JP2006340488A - Rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定子鉄心の巻線スロットに内に格納される電機子巻線の素線導体に転位する部分を形成した回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine in which a dislocation portion is formed in a wire conductor of an armature winding housed in a winding slot of a stator core.
従来の回転電機では、図24の回転電機電機子の断面図に示すように、図示していない回転子の回転軸心に沿うように延在する複数の巻線スロット10を設けた固定子鉄心3と、巻線スロット10に埋設され、かつ積み重なる多数の素線導体5でそれぞれ構成される上コイル2c、下コイル2dからなる電機子巻線2と、固定子鉄心3内の径方向に複数の通風ダクトから構成されており、素線導体5は、巻線スロット10内に格納された部分で、巻線スロット10の延在方向に向かって連続的に捩られて、代表的には360度転位するように形成され、固定子鉄心3の両側面より外側に突き出る電機子巻線2の両側部で素線導体5は短絡されている。
In the conventional rotating electric machine, as shown in the sectional view of the rotating armature of FIG. 24, a stator core provided with a plurality of
このような構成の多重素線導体に交流電流が流れる場合には、巻線スロット10を周方向に横切る漏れ磁束が発生し、これによって多重素線導体の長手方向の各部分における素線導体5の間に電圧が誘起される。そして、任意の素線導体対において、巻線導体の全長にわたる各素線導体の誘起電圧に非常に大きな差が生じると、閉ループ状の素線導体対には大きな循環電流、すなわち素線導体対を循環する電流が流れ、電流損失が増大するとともに素線導体内部で発生する熱も増大する。
When an alternating current flows through the multiple strand conductor having such a configuration, a leakage magnetic flux that crosses the
そこで、素線導体の全長にわたって各素線導体間に誘起される電圧をほぼ等しくして循環電流が流れないようにするため、素線導体を各種の方法によって転位することが行われている。 Therefore, in order to prevent the circulating current from flowing by making the voltages induced between the strand conductors substantially equal over the entire length of the strand conductors, the strand conductors are transposed by various methods.
ここで、図25から図27を参照して従来の技術である、素線導体の転位について説明する。この素線導体の転位は、素線導体を巻線スロットの延在方向に向かってねじることにより、各素線導体の位置を順次変更させたもので、素線導体の断面において、ある素線導体が断面中心の周りを円状に移動すると考え、その回転の角度で転位の程度を表す。各素線導体が、素線導体断面において全ての位置を経て巻線スロットの反対端で出発した位置と同じ位置になる転位は、360度転位といい、計2周して上記の同じ位置になる転位を720度転位という。 Here, with reference to FIGS. 25 to 27, the dislocation of the wire conductor, which is a conventional technique, will be described. This dislocation of the wire conductor is a device in which the position of each wire conductor is changed sequentially by twisting the wire conductor toward the extending direction of the winding slot. Considering that the conductor moves in a circle around the center of the cross section, the degree of dislocation is expressed by the angle of rotation. The dislocation where each strand conductor goes to the same position as the starting position at the opposite end of the winding slot through all positions in the section of the strand conductor is called 360-degree dislocation. This dislocation is called 720-degree dislocation.
図25は360度転位の素線構成を表す模式図であり、図示していない回転子の回転軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設けた固定子鉄心3と、前記巻線スロットに埋設され、かつ積み重なる多数の素線導体5で構成される電機子巻線2と、固定子鉄心内の径方向に複数の通風ダクト4から構成されており、素線導体5は、巻線スロット内に格納された部分で、巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて360度転位するように形成され、固定子鉄心3の両側面より外側に突き出る電機子巻線2の両側部で素線導体5は短絡されている。
FIG. 25 is a schematic diagram showing the configuration of a strand of 360 ° dislocation, and the
図25には2つの代表的な素線導体5a、5b間に鎖交する磁束を示しており、図では、鉄心部分の鎖交磁束を16a〜16cと示しているが、例えば16aと16cの和は16bに等しくなり、巻線スロット内で鎖交する磁束による素線導体5a、5b間の誘起電圧が相殺されるような構成となっている。
FIG. 25 shows the magnetic flux interlinking between two
しかし、巻線スロット内では360度転位が施されているが、巻線スロット外では転位されていないので、回転電機の端部側の漏れ磁束16x、16yによって不平衡電圧が発生し、素線導体5a、5b内には循環電流が生じている。
However, although a 360-degree dislocation is performed in the winding slot but is not dislocated outside the winding slot, an unbalanced voltage is generated by the leakage
上述のようにこうした回転電機の端部には漏れ磁束があるため、これにより巻線導体の端部に電圧が誘起され、素線導体内に循環電流が流れて電流損失が発生する。この損失を低減するためには、素線導体の両端部における素線導体の位置を逆転し、同一素線導体の両端部に誘起される各電圧の方向を互いに逆にしてこれらを相殺すればよい。これは素線導体を巻線スロット内で540度転位、すなわち1回転半の転位をすることで実現できる。 As described above, since there is a leakage magnetic flux at the end of such a rotating electrical machine, a voltage is induced at the end of the winding conductor, and a circulating current flows in the strand conductor to generate a current loss. In order to reduce this loss, the positions of the wire conductors at both ends of the wire conductor are reversed, and the directions of the voltages induced at both ends of the same wire conductor are reversed to cancel each other. Good. This can be realized by performing a 540-degree dislocation within the winding slot, that is, a one-half rotation.
図26は540度転位の素線構成を表す模式図であり、図25と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIG. 26 is a schematic diagram showing a strand configuration of 540-degree dislocation. The same components as those in FIG.
図26において、転位ピッチは両端部から鉄心長Lsの1/4Lsの範囲で中央部の半分であり、すなわち、両端部から鉄心長の1/4の範囲及び中心部の鉄心長の1/2の範囲で、それぞれ180度の転位がなされている。素線導体5a、5b間の鎖交磁束16aと16eの和は16cに等しく、16bと16fの和は16dに等しくなるので、巻線スロット内の鎖交磁束では素線5a、5b間の誘起電圧は相殺される。また、巻線スロット外では16xと16yに鎖交する磁束がそれぞれ相殺しあうので、端部の漏れ磁束による循環電流も低減できることになる。
In FIG. 26, the dislocation pitch is a half of the central portion within a range of 1/4 Ls of the iron core length Ls from both ends, that is, a range of a quarter of the iron core length from both ends and a half of the iron core length of the center portion. Within these ranges, 180 degree dislocations are made. Since the sum of the interlinkage
また、図27は450度転位の素線構成を表す模式図であり、図25と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 FIG. 27 is a schematic diagram showing the configuration of a 450-degree dislocation strand. The same components as those in FIG.
