JP2005536175A - 電気機械用の回転子 - Google Patents

Abstract

本発明は、導体（１３）を収容する軸線方向のスロット（９）を有する回転子の鉄心（５）を備えた回転式電気機械用の回転子（１４）及びこの回転子を取り付ける方法に関する。このような回転子の同時に高い磁場を作る非常に安定でかつ信頼性の高い構造は、第１手段（１０）が、軸線方向のスロット（９）に対して配置され、対応する第２手段（１８）が、軸線方向の導体（１３）に配置され、この場合、これらの軸線方向の導体（１３）が、特に遠心力及びねじり強さに対抗して軸線方向のスロット（９）内に固定されるように、これらの第１手段（１０）及び第２手段（１８）が、作用連結している。一般に導体が半径方向からスロット内に嵌装され、次いでこれらの導体が特別な手段を利用してこれらのスロット内に固定される一方で、スロット内の回転子の特別な形及び導体に対応する形が、回転子の鉄心内のこれらの導体の簡単で直接な取り付けを簡素化する。この場合、その他の固定手段が不要である。

Description

本発明は、導体を収容する軸線方向のスロットを有する回転子の鉄心を備えた回転式電気機械用の回転子に関する。さらに本発明は、この回転子を取り付ける方法に関する。

回転式電気機械の循環する磁界は、複数の溝（スロット）を有する回転子の鉄心によって作られる。導電体のコイルが、これらの溝の中に入れられる。一般に、このような回転子の鉄心は鋼から作られる一方で、コイルは銅又はその他の導電材料から作られる。直流がこれらのコイルに通電することによって、この回転磁界は作られる。この直流は、別に作られ、次いで回転子の軸に接するブラシを介して導体に通電するか、又は、この直流は、いわゆるブラシレス励磁で軸上で直接作られる。

大きい遠心力に起因して、導体を回転子の鉄心に動かないように固定することが極めて重要である。このような回転子及びその要素は、この遠心力に耐える必要がある。駆動時に導体中に発生する熱に起因して、これらの導体を効率的に冷却することを保証することも同時に重要である。

一般に、複数の溝が設けられることによって、導体が、半径方向からこれらの溝の中に入れら、引き続きこれらの溝の半径方向の外周面上でキー又はリングによって終端されることによって、回転子が適切に製造される。これによって同時に、これらの導体が、遠心力に対して固定される。したがって導体のスタックが、これらのキー又はリングによって半径方向に保持される。中間空間が導体と溝の側壁との間に形成されるか、又は、軸線方向の及び／又は半径方向の孔が導体中に若しくは導体間に配置されていることによって、このような設備が冷却される。冷却ガスが、これらの孔を通じて循環される。このような配置は、例えばスイス国特許発明第638349号明細書又はスイス国特許発明第649422号明細書中に記されている。
スイス国特許発明第638349号明細書 スイス国特許発明第649422号明細書

本発明の課題は、別の簡単でかつ信頼性の高い回転子の構造を提供することにある。この回転子の場合、コイルの導体が良好に固定されている。そしてこの回転子は、強い磁界を作ることができる。回転式電気機械用のこの回転子は、突極間に軸線方向の導体を収容する凹部を有する。

この課題は、本発明により、軸線方向のスロットが第１手段を形成しつつ凹部内に形成されていること、及び、軸線方向の導体が対応する第２手段によって形成されていることによって解決される。この場合、第１手段及び第２手段が、作用連結している。その結果、これらの軸線方向の導体が、特に遠心力及びねじり強さに対抗して軸線方向のスロット内に固定される。

