(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状の積層鉄心から構成され、内側に固定子コイルを格納するスロットが構成されている固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を軸方向から押さえるクランパと、
前記クランパの機外側軸方向端面に設置されたシールドコアと、
前記シールドコアを軸方向に押さえるシールド押さえと、
前記固定子鉄心、前記クランパ、前記シールドコア、および前記シールド押さえを貫通し固定するコアボルトと
を備えた回転電機の固定子において、
シールドコアを径方向に貫通する磁束による渦電流の発生を抑制するために、前記クランパの背部に設けられた背部クランパと、周方向に分割された前記シールド押さえとの間を電気的に絶縁する第１の電気的絶縁層をさらに備える
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子において、
前記コアボルトと前記シールド押さえとの間を電気的に絶縁する第２の電気的絶縁層をさらに備える
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の固定子において、
周方向に分割された個々のシールド押さえに複数本のコアボルトが貫通している場合には、１つのシールド押さえに貫通する前記複数本のコアボルトのうち１本以外はすべて前記第２の電気的絶縁層を用いて前記コアボルトと前記シールド押さえとの間を電気的に絶縁する
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン発電機等に適用される回転電機の固定子に関し、特に、コアボルトを通る渦電流ループによる損失を低減するための回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の回転電機の固定子の基本構成を示す図である。従来の回転電機の固定子は、主鉄心（固定子鉄心）１、固定子コイル２、フィンガプレート３、クランパ４、シールドコア５、シールド押さえ６、およびコアボルト７を備えて構成されている。
【０００３】
次に、各構成要素について説明する。主鉄心１は、電磁鋼板を軸方向に積層することで、略円筒状の積層鉄心として構成されており、複数の開放スロットを有している。固定子コイル２は、主鉄心１のスロットに巻装されており、固定子コイルエンド２ａを有している。フィンガプレート３は、主鉄心１の機外側軸方向端面に設置されている。クランパ４は、フィンガプレート３の機外側軸方向端面に設置され、フィンガプレート３を介し主鉄心１を締め付ける磁性金属で構成されており、背部クランパ４ａを有している。
【０００４】
シールドコア５は、クランパ４の機外側軸方向端面に設置されており、電磁鋼板を積層した構造を有しており、クランパに鎖交する漏れ磁束を低減し、クランパで発生する渦電流損失を低減する目的で設置されている。シールド押さえ６は、シールドコア５を固定する役割を果たしている。さらに、コアボルト７は、外径側で主鉄心１ならびにフィンガプレート３、クランパ４、シールドコア５およびシールド押さえ６を貫通し固定する役割を果たしている。
【０００５】
タービン発電機などの大型回転電機においては、特に、固定子コイル２が固定子コイルエンド２ａに作る漏れ磁束の影響で、背部クランパ４ａあるいはシールドコア５の磁束密度が高くなる（図６中の「端部背部鎖交磁束」の矢印参照）。特に、銅損試験時などでは、主鉄心１に鎖交する磁束は、固定子が作る磁束と回転子が作る磁束が反対方向になりキャンセルされているが、端部に発生する漏れ磁束は、回転子磁束の影響が小さくなり、固定子漏れ磁束により、大きな鎖交磁束となり得る。
【０００６】
このため、クランパ４やシールドコア５では、図６に示したように、固定子の外径側（以後、背部と称す）に磁束が漏れることがある。この背部漏れ磁束が、コア背部に貫通するコアボルト７間に鎖交することにより、コアボルト７に誘起電圧が発生することになり、渦電流が発生する。
【０００７】
図７および図８は、従来の回転電機の固定子で発生する渦電流ループを示した説明図である。従来は、回転機に発生する磁束が、コア背部に漏れることを想定していなかったため、コアボルト７間に導電性ループができるように設計されている。すなわち、コアボルト７の端部は、シールド押さえ６などの導電性部材に金属接触されており、また、コアボルト７の胴部は、構造材となる金属部材（以後、支持部材８と称す）に溶接される構造となっている。
【０００８】
これにより、図７に示すように、「コアボルト７→シールド押さえ６→コアボルト７→支持部材８」のループで渦電流が発生する。また、シールド押さえ６が周方向に分割されている場合でも、シールド押さえ６間に絶縁がなければ、図８に示すようなルートで、渦電流ループが発生する。これは、クランパ４がシールドコア背部に存在するケースで多く見られ、背部クランパ４ａとシールド押さえ６が金属接触している場合が想定される。
