JP3949959B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン発電機など大型の回転電機における固定子巻線端部を電磁力による振動を低減可能に固定するようにした回転電機の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービン発電機に代表される回転界磁型回転電機において、固定子巻線の導体は固定子鉄心のスロット内部に挿入されて直線部を形成しているが、鉄心両端の巻き返し部分では鉄心スロットより空間に突き出る構造となっている。
【０００３】
この巻線導体は、鉄心スロットの内部で全面が強固に固定されているのに対して、巻線端部では空中に露出していることから支持が少なく、剛性が低くなっている。
【０００４】
ところで、巻線導体には導体への通電により電磁力が導体自体に発生するという特徴的な現象があり、この電磁力の作用によって導体に振動が発生する。したがって、巻線端部では導体に強固な剛性を与えるために種々の補強構造を設けて導体に発生する電磁振動の低減を図る必要がある。
【０００５】
図１３は回転電機の固定子巻線端部の構造を示す断面図である。
【０００６】
図１３において、固定子巻線導体の上コイル導体１は鉄心端部２からサイクロイド曲線に沿って伸び、先端部３で下コイル導体４に反転接続される。下コイル導体４は先端部３から上コイル導体1の外周側をサイクロイド曲線に沿って鉄心端部２に戻される。
【０００７】
また、固定子巻線には電流の取り出し口である接続導体６が配設されている。この接続導体６は上コイル導体１、あるいは下コイル導体４に先端部３で接続して、下コイル導体４の外周部に沿って配設された円弧状の位相リング７に連結されている。位相リング７は口出し導体８に接続されており、発電機の場合では固定子巻線に発生した電流は口出し導体８より外部に出力される。
【０００８】
さらに、上コイル導体１および下コイル導体４は電磁力に対抗するためにガラス・ロービング９で導体同士を糸縛りするとともに、環状補強部材であるバインド・リング１０に結び付けられている。また、下コイル導体４の外周には鉄心端部の押え板５に固定されたバインド・リング支え１１が設けられている。
【０００９】
このバインド・リング支え１１はバインド・リング１０を支承して巻線端部全体を支持するものであるが、外周部で位相リング７と糸縛りで結合されており、位相リング７の保持機能をも併せ持っている。
【００１０】
上述のように巻線端部の導体には、導体に流れる電流が作る磁界の相互作用により導体そのものに電磁力が作用する。このため、導体に流れる電流によって直接導体に力が作用するので、通常の振動問題のように加振力を低減することによって振動を抑制することは困難であり、低振動化を図るには構造上の問題がある。
【００１１】
最近では、例えば公開特許公報「特開平１１−２９９１５８号」に示されるようにコイル導体同士の結合を強化して導体の支持剛性を増強させるのが導体の振動を抑制するのに有効と考えられていた。
【００１２】
この技術では、図１４に示すように鉄心端２から伸び出した多数の巻線導体１２（上コイル導体または下コイル導体）の中間に、電気的絶縁性と耐熱性を有した素材から形成される振動吸収材１３を圧縮状態で挿入するようにしたものである。この振動吸収材は圧入されていることから、高い剛性を有しており、巻線導体１２相互間を強固に固定することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような巻線導体の固定構造では、巻線導体相互の相対変位を拘束できるが、接続導体やこれに接続する上コイル導体や下コイル導体については大きな効果が期待できない。
【００１４】
一般に、巻線導体の電磁振動は導体の中間部における振幅よりも固定点である鉄心端から離れた先端部での振幅が大きくなる。特に、接続導体に接続された巻線導体の先端部での振幅は、上コイル導体と下コイル導体がシリーズに接続されたシリーズ導体の先端部よりも大きくなる傾向が見られる。
【００１５】
この現象は位相リングの端部が拘束されていないために位相リングの振動が接続導体に伝えられて発生するものであるが、接続導体は位相リングの端部を支点とする片持ちはりを形成しているために端部の振動が増幅されて、接続導体の端部における振動変位は著しく大きくなる。
【００１６】
さらに、接続導体は巻線導体と比較して電流密度が高くなることから、導体断面の形状が太くなっている上に一体構造で形成されているため、接続導体の剛性は巻線導体の剛性よりも著しく高くなっている。このため、接続導体の振動によって剛性の低い巻線導体との接続部に大きな荷重を作用させるので、巻線導体に損傷を起こす可能性はシリーズ導体よりも著しく高いものと考えられる。
【００１７】
図１５は、回転電機の固定子巻線端部について有限要素法による構造解析と電磁解析で求めた電磁力とを連結して電磁振動計算を行った結果である。
【００１８】
図１５によれば、次のようなことが指摘される。
【００１９】
（１）巻線導体の先端部３における振幅が大きいこと
（２）接続導体６（６ａ，６ｂ）の先端の変位が大きいこと
（３）接続導体６の変位により引張られて接続導体に接続される巻線導体が大きく変形していること
（４）接続導体６の振動は位相リング７（７ａ，７ｂ）の変形に伴なうものであること
（５）位相リング７の振動は接続導体６との接続点で大きいこと
なお、図中１は上コイル導体、４は下コイル導体である。
【００２０】
特に、上部に位置する２本の位相リング７ａ、７ｂは支持点である口出し導体８から最も距離が長いことから、接続導体６につながる端部での変位が大きくなっている。
【００２１】
このように巻線導体相互の結合剛性を高めることを目的とした従来技術では、位相リングに起因し、接続導体を介して巻線導体に伝えられる電磁振動には十分な振動低減の効果は期待できない。
【００２２】
本発明の目的は、位相リングの支持剛性を強化してその振動を低減させることにより、巻線導体の弱点である接続導体との接続部の振動を抑制して固定子巻線端部の信頼性を向上させることができる回転電機の固定子を提供することにある。
【００２３】
【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電機の固定子を構成する。
【００２４】
請求項１に対応する発明は、回転電機の固定子巻線端部において、巻線導体につながる接続導体と口出し導体とを接続する２本の円弧状の位相リングが円周方向に沿って配設され、且つ各位相リングの前記接続導体との接続端部を互いに円周方向で対向配置すると共に、この接続端部の対向間に間隔ブロックを介挿して対向部分を固定する構成とし、前記一方の位相リングの接続導体は他方の位相リングを交差させて前記一方の位相リングの接続端部に接続される。
【００２５】
上記請求項１に対応する発明によれば、それぞれの位相リングの接続端部の剛性が高められるので、電磁力による位相リングの振動が低減され、巻線導体全体の振動を抑制して信頼性を向上することができる。
【００２６】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の回転電機の固定子において、両位相リングの接続端部をそれぞれ外部より支持する。
【００２７】
上記請求項２に対応する発明によれば、位相リングの剛性を一層高めることができる。
【００２８】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが同一平面上にあるとき、各々の位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を半径方向にずらして対向させる。
【００２９】
請求項４に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが同一平面上にあるとき、各々の位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を軸方向にずらして対向させる。
【００３０】
上記請求項３及び請求項４に対応する発明によれば、位相リングの干渉を回避しつつ位相リングの連結を図ることができる。
