(57)【要約】【課題】楔厚さがロータのスロット幅に比べて小さい場合にも、楔側ティース部におけるロータ側ティース部との周方向接触端部にフレッティング疲労き裂が発生することを防止できること。【解決手段】ロータ１０の外周に複数のスロット１１が設けられ、各スロットがロータの軸方向に延在すると共にロータ側ティース部１２を備え、この各スロットに、ロータの軸方向に沿って複数個配列されると共に、それぞれがロータ側ティース部に接触可能な楔側ティース部１４を有するタービン発電機のコイル楔１３において、楔側ティース部におけるロータ側ティース部との接触面１８には、ロータ側ティース部との周方向接触端部１６の近傍に、楔の軸方向に延びる第１溝２１が形成されたものである。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン発電機ロータの外周部に軸方向に延在するように複数列設けられ、かつ開口端部にフック状のロータ側ティース部を有するスロットに対して、前記ロータ側ティース部と接触するダブテール状のティース部を有するタービン発電機のコイル楔において、
前記楔側ティース部における前記ロータ側ティース部との接触面には、前記ロータ側ティース部との周方向接触端部の近傍に、楔の軸方向に延びる第１溝が形成されたことを特徴とするタービン発電機のコイル楔。
【請求項２】
前記楔側ティース部の接触面に形成された第１溝の溝端と前記接触面とのなす角が略９０度に設定されたことを特徴とする請求項１に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項３】
前記楔側ティース部の接触面に形成された第１溝が、前記楔側ティース部の根元部に形成された第２溝と連続して設けられたことを特徴とする請求項１に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項４】
前記第１溝と前記第２溝とのそれぞれの円弧面の一部が、平面部にて連続して構成されたことを特徴とする請求項３に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項５】
前記第１溝の円弧面の半径が、第２溝の円弧面の半径よりも小さく設定されたことを特徴とする請求項４に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項６】
前記楔側ティース部の接触面に複数の第１溝が形成され、このうちの少なくとも１つが、ロータ側ティース部との周方向接触端部の近傍に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項７】
前記楔側ティース部の接触面には、楔の軸方向端部の領域に第１溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項８】
前記楔側ティース部の接触面に形成された第１溝の溝深さは、楔の軸方向端部が他の部分よりも深く設けられたことを特徴とする請求項１に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項９】
前記楔の軸方向端部の剛性が他の部分に比べて低く構成されると共に、楔側ティース部の接触面には、楔の軸方向端部の領域に第１溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項１０】
前記楔の軸方向端部の剛性が他の部分に比べて低く構成されると共に、楔側ティース部の接触面には、前記楔の軸方向端部の領域に、前記楔の軸方向端面から離れた位置から始まって前記楔の軸方向に延びる第１溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項１１】
前記第１溝は、楔側ティース部の接触面からロータ中心側に向かって貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１０に記載のタービン発電機のコイル楔。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のタービン発電機のコイル楔が、ロータの外周に複数設けられて前記ロータの軸方向に延びるスロットのそれぞれに、前記ロータの軸方向に沿って複数個配列されて構成されたことを特徴とするタービン発電機。
【請求項１３】
タービン発電機ロータの外周部に軸方向に延在するように複数列設けられ、かつ開口端部にフック状のロータ側ティース部を有するスロットに対して、ダブテール状のティース部を備えた楔が前記ロータの軸方向に沿って複数個配列され、前記ロータ側ティース部と前記楔側ティース部とが接触可能に構成されたタービン発電機において、
前記ロータ側ティース部における前記楔側ティース部との接触面には、前記楔側ティース部との周方向接触端部の近傍に、ロータの軸方向に延びる溝が形成されたことを特徴とするタービン発電機。
【請求項１４】
