(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線の周りに回転可能な機械の回転子に固定されていて、前記機械の運転中に慣性力を受けるような界磁コイルを持っていて、何回も始動及び停止をする電気機械で、前記界磁コイルの内の１つに接続された主リード・コネクタに対するコネクタ支持ブロックに於て、
前記主リード・コネクタの弓形ベンドの少なくとも一部分を受容するように、部分的に弓形面によって定められた凹部を持ち、前記弓形面が前記ベンドの半径方向外側に配置されている、コネクタ支持ブロック本体と、
前記凹部を部分的に構成すると共に、該凹部及び前記弓形面の両側にある１対のフランジであって、慣性力に応ずる前記主リード・コネクタの撓みが前記弓形面によって制限されるようにする１対のフランジと、
前記１対のフランジの間を前記凹部内に伸びて、前記弓形ベンドの部分で前記主リード・コネクタの内側半径をつけた部分と係合するピンと
を有するコネクタ支持ブロック。
【請求項２】
前記弓形面が、前記主リード・コネクタの前記弓形ベンドの部分の外側半径と全般的に相補形である、請求項１記載のコネクタ支持ブロック。
【請求項３】
前記フランジは前記ピンが半径方向に変位することが出来るようにしており、前記主コネクタ・リードが前記ピン及び前記弓形面の間を伸びている、請求項１記載のコネクタ支持ブロック。
【請求項４】
前記フランジは、前記ピンの両端を受け容れる半径方向に細長い開口を持っていて、前記ピンが半径方向に変位出来るようにしている、請求項３記載のコネクタ支持ブロック。
【請求項５】
前記ピンが前記回転子の全体的に接線方向に伸びている、請求項３記載のコネクタ支持ブロック。
【請求項６】
前記本体がエポキシ硝子材料で形成されている、請求項１記載のコネクタ支持ブロック。
【請求項７】
前記本体が全体的に直線状であって、前記弓形面がその軸方向の前面及び端面に開口している、請求項１記載のコネクタ支持ブロック。
【請求項８】
軸線の周りに回転可能な機械の回転子に固定されていて、前記機械の運転中に慣性力を受けるような界磁コイルを持っていて、何回も始動及び停止する電気機械で、前記界磁コイルの内の１つに接続された主リード・コネクタに対するコネクタ支持ブロックに於て、
前記主リード・コネクタの弓形ベンドの少なくとも一部分に対する半径方向ストッパとなる面をその半径方向外側に持っているコネクタ支持ブロック本体と、
前記ストッパの両側にあって、前記主リード・コネクタの弓形ベンド部分にまたがる１対のフランジであって、慣性力に応ずる前記主リード・コネクタの撓みが前記ストッパによって制限されるようにする１対のフランジと、
前記ストッパ面に重なっていて、前記弓形ベンドの部分で前記主リード・コネクタの内側半径をつけた部分と係合するピンと
を有するコネクタ支持ブロック。
【請求項９】
前記ストッパ面が全体的に、前記主リード・コネクタの前記ベンドの部分の外側半径に対して相補形である、請求項８のコネクタ支持ブロック。
【請求項１０】
前記ピンが半径方向に移動するように前記本体に取付けられ、前記主リード・コネクタが前記ピン及び前記ストッパ面の間を伸びている、請求項８載のコネクタ支持ブロック。
【請求項１１】
前記ピンが全体的に前記回転子の接線方向に伸びている、請求項１０のコネクタ支持ブロック。
【請求項１２】
前記本体がエポキシ硝子材料で形成されている、請求項８載のコネクタ支持ブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気機械、例えば、発電機、特に、電気機械の回転子に担持されていて、慣性圧力による主リード・コネクタの撓みを制限し、こうしてコネクタに対する応力を減らすと共に、その疲労寿命を長くするコネクタ支持ブロックに関する。
【０００２】
【発明の背景】
発電機のような電気機械は、固定子枠の中で回転するように装着された回転子を有するのが典型的である。回転子は円周方向に隔たって軸方向に伸びる複数個のスロットを持ち、その中に界磁コイル又は巻線が配置される。一般的にコイルは回転子の長さ全体に互ってスロットに螺旋形に巻装され、界磁コネクタによって極から極へと相互接続される。更に、端コイルが主リード・コネクタによって主リード端子に接続され、主リード端子が、例えば集電環又はブラシを通じて、外側の励磁源に接続される。
【０００３】
