旋转电机的制作方法

本发明涉及旋转电机，尤其涉及适于具备电连接定子线圈的连续线(连接线)的结构的旋转电机。

背景技术：

一般来说，在火力发电的发电机等的大型旋转电机的定子中，定子线圈被埋入定子铁芯的多个插槽(槽)中并用楔块(楔)固定。埋入各个插槽中的定子线圈在轴向端部在插槽的外侧电连接而形成线圈。在插槽的外侧中，用玻璃层叠板、非磁性金属、玻璃纤维、环氧清漆等形成线圈末端支架而固定线圈末端部。

在三相同步电机中，定子的并列回路数一般为1、2、3、4，在任意一个结线中，在线圈端部的单侧或两侧具有电力化地将插槽离开的线圈间连接的连续线(连接线)。连续线一般为环状形状，被固定于线圈末端支架的外径侧。

另外，定子线圈具有从连续线向机外的导线、与高压衬套连接的连接线，向系统输送已发出的电力。

在没有上述连续线以及通向机外的导线的线圈末端部(与具有连续线以及通向机外的导线的线圈末端部相反侧的线圈末端部)中，线圈末端支架在圆周方向上对称地配置。另一方面，在具有连续线以及通向机外的导线的线圈末端部中，线圈末端支架由于连续线以及通向机外的导线的物理性制约(具有在圆周方向上没有连续线、导线的部分)，在圆周方向上变得不均匀的情况多。另外，连续线根据圆周方向位置而根数不同的情况多。

作为本技术领域的背景技术，例如有专利文献1中记载的技术。在该专利文献1中记载的结构为：在定子线圈的端部上，沿圆周方向配置将连接于卷线导体的连接导体与出口导体连接的2根圆弧状的相位环，在圆周方向上使与2根相位环的连接导体的连接端部相互对置的同时，固定在该连接端部的对置间插入间隔块而对置的部分。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2003-199280号公报

可是，旋转电机的定子线圈末端部由于电磁振动等而振动，因此旋转电机的容量变大且流经的电流越增加，作为加振源的电磁力就越大，电磁振动也会变大。尤其在连续线以及通向机外的导线具有的线圈末端部中线圈末端部为非对称的情况下，抑制线圈末端部的电磁振动会变难。若线圈末端部的振动大，则线圈末端部以及线圈末端支架结构部件间会摩擦而产生磨损粉末，还会有损伤定子线圈的绝缘的可能性。

因此，希望使线圈末端支架为更牢固的结构而抑制线圈末端部的振动，但在连续线以及通向机外的导线具有的线圈末端部中，在线圈末端支架的结构变更中存在制约，还由于在圆周方向上连续线的根数也不均匀的情况多，仅通过线圈末端支架的结构、尺寸变更而降低线圈末端部的振动难。另一方面，在上述专利文献1中关于解决上述课题也完全未接触。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述观点的内容，其目的在于提供一种强化连续线具有的线圈末端部的刚性、并且在圆周方向上使该刚性均匀的同时降低线圈末端部的固有振动数而能够期待振动的降低效果的旋转电机。

本发明的旋转电机为了实现上述目的，其特征为：是具备转子、与该转子具有预定的间隙地对置配置并包括定子铁芯以及定子线圈的定子、向机外输出来自上述定子线圈的电力的高压衬套、至少包括在圆周方向上延长的连续线并连接上述高压衬套与作为上述定子线圈的轴向端部的线圈末端部的一侧而形成电力路径的电力线的旋转电机，在上述连续线的圆周方向的途中以与上述连续线的圆周方向一致的方式设置将金属作为主要材料的填密环。