タービン発電機ロータの外周部に軸方向に延在するように複数列設けられ、かつ開口端部にフック状のロータ側ティース部を有するスロットに対して、前記ロータ側ティース部と接触するダブテール状のティース部を有するタービン発電機のコイル楔の補修方法において、
前記ダブテール状のティース部における前記ロータ側ティース部との周方向接触端部にフレッティング疲労き裂が発生した場合、前記ダブテール状のティース部における前記ロータ側ティース部との接触面に、前記き裂を削り取り且つ楔の軸方向に延びる溝を形成して補修することを特徴とするタービン発電機のコイル楔の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン発電機において、タービン発電機ロータのスロットに配置されるタービン発電機のコイル楔、このタービン発電機のコイル楔等を備えたタービン発電機、及びタービン発電機のコイル楔の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機では、ロータ外周に軸方向に沿ってスロットが設けられ、このスロット内に導体が配設されている。この導体が遠心力により外側へ飛び出すことがないように、スロットの外径側はフック形状に形成されており、そこにコイル楔を嵌合させる構造となっている。
【０００３】
このような嵌合構造の回転体では、回転時の遠心力によって、ロータとコイル楔との接触部に接触面圧が作用する。また、ロータの自重による曲がりによって、ロータの回転同期に伴い、ロータとコイル楔との接触部で接触面圧の集中位置がロータの軸方向に移動し、このため、ロータの軸方向に微小な相対滑りが生じる。これらのことから、ロータとコイル楔との軸方向の接触端部に摩擦力による繰返し応力が発生して、ロータには、軸方向に対し垂直な方向のフレッティング疲労き裂が発生することが知られている。
【０００４】
このフレッティング疲労き裂の発生を防ぐためには、コイル楔の材料を軽量のもの、例えばアルミニウム合金などに変更することで遠心力を小さくしたり、コイル楔の軸方向長さを短くして滑り量を減少させることなどが有効である。
【０００５】
また、ロータとコイル楔との軸方向の接触端部に生ずる局所的な面圧集中を避けることが有効であることが一般に知られている。例えば、特許文献１に記載のタービン発電機ロータには、コイル楔（ウェッジ）の３面を端部へ向かって薄肉化して、コイル楔の軸方向端部を適正形状にし、これにより、ロータとコイル楔との軸方向の接触端部に生ずる接触面圧を緩和し、フレッティング疲労き裂を防ぐものが提案されている。
【０００６】
また、ロータとコイル楔との軸方向の接触端部に生ずる応力を緩和することも有効である。特許文献２に記載のタービン発電機ロータには、コイル楔同士が隣接することで応力が干渉して高い応力が発生し、これにより、ロータにフレッティング疲労き裂が発生することから、このき裂を防ぐために、ロータの表面に軸方向に垂直な方向の溝を設け、隣接するコイル楔同士の継ぎ目を溝位置に一致して配設させるものが提案されている。
【特許文献１】特開平６−１９７４８５号公報
【特許文献２】特開昭５９−２１３２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、タービン発電機のコイル楔は、ロータのスロット幅に対して厚さ方向に十分な寸法を有する場合には、楔の厚さ方向の剛性が高くなり、ロータと楔との接触部における軸方向の相対滑りが、ロータ側に生ずるフレッティング疲労き裂の原因となっていた。上述の楔の短縮化や特許文献１及び２に記載のフレッティング疲労き裂防止策は、このロータ側に生ずるき裂に対して有効である。
【０００８】
しかし、楔の厚さに対して、ロータのスロット幅が広いような場合には、フレッティング疲労き裂は、必ずしもロータ側のみに発生する訳ではないと考えられる。
【０００９】
つまり、ロータの自重による曲がりによって、ロータの回転同期に伴い、ロータとコイル楔との接触部で接触面圧の集中位置がロータ（楔）の軸方向に移動するが、スロット幅に対して楔の厚みが小さい場合には、楔の軸方向両端の角部に、上記面圧集中位置の軸方向移動と遠心力の相乗作用による曲げ変形が起こり、これにより、楔におけるロータとの接触面で楔の周方向に沿った相対滑りが生ずる。従って、この周方向の相対滑りと面圧集中とによって、楔におけるロータとの接触面に摩擦力による周方向の繰返し応力が発生する。また、スロット幅に比べて楔厚さの小さな楔では、遠心力による高い曲げ応力も作用している。これらのことから、楔におけるスロットとの接触面に、楔の軸方向に対し垂直な方向のフレッティング疲労き裂が発生する。
【００１０】
前述のような楔の短尺化、または特許文献１及び２に記載の局所面圧緩和や応力緩和によるロータのフレッティング疲労き裂防止策では、楔側に生ずるフレッティング疲労き裂に対して効果を果たさない。即ち、楔厚さがスロット幅に比べて小さく、楔とロータとの接触面に周方向に沿う相対すべりが生じやすい構造のタービン発電機では、楔側に生ずるフレッティング疲労き裂を防ぐことが課題となる。
