JP2005318709A

JP2005318709A - 回転電機の回転子構造

Info

Publication number: JP2005318709A
Application number: JP2004132893A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Katayama; 達也片山; Eiji Osumi; 栄治大角
Original assignee: Nishishiba Electric Co Ltd
Current assignee: Nishishiba Electric Co Ltd
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】界磁巻線の温度の均一化による品質の安定化を図り、また、高速機などの遠心力を保持することが容易な回転電機の回転子構造を提供する。
【解決手段】回転子鉄心の軸方向に通風穴を設け、また回転子鉄心の軸方向とは直角方向に通風ダクトを設け、複数の突極部を有する回転電機の回転子構造において、回転子鉄心に設けた通風用ダクトは排気側のみに設けているので、回転子内部の温度勾配が緩和され、界磁巻線の温度の均一化が可能となり、局部的な絶縁材料の経年劣化を防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、同期発電機等の突極形回転子を有する回転電機の回転子構造に係り、特に高速機などの回転子の遠心力を保持する回転電機の回転子構造に関する。

従来の通風ダクトを備えた回転電機の回転子構造の一例を図５を参照して説明する。
同図に示すように、従来の回転電機の突極形の回転子鉄心３に通風ダクト９を設ける場合、軸方向に対し均等に通風ダクト９を設ける構造が多く採用されている。この突極形回転子鉄心３に対し軸方向に貫通した界磁巻線支え板１３を備えた回転電機の回転子構造において、特許文献１では界磁巻線の遠心力に対する耐久性を向上させるために、界磁巻線の押え棒の両端に設けたエンドリングをボルトまたは溶接により取り付ける構造が開示されている。
特開平１０−２０１１６１号公報

しかしながら、上記した従来の通風用ダクトを備えた回転電機の回転子構造では、冷却構造が軸方向への一方通風となるため温度勾配があり、全体温度が均一になりにくいため、最も温度が高い部分の局部的な絶縁材料の経年劣化が懸念されていた。

また、特許文献１に記載されたようなコイル押え棒の両端にエンドリングをボルトにて締着または溶接することにより両端固定梁の状態で連結される場合、ボルトの締着では、コイル押え棒に接するコイルおよびコイル自身の遠心力によるコイル押え棒の浮き上がり力が大きいため、ボルトの締付力のみでコイル押え棒を固定するのは困難であった。また、溶接では溶接箇所とコイルの距離を離すのが困難な構造であるため、溶接時の熱や溶接スパッタの飛散などによりコイルを傷める可能性があり、品質上も懸念されていた。

本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、その課題は界磁巻線の温度の均一化による品質の安定化を図り、また、高速機などの回転子の遠心力を保持する回転電機の回転子構造を提供することにある。

上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、回転子鉄心の軸方向に通風穴を設け、また前記回転子鉄心の軸方向とは直角方向に通風用ダクトを設け、複数の突極部を有する回転電機の回転子構造において、前記回転子鉄心に設けた通風用ダクトは排気側のみに設けたことを特徴とする。
請求項１記載の発明によると、界磁巻線の温度が高くなる排気側のみに通風ダクトを設けることにより、温度勾配が緩和され、界磁巻線の温度の均一化が可能となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の回転電機の回転子構造において、回転子鉄心に対し軸方向に貫通した界磁巻線支え板を複数設け、前記界磁巻線の各支え板の端部と回転軸を連結する連結板を設けたことを特徴とする。
請求項２記載の発明によると、界磁巻線支え板の端部を連結板を介してシャフトに固定しているので、より強固な両端固定梁の状態となり、高速機などの遠心力を保持することが可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の回転電機の回転子構造において、連結板と界磁巻線支え板を嵌め込み式としたことを特徴とする。
請求項３記載の発明によると、界磁巻線支え板の両端部に連結板を嵌め込み式に取り付けることにより、ボルトの締付力よりも、より強固に連結板と界磁巻線支え板を固定することができる。また、溶接による固定時に懸念される溶接スパッタの飛散による界磁巻線への悪影響がなく、容易に取り付けることができる。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の回転電機の回転子構造において、界磁巻線の各支え板をボルトによりシャフトに固定したことを特徴とする。
請求項４記載の発明によると、界磁巻線支え板の両端部をボルトでシャフトに固定しているので、遠心力による界磁巻線支え板の浮き上がり防止を、より容易に可能とすることができる。

本発明によれば、温度の均一化が図れ、局部的な絶縁材料の経年劣化を防ぎ、高速機などの界磁巻線の大きな遠心力を保持することが可能な回転電機の回転子構造を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態である回転電機の構造を示す図で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図である。

同図に示すように、シャフト１にファン２および回転子鉄心３が固定されている。フレーム４には、吸気口５および排気口６が設けられ、回転子鉄心３の外周側に固定子鉄心７が固定されている。また、回転子鉄心３には通風穴８が軸方向に設けられており、回転子鉄心３の通風ダクト９は、排気側のみに設けられている。