図27において、転位ピッチは両端部から鉄心長Lsの1/8Lsの範囲で中央部の半分であり、すなわち、両端部から鉄心長の1/8の範囲及び中心部の鉄心長の3/4の範囲で、それぞれ180度、270度の転位がなされている。素線導体5a、5b間の鎖交磁束16a、16b、16d、16eの和は16cに等しくなるので、巻線スロット内の鎖交磁束では素線5a、5b間の誘起電圧は相殺される。また、巻線スロット外では16xと16yに鎖交する磁束の和は360度転位よりは小さくなり、端部の漏れ磁束による循環電流は360度転位よりは低減できる。
In FIG. 27, the dislocation pitch is a half of the central portion within a range of 1/8 Ls of the core length Ls from both ends, that is, a range of 1/8 of the core length from both ends and 3/4 of the core length of the center portion. Within these ranges, the dislocations are 180 degrees and 270 degrees, respectively. Since the sum of the interlinkage
上記の素線転位角度は、それぞれに、nを整数と360n度を加えた転位角度においても、同様の効果が得られる。 The same effect can be obtained even when the above-mentioned strand dislocation angles are dislocation angles obtained by adding n to an integer and 360 n degrees, respectively.
一方、図25のような端部側の漏れ磁束を相殺するため、非特許文献1や特許文献1〜2に示されているように、工夫が施され、端部の漏れ磁束による誘起電圧が生じさせる循環電流損失を低減する方法である。このうち、特許文献1は転位されていない部分を設けたものであり、また非特許文献1は転位角を360度から小さくするものであり、さらに特許文献2は450度転位の場合に転位勾配を変える位置を変えるものである。
On the other hand, in order to cancel the leakage flux on the end side as shown in FIG. 25, as shown in
特許文献3は、特許文献1における問題点、すなわち、素線導体の転位回数が多い場合や、巻線スロット軸長の短い場合には、転位ピッチが更に短くなり、素線導体が短絡するという問題点を改善するため、次のようにした発明である。すなわち、電機子巻線の素線導体は、固定子鉄心3の両側面より外側に突き出る電機子巻線の両端部を除いて巻線スロットの延在方向に向かって連続的にねじられて転位するように形成され、積み重ね方向の厚みを異ならしめた前記素線導体は、前記両端部では回転子の回転中心から放射方向に並ぶ前記素線導体を回転子に近い方に厚み厚いものが占めるようにした配置した回転電機である。特許文献3は、このように構成することにより、素線導体の抵抗値が小さくなり、電流発生損失を低減でき、また従来技術のように転位しない部分を設けていないので転位ピッチを短くする必要が無く、この結果循環電流損失を低減でき、電機子巻線の局部加熱を抑制できる。
特許文献4は、固定子鉄心の端部において短絡された巻線バーであって、この巻線バーである導体バーが、互いに電気的に絶縁された多数の導体素線から構成されており、該素線導体がレーブル原理に基づいて転位されており、両方の端部クリップセクションにおける導体素線と、アクティブパートセクションにおける導体素線とが互いに一緒に転位されている形式の巻線バーであり、このように構成することにより、ループ電流をさらに抑制することができ、ひいては導体バーにおける温度勾配パターンをさらに偏平化することができる。
以上述べた特許文献1〜4及び非特許文献1は、いずれも固定子巻線そのものを改善したものであり、本願発明のように固定子鉄心を改善したものではない。
次に、機内の冷却ガス通風経路を図28を用いて説明する。図28は、タービン発電機等の回転電機における冷却ガス通風経路の基本構成例である。 Next, the cooling gas ventilation path in the machine will be described with reference to FIG. FIG. 28 is a basic configuration example of a cooling gas ventilation path in a rotating electrical machine such as a turbine generator.
回転電機の固定子鉄心は鉄心抜板を積層するとともに、内側間隔片を所定の間隔で挿入して放射状の通風ダクト4を形成する。通風ダクト4は軸方向に一つ以上のセクションに分割し、鉄心の外径から内径側へ流れる給気セクションと内径から外径側へ流れる排気セクションに区切られる。図28は固定子鉄心3を2つの給気セクション4aと3つの排気セクション4bに分割した構成例であり、個々の通風ダクト4は省略している。
The stator iron core of the rotating electrical machine is formed by laminating iron core punches and inserting inner spacing pieces at a predetermined interval to form a
冷却ガスは回転子両端に取り付けた回転子ファン11から吐出され、回転子1、エアギャップ19および電機子巻線端部2bの3方向に分岐する。
The cooling gas is discharged from the
固定子への冷却ガスの供給は、ファン11から直接エアギャップ19に流れ込む通風経路からと、電機子巻線端部2bを冷却した後の冷却ガスを固定子鉄心3の給気セクション4aに導き行う。
The cooling gas is supplied to the stator from a ventilation path that flows directly from the
給気セクション4aに供給された冷却ガスは、通風ダクト4群を外径側から内径側へと流れ、固定子鉄心3および電機子巻線2を冷却した後、エアギャップ19に排出される。エアギャップ部19では、回転子1からの排気ガスおよびファン11から直接エアギャップ内に流れ込む冷却ガスと合流し、さらに排気セクション4bを内径側から外径側へ流れて、固定子鉄心3および電機子巻線2を冷却し、固定子外径側で合流する。固定子および回転子を冷却して高温となった冷却ガスは水冷式ガスクーラ12を通過して冷却され、風導を通って再び回転子ファン11へと循環する。
The cooling gas supplied to the
電機子巻線および界磁巻線はそれらを構成する絶縁物の耐熱性能により厳しく温度上限が制限されており、回転電機の設計においては、これらの温度が規格値以下に保たれるように設計する必要がある。 Armature windings and field windings are strictly limited by the heat resistance performance of the insulators that make them, and in the design of rotating electrical machines, these temperatures are designed to be kept below the standard value. There is a need to.
電機子巻線を効率よく冷却するためには、巻線温度が低い部位には冷却ガスを少なく高い部位に集中的に供給して、巻線温度を平準化することが望ましい。 In order to efficiently cool the armature winding, it is desirable to level the winding temperature by supplying a small amount of cooling gas to a high portion where the winding temperature is low and intensively supplying it to the high portion.
冷却ガスの供給量を調整する手段の一つとして固定子鉄心ダクトを軸方向に不等ピッチで配置する方法がある。タービン発電機の一般的な構造では、固定子端部からエアギャップに流入する冷却ガスは、ファンから直接供給されるためその他の部位と比較してガス温度が低く冷却上有利であることが多いため、例えば図29に示すように、鉄心端部側の通風ダクト4のピッチをその他の部位と比較して大きくして配置することが行われる場合がある。
As one of means for adjusting the supply amount of the cooling gas, there is a method of arranging stator core ducts at unequal pitches in the axial direction. In the general structure of a turbine generator, the cooling gas flowing into the air gap from the end of the stator is supplied directly from the fan, so the gas temperature is lower than other parts and is advantageous for cooling. For this reason, for example, as shown in FIG. 29, the pitch of the
固定子鉄心の磁性体の軸方向占積率が一様でないと、電機子巻線の素線間の誘起電圧のバランスが崩れて、素線間を循環する電流が生じ損失が増加する。特許文献3には、通風ダクト4の配置が軸方向に一様でない場合に生じる循環電流損失を低減するための方法が述べられているが、端部の漏れ磁束による誘起電圧が生じさせる循環電流損失の低減を目的としてものではない。
上述した従来技術において、素線導体の転位角度を360度より大きくする場合や、巻線スロット内において転位をしない部分を設ける場合には、転位ピッチが短くなり、素線導体の薄い絶縁を破損し、素線導体の短絡を起こす可能性があった。特に、素線導体の転位回数が多い場合や巻線スロット軸長の短い場合には、転位ピッチが更に短くなり、素線導体が短絡する可能性が増大する。 In the above-described prior art, when the dislocation angle of the strand conductor is larger than 360 degrees or when a portion where no dislocation is provided in the winding slot, the dislocation pitch is shortened and the thin insulation of the strand conductor is damaged. However, there was a possibility of causing a short circuit of the wire conductor. In particular, when the number of dislocations of the strand conductor is large or when the winding slot axial length is short, the dislocation pitch is further shortened, and the possibility that the strand conductor is short-circuited increases.
