JP2003244884A - 回転電機の回転子 - Google Patents

回転電機の回転子

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JP2003244884A
JP2003244884A JP2002044514A JP2002044514A JP2003244884A JP 2003244884 A JP2003244884 A JP 2003244884A JP 2002044514 A JP2002044514 A JP 2002044514A JP 2002044514 A JP2002044514 A JP 2002044514A JP 2003244884 A JP2003244884 A JP 2003244884A
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wedge
inclined surface
teeth
rotor
slots
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Hiroshi Aoyama
博 青山
Hidehiro Ejima
英博 江島
Kazuo Goto
和夫 後藤
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487Slot-closing devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/22Synchronous generators having windings each turn of which co-operates alternately with poles of opposite polarity, e.g. heteropolar generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転電機の回転子の磁極寄りのティースのウェ
ッジ嵌合部の応力集中を緩和して、スロットを深くし、
強度上の祐度を上げ、界磁巻線を増加できる回転子構造
を提供する。 【解決手段】回転子1の径方向に対して所定角度で形成
される傾斜面を持つ楔状に構成されたウェッジ8の傾斜
面に当接してウェッジ8を嵌着係止する傾斜面を形成さ
れたティース6のティース傾斜面の立上がり位置12に
円弧を形成する。回転子1の磁極部7近傍の予め設定し
た個数のティース6の傾斜面立上がり位置12に形成さ
れる円弧の半径を他のティースに形成される円弧より大
きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は特にタービン発電機
などに用いて好適な回転電機の回転子の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、タービン発電機などの回転電機
の円筒形回転子には発電機を直流励磁する界磁巻線が巻
装されている。回転子鉄心は磁極部以外の部分に軸方向
に複数個のスロットを形成されている。スロットは回転
子の周方向に等間隔に設けられる。
【0003】界磁巻線はスロット内に挿入され、ウェッ
ジによって保持される。ウェッジは回転子鉄心の径方向
に対して所定角度で形成される傾斜面を持つ楔状に構成
されスロットに嵌着される。スロット間のくしば形状の
ティースは楔状ウェッジの傾斜面に当接してウェッジを
嵌着係止する傾斜面を有する構成になっている。
【0004】このような構成の回転電機の回転子につい
ては、例えば、特開平11−299143号公報に記載
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ティースはスロット内
の巻線、ウェッジなどの遠心力が加わり、ティースとウ
ェッジが嵌合する部位に大きな力が加わり続ける。この
力は特に回転子の起動時と停止時の負荷印加と除負荷の
繰り返し時に大きくなる。
【0006】一方、回転子には2つまたは4つの磁極部
(磁極)と称されるスロットを加工していない部分があ
る。磁極に近いスロットには磁場の分布を安定化させる
ために、通常、鉄製のウェッジが挿入されることが多く
なっている。磁極部から離れた位置のスロットには鉄よ
りも軽量なアルミ製のウェッジが挿入される。したがっ
て、磁極部に近いティースには他のティースよりも、よ
り大きな遠心力が加わるという問題点を有している。
【0007】特に、近年、界磁の発生磁場を大きくして
回転子をコンパクト化するためにスロットの深さと幅を
大きくして巻線を多く挿入するようにしている。したが
って、磁極部に近いティースにより大きな遠心力が加わ
ることが一層顕著になっている。
【0008】本発明は上記点に対処して成されたもの
で、その目的とするところは磁極近傍のティースの応力
集中を緩和してティースの破損を防止し、スロットを深
くでき界磁巻線の発生磁場を大きくできる回転電機の回
転子を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、回転子の径方向に対して所定角度で形成される傾
斜面を持つ楔状に構成されたウェッジの傾斜面に当接し
てウェッジを嵌着係止する傾斜面を形成されたティース
のティース傾斜面の立上がり位置が円弧を形成し、回転
子の磁極部近傍の予め設定した個数のティースの傾斜面
立上がり位置に形成される円弧の曲率半径(半径)は他
のティースの傾斜面立上がり位置に形成される円弧より
大きくしたことにある。
【0010】換言すると、本発明は磁極部近傍の予め設