本実施形態は上記のような構成であるので、シャフト１に固定されたファン２が回転すると、冷却空気は吸気口５から取り込まれ、突極回転子の極間１０および回転子鉄心３に設けられた通風穴８から通風ダクト９を流れ、界磁巻線１１および固定子巻線１２を冷却する。

上述したように、本実施形態によれば、温度上昇の高い排気側界磁巻線を特に冷却することにより、界磁巻線１１の温度の均一化が図れ、局部的な絶縁材料の経年劣化を防ぐことができる。

図２は本発明の第２の実施形態である回転子構造を示す図であり、同図（ａ）は部分側面図、同図（ｂ）は正面図である。
同図に示すように、界磁巻線１１の外周側で支持している界磁巻線支え板１３は、前記界磁巻線支え板１３の端部をシャフト１に焼嵌された連結板１４にて連結されている。連結板１４は、締付けボルト１５により界磁巻線支え板１３に固定され、回転子鉄心３と同様の形状にしている。

本実施形態は上記のような構成であるので、シャフト１に固定された回転子鉄心３が回転すると、界磁巻線１１の遠心力が界磁巻線支え板１３に加わる。また、高速機の場合は、界磁巻線支え板１３に非常に大きな応力が作用するが、界磁巻線支え板１３と連結板１４を連結することにより、界磁巻線支え板１３が遠心力を保持する両端固定梁の状態となり、界磁巻線支え板１３に作用する応力を軽減することができる。

上述したように、本実施形態によれば、高速機などの界磁巻線１１の大きな遠心力を保持することが可能な回転電機の回転子構造を提供することができる。

図３は本発明の第３の実施形態である回転子構造の部分側面図である。
同図に示すように、界磁巻線１１の外周側で支持している界磁巻線支え板１３の端部をシャフト１に焼嵌された連結板１４と締付けボルト１５にて連結されている。また、連結板１４には、界磁巻線支え板１３の端部を嵌め込むための溝１６が加工されている。

本実施形態は上記のような構成であるので、界磁巻線１１に生じた遠心力は、界磁巻線支え板１３に加わり、シャフト１に固定された連結板１４の溝１６に加わる。連結板１４の溝１６で遠心力を保持するため、締付けボルトの締付力による固定より、より大きな遠心力を保持することができる。

上述したように、本実施形態によれば、高速機などの界磁巻線１１のより大きな遠心力を保持することが可能な回転電機の回転子構造を提供することができる。

図４は本発明の第４の実施形態である回転子構造を示す図であり、同図（ａ）は部分側面図、同図（ｂ）は正面図である。
同図に示すように、界磁巻線１１の外周側で支持している界磁巻線支え板１３は端部の穴１７に連結ボルト１８を通し、シャフト１にねじ加工された穴１９と連結されている。

本実施形態は上記のような構成であるので、シャフト１に固定された回転子鉄心３が回転すると、界磁巻線１１の遠心力が界磁巻線支え板１３に加わる。また、高速機の場合は、界磁巻線支え板に非常に大きな応力が作用するが、界磁巻線支え板１３とシャフト１を連結ボルト１８で連結することにより一端固定、他端梁の状態となり、界磁巻線支え板１３に作用する応力を軽減することができる。

上述したように、本実施形態によれば、作業性に優れた高速機などの界磁巻線１１の大きな遠心力を保持することが可能な回転電機の回転子構造を提供することができる。

本発明の第１実施形態である回転電機の構造を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図。本発明の第２実施形態である界磁巻線支え板と連結板が連結されている状態を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図。本発明の第３実施形態である界磁巻線支え板の端部を連結板の溝に嵌め込んだ状態を示す部分側面図。本発明の第４実施形態である回転子構造を示す図であり、同図（ａ）は部分側面図、同図（ｂ）は正面図。従来の通風ダクトを備えた回転電機の側面図。

符号の説明

１…シャフト、２…ファン、３…回転子鉄心、４…フレーム、５…吸気口、６…排気口、７…固定子鉄心、８…通風穴、９…通風ダクト、１０…突極回転子の極間、１１…界磁巻線、１２…固定子巻線、１３…界磁巻線支え板、１４…連結板、１５…締付けボルト、１６…連結板の溝、１７…界磁巻線支え板端部の穴、１８…連結ボルト、１９…シャフトのねじ穴。

Claims

回転子鉄心の軸方向に通風穴を設け、また前記回転子鉄心の軸方向とは直角方向に通風用ダクトを設け、複数の突極部を有する回転電機の回転子構造において、前記回転子鉄心に設けた通風用ダクトは排気側のみに設けたことを特徴とする回転電機の回転子構造。
回転子鉄心に対し軸方向に貫通した界磁巻線支え板を複数設け、前記界磁巻線の各支え板の端部と回転軸を連結する連結板を設けたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子構造。
連結板と界磁巻線支え板を嵌め込み式としたことを特徴とする請求項２記載の回転電機の回転子構造。
界磁巻線の各支え板をボルトによりシャフトに固定したことを特徴とする請求項２記載の回転電機の回転子構造。