主リード端子と半径方向に一番内側の端コイルとの間の典型的な接続部では、回転子軸線の近くから全体的に半径方向に伸び、端コイルの一番内側のターンに接続する為に１８０°の旋回をする主リード・コネクタが設けられている。具体的に言うと、主リード・コネクタが半径方向外向きに伸び、約９０°のベンドを作って軸方向に伸び、その後１８０°のベンドを作って軸方向の反対向きに伸び、例えばろう付けによって、それが接続される一番内側の端コイルの下にくる。これから判るように、運転速度では、実質的な慣性力、即ち遠心力が巻線及びコネクタにかかる。こういう大きな力は、機械の始動／停止サイクルの間、速度がゼロから同期速度、即ち、３６００ｒｐｍへ、そして再びゼロまで下がるとき、可撓性導体、例えば、主リード・コネクタのかなりの変位を招く。この変位に伴う応力がコネクタの早期の故障を招くことがあり、その結果、故障した部分を取換える為に長期間の運転停止を強いられる。
【０００４】
更に具体的に言うと、現在の大抵の設計は、主リード・コネクタの変位を制限する手段を全く持たない。即ち、界磁端コイルに接続するのに、主リード・コネクタの略直角の旋回部及び１８０°の旋回部のところで主リード・コネクタに対する支持体がない。主リード・コネクタの旋回部に作用する遠心力は、コネクタを積重ねに対して半径方向外向きに変位させる傾向を持ち、応力及び疲労故障の原因となる。特定の故障箇所は、主リード・コネクタの端と一番内側の端コイルの間の継目である。主リード・コネクタの半径方向外側端が半径方向外向きに伸び、弛み、遠心力に応答して再び外向きに曲がることが判っている。時間が経つと、この応力によって継目が破断する。かなりの応力が生ずる別の区域は、直角ベンド並びに１８０°のところである。何回もの始動／停止サイクルがあると、この応力が、主リード・コネクタのひヾ割れ及び実際の破損を招くことがある。ある設計では、平底ブロックがコネクタの半径方向上方に位置ぎめされ、これはリードの位置ぎめをするという２次的な作用を持っている。しかし、平底ブロックの１次的な作用は、コイルの積重ねの整合状態を保つことである。その為、主リード・コネクタの撓みを制限して、応力を最小限に抑えると共にその疲労寿命を改善する支持ブロックの必要性が実証されている。
【０００５】
【発明の概要】
本発明では、主リード・コネクタの旋回部又はベンドより半径方向外側で回転子の上に位置ぎめされていて、コネクタの撓みを制限する面を持つと共に、そのように構成され、こうしてコネクタの応力を最小限に抑えると共にその疲労寿命を延ばすことが出来るようなコネクタ支持ブロックを提供する。主リード・コネクタの撓みを制限することにより、コネクタは、関連する部品の通常の熱成長並びに遠心力による成長に対処するのに必要な可撓性を制限することなく、特定されたサイクル数を満たすことが出来る。特に、コネクタ支持ブロックが、本体の前面及び端面に開口する１端に隣接してポケット又は凹部を持つ全体的に直線状の本体を含む。凹部の底面は弓形である。更に本体が、凹部及び弓形面にまたがる１対のフランジを有する。凹部は、コネクタのＵ字形旋回部の一部分と整合していて、それを受け容れれ、その撓みを制限する。フランジは、全体的に接線方向に伸びるピンを担持している。こうすることにより、主リード・コネクタは一番内側の端コイルに接続する為に１８０°旋回するとき、ピン及び弓形面の間を通る、例えばその間に通される。即ち、可撓性銅の主リード・コネクタが凹部の中に折込まれ、その後ピン及び弓形面の間でピンの上方に折返され、一番内側の端コイルの下にきて、それと接続される。ブロックが端コイルと回転子の軸方向の面の間に配置され、この為、半径方向内向きの弓形面が撓みを制限するように作用する。
【０００６】
ピンが全体的に半径方向に変位するように取付けられていることが、本発明の特長である。本発明の好ましい形式では、弓形面にまたがるフランジに、全体的に半径方向に伸びる楕円形開口が設けられ、これによってピンは異なる半径方向の位置の間で浮動することが出来る。ピンの半径方向の変位は、支持ブロックの中に主リード・コネクタを組込むこと並びにそれを一番内側の端コイルと接続することを容易にする。更に、浮動するピンが、主リード・コネクタが運転速度でとる半径の寸法並びに速度範囲全体に互るこの半径の変化を制御する。支持ブロックはエポキシ硝子材料で形成することが好ましい。
【０００７】
