(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心端部に取付けられた支えリングと、前記固定子鉄心端部から外方に突出する上側コイル及び下側コイルを有し、且つこれら両コイル間を電気接続部により接続してなる複数の回転子巻線端部と、これら各回転子巻線端部と前記支えリングとを連結する締付け手段とを備えた回転子巻線端部の支持装置において、
前記上側コイルと下側コイルとの電気接続部の外径側に外側絶縁ブロックを配置すると共に、この外側絶縁ブロックを含む前記電気接続部を片開き絶縁キャップで覆い、且つ前記電気接続部の内径側と片開き絶縁キャップとの間に互いにテーパ部を有する２枚のテーパスライドを設けて、電気接続部の外径側と外側絶縁ブロックとの間及び外側絶縁ブロックの外径側と片開き絶縁キャップとの間に隙間が生じないように密着させるようにしたことを特徴とする回転子巻線端部の支持装置。
【請求項２】
固定子鉄心端部に取付けられた支えリングと、前記固定子鉄心端部から外方に突出する上側コイル及び下側コイルを有し、且つこれら両コイル間を電気接続部により接続してなる複数の回転子巻線端部と、これら各回転子巻線端部と前記支えリングとを連結する締付け手段とを備えた回転子巻線端部の支持装置において、
前記上側コイルと下側コイルとの電気接続部の外径側に外側絶縁ブロックを配置すると共に、この外側絶縁ブロックを含む前記電気接続部を両開き絶縁キャップで覆い、且つ前記電気接続部の内径側と片開き絶縁キャップとの間に互いにテーパ部を有する２枚のテーパスライドを設けて、電気接続部の外径側と外側絶縁ブロックとの間及び外側絶縁ブロックの外径側と片開き絶縁キャップとの間に隙間が生じないように密着させ、前記両開き絶縁キャップの開口端に絶縁蓋を嵌め合わせて接着する構成としたことを特徴とする回転子巻線端部の支持装置。
【請求項３】
固定子鉄心端部に取付けられた支えリングと、前記固定子鉄心端部から外方に突出する上側コイル及び下側コイルを有し、且つこれら両コイル間を電気接続部により接続してなる複数の回転子巻線端部と、これら各回転子巻線端部と前記支えリングとを連結する締付け手段とを備えた回転子巻線端部の支持装置において、
前記上側コイルと下側コイルとの電気接続部を絶縁シートで包込むように被覆し、該被覆された電気接続部の外径側に外側絶縁ブロックを配置すると共に、この外側絶縁ブロックを含む前記電気接続部を両開き絶縁キャップで覆い、且つ前記電気接続部の内径側と片開き絶縁キャップとの間に互いにテーパ部を有する２枚のテーパスライドを設けて、電気接続部の外径側と外側絶縁ブロックとの間及び外側絶縁ブロックの外径側と片開き絶縁キャップとの間に隙間が生じないように密着させた構成としたことを特徴とする回転子巻線端部の支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変速揚水発電機等の大形回転電機用の回転子巻線端部の支持構造を改良した回転子巻線端部の支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流可変速揚水発電機においては、円筒形回転子表面のスロットに収めた三相分布巻線を交流励磁する方式が採用されていることから、運転時に作用する遠心力に対して回転子巻線端部を凸極形回転子を持つ通常の水車発電機とは異なる方法により拘束する必要があった。
【０００３】
一般に、直径が３ｍを越えるような大形可変速揚水発電機の回転子では、輸送上の制約から現地で組立てことが多いため、従来の可変速揚水発電機の回転子巻線では回転子鉄心内に収められる部分をスロット楔により固定し、回転子鉄心の端部から外方に突出した部分は、例えば図５及び図６に示すような方法で固定している。
【０００４】
即ち、図５及び図６において、回転子鉄心１の端部から外方に突出した上側コイル２ａ、下側コイル２ｂからなる回転子巻線２部分はその長手方向数箇所について支持ブロック３を介し、回転子巻線締結要素であるＵ形締結ボルト（以下Ｕボルトと称する）４によってステー５を介して回転子鉄心１の端部に結合固定した支えリング６にナット１０により固定されている。
【０００５】
また、Ｕボルト４に代わる回転子巻線締結要素として、室温硬化性、または加熱硬化性樹脂を含浸したガラス繊維からなる図示しないループタイによって支えリング６と締結固定する場合もある。
【０００６】
