JPH0427785B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 回転電気機械の固定子バーに当接する加圧く
さびと、両端がそれぞれの上記加圧くさびに当接
するカールくさびと、上記カールくさびの中央部
分に当接し且つ固定子鉄心スロツトに係合するダ
ブテイルくさびとを含み、上記カールくさびのば
ね作用により上記ダブテイルくさびが上記スロツ
トに対して押圧されると共に、上記加圧くさびが
上記固定子バーに対して押圧されるくさび止め装
置において、 上記ダブテイルくさびが少なくとも２枚のエポ
キシ・ガラスシートと１枚の芳香族ポリアミド織
シートを含む積層体をコイル状に巻いた構成体よ
りなり、該構成体は上記少なくとも２枚のエポキ
シ・ガラスシートが互に密接しかつ一緒に上記ポ
リアミド織シートとコイル状に、上記ポリアミド
織シートが上記ガラスシートの外側になるように
して、巻かれていることを特徴とするくさび止め
装置。

発明の背景 本発明は大形回転電気機械および固定子くさび
止め装置に関し、特に導体バーを固定子鉄心スロ
ツト内に保持するための改良されたダブテイルく
さびに関する。

大形回転電気機械、例えば発電機では、誘導電
圧を固定子導体バーを経て発電機端子に伝えるた
めに積層固定子鉄心を用いる。鉄心は通常、予め
スロツトを設けた打抜板または積層板を後で発電
機回転子を収容するための環状ハウジングとして
組立てることによつてつくられる。スロツト付き
打抜板は、組立てられた時、固定子環状体の半径
方向内周で終端する軸線方向に延在する半径方向
スロツトを限定する。固定子バーまたは導体をこ
れら半径方向スロツト内に配設し、くさび止め装
置を用いてこれらのバーを回転電気機械の作動中
に生じる電磁力に抗して所定位置に保持する。く
さび止め装置が有効でないと、その結果生じる振
動により導体絶縁が破壊され、最終的に発電機の
故障につながる。

1981年９月30日出願の米国特許出願第307007号
（特公平３−24141号公報）に、回転電気機械の固
定子鉄心用の新規な改良されたくさび止め装置が
示されている。このくさび止め装置は、第１図に
示すように固定子バーを保持するために協働する
加圧くさび２７、カールくさび３１及びダブテイ
ルくさび４１を含み、「加圧くさび」は（当て板
２３を介して）固定子バーに当接して、固定子バ
ーに直接的に保持用の圧力を加えるものであつ
て、図示のような形状を有するものであり、また
「カールくさび」は加圧くさびに当接して、それ
を押圧するものであつて、図示のような細長の形
状を有するものであり、更にまた「ダブテイルく
さび」は固定子鉄心スロツト（具体的にはそこに
設けられたダブテイルスロツト１７）に係合し且
つカールくさびに当接して、カールくさびを押圧
し（すなわち圧力を加え）、従つて加圧くさびを
押圧し、もつて固定子バーを保持するものであつ
て、図示のような形状を有するものである。

以下、本明細書では、加圧くさび、カールくさ
び、およびダブテイルくさびとは上述の機能なら
びに形状を有するものを指す。この新しいくさび
止め装置は導体バーに対して加えられる半径方向
の力を増し、これにより当該分野でこれまで得ら
れたものより高性能のくさび止め装置を実現す
る。作動条件下にある機械は５〜20ポンド／イン
チ程度のバー力を生成するが、上記特許出願に記
載された通りの新しいくさび止め装置はバー力に
対抗して30〜100ポンド／インチ程度の半径方向
の力を発生する。言い換えると、この新しいくさ
び止め装置で、機械の作動中に遭遇するバー力の
大きさの５〜６倍の抗バー力が得られる。この理
由から、本発明は固定子くさびの性能と長寿命を
確保するために開発された。

1980年４月29日発行の米国特許第4200818号に
示されたダブテイルくさびは２つの別個の部品よ
りなる。即ちガラス繊維コアが少くとも２側面で
繊維マツト、即ちデユポン社から販売されている
ケブラー（Kevlar：登録商標）の対面層で囲ま
れており、両部品とも樹脂が含浸されている。繊
維マツトは固定子鉄心積層板と固定子スロツトく
さび間に保護および潤滑用界面を提供する。固定
子鉄心積層板はそれぞれ電気絶縁性被膜を有し、
この被膜が中断されるか他の何らかの妨害を受け
ると短絡を起し、回転電気機械内に局部的な過熱
を生じる。

