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JPH0740774B2 - Turbine generator rotor - Google Patents
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JPH0740774B2 - Turbine generator rotor - Google Patents

Turbine generator rotor

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Publication number
JPH0740774B2
JPH0740774B2 JP23946893A JP23946893A JPH0740774B2 JP H0740774 B2 JPH0740774 B2 JP H0740774B2 JP 23946893 A JP23946893 A JP 23946893A JP 23946893 A JP23946893 A JP 23946893A JP H0740774 B2 JPH0740774 B2 JP H0740774B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wedge
rotor
contact
axial direction
slots
Prior art date
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Application number
JP23946893A
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Japanese (ja)
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JPH06197485A (en
Inventor
敏雄 服部
真行 中村
紘夫 大西
渡辺  孝
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ロータ外周面にスロッ
トを軸方向に多数設け、これらのスロット内の下部と上
部にコイルと複数のウエッジをそれぞれ挿入し、これら
のウエッジによりコイルをスロット内に固定してなるタ
ービン発電機ロータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a large number of slots on the outer peripheral surface of a rotor in the axial direction. The present invention relates to a turbine generator rotor fixed to.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種のロータは第1図ないし第3
図に示すように、軸1と一体に形成されたロータ鉄心部
2にスロット3を軸方向に多数設け、これらのスロット
3内の下部にコイル4を挿入すると共に、このコイル4
上にスペーサ6を介して複数個のウエッジ5Aが位置す
るようにスロット3内の上部に挿入した構造からなり、
前記ウエッジ5Aによりコイル4がロータの回転による
遠心力によってスロット3内から脱出するのを防止して
いる。
2. Description of the Related Art Conventional rotors of this type are shown in FIGS.
As shown in the figure, a large number of slots 3 are provided in the axial direction in a rotor core portion 2 formed integrally with a shaft 1, and a coil 4 is inserted into the lower part of these slots 3 and the coil 4
It has a structure in which a plurality of wedges 5A are positioned on the upper side of the slot 3 with a spacer 6 therebetween,
The wedge 5A prevents the coil 4 from escaping from the inside of the slot 3 due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記ウエッジ5Aは種
々の形状に形成されるが、一般には第2,3図に示すよ
うなダブテール形に形成されており、その他にT字形、
クリスマスツリー形などの形状のものが用いられる。こ
れらのウエッジ5Aはスロット3内に複数個挿入されて
いるので、ウエッジ5Aとスロット3との接触面7′に
は、相隣るウエッジ5Aの端面同志の接する接触端部8
が必ずできる。この接触端部8には、遠心力による面圧
が集中するばかりでなく、第4図に示すようにロータ鉄
心部2が自重または曲げ振動により、曲率rで曲って回
転している時のスロット(ロータ鉄心部2)とウエッジ
5Aとの間に相対すべり±δが発生する。このため、前
記接触端部8のロータ鉄心2側にすべり方向に大きな引
張、圧縮応力が集中するから、この部分にフレッティン
グ損傷を生じ、疲労亀裂が発生しやすくなる欠点があっ
た。
The wedge 5A is formed in various shapes. Generally, the wedge 5A is formed in a dovetail shape as shown in FIGS.
Shapes such as Christmas tree shapes are used. Since a plurality of these wedges 5A are inserted into the slot 3, the contact surface 7'between the wedge 5A and the slot 3 has a contact end portion 8 where the end surfaces of the adjacent wedges 5A contact each other.
Can be done Not only the surface pressure due to the centrifugal force is concentrated on the contact end portion 8, but also the slot when the rotor core portion 2 is bent and rotated by the curvature r due to its own weight or bending vibration as shown in FIG. A relative slip ± δ occurs between the (rotor core portion 2) and the wedge 5A. For this reason, since large tensile and compressive stresses concentrate in the sliding direction on the rotor core 2 side of the contact end portion 8, there is a drawback that fretting damage occurs in this portion and fatigue cracks easily occur.

