JPS6032546A - 両軸駆動タ−ビン発電機装置 - Google Patents

両軸駆動タ−ビン発電機装置

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JPS6032546A
JPS6032546A JP14057883A JP14057883A JPS6032546A JP S6032546 A JPS6032546 A JP S6032546A JP 14057883 A JP14057883 A JP 14057883A JP 14057883 A JP14057883 A JP 14057883A JP S6032546 A JPS6032546 A JP S6032546A
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JP
Japan
Prior art keywords
shaft
radial hole
rotating shaft
generator
fatigue strength
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Pending
Application number
JP14057883A
Other languages
English (en)
Inventor
Akinori Nagata
永田 晃則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6032546A publication Critical patent/JPS6032546A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は発電機の回転軸の両端に駆動用タービンを連結
した両軸駆動タービン発電機装置に関するO 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来は、発電機の回転軸の一方端付近に隼雷、装置用ラ
ジアルホールを有し、両端に駆動用タービンを連結した
大容量の両軸駆動タービン発電機装置はなかった。
従来の一般のタービン発電機装置は、第1図に示す如く
、駆動用蒸気タービンill、発電機(2)、励磁機(
3)をその順に配列し、発電機(2)は励磁機(31(
Illに集電装置(4)全発電機の回転軸(5)に装着
し、発電機の回転軸(5)の両端はタービンの回転軸(
5a)と励磁機の回転軸(5b)にそれぞれカップリン
グ(6)によって連結している。発電機(2)は励磁機
(3)から集1ぽ装置(4)ヲ介して直流の励磁電流を
取り入れて、図示しない界磁巻線を励磁して運転するも
のであって、その集電装置(4)を第2図に示す。図示
しない配線で励磁機(3)に接続されたプラス側ブラシ
(7a)とマイナス側ブラシ(7b)は回転軸(5)の
外周上の絶縁筒(8a)、(8b) K焼ばめしたプラ
ス側コレクタリング(9a)とマイナス側コレクタリン
グ(9b)の回転に対して摺動接触して、励磁機(3)
からの直流電流は回転部へ導かれる。コレクタリング(
9a)、(9b)の電流は通電4用スクツド(10a)
、(10b)を介して、回転軸(5)の中心孔a力内の
プラス側銅帯(lla)とマイナス側銅帯(llb)へ
導かれる。中心孔az内にて銅帯(lla)、(Ilb
)は絶縁物(13a)、(13b)、(13c)によっ
て相互間および大地間を絶縁されている。銅帯(lla
)、(llb)は図示しない回転子内のコイルに接続さ
れ、回転子内に磁界がつくられる。このように銅帯(H
a)、(nb)に接続した通電用スタッド(10a)、
(10b) k通すために、回転軸(5)の半径方向穴
すなわちラジアルホール04)が最小限2個(プラス側
とマイナス側に各1個)設けられている。
第2図のIII −III線に沿う矢視断面を示したの
が第3図である。大容量機になれば銅帯(lla)、(
llb)の断面積も増加するため、ラジアルホールα4
が4個になることもある。ラジアルホール(l(イ)の
直径dは軸径d1によって決定するものである。しかし
、コレクタリング(9a)、(9b)とブラシ(7a)
、(7b)との接触を良好に保つために、コレクタリン
グ(9a)。
(9b)の外径d、に周速上の制限がある。即ち、36
00rpmのコレクタリング(9a)、(9b)ではd
、は約400Inm以下とする必要があるために、軸径
d、を約300mm以上とすることは不可能である。
ラジアルホール(141の応力集中組数は、従来製造さ
れているものは通常1.5〜2.5である。
従来から一般に採用さnて来たタービン発try、 機
装叶は、第1図に示す如く励磁機(3)の反対側に駆動
用の蒸気タービン(1)’!r備えていることは上記の