【００３１】
請求項５に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが軸方向に離れているとき、位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を対向部分の間隔が狭まるように軸方向に折曲したものである。
【００３２】
上記請求項５に対応する発明によれば、位相リングの間の固定を強固にすることができる。
【００３３】
請求項６に対応する発明は、回転電機の固定子巻線端部において、巻線導体につながる接続導体と口出し導体とを接続する２本の円弧状の位相リングが円周方向に沿い、且つ接続端部が適宜離間して配設され、これら両位相リングの接続端部間に補強部材を配置すると共に、両方の位相リングを連結する構成とし、前記一方の位相リングの接続導体は前記補強部材を交差させて前記一方の位相リングの接続端部に接続される。
【００３４】
請求項７に対応する発明は、請求項６に対応する発明の回転電機の固定子において、補強部材に電気絶縁性の材料を用いる。
【００３５】
請求項８に対応する発明は、請求項６又は請求項７に対応する発明の回転電機の固定子において、位相リングを連結する補強部材を外部より支持する。
【００３６】
上記請求項６乃至請求項８に対応する発明によれば、位相リング端部の剛性を高め、電磁振動の低減をはかる。特に、請求項７に対応する発明では、補強部材に電気絶縁性の材料を用いることにより信頼性が向上する。また、請求項８に対応する発明は、補強部材を外部から支持することにより固定を強固とするものである。
【００４６】
【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。
【００４７】
図１は本発明の第１の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００４８】
図１に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ軸方向に適宜の間隔を存して配設すると共に、これら２本の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに軸方向間で対向させ、この対向面間に間隔ブロック１４を挿入し、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００４９】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が半径方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部３に、接続導体６ｂは下コイル４の先端部３にそれぞれ接続される。
【００５０】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ａの接続端部の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００５１】
なお、位相リング７ａ，７ｂはそのリング上の適宜の個所がバインド・リング支え１１により支持されている。
【００５２】
このように位相リング７ａ、７ｂの接続端部を接続して一体化することにより、全体が環状体に形成される。
【００５３】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、円周方向に沿い、且つ軸方向に適宜の間隔を存して配設された２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を軸方向間で対向させることにより、両者を互いに結合部材を介して結合させることができる。
【００５４】
また、２本の位相リング７ａ、７ｂは一体化されて環状構造物を形成しているので、従来のようにそれぞれが単独で形成される場合と比べて高い剛性を持たせることができる。特に、接続導体６ａ、６ｂに接続される巻線端部の近傍で位相リング７ａ、７ｂの接続端部を結合しているので、接続導体とつながる接続端部先端の振動が小さく抑えられる。
【００５５】
したがって、位相リング７ａ、７ｂの接続端部の振動を低減できるので、接続導体６ａ、６ｂを介して上コイル導体１および下コイル導体４に伝播する振動が抑制されるので、回転電機の巻線端部における信頼性を大きく向上することができる。
【００５６】
図２は、本発明の第２の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００５７】
図２に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ軸方向に適宜の間隔を存して配設すると共に、これら２本の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに軸方向間で対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入し、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００５８】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が半径方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部３に、接続導体６ｂは下コイル４の先端部３にそれぞれ接続される。
【００５９】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ａの接続端部の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００６０】
また、間隔ブロック１４による位相リング７ａと７ｂの連結部の近傍に支え板１６を設け、ガラス・ロービング１５を用いて位相リング７ａ、７ｂを支え板１６に固定する。この支え板１６はバインド・リング支え１１の持つバインド・リング支持の機能を併せ持つこともできる。
【００６１】
なお、位相リング７ａ，７ｂはそのリング上の適宜の個所がバインド・リング支え１１により支持されている。
【００６２】
このように位相リング７ａ、７ｂの接続端部を接続して一体化することにより、全体が環状体に形成される。
【００６３】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、位相リング７ａ，７ｂの接続端部の対向部を糸縛り１５で連結するとともに、支え板１６によって位相リング７ａ，７ｂを接続導体６ａ、６ｂに接続するそれぞれの端部に近い位置で支持するようにしているので、位相リング７ａ、７ｂは一体化されて剛性が上がり、特に接続導体６ａ、６ｂとの接続部の振動が抑制されるので、巻線導体への荷重を低減することができる。
【００６４】
図３は本発明の第３の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００６５】
図３に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ同一平面上に配設すると共に、これら２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに半径方向で対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入すると共に、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００６６】
本実施の形態では、片方の位相リング７ｂの接続端部を位相リング７ａの接続端部の下面側に位置する方向に曲げ、位相リング７ａの接続端部の下面側を通して両者を対向させている。
【００６７】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が軸方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部に、接続導体６ｂは下コイルの先端部にそれぞれ接続される。