【００１１】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、楔厚さがロータのスロット幅に比べて小さい場合にも、楔側ティース部におけるロータ側ティース部との周方向接触端部にフレッティング疲労き裂が発生することを防止できるタービン発電機のコイル楔、タービン発電機及びタービン発電機のコイル楔の補修方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るタービン発電機のコイル楔は、タービン発電機ロータの外周部に軸方向に延在するように複数列設けられ、かつ開口端部にフック状のロータ側ティース部を有するスロットに対して、前記ロータ側ティース部と接触するダブテール状のティース部を有するタービン発電機のコイル楔において、前記楔側ティース部における前記ロータ側ティース部との接触面には、前記ロータ側ティース部との周方向接触端部の近傍に、楔の軸方向に延びる第１溝が形成されたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係るタービン発電機は、タービン発電機ロータの外周部に軸方向に延在するように複数列設けられ、かつ開口端部にフック状のロータ側ティース部を有するスロットに対して、ダブテール状のティース部を備えた楔が前記ロータの軸方向に沿って複数個配列され、前記ロータ側ティース部と前記楔側ティース部とが接触可能に構成されたタービン発電機において、前記ロータ側ティース部における前記楔側ティース部との接触面には、前記楔側ティース部との周方向接触端部の近傍に、ロータの軸方向に延びる溝が形成されたことを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明に係るタービン発電機のコイル楔の補修方法は、タービン発電機ロータの外周部に軸方向に延在するように複数列設けられ、かつ開口端部にフック状のロータ側ティース部を有するスロットに対して、前記ロータ側ティース部と接触するダブテール状のティース部を有するタービン発電機のコイル楔の補修方法において、前記ダブテール状のティース部における前記ロータ側ティース部との周方向接触端部にフレッティング疲労き裂が発生した場合、前記ダブテール状のティース部における前記ロータ側ティース部との接触面に、前記き裂を削り取り且つ楔の軸方向に延びる溝を形成して補修することを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るタービン発電機のコイル楔、タービン発電機及びタービン発電機のコイル楔の補修方法によれば、楔厚さがロータのスロット幅に比べて小さい場合にも、楔側ティース部におけるロータ側ティース部との接触面では、第１溝（溝）の存在によって、前記ロータ側ティース部との周方向接触端部の剛性が低下するので、この接触面において周方向接触端部に生ずる摩擦力による周方向の繰返し応力を低減できる。この結果、楔側ティース部におけるロータ側ティース部との周方向接触端部にフレッティング疲労き裂が発生することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１７】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図４）
図１は、本発明に係るタービン発電機のコイル楔が適用された第１の実施の形態のタービン発電機ロータを示す側面図である。図２は、図１の矢印Ｘ方向から目視した斜視図である。図３は、（Ａ）が図２のコイル楔を拡大して示す正面図であり、（Ｂ）が図３（Ａ）の第１溝部分を拡大して示す拡大図である。
【００１８】
タービン発電機には、図１及び図２において、タービン発電機のロータ（以下、単にロータと称する）１０は、円筒形の回転磁極を形成するために、その外周部に軸方向に延在する複数のスロット１１を設けている。各スロット１１の開口部側、すなわち外径側には、１段のフック形状に形成されたロータ側ティース部１２を備える。
【００１９】
この各スロット１１内に導体１５を配設した後、ロータ１０の軸方向に沿って複数個のタービン発電機のコイル楔（以下、単に楔と称する）１３が１列に配列されている。この楔１３は、ロータ１０の回転による遠心力によって導体１５が飛び出すことを防止するものである。つまり、楔１３には、ロータ側ティース部１２と接触可能に構成された楔側ティース部１４を両側に備える。ロータ１０の回転による遠心力によって楔側ティース部１４がロータ側ティース部１２に接触し嵌合して、スロット１１内で楔１３よりもロータ中心側に位置する導体１５の飛び出しを防止する。
【００２０】
これらの楔１３とロータ１０とにおいて、楔厚さＭがスロット１１のスロット幅Ｗよりも小さい場合に、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６にフレッティング疲労き裂１７（図４（Ｂ））が発生するのを防止するために、図３に示すように、楔側ティース部１４がロータ側ティース部１２に接触する接触面１８において、ロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の近傍に、楔１３の軸方向Ｐに延びる第１溝２１が形成されている。この第１溝２１形成の経緯を以下に説明する。