本発明の好ましい実施例では、軸線の周りに回転可能な機械の回転子に固定された界磁コイルを持っていて、機械の運転中、界磁コイルが慣性力を受けるような、何回も始動及び停止する電気機械で、界磁コイルの１つに接続される主リード・コネクタに対するコネクタ支持ブロックが、部分的に弓形面によって定められ、主リード・コネクタの弓形ベンドの少なくとも一部分を受け容れれる凹部を持ち、この弓形面が前記ベンドの半径方向外側に配置されているコネクタ支持ブロック本体と、前記凹部の一部分を構成すると共に、該凹部及び前記弓形面の両側にある１対のフランジとを有し、この為、慣性力に応ずる前記主リード・コネクタの撓みが弓形面によって制限される。
【０００８】
本発明の別の好ましい実施例では、軸線の周りに回転可能な機械の回転子に固定された界磁コイルを持ち、機械の運転中、界磁コイルが慣性力を受けるような、何回も始動及び停止する電気機械で、界磁コイルの１つに接続される主リード・コネクタに対するコネクタ支持ブロックが、主リード・コネクタの弓形ベンドの半径方向外側に、該ベンドの少なくとも一部分に対する半径方向ストッパとなる面を持つコネクタ支持ブロック本体と、前記ストッパの両側にあって、主リード・コネクタの弓形ベンド部分にまたがる１対のフランジとを有し、これによって、慣性力に応ずる前記主リード・コネクタの撓みがストッパによって制限される。
【０００９】
従って、本発明の主な目的は、端コイル、並びに該端コイルを主リード端子に結合する主リード・コネクタを持つ電気機械に、主リード・コネクタの撓みを制限して、主リード・コネクタの応力を最小限に抑えると共にその疲労寿命を改善する支持ブロックを提供することである。
【００１０】
【発明の詳しい説明】
図１には、全体を１０で示した電気機械、例えば発電機の一部分が示されている。発電機が回転子１２を持ち、回転子界磁巻線又はコイルを持っているが、その幾つかだけが図面に示されており、破線１４で表されている。周知のように、コイル１４は、回転子に設けられた半径方向に開口する、軸方向に伸びるスロットの中を伸びている。典型的には、コイル１４は互いに上下に積重ねられ、１つのスロットに沿って軸方向に伸び、隣りのスロットを戻り、こうして隣接したスロットにある巻線によって連続的な螺旋形ループが形成される。隣接するスロットの巻線が、界磁コネクタ集成体により、円周方向に隣接するスロットの同じような巻線に結合され、最後に相互接続された界磁コイルが１対の主リード・コネクタ１６に結合される。コネクタ１６が開口１８を半径方向内向きに回転子の中心部分に向かって伸び、回転子の外部で励磁源、例えば、集電環又はブラシに接続される。回転子１２が回転軸線Ａの周りに回転し、遠心力のような慣性力が界磁コイル１４を、例えば回転子スロット内のくさびに対して、或いは界磁コイル１４の一部分を構成する端コイル２０の周りの押えリング（図に示していない）に対して、半径方向外向きに押付ける傾向を持つことが理解されよう。回転子の回転による並びに電気機械の頻繁な始動／停止サイクルによるこういう慣性力が、例えば主リード・コネクタ１６にかなりの変位を生じ、その結果、この変位に伴って応力を生ずる。この応力がコネクタの早期故障の原因になることがある。
【００１１】
図１に示す場合、界磁コイル２０の一番内側の端コイルのターン２０Ａが、例えばろう付けにより、主リード・コネクタ１６に電気的並びに機械的に接続される。主リード・コネクタが典型的には平坦な銅ストリップを互いに積層して形成されることが理解されよう。この為、一番内側のターン２０Ａとのろう付けによる平坦な接続を容易にする為に、コネクタ１６が軸方向に伸びる。端コイルのターン２０Ａと接続された場所から、主リード・コネクタ１６が略Ｕ字形の旋回をし又は１８０°のベンドを作り、その後全般的に直角の逆のベンドを作って、図に示していない主リード端子と接続する為に、半径方向内向きに伸びる。１８０°ベンドが２２で示されており、直角ベンドが２４で示されている。慣性力、即ち、主リード・コネクタ１６の主なベンド２２に作用する遠心力は、リード・コネクタ１６を半径方向外向きに撓ませる傾向を持ち、コネクタ１６と一番内側のターン２０Ａの間の継目に応力がかかる。継目がこの循環的な荷重疲労の下にあると、この応力は継目の破損を招くことがある。更に、１８０°ベンドが連続的に無拘束で撓むと、こういうベンドのところで主リード・コネクタ１６をかしめて破断することがある。寿命サイクルを短くすることにつながる惧れのある応力が発生する別の区域は、直角ベンド２４である。この場所で循環的な応力があると、時間に互って、コネクタを破断することがある。図示の形式では、主リード・コネクタが一番内側のターン２０Ａから２つのベンドの周りを周り、その後分かれて、梯形の両側にある主リード端子（図に示していない）に結合される。主リード・コネクタ１６は互いに隔たっている必要はなく、一番内側のターン２０Ａと主リード端子（図に示していない）の間で互いに接触していることが好ましい。