【００６８】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ａの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ｂの接続端部の上方を交差させて位相リング７ａの接続端部の先端に接続される。
【００６９】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、２本の位相リング７ａ、７ｂを同一平面上に配置することで接続端部に干渉が生じる場合でも、両者の接続端部を対向させて連結することができる。
【００７０】
図４は本発明の第４の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００７１】
図４に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ同一平面上に配設すると共に、これら２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに軸方向で対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入すると共に、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００７２】
本実施の形態では、片方の位相リング７ｂの接続端部を位相リング７ａの先端の外側方向に曲げ、位相リング７ａの接続端部の外側面を通して両者を対向させている。
【００７３】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が半径方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部に、接続導体６ｂは下コイルの先端部にそれぞれ接続される。
【００７４】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ａの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ｂの接続端部の下方を交差させて位相リング７ａの接続端部の先端に接続される。
【００７５】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、２本の位相リング７ａ、７ｂを同一平面上に配置することで接続端部に干渉が生じる場合でも、両者の接続端部を対向させて連結することができる。
【００７６】
図５は本発明の第５の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００７７】
図５に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ互いに軸方向に適宜離間させて配設し、これら両者の接続端部間に間隔ブロックを挿入して糸縛りによって連結すると、糸縛りのガラス・ロービングの長さが長くなって張力が弱まり連結剛性が低下する恐れが生じる。
【００７８】
そこで、第５の実施の形態では、位相リング７ａをその接続端部の近傍を外側方向に折り曲げて接続導体６ａに接続し、位相リング７ｂをその接続端部の近傍を内側方向に折り曲げて接続導体６ｂに接続する。すなわち、位相リング７ａ、７ｂの接続端部をそれぞれ間隔が狭まるように折り曲げ、両者を軸方向に対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入すると共に、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００７９】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ａの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ｂの接続端部の下方を交差させて位相リング７ａの接続端部の先端に接続される。
【００８０】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、位相リング７ａ、７ｂが軸方向に離れた円周方向に配設された場合でも、連結の剛性を低下させることなく連結することができる。
【００８１】
図６は本発明の第６の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００８２】
図６に示すように、円周方向に沿い、且つ互いに軸方向に離れた２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂが配設しても全体が環状とならない場合、各位相リング７ａ、７ｂの接続端部間に円弧形状の補強部材１７を配置すると共に、この補強部材１７の両端に対応する部分を位相リング７ａ、７ｂの接続端部に糸縛り１８でそれぞれ連結する。
【００８３】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は補強部材１７の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００８４】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、位相リング７ａ、７ｂは環状の構造を形成するので、接続導体６ａ、６ｂの接続部における支持剛性が高まり、電磁振動を低減することができる。
【００８５】
また、位相リング７ａ、７ｂの表面は一般に絶縁処理が施されているが、より高い電気的絶縁性を持たせるためには、補強部材１７の材質としてガラス・エポキシのような絶縁材を用いることが有効である。
【００８６】
図７は本発明の第７の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００８７】
図７に示すように、円周方向に沿い、且つ互いに軸方向に離れた２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂが配設しても全体が環状とならない場合、各位相リング７ａ、７ｂの接続端部間に円弧形状の補強部材１７を配置して、この補強部材１７の両端に対応する部分を位相リング７ａ、７ｂの接続端部に糸縛り１８でそれぞれ連結する。この場合、補強部材１７には支え板１９が取付けられ、この支え板１９により補強部材１７が支持される。
【００８８】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は補強部材１７の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００８９】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、補強部材１７を支え板１９により支持するので、補強部材１７は高い剛性を持ち、補強部材１７に連結された位相リング７ａ、７ｂの振動を抑制することができる。また、支え板１９にバインド・リングを支持する機能を持たせることもできる。
【００９０】
図８は本発明の第８の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００９１】
本実施の形態では、図８に示すように１本の位相リング７と、この位相リング７に軸方向に適宜の距離を存して補強リング２０を配置し、位相リング７に接続導体６の軸方向に伸びる導体部を接続すると共に、この接続導体の並び方向にガラス・ロービングによる糸縛り１８により位相リングに結合されたバインド・リング支え１１によって補強リング２０を支持させ、この補強リング２０に接続導体６を固定する。
【００９２】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、接続導体６の変位は補強リング２０によって拘束されるので、接続導体６の電磁振動を抑制できる。
【００９３】
図９は本発明の第９の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００９４】
第９の実施の形態では、図９に示すように２本の位相リング７ａ、７ｂを環状の導体で形成し、これら位相リング７ａ、７ｂを下コイル導体４の外周に沿って配置すると共に、バインド・リング支え１１によって支持する。