通りである。このため、発音機(2)の端子短絡、再開
路失敗時等に、突発的に発生する過大な軸トルりに対し
ても、ラジアルホール04部にかかるトルクは微小で、
回転軸(5)の疲労限度以下のものであった。従って第
1図の:成に対しては、過渡的な過大トルクに対して[
111p応力集中部例えば図示しない油切り溝、キー溝
ンカツプリング部等が強度的に問題になったとしても、
ラジアルホール0a部はなんら問題にならなかった。
しかし、最近のエネルギの高効率化傾向により、第4図
に示す如く、励磁機(31(iIl]からもガスタービ
ン(1a)等の回転軸(5C)を連結することによって
両軸駆動されるシステム構成が取られるようになって来
た。即ち、ガスタービン(1a)の排圧を蒸気タービン
(11へ利用することによって、エネルギの高効率化を
計ろうとするのがコンバインドサイクル形発電機装置で
ある。このため従来蒸気タービン(1)と発電機(2)
の回転軸(5a)との間にだけ発生していた過渡的な過
大トルクが、ガスタービン(1a)の回転軸(1c)か
らも励磁機(3)の回転軸(lb) ?介して発電機(
2)の回転軸(5)に伝わる場合が生ずる。従って、従
来ラジアルホール(14)部の疲労強度は全く問題にし
ていなかったが、このような両軸駆動系にすると、大容
量化しfC場合、ラジアルホール6局部は軸系の内で最
も厳しい使用条件になって来て、静的変形を生じたり、
疲労強度に耐えられないようになって来た。前述の如く
、集電装置部の軸径d、には上限があるため、ガスター
ビン(1a)の容量増大のためには、ラジアルホールI
周辺の形状変更、あるいは発電機(2)の回転軸(5)
の材料等により疲労強度の向上が要求される。しかし、
前者の形状変更による応力集中係数を1.5〜2.5か
ら大幅に低くすることは殆ど不可能である。また後者の
軸材の改良については、発電機(2)の回転軸(5)は
悄造により一体物として製造されていたため、ラジアル
ホール・(14)周辺の強度向上のために回転1111
 (51全体の材質向上を計ることは非常に高価になり
、不経済といえる。
〔発明の目的〕
本発明は発電機回転軸のラジアルホール部周辺を強化し
、静的変形抵抗および疲労強度全向上し、信頼性の高い
大容量両軸駆動タービン発電機装置を安価に提供するこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明においては発電、機の回転軸の集■、装招用ラジ
アルホールを有する部分を、他の部分より静的変形抵抗
と疲労強度のすぐれた材料を用い、両者を一体に結合す
ることにより、ラジアルホールのある側からも大容量タ
ービンで安全に駆動できるようにし、高価な軸材料を使
用しないようにして、安価で高信頼性の両軸駆動タービ
ン発電機装置とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について、第5図f#照して説
明する。尚装置全体の配置図はさきに説明した第4図の
通りであり、集電装置(4)部はさきに示した第2図お
よび第3図の通りであるから、これも参照されたい。
本実施例においては、集電装置(4)のラジアルホール
(14)を有する第2の軸部分(5,)以外の第1の軸
部分(51)は従来と同様なNi −Cr −Mo−V
鋼ヲ850℃i’+il後の焼入;n、、 600℃以
上の焼もどしを行なった安定なソルバイト組織を持つ第
1の低合金鋼を使用する。そして集電装置(4)のラジ
アルホール(14を有する第2の軸部分(5,)は前記
Ni −Cr −Mo−V鋼を850℃前後の焼入を行
ない、焼もどし温度は500℃前後と低くした第2の低
合金鋼を用いる。そして、第1、第2の軸部分(5+ 
) 、(52)を溶接部(liにて溶接結合し、発電機
の回転軸(5)を得る。この回転軸(5)を用いて、両
軸駆動タービン発電機装置σを作る。
次に作用について説明する。
第6図に第1および第2の低合金鋼を作るNl −Cr
−Mo−V 鋼の、850℃前後の焼入れ後の、焼もど
し熱処理条件に対する引張ゆ強さおよび疲労強度の関係
を示す。600℃以上の焼もどしをl〜た第1の低合金
鋼は安定なソルバイト組織を持つ調質釦(であって引張
り強さおよび疲労強度は低くなるが、高じん性を有し、
回転子コイルを納める部分(図示せず)の遠心力によっ
て発生する大きな円周応力に対して、静的破壊力に対し
て十分耐えら′112るものであって、従来から使用さ
れたものと同じである。500℃前後の焼もどし金した
第2の低合金鋼は低じん性にはなるけれども、集電装T
ft+/11のラジアルホール0周辺においては軸径y
l:小さいから、上記のような円周応力による静的破壊
強度711;問題になることはない。そしてこの第2の
低合金り1:へは引張り強さおよび疲労強度が、gl!