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、電機子巻線の転位角度や転位ピッチを従来技術から変更すること無く、固定子の端部の漏れ磁束による導体素線間の循環電流を低減でき、電機子巻線の損失増加及び局部過熱を抑制することのできる回転電機を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and without changing the dislocation angle and dislocation pitch of the armature winding from the prior art, between conductor wires due to leakage magnetic flux at the end of the stator. It is an object of the present invention to provide a rotating electrical machine that can reduce circulating current and suppress increase in loss of armature winding and local overheating.
前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、
回転軸が回転可能に支持された回転子と、
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360+360n度から450+360n度の範囲(nは0以上の整数)にある回転電機において、
前記素線導体の転位角度が両端部を基点として、90+360n度から270+360n度(nは0以上の整数)となる範囲内に、前記固定子鉄心の平均の磁性体占積率が、それ以外の部分よりも大きい、サブ鉄心部を形成したことを特徴とする回転電機である。
In order to achieve the object, the invention corresponding to claim 1 is:
A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is in a range of approximately 360 + 360 n degrees to 450 + 360 n degrees (n is an integer of 0 or more)
The average magnetic space factor of the stator core is within a range where the dislocation angle of the wire conductor is 90 + 360n degrees to 270 + 360n degrees (n is an integer of 0 or more) with both ends as the base points. The rotating electrical machine is characterized in that a sub iron core portion larger than the portion is formed.
本発明によれば、電機子巻線の転位角度や転位ピッチを従来技術から変更すること無く、固定子の端部の漏れ磁束による導体素線間の循環電流を低減でき、電機子巻線の損失増加及び局部過熱を抑制することのできる回転電機を提供できる。 According to the present invention, the circulating current between the conductor wires due to the leakage magnetic flux at the end of the stator can be reduced without changing the dislocation angle and the dislocation pitch of the armature winding from the prior art. A rotating electrical machine that can suppress an increase in loss and local overheating can be provided.
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1を参照して本発明の概要を説明する。図1は、回転子1と、回転子の回転軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設けた固定子鉄心3と、巻線スロットに埋設され、かつ積み重なる多数の素線導体5で構成される上コイル2cと、下コイル2dからなる電機子巻線2と、固定子鉄心3内の径方向に複数の通風ダクト4から構成された回転電機において、次のように構成したものである。
(First embodiment)
The outline of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a
素線導体5は、巻線スロット内に格納された部分で、巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、固定子鉄心3の両側面より外側に突き出る端部巻線2b(電機子巻線の端部)では素線導体を短絡させており、素線導体のスロット内に格納された部分の転位角度が概ね360+360n度から450+360n度の範囲(nは0以上の整数)にある場合であって、素線導体の転位角度が両端部を基点として、90+360n度から270+360n度(nは0以上の整数)となる範囲内にサブ鉄心部14を形成したものであって、該サブ鉄心部14は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたものである。
The
ここで、磁性体占積率とは全体の鉄心に対する磁性体部の比であり、ここでの磁性体部は通風ダクト4、鉄心を積層構成している鉄板の表面に形成されている絶縁物等を除いた鉄心等の磁性体で巻線スロット内での漏れ磁束に対する磁気抵抗に寄与する分を指す。固定子鉄心3以外の構造物が一様に構成されていれば、鉄心占積率と言ってもよい。
Here, the magnetic body space factor is the ratio of the magnetic body portion to the entire iron core, and the magnetic body portion here is the insulator formed on the surface of the iron plate that is formed by stacking the
このように構成された実施形態において、負荷運転時には電機子巻線に電流が流れ、各素線導体に電流が分担して流れる。図1には2つの代表的な素線導体5a、5b間に鎖交する磁束を示しており、鉄心部分の鎖交磁束を16a〜16cと示しているが、例えば16aと16cの和と16bとは、鎖交面積が同じであるので、当該部分の磁性体占積率が同じであれば、この部分の鎖交磁束による不平衡電圧は相殺される。しかしながら、端部の鎖交磁束16x、16yは相殺されず強めあうため、この部分の鎖交磁束の差によって素線間に不平衡電圧が生じる。
In the embodiment configured as described above, during load operation, current flows through the armature winding, and current flows through each of the wire conductors. FIG. 1 shows the magnetic flux interlinking between two
本実施形態では、サブ鉄心部14の磁性体占積率が他の固定子鉄心3部分よりも大きいため、鎖交磁束16bは、磁性体占積率が一様である場合よりも大きくなり、端部の鎖交磁束16x、16yを相殺するように働く。そのため、不平衡電圧が減少し、循環電流損失の発生が抑制できる。
In this embodiment, since the magnetic body space factor of the sub
本実施形態によれば、鉄心部分の素線導体全体で不平衡電圧が小さくなり、循環電流の発生を抑え、循環電流損失を低減することができるので、素線導体内の損失を低減するとともに、素線導体間の損失分布を低減し、電機子巻線の導体の局所加熱を抑制することができる。 According to the present embodiment, the unbalanced voltage is reduced in the whole core conductor of the iron core portion, the generation of circulating current can be suppressed, and the circulating current loss can be reduced, so that the loss in the strand conductor is reduced. The loss distribution between the wire conductors can be reduced, and the local heating of the armature winding conductor can be suppressed.
以上述べたことは、本発明の概要であるが、図1は具体的には前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360度にある回転電機において、素線導体の転位角度が両端部を基点として、概ね135度から225度に相当する範囲内にサブ鉄心部14を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくした場合を示している。 What has been described above is the outline of the present invention. Specifically, FIG. 1 shows a wire conductor in a rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 360 degrees. The sub-core portion is formed within a range corresponding to approximately 135 degrees to 225 degrees with the dislocation angle of both ends as the base points, and the sub-core portion is more than the non-sub-core portion other than the sub-core portion. The case where the average magnetic substance space factor is enlarged is shown.