【００２１】
ここで、周方向接触端部１６は、楔側ティース部１４がロータ側ティース部１２に接触する接触面１８の接触領域のうち、楔１３の軸方向Ｐに直交する周方向Ｑにおける楔１３中央側の端部をいう。
【００２２】
図４（Ａ）は従来の楔１３及びロータ１０の一部を曲げ応力分布と共に示すものであり、符号Ａが曲げ応力の高い領域を、符号Ｂが曲げ応力の中程度の領域をそれぞれ示す。このように、楔１３の楔厚さＭがロータ１０のスロット１１におけるスロット幅Ｗに対して小さい場合には、楔１３において楔側ティース部１４の根元部１９に遠心力による曲げ応力が集中して作用するため、楔１３の周方向Ｑの平均応力が高くなっている。尚、図４（Ａ）中の符号Ｆ１は、楔１３に作用する遠心力を、符号Ｆ２は、導体１５に作用する遠心力を、符号Ｆ３は、ロータ側ティース部１２から楔側ティース部１４に作用する反力をそれぞれ示す。
【００２３】
また、図１に示すロータ１０の自重による曲がりによって、ロータ１０の回転同期に伴い、楔１３の楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８において、上記反力Ｆ３（図４）に基づく接触面圧Ｕの面圧集中位置が楔１３の軸方向Ｐに移動する。すると、楔１３の楔厚さＭがスロット１１のスロット幅Ｗに対して小さな場合には、楔１３の軸方向Ｐの両端の角部に、上記接触面圧Ｕの面圧集中位置の軸方向移動と遠心力Ｆ１及びＦ２との相乗作用による曲げ変形が発生する。そして、この曲げ変形によって、楔側ティース部１４のロータ側ティース部１２との接触面１８において、楔１３の周方向Ｑに沿う相対滑りが生ずる。図４（Ｂ）に、この相対滑りの滑り方向を符号Ｓで示す。この相対滑りの滑り方向Ｓは、楔１３の周方向Ｑと同一方向である。
【００２４】
図４（Ｂ）に示すように、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８では、周方向接触端部１６において接触面圧Ｕが集中しており、且つ楔１３の周方向Ｑに沿う滑り方向Ｓの相対滑りが生じているので、この楔側ティース部１４の接触面１８に大きな摩擦力が繰り返し作用する。このため、楔側ティース部１４における接触面１８には、楔１３の周方向に沿う大きな摩擦力による繰返し応力Ｖが作用する。この摩擦力による繰返し応力Ｖと、楔１３における楔側ティース部１４の根元部１９に生ずる曲げ応力との重畳によって、楔１３の楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６にフレッティング疲労き裂１７が発生する。
【００２５】
このフレッティング疲労き裂１７の主要な支配因子は、楔１３の周方向に沿う摩擦力による繰返し応力Ｖである。この摩擦力による繰返し応力Ｖの低減に効果があるものは、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８に生ずる局所的な接触面圧Ｕ、上記接触面１８の摩擦係数、及び上記接触面１８に生ずる滑り方向Ｓの相対滑りであり、これらを共に低下させれば、接触面１８に生ずる摩擦力を低減させることが可能となる。しかしながら、これらの楔側ティース部１４の接触面１８における局所的な応力状態は、そのコントロールが困難である。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、楔１３の楔側ティース部１４の接触面１８において、ロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の剛性を低下させることにより、楔１３の周方向Ｑに沿う摩擦力による繰返し応力Ｖが生じにくい構造とし、これにより、フレッティング疲労強度の向上を図っている。
【００２７】
つまり、図３に示すように、楔１３の楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８には、このロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の近傍に、楔１３の軸方向に延び、且つロータ１０の中心側へ窪む第１溝２１が形成されている。この第１溝２１は、半径Ｒ１の円弧面２２にて形成される。このように第１溝２１を設けることによって、楔側ティース部１４のロータ側ティース部１２との接触面１８において、ロータ側ティース部１２と接触する周方向接触端部１６での剛性が低下する。この結果、この周方向接触部１６における摩擦力による繰返し応力Ｖが低減されて、この周方向接触端部１６にフレッティング疲労き裂１７が発生することが防止される。
【００２８】
この場合、楔１３における楔側ティース部１４の接触面１８に形成された第１溝２１は、その溝端２０と接触面１８とのなす角α、つまり溝端２０における接線Ｔと接触面１８とのなす角αが略９０度（好ましくは９０度）となるように設定される。これは、第１溝２１の溝端２０の接触面１８とのなす角αが略９０度のときに、楔側ティース部１４の接触面１８における周方向接触端部１６の剛性が最も低くなって、この周方向接触端部１６に生ずる楔１３の周方向Ｑに沿う、摩擦力による繰返し応力Ｖを最も低減できるからである。