1の低合金鋼に比べて約1.5倍と極めて高く、ラジア
ルホール周辺にかかる力学条件に耐えら牡るものであっ
て、静的変形抵抗および疲労強Ifを向上しfc信l性
の高い第2の軸部分となる。尚、接接部(151の溶接
熱影響により、上記の第2の低合金鋼からなる第2の軸
部分(5,)の強度は若干低下することがあるため、こ
の熱影響がラジアルホールαaに及ばない程度に、溶接
部(1つの位置をラジアルボール0りから遠ざけるのが
よい。このようにして発電機の回転軸(5)をあ寸り高
価にせずに信頼性の高いものとし、大容量の両軸駆動タ
ービン発電機装置を安価にイ0ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、発電機の回転1
11+の集電装置I用ラジアルホールをイリする部分を
、(l!!の部分よりj■■的変形抵抗と疲労強度のす
ぐ1,た材料を用い、両者を一体に結合することにより
、回転11711 ′fr:あまり高価にせず、安価で
高信頼性の大容量両軸駆動タービン発電機装へ全提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の片軸(バ動タービン発′亀磯装置を示す
配置図、第2図は従来の片軸駆動タービン発電機装置と
本発明の両軸駆動タービン発電機装置の一実施例とに共
通した集電装置部を示す縦断面図、第3図d第2図の■
−11線に沿う矢祈1輔(ili分の断面図、第4図は
本発明の両軸駆j+’..!lタービン発電機装置の一
実施例を示す配置)1部図、第5図は第4図の発布機の
回転Ohの0部を示す417,’太4,i% jj封面
ill、第6191は第5図の第1のφliI Ili
分と第2のl呻剖分の材料の熱処理に対する引張強さと
疲労強度ンー示す曲線図である。 1、1a・・・駆動用タービン 2・・・発j1;梢4
・・・集7装置 5・・・回転軸 51・・・他の部分である第1の’l+lIjNR分5
、・・ラジアルホールを有する部分である′i′A2の
illb部分14・・・ラジアルホール 15・・・溶
接部代理人 弁理士 井 上 − 男 第 3 図 第 4 図 、!5dム、5 ム♂bA 第 5 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発電機の回転軸の一方端付近に集市装貿用ラジア
    ルホールを有し、両端に駆動用タービンを連結した両軸
    駆動タービン発電機装置において、回転軸のラジアルホ
    ール分有する部分を他の部分より静的変形抵抗と疲労強
    度のすぐれた材料を用い、両者を一体に結合したことを
    特徴とする両軸駆動タービン発電機装置。
  2. (2)一体結合は溶接結合としたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の両軸駆動タービン発電機装置。
JP14057883A 1983-08-02 1983-08-02 両軸駆動タ−ビン発電機装置 Pending JPS6032546A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58125668U (ja) * 1982-02-12 1983-08-26 トヨタ自動車株式会社 ロ−タリ−ジヨイント
JP4832618B1 (ja) * 2011-02-17 2011-12-07 三菱電機株式会社 スリップリング装置およびそれを使用した回転電機

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