【００９５】
図１０は上記位相リング７ａの構成を示す正面図である。
【００９６】
図１０に示すように位相リング７ａには、２本の接続導体６ａ、６ａ’と口出し導体８ａが接続されている。なお、図中２３，２４，２５は位相リング分割点であり、また２６は口出し導体分割点である。
【００９７】
この位相リング７ａは、円環形状をなしているので全体の剛性が高く、接続導体６ａ、６ａ’との接続部での電磁振動を位相リング７ａ自体の構造で抑制することができる。
【００９８】
一方、図１２は従来の位相リング７ａの構成を示す正面図であるが、従来の位相リング７ａは口出し導体８ａから両側に導体が円弧状に伸びており、両方の円弧の終端に接続導体６ａ、６ｂが接続される構造になっている。
【００９９】
この構造では、両側の位相リング導体は口出し導体８ａとの接続部を支点とする片持ちはり構造をなしているので、終端である接続導体６ａ、６ｂにおける剛性は図１０の本発明と比較して著しく低いものである。
【０１００】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、位相リングを円環形状に構成することにより、高い剛性を有し、接続導体に発生する電磁振動を抑制することができる。
【０１０１】
図１１は本発明の第１０の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部における位相リングの正面図である。
【０１０２】
図１１に示すように、前述した第９の実施の形態において、接続導体の接続位置を口出し導体の接続位置に対して対称に配置したものである。即ち、位相リング７ａは円環形状で、下部で口出し導体８ａが接続されている。また、位相リング７ａには接続導体６ａが位相リング７ａの中心に対して口出し導体８ａの接続位置から１８０°の位置から分岐している。この接続導体６ａは分岐点から位相リング７ａの内周に沿って下コイル導体４との接続位置まで伸びている。
【０１０３】
さらに、接続導体６ａと位相リング７ａとの間には間隔ブロック２１が挿入され、ガラス・ロービング２２による糸縛りによって固定されている。もう一つの接続導体６ａ’は口出し導体８ａの接続点と同一位置から位相リングの７ａの内周に沿って上コイル導体との接続位置まで伸びている。接続導体６ａ’も同様に位相リング７ａの間に挿入された間隔ブロック２１を介してガラス・ロービング２２による糸縛りによって固定されている。
【０１０４】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、接続導体６ａの位相リング７ａからの分岐点から口出し導体８ａの接続点までの位相リング７ａに沿った距離は、分岐点の両側で等距離となる。この場合、位相リング７ａの両側で導体の電気抵抗は等しくなるので流れる電流も等しくなる。
【０１０５】
したがって、位相リング７ａの円環部分の導体断面積を従来の１／２にすることができる。また、発熱均一となるので位相リングにかかる荷重も均等化されて安定した支持ができる。これにより、分岐した接続導体６ａ、６ａ’は円環形状の位相リング７ａと密接に固定することができるので、高い剛性が得られ、電磁振動を抑制できる。
【０１０６】
本発明の第１１の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部における位相リングの構造を図１０を用いて説明する。
【０１０７】
第１１の実施の形態では、図１０に示すように位相リング７ａ、口出し導体８ａを分割して製作した上で、組立時に接合する。図１０で位相リング７ａは分割点２３、２４、２５で接合されている。また、口出し導体８ａは分割点２６で位相リング７ａと接合されている。
【０１０８】
一般に固定子巻線は固定子フレームの内部に設置されるもので、位相リング７ａを円環形状のまま設置することは困難である。
【０１０９】
位相リングは一般に固定子フレームの内部で組立られる。円環形状の位相リングを狭隘な固定子フレームの内部に搬入し、組立られるにはそのままの形状では困難である。
【０１１０】
本実施の形態によれば、位相リング７ａおよび口出し導体８ａを分割して設置場所に搬入できるので、巻線端部の組立製造が容易となる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、回転電機の固定子巻線端部において、通電による巻線導体に発生する電磁振動を低減して信頼性の高い回転電機の固定子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第１の実施の形態を示す斜視図。
【図２】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第２の実施の形態を示す斜視図。
【図３】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第３の実施の形態を示す斜視図。
【図４】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第４の実施の形態を示す斜視図。
【図５】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第５の実施の形態を示す斜視図。
【図６】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第６の実施の形態を示す斜視図。
【図７】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第７の実施の形態を示す斜視図。
【図８】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第８の実施の形態を示す斜視図。
【図９】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第９の実施の形態を示す斜視図。
【図１０】同実施の形態における位相リングの正面図。
【図１１】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１２】従来の回転電機の固定子巻線端部における位相リングを示す正面図。
【図１３】従来の回転電機の固定子巻線端部を示す断面図。
【図１４】従来の回転電機の固定子巻線端部の固定手段を説明するための図。
【図１５】従来の回転電機の固定子巻線端部における電磁振動解析結果を示す図。
【符号の説明】
１…上コイル導体
２…鉄心端部
３…導体先端部
４…下コイル導体
５…鉄心端部
６…接続導体
７…位相リング
８…口出し導体
９…ガラス・ロービング
１０…バインド・リング
１１…バインド・リング支え
１２…巻線導体
１３…振動吸収材
１４…間隔ブロック
１５…ガラス・ロービング
１６…支え板
１７…補強部材
１８…ガラス・ロービング
１９…支え板
２０…補強部材
２１…間隔ブロック
２２…ガラス・ロービング
２３…位相リング分割点
２４…位相リング分割点
２５…位相リング分割点
２６…口出し導体分割点
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン発電機など大型の回転電機における固定子巻線端部を電磁力による振動を低減可能に固定するようにした回転電機の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービン発電機に代表される回転界磁型回転電機において、固定子巻線の導体は固定子鉄心のスロット内部に挿入されて直線部を形成しているが、鉄心両端の巻き返し部分では鉄心スロットより空間に突き出る構造となっている。
【０００３】
この巻線導体は、鉄心スロットの内部で全面が強固に固定されているのに対して、巻線端部では空中に露出していることから支持が少なく、剛性が低くなっている。
【０００４】
ところで、巻線導体には導体への通電により電磁力が導体自体に発生するという特徴的な現象があり、この電磁力の作用によって導体に振動が発生する。したがって、巻線端部では導体に強固な剛性を与えるために種々の補強構造を設けて導体に発生する電磁振動の低減を図る必要がある。
【０００５】