【０００９】
上述した要因で発生するコアボルト７を通る渦電流ループによる損失は、回転電機の高効率化を推進する上で課題であった。これに対して、軸方向磁束により、シールド押さえ６に発生する渦電流を低減させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−４３０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。特許文献１などの従来技術では、端部コア背部漏れ磁束に関しては、考慮されていない。さらに、コアボルト７が固定子の主鉄心１と金属接触していれば、コアボルト７と主鉄心１との間に渦電流が流れることになり、主鉄心１とコアボルト７間に過熱痕を残す不具合となり得ることが判明した。
【００１２】
さらに、シールド押さえ６と背部クランパ４ａ間や、コアボルト７とシールド押さえ６間も、金属接触による渦電流が流れることで、同様に、過熱痕を残す不具合となり得ることが判明した。
【００１３】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、渦電流ループによる損失を低減でき、過熱痕などの不具合を低減させた、高効率で信頼性の高い回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る回転電機の固定子は、略円筒状の積層鉄心から構成され、内側に固定子コイルを格納するスロットが構成されている固定子鉄心と、固定子鉄心を軸方向から押さえるクランパと、クランパの機外側軸方向端面に設置されたシールドコアと、シールドコアを軸方向に押さえるシールド押さえと、固定子鉄心、クランパ、シールドコア、およびシールド押さえを貫通し固定するコアボルトとを備えた回転電機の固定子において、シールドコアを径方向に貫通する磁束による渦電流の発生を抑制するために、クランパの背部に設けられた背部クランパと、周方向に分割されたシールド押さえとの間を電気的に絶縁する第１の電気的絶縁層をさらに備えるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る回転電機の固定子によれば、渦電流ループの経路を遮断する電気的絶縁層をさらに備えた構成とすることにより、渦電流ループによる損失を低減でき、過熱痕などの不具合を低減させた、高効率で信頼性の高い回転電機の固定子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１における回転電機の固定子の基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における回転電機の固定子に適用される電気的絶縁層の具体例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における回転電機の固定子に適用される電気的絶縁層の別の具体例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２における回転電機の固定子の基本構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における回転電機の固定子に適用される電気的絶縁層の具体例を示す図である。
【図６】従来の回転電機の固定子の基本構成を示す図である。
【図７】従来の回転電機の固定子で発生する渦電流ループを示した説明図である。
【図８】従来の回転電機の固定子で発生する渦電流ループを示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の回転電機の固定子の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における回転電機の固定子の基本構成を示す図である。本実施の形態１の回転電機の固定子は、主鉄心（固定子コア）１、固定子コイル２、フィンガプレート３、クランパ４、シールドコア５、シールド押さえ６、コアボルト７、および電気的絶縁層１０を備えて構成されている。
【００２０】
本実施の形態１における図１に示した構成は、先の従来技術における図６の構成と比較すると、シールド押さえ６と背部クランパ４ａとの間に、電気的絶縁層１０が設けられている点が異なっている。そこで、この異なる構成を中心に、以下に説明する。
【００２１】
電気的絶縁層１０は、図１に示すように、シールド押さえ６と、背部クランパ４ａなどのシールド押さえ６間を接続する導体間とを絶縁する役割を果たす。このような電気的絶縁層１０の働きにより、先の図８で示したような渦電流ループを切ることができる。この結果、渦電流ループによる損失を低減し、過熱痕などの不具合を低減させ、高効率で信頼性の高い回転電機を実現できる。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態１における回転電機の固定子に適用される電気的絶縁層１０の具体例を示す図である。例えば、図２に示すように、背部クランパ４ａとシールド押さえ６との間に電気的絶縁層１０を設けるために、背部クランパ４ａの全周に電気的絶縁層１０ａを設ける構成とすることが考えられる。