本发明的效果如下。

根据本发明，强化连续线具有的线圈末端部的刚性，并且在圆周方向上使该刚性均匀的同时降低线圈末端部的固有振动数而能够期待振动的降低效果。

附图说明

图1是表示将作为本发明的对象的旋转电机的整体结构局部剖切而表示的立体图。

图2是从横向观察现有的旋转电机的端部的结构的剖视图。

图3是表示现有的旋转电机的连续线的展开图。

图4是从横向观察现有的旋转电机的定子的图。

图5是表示本发明的旋转电机的实施例1中采用的连续线与填密环的展开图。

图6是从轴线观察表示本发明的旋转电机的实施例1中采用的连续线与填密环的图。

图7是表示本发明的旋转电机的实施例1中采用的连续线与填密环的图6的a部放大图。

图8是从横向观察本发明的旋转电机的实施例1中的定子的图。

图9是从横向观察本发明的旋转电机的实施例2中的定子的图。

图10是从轴向观察现有的出口线的图。

图11是从内径侧观察现有的出口线的图。

图12表示本发明的旋转电机的实施例3，是从内径侧观察出口线的图。

图13表示本发明的旋转电机的实施例4，是从轴向观察出口线的图。

图14表示本发明的旋转电机的实施例4，是从内径侧观察出口线的图。

图15是将现有的线圈末端部的振幅与本发明的线圈末端部的振幅进行比较而表示线圈末端部的固有振动数(频率)与振幅的关系的特性图。

图中：1—转子，2—定子铁芯，3—定子线圈(定子卷线)，3-1—上线圈，3-2—底线圈，4—定子，5—高压衬套，6—旋转电机外箱，7—接线盒，8—氢冷却机，9—端托架，10—摇杆装置，11—脚，12—变流器，13—连续线，14—出口线，15—导线，16—轴向支架，17—固定环，18—支撑环，19—定子插槽，20—芯夹，22—系统连接部，23—填密环，23a—第二填密环，24—连续线下部，25—连续线上部，26—垫片，27—虚拟出口线，28—纵轴(振幅)，29—横轴(频率)，30—旋转频率，31—旋转频率的2倍频率，32—现有结构的线圈末端部的固有频率，33—填密环安装后的线圈末端部的固有频率，34—现有结构的线圈末端部的振幅，35—填密环安装后的线圈末端部的振幅，100—旋转电机。

具体实施方式

以下，与现有的旋转电机比较的同时基于图示的实施例说明本发明的旋转电机。并且，在各图中，对于同一构成部件标注同一符号，关于重复的部分省略其详细说明。

首先，使用图1，关于作为本发明的对象的旋转电机进行说明。

如图1所示，用氢气冷却的旋转电机(发电机)100一般根据输出(容量)水冷定子线圈3，大致分为用氢气冷却机内的水冷旋转电机、用氢气冷却机内的氢冷旋转电机、用空气冷却机内的空冷旋转电机这三种，这其中水冷旋转电机、氢冷旋转电机向机内充满加压了的氢气。图1表示机内充满了氢气的旋转电机100。

该图所示的旋转电机100大致由转子1、定子4、高压衬套5、电力线、旋转电机外箱6、接线盒7、氢冷却机8、端托架9、摇杆装置10、脚11、变流器12构成。定子4与转子1具有预定的间隙地对置配置，由定子铁芯2、定子线圈3以及旋转电机外箱6等构成。高压衬套5向机外输出来自定子线圈3的电力。电力线是将定子线圈3与高压衬套5连接而形成电力路径的后述的连续线13、出口线14以及导线15等。旋转电机外箱6至少收纳转子1、定子4以及定子线圈3与电力线中的连续线13的连接部，向内部充满氢气。接线盒7与旋转电机外箱6连通，安装于旋转电机外箱6的下部。氢冷却机8用氢气冷却旋转电机100内。端托架9堵塞旋转电机外箱6的轴向端部。脚11设置旋转电机100而固定。变流器12测量从高压衬套5向外部输出的电流。

例如，在火力发电的涡轮发电机中，向转子1传递蒸汽轮机、燃气轮机的旋转能量，通过在定子线圈(定子卷线)3的内侧使转子1高速旋转而进行发电。

氢冷却涡轮发电机中的定子4具有在轴向上层叠硅钢板而形成的定子铁芯2、安装于该固定铁芯2的定子线圈3，另外，由图2所示的用于将定子线圈3与电力供给用端子连结的连续线13以及出口线14、用于将在机内产生的电力向机外取出的导线15而构成。

其次，使用图2说明现有的涡轮发电机(旋转电机)的线圈末端支架以及连续线13的结构的示例。图2是从横向观察现有的旋转电机的端部的结构的剖视图。

如图2所示，定子线圈3由上线圈3-1、底线圈3-2构成，在定子线圈3的轴向端部(线圈末端部)上相互连接。定子线圈3的直线部在设置于定子铁芯2的内径侧的定子插槽19上以底线圈3-2、上线圈3-1的顺序被收纳，被定子插槽19的内径侧的楔块(楔形)推压。