固定子くさびの必要条件の１つは、割れること
なく半径方向の力に耐え得ることである。上記特
許によれば、代表的なフエノール樹脂クラフト紙
のスロツトくさびは長さ１インチ当り1500ポンド
程度の強度をもつ。前記特許に従つてつくつたく
さびは長さ１インチ当り3510ポンドの強度をも
つ。以下に開示されまた本発明に従つて製造され
たくさびは従来技術より改良されたもので、長さ
１インチ当り9100ポンドの強度をもち、これは従
来技術に対して260％程度向上した値である。

発明の概要 本発明は、加圧くさびとカールくさびとダブテ
イルくさびとを含むくさび止め装置を提供し、ダ
ブテイルくさびが少なくとも２枚のエポキシ・ガ
ラスシートと１枚の芳香族ポリアミド織シートと
を含む積層体をコイル状（すなわち渦巻き状）に
巻いた構成体から形成される。この構成によりく
さびの強度が著しく増加する。

発明の目的 本発明の１つの目的は、荷重支持能力を増大し
た改良スロツトくさびを提供することにある。

本発明の他の目的は、固定子鉄心スロツトくさ
びを形成する新しい製作方法を提供することにあ
る。

本発明に特徴的であると信じられる新しい事情
は添付の請求の範囲に記載してある。

しかし、本発明自体は本発明の他の目的および
利点と共に、図面と関連してなされる以下の説明
を参照すればよく理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実際に適用する環境を示す固
定子鉄心の一部の斜視図であり、第１Ａ図は固定
子鉄心のスロツトに適用したくさび止め装置の側
面図である。

第２図は本発明の固定子鉄心くさびの端面図で
ある。

第３図は製作に先立つ部品の好適な配置を示す
斜視図である。

第４図はモールドに入れる前の本発明の構造を
示す図である。

第５図は本発明を加工するのに用いるモールド
を示す図である。

発明の詳しい説明 第１図に回転電気機械の固定子鉄心１１の下部
を示し、第１Ａ図は鉄心スロツト内でのくさび止
め装置の配置を示す。回転電気機械は回転子（図
示せず）および固定子鉄心をもち、固定子鉄心は
回転子を回転電気機械内に組込んだとき回転子を
包囲する環状構造体である。固定子鉄心は、多数
のスロツト付き打抜板または積層板１３をよく知
られたやり方で圧接し、キー棒（図示せず）に装
着して組立てられる。固定子鉄心にはその環状内
周に沿つて円周方向に間隔をあけて複数の半径方
向スロツト１５（１つだけ図示）が形成されてお
り、これらのスロツト１５は固定子鉄心の軸線方
向長さに沿つて延在し、その半径方向内方部分で
ダブテイルスロツト１７として終端し、これらは
当業界でよく知られている。導体１９は、半径方
向内側のバー１９ａおよび外側のバー１９ｂをそ
れぞれ含む軽度に絶縁した導体ストランド（図示
せず）よりなる。導体または導体バーは周囲部分
に巻装された電気絶縁体２１を含む。

当て板２３がバー１９ａより半径方向内方のス
ロツトに沿つて軸線方向（長さ方向）に延在す
る。多数の加圧くさび２５がスロツト１５内に導
入され、スロツト１５の軸線方向長さに沿つて間
隔をあけて配置されて、絶縁性の当て板２３を押
さえるようになつている。加圧くさび２５には反
対向きの傾斜面２７が設けられて、固定子バーく
さび止め装置の組立を容易にしている。くさび２
５の材料は、図面に示した形状に切断または成形
できる高強度絶縁材料とするのが好ましい。くさ
びは強度を増すために適当な充填材を加えた樹脂
コンパウンドから形成するか、または商業経路で
入手できる多数の材料、例えば「テクストライト
（Textolite）」（ゼネラル・エレクトリツク・カン
パニイの登録商標）からつくることができる。上
記のものの他に、くさび止め装置は多数のカール
くさび３１を含み、各カールくさび３１は長さ方
向に延在する細長い本体部分を有し、その各端部
は加圧くさびの傾斜面２７と当接する傾斜面３５
で終端する。カールくさび３１は3Mカンパニイ
から入手できる1007スコツチプライ
（Scotchply）またはスポルデイング
（Spaulding）カンパニイから入手できるＧ−11
ガラスからつくるのが好ましい。