【００２９】
本実施の形態によれば、次の効果（１）を奏する。
【００３０】
（１）楔１３の楔厚さＭがロータ１０のスロット幅Ｗに比べて小さい場合にも、楔１３の楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８では、第１溝２１の存在によって、ロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の剛性が低下する。このため、この接触面１８において周方向接触端部１６に生ずる、楔１３の周方向Ｑに沿う摩擦力による繰返し応力Ｖを低減できる。この結果、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６にフレッティング疲労き裂１７が発生することを防止できる。
【００３１】
［Ｂ］第２の実施の形態（図５〜図７）
図５は、本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第２の実施の形態の一部をタービン発電機ロータの一部と共に示す部分正面図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００３２】
本実施の形態のタービン発電機のコイル楔（以下、単に楔と称する）３０が前記第１の実施の形態の楔１３と異なる点は、楔３０における楔側ティース部１４の接触面１８に形成された第１溝２１が、楔側ティース部１４の根元部１９に形成された第２溝３２と連続して形成された点である。
【００３３】
つまり、図６（Ａ）に示すように、楔３０において、楔側ティース部１４の根元部１９に半径Ｒ２（図７（Ｂ）参照）の第２溝３２のみを形成した場合、図６（Ｂ）に示すように、根元部１９近傍に生ずる遠心力による曲げ応力の応力集中を緩和することが可能になる。従ってこの場合、楔側ティース部１４の接触面１８において、楔１３の周方向Ｑの平均応力が低下して、フレッティング疲労強度を向上させることが可能となる。
【００３４】
しかしながら、この第２溝３２の半径Ｒ２を大きくして遠心力による曲げ応力のみを単に緩和しても、楔側ティース部１４の接触面１８における周方向接触端部１６に、接触面圧Ｕの応力集中が生じ、滑り方向Ｓの相対滑りが生じて、楔３０の周方向Ｑに沿う摩擦力による繰返し応力Ｖが発生していれば、周方向接触端部１６におけるフレッティング疲労き裂１７の発生を効果的に抑制することができない。
【００３５】
そこで、図５に示すように、前記第２溝３２と第１の実施の形態の第１溝２１とを連続して形成し、即ち、楔３０において、第１溝２１の半径Ｒ１の円弧面２２と、第２溝３２の半径Ｒ２の円弧面３３とを連続した断面形状の溝３４を形成する。これにより、第１溝２１と第２溝３２の効果が相乗されて、フレッティング疲労き裂１７の発生防止効果が向上する。
【００３６】
図７（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の楔３０の変形形態を示したものである。この変形形態の溝３６は、第１溝２１の円弧面２２の一部と、第２溝３２の円弧面３３の一部とが、平面部３５を用いて連続して構成されたものである。この場合、第１溝２１の円弧面２２の半径Ｒ１が、第２溝３２の円弧面３３の半径Ｒ２よりも小さく設定されている。
【００３７】
図５に示す溝３４において、第１溝２１の円弧面２２の半径Ｒ１を大きく設定すると、溝３４の底が図７（Ｂ）の２点鎖線に示すように深くなり、この底での曲げ応力が増大して、楔３０の曲げ剛性が低下してしまう。このため、溝３６の如く、第１溝２１の円弧面２２の半径Ｒ１を第２溝３２の円弧面３３の半径Ｒ２よりも小さく設定し、これらの円弧面２２と３３とを平面部３５を用いて連続させて、第１溝２１の円弧面２２と第２溝３２の円弧面３３との半径の差を大きくしているのである。
【００３８】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（２）を奏する。
【００３９】
（２）楔３０には、楔側ティース部１４の接触面１８に、摩擦力による繰返し応力Ｖ低減のための第１溝２１が設けられると共に、楔側ティース部１４の根元部１９に、遠心力による曲げ応力低減のための第２溝３２が設けられ、これらが連続して構成されている。このため、上記摩擦力による繰返し応力Ｖと曲げ応力とを共に低減できるので、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６にフレッティング疲労き裂１７が発生することを確実に防止できる。
【００４０】
［Ｃ］第３の実施の形態（図８）
図８は、本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第３の実施の形態を示す部分正面図である。この第３の実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４１】