図1は見方を変えると、次のような構成とも言える。すなわち、素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360度にある回転電機において、固定子鉄心3の両端部を基点として、固定子鉄心3の軸方向全長に対してほぼ4分の1の長さからほぼ13分の1の長さの範囲内にサブ鉄心部14を形成したものであって、該サブ鉄心部14は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたものである。
In other words, FIG. 1 can be said to have the following configuration. That is, in the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 360 degrees, the axial length of the
図1の本実施形態のサブ鉄心部14は、例えば図2に示すように、磁性体占積率の差異、通風ダクト4の相互のピッチ、つまりサブ鉄心部14を構成しているサブ鉄心ユニットの磁性鉄板の積層厚さを、非サブ鉄心部を構成している非サブ鉄心ユニットの積層厚さを薄くしたものである。この場合は、非サブ鉄心ユニット及びサブ鉄心ユニットの磁性鉄板は、同じ厚さのものを使用している。
The
図3は、図1の回転電機の通風構造を説明するための図で、図の下半分に本実施形態における冷却ガス通風経路の基本構成を示したもので、図の上半分にサブ鉄心部14の構成を示している。図3は、固定子鉄心部を軸方向に複数の冷却空間に分割し、固定子鉄心3の外周側から内周側に通風ダクト4を介して送風する給気セクション4aと、固定子鉄心3の内周側から外周側に通風ダクト4を介して排出する排気セクション4bとを、軸方向に交互に配置し、磁性体占積率がそれ以外の部分よりも大きいサブ鉄心部14を含む給気セクション4bを有している。
FIG. 3 is a diagram for explaining the ventilation structure of the rotating electric machine of FIG. 1, and shows the basic configuration of the cooling gas ventilation path in the present embodiment in the lower half of the drawing, and the sub-iron core portion in the upper half of the drawing. 14 configurations are shown. FIG. 3 shows an
図3は、素線導体のスロット内に格納された部分の転位角度が概ね360度から450度の範囲であり、通風セクションの数を、mを1以上の整数として4m−1として、サブ鉄心部を固定子鉄心の軸方向中央部の給気セクション4bに配置したものである。
FIG. 3 shows that the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is in the range of approximately 360 to 450 degrees, and the number of ventilation sections is 4m-1 where m is an integer of 1 or more. The portion is arranged in the
図3は、具体的には固定子鉄心3を3つの給気セクション4aと4つの排気セクション4bに分割しており、また他の部分よりも固定子鉄心3に有する通風ダクト4の軸方向のピッチが大きいサブ鉄心部14が、軸方向中央部の給気セクション内に設けられている。
Specifically, FIG. 3 shows that the
図示しないクーラで冷却された低温のガス温度が供給される給気セクション4aでは、通常巻線温度が比較的低くなるが、本実施形態では、比較的巻線温度が低い中央部の給気セクション4a部で固定子鉄心3に有する通風ダクト4の軸方向のピッチが大きくなっているため、この部分の風量が抑制され、軸方向の電機子巻線の温度分布が平準化されるようにしている。
In the
このような効果は、固定子鉄心3の軸方向中央部が給気セクションとなる場合に有効であり、通風セクションの数が、mを1以上の整数として4m−1、すなわち、3、7、11といった数の場合に、循環電流損失を抑え、より良好に固定子及び電機子巻線を冷却できる回転電機を提供できる。
Such an effect is effective when the axially central portion of the
第1の実施形態の変形例について、図4から図9を参照して説明する。図4においては、電機子巻線2を構成する素線導体が450度転位されており、固定子鉄心3の軸方向両端部の鉄心長の1/8の範囲で、転位ピッチが半分になっている。同時に、固定子鉄心3の磁性体占積率が軸方向中央部のサブ鉄心部14でその他の固定子鉄心3部分よりも大となっている。図の下側に固定子鉄心3の各部分に相当する転位角度を示しているが、サブ鉄心部14は軸方向中央部の転位角度90度の範囲内にある。
A modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the strand conductors constituting the armature winding 2 are displaced 450 degrees, and the dislocation pitch is halved in the range of 1/8 of the iron core length at both axial ends of the
図4は、具体的には素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね450度にある回転電機において、素線導体の転位角度が両端部を基点として、概ね190度から260度に相当する範囲内にサブ鉄心部14を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたものである。
Specifically, FIG. 4 shows that in a rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion of the wire conductor housed in the slot is approximately 450 degrees, the dislocation angle of the wire conductor is approximately 190 degrees from both ends. The sub
図4の見方を変えると、素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね450度にある回転電機において、固定子鉄心3の両端部を基点として、固定子鉄心3の軸方向全長に対してほぼ5分の2の長さからほぼ5分の3の長さの範囲内にサブ鉄心部14を形成したものであって、該サブ鉄心部14は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたものとも言える。
4 is changed, in the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 450 degrees, the axis of the
図4のような構成であるので、素線5a、5b間の鎖交磁束は16dにおいて強められる。固定子鉄心3の磁性体占積率が一様な場合は鎖交磁束16a、16b、16f、16gの総和と、16c、16d、16eの総和がほぼ等しく、巻線スロット内の磁束については、相殺しあうが、端部の鎖交磁束16xと16yが相殺されず残ることとなる。ここで、鎖交磁束16dは、端部の鎖交磁束16xと16yの和とは逆位相となり、誘起電圧を打ち消すように働き、素線間の循環電流損失の発生が抑制できる。
Since it is a structure like FIG. 4, the flux linkage between
図5は本発明に係る第1の実施形態の変形例2であり、図5においては、電機子巻線2を構成する素線導体が720度転位されている。固定子鉄心3の磁性体占積率は、サブ鉄心部14においてその他の固定子鉄心3部分よりも大となっている。図の下側に固定子鉄心3の各部分に相当する転位角度を示しているが、サブ鉄心部14は片方の端部から90度から270度の範囲と、450度(すなわち90+360度)から630度(すなわち270+360度)の範囲内にあり、反対側の端部からみても、同じ転位角度の範囲内にある。
FIG. 5 shows a second modification of the first embodiment according to the present invention. In FIG. 5, the wire conductors constituting the armature winding 2 are displaced by 720 degrees. The magnetic body space factor of the
図5、具体的には、素線導体のスロット内に格納された部分の転位角度が概ね720度にある回転電機において、素線導体の転位角度が一端部を基点として、概ね135度から225度に相当する範囲内と、素線導体の転位角度が他端部を基点として、概ね135度から225度に相当する範囲内に、それぞれサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたものである。 5, specifically, in a rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the strand conductor is approximately 720 degrees, the dislocation angle of the strand conductor is approximately 135 degrees to 225 based on one end portion. Each of the sub-cores is formed in a range corresponding to degrees and a range in which the dislocation angle of the wire conductor is approximately 135 degrees to 225 degrees from the other end. The portion has a larger average magnetic space factor than non-sub-core portions other than the sub-core portion.