【００２３】
また、図３は、本発明の実施の形態１における回転電機の固定子に適用される電気的絶縁層１０の別の具体例を示す図である。例えば、図３に示すように、背部クランパ４ａとシールド押さえ６との間に電気的絶縁層１０を設けるために、背部クランパ４ａに部分的に電気的絶縁層１０ｂを設ける構成とすることが考えられる。図３に示すように、この電気的絶縁層１０ｂは、必ずしも背部クランパ４ａの全周になくても、渦電流ループを切る役割を果たすことができる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１によれば、背部クランパとシールド押さえとの間に電気的絶縁層を設けた構造を有している。これにより、「コアボルト→シールド押さえ→隣のシールド押さえ→コアボルト→支持部材あるいは主鉄心」の経路の渦電流ループを切ることができる。この結果、渦電流ループによる損失を低減し、過熱痕などの不具合を低減させ、高効率で信頼性の高い回転電機を実現する回転電機の固定子を得ることができる。
【００２５】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、図８に示したルートで発生する渦電流ループを切るための電気的絶縁層１０について説明した。これに対して、本実施の形態２では、図７に示したルートで発生する渦電流ループを切るための電気的絶縁層１１について説明する。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態２における回転電機の固定子の基本構成を示す図である。本実施の形態２の回転電機の固定子は、主鉄心（固定子コア）１、固定子コイル２、フィンガプレート３、クランパ４、シールドコア５、シールド押さえ６、コアボルト７、および電気的絶縁層１１を備えて構成されている。
【００２７】
本実施の形態２における図４に示した構成は、先の従来技術における図６の構成と比較すると、コアボルト７とシールド押さえ６との間に、電気的絶縁層１１が設けられている点が異なっている。そこで、この異なる構成を中心に、以下に説明する。
【００２８】
電気的絶縁層１１は、図４に示すように、シールド押さえ６と、コアボルト７とを絶縁する役割を果たす。このような電気的絶縁層１１の働きにより、先の図７で示したような渦電流ループを切ることができる。この結果、渦電流ループによる損失を低減し、過熱痕などの不具合を低減させ、高効率で信頼性の高い回転電機を実現できる。
【００２９】
図５は、本発明の実施の形態２における回転電機の固定子に適用される電気的絶縁層１１の具体例を示す図である。例えば、図５に示すように、コアボルト７とシールド押さえ６との間の電気的絶縁層１１は、１つのシールド押さえ６に複数本のコアボルト７が固定されている場合には、全部のコアボルト７を絶縁する必要はない。
【００３０】
図５に示すように、１つのシールド押さえ６に貫通する複数のコアボルト７のうち、１つ以外のコアボルト７に対して電気的絶縁層１１を設けることで、すべてのコアボルト７を絶縁しなくても、渦電流ループの発生を防止することが可能となる。
【００３１】
なお、図５においては、先の実施の形態１で説明した絶縁的絶縁層１０も図示されており、電気的絶縁層１０、１１を併用することで、より高効率で信頼性の高い回転電機を実現する回転電機の固定子を得ることができる。
【００３２】
以上のように、実施の形態２によれば、コアボルトとシールド押さえとの間に電気的絶縁層を設けた構造を有している。これにより、「コアボルト→シールド押さえあるいは導電シールド→コアボルト→支持部材あるいは主鉄心」の経路の渦電流ループを切ることができる。この結果、渦電流ループによる損失を低減し、過熱痕などの不具合を低減させ、高効率で信頼性の高い回転電機を実現する回転電機の固定子を得ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  主鉄心、２  固定子コイル、２ａ  固定子コイルエンド、３  フィンガプレート、４  クランパ、４ａ  背部クランパ、５  シールドコア、６  シールド押さえ、７  コアボルト、１０、１０ａ、１０ｂ  電気的絶縁層（第１の電気的絶縁層）、１１  電気的絶縁層（第２の電気的絶縁層）。
【図１】
0005628562.tif 000002
【図２】
0005628562.tif 000003
【図３】
0005628562.tif 000004
【図４】
0005628562.tif 000005
【図５】
0005628562.tif 000006
【図６】
0005628562.tif 000007
【図７】
0005628562.tif 000008
【図８】
0005628562.tif 000009