本実施の形態のタービン発電機のコイル楔（以下、単に楔と称する）４０が前記第２の実施の形態の楔３０と異なる点は、楔側ティース部１４の接触面１８に複数の第１溝、例えば溝３６の第１溝２１と第１溝４１とが形成され、このうちの少なくとも一つ、本実施の形態では第１溝４１が、ロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の近傍に設けられた点である。
【００４２】
即ち、実機において、楔の楔側ティース部１４とロータ１０のロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の位置は、精度良く位置決めすることが困難であり、図３の第１の実施の形態における楔１３では、第１溝２１の溝端２０が、周方向接触端部１６と一致または接近していることが要求される。図８に示すように、溝３６の第１溝２１の溝端２０が、楔側ティース部１４とロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６から離れている場合には、この溝３６の第１溝２１による摩擦力による繰返し応力Ｖの低減効果が不充分となってしまい、フレッティング疲労強度を向上させることが期待できない。
【００４３】
この場合、溝３６の第１溝２１における溝端２０を周方向接触端部１６に接近させることは可能であるが、楔側ティース部１４とロータ側ティース部１２との接触面積が減少して楔側ティース部１４の接触面１８で面圧が増加したり、図３に示す第１溝２１や図５に示す溝３４の第１溝２１の場合には、円弧面２２の半径Ｒ１が大きくなって、これらの第１溝２１の底における曲げ応力が増大してしまう。
【００４４】
そこで、本実施の形態の楔４０では、第１溝２１と第２溝３２からなる溝３６のほかに、楔側ティース部１４の接触面１８に他の第１溝４１が形成され、この第１溝４１の溝端４２が、楔側ティース部１４とロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の近傍に設けられている。この溝端４２の剛性低下により摩擦力による繰返し応力Ｖの低減が可能となる。
【００４５】
本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）及び（２）を奏するほか、次の効果（３）を奏する。
【００４６】
（３）楔４０の楔側ティース部１４における接触面１８に複数の第１溝（例えば溝３６の第１溝２１と第１溝４１）が形成され、このうちの少なくとも一つ（第１溝４１）が、楔側ティース部１４とロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６の近傍に設けられている。このため、楔側ティース部１４とロータ側ティース部１２との接触面積を大きく減少させることなく、また、溝による曲げ応力の増大をきたすことなく、摩擦力による繰返し応力Ｖを低減させて、楔側ティース部１４とロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６にフレッティング疲労き裂１７が発生することを防止できる。
【００４７】
［Ｄ］第４の実施の形態（図９、図１０）
図９は、本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第４の実施の形態を示す斜視図である。この第４の実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４８】
本実施の形態のタービン発電機のコイル楔（以下、単に楔と称する）５０が前記第２の実施の形態の楔３０と異なる点は、楔５０の楔側ティース部１４の接触面１８において、この楔５０の軸方向Ｐに沿う軸方向端部５４の領域のみに第１溝５１が形成された点である。
【００４９】
この第１溝５１は、第２の実施の形態の如く、楔側ティース部１４の根元部１９に形成された第２溝５２と連続して形成されて溝５３が構成される。第１溝５１は、第１及び第２の実施の形態の第１溝２１と同様に、楔５０の周方向Ｑに沿う摩擦力による繰返し応力Ｖの低減機能を果たす。また、第２溝５２は、第２の実施の形態の第２溝３２と同様に、遠心力による曲げ応力の低減機能を果たす。
【００５０】
一般に、楔の楔側ティース部においては、ロータ１０の回転により軸方向の両端で、ロータ側ティース部１２との接触面圧が大きくなり、且つ相対滑りが生じやすい。このことから、楔の楔側ティース部に生ずるフレッティング疲労き裂１７は、軸方向両端部に近い箇所で発生しやすい。
【００５１】