したがって本発明の対象は、請求項１に記載の回転子及び請求項１４に記載の方法である。

本発明の本質は、導体を回転子の鉄心の溝に沿って単純に入れる代わりに、凹部を上述したスロットによって構成する点にある。この場合、第１手段が、これらのスロット内に設けられている。これらの第１手段は、軸線方向の導体の直接な固定を可能にする。このことを可能にするため、これらの導体は、第２手段と共に適切に構成されている。これらの第２手段は、これらの第１手段との相互作用によって導体をスロット内に直接固定することを可能にする。従来の技術によれば導体は、一般に特殊なキー又はリングが設けられている溝に沿って固定され、これらのキー又はリングは、導体の表面（外周面）上で挿入され、これらのキー／リングは、駆動時に導体によって発生する全遠心負荷に適切に耐える。その一方で本発明の場合は、回転子の駆動時の遠心負荷が、第１手段と第２手段との相互作用によって直接受けられる。したがって、キー又はリングのような追加の部材は必要ない。このことは、コストを下げる。さらに導体を回転子の鉄心に対して直接固定するために、簡単に組み立てて維持することのできる簡単で丈夫な構造が実現可能になる。さらに導体は、通常よりも大きい断面を有する。このことは、低電圧絶縁を可能にする。隣接したスロット内に配置されている隣接した導体間のこの絶縁は、空隙／スリットによって保証され得る。冷却空気が、この空隙／スリットを流れる。

本発明の好適な第１実施形では、第１手段は肩の形態でスロット内に形成されている。これらの肩は、少なくとも１つの面を有する。この面は、第２手段を半径方向に支持することを可能にする。これによって、導体に作用する遠心力の直接な吸収が可能になる。（軸の軸線対して接線方向に延在している面が自由に使用できるために）特にこれらの肩は、軸線方向の全スロットにほぼ沿って延在していて、かつ好ましくはこれらのスロットの両面に対して対称に配置されている。したがって第２手段が、これらの肩とスロット内で相互作用するように形成されている。これらの第２手段は、凹部（又は肩）の形態で軸線方向の導体内に形成されている。これらの第２手段自体が、スロットの全ての肩に当接する。特にこれらの凹部は、軸線方向の全導体にほぼ沿って延在していて、好ましくは軸線方向のこれらの導体の両側に対して対称に配置されている。第１手段及び第２手段が、軸の近くに、すなわち突極間のこれらの凹部の低部の近くに配置されている場合、特に簡単な構造が可能である。例えば、好ましくは導体内の凹部が、軸線方向の導体の（回転子に対して）半径方向の内側領域内に配置されていて、したがってスロット内の肩が、回転子の凹部の底部の近くに、すなわち回転子の軸の近くに配置されている場合に、このことは可能である。このとき、これらの軸線方向の導体は、常にこれらのスロットから凹部方向に突出してもよく（任意の導体）、かつ突極の外径に一致する直径と同一面で終端する。この場合、導体の外周に突出している領域内の中間空間が、隣接したスロット内の隣接した導体間にある。

本発明の別の好適な実施形は、軸線方向のスロットがダブテールスロットとして回転子の鉄心内に（Ｔ字状やＶ字状等に）形成されていること、及び、軸線方向の導体が対応する（同様にＴ字状やＶ字状等の）ダブテール領域を有し、この対応するダブテール領域は、上述したダブテールスロット内に収まることを特徴とする。特にＴ字状のスロット、すなわち両側上の２つの対称な肩を有するスロットが、鍛造されたフレームから簡単に製造され得かつ導体の良好で強固な固定を可能にする。同様に導体の対応するこのＴ形が、簡単にフライス加工され得るか又は引き伸ばされ得る。

特に簡単な実施形は、単一の軸線方向の導体が１本の軸線方向のスロット内に配置されていること（従来の技術によれば一般に多数の導体が１本の溝内に配置される）、及び、特に好ましくは軸線方向の導体の半径（すなわち、半径方向の）高さがその外周の幅（これらの幅の少なくとも下の部分がスロットの幅にほぼ一致する）よりも遥かに大きいことを特徴とする。この場合、特に導体は、台形の形をなす。すなわちこの軸線方向の導体の半径方向の内面が、半径方向の外面よりも小さい。このとき、単一の導体が、回転子の与えられている角度位置に対して半径方向だけに配置されている。

本発明の回転子の別の簡単な構造は、回転子の鉄心内の軸線方向の導体を回転子に対して軸線方向に軸線方向のスロット内に嵌装することを可能にする。特に第１手段及び第２手段が全てのスロットに沿ってかつ全ての導体に沿って延在している場合、このことは、一方では回転子の鉄心と導体とを強固にかつ直接に接触可能にし、同時に簡単な製造及び簡単な組み立てを可能にする。