図5の見方を変えると、素線導体のスロット内に格納された部分の転位角度が概ね720度にある回転電機において、固定子鉄心3の両端部を基点として、固定子鉄心3の軸方向全長に対してほぼ16分の3の長さからほぼ16分の5の長さの範囲内にそれぞれサブ鉄心部14を形成したものであって、該サブ鉄心部14は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたものと言える。
In other words, in the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the strand conductor is approximately 720 degrees, the axial direction of the
図5の場合は、素線5a、5b間の鎖交磁束は、16bと16dが強められ、これらが端部の鎖交磁束16xと16yの和とは逆位相となり、誘起電圧を打ち消すように働き、素線間の循環電流損失の発生が抑制できる。
In the case of FIG. 5, the interlinkage magnetic flux between the
ここまでに述べた図1の実施形態と図4及び図5の変形例では、素線導体の転位角度が360+360n度または450+360n度であり、素線導体の転位角度が両端部を基点として、90+360n度から270+360n度(nは0以上の整数)となる範囲内に、サブ鉄心部14を設けたものであるといえる。
In the embodiment shown in FIG. 1 and the modifications shown in FIGS. 4 and 5 described so far, the dislocation angle of the strand conductor is 360 + 360 n degrees or 450 + 360 n degrees, and the dislocation angle of the strand conductor is 90 + 360 n from both ends. It can be said that the sub
本実施形態によれば、サブ鉄心部14の鎖交磁束が、端部の鎖交磁束の和と逆位相となる場合に同様の効果が得られるので、転位角度が360度と450度の中間の角度の場合においても、同様の構成によって、循環電流損失の発生を抑制することができる。
According to the present embodiment, the same effect is obtained when the interlinkage magnetic flux of the sub
また、非特許文献1や特許文献3でも述べられているように、端部及びスロット内部で生じる漏れ磁束に起因する不平衡電圧による循環電流損を低減するために、転位角度を360度よりも小さくする方法もある。その角度は端部で生じる漏れ磁束に起因する誘起電圧と転位角度の変更による誘起電圧が相殺されるように決定されるが、端部で生じる漏れ磁束の大きさによってそれによる誘起電圧も異なるため、現在では数値計算等の手段で概ね計算され、一般的には320度から350度の範囲で選ばれる。この方法と本発明によるサブ鉄心部14による循環電流損低減方法を併用することも、自明の応用例として考えられる。この場合は、漏れ磁束に起因する誘起電圧、転位角度の変更による誘起電圧、本発明のサブ鉄心部14による誘起電圧の和が相殺されるように、転位角度やサブ鉄心部14の磁性体占積率を決定する必要がある。例えば、サブ鉄心部による誘起電圧を考慮しない場合に、端部漏れ磁束に起因する誘起電圧を相殺する転位角度が340度である場合に、転位角度を350度として、残りの10度分の誘起電圧をサブ鉄心部の磁性体占積率の変更によって得るようにする。
Further, as described in
一方、図6を用いて本発明に係る第1の実施形態の変形例3を説明する。図6は固定子端部近傍のサブ鉄心部14と通風ダクト4の構成を示したものである。サブ鉄心部14における磁性体占積率が、非サブ鉄心部の磁性体占積率に比べて大きくなるように構成されている。具体的には、サブ鉄心部14における、通風ダクト4の幅が狭くなっている。図6のような構成であるので、通風ダクト4間の鉄心部分の厚みを大きくすることなく積層できるので、鉄心を効率的に冷却することができるとともに、通風ダクト4の間の鉄心ブロックを予め構成しておく場合には、同じ構成の鉄心ブロックを用意しておけばよいので、鉄心の組立ても容易となる。
On the other hand, a third modification of the first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the structure of the sub
また、図7〜図8を用いて本発明に係る第1の実施形態の変形例4を説明する。図7は固定子鉄心3のサブ鉄心部14と通風ダクト4の構成を示したものであり、図8は図7のサブ鉄心部14の拡大図を示したものである。固定子鉄心3は通常図8に示すように、抜板鉄板である磁性体の表面に絶縁ワニス等の絶縁皮膜を施したものであるが、ここでは磁性体占積率の差異を、固定子鉄心3を構成する抜板鉄板の磁性体と絶縁皮膜の厚さの比の差異で構成しており、例えばサブ鉄心部14で0.5mm厚さの抜板鉄板を用い、非サブ鉄心部は0.35mm厚さの抜板鉄板を用いる。
A
図7〜図8のような構成の回転電機とすれば、通風ダクト4の構成を変えることなくサブ鉄心部14を形成することができるので、通風設計の自由度が増し、より効率的な通風が可能となると同時に、絶縁皮膜の厚さを一定とすれば、磁性体占積率が小さい部分を、より薄い抜板で構成することになり、この部分の抜板面内磁束による渦電流損失を相対的に小さくできるので、温度上昇を抑えることができる。
If the rotary electric machine having the configuration as shown in FIGS. 7 to 8 is used, the sub
次に、図9を用いて本発明に係る第1の実施形態の変形例5を説明する。図9は固定子鉄心3のサブ鉄心部14と通風ダクト4の構成を示したものである。固定子鉄心3の通風ダクト4を形成するための内側間隔片は、通常、抜板鉄板と同様の形状の間隔片取付板9に前もって取り付け、固定子鉄心3の組み立て時に所定の間隔で挿入する。図9では、サブ鉄心部14において間隔片取付板9の透磁率をそれ以外の部分よりも高くしたものであり、例えば、サブ鉄心部14で磁性体とし、それ以外の部分において非磁性体とすることで実現される。
Next,
図9のような構成の回転電機とすれば、前述した変形例4と同様に、通風ダクト4の構成を変えることなくサブ鉄心部14を形成することができるので、通風設計の自由度が増し、より効率的な通風が可能となる。また、間隔片取付板9の材料を変更する以外は従来と同様の手順で固定子鉄心3を製作することができるので、製造工程を複雑化しないという利点もある。
If the rotating electrical machine has the configuration as shown in FIG. 9, the sub
(第2の実施形態)
次に、本発明に係る回転電機の第2の実施形態を図10〜図13を用いて説明する。図10は固定子鉄心3のサブ鉄心部14と通風ダクト4の構成を示したものである。固定子鉄心3の通風ダクト4を形成するための内側間隔片8は、固定子鉄心3の軸方向中央部において、中央部側のサブ鉄心部14において、磁性の内側間隔片8bを用い、それ以外の非サブ鉄心部では非磁性の内側間隔片8aを用いている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows the configuration of the sub
図11は通風ダクト4において、軸に垂直な断面図と共に電機子巻線2に流れる電流がつくる漏れ磁束の磁束線図を示したものである。図11では、電機子巻線2の外径側(図の下側)にスロット底の辺とほぼ平行(周方向)に、磁性の内側間隔片8cを追加している。
FIG. 11 shows a magnetic flux diagram of a leakage magnetic flux generated by a current flowing through the armature winding 2 together with a cross-sectional view perpendicular to the axis in the
このような構造であるので、通風ダクト4部において巻線の周りの磁気抵抗が小さくなる。巻線がスロット内に収められている鉄心部では、図24に示したように、鉄心を介した磁路となるが、通風ダクト4部においても、図11のように、磁性の間隔片が磁路となるため、サブ鉄心部14において、巻線への磁束の鎖交数が増加する。
Because of such a structure, the magnetic resistance around the winding is reduced in the
すなわち、第1の実施形態と同様に、サブ鉄心部14における素線導体間の鎖交磁束の増加が、端部の漏れ磁束による素線導体間の鎖交磁束を相殺するように働くので、不平衡電圧が低減され、素線間の循環電流損失の発生が抑制できる。
That is, as in the first embodiment, the increase in the interlinkage magnetic flux between the strand conductors in the sub
本実施形態では、通風ダクト4の間の鉄心ブロックの幅を変えることなく、サブ鉄心部14の素線間の鎖交磁束を増すことができるので、通風ダクト4の配置に制約を与えず、通風路を構成できる。
In the present embodiment, the interlinkage magnetic flux between the strands of the sub
