スリーブ１２１の厚肉部１２１ａの内側にあって、かつ、厚肉部１２１ａより外側の薄肉部１２１ｂ側にはみ出さない位置とする。すなわち、導体セット１１０の端部１１０ｄが、厚肉部１２１ａと薄肉部１２１ｂとの段差面に一致する位置とする。この結果、導体セット１１０の端部１１０ｄにおける面が、段差が存在する分だけ広くなる。
【００６３】
次に、延長管１２３を設定し、締め付け部１２７による締め付けを行う（ステップＳ０６）。
【００６４】
図１１は、固定子巻線の接続方法の手順における延長管、および閉止板の設定段階を説明する設定途中の状態を示す部分横断面図である。延長管１２３の一端を、導体セット１１０の端部１１０ｄにおける中空素線１１２の端部に接するような位置とする。
【００６５】
図１２は、延長管のボルトによる固定段階を示す部分横断面図である。
【００６６】
ボルト１２２を、延長管１２３の内部を通過（貫通）させ、ボルト１２２のおねじを、中空素線１１２の内面に形成されためねじ１１２ｂと螺合させて、締め付ける。なお、次のステップで取り付ける閉止板１２４を参考のため、図示している。閉止板１２４には、前述のように、延長管１２３が貫通する延長管貫通孔１２４ｈが形成されている。ボルト１２２としては、中実のもののほか、中空ボルトを用いてもよい。
【００６７】
次に、閉止板１２４を設定し、耐熱接着剤を用いて固定およびシールを行う（ステップＳ０７）。
【００６８】
図１３は、閉止板の設定段階を示す部分横断面図である。図１３は、閉止板１２４の延長管貫通孔１２４ｈに延長管１２３が挿入されるようにして、閉止板１２４が所定の位置となった状態を示す。
【００６９】
図１４は、閉止板等の固定段階を説明する縦断面図である。
【００７０】
後のステップで空間１２０ａにろう材１２６を充填する際に、ろう材が流通孔１１２ａ内に流入しないように、延長管１２３は、中空素線１１２の流通孔１１２ａをカバーするような形状、寸法とする。すなわち、延長管１２３は、流通孔１１２ａと空間１２０ａとが連通しないように、流通孔１１２ａを覆うような形状、寸法とする。
【００７１】
ステップＳ０６およびＳ０７では、まず、締め付け部１２７のボルト１２２を、閉止板１２４および延長管１２３内を貫通させ、ボルト１２２の第１の端部側を、中空素線１１２に形成されためねじ１１２ｂと螺合させる。この結果、桶状の空間１２０ａが形成される。
【００７２】
次に、シール材で固定およびシールを実施する。具体的には、耐熱接着剤を用いて、スリーブ１２１の端部１２１ｃと閉止板１２４とのシール１２４ｗの施工、および閉止板１２４と延長管１２３と間のシール１２３ｗを施工する。また、耐熱接着剤を用いて、導体セット１１０とスリーブ１２１との外側からのシール１２１ｗを施工する。
【００７３】
なお、次のステップＳ０８で空間１２０ａにろう材１２６が充填されることにより、冷却水の流路と外部との間のシールがなされることから、スリーブ１２１と導体セット１１０の間については、特にろう材あるいは耐熱接着剤によるシールはなくともよい。
【００７４】
次に、スリーブ１２１内の空間１２０ａにろう材１２６を充填する（ステップＳ０８）。
【００７５】
これらの、ステップＳ０６からステップＳ０８が、スリーブ１２１の開口に閉止板１２４を装着するとともに中空素線１１２の流通孔１１２ａをスリーブ１２１の外側に連通させる延長管１２３を設置し、スリーブ１２１と閉止板１２４により空間１２０ａを画定する空間画定ステップの一例である。
【００７６】
図１５は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順におけるろう材充填段階（ろう材充填ステップ）を説明する縦断面図である。ろう材１２６は、桶状の空間１２０ａの上方から供給することができる。空間１２０ａの全体ではなく、一部分のみにろう材１２６を充填（供給）するように構成しても構わない。
【００７７】
図１６は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における導体セット先端を挿入するスリーブの変形例を示す斜視図である。
【００７８】
ろう材１２６が、スリーブ１２１内の導体セット１１０の下側に回り込みにくい場合には、図１６に示すように、厚肉部１２１ａにテーパ部１２１ｔを形成して、底部１２１ｄに至る経路を確保するようにしてもよい。
【００７９】
次に、ボルト１２２の取り外しを行う（ステップＳ０９）。
【００８０】
図１７は、ボルトの取り外し後の段階を説明する縦断面図である。ボルト１２２（図１５）と中空素線１１２のめねじ１１２ｂとの螺合を解除し、ボルト１２２を取り外す。
【００８１】
本ステップＳ０９の結果、中空素線１１２の流通孔１１２ａから延長管１２３を介してスリーブ１２１の外側に連通する流路が形成される。
【００８２】
次に、スリーブ１２１と一体の導体セット１１０の端部に給排水箱１２８を装着し固定する（ステップＳ１０）。
【００８３】
図１８は、第１の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における給排水箱との接続段階を説明する縦断面図である。具体的には、給排水箱１２８の筒状部１２８ａを、スリーブ１２１に被せるように給排水箱１２８をスリーブ１２１に装着する。この結果、スリーブ１２１、閉止板１２４および給排水箱１２８に囲まれた給排水箱空間１２８ｓが形成される。