ところで、このような回転子巻線２の支持固定方法では、運転時に回転子巻線に作用する遠心力は、Ｕボルト４を介して支えリング６に伝達される。この場合、最も外端（図５の上端）のＵボルト４の位置としては可能な限り巻線端部に近付けることが有効であり、これによって前記巻線端部の外径方向への曲り変形を極めて小さく抑えることができる。
【０００７】
しかしながら、図５に示すような回転子巻線２は図６に示す断面図のように上側コイル２ａと下側コイル２ｂとを別々に絶縁しておき、図示しない回転子スロットに収めた後に両端部に電気的に接続している。
【０００８】
従って、電気接続部７の絶縁８ａは現地での組立て後に実施することになり、予め工場で加熱硬化性樹脂を真空含浸して十分な硬化成形が行える他の部分の絶縁８ｂに比較して機械的強度が劣ることは否めない。
【０００９】
一方、前述の理由によって最外端のＵボルト４の位置を巻線端部先端に近付けようとすると、電気接続部７の絶縁８ａに掛かるようになる。前述のように電気接続部７の絶縁８ａは他の部分の絶縁８ｂに比較して機械的強度は劣るので、回転子径が大きく、周速が高い可変揚水発電機等の大形回転電機においては、回転子巻線２に作用する遠心力によって最外端のＵボルト４の内径側に接する電気接続部７の絶縁（８ａ）が機械的に損傷し、絶縁性能が低下する恐れがある。
【００１０】
これを解決するため、例えば特開平５−１０３４３８号に開示されているような構造のものがある。
この構造は図７に示すように上側コイル２ａ及び下側コイル２ｂの電気接続部７の外径側および内径側表面にそれぞれ当接させて外側絶縁ブロック１４ａ及び内側絶縁ブロック１４ｂを配置し、さらに外側絶縁ブロック１４ａの外径側表面に当接させた片開き絶縁キャップ１１ａで電気接続部７を覆い、片開き絶縁キャップ１１ａ内に室温硬化性、または加熱硬化性樹脂１２を充填硬化し、電気接続部７と外側絶縁ブロック１４ａとが重なる位置に前記片開き絶縁キャップ１１ａを内抱するようにＵボルト４を通し、支えリング６に取付け固定している。
【００１１】
これによって回転子巻線２の端部に作用する遠心力は、電気接続部７→外側絶縁ブロック１４ａ→片開き絶縁キャップ１１ａ→支持ブロック３と全て圧縮クリープ量の極微なソリッド部材を介してＵボルト４へ伝達されるため、回転子巻線２の端部の外径方向への曲り変形を最小限にすることができる。
【００１２】
この際、電気接続部７、外側絶縁ブロック１４ａ、片開き絶縁キャップ１１ａは互いにその間に圧縮クリープ量の大きな軟らかい部材を介在させ、直接遠心力を伝達することが必要である。もし、電気接続部７の絶縁組立の際、前記電気接触器７、外側絶縁ブロック１４ａ、片開き絶縁キャップ１１ａのいずれかの間に隙間が存在すると、例え充填樹脂１２が充填硬化されても高面圧下では、充填樹脂１２の圧縮クリープ量が大きいため、当初の機能を発揮することができない。
【００１３】
従って、電気接続部７、外側絶縁ブロック１４ａ、片開き絶縁キャップ１１ａの各間は隙間なく当接させるのが最良である。しかし、特開平５−１０３４３８号ではその具体的な方法については触れられていない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の大形回転電機の回転子巻線の端部構造においては、電気接続部の絶縁の組立て方法の適否によって機械的損傷で巻線の絶縁性能が著しく低下するという問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、可変速揚水発電機等の大形回転電機の回転子の巻線端部に作用する遠心力に対しても十分な絶縁性能を確保することが可能で、しかも現地組立てに適した極めて信頼性の高い、回転子巻線端部の支持装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により回転子巻線端部の支持装置を構成するものである。
請求項１に対応する発明は、固定子鉄心端部に取付けられた支えリングと、前記固定子鉄心端部から外方に突出する上側コイル及び下側コイルを有し、且つこれら両コイル間を電気接続部により接続してなる複数の回転子巻線端部と、これら各回転子巻線端部と前記支えリングとを連結する締付け手段とを備えた回転子巻線端部の支持装置において、前記上側コイルと下側コイルとの電気接続部の外径側に外側絶縁ブロックを配置すると共に、この外側絶縁ブロックを含む前記電気接続部を片開き絶縁キャップで覆い、且つ前記電気接続部の内径側と片開き絶縁キャップとの間に互いにテーパ部を有する２枚のテーパスライドを設けて、電気接続部の外径側と外側絶縁ブロックとの間及び外側絶縁ブロックの外径側と片開き絶縁キャップとの間に隙間が生じないように密着させるようにしたものである。