本発明の別の好適な実施形は、軸線方向のスロットの深さが軸線方向の導体の任意の半径高さよりも遥かに小さいこと、すなわち軸線方向の導体が回転子の鉄心内のスロットから導体用の凹部がある領域方向に突出していることを特徴とする。特に軸線方向の導体の突出している部分が、相対的に互いに固定されかつ同様に導体が配置されていない回転子の鉄心の突極に対して固定される。深い中間空間が、これらの突出している部分間にある（この深い中間空間は、電気的な絶縁を保証しかつ冷却空気の循環を可能にする）。このことは、第３手段が半径方向の外面上で隣接した軸線方向の導体間に配置されていてこれらの導体を所定の間隔で保持しかつこれらの導体を外周方向に沿って安定化することによって解決される。

特にこれらの第３手段は、凹部と相互作用するキー又はロッドの形態で形成されている。これらの凹部は、軸線方向の導体内に設けられている。この場合、特にこれらのキーは、軸線方向の導体の長手方向にほぼ沿って延在している。その結果、冷却空気の循環用の軸線方向の流路が、回転子の鉄心とキーとの間にある。選択的に、これらのキーは、半径方向の孔をさらに有するか又はその一部を遮断して冷却空気の半径方向の少なくとも一部の循環を可能にする。この構造は、回転子の特に効率的な冷却を可能にする。

軸線方向の導体及びそれらの端部連結部が作られている材料に関しては、アルミニウム若しくは銅又はこれらの金属の少なくとも１つを母材とした合金が使用される。特に単一の軸線方向の導体が、軸線方向のスロット内に配置されている。この場合、１つの軸線方向の導体が、1000〜4500mm² の範囲内の、特に2000〜4000mm² 範囲内の断面を有する。

本発明の別の好適な実施形では、導体のない領域（突極領域）が回転子面に沿って配置されている。導体が、これらの領域の周りに少なくとも１つのコイルで巻かれている。この場合、これらのコイルの軸線方向の領域が、上述した軸線方向の導体によって形成される。これらの導体は、上述した軸線方向のスリット内に配置されている。この場合、これらのコイルの半径方向の領域が、（一般にリングセグメントの形態の）少なくとも１つの端部連結部によって形成される。この端部連結部の端部側が、突極の外側に配置されている、すなわちこれらの突極に隣接して配置されている。端部連結部を軸線方向のスロット内に固定するため、特に遠心力及びねじり強さに対抗して固定するため、この少なくとも１つの端部連結部は、同様に第１手段と相互作用する第２手段を有する。回転子の鉄心内のスロットは、軸線方向の導体よりも長い。このことは、スロット内に設けられている肩を利用して端部連結部もこれらのスロット内に固定することを可能にする。これらの端部連結部を軸線方向の導体と同様に固定することには、回転力又はねじり強さに起因した導体（軸線方向の導体及び端部連結部）の嵌装量が軸線方向の導体とに対しても端部連結部とに対しても等しいという利点がある。このことは、端部連結部と軸線方向の導体との間の接合部分に対する負荷を回避する。これらの端部連結部の安定性を向上させるため、第１手段を有する別の軸線方向のスロットを導体のない領域の外側の端部側にさらに配置することが可能である。この場合、別の第２手段が、少なくとも１つの端部連結部に対して適切に配置されている。これらの第１手段は、上述したように好ましくは肩の形態で形成されている。これらの第１手段は、特にスロットの両側に対して対称にｗんざいしている。したがって、これらの第２手段は、これに応じて端部連結部の主方向に対して垂直に延在している凹部の形態で端部連結部の（軸面のリングセグメントに沿って配置されている）突出部内に形成されている。

これらの端部連結部が、個別の導体でありかつ（スロット当たりの）個別の軸線方向の導体と同じ高さである場合、端部連結部の特に簡単な構造も可能である。この場合、特に端部連結部の半径方向の高さは、その軸線方向の幅よりも遥かに大きい。コイルが１つだけある場合、端部連結部が１つだけ突極領域の各面上で必要である。多数のコイルがある場合は、端部連結部が、互いに並列にかつ軸の主軸線に対して垂直に配置されている。

本発明のもう１つの好適な実施形にしたがって、端部連結部が、ピン又はボルトを利用して軸線方向の導体に導電連結されている。この連結部分は、特に導電性の接着剤を利用して溶接，高温はんだ付け又は貼付してもよい。また、これらの連結手段を組み合わせてもよい。例えばピン又はボルトを導電性の接着剤と組み合わせると、特に簡単でかつ高信頼性の連結を端部連結部と軸線方向の導体との間で可能にする。