図１３は回転電機の固定子巻線端部の構造を示す断面図である。
【０００６】
図１３において、固定子巻線導体の上コイル導体１は鉄心端部２からサイクロイド曲線に沿って伸び、先端部３で下コイル導体４に反転接続される。下コイル導体４は先端部３から上コイル導体1の外周側をサイクロイド曲線に沿って鉄心端部２に戻される。
【０００７】
また、固定子巻線には電流の取り出し口である接続導体６が配設されている。この接続導体６は上コイル導体１、あるいは下コイル導体４に先端部３で接続して、下コイル導体４の外周部に沿って配設された円弧状の位相リング７に連結されている。位相リング７は口出し導体８に接続されており、発電機の場合では固定子巻線に発生した電流は口出し導体８より外部に出力される。
【０００８】
さらに、上コイル導体１および下コイル導体４は電磁力に対抗するためにガラス・ロービング９で導体同士を糸縛りするとともに、環状補強部材であるバインド・リング１０に結び付けられている。また、下コイル導体４の外周には鉄心端部の押え板５に固定されたバインド・リング支え１１が設けられている。
【０００９】
このバインド・リング支え１１はバインド・リング１０を支承して巻線端部全体を支持するものであるが、外周部で位相リング７と糸縛りで結合されており、位相リング７の保持機能をも併せ持っている。
【００１０】
上述のように巻線端部の導体には、導体に流れる電流が作る磁界の相互作用により導体そのものに電磁力が作用する。このため、導体に流れる電流によって直接導体に力が作用するので、通常の振動問題のように加振力を低減することによって振動を抑制することは困難であり、低振動化を図るには構造上の問題がある。
【００１１】
最近では、例えば公開特許公報「特開平１１−２９９１５８号」に示されるようにコイル導体同士の結合を強化して導体の支持剛性を増強させるのが導体の振動を抑制するのに有効と考えられていた。
【００１２】
この技術では、図１４に示すように鉄心端２から伸び出した多数の巻線導体１２（上コイル導体または下コイル導体）の中間に、電気的絶縁性と耐熱性を有した素材から形成される振動吸収材１３を圧縮状態で挿入するようにしたものである。この振動吸収材は圧入されていることから、高い剛性を有しており、巻線導体１２相互間を強固に固定することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような巻線導体の固定構造では、巻線導体相互の相対変位を拘束できるが、接続導体やこれに接続する上コイル導体や下コイル導体については大きな効果が期待できない。
【００１４】
一般に、巻線導体の電磁振動は導体の中間部における振幅よりも固定点である鉄心端から離れた先端部での振幅が大きくなる。特に、接続導体に接続された巻線導体の先端部での振幅は、上コイル導体と下コイル導体がシリーズに接続されたシリーズ導体の先端部よりも大きくなる傾向が見られる。
【００１５】
この現象は位相リングの端部が拘束されていないために位相リングの振動が接続導体に伝えられて発生するものであるが、接続導体は位相リングの端部を支点とする片持ちはりを形成しているために端部の振動が増幅されて、接続導体の端部における振動変位は著しく大きくなる。
【００１６】
さらに、接続導体は巻線導体と比較して電流密度が高くなることから、導体断面の形状が太くなっている上に一体構造で形成されているため、接続導体の剛性は巻線導体の剛性よりも著しく高くなっている。このため、接続導体の振動によって剛性の低い巻線導体との接続部に大きな荷重を作用させるので、巻線導体に損傷を起こす可能性はシリーズ導体よりも著しく高いものと考えられる。
【００１７】
図１５は、回転電機の固定子巻線端部について有限要素法による構造解析と電磁解析で求めた電磁力とを連結して電磁振動計算を行った結果である。
【００１８】
図１５によれば、次のようなことが指摘される。
【００１９】
（１）巻線導体の先端部３における振幅が大きいこと
（２）接続導体６（６ａ，６ｂ）の先端の変位が大きいこと
（３）接続導体６の変位により引張られて接続導体に接続される巻線導体が大きく変形していること
（４）接続導体６の振動は位相リング７（７ａ，７ｂ）の変形に伴なうものであること
（５）位相リング７の振動は接続導体６との接続点で大きいこと
なお、図中１は上コイル導体、４は下コイル導体である。
【００２０】
特に、上部に位置する２本の位相リング７ａ、７ｂは支持点である口出し導体８から最も距離が長いことから、接続導体６につながる端部での変位が大きくなっている。
【００２１】
このように巻線導体相互の結合剛性を高めることを目的とした従来技術では、位相リングに起因し、接続導体を介して巻線導体に伝えられる電磁振動には十分な振動低減の効果は期待できない。
【００２２】
本発明の目的は、位相リングの支持剛性を強化してその振動を低減させることにより、巻線導体の弱点である接続導体との接続部の振動を抑制して固定子巻線端部の信頼性を向上させることができる回転電機の固定子を提供することにある。
【００２３】
【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電機の固定子を構成する。
【００２４】
請求項１に対応する発明は、回転電機の固定子巻線端部において、巻線導体につながる接続導体と口出し導体とを接続する２本の円弧状の位相リングが円周方向に沿って配設され、且つ各位相リングの前記接続導体との接続端部を互いに円周方向で対向配置すると共に、この接続端部の対向間に間隔ブロックを介挿して対向部分を固定する構成とし、前記一方の位相リングの接続導体は他方の位相リングを交差させて前記一方の位相リングの接続端部に接続される。
【００２５】
上記請求項１に対応する発明によれば、それぞれの位相リングの接続端部の剛性が高められるので、電磁力による位相リングの振動が低減され、巻線導体全体の振動を抑制して信頼性を向上することができる。
【００２６】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の回転電機の固定子において、両位相リングの接続端部をそれぞれ外部より支持する。
【００２７】
上記請求項２に対応する発明によれば、位相リングの剛性を一層高めることができる。
【００２８】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが同一平面上にあるとき、各々の位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を半径方向にずらして対向させる。
【００２９】
請求項４に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが同一平面上にあるとき、各々の位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を軸方向にずらして対向させる。
【００３０】
上記請求項３及び請求項４に対応する発明によれば、位相リングの干渉を回避しつつ位相リングの連結を図ることができる。
【００３１】
請求項５に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが軸方向に離れているとき、位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を対向部分の間隔が狭まるように軸方向に折曲したものである。
【００３２】
上記請求項５に対応する発明によれば、位相リングの間の固定を強固にすることができる。
【００３３】
請求項６に対応する発明は、回転電機の固定子巻線端部において、巻線導体につながる接続導体と口出し導体とを接続する２本の円弧状の位相リングが円周方向に沿い、且つ接続端部が適宜離間して配設され、これら両位相リングの接続端部間に補強部材を配置すると共に、両方の位相リングを連結する構成とし、前記一方の位相リングの接続導体は前記補強部材を交差させて前記一方の位相リングの接続端部に接続される。
【００３４】
請求項７に対応する発明は、請求項６に対応する発明の回転電機の固定子において、補強部材に電気絶縁性の材料を用いる。
【００３５】