そこで、本実施の形態においては、図９に示すように、楔５０の軸方向端部５４の領域のみに、第１溝５１と第２溝５２を備えた溝５３が形成されている。このうちの第１溝５１によって、楔５０の軸方向端部５４の領域において、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８で剛性が低下する。また、この第１溝５１を含む溝５３の溝深さは、楔５０の軸方向端面５８側が最も深く、この軸方向端面５８から軸方向Ｐの中央部へ向かうにしたがって減少して構成される。この溝深さの構成によって、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８のうち、軸方向端部５４の軸方向端面５８に近い部分の剛性が最も低くなる。
【００５２】
本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。
【００５３】
（４）楔５０における楔側ティース部１４の接触面１８には、この楔５０の軸方向端部５４の領域のみに、第１溝５１と第２溝５２からなる溝５３が形成されて剛性が低下され、この溝５３を楔５０の軸方向全長に形成する必要がない。しかも、この溝５３は、楔５０の軸方向端部５４の軸方向端面５８側において最も深く、他の部分が漸次浅く形成されている。これらのことから、溝５３を最も必要な箇所に適切な深さで形成できるので、楔５０の剛性を確保しつつ、楔側ティース部１４におけるフレッティング疲労き裂１７の発生を防止できる。
【００５４】
尚、本実施の形態の溝５３は、図１０に示すタービン発電機のコイル楔（単に楔と称する）５５のように、楔側ティース部１４が両側に配置された基部５６が、その軸方向Ｐの端部において切り落されて（図１０に切り落し部分を符号５７で示す）、楔５５における軸方向端部５４の剛性が他の部分よりも低くなった楔５５に対しても、同様に形成されてもよい。つまり、この楔５５における楔側ティース部１４の接触面１８において、軸方向端部５４の領域のみに溝５３が形成されてもよい。
【００５５】
［Ｅ］第５の実施の形態（図１１、図１２）
図１１は、本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第５の実施の形態を示し、（Ａ）がその斜視図であり、（Ｂ）が図１１（Ａ）のタービン発電機のコイル楔の部分正面図である。この第５の実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５６】
本実施の形態のタービン発電機のコイル楔（以下、単に楔と称する）６０が前記第１及び第２の実施の形態と異なる点は、楔６０の軸方向Ｐに沿う軸方向端部６４の剛性が他の部分に比べて低く構成された点と、楔側ティース部１４の接触面１８における軸方向端部６４の領域のみに、第１溝６１と第２溝６２とが連続してなる溝６３が形成され、この溝６３が、楔６０の軸方向端面６５から離れた位置から始まって楔６０の軸方向Ｐに延在して構成された点である。
【００５７】
この溝６３においても、第１溝６１は、第１及び第２の実施の形態の第１溝２１と同様に、楔６０の周方向Ｑに沿う摩擦力による繰返し応力Ｖの低減機能を果たし、第２溝６２は、第２の実施の形態の第２溝３２と同様に、遠心力による曲げ応力の低減機能を果たす。
【００５８】
この楔６０において、楔側ティース部１４が両側に配置された基部６６は、図１０の場合と同様に、楔６０の軸方向端部６４が切り落されて（図１１において切り落し部分を符号６７で示す）、軸方向Ｐの端部の剛性が他の部分よりも低く構成されている。このような楔６０では、楔側ティース部１４がロータ側ティース部１２と接触する接触面１８において、接触部分が、楔６０の軸方向Ｐにおいて軸方向端面６５よりも内側に移り、当該接触面１８に作用する接触面圧が軸方向端面６５付近において低下する場合がある。
【００５９】
従って、このような場合には、第１溝６１を含む溝６３を、楔側ティース部１４の接触面１８における軸方向端部６４の領域のみにおいて、楔６０の軸方向端面６５から離れた位置から始まって楔６０の軸方向Ｐに沿って延在して形成する。尚、この溝６３は、図１２に示すように、楔側ティース部１４の接触面１８からロータ１０の中心側へ向かって貫通する貫通孔として形成してもよい。
【００６０】
本実施の形態によれば、前記第１及び第２の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。
【００６１】
（５）楔６０における楔側ティース部１４の接触面１８には、楔６０の軸方向端部６４の領域のみに、軸方向端面６５から離れた位置から始まって楔６０の軸方向Ｐに延びる溝６３（第１溝６１及び第２溝６２）が形成されたので、この溝６３を最も必要な箇所のみに形成できる。この結果、楔６０の剛性を良好に確保しつつ、楔側ティース部１４におけるフレッティング疲労き裂１７の発生を防止できる。
【００６２】
［Ｆ］第６の実施の形態（図１３）
図１３は、本発明に係るタービン発電機の一実施の形態を示す部分正面図である。この実施の形態において、前記第１及び第２の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００６３】