【００１２】
主リード・コネクタ１６の疲労寿命を長くする為、本発明では、コネクタ支持ブロック２６を設ける。ブロック２６は、例えばコイル支持ブロック２８により、回転子軸に適当に固定される。図２及び３について説明すると、支持ブロック２６は前面３０及び端面３２を持つ全体的に直線状の本体２７で構成される。凹部又はポケット３３が、ブロック２６の１端の近くで、前面３０及び端面３２に開口している。凹部は部分的に、弓形にひっこんだ面３４及びこの凹部及び弓形面３４にまたがる１対のフランジ３６によって定められている。フランジ３６の間の凹部の幅は、主リード・コネクタ１６の幅を受け容れるのに十分である。支持ブロック２６はエポキシ硝子で一体に形成することが出来るし、一体に又は多数の部分で形成してもよい。例えば、弓形面３４及び１つのフランジ３６を含む支持ブロック本体２７が１つの部分を構成し、他方のフランジ３６が、この部材の側面に固定された直線状の板の一部分を形成していてもよい。当業者には、支持ブロック２６を形成するこの他の方法が容易に考えられよう。
【００１３】
図１に戻って説明すると、コネクタ支持ブロック２６が端コイル２０の背後に配置され、凹部を設けた端が半径方向内側にあって、主リード・コネクタ１６の１８０°のＵ字形旋回部の半径方向外側の９０°部分に重なっていることが判る。即ち、主リード・コネクタ１６のＵ字形旋回部又はベンド２２が、凹部の中に入込み、ベンドの少なくとも９０°部分が弓形面と整合している。こうしてコネクタ１６の半径方向外向きの撓みが、弓形面によって比較的小さな変位に制限され、関連する部品の通常の熱成長及び遠心力による成長に対処するのに必要な可撓性を制限することなく、コネクタ１６の寿命を延ばして、特定のサイクル数を満たすことが出来る。
【００１４】
更に、ピン４２が凹部３３内に配置されている。このピンは向い合ったフランジ３６の間を伸び、全体的に楕円形の開口４４内に収容される。楕円形開口４４の長軸は全体として半径方向に伸び、ブロック２６を回転子に取付けたとき、ピン４２が半径方向に可動であって、楕円形溝孔４４の端のみによって制限される。この為、ピンが弓形面と共に、運転速度でコネクタが取得る半径の寸法並びに速度範囲全体に互るこの半径の変化を制御する。ピンが半径方向に変位することは、ピン４２及びコネクタ支持ブロック２６の弓形面３４の間に主リード・コネクタの曲がった部分を通すことを容易にすることにより、一番内側のターン２０Ａに対する主リード・コネクタの組付けを容易にする。ブロックの場所、即ち、半径方向の高さは、端コイルの下部又は一番内側のターン２０Ａとブロックの下部の間の段を最小限に抑えるように設計され、これによって撓みを小さくすると共に、主リード・コネクタに対する剪断荷重をなくす。
【００１５】
本発明を現在最も実用的で好ましい実施例と考えられるものについて説明したが、本発明がここに開示した実施例に制限されず、特許請求の範囲内に含まれる種々の変更及び均等物をカバーするものであることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電気機械の回転子の軸線を通る平面で切った部分断面図であり、本発明のコネクタ支持ブロックを取付けたときの端コイル及び主リード・コネクタを示している。
【図２】  コネクタ支持ブロックの斜視図である。
【図３】  支持ブロックの前側から見た立面図である。
【符号の説明】
１０  電気機械
１２  回転子
１４  界磁コイル
１６  主リード・コネクタ
２０  端コイル
２２、２４  ベント
２６  コネクタ支持ブロック
２７  支持ブロック本体
２８  コイル支持ブロック
３３  凹部
３４  弓形面
３６  フランジ
４２  ピン
４４  開口
【図１】
0004527924.tif 000002
【図２】
0004527924.tif 000003
【図３】
0004527924.tif 000004