請求項８に対応する発明は、請求項６又は請求項７に対応する発明の回転電機の固定子において、位相リングを連結する補強部材を外部より支持する。
【００３６】
上記請求項６乃至請求項８に対応する発明によれば、位相リング端部の剛性を高め、電磁振動の低減をはかる。特に、請求項７に対応する発明では、補強部材に電気絶縁性の材料を用いることにより信頼性が向上する。また、請求項８に対応する発明は、補強部材を外部から支持することにより固定を強固とするものである。
【００４６】
【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。
【００４７】
図１は本発明の第１の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００４８】
図１に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ軸方向に適宜の間隔を存して配設すると共に、これら２本の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに軸方向間で対向させ、この対向面間に間隔ブロック１４を挿入し、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００４９】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が半径方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部３に、接続導体６ｂは下コイル４の先端部３にそれぞれ接続される。
【００５０】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ａの接続端部の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００５１】
なお、位相リング７ａ，７ｂはそのリング上の適宜の個所がバインド・リング支え１１により支持されている。
【００５２】
このように位相リング７ａ、７ｂの接続端部を接続して一体化することにより、全体が環状体に形成される。
【００５３】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、円周方向に沿い、且つ軸方向に適宜の間隔を存して配設された２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を軸方向間で対向させることにより、両者を互いに結合部材を介して結合させることができる。
【００５４】
また、２本の位相リング７ａ、７ｂは一体化されて環状構造物を形成しているので、従来のようにそれぞれが単独で形成される場合と比べて高い剛性を持たせることができる。特に、接続導体６ａ、６ｂに接続される巻線端部の近傍で位相リング７ａ、７ｂの接続端部を結合しているので、接続導体とつながる接続端部先端の振動が小さく抑えられる。
【００５５】
したがって、位相リング７ａ、７ｂの接続端部の振動を低減できるので、接続導体６ａ、６ｂを介して上コイル導体１および下コイル導体４に伝播する振動が抑制されるので、回転電機の巻線端部における信頼性を大きく向上することができる。
【００５６】
図２は、本発明の第２の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００５７】
図２に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ軸方向に適宜の間隔を存して配設すると共に、これら２本の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに軸方向間で対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入し、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００５８】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が半径方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部３に、接続導体６ｂは下コイル４の先端部３にそれぞれ接続される。
【００５９】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ａの接続端部の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００６０】
また、間隔ブロック１４による位相リング７ａと７ｂの連結部の近傍に支え板１６を設け、ガラス・ロービング１５を用いて位相リング７ａ、７ｂを支え板１６に固定する。この支え板１６はバインド・リング支え１１の持つバインド・リング支持の機能を併せ持つこともできる。
【００６１】
なお、位相リング７ａ，７ｂはそのリング上の適宜の個所がバインド・リング支え１１により支持されている。
【００６２】
このように位相リング７ａ、７ｂの接続端部を接続して一体化することにより、全体が環状体に形成される。
【００６３】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、位相リング７ａ，７ｂの接続端部の対向部を糸縛り１５で連結するとともに、支え板１６によって位相リング７ａ，７ｂを接続導体６ａ、６ｂに接続するそれぞれの端部に近い位置で支持するようにしているので、位相リング７ａ、７ｂは一体化されて剛性が上がり、特に接続導体６ａ、６ｂとの接続部の振動が抑制されるので、巻線導体への荷重を低減することができる。
【００６４】
図３は本発明の第３の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００６５】
図３に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ同一平面上に配設すると共に、これら２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに半径方向で対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入すると共に、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００６６】
本実施の形態では、片方の位相リング７ｂの接続端部を位相リング７ａの接続端部の下面側に位置する方向に曲げ、位相リング７ａの接続端部の下面側を通して両者を対向させている。
【００６７】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が軸方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部に、接続導体６ｂは下コイルの先端部にそれぞれ接続される。
【００６８】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ａの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ｂの接続端部の上方を交差させて位相リング７ａの接続端部の先端に接続される。
【００６９】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、２本の位相リング７ａ、７ｂを同一平面上に配置することで接続端部に干渉が生じる場合でも、両者の接続端部を対向させて連結することができる。
【００７０】
図４は本発明の第４の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００７１】
図４に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ同一平面上に配設すると共に、これら２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂの接続端部を互いに軸方向で対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入すると共に、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００７２】