本発明によれば、ダブテイルくさび４１を用い
てくさび止め装置を固定子鉄心スロツト内に保持
する。適所に位置するダブテイルくさびはノツチ
４３でカールくさびをまたぎ、さらに固定子鉄心
スロツト１５内のダブテイルスロツト１７と係合
する傾斜面４５を含む。このダブテイルくさびに
ついて第２図を用いてさらに説明する。第２図は
くさびの複合的な性質を示す。スロツトくさびは
少なくとも２枚の樹脂含浸エポキシ・ガラスシー
ト４７と１枚の芳香族ポリアミド織シート４９と
の積層体をコイル状に巻いたものである。残りの
図面と関連してさらに説明するように、芳香族ポ
リアミドがエポキシ・ガラスを完全に囲む。

第３図は固定子くさびを製作するために材料を
最初に重ね合わせた状態を示す斜視図である。好
適実施例においては、スコツチプライ1009−36の
ような含浸済みエポキシ・ガラス材料の２枚のシ
ート４７をケブラー４９のような芳香族ポリアミ
ドの１枚の織シート４９と正確に合わせる。６イ
ンチのモールド長さの場合、材料を約6.5インチ
×９インチの長方形に切る。スコツチプライ1009
−36のシートは一定方向の不織のクロスプライ
（crossply）Ｅガラス・フイラメントをエポキシ
樹脂で予め含浸した高強度テープで、各シートの
厚さは約0.016インチである。ケブラー４９のテ
ープは厚さ約0.013インチである。

最初に材料を合わせて重ねた後、３枚のシート
をロールケーキ状に巻いて、第４図に示すような
積層コイル巻き体を形成する。芳香族ポリアミド
のシート４９がガラスシート層４７を完全に囲
み、かつくさびの断面全体にわたつて存在するこ
とに注意すべきである。この巻き作業は手で行
い、必要なことは積層巻き体がモールドにはめ込
みできることだけである。このはめ込みを容易に
する１つの方法は、くさびをモールド空胴中に挿
入する前にくさびを凹凸形状に予め成形すること
によりくさびの形状をモールド空胴に近づける方
法である。

第５図は本発明のくさびの製作に用いるプレス
モールド５０の断面図である。プレスモールド５
０の上側型板５２は、くさびにノツチ４３を形成
するために用いられる突出部５４を有する。プレ
スモールドの下側型板５６には空胴５８が形成さ
れている。

複合コイル巻き積層体をモールドに入れた後、
125psiの圧力を160℃の温度で１時間加える。こ
の加工を行つた後、成形されたくさびをモールド
空胴から取出し、160℃の炉内で８時間、後焼成
処理をする。

くさびの成形に関するそのほかの情報を第表
に示す。即ち、第表に、硬化状態および未硬化
状態両方でのくさび材料の重量百分率を示す。

第１表未硬化組成物 硬化組成物 56重量％ガラス 65重量％ガラス 12重量％ケブラー 14重量％ケブラー 32重量％エポキシ樹脂 21重量％エポキシ樹脂 上述したところから明らかなように、固定子く
さびを製造する方法は極めて単純であり、次の通
りである。好適実施例においては、予め含浸した
エポキシ・ガラステープ２枚と芳香族ポリアミド
織シート１枚をガラステープの少くとも２面が互
に密接するように重ね合わせる。３枚のシートを
コイル状に巻いて、芳香族ポリアミド織シートが
エポキシ・ガラステープを囲むように巻く。この
ように巻いた積層体をモールドに挿入できるよう
に三ケ月形に予め成形する。予め成形した積層体
をモールドに入れ、このくさびを125psiの圧力お
よび160℃の温度で１時間硬化させる。くさびを
160℃で８時間、後硬化処理する。

現在のところ本発明の好適実施例と認められる
ところを開示したが、当業者には他の変更例が容
易に想起できるであろう。本発明はこのような変
更例すべてを包含するものである。