定した個数のティースは傾斜面立上がり位置の応力が低
減するように構成されることになる。
【0011】本発明は磁極部近傍の予め設定した個数の
ティースの傾斜面立上がり位置に形成される円弧の半径
を他のティースの傾斜面立上がり位置に形成される円弧
より大きくしているので、ティース傾斜面の立上がり位
置の応力を低減できティースの破損を防止できる。その
結果として、スロットを深くでき界磁巻線の発生磁場を
大きくできるので、回転子をコンパクト化することが可
能になる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図を用いて説
明する。図1に本発明による回転電機の回転子の斜視図
を示す。図1において、回転子1は軸方向に円筒形状に
構成されている。回転子1の外周には軸方向に複数個の
スロット5が形成されている。スロット5は回転子1の
周方向に等間隔に設けられる。スロット5内には界磁巻
線4が挿入配置される。スロット5を加工して形成する
ことによって、スロット5間にくし歯状のティース6が
形成される。
【0013】回転子1はスロット5を加工していない磁
極部7S、7Nが形成されている。本実施例では、磁極
部7S、7Nが2箇所の例を示しているが、4箇所の場
合もある。スロット5内には、界磁巻線4が回転中の遠
心力によって径方向に飛出さないように、楔状のウェッ
ジ8が回転子1のティース6に嵌着係止されている。
【0014】図2に図1のA部拡大図を示す。図2にお
いて、それぞれのティース6で分離構成されるスロット
5の内面側壁には、電気絶縁用のスロットアーマ9と呼
ばれる樹脂製の板が設置されている。界磁巻線4は断面
が矩形状になっている。界磁巻線4は複数段積み重ねら
れており、その段ごとに層間絶縁材10が介在されてい
る。最外周の界磁巻線4には、電気絶縁用のクリページ
ブロック11が当接し、ティース6に支持されるウェッ
ジ8によって回転中の遠心力に耐えるようになってい
る。
【0015】図3、図4に回転子の断面図を示し、図5
にティース6のウェッジ8との嵌合部の拡大図である。
【0016】図3、図4において、磁極部7に最も近い
スロット5には鉄製のウェッジ8Fが嵌着され、他のス
ロット5にはアルミ製のウェッジ8Aが嵌着されてい
る。ウェッジ8は回転子(回転子鉄心)1の径方向に対
して所定角度で形成される傾斜面を持つ楔状に構成され
ている。
【0017】スロット間のティース6は図5(a)、
(b)に示すように楔状ウェッジ8の傾斜面に当接して
ウェッジ8を嵌着係止する傾斜面6aが形成されてい
る。ティース6の傾斜面6aの立上がり位置12は円弧
状に形成されている。磁極部7に最も近く鉄ウェッジ8
Fが嵌着されるティース6は図5(b)に示すように傾
斜面の立上がり位置12の円弧の半径(曲率)が図5
(a)に示す他のティース6の半径よりも大きく形成さ
れている。
【0018】このように、鉄製ウェッジ8Fが嵌着され
るティース6は傾斜面の立上がり位置12の円弧の半径
(曲率)がアルミ製ウェッジ8Aが嵌着される他のティ
ース6の半径よりも大きく形成されている。したがっ
て、傾斜面の立上がり位置12の応力を低減させること
ができる。
【0019】したがって、ティース6のウェッジ8との
嵌合部で最も応力の集中する部位(傾斜面の立上がり位
置)12の応力集中を緩和することができるため、ティ
ース6を構成する部材の強度範囲内でスロット5の深さ
を大きくすることができる。その結果、スロット5内の
界磁巻線量を増やすことができ発生磁場を大きくするこ
とができる。
【0020】ティース6の傾斜面立上がり位置12の円
弧形状について具体的に説明する。図6にティース6の
ウェッジ8との嵌合部の拡大図を示し、図7にティース
6の応力分布を示す。
【0021】図7の応力は使用材料の降伏応力で除した
値で示している。図7に示すようにティース6の断面両
側に近いほど応力が大きくなる。本発明による円弧の曲
率(R=4.0)では最大応力が降伏応力の0.95程度
である。ティース6の傾斜面立上がり位置12の曲率半
径が小さくなると、最大応力が増加する。
【0022】図8にティース6の傾斜面立上がり位置1
2に円弧を施さない場合の応力分布を示す。図8から明
らかなように最大で降伏応力の1.75倍程度になって
おり、材料が回転中に塑性変形することが分かる。
【0023】図9は曲率半径をR=2.0とした場合の
結果を示し、図10はR=3.0とした場合の結果を示
す。図9、10から明らかなように、曲率半径が小さく
なると最大応力が増加し材料の降伏応力を超えるように
なる。
【0024】本発明は、ティース6の傾斜面立上がり位
置12に形成する円弧の曲率を使用材料の降伏応力また
はひずみの範囲内に抑えるための最適な曲率にすること
によって界磁巻線4の遠心力を保持しながら、疲労寿命
を確保できる。
【0025】以上のように、本発明は磁極部近傍の予め
設定した個数のティースの傾斜面立上がり位置に形成さ
れる円弧の半径を他のティースの傾斜面立上がり位置に
形成される円弧より大きくしているので、ティース傾斜
面の立上がり位置の応力を分散できティースの破損を防
止できる。その結果として、スロットを深くでき界磁巻
線の発生磁場を大きくできるので、回転子をコンパクト
化することが可能になる。
【0026】また、全てのティース(スロット)のウェ
ッジとの嵌合部の曲率半径を大きくするための加工を施
すことなく、最大応力発生部のみに絞っているため加工
工数を低減することができる。
【0027】さらに、ティースの一方側のスロットに鉄
製ウェッジが嵌着され、他方側のスロットにアルミ製ウ