特に回転子の鉄心内の軸線方向の導体だけが嵌装されるのではなくて、端部連結部も回転子の鉄心内の軸線方向から軸線方向のスロット内に嵌装され得る。

本発明のその他の好適な実施形は、従属請求項中に記載されている。

本発明は、上述したような回転子を取り付ける方法に関する。この方法は、個々の一体的な軸線方向の導体が回転子の鉄心内で軸線方向から軸線方向のスロット内に嵌装されることを特徴とする。この構成は、特に簡単でありかつ非常に安定な連結を回転子の鉄心と導体との間で可能にする。これらの軸線方向の導体は、キー又は膨張可能なチューブを利用してスロット内でさらに固定され得る。これらのキー又は膨張可能なチューブは、軸線方向の導体に沿って設けられている第２手段の肩を対応する第１手段、すなわち例えば同様に回転子の鉄心のスロットに沿って配置されている肩に対して押圧する。このことは、遠心力に対して予備負荷を与える。部品点数が少なくかつ特別な工具が必要でないために、この組み立ては現場で簡単に実施できる。この場合、導体及び回転子の鉄心は、別々に供給される。

本発明の方法の別の好適な実施形は、個々の一体的な軸線方向の導体と端部連結部とが交互にステップごとに回転子の鉄心内で回転子に対して軸線方向に軸線方向のスロット内に嵌装されることを特徴とする。この場合、これらの軸線方向の導体及び端部連結部は、ステップごとに互いに導電連結される。その結果、連続するコイルが、回転子の導体のない領域の周りに形成される。したがって、最初に回転子の鉄心の突極領域に隣接した軸線方向の導体が、対応するスロット内に嵌装され、次いで角のある（円周状の）凹部を有する対応する端部連結部が嵌装される。その結果、軸線方向の導体の端部が、端部連結部の内面に当たり、軸線方向のスロット内に軸線方向から嵌装される。引き続き、軸線方向の導体が、ボルトで固定され、高温はんだ付けされ、溶接され（例えば、ＭＩＧ，ＴＩＧ，電子ビーム溶接，レーザー溶接等）、接着され（導電性の接着剤）若しくはねじで固定され等され又はこれらの組合せによって使用されることによって、この軸線方向の導体は、端部連結部に電気的に連結される。軸線方向の導体を所定の間隔で保持し、これらの軸線方向の導体を外周方向に安定化するために必要である場合は、軸線方向の導体の半径方向の外部領域内で第３手段を隣接した軸線方向の導体間で回転子に対して軸線方向から嵌装してもよい。

本発明の方法のその他の実施形は、従属請求項中に記載されている。

図中には、本発明の好適な実施形が示されている。

図面は、本発明の好適な実施の形態を示すものの限定するものではない。図１は、回転子１の鍛造品の投影図である。この回転子１は、まだ加工されていない、すなわちスロットがない。軸の駆動端部２が既に認識できる。この駆動端部２の場合、連結部が、タービンに対して配置されている。軸のいわゆる非駆動端部３が、軸の他方の端部に配置されている。そこには、一般に励磁機又はスリップリングが配置されている。中央領域内では、導体のない領域又は回転子の突極領域４が既に認識できる。回転子の鉄心は、鋼から作られている。

図２は、機械加工された後の回転子の鉄心５を示す。図２ａは回転子５の投影図である一方で、図２ｂ）は、この回転子の鉄心５の側面図である。この中央の領域内には、２つの突極領域４が配置されている。これらの突極領域４には、導体がない。導体のコイルがこれらの突極領域４の周りに巻かれる。突極の数に応じて、４，６個のこのような導体のない領域４が存在してもよい。２つの凹部８が、これらの導体のない領域４間に配置されている。軸線方向の導体をこれらの凹部内に設置することができる。導体のない領域４の直近の軸の端部に対して、端部連結部の領域が、駆動端部６と非駆動端部７とに対して配置されている。軸線方向の導体用の凹部８及び端部領域６，７が、軸線方向のスロットを有する。軸の全長ａは、5100mmである。突極領域の長さｓは、約2400mmである。