【００１７】
従って、上記請求項１に対応する発明の回転子巻線端部の支持装置にあっては、電気接続部を外側絶縁ブロックを含む絶縁キャップで覆う際、締付け手段に至る遠心力の伝達経路にいかなる隙間は勿論、この隙間を埋める圧縮クリープ量の大きな室温硬化性、接続または加熱硬化性樹脂が存在せず、回転子巻線の端部に作用する遠心力が全て圧縮クリープ量の極微なソリッド部材を介して締付け手段へ伝達されるため、回転子巻線端部の外径方向への曲り変形が最小限に止められ、大径、高周波の可変速揚水発電機の回転子巻線に対しても十分な信頼性を確保することができる。
【００１８】
請求項２に対応する発明は、固定子鉄心端部に取付けられた支えリングと、前記固定子鉄心端部から外方に突出する上側コイル及び下側コイルを有し、且つこれら両コイル間を電気接続部により接続してなる複数の回転子巻線端部と、これら各回転子巻線端部と前記支えリングとを連結する締付け手段とを備えた回転子巻線端部の支持装置において、前記上側コイルと下側コイルとの電気接続部の外径側に外側絶縁ブロックを配置すると共に、この外側絶縁ブロックを含む前記電気接続部を両開き絶縁キャップで覆い、且つ前記電気接続部の内径側と片開き絶縁キャップとの間に互いにテーパ部を有する２枚のテーパスライドを設けて、電気接続部の外径側と外側絶縁ブロックとの間及び外側絶縁ブロックの外径側と片開き絶縁キャップとの間に隙間が生じないように密着させ、前記両開き絶縁キャップの開口端に絶縁蓋を嵌め合わせて接着する構成としたものである。
【００１９】
従って、上記請求項２に対応する発明の回転子巻線端部の支持装置にあっては、両開き絶縁キャップ内のテーパスライド機構を上から下に向かう作業姿勢で組立てられるので、最後に絶縁蓋を嵌合せて接着することにより、回転電機上部側巻線端部での組立て作業性を向上させることができる。
【００２０】
請求項３に対応する発明は、固定子鉄心端部に取付けられた支えリングと、前記固定子鉄心端部から外方に突出する上側コイル及び下側コイルを有し、且つこれら両コイル間を電気接続部により接続してなる複数の回転子巻線端部と、これら各回転子巻線端部と前記支えリングとを連結する締付け手段とを備えた回転子巻線端部の支持装置において、
前記上側コイルと下側コイルとの電気接続部を絶縁シートで包込むように被覆し、該被覆された電気接続部の外径側に外側絶縁ブロックを配置すると共に、この外側絶縁ブロックを含む前記電気接続部を両開き絶縁キャップで覆い、且つ前記電気接続部の内径側と片開き絶縁キャップとの間に互いにテーパ部を有する２枚のテーパスライドを設けて、電気接続部の外径側と外側絶縁ブロックとの間及び外側絶縁ブロックの外径側と片開き絶縁キャップとの間に隙間が生じないように密着させた構成としたものである。
【００２１】
従って、上記請求項３に対応する発明の回転子巻線端部の支持装置にあっては、電気接続部を高面圧下でも圧縮クリープ量の極微な絶縁シートで包込んで被覆しておくことにより、沿面距離を短縮し、両開き絶縁キャップの軸方向長さを短くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明による回転子巻線の端部支持装置の第１の実施の形態の構成をそれぞれ示し、図１は縦断面図、図２は要部拡大断面図である。
【００２３】
図１及び図２において、上側コイル２ａ及び下側コイル２ｂからなる回転子巻線２は、回転子鉄心１に設けられた図示しないスロットに収められ、スロット楔により支持固定されている。また、回転子鉄心１の端部から突出した上側コイル２ａ及び下側コイル２ｂの先端は電気接続部７で接続される。回転子巻線２の端部の内径側には、回転子鉄心１の端部にステー５を介して支えリング６が取付けられている。
【００２４】
上側コイル２ａと下側コイル２ｂとの電気接続部７には、外径側に外側絶縁ブロック１４を配置し、さらに外側絶縁ブロック１４を含む電気接続部７を片開き絶縁キャップ１１ａで覆う。この場合、外側絶縁ブロック１４は予め電気接続部７の外径側、あるいは片開き絶縁キャップ１１ａの内径側に接着しておくことにより、組立時の作業性を向上させることができる。
【００２５】
また、電気接続部７の内径側には互いにテーパ部を持った二つのテーパスライド１３を配置し、電気接続部７の外径側と外側絶縁ブロック１４間、及び外側絶縁ブロック１４の外径側と片開き絶縁キャップ１１ａ間に隙間が生じないように密着させる。
【００２６】