次に、図12及び図13(図12のA−A‘線に沿って切断した断面図)を参照して本発明の第2の実施形態の変形例を説明する。図12においては、固定子鉄心3の巻線スロット部を構成するティース部に径方向に向けられた磁性の断面I型の内側間隔片8が2本設けてある。このように、軸方向中央部のサブ鉄心部14での磁性の内側間隔片8の本数を多くしておけば、通風ダクト4部の磁気抵抗が小さくなるので、サブ鉄心部14の素線間の鎖交磁束がより増加することになり、端部の漏れ磁束による素線導体間の鎖交磁束を相殺して、素線間の循環電流損失の発生が抑制できる。
Next, a modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13 (a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 12). In FIG. 12, two
また、磁性の内側間隔片8の周方向の幅Wを増加しても、通風ダクト4部の磁気抵抗を小さくできるので同様の効果が得られる。
Further, even if the circumferential width W of the magnetic
(第3の実施形態)
次に、本発明に係る回転電機の第3の実施形態を図14を用いて説明する。図1の固定子鉄心3の軸方向中央部に設けたサブ鉄心部14において、通風ダクト4の軸に垂直な断面図を示したものである。図14において、巻線の周りに磁性体21が設けてある。通常は鉄心スロット部では、リップルスプリングと呼ばれるような構造材を挿入して、巻線を固定するが、その代わりに磁性の板を挿入してもよい。また、鉄心スロット部の構造はそのままとして、通風ダクト4部においてのみ、巻線の周囲に磁性板21を設置し、テープ等で縛って磁性板を固定してもよい。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the
また、図15の第3の実施形態の変形例1を示すように、巻線スロットに近い形状、例えば断面コ字型の磁性板21を用意して、通風ダクト4部に設置してもよい。
Further, as shown in
このような構造とすることで、通風ダクト4部において巻線の周りの磁気抵抗が小さくなり、巻線素線間の鎖交磁束数が増加し、端部の漏れ磁束による素線導体間の鎖交磁束を相殺するように働くので、不平衡電圧が低減され、素線間の循環電流損失の発生が抑制できる。
By adopting such a structure, the magnetic resistance around the winding in the
磁性板21は高磁界にさらされるので、渦電流による発熱を防止するため、例えば、フェライト材のような高抵抗材料を用いるとよい。
Since the
図16は本発明の第3の実施形態の変形例2を示し、磁性板21の代わりに磁性材を含む磁性テープ22を巻線に巻回している。素線間の鎖交磁束を大きくするには、巻線スロットの開口部については、磁気抵抗を大きくしておくことが望ましいので、巻線スロット開口部では非磁性(あるいは透磁率小)となるように、前もって磁性体部分が不連続となるようなテープを構成しておくとよい。磁性体部分には例えばポリエチレンナフタレートのような材料を用いてもよい。
FIG. 16 shows a second modification of the third embodiment of the present invention, in which a
このような構造であるので、より容易に、サブ鉄心部14の巻線素線間の鎖交磁束数を増加することができる。また、通常は巻線の周りにはコロナ放電を防ぐために導電性のコロナ防止処理を施すが、この磁気テープを巻回した外側に、コロナ防止処理を行うこともできるので、巻線を健全に保つことができる。
Since it is such a structure, the number of flux linkages between the winding strands of the sub
(第4の実施形態)
次に、本発明に係る回転電機の第4の実施形態について図17を用いて説明する。図17では、電機子巻線2は素線が360度転位されており、図28と同様に、固定子鉄心33を2つの給気セクション4aと3つの排気セクション4bに分割してある。それ以外の部分よりも通風ダクト4のピッチを大きくして磁性体の占積率大としたサブ鉄心部14が中央部の排気セクション4bに隣接する給気セクション4a内に設けてある。サブ鉄心部14は、固定子鉄心3の軸方向中央から両側に1/4以内、すなわち、1/2の長さの領域内にある。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 17, the armature winding 2 has the strands shifted by 360 degrees, and the stator core 33 is divided into two
図17は、素線導体のスロット内に格納された部分の転位角度が360度であり、通風セクションの数を、mを1以上の整数として4m+1として、サブ鉄心部14を、固定子鉄心3の軸方向中央部に隣接する給気セクション4aにあり、かつ素線導体の転位角度が軸方向中央部から90度以内の範囲に配置したものである。
In FIG. 17, the dislocation angle of the portion stored in the slot of the wire conductor is 360 degrees, the number of ventilation sections is 4m + 1 where m is an integer equal to or greater than 1, and the
具体的には固定子鉄心3を2つの給気セクション4aと3つの排気セクション4bに分割しており、また他の部分よりも固定子鉄心3に有する通風ダクト4の軸方向のピッチが大きいサブ鉄心部14が、軸方向中央部の給気セクション内に設けられている。
Specifically, the
図示しないクーラで冷却された低温のガス温度が供給される給気セクション4aでは、通常巻線温度が比較的低くなるが、本実施形態では、比較的巻線温度が低い中央部の給気セクション4a部で固定子鉄心3に有する通風ダクト4の軸方向のピッチが大きくなっているため、この部分の風量が抑制され、軸方向の電機子巻線の温度分布が平準化されるようにしている。
In the
このような効果は、固定子鉄心3の軸方向中央部が給気セクションとなる場合に有効であり、通風セクションの数が、mを1以上の整数として4m+1、すなわち、5、9、13といった数の場合に、循環電流損失を抑え、より良好に固定子及び電機子巻線を冷却できる回転電機を提供できる。
Such an effect is effective when the axially central portion of the
このような構造であるので、巻線端部で素線間に鎖交する磁束と、サブ鉄心部14で同素線間に鎖交する磁束は、互いに打ち消すように働くので、サブ鉄心部14の磁性体によって強められた磁束が、端部漏れ磁束による不平衡電圧を相殺し、循環電流損失が低減できる。更に、サブ鉄心部14は比較的冷却条件のよい給気セクションに配置されているので、通風ダクト4のピッチを大きくして、冷媒が流れにくくても、電機子巻線の軸方向の温度分布を均一かするように働くので、局所過熱の恐れが小さくなる。
Because of such a structure, the magnetic flux interlinking between the strands at the winding end and the magnetic flux interlinking between the strands in the
(第5の実施形態)
次に、本発明に係る回転電機の第5の実施形態を図18を用いて説明する。なお、前述した第1〜第4の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態5は、図4における電機子巻線2を構成する素線導体が360度転位されており、固定子鉄心3の軸方向両端部の鉄心長の1/4以下の範囲のサブ鉄心部14で、通風ダクト4のピッチを小さくしており、すなわち磁性体占積率が非サブ鉄心部より小さくなっている。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as the 1st-4th embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the fifth embodiment, the strand conductors constituting the armature winding 2 in FIG. 4 are displaced by 360 degrees, and the sub-core in a range of ¼ or less of the core length at both axial ends of the
具体的には、素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360+360n度から450+360n度(nは0以上の整数)である回転電機において、素線導体の転位角度が、各端部から90度以内の範囲の、電機子巻線の周方向側面に、周方向の漏れ磁束に対する磁気抵抗を増すための部材を設けたものである。 Specifically, in the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion stored in the slot of the strand conductor is approximately 360 + 360 n degrees to 450 + 360 n degrees (n is an integer of 0 or more), the dislocation angle of the strand conductor is A member for increasing the magnetic resistance against the leakage flux in the circumferential direction is provided on the circumferential side surface of the armature winding within a range of 90 degrees from the end.