另一方面，定子铁芯2的轴向外侧的线圈末端部为定子线圈3弯曲的形状，在与固定于定子铁芯2上的轴向支架16为一体的固定环17以及支撑环18上被玻璃纤维的线束缚，被环氧清漆固定。线圈末端支架由轴线支架16、固定环17、支撑环18构成，被固定于配置于定子铁芯2的端部的芯夹20。

定子线圈3以向外部取出发电的电力的目的配置有配置于轴线支架16的外径侧的圆周方向的连续线13、用于将该连续线13与定子线圈连接的出口线14。连续线13以及出口线14与线圈间以及线圈与向机外的导线15连接。

图3是现有的旋转电机的连续线13的展开图，图4是从横向观察现有的定子4的图。

如从图3以及图4中理解，在现有结构中，连续线13的根数并不是整周均匀，相对于在具有导线15的下部(图4的下侧(具有5根连续线13的一侧))24为5根，在上部(图4的上侧(具有2根连续线13的一侧))25中为2根。

实施例1

相对于图2、图3以及图4中所示的现有的连续线13的结构，使用图5、、图6、图7以及图8说明本发明的旋转电机的实施例1中的连续线13的结构。

图5是除了图3的连续线13还配置了填密环23的图，图6是从轴向观察的填密环23的连接图，图7是图6的连续线13、填密环23的连接部的放大图，图8是除了图4中的连续线13还配置了填密环23的图。

如该图(尤其是图6以及图7)所示，在本实施例中，将金属作为主要材料的填密环23与连续线13排列于圆周方向上，与连续线13设置于同一圆周上。更具体的说，相互对应的连续线13与填密环23的轴向位置与径向位置相等，以排列于圆周方向的配置进行设置。并且，连续线13与填密环23用在圆周方向上具有预定间隔且放射状地固定的多个轴向支架16被支撑于定子铁芯2的轴向端部(线圈末端部)。

本实施例中的填密环23以具有与连续线13相同的尺寸、密度以及刚性且不流经电流的方式构成。具体的说，例如由cu类的部件、sus类的部件、以及将cu类或sus类的材料与frp(fiber-glassreinforcedplastic)组合的部件中的任意一个构成，以不流经电流的方式实施绝缘处理而构成。

这样的本实施例的结构(图5、图6、图7以及图8)相对于现有结构(图2、图3以及图4)，在连续线13的根数少的上部设置不通电但机械性的刚性接近连续线13的填密环23，与全周具有5根环的连续线13的结构机械性相等。

作为比较例，考虑填密环的材料是玻璃层叠板等、相对于金属比较轻的部件的情况。

在为了均匀地降低线圈末端部以及连续线13的振动的情况下，除了提高含有填密环23的连续线13的刚性，还必须考虑线圈末端部具有的固有振动数。

线圈末端部通过具有旋转频率的2倍的频率的电磁力(在50hz设备中为100hz频率的电磁力、在60hz设备中为120hz频率的电磁力)而加振，但一般来说，线圈末端部的固有振动数处于相比于旋转频率的2倍频率低数hz至数十hz的程度，由玻璃层叠板等的填密环产生的效果是有限的。

另一方面，如本实施例，用金属(cu类的部件、sus类的部件、以及将cu类或sus类的材料与frp组合的部件中的任意一个)、密度与连续线13相同或接近的材质制作填密环23，在具有与连续线13相等的刚性、质量的情况下，由于连续线13整体变重，因此线圈末端部的固有振动数也变低，是从旋转频率的2倍频率离开的方向。

因此，主要通过使用金属的填密环23提高线圈末端部的刚性、且除了在圆周方向上变得均匀的效果，线圈末端部的固有振动数也下降、从旋转频率的2倍频率离开的效果重叠，能够进一步期待振动降低效果。

因此，根据本实施例，能强化连续线13所具有的线圈末端部的刚性，并且，在圆周方向上使刚性均匀的同时降低线圈末端部的固有振动数而期待振动的降低效果。

在图15中将现有的线圈末端部的振幅与本实施例的线圈末端部的振幅进行比较并表示线圈末端部的固有振动数(频率)与振幅的关系。在图15中，纵轴28表示振幅，横轴29表示频率。

如图15所示，本实施例的线圈末端部的固有频率33通过设置填密环23而线圈末端部变重，频率下降，比现有结构的线圈末端部的固有频率32小。线圈末端部由于以旋转频率30的2倍频率31振动，因此现有的线圈末端部结构的线圈末端部的振幅34由于通过设置填密环23而向本实施例的填密环23安装后的线圈末端部的振幅35降低，从而能降低线圈末端部的固有振动数而能期待振动的降低效果。