図２ｃ）は、図２ｂ）中の線Ａ−Ａに沿った断面図、すなわち駆動端部に対する端部連結部の領域の軸の軸線に対して垂直な断面図である。軸線方向のスロット９は、ダブテールスロットとして形成されている。これらのスロット９は、回転子の鉄心の全中央領域に沿って、すなわち軸線方向の導体用の凹部８内及び領域６，７内に延在している。より短いスロット２４は、同じ断面を有する。これらのスロット２４は、駆動端部６に対する端部連結部の領域内だけに存在する。図２ｆ）は、図２ｃ中に示されている部分Ｄを示す。スロット９は、22mmの幅ｈを有する。この幅ｈは、スロットの出口で13mmの幅ｉに狭くなる。これに応じて、２つの対称な肩１０が、スロットの各面上にある。半径方向のこれらの肩の厚さ１は、10mmである。スロット間には、5.9mm の幅ｋの壁がある。１本のスロットが、５°ごとに配置されている。すなわち、72本のスロット９が、全円周の周りにある。

図２ｄ）は、軸の軸線に対して垂直な図２ｂ）に沿った断面図である。ここでは、スロット９が中央領域内の軸線方向の導体用の凹部８内だけにあることが認識できる。凹部８の領域内の直径ｅは 600mmである一方で、導体のない領域内の直径は900mm である。図２ｅは、図２ｂ中の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。対応する部分Ｅが、図２中に示されている。非駆動端部７に対する端部連結部の領域内には、スロット９が軸の全円周の周りにより深く形成されている。このことは、図２ｇ）中で認識され得る。そこでは、スロットの深さｇが40mmである。この深さから見た場合、これらのスロットは、図２ｆ）中に示されているのと同じ幾何構造を有する。これらのスロットのより大きい深さは、導体の最も内側のコイル（特に最も内側の端部連結部）を軸の非駆動端部３に対して配置されている励磁機に連結するために使用され得る。さらにこれらのより深いスロットは、導体がスロット内に嵌装されているときに、冷却空気を軸線方向に回転子の鉄心の中央領域に供給するために使用される。この場合、スロットを駆動端部２に対してより深く形成してもよい。

図３は、回転子の鉄心の投影図である。この回転子の鉄心の場合、（導体のない上領域４の下に目視不能に隠れている）軸線方向の第１導体が、導体のない領域４の直近の第１スロット９内に嵌装されている。軸線方向の端部が端部連結部の側面に当たるように、軸線方向の導体と端部連結部との間の連結が実現される。

さらに第１端部連結部１１が、回転子の非駆動端部７に対する端部連結部の領域内のスロット２４内に嵌装されている。この第１端部連結部１１は、角のある（円周状の）凹部を有する。この凹部の一方の面（観察者に面した面）は、導体のない領域４の面に当接する一方で、この凹部の（目視不能な）他方の面は、軸線方向の導体の端面と端部連結部１１の側面との接合を可能にする。端部連結部１１は、スロット２４に係入しかつ端部連結部１１を回転子の鉄心に対して固定する突出部を内径面に有さない。同様に、コレクタリング１２が目視可能である。このコレクタリング１２は、導体のコイルに電気的に連結されている。特に、導体が上述されているように深いスロット内に配置されていることによって、これらのリング１２の１つが、第１端部連結部１１に連結されている。

図３ｂ）は、どのようにしてリング１２が深いスリット２５内に配置されている導体を介してコイルの突極によって端部連結部１１に連結されているかを示す。

端部連結部を遠心力に対抗してさらに固定するため、包囲する溝を端部連結部の周囲面に沿って設けること、及び、回転子を完全に組み立てた後に包囲する保持リングをこれらの溝内に挿入することが可能である。これらの保持リングは、金属ケーブル又は繊維で補強した合成樹脂ストランドでもよい。補強材料（炭素繊維，ガラス繊維，アラミド繊維等）から成るストランドが挿入されマトリックス材料が添加されることによって、これらの金属ケーブル又はストランドは、組み立て時にこれらの溝内に完全に成形され得る。

（双方とも銅又はアルミニウムから成る）軸線方向の導体と端部連結部との間の電気的でかつ機械的な連結は、溶接，ピン，ボルト又はこれらの組合せによって実現される。この場合、両導体は、個別の導体である（導体の層ではない）。これらの導体は、導体のない領域４と導体の凹部８との間の半径の相違にほぼ一致する高さを有する。特に、ピン／ボルトを導電性の接着剤と組み合わせることが適している。接着剤の使用は、より簡単な取り付け及び導体間の十分な電気的な連結を可能にする。可能な導電性接着剤を表１中に示す。