図19の見方を変えると、素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360+360n度から450+360n度(nは0以上の整数)である回転電機において、固定子鉄心の軸方向の両端部側であって、前記固定子鉄心の軸方向の両端面からそれぞれ前記固定子鉄心の軸方向全長のほぼ4分の1までの範囲内に、前記電機子巻線の周方向側面に、周方向の漏れ磁束に対する磁気抵抗を増すための部材を設けたものとも言える。 19 is changed, in the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 360 + 360n degrees to 450 + 360n degrees (n is an integer of 0 or more), the axial direction of the stator core On both sides of the stator core, within a range from the both axial end faces of the stator core to approximately one quarter of the axial total length of the stator core, respectively, on the circumferential side surface of the armature winding It can also be said that a member for increasing the magnetic resistance against the leakage flux in the circumferential direction is provided.
このように構成された本実施形態においては、鎖交磁束16aと16cの和の絶対値が16bの絶対値よりも小さくなるため、鎖交磁束16aや16cと同じ向きの端部漏れ磁束による鎖交磁束16xと16yも16bによって相殺され、端部漏れ磁束による不平衡電圧が低減され循環電流損失の発生が抑制できる。
In the present embodiment configured as described above, the absolute value of the sum of the interlinkage
図19は第5の実施形態の変形例であり、端部に設けられたサブ鉄心部14で、通風ダクトピッチを小さくする代わりに、巻線スロット幅Wtを小さくしている。
FIG. 19 shows a modification of the fifth embodiment. In the sub
このような構成であるので、巻線スロット部での磁気抵抗を大きくして、素線間の鎖交磁束数を小さくすると同時に、ティース幅の減少は固定子鉄心3端部に軸方向に入射する磁束によって生じる渦電流損失を小さくすることができるので、より効率が高く、鉄心端部の過熱の恐れを小さくして、健全な回転電機を提供することができる。
With this configuration, the magnetic resistance at the winding slot is increased to reduce the number of flux linkages between the strands, and at the same time, the reduction in the tooth width is incident on the end of the
(第6の実施形態)
図20及び図21は本実施形態の第6の実施形態を示し、固定子鉄心3の軸方向両端部の鉄心長の1/4以下の範囲のサブ鉄心部14に磁気抵抗を大きくする磁気シールド板23を設けている。磁気シールド板23は銅のような低抵抗材料では、導体に誘起される渦電流によって発熱が大きくなるため、電気抵抗率が概ね100μΩcm以上の金属、例えばNiCr材のようなものを用いると発熱を小さくできる。
(Sixth embodiment)
FIGS. 20 and 21 show a sixth embodiment of the present embodiment, in which the magnetic resistance is increased in the
このような構成であるので、巻線スロット部での磁気抵抗を大きくして、素線間の鎖交磁束数を小さくすることができるので、素線導体間の循環電流の発生を抑制することができる。 With this configuration, the magnetic resistance at the winding slot can be increased to reduce the number of flux linkages between the strands, thereby suppressing the generation of circulating current between the strand conductors. Can do.
図22及び図23は第6の実施形態の変形例1であり、固定子鉄心3の軸方向両端部の鉄心長の1/4以下の範囲のサブ鉄心部14にシールド巻線24を設けている。
22 and 23 show a first modification of the sixth embodiment, in which shield windings 24 are provided on the
このような構成であるので、巻線スロット部での磁気抵抗を大きくして、素線間の鎖交磁束数を小さくすると同時に、このシールド巻線には電圧が誘起されるので、例えば発電所内の照明の一部などに電力を供給することもできる。 With such a configuration, the magnetic resistance in the winding slot portion is increased to reduce the number of interlinkage magnetic fluxes between the strands, and at the same time, a voltage is induced in the shield winding. It is also possible to supply power to a part of the lighting.
また、これらのシールド板やシールド巻線は、より素線間への鎖交磁束が大きい、上コイル(内径側)のみについて設置すれば、シールド板やシールド巻線の設置場所を少なくして、より効率的に、鎖交磁束数を減らすことができる。 In addition, if these shield plates and shield windings are installed only on the upper coil (inner diameter side), the interlinkage magnetic flux between the strands is larger, the installation location of the shield plates and shield windings is reduced, The number of flux linkages can be reduced more efficiently.
(変形例)
本願発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
(Modification)
The present invention can be variously modified without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, the embodiments may be appropriately combined as much as possible, and in that case, combined effects can be obtained. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, when an invention is extracted by omitting some constituent elements from all the constituent elements shown in the embodiment, when the extracted invention is implemented, the omitted part is appropriately supplemented by a well-known common technique. It is what is said.
例えば図7及び図8では、固定子鉄心3に通風ダクト4があるものを示しているが、小型の回転電機にあっては通風ダクト4がないものでも同様な作用効果が得られる。
For example, FIG. 7 and FIG. 8 show that the
1…回転子、2c…上コイル、2d…下コイル、2…電機子巻線、2b…電機子巻線端部、2b…端部巻線、22…磁性テープ、23…磁気シールド板、4…通風ダクト、4b…排気セクション、4a…給気セクション、4b…給気セクション、5a、5b、5…素線、8…内側間隔片、8b…内側間隔片、8a…内側間隔片、8c…内側間隔片、9…間隔片取付板、10…巻線スロット、11…ファン、11…回転子ファン、12…水冷式ガスクーラ、14…サブ鉄心部、16x.16y…磁束、16a…鎖交磁束、16a.16b…鎖交磁束、16x.16y…鎖交磁束、16b…鎖交磁束、16x…鎖交磁束、16d…鎖交磁束、19…エアギャップ、19…直接エアギャップ、19…エアギャップ部、21…磁性体、21…磁性板、24…磁気シールド巻線。
DESCRIPTION OF
Claims (23)
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360+360n度から450+360n度の範囲(nは0以上の整数)にある回転電機において、
前記素線導体の転位角度が両端部を基点として、90+360n度から270+360n度(nは0以上の整数)となる範囲内にサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is in a range of approximately 360 + 360 n degrees to 450 + 360 n degrees (n is an integer of 0 or more)
The sub-core portion is formed within a range in which the dislocation angle of the wire conductor is 90 + 360 n degrees to 270 + 360 n degrees (n is an integer of 0 or more) with both ends as base points. A rotating electrical machine characterized by having an average magnetic material space factor larger than that of a non-sub core part other than the iron core part.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360度にある回転電機において、
前記素線導体の転位角度が両端部を基点として、概ね135度から225度に相当する範囲内にサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 360 degrees,
A sub-core part is formed in a range where the dislocation angle of the wire conductor is approximately 135 degrees to 225 degrees with both ends as the base points, and the sub-core part is a non-sub core other than the sub-core part. A rotating electrical machine characterized by having an average magnetic material space factor larger than that of an iron core.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360度にある回転電機において、
前記固定子鉄心の両端部を基点として、前記固定子鉄心の軸方向全長に対してほぼ4分の1の長さからほぼ13分の1の長さの範囲内にサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 360 degrees,
A sub-core part is formed within a range from about one quarter to about one-third of the axial length of the stator core with both ends of the stator core as a starting point. The rotating iron machine is characterized in that the sub iron core portion has a larger average magnetic material space factor than non-sub iron core portions other than the sub iron core portion.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね450度にある回転電機において、
前記素線導体の転位角度が両端部を基点として、概ね190度から260度に相当する範囲内にサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 450 degrees,
A sub-core portion is formed in a range where the dislocation angle of the wire conductor is approximately 190 degrees to 260 degrees with respect to both end portions, and the sub-core portion is a non-sub core portion other than the sub-core portion. A rotating electrical machine characterized by having an average magnetic material space factor larger than that of an iron core.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね450度にある回転電機において、