【００８４】
給排水箱空間１２８ｓは、冷却水の流路となることから、スリーブ１２１の径方向の外面と、給排水箱１２８の径方向の内面との間をシールする必要がある。したがって、たとえば、板ろうを、スリーブ１２１と給排水箱１２８との間に挟みこみ、加熱してろう材１２８ｆの部分を形成する。続いて、スリーブ１２１と給排水箱１２８とを耐熱接着剤を用いてシール１２８ｗを形成し、両者を互いに固定しシールする。この板ろうは、好ましくは、ろう材１２６と同様な銅系のものとすることができるが、これには限定されない。
【００８５】
次に、これまで組み立てた導体セット１１０と接続構造体１２０の組み立て物を、固定子スロット２２内に装着する（ステップＳ１１）。
【００８６】
次に、連結導体１３０との接続、および冷却管１４１との接続とを行う（ステップＳ１２）。
【００８７】
以上のように本実施形態による発電機２００の固定子巻線１００は、接続構造体１２０のスリーブ１２１内の空間１２０ａにろう材１２６が充填されていることにより、固定子巻線１００の導体セット１１０と給排水箱１２８との接合における信頼性を確保することができる。すなわち、隙間腐食による接合部の劣化、あるいは、ろう付け部のボイドによるろう付け部の腐食等の要因を排除することができる。
【００８８】
また、空間１２０ａへのろう材１２６の充填においては、長尺の導体セット１１０を横置きにした状態で実施することができ、固定子巻線１００の接続方法において、導体セット１１０を直立させるなど、特殊な措置の必要がない。
【００８９】
以上のように、本実施形態は、固定子巻線の導体セットと給排水箱との接合における信頼性を確保することができる。
【００９０】
［第２の実施形態］
本第２の実施形態は、すでに使用されてきた固定子巻線１００の接続構造体１２０の補修時の場合に適用される。
【００９１】
図１９は、第２の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順を示すフロ―図である。第１の実施形態と同じステップについては、図６で示す第１の実施形態のフロー図と同じステップ番号で表示している。
【００９２】
以下、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９３】
まず、固定子巻線１００を固定子鉄心２１に取り付けた状態のままで、接続構造体１２０を取り外す（ステップＳ２１）。次に、導体セット１１０を対象とする端部１１０ｄの位置で切断する（ステップＳ２２）。なお、ステップＳ２２の導体セット１１０の切断により、接続構造体１２０も切り離される場合は、ステップＳ２１は不要である。
【００９４】
この後、中空素線１１２の端部近傍にめねじ１１２ｂを形成（ステップＳ０４）した後、導体セット１１０の端部１１０ｄの近傍にスリーブ１２１を装着する（ステップＳ０５）。
【００９５】
図２０は、第２の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続構造体におけるスリーブの形状等を示す斜視図である。
【００９６】
本実施形態におけるスリーブ１２１は、導体セット１１０の端部近傍の４つの側面すべてを覆うように形成されている。また、１つの側面の薄肉部１２１ｂには、注入口１２１ｚが形成されている。接続構造体１２０は、対象とする導体セット１１０の傾きに応じて傾いてもよい。注入口１２１ｚは、対象とする導体セット１１０の端部近傍の据え付け状態に応じて、その最上部における位置に形成する。注入口１２１ｚは、導体セット１１０の端部近傍の４つの側面の１面を覆う部分に設けられ、空間１２０ａと空間１２０ａの外部を連通させる構成である。
【００９７】
次に、延長管１２３を設定し、締め付け部１２７により締め付けを行い（ステップＳ０６）、さらに閉止板１２４を設定し、耐熱接着剤で固定、シールする（ステップＳ０７）。この結果、形成される空間１２０ａは、第１の実施形態のような桶状の空間ではなく、閉鎖された空間となる。これにより、ステップＳ２８におけるろう材１２６の注入ステップにおいては、対象とする導体セット１１０の傾きにかかわらず、注入口１２１ｚから注入されたろう材１２６は、こぼれることなく空間１２０ａに保持される。
【００９８】
次に、ボルト１２２を取り外し（ステップＳ０９）後、給排水箱１２８を装着する（ステップＳ３０）。
【００９９】
図２１は、第２の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における給排水箱（クリップ）との接続段階を説明する縦断面図であり、（ａ）は補修前、（ｂ）は補修後の状態を示す。
【０１００】
本第２の実施形態においては、給排水箱１２８は、補修前に用いられていた給排水箱よりも、縮小部１２８ｂの長さよりも長く形成されている。この長さの違いは、補修前と補修後で、冷却管１４１との取り合い箇所を維持するに必要な寸法である。
【０１０１】