表１：導体の接合用の導電性接着剤。

図４ａ）は、完全に組み立てられた回転子１４の投影図である。図４ｂ）は、その側面図である。この場合、全ての軸線方向の導体１３及び全ての端部連結部１１が嵌装されている。導体１１，１３の気密パックが認識され得る。これらの導体１１，１３は、両側の導体のない領域４の周りにコイルを形成する。これらの個々の導体は、ラッカー層によって又は絶縁表面層によって互いに絶縁され得、空隙が特にこれらの導体間に設けられる。これらの空隙は、軸線方向又は半径方向の冷却空気の循環を可能にする。図５は、駆動端部６に対する端部連結部の領域の詳細な投影図である。

360 °全体を包囲する突極用の連結リング２６が、軸の非駆動端部３に対して存在する（非駆動端部に対しては偶数個のコイル、駆動駆動側２に対しては奇数個のコイル）。この連結リングは２つの対称な経路を提供するので、この連結リング２６は、半分の幅である。これは、中心面に対して配置された導体に連結する連結部分である。このリング２６は、回転子のコイルの両極間の連結を保証する（図４ａ）。

図６は、軸線方向の導体１３の軸線方向の一部を示す。この軸線方向の導体は、円錐形をなす。すなわち、軸の中心軸線の近くの側の内面上のこの円錐形の幅ｎは、18.5mmである。その一方でその外周面の幅ｗは、31.3mmである。凹部１８が、下端から約o=15mmだけ離れて導体の両側に存在する。これらの凹部１８は、回転子の鉄心の肩と相互作用させるために設けられている。この凹部１８は、導体１３の下端部１７と中央部分１９との間にある。これらの凹部の半径方向の幅ｐは、12mmである。このことは、導体の中心幅ｑを11mmにする。

少なくとも一対の凹部２０が、導体の中央部分１９と上端部２１との間で導体１３の両側にある。これらの凹部は、u=8mm だけ導体の上縁部から離れていてかつ6mm の半径方向の幅ｖを有する。導体１３が、回転子の鉄心内で又は回転子の鉄心の軸線方向のスロット９内で軸線方向に嵌装された後に、隣接した導体が互いに離れている。この場合、半径方向に延在している空隙が、これらの間にある（図７参照）。個々の軸線方向の導体を外周方向に互いに固定するため、及び個々の平行な導体間の冷却空気の制御された循環を保証するため、軸線方向に延在しているキー又はロッド２２が、同様に軸線方向から導体１３間に嵌装されている。この場合、凹部２０が使用される。このことは、図７の左部分に示されている。導体間（導体と凹部８の縁部に対する回転子の鉄心の導体のない領域４との間）のこうして形成された軸線方向の流路２３は、軸線方向の冷気の循環を可能にする。キー２２が半径方向に孔を有する場合、これらの軸線方向の流路内で循環される冷却空気の少なくとも一部が、半径方向に迂回される。

この特別な場合、導体１３はさらに形成されていないものの、軸線方向の冷却孔を導体内にさらに設けて導体の中央を冷却することが可能である。さらに、このような回転子を超伝導回転子の構造に対して使用することが可能である。

明らかに、ここで説明した２極配置は、思想の範囲を限定しない。より多い極数も簡単に実現できる。

鍛造品の投影図である。 ａ）鍛造された回転子の正面図である；ｂ）軸の側面図である；ｃ）図２ｂ）中の線Ａ−Ａに沿った断面図である；ｄ）図２ｂ中の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である；ｅ）図２ｂ中の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である：図２ｃ）中のＤに相当する部分図である；ｇ）図２ｅ中のＥに相当する部分図である。 ａ）嵌装された第１端部連結部を有する回転子の投影図である；ｂ）導体を有するコレクタリングの投影図である。このコレクタリングは、これらの導体を端部連結部に連結させる。 ａ）全ての軸線方向の導体及び嵌装される端部連結部を有する回転子の投影図である；ｂ）全ての軸線方向の導体及び嵌装される端部連結部を有する回転子の側面図である。 図４の一部の投影図である； 軸線方向の導体の軸線方向の一部を示す； 全ての軸線方向の嵌装された導体及び（上に）嵌装された端部連結部を有する回転子の軸線方向の一部を示す。