本実施の形態では、片方の位相リング７ｂの接続端部を位相リング７ａの先端の外側方向に曲げ、位相リング７ａの接続端部の外側面を通して両者を対向させている。
【００７３】
これらの位相リング７ａ、７ｂの接続端部は、それぞれの先端が半径方向に折り曲げられて接続導体６ａ、６ｂに接続され、さらに接続導体６ａは上コイル導体１の先端部に、接続導体６ｂは下コイルの先端部にそれぞれ接続される。
【００７４】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ａの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ｂの接続端部の下方を交差させて位相リング７ａの接続端部の先端に接続される。
【００７５】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、２本の位相リング７ａ、７ｂを同一平面上に配置することで接続端部に干渉が生じる場合でも、両者の接続端部を対向させて連結することができる。
【００７６】
図５は本発明の第５の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００７７】
図５に示すように、２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂを円周方向に沿い、且つ互いに軸方向に適宜離間させて配設し、これら両者の接続端部間に間隔ブロックを挿入して糸縛りによって連結すると、糸縛りのガラス・ロービングの長さが長くなって張力が弱まり連結剛性が低下する恐れが生じる。
【００７８】
そこで、第５の実施の形態では、位相リング７ａをその接続端部の近傍を外側方向に折り曲げて接続導体６ａに接続し、位相リング７ｂをその接続端部の近傍を内側方向に折り曲げて接続導体６ｂに接続する。すなわち、位相リング７ａ、７ｂの接続端部をそれぞれ間隔が狭まるように折り曲げ、両者を軸方向に対向させ、この位相リング７ａと７ｂの接続端部の対向面間に間隔ブロック１４を挿入すると共に、この部分をガラス・ロービング１５による糸縛りを施して位相リング７ａと７ｂの接続端部を結合する。
【００７９】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ａの軸方向に伸びる導体部は位相リング７ｂの接続端部の下方を交差させて位相リング７ａの接続端部の先端に接続される。
【００８０】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られることに加え、位相リング７ａ、７ｂが軸方向に離れた円周方向に配設された場合でも、連結の剛性を低下させることなく連結することができる。
【００８１】
図６は本発明の第６の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００８２】
図６に示すように、円周方向に沿い、且つ互いに軸方向に離れた２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂが配設しても全体が環状とならない場合、各位相リング７ａ、７ｂの接続端部間に円弧形状の補強部材１７を配置すると共に、この補強部材１７の両端に対応する部分を位相リング７ａ、７ｂの接続端部に糸縛り１８でそれぞれ連結する。
【００８３】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は補強部材１７の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００８４】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、位相リング７ａ、７ｂは環状の構造を形成するので、接続導体６ａ、６ｂの接続部における支持剛性が高まり、電磁振動を低減することができる。
【００８５】
また、位相リング７ａ、７ｂの表面は一般に絶縁処理が施されているが、より高い電気的絶縁性を持たせるためには、補強部材１７の材質としてガラス・エポキシのような絶縁材を用いることが有効である。
【００８６】
図７は本発明の第７の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００８７】
図７に示すように、円周方向に沿い、且つ互いに軸方向に離れた２本の円弧状の位相リング７ａ、７ｂが配設しても全体が環状とならない場合、各位相リング７ａ、７ｂの接続端部間に円弧形状の補強部材１７を配置して、この補強部材１７の両端に対応する部分を位相リング７ａ、７ｂの接続端部に糸縛り１８でそれぞれ連結する。この場合、補強部材１７には支え板１９が取付けられ、この支え板１９により補強部材１７が支持される。
【００８８】
この場合、接続導体６ａ，６ｂは半径方向に伸びる導体部と軸方向に伸びる導体部からなり、接続導体６ｂの軸方向に伸びる導体部は補強部材１７の下方を交差させて位相リング７ｂの接続端部の先端に接続される。
【００８９】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、補強部材１７を支え板１９により支持するので、補強部材１７は高い剛性を持ち、補強部材１７に連結された位相リング７ａ、７ｂの振動を抑制することができる。また、支え板１９にバインド・リングを支持する機能を持たせることもできる。
【００９０】
図８は本発明の第８の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００９１】
本実施の形態では、図８に示すように１本の位相リング７と、この位相リング７に軸方向に適宜の距離を存して補強リング２０を配置し、位相リング７に接続導体６の軸方向に伸びる導体部を接続すると共に、この接続導体の並び方向にガラス・ロービングによる糸縛り１８により位相リングに結合されたバインド・リング支え１１によって補強リング２０を支持させ、この補強リング２０に接続導体６を固定する。
【００９２】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、接続導体６の変位は補強リング２０によって拘束されるので、接続導体６の電磁振動を抑制できる。
【００９３】
図９は本発明の第９の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部の構成を示す斜視図である。
【００９４】
第９の実施の形態では、図９に示すように２本の位相リング７ａ、７ｂを環状の導体で形成し、これら位相リング７ａ、７ｂを下コイル導体４の外周に沿って配置すると共に、バインド・リング支え１１によって支持する。
【００９５】
図１０は上記位相リング７ａの構成を示す正面図である。
【００９６】
図１０に示すように位相リング７ａには、２本の接続導体６ａ、６ａ’と口出し導体８ａが接続されている。なお、図中２３，２４，２５は位相リング分割点であり、また２６は口出し導体分割点である。
【００９７】
この位相リング７ａは、円環形状をなしているので全体の剛性が高く、接続導体６ａ、６ａ’との接続部での電磁振動を位相リング７ａ自体の構造で抑制することができる。
【００９８】
一方、図１２は従来の位相リング７ａの構成を示す正面図であるが、従来の位相リング７ａは口出し導体８ａから両側に導体が円弧状に伸びており、両方の円弧の終端に接続導体６ａ、６ｂが接続される構造になっている。
【００９９】
この構造では、両側の位相リング導体は口出し導体８ａとの接続部を支点とする片持ちはり構造をなしているので、終端である接続導体６ａ、６ｂにおける剛性は図１０の本発明と比較して著しく低いものである。
【０１００】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、位相リングを円環形状に構成することにより、高い剛性を有し、接続導体に発生する電磁振動を抑制することができる。
【０１０１】