【0004】第4図において、ロータの半径をr0、ウ
エッジ5Aの長さをlとすると、ロータ鉄心2は上点A
および下点Bに至るとき、ウエッジ5Aは、ウエッジ端
部に相当する位置で下記数1で示すδだけ伸縮するが、
ウエッジ5Aは長手方向に分断されているから伸縮しな
い。したがって、ロータの一回転ごとにウエッジ5Aと
ロータ鉄心2との接触端部8で相対すべり2δを発生す
る。
In FIG. 4, assuming that the radius of the rotor is r 0 and the length of the wedge 5A is 1, the rotor core 2 has an upper point A.
And when reaching the lower point B, the wedge 5A expands and contracts by δ shown in the following formula 1 at a position corresponding to the wedge end,
Since the wedge 5A is divided in the longitudinal direction, it does not expand or contract. Therefore, a relative slip 2δ is generated at the contact end portion 8 between the wedge 5A and the rotor core 2 every rotation of the rotor.

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】上に述べたように接触端部8では面圧が集
中しており、一般に面圧の高い接触面が相対すべりを伴
うと、フレッティング損傷により疲労強度が大幅に低下
することは周知であって強度上問題である。前記ロータ
鉄心2とウエッジ5Aの接触面7′上の面圧分布は第5
図に示すとおりであり、この図から接触端部8で面圧が
急激に上昇していることが明らかである。その高面圧端
が相対すべりをすれば、第6図に示すようにロータ鉄心
2側の接触端8には、ウエッジ5Aの相対すべりが起る
ごとに大きな引張または圧縮応力の集中することがわか
る。また前記接触面圧とフレッティング疲労強度との関
係は第7図に示すとおりで、この図から接触面圧はフレ
ッティング疲労強度に大いに影響を及ぼし、接触面圧が
ある程度低下すると、疲労強度の低下は急激に減少して
強度の向上することがわかる。
As described above, the contact pressure is concentrated at the contact end portion 8, and it is well known that the fatigue strength is greatly reduced due to fretting damage when the contact surface having a high contact pressure is accompanied by relative slip. However, this is a problem in terms of strength. The surface pressure distribution on the contact surface 7'of the rotor core 2 and the wedge 5A is the fifth
As shown in the figure, it is clear from this figure that the contact pressure at the contact end portion 8 sharply increases. If the high surface pressure end makes a relative slip, a large tensile or compressive stress may concentrate on the contact end 8 on the rotor core 2 side each time a relative slip of the wedge 5A occurs, as shown in FIG. Recognize. The relationship between the contact surface pressure and the fretting fatigue strength is as shown in FIG. 7. From this figure, the contact surface pressure has a great influence on the fretting fatigue strength. It can be seen that the decrease sharply decreases and the strength improves.

【0007】実開昭57−27838号には、胴部溝間
の回転子歯部にこれを軸方向に区切るスリットを設け
て、回転子歯部と楔の間の熱膨張の違いによって接触面
に生ずる軸方向応力を緩和する技術が開示されている。
しかし、この技術においては回転子歯部と楔の間の接触
面圧集中については、配慮されていなかった。
In Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-27838, a slit is formed in the rotor tooth portion between the body grooves so as to partition the rotor tooth portion in the axial direction. A technique for relieving the axial stress generated in the above is disclosed.
However, in this technique, no consideration was given to the concentration of contact surface pressure between the rotor tooth portion and the wedge.

【0008】また、特開昭57−135647号公報に
は楔と回転子との接触面積を小さくして相対すべり量を
低減させた技術が開示されているが、この場合は接触面
積を小さくすることにより接触面圧はかえって高くなる
という問題があった。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-135647 discloses a technique in which the contact area between the wedge and the rotor is reduced to reduce the relative slip amount. In this case, the contact area is reduced. As a result, the contact surface pressure is rather high.

【0009】実公昭51−28593号公報には、楕円
形または平扁に近い棒状体の両端に中空溝を設けるとと
もに外周両端に直径方向の突条を設けて脱落防止を図っ
たロータ用クサビが開示されている。しかしこのクサビ
は、棒状体の軸方向両端に中空部を設けて円筒状にした
もので、ロータの曲げたわみや遠心力によってクサビが
ロータに及ぼす面圧は、クサビの側面部分(第2図の突
条が形成されている部分)の上側では緩和されない。
In Japanese Utility Model Publication No. 51-28593, there is a wedge for a rotor in which a hollow groove is provided at both ends of an elliptic or nearly flat bar and diametrical ridges are provided at both ends of the rod to prevent the rotor from falling off. It is disclosed. However, this wedge has a cylindrical shape with hollow portions provided at both axial ends of the rod-shaped body, and the surface pressure exerted by the wedge on the rotor due to bending bending and centrifugal force of the rotor is the side portion of the wedge (see FIG. 2). It is not relaxed on the upper side of the portion where the ridge is formed).