符号の説明

１ 回転子の鍛造品
２ 軸の駆動端部
３ 軸の非駆動端部
４ 回転子の導体自由領域又は突極領域
５ 鉄心
６ 駆動端部の端部連結領域
７ 非駆動端部の端部連結領域
８ 軸線方向の導体用凹部
９ 軸線方向のダブテールスロット
１０ ９の肩
１１ 端部連結部
１２ 回転リング，コレクタリング
１３ 軸線方向の導体
１４ 回転子
１５ 端部連結部のダブテール領域
１６ １５間の凹部
１７ １３のダブテール領域
１８ １３の下凹部
１９ １３の中央領域
２０ １３の上凹部
２１ １３のヘッド領域
２２ キー
２３ 冷却媒体（気体又は液体、例えば冷却空気）用の軸線方向／半径方向の流路
２４ 軸線方向の端部連結部用のスロット
２５ 冷却媒体供給用の深いスロット
２６ 突極用の連結リング

Claims (17)

1. 導体（１３）を収容する軸線方向のスロット（９）を有する回転子の鉄心（５）を備えた回転式電気機械用の回転子（１４）において、軸線方向のスロット（９）は、第１手段（１０）を形成しつつ形成されていること、及び、軸線方向の導体（１３）は、対応する第２手段（１８）によって形成されていて、この場合、この第１手段（１０）及びこの第２手段（１８）は、相互に作用し、その結果、これらの軸線方向の導体（１３）が、特に遠心力及びねじり強さに対抗して軸線方向のスロット（９）内に固定されることを特徴とする回転子（１４）。
2. 第１手段は、肩（１０）の形態で形成されていて、この場合、これらの肩（１０）は、好ましくは全ての軸線方向のスロット（９）にほぼ沿ってかつ好ましくはこれらのスロット（９）の両側に対して対称に延在していること、第２手段は、凹部（１８）の形態で軸線方向の導体（１３）内に形成されていて、これらの第２手段は、好ましくは全ての軸線方向の導体（１３）にほぼ沿ってかつ好ましくはこれらの軸線方向の導体（１３）の両側に対して対称に延在し、この場合、特にこれらの凹部（１８）は、軸線方向の導体（１３）の半径方向の内側領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転子（１４）。
3. 軸線方向のスロット（９）は、ダブテールスロット（９，１０）として回転子の鉄心（５）内に形成されていること、及び、軸線方向の導体（１３）は、対応するダブテール領域（１７）を有し、これらの導体（１３）は、これらのだブテールスロット（９）内に嵌装することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子（１４）。
4. 単一の軸線方向の導体（１３）がそれぞれ、１つの軸線方向のスロット（９）内に配置されていること、及び、軸線方向の導体（１３）の半径方向の高さ（ｓ）が、この導体（１３）の円周面の幅（ｎ，ｗ）よりも遥かに大きく、この場合、特に軸線方向の導体（１３）の半径方向の内面上のこの幅（ｎ）が、軸線方向の導体（１３）の半径方向の外面上の幅（ｗ）よりも狭いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
5. 回転子の鉄心（５）内の軸線方向の導体（１３）が、回転子に対して軸線方向に軸線方向のスロット（９）内に嵌装され得ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
6. 軸線方向のスロット（９）の深さ（ｆ，ｇ）は、軸線方向の導体（１３）の半径方向の高さ（ｓ）よりも遥かに小さいこと、及び、第３手段（２２）が、軸線方向の導体（１３）の半径方向の外面上で隣接した軸線方向の導体（１３）間に配置されていて、これらの導体（１３）を所定の間隔で保持し、これらの導体（１３）を円周方向に安定化することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
7. 第３手段は、キー（２２）の形態で形成されていて、これらの第３手段は、軸線方向の導体（１３）内に設けられている凹部（２０）と相互作用し、この場合、特にこれらのキー（２２）は、軸線方向の導体（１３）の長手方向に沿って延在し、この場合、冷却空気の循環用の軸線方向の流路（２３）が、回転子の鉄心（５）とキー（２２）との間にあり、この場合、これらのキー（２２）は、半径方向の孔を選択的にさらに有し、これらの孔は、冷却空気の少なくとも一部を半径方向に循環させることを特徴とする請求項６に記載の回転子（１４）。
8. 軸線方向の導体（１３）は、アルミニウム又は銅から作られていること、及び、特に単一の軸線方向の導体（１３）は、軸線方向のスリット（９）内に配置されていて、この場合、１つの軸線方向の導体（１３）が、1000〜4500mm² の範囲内の、特に2000〜4000mm² 範囲内の断面を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