図１１は本発明の第１０の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部における位相リングの正面図である。
【０１０２】
図１１に示すように、前述した第９の実施の形態において、接続導体の接続位置を口出し導体の接続位置に対して対称に配置したものである。即ち、位相リング７ａは円環形状で、下部で口出し導体８ａが接続されている。また、位相リング７ａには接続導体６ａが位相リング７ａの中心に対して口出し導体８ａの接続位置から１８０°の位置から分岐している。この接続導体６ａは分岐点から位相リング７ａの内周に沿って下コイル導体４との接続位置まで伸びている。
【０１０３】
さらに、接続導体６ａと位相リング７ａとの間には間隔ブロック２１が挿入され、ガラス・ロービング２２による糸縛りによって固定されている。もう一つの接続導体６ａ’は口出し導体８ａの接続点と同一位置から位相リングの７ａの内周に沿って上コイル導体との接続位置まで伸びている。接続導体６ａ’も同様に位相リング７ａの間に挿入された間隔ブロック２１を介してガラス・ロービング２２による糸縛りによって固定されている。
【０１０４】
このような回転電機の固定子巻線端部の構成とすれば、接続導体６ａの位相リング７ａからの分岐点から口出し導体８ａの接続点までの位相リング７ａに沿った距離は、分岐点の両側で等距離となる。この場合、位相リング７ａの両側で導体の電気抵抗は等しくなるので流れる電流も等しくなる。
【０１０５】
したがって、位相リング７ａの円環部分の導体断面積を従来の１／２にすることができる。また、発熱均一となるので位相リングにかかる荷重も均等化されて安定した支持ができる。これにより、分岐した接続導体６ａ、６ａ’は円環形状の位相リング７ａと密接に固定することができるので、高い剛性が得られ、電磁振動を抑制できる。
【０１０６】
本発明の第１１の実施の形態である回転電機の固定子巻線端部における位相リングの構造を図１０を用いて説明する。
【０１０７】
第１１の実施の形態では、図１０に示すように位相リング７ａ、口出し導体８ａを分割して製作した上で、組立時に接合する。図１０で位相リング７ａは分割点２３、２４、２５で接合されている。また、口出し導体８ａは分割点２６で位相リング７ａと接合されている。
【０１０８】
一般に固定子巻線は固定子フレームの内部に設置されるもので、位相リング７ａを円環形状のまま設置することは困難である。
【０１０９】
位相リングは一般に固定子フレームの内部で組立られる。円環形状の位相リングを狭隘な固定子フレームの内部に搬入し、組立られるにはそのままの形状では困難である。
【０１１０】
本実施の形態によれば、位相リング７ａおよび口出し導体８ａを分割して設置場所に搬入できるので、巻線端部の組立製造が容易となる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、回転電機の固定子巻線端部において、通電による巻線導体に発生する電磁振動を低減して信頼性の高い回転電機の固定子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第１の実施の形態を示す斜視図。
【図２】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第２の実施の形態を示す斜視図。
【図３】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第３の実施の形態を示す斜視図。
【図４】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第４の実施の形態を示す斜視図。
【図５】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第５の実施の形態を示す斜視図。
【図６】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第６の実施の形態を示す斜視図。
【図７】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第７の実施の形態を示す斜視図。
【図８】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第８の実施の形態を示す斜視図。
【図９】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第９の実施の形態を示す斜視図。
【図１０】同実施の形態における位相リングの正面図。
【図１１】本発明による回転電機の固定子巻線端部の第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１２】従来の回転電機の固定子巻線端部における位相リングを示す正面図。
【図１３】従来の回転電機の固定子巻線端部を示す断面図。
【図１４】従来の回転電機の固定子巻線端部の固定手段を説明するための図。
【図１５】従来の回転電機の固定子巻線端部における電磁振動解析結果を示す図。
【符号の説明】
１…上コイル導体
２…鉄心端部
３…導体先端部
４…下コイル導体
５…鉄心端部
６…接続導体
７…位相リング
８…口出し導体
９…ガラス・ロービング
１０…バインド・リング
１１…バインド・リング支え
１２…巻線導体
１３…振動吸収材
１４…間隔ブロック
１５…ガラス・ロービング
１６…支え板
１７…補強部材
１８…ガラス・ロービング
１９…支え板
２０…補強部材
２１…間隔ブロック
２２…ガラス・ロービング
２３…位相リング分割点
２４…位相リング分割点
２５…位相リング分割点
２６…口出し導体分割点
Claims (8)
- 回転電機の固定子巻線端部において、巻線導体につながる接続導体と口出し導体とを接続する２本の円弧状の位相リングが円周方向に沿って配設され、且つ各位相リングの前記接続導体との接続端部を互いに円周方向で対向配置すると共に、この接続端部の対向間に間隔ブロックを介挿して対向部分を固定する構成とし、前記一方の位相リングの接続導体は他方の位相リングを交差させて前記一方の位相リングの接続端部に接続されることを特徴とする回転電機の固定子。
- 請求項１に記載の回転電機の固定子において、両位相リングの接続端部をそれぞれ外部より支持することを特徴とする回転電機の固定子。
- 請求項１又は請求項２に記載の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが同一平面上にあるとき、各々の位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を半径方向にずらして対向させたことを特徴とする回転電機の固定子。
- 請求項１又は請求項２に記載の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが同一平面上にあるとき、各々の位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を軸方向にずらして対向させたことを特徴とする回転電機の固定子。
- 請求項１又は請求項２に記載の回転電機の固定子において、円周方向に沿って配設される２本の位相リングが軸方向に離れているとき、位相リングの前記接続導体との接続端部の一方あるいは両方を対向部分の間隔が狭まるように軸方向に折曲したことを特徴とする回転電機の固定子。
- 回転電機の固定子巻線端部において、巻線導体につながる接続導体と口出し導体とを接続する２本の円弧状の位相リングが円周方向に沿い、且つ接続端部が適宜離間して配設され、これら両位相リングの接続端部間に補強部材を配置すると共に、両方の位相リングを連結する構成とし、前記一方の位相リングの接続導体は前記補強部材を交差させて前記一方の位相リングの接続端部に接続されることを特徴とする回転電機の固定子。
- 請求項６に記載の回転電機の固定子において、補強部材に電気絶縁性の材料を用いることを特徴とする回転電機の固定子。
- 請求項６又は請求項７に記載の回転電機の固定子において、位相リングを連結する補強部材を外部より支持することを特徴とする回転電機の固定子。
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