【0010】実開昭52−5209号には、ウェッジ1
の端面に固定溝7を加工して固定ピン6を挿入しウェッ
ジ1の軸方向の動きを防止するようにした回転電機回転
子用のウェッジが開示されている。このウェッジでは、
溝はロータの曲げたわみや遠心力による面圧を受ける面
よりも外周側に形成されており、該面圧を軽減する効果
は得られない。
In Japanese Utility Model Publication No. 52-5209, wedge 1
There is disclosed a wedge for a rotor of a rotary electric machine in which a fixing groove 7 is formed on the end surface of the wedge to insert a fixing pin 6 to prevent the wedge 1 from moving in the axial direction. In this wedge,
The groove is formed on the outer peripheral side of the surface that receives the surface pressure due to the bending bending and centrifugal force of the rotor, and the effect of reducing the surface pressure cannot be obtained.

【0011】本発明は上記にかんがみ、ロータ鉄心のス
ロット内に挿入された相隣るウエッジ端部とスロットと
の接触面における面圧集中を緩和し、ロータの曲げたわ
みによるフレッティング損傷の発生を防止して、疲労強
度の高いタービン発電機ロータを提供することを目的と
するものである。
In view of the above, the present invention alleviates the surface pressure concentration on the contact surface between the adjacent wedge end portions inserted into the slots of the rotor core and the slots, and prevents the occurrence of fretting damage due to bending bending of the rotor. It is an object of the present invention to provide a turbine generator rotor having high fatigue strength by preventing it.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ロータ外周面にスロットを軸方向に多数
設け、これらのスロット内の下部と上部にコイルと複数
個のウエッジをそれぞれ挿入してなるタービン発電機ロ
ータにおいて、ウエッジ軸方向端面の、遠心力による半
径方向面圧を受けるウェッジ面に沿う部分が軸方向に突
出し、該突出部分を該ウェッジ面に垂直かつ軸方向に平
行な平面で切った断面が先端部ほど薄くなるほぼ三角形
状をなしていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a large number of slots on the outer peripheral surface of a rotor in the axial direction, and a coil and a plurality of wedges are provided in the lower and upper parts of these slots, respectively. In the inserted turbine generator rotor, a portion of the wedge axial end surface along the wedge surface that receives radial surface pressure due to centrifugal force projects in the axial direction, and the projecting portion is perpendicular to the wedge surface and parallel to the axial direction. It is characterized in that the cross section cut by a flat plane has a substantially triangular shape that becomes thinner toward the tip.

【0013】[0013]

【作用】作用については、次の実施例の項に含めて説明
する。
The operation will be described in the section of the next embodiment.

【0014】[0014]

【実施例】以下本発明の作用及び実施例を図面について
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operation and embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】第8図において、5はロータ鉄心に設けた
スロット(図示せず)内に挿入されたウエッジで、この
ウエッジ5の軸方向端面9には、スロットに接する接触
面7Aに沿って空どう部12が設けられている。この空
どう部12を形成する庇状の突出部分のスロット面に対
向する面はウェッジ面7Aを形成しており、この突出部
は、該突出部をウェッジ面7Aに垂直かつ軸方向に平行
な平面で切った断面が先端部ほど薄くなるほぼ三角形状
を示す形に形成されている。その他の構造は第1図およ
び第2図に示す従来例と同様であるから、図面および説
明を省略した。
In FIG. 8, reference numeral 5 denotes a wedge inserted in a slot (not shown) provided in the rotor core, and an axial end surface 9 of the wedge 5 is vacant along a contact surface 7A in contact with the slot. How section 12 is provided. The surface of the eave-shaped protruding portion forming the hollow portion 12 that faces the slot surface forms a wedge surface 7A, and this protruding portion is perpendicular to the wedge surface 7A and parallel to the axial direction. The cross section cut by a plane is formed in a shape that is substantially triangular, with the tip becoming thinner. Other structures are the same as those of the conventional example shown in FIGS. 1 and 2, and therefore the drawings and description thereof are omitted.