ェッジが嵌着される場合、ウェッジの遠心力が異なるた
めにティースに曲げ変形が発生するが、本発明では磁極
部近傍の予め設定した個数のティースは傾斜面立上がり
位置の応力を低減すると共に変形し易くなるように構成
されているので曲げ変形を吸収することが可能になる。
【0028】
【発明の効果】本発明は磁極部近傍の予め設定した個数
のティースの傾斜面立上がり位置に形成される円弧の半
径を他のティースの傾斜面立上がり位置に形成される円
弧より大きくしているので、ティース傾斜面の立上がり
位置の応力を低減できティースの破損を防止できる。そ
の結果として、スロットを深くでき界磁巻線の発生磁場
を大きくできるので、回転子をコンパクト化することが
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す回転電機の回転子の
斜視図である。
【図2】 本発明の一実施例を示す回転電機の回転子の
部分拡大図である。
【図3】 本発明の一実施例を示す回転電機の回転子の
要部断面図である。
【図4】 本発明の一実施例を示す回転電機の回転子の
頭部断面図である。
【図5】 本発明の一実施例を示す回転子のティースの
断面図である。
【図6】 本発明を説明するためのティースの応力分布
図である。
【図7】 本発明を説明するためのティースの応力分布
図である。
【図8】 本発明を説明するためのティースの応力分布
図である。
【図9】 本発明を説明するためのティースの応力分布
図である。
【図10】 本発明を説明するためのティースの応力分
布図である。
【符号の説明】
1…回転子、4…界磁巻線、5…スロット、6…ティー
ス、7…磁極部、8…ウェッジ、8F…鉄製ウェッジ、
8A…アルミ製ウェッジ、9…スロットアーマ、10…
層間絶縁材、11…クリページブロック、12…ティー
ス6の傾斜面立上がり位置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 和夫 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Fターム(参考) 5H002 AA08 AE07 5H604 BB04 BB10 BB14 CC02 CC05 CC14 QA01 QC01 5H619 BB02 BB06 PP02 PP05 PP12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転子の軸方向に複数個のスロットを形成
    して前記スロットに巻線を挿入すると共に前記巻線を保
    持するウェッジを嵌着し、前記ウェッジは前記回転子鉄
    心の径方向に対して所定角度で形成される傾斜面を持つ
    楔状に構成され、前記スロット間のティースは前記楔状
    ウェッジの傾斜面に当接して前記ウェッジを嵌着係止す
    る傾斜面を形成され、前記ティース傾斜面の立上がり位
    置を円弧状に形成した回転電機の回転子において、前記
    回転子鉄心の磁極部近傍の予め設定した個数の前記ティ
    ースの傾斜面立上がり位置に形成される円弧の曲率半径
    は他のティースの傾斜面立上がり位置に形成される円弧
    より大きくしたことを特徴とする回転電機の回転子。
  2. 【請求項2】回転子の磁極部以外に軸方向に複数個のス
    ロットを形成して前記スロットに巻線を挿入すると共に
    前記巻線を保持するウェッジを嵌着し、前記ウェッジは
    前記回転子鉄心の径方向に対して所定角度で形成される
    傾斜面を持つ楔状に構成され、前記スロット間のティー
    スは前記楔状ウェッジの傾斜面に当接して前記ウェッジ
    を嵌着係止する傾斜面を形成され、前記ティース傾斜面
    の立上がり位置を円弧状に形成した回転電機の回転子に
    おいて、前記回転子鉄心の磁極部近傍の鉄製のウェッジ
    が嵌着される前記ティースの傾斜面立上がり位置に形成
    される円弧の半径は他のティースの傾斜面立上がり位置
    に形成される円弧より大きくしたことを特徴とする回転
    電機の回転子。
  3. 【請求項3】回転子鉄心の磁極部以外に軸方向に複数個
    のスロットを形成して前記スロットに巻線を挿入すると
    共に前記巻線を保持するウェッジを嵌着し、前記ウェッ
    ジは前記回転子鉄心の径方向に対して所定角度で形成さ
    れる傾斜面を持つ楔状に構成され、前記スロット間のテ
    ィースは前記楔状ウェッジの傾斜面に当接して前記ウェ
    ッジを嵌着係止する傾斜面を形成され、前記ティース傾
    斜面の立上がり位置を円弧状に形成した回転電機の回転
    子において、前記回転子鉄心の磁極部近傍の鉄製のウェ
    ッジが嵌着される前記ティースの傾斜面立上がり位置に
    形成される円弧の半径はアルミ製のウェッジが嵌着され
    る他のティースの傾斜面立上がり位置に形成される円弧
    より大きくしたことを特徴とする回転電機の回転子。
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US10/263,696 US6774522B2 (en) 2002-02-21 2002-10-04 Rotor with slot wedges having different dimension to reduce stress
EP02022999.3A EP1339157B1 (en) 2002-02-21 2002-10-15 Rotor comprising slots for wedges