9. 導体のない領域（４）が、回転子に配置されていて、導体（１１，１３）が、これらの領域（４）の周りに少なくとも１つのコイルのの状態で巻かれていること、これらのコイルの軸線方向の領域が、軸線方向の導体（１３）によって形成され、これらの導体は、軸線方向のスロット（９）内に配置されていること、これらのコイルの半径方向の領域が、少なくとも１つの端部連結部（１１）によって形成され、これらの端部連結部（１１）の端部が、導体のない領域（４）の外側に配置されていること、及び、これらの端部連結部（１１）を特に遠心力及びねじり強さに対抗するように軸線方向のスロット（９）内に固定するため、同様にこれらの端部連結部（１１）の少なくとも１つが、第１手段（１０）と相互に作用する第２手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
10. 第１手段（１０）を有するさらに別の軸線方向のスロット（２４）の端部（６，７）が、導体のない領域（４）の外側に配置されていること、別の第２手段（１８）が、少なくとも１つの端部連結部（１１）に対して配置されていて、この場合、これらの第１手段は、肩（１０）の形態で形成されていて、これらの肩（１０）は、スロット（２４）の両側で特に対称に延在していること、及び、これらの第２手段は、端部連結部（１１）の主方向に対して垂直に延在している対応する凹部（１８）の形態で端部連結部（１１）の突出部内に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の回転子（９）。
11. 端部連結部（１１）は、個々の軸線方向の導体（１３）と同じ高さを有する個々の導体であること、及び、端部連結部（１１）の半径方向の高さは、これらの端部連結部（１１）の軸線方向の幅よりも遥かに大きいことを特徴とする請求項９又１０に記載の回転子（１０）。
12. 端部連結部（１１）は、ピン，ボルト，溶接，高温はんだ付け，接着を利用して、特に導電性の決着剤又はこれらの組合せによって 軸線方向の導体（１３）に導電連結されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
13. 端部連結部（１１）は、回転子の鉄心（５）の軸線方向から軸線方向のスロット（９，２４）内に嵌装され得ることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
14. 軸線方向のスロット（９）の少なくとも一部が、軸線方向の導体（１３）の脚領域（１７）よりも深く、その結果、より深いスロット（２５）が存在し、冷却媒体が、これらのスロット（２５）を流れ得るか又はコイルに直接属さない導体内に流入され得ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の回転子（１４）。
15. 個々の一体的な軸線方向の導体（１３）が、回転子の鉄心（１５）の軸線方向から軸線方向のスロット（９）内に嵌装される請求項１〜１４のいずれか１項の回転子（１４）を取り付けることを特徴とする方法。
16. 個々の一体的な軸線方向の導体（１３）と端部連結部（１１）とが交互にステップごとに回転子の鉄心（５）内で回転子に対して軸線方向に軸線方向のスロット（９，２４）内に嵌装され、この場合、これらの軸線方向の導体（１３）及び端部連結部（１１）は、ステップごとに互いに導電連結され、その結果、連続するコイルが、回転子の導体のない領域（４）の周りに形成され、この場合、場合によっては軸線方向の導体（１３）の半径方向の外側領域内に、第３手段（２２）が、回転子に対して軸線方向から隣接した軸線方向の導体（１３）間に嵌装されてこれらの軸線方向の導体（１３）を所定の間隔で保持しかつこれらの軸線方向の導体（１３）を円周方向に安定化することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の回転子を取り付けるための請求項１５に記載の方法。
17. 端部連結部（１１）は、ピン，ボルト，溶接を利用して、特にＭＩＧ又はＴＩＧを利用して、特に導電性の接着剤又はこれらの接合手段の組合せを利用して軸線方向の導体（１３）に導電連結されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。

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