实施例2

在图9中表示本发明的旋转电机的实施例2。

在该图所示的本实施例中，是在未配置连续线13的线圈末端部侧沿圆周方向整周设置第二填密环23a的结构。

上述第二填密环23a被在圆周方向上具有预定的间隔且放射状地被固定的多个轴线支架16被支持于未配置连续线13的线圈末端部侧的定子铁芯2的轴向端部。另外，第二填密环23a通过线圈末端部与虚拟出口线27连接。

如图1以及图4所示，在适合火力发电的2极发电机中，通常连续线13仅位于高压衬套5侧或出口线14侧。

可是，期待作为具有整周均匀的刚性的环的作用，如图9所示的本实施例，在没有高压衬套5或出口线14侧也沿整周设置连接第二填密环23a以及将第二填密环23a与线圈末端部的虚拟出口线27，使线圈末端部的机械性刚性与高压衬套5或出口线14侧等价。

通过为这样的本实施例的结构，得到与实施例1相同的效果自不用说，在线圈末端部上未连接连续线13的结构中通过以与连接连续线13的结构与刚性、质量相等的方式在整周上重新设置第二填密环23a，能够期待与连接连续线13的结构相同的振动降低效果。

另外，在没有连续线13侧的整周上设置第二填密环23a的情况下，通过用虚拟出口线27机械性地将第二填密环23a与线圈末端部接合而能够期待更进一步的振动降低效果。

实施例3

其次，使用图10、图11以及图12说明本发明的旋转电机的实施例3。

图10是从轴向观察现有的旋转电机中的出口线14的图，图11是从内径侧观察现有的旋转电机中的出口线14的图。这些图表示出口线14连接于线圈末端部的情况。出口线14连接于连续线13与位于内径侧的线圈末端部。

表示实施例3的图12是为了相对于表示现有结构的图11强化向出口线14的线圈末端部的机械性接合而在电连接的线圈末端部以外的线圈末端部(未电连接的线圈末端部)上也通过垫片26连接出口线14的示例。是为了强化出口线14与线圈末端部的连接而在电连接的线圈的相邻的线圈末端部(没有电连接的线圈末端部)与出口线14之间插入垫片26的结构。

即，图12所示的本实施例的连续线13通过出口线14连接于线圈末端部，,未与该出口线14电连接的线圈末端部在两者之间具有垫片26而机械性接合。

并且，符号22是连接上线圈3-1与底线圈3-2的系统连接部。

通过为这样的本实施例的结构，得到与实施例1相同的效果自不用说，连续线13与线圈末端部用出口线14连接，但出口线14不仅是用于向机外取出电力的路径，也能从连续线13侧机械性地抑制线圈末端部，有助于线圈末端部的振动降低。因此，除了由填密环23产生的连续线13的刚性强化，出口线14与线圈末端部的机械性接合的强化也对线圈末端部带来振动降低效果。

实施例4

其次，使用图13以及图14说明本发明的旋转电机的实施例4。

图13是从轴向观察本实施例的旋转电机中的出口线14的图，图14是从内径侧观察本实施例的旋转电机中的出口线14的图。图13以及图14是在实施例3的发展形中将连接于出口线14的线圈末端部的部分的长度拉伸而强化与线圈末端部的连接的图。

即，在图14所示的本实施例中，是连续线13通过出口线14连接于线圈末端部、未与该出口线14电连接的多个线圈末端部在两者之间具有垫片26而机械性地连接的结构。

另外，通过为这样的本实施例的结构，能得到与实施例1相同的效果自不用说，连续线13与线圈末端部用出口线14连接，但出口线14不仅是用于向机外取出电力的路径，还能从连续线13侧机械性地抑制线圈末端部，有助于线圈末端部的振动降低。因此，除了由填密环23产生的连续线13的刚性强化，出口线14与线圈末端部的机械性连接的强化也能对线圈末端部带来振动降低效果。

并且，本发明并未限于上述的实施例，包括多种变形例。例如，上述实施例是为了容易理解地说明本发明而详细地说明的内容，未必限于具备说明的全部结构。另外，可将某一实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，或者，也可在某一实施例的结构中加上其他实施例的结构。另外，关于各实施例结构的一部分可进行其他结构的追加·删除·置换。