前記固定子鉄心の両端部を基点として、前記固定子鉄心の軸方向全長に対してほぼ5分の2の長さからほぼ5分の3の長さの範囲内にサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 450 degrees,
A sub-core part is formed in a range from about two-fifths to about three-fifths of the total length in the axial direction of the stator core, starting from both ends of the stator core. The rotating iron machine is characterized in that the sub iron core portion has a larger average magnetic material space factor than non-sub iron core portions other than the sub iron core portion.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね720度にある回転電機において、
前記素線導体の転位角度が一端部を基点として、概ね135度から225度に相当する範囲内と、前記素線導体の転位角度が他端部を基点として、概ね135度から225度に相当する範囲内に、それぞれサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 720 degrees,
The dislocation angle of the wire conductor is within a range corresponding to approximately 135 degrees to 225 degrees with one end as a base point, and the dislocation angle of the wire conductor is approximately 135 degrees to 225 degrees with the other end portion as a base point. A rotating electrical machine characterized in that each sub-core portion is formed within a range to be processed, and the sub-core portion has a larger average magnetic space factor than non-sub-core portions other than the sub-core portion. .
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね720度にある回転電機において、
前記固定子鉄心の両端部を基点として、前記固定子鉄心の軸方向全長に対してほぼ16分の3の長さからほぼ16分の5の長さの範囲内にそれぞれサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を大きくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 720 degrees,
Sub-core portions are formed in a range of approximately 3 / 16th to approximately 5 / 16th of the length in the axial direction of the stator core, using both ends of the stator core as a base point. A rotating electric machine characterized in that the sub iron core portion has an average magnetic material space factor larger than that of a non-sub iron core portion other than the sub iron core portion.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360度である回転電機において、
前記素線導体の転位角度が、各端部から90度以内の範囲内に、サブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を小さくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 360 degrees,
A sub-core portion is formed within a range where the dislocation angle of the wire conductor is within 90 degrees from each end, and the sub-core portion is more average than non-sub-core portions other than the sub-core portion. A rotating electrical machine characterized by a reduced magnetic space factor.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と、
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360度である回転電機において、
前記固定子鉄心の両端部を基点として、前記固定子鉄心の軸方向全長に対してほぼ4分の1までの範囲内にそれぞれサブ鉄心部を形成したものであって、該サブ鉄心部は該サブ鉄心部以外の非サブ鉄心部より平均の磁性体占積率を小さくしたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotating shaft of the rotor, and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion housed in the slot of the wire conductor is approximately 360 degrees,
Sub-core portions are formed within a range of up to about a quarter of the axial total length of the stator core, with both end portions of the stator core as base points. An electric rotating machine characterized in that an average magnetic material space factor is made smaller than that of a non-sub iron core part other than the sub iron core part.
磁性体占積率がそれ以外の部分よりも大きい前記サブ鉄心部を含む給気セクションを有することを特徴とする請求項1から16のいずれか一つに記載の回転電機。 An air supply section that divides the stator core portion into a plurality of cooling spaces in the axial direction and blows air from the outer peripheral side of the stator core to the inner peripheral side through a ventilation duct, and from the inner peripheral side of the stator core Exhaust sections that are exhausted through the ventilation duct on the outer peripheral side are alternately arranged in the axial direction, and have an air supply section that includes the sub iron core portion in which the magnetic material space factor is larger than the other portions. The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 16, wherein
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と。
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360+360n度から450+360n度(nは0以上の整数)である回転電機において、
前記素線導体の転位角度が、各端部から90度以内の範囲の、前記電機子巻線の周方向側面に、周方向の漏れ磁束に対する磁気抵抗を増すための部材を設けたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotation axis of the rotor and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion stored in the slot of the wire conductor is approximately 360 + 360 n degrees to 450 + 360 n degrees (n is an integer of 0 or more),
A member for increasing the magnetic resistance against circumferential leakage magnetic flux is provided on the circumferential side surface of the armature winding in a range where the dislocation angle of the strand conductor is within 90 degrees from each end. Rotating electric machine.
前記回転子の回転軸の軸心に沿うように延在する複数の巻線スロットを設け、かつ径方向に複数の通風ダクトを設けた固定子鉄心と。
前記巻線スロット内に格納され、かつ積み重なる多数の素線導体で構成される電機子巻線を有し、前記素線導体は、前記巻線スロット内に格納された部分で、前記巻線スロットの延在方向に向かって連続的に捩られて転位するように形成され、前記固定子鉄心の両側面より外側に突き出る前記電機子巻線の両側部では前記素線導体を短絡させており、前記素線導体の前記スロット内に格納された部分の転位角度が概ね360+360n度から450+360n度(nは0以上の整数)である回転電機において、
前記固定子鉄心の軸方向の両端部側であって、前記固定子鉄心の軸方向の両端面からそれぞれ前記固定子鉄心の軸方向全長のほぼ4分の1までの範囲内に、前記電機子巻線の周方向側面に、周方向の漏れ磁束に対する磁気抵抗を増すための部材を設けたことを特徴とする回転電機。 A rotor whose rotation shaft is rotatably supported;
A stator core provided with a plurality of winding slots extending along the axis of the rotation axis of the rotor and provided with a plurality of ventilation ducts in the radial direction;
The armature winding is composed of a number of wire conductors stored and stacked in the winding slot, and the wire conductor is a portion stored in the winding slot, and the winding slot Is formed so as to be continuously twisted and dislocated in the extending direction of the armature winding, and the wire conductors are short-circuited at both side portions of the armature winding protruding outward from both side surfaces of the stator core, In the rotating electrical machine in which the dislocation angle of the portion stored in the slot of the wire conductor is approximately 360 + 360 n degrees to 450 + 360 n degrees (n is an integer of 0 or more),
The armatures are located at both ends in the axial direction of the stator core and within a range from both axial end surfaces of the stator core to approximately one quarter of the axial total length of the stator core. A rotating electrical machine, wherein a member for increasing a magnetic resistance against circumferential leakage magnetic flux is provided on a circumferential side surface of a winding.
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2005
- 2005-06-01 JP JP2005161591A patent/JP2006340488A/en active Pending
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