本実施の形態のタービン発電機が前記第１及び第２の実施の形態のタービン発電機と異なる点は、楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との接触面１８に第１溝２１、溝３４、３６等が設けられず、ロータ側ティース部１２における楔側ティース部１４との接触面７１において、当該楔側ティース部１４との周方向接触端部７２の近傍に、ロータ１０の軸方向に延びる溝７３が形成された点である。
【００６４】
本実施の形態においては、ロータ側ティース部１２の接触面７１に溝７３が形成されることで、この接触面７１において楔側ティース部１４との周方向接触端部７２の剛性が低下し、この接触面７１において周方向接触端部７２に生ずる摩擦力による繰返し応力Ｖを低減できるので、楔１３の楔側ティース部１４の接触面１８において、周方向接触端部７２に接触する位置に生ずる摩擦力による繰返し応力Ｖも低減できる。この結果、楔１３の楔側ティース部１４において、ロータ側ティース部１２との周方向接触端部７２に接触する位置にフレッティング疲労き裂が発生することを防止できる。但し、溝の形成には高精度が要求されるので、現実的にはロータ側ティース部１２よりも楔側ティース部１４に溝を形成することが好ましい。
【００６５】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
例えば、図４（Ｂ）に示すように、楔１３の楔側ティース部１４におけるロータ側ティース部１２との周方向接触端部１６にフレッティング疲労き裂１７が発生した場合、この楔１３の楔側ティース部１４における接触面１８において、上記フレッティング疲労き裂１７を削り取り且つ楔１３の軸方向Ｐに延びる第１溝２１（図３参照）を形成して、当該楔１３を補修することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るタービン発電機のコイル楔が適用された第１の実施の形態のタービン発電機ロータを示す側面図。
【図２】図１の矢印Ｘ方向から目視した斜視図。
【図３】（Ａ）が図２のタービン発電機のコイル楔を拡大して示す正面図、（Ｂ）が図３（Ａ）の第１溝部分を拡大して示す拡大図。
【図４】（Ａ）は、従来のタービン発電機のコイル楔等の一部を、曲げ応力分布と共に示す部分正面図、（Ｂ）は、図４（Ａ）のタービン発電機のコイル楔等の一部を、摩擦力による繰返し応力及び接触面圧と共に示す部分正面図。
【図５】本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第２の実施の形態の一部をタービン発電機ロータの一部と共に示す部分正面図。
【図６】図５のタービン発電機のコイル楔において第２溝のみが形成された一例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は同コイル楔に生ずる摩擦力による繰返し応力及び曲げ応力などと共に示す部分正面図。
【図７】図５のタービン発電機のコイル楔における変形形態を示し、（Ａ）は部分正面図、（Ｂ）は図７（Ａ）の一部を拡大して示す拡大図。
【図８】本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第３の実施の形態を示す部分正面図。
【図９】本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第４の実施の形態を示す斜視図。
【図１０】図９のタービン発電機のコイル楔における変形形態を示す斜視図。
【図１１】本発明に係るタービン発電機のコイル楔の第５の実施の形態を示し、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）は図１１（Ａ）のタービン発電機のコイル楔の部分正面図。
【図１２】図１１のタービン発電機のコイル楔における変形形態を示す斜視図。
【図１３】本発明に係るタービン発電機の一実施の形態を示す部分正面図。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ロータ（タービン発電機ロータ）
１１  スロット
１２  ロータ側ティース部
１３  楔（タービン発電機のコイル楔）
１４  楔側ティース部
１６  周方向接触端部
１７  フレッティング疲労き裂
１８  接触面
１９  根元部
２０  溝端
２１  第１溝
２２  円弧面
３０  楔（コイル楔）
３２  第２溝
３３  円弧面
３５  平面部
４０  楔（コイル楔）
４１  第１溝
５０  楔（コイル楔）
５１  第１溝
５２  第２溝
５４  軸方向端部
５５  楔（タービン発電機のコイル楔）
５７  切り落し部分
６０  楔（タービン発電機のコイル楔）
６１  第１溝
６２  第２溝
６４  軸方向端部
６５  軸方向端面
７１  接触面
７２  周方向接触端部
７３  溝
Ｐ  楔の軸方向
Ｑ  楔の周方向
Ｒ１、Ｒ２  半径
Ｖ  摩擦力による繰返し応力
α  なす角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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