【0016】このように構成すれば、ウエッジ5の接触
端(軸方向端部)近傍の径方向、すなわち接触面7Aに
直角方向の剛性が低下され、接触端近傍の接触面7の面
圧をほぼ均一にすることにより、スロットとウェッジ面
7Aの接触面の面圧集中を緩和することができる。その
面圧分布は、空どう部12の深さ、接触面7Aからの距
離を適当に設定することにより調整することが可能であ
る。したがって、従来のようにつめを立てるような働き
はなくなるので、引張または圧縮応力が特に集中する恐
れをなくして疲労強度の高いロータを得ることができ
る。
According to this structure, the rigidity in the radial direction near the contact end (axial end) of the wedge 5, that is, in the direction perpendicular to the contact surface 7A, is reduced, and the surface pressure of the contact surface 7 near the contact end is reduced. By making them substantially uniform, the surface pressure concentration on the contact surface between the slot and the wedge surface 7A can be relieved. The surface pressure distribution can be adjusted by appropriately setting the depth of the hollow portion 12 and the distance from the contact surface 7A. Therefore, since the function of raising the claw as in the conventional case is eliminated, it is possible to obtain a rotor having high fatigue strength without fear that tensile or compressive stress is particularly concentrated.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ロ
ータ鉄心に設けたスロット内に挿入された相隣るウエッ
ジ端部とスロットとの接触面における面圧集中を緩和
し、ロータの曲げたわみによるフレッティング損傷の発
生を防止して、疲労強度を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the surface pressure concentration at the contact surface between the adjacent wedge end portions inserted into the slots provided in the rotor core and the slots is alleviated, and the rotor is bent. It is possible to prevent the occurrence of fretting damage due to bending and improve the fatigue strength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来のタービン発電機ロータの部分断面図であ
る。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a conventional turbine generator rotor.

【図2】第1図の一部切開側面図である。2 is a partially cutaway side view of FIG. 1. FIG.

【図3】第2図のスロットとウエッジの組立状態を示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an assembled state of the slot and wedge of FIG.

【図4】ロータの変形状況の正面図である。FIG. 4 is a front view of a deformed state of a rotor.

【図5】従来のウエッジを用いた場合の接触端部の断面
とその面圧分布を示す図および同接触端部の引張・圧縮
応力分布図である。
FIG. 5 is a diagram showing a cross section of a contact end portion and a surface pressure distribution thereof when a conventional wedge is used, and a tensile / compressive stress distribution chart of the contact end portion.

【図6】従来のウエッジを用いた場合の接触端部の断面
とその面圧分布を示す図および同接触端部の引張・圧縮
応力分布図である。
FIG. 6 is a diagram showing a cross-section of a contact end and a surface pressure distribution thereof when a conventional wedge is used, and a tensile / compressive stress distribution diagram of the contact end.

【図7】従来例の接触面圧とフレッティング疲労強度の
関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between contact surface pressure and fretting fatigue strength in a conventional example.

【図8】本発明のタービン発電機ロータの実施例のウエ
ッジ端部の斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of a wedge end portion of the embodiment of the turbine generator rotor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ロータ鉄心 3 スロット 5 ウエッジ 7A 接触面 9 ウエッジ端面 12 空どう部 2 Rotor core 3 Slot 5 Wedge 7A Contact surface 9 Wedge end surface 12 Cavity part

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロータ外周面にスロットを軸方向に多数
設け、これらのスロット内の下部と上部にコイルと複数
個のウエッジをそれぞれ挿入してなるタービン発電機ロ
ータにおいて、ウエッジ軸方向端面の、遠心力による半
径方向面圧を受けるウェッジ面に沿う部分が軸方向に突
出し、該突出部分を該ウェッジ面に垂直かつ軸方向に平
行な平面で切った断面が先端部ほど薄くなるほぼ三角形
状をなしていることを特徴とするタービン発電機ロー
タ。
1. A turbine generator rotor comprising a rotor outer peripheral surface provided with a number of slots in the axial direction, and a coil and a plurality of wedges respectively inserted in the lower and upper parts of these slots. A portion along the wedge surface that receives radial surface pressure due to centrifugal force projects in the axial direction, and a cross section obtained by cutting the projecting portion with a plane perpendicular to the wedge surface and parallel to the axial direction has a substantially triangular shape in which the tip portion becomes thinner. A turbine-generator rotor characterized in that it does not.
JP23946893A 1993-09-27 1993-09-27 Turbine generator rotor Expired - Lifetime JPH0740774B2 (en)

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