以上のように、本第２の実施形態は、これまで据え付けられていた状態のままで、部分的に、対象とする導体セット１１０を処置し、かつ、冷却管１４１との取り合いも維持することにより、最小限の作業で補修を行うことができる。
【０１０２】
［第３の実施形態］
図２２は、第３の実施形態に係る発電機の固定子巻線の接続方法の手順における延長管、閉止板等の設定および固定段階を説明する縦断面図である。
【０１０３】
本第３の実施形態は、第１の実施形態の変形であり、延長管１２３ａと閉止板１２４ａとの関係、および締め付け部１２７ａが、第１の実施形態と異なる。これ以外は、第１の実施形態と同様である。
【０１０４】
本第３の実施形態においては、延長管１２３ａは、閉止板１２４ａを貫通せず、延長管１２３ａの両端部が、中空素線１１２の端部と、閉止板１２４ａの内側の面すなわち中空素線１１２側の面に挟まれて、それぞれに接している。閉止板１２４ａには、延長管貫通孔１２４ｈに代えて、ボルト１２２ａが貫通するためのボルト貫通孔（図示せず）が形成されている。
【０１０５】
ボルト１２２ａ、ナット１２５、閉止板１２４ａおよび中空素線１１２に形成されためねじ１１２ｂは、締め付け部１２７ａを構成する。
【０１０６】
締め付けに際しては、まず、ボルト１２２ａは、閉止板１２４ａに形成されたボルト貫通孔と延長管１２３ａ内を貫通して、中空素線１１２に形成されためねじ１１２ｂと螺合させる。次に、ボルト１２２ａの閉止板１２４ａの外側に突出した部分にナット１２５を螺合させ締め付けることにより、延長管１２３ａを中空素線１１２の端部と閉止板１２４ａの内側面で挟み込み締め付ける。
【０１０７】
このようにして、空間１２０ａが形成される。ここで、ボルト１２２ａは、第１の実施形態と同様、空間１２０ａにろう材１２６を充填した後に取り外される。
【０１０８】
以上のような第３の実施形態により、空間１２０ａの形成のための構成のバリエーションを確保することができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態においては、発電機の場合を例にとって示したが、大型の電動機の固定子巻線の場合であってもよい。
【０１０９】
さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…結合部、１２…回転子鉄心、１３…回転子スロット、１４…回転子巻線、１６…内扇、１８…空隙、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２１ａ…固定子ダクト、２２…固定子スロット、３０…軸受、４０…フレーム、４０ａ…閉空間、４１…冷却器入口開口、４２…冷却器出口開口、４５…軸受ブラケット、５０…冷却器、５１…冷却管、５２…冷却器カバー、１００…固定子巻線、１１０…導体セット、１１０ａ…収納直線部、１１０ｂ…方向転換部、１１０ｃ…外部直線部、１１０ｄ…端部、１１１…中実素線、１１２…中空素線、１１２ａ…流通孔、１１２ｂ…めねじ、１１３…冷却水、１２０…接続構造体、１２０ａ…空間、１２１…スリーブ、１２１ａ…厚肉部、１２１ｂ…薄肉部、１２１ｃ…端部、１２１ｄ…底部、１２１ｆ…入口開口、１２１ｈ…出口開口、１２１ｔ…テーパ部、１２１ｗ…シール、１２１ｚ…注入口、１２２、１２２ａ…ボルト、１２３、１２３ａ…延長管、１２３ｗ…シール、１２４、１２４ａ…閉止板、１２４ｈ…延長管貫通孔、１２４ｗ…シール、１２５…ナット、１２６…ろう材、１２７、１２７ａ…締め付け部、１２８…給排水箱、１２８ａ…筒状部、１２８ｂ…縮小部、１２８ｃ…接続部、１２８ｄ…貫通孔、１２８ｆ…ろう材、１２８ｓ…給排水箱空間、１２８ｗ…シール、１３０…連結導体、１４０…冷却部、１４１…冷却管、１４２…ヘッダ、１４３…集合管、１４３ａ…フランジ、１５０…冷却システム、１５５…配管、１５６…ポンプ、１５７…熱交換器、２００…発電機、２５０…発電機システム
【図１】
2020150592.tif 000003
【図２】
2020150592.tif 000004
【図３】
2020150592.tif 000005
【図４】
2020150592.tif 000006
【図５】
2020150592.tif 000007
【図６】
2020150592.tif 000008
【図７】
2020150592.tif 000009
【図８】
2020150592.tif 000010
【図９】
2020150592.tif 000011
【図１０】
2020150592.tif 000012
【図１１】
2020150592.tif 000013
【図１２】
2020150592.tif 000014
【図１３】
2020150592.tif 000015
【図１４】
2020150592.tif 000016
【図１５】
2020150592.tif 000017
【図１６】
2020150592.tif 000018
【図１７】
2020150592.tif 000019
【図１８】
2020150592.tif 000020
【図１９】
2020150592.tif 000021
【図２０】
2020150592.tif 000022
【図２１】
2020150592.tif 000023
【図２２】
2020150592.tif 000024