しかる後、片開き絶縁キャップ１１ａ内にはチクソ性の室温硬化性、または加熱硬化性樹脂１２を充填硬化して一体化する。片開き絶縁キャップ１１ａの外径側には支持ブロック３を配置し、電気接続部７と外側絶縁ブロック１４および支持ブロック３が重なる位置に片開き絶縁キャップ１１ａを内抱するようにＵボルト４を通し、ナット１０を螺合して支えリング６に固定する。
【００２７】
このような構成の第１の実施の形態によれば、電気接続部７の内径側にテーパスライド１３を配置し、電気接続部７の外径側と外側絶縁ブロック１４間、および外側絶縁ブロック１４の外径側と片開き絶縁キャップ１１ａ間に隙間が生じないように密着させることによって、電気接続部７からＵボルト４に至る遠心力の伝達経路には隙間は勿論、圧縮クリープ量の大きな室温硬化性、または加熱硬化性樹脂１２が存在しないため、電気接続部７の遠心力による外径方向への変位を最小限に止めることができる。
【００２８】
図３は本発明による回転子巻線端部の支持装置の第２の実施の形態の構成を示す要部断面図であり、図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００２９】
第２の実施の形態では、図３に示すように外側絶縁ブロック１４を含む電気接続部７を両開きの絶縁キャップ１１ｂと絶縁蓋１５とを組合せて覆う構成とするものである。
【００３０】
一般に大形の揚水発電機では立軸の構造が取られるため、第１の実施の形態のように片開き絶縁キャップ１１ａの場合、発電機の上部側巻線端部では下から上に向かう作業姿勢で片開き絶縁キャップ１１ａ内のテーパスライド１３を組立てなければならない。
【００３１】
上述した第２の実施の形態によれば、両開きの絶縁キャップ内のテーパスライド１３を上から下に向かう作業姿勢で組立てられるので、最後に絶縁蓋１５を嵌め合せて接着することによって、発電機上部側巻線端での組立時の作業性の向上を図ることができる。
【００３２】
図４は本発明による回転子巻線端部の支持装置の第３の実施の形態の構成を示す要部断面図であり、図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００３３】
第３の実施の形態では、図４に示すように外側絶縁ブロック１４を含む電気接続部７を両開きの絶縁キャップ１１ｂを設ける構成とするものである。この場合、両開き絶縁ギャップ１１ｂは回転子巻線２の定格電圧に応じて十分な沿面距離を確保できる軸方向長さとする。
【００３４】
このような構成の第３の実施の形態によれば、電気接続部７を高面圧下でも圧縮し、両開き絶縁キャップ１１ｂの軸方向長さを短くすることができる。また、絶縁シート１６としては、高面圧下でも運転温度での圧縮クリープ量が極微なアラミッド・シートが好適である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、可変速揚水発電機等の大形回転電機の回転子の巻線端部に作用する遠心力に対しても十分な絶縁性能を確保することが可能で、しかも現地組立てに適した極めて信頼性の高い、回転子巻線端部の支持装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図２と同様の要部拡大断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す図２と同様の要部拡大断面図。
【図５】従来の回転子巻線の端部支持装置を示す縦断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図。
【図７】従来の異なる回転子巻線の端部支持装置を示す要部断面図。
【符号の説明】
１……回転子鉄心
２……回転子巻線
２ａ……上側コイル
２ｂ……下側コイル
３……支持ブロック
４……Ｕボルト
５……ステー
６……支えリング
７……電気接続部
８……巻線絶縁
８ａ……接続部絶縁
８ｂ……接続部以外の絶縁
９……中間ブロック
１０……ナット
１１……絶縁キャップ
１１ａ……片開き絶縁キャップ
１１ｂ……両開き絶縁キャップ
１２……充填樹脂
１３……テーパスライド
１４……絶縁ブロック
１５……絶縁蓋
１６……絶縁シート
【図１】
0003651715.tif 000002
【図２】
0003651715.tif 000003
【図３】
0003651715.tif 000004
【図４】
0003651715.tif 000005
【図５】
0003651715.tif 000006
【図６】
0003651715.tif 000007
【図７】
0003651715.tif 000008