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008038379A1 (fr) 2006-09-28 2008-04-03 Panasonic Corporation Téléphone portable et procédé de contrôle d'accès
WO2015011747A1 (ja) * 2013-07-22 2015-01-29 三菱電機株式会社 永久磁石型モータ、及び電動パワーステアリング装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7936103B2 (en) * 2007-11-21 2011-05-03 General Electric Company Methods for fabricating a wedge system for an electric machine
US7816836B2 (en) 2009-01-30 2010-10-19 Honeywell International Inc. Reduced stress generator pole tip fillet
KR20140039033A (ko) 2011-07-06 2014-03-31 제너럴 일렉트릭 캄파니 라미네이트형 회전자 밸런싱 설비
US9190879B2 (en) * 2011-07-06 2015-11-17 General Electric Company Laminated rotor machining enhancement
DE102021101875A1 (de) 2021-01-28 2022-07-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1271409A (en) * 1916-07-03 1918-07-02 Westinghouse Electric & Mfg Co Coil-retaining device.
US2484007A (en) * 1947-07-26 1949-10-11 Westinghouse Electric Corp Slot wedge for dynamoelectric machines
JPS5333706A (en) 1976-09-08 1978-03-29 Kousoku Denki Chiyuuzou Kk Method of making plate allowing depicting of light and shade pattern by means of rotary screen
JPS563544A (en) * 1979-06-25 1981-01-14 Toshiba Corp Rotor for rotary electric machine
US4900964A (en) * 1989-01-11 1990-02-13 Westinghouse Electric Corp. Pole face slot filler
US5469009A (en) * 1993-06-18 1995-11-21 Hitachi, Ltd. Turbine generator
JP3521261B2 (ja) 1998-04-13 2004-04-19 株式会社日立製作所 回転電機の回転子
WO2000016466A1 (fr) 1998-09-16 2000-03-23 Hitachi, Ltd. Appareil electrique rotatif

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008038379A1 (fr) 2006-09-28 2008-04-03 Panasonic Corporation Téléphone portable et procédé de contrôle d'accès
WO2015011747A1 (ja) * 2013-07-22 2015-01-29 三菱電機株式会社 永久磁石型モータ、及び電動パワーステアリング装置
JPWO2015011747A1 (ja) * 2013-07-22 2017-03-02 三菱電機株式会社 永久磁石型モータ、及び電動パワーステアリング装置
US10320254B2 (en) 2013-07-22 2019-06-11 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet motor and electric power steering apparatus

Also Published As

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CA2405929A1 (en) 2003-08-21

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