JP2009011110A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性楔が熱劣化による枯れが生じて寸法的に小さくなってもスロット内から脱落することのないようにする。
【解決手段】回転電機の固定子鉄心１の内周部に、周方向に所定の間隔をおいて複数個のオープン形スロット２が形成されている。この固定子鉄心１の各オープン形スロット２には、固定子コイル３と磁性楔４が挿入されている。磁性楔４はオープン形スロット２内の開口部２ａの開口端２ｂ近傍内に位置する突出部４ａおよび開口端２ｂ近傍の両側に位置して固定子鉄心１に形成された溝部２ｃ内に嵌合される鍔部４ｂを有する凸形状に構成され、しかも溝部２ｃは内周側および外周側の少なくとも一方の面を傾斜させて奥行き方向に行くに従って間隔が広くなるように構成され、磁性楔４の各鍔部４ｂはそれぞれ突出方向に行くに従って厚みを増すように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機の固定子鉄心にオープン形スロットまたはセミクローズ形スロット等のスロットを備え、このスロット内に固定子コイルおよび磁性楔を挿入した回転電機の固定子に関するものである。

回転電機の固定子鉄心は、所定の形状に打ち抜いたけい素鋼板などの磁性薄板を積層して円筒状に構成されており、その内周部には、所定の間隔をおいて固定子コイルを挿入するスロットが形成されている。このスロットは、高圧中大型回転電機においてはオープン形スロットで構成され、または小型回転電機においてはセミクローズ形スロットで構成される場合が多い。

いずれのスロットにおいても、スロット内に挿入された固定子コイルの飛び出しを防止するため、およびスロット開口部の磁気的不平衡等を改善するために磁性楔を挿入する構造を採用するのが一般的である。この磁性楔は、磁性粉を混入した樹脂などを凸形状に成形し、スロット内の開口端側に嵌め込むように打ち込んで設けられている。（特許文献１参照）
実開平１−６９３７０号公報

しかしながら、このような構造の磁性楔においては、経年の使用による熱劣化により枯れが生じると、収縮して寸法的に小さくなり、スロット内を移動することがあり、場合によっては、スロットの開口部を通して回転子側あるいは軸方向に脱落するおそれがあった。

本発明は、上述のような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、磁性楔が熱劣化による枯れが生じて寸法的に小さくなってもスロット内から脱落することのない回転電機の固定子を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明による回転電機の固定子は、磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のオープン形スロットが形成された固定子鉄心と、この固定子鉄心の各オープン形スロットに挿入された固定子コイルと、各オープン形スロット内の開口部に挿入され、開口部の開口端近傍内に位置する突出部および開口端近傍の両側に位置して固定子鉄心に形成された溝部内に嵌合される鍔部を有する凸形状の磁性楔と、を備え、固定子鉄心の各オープン形スロットにおける溝部の内周側および外周側の少なくとも一方の面を傾斜させて溝部を奥行き方向に行くに従って間隔が広くなるように構成するとともに磁性楔の各鍔部をそれぞれ突出方向に行くに従って厚みを増すように構成したことを特徴とする。

また本発明は、磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のセミクローズ形スロットが形成された固定子鉄心と、この固定子鉄心の各セミクローズ形スロットに挿入された固定子コイルと、各セミクローズ形スロット内の開口部に挿入され、開口部の開口端近傍内に位置する突出部およびこの突出部の幅方向両側に形成された鍔部を有する凸形状の磁性楔と、を備え、固定子鉄心の各セミクローズ形スロットにおける開口端近傍の両側面を傾斜させて開口部を開口端に行くに従って間隔が狭くなるように構成するとともに前記各磁性楔の突出部をそれぞれ突出方向に行くに従って幅が狭くなるように構成したことを特徴とする。

さらに本発明は、磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のスロットが形成された固定子鉄心と、この固定子鉄心の各スロットに挿入された固定子コイルと、各スロット内の開口端近傍に挿入され、開口端近傍内に位置する突出部および開口端近傍の幅方向両側に形成された鍔部を有する凸形状の磁性楔と、固定子コイルの固定子鉄心の軸方向端外側に位置する部分に、磁性楔の端面に接するように設けられた絶縁性を有するストッパーと、を備えてなることを特徴とする。

また本発明は、磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のスロットが形成された固定子鉄心と、この固定子鉄心の各スロットに挿入された固定子コイルと、各スロット内の開口端近傍に挿入され、開口端近傍内に嵌合される凸形状の磁性楔と、を備え、磁性楔を長手方向に沿って複数個に分割し、分割した磁性楔のうち長手方向両側に位置する磁性楔の一端部に突起部を形成し、この突起部を固定子鉄心の通風ダクト内に位置させて配設したことを特徴とする。

本発明によれば、凸形状の磁性楔が経年の使用による熱劣化により枯れが生じて収縮し、寸法的に小さくなっても、磁性楔の鍔部の傾斜面が固定子鉄心の溝部の傾斜面に係合したり、または磁性楔の突出部の傾斜面が固定子鉄心の開口部の傾斜面に係合したりしてその移動が制限されるために、磁性楔がスロット内を移動したり、スロットの開口部を通して回転子側に脱落するおそれがなくなる。

また本発明によれば、固定子コイルの固定子鉄心の軸方向端外側に位置する部分にストッパーを設けたり、磁性楔の一端部に設けた突起部を通風ダクト内に配設したりすることにより、固定子鉄心の軸方向に沿う磁性楔の移動がストッパーまたは突起部によって制限されるために、磁性楔が収縮しても、スロット内を移動してスロットの軸方向端開口部から脱落することもなくなる。

以下、本発明による回転電機の固定子の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明による第１の実施の形態に係る回転電機の固定子の主要部を示す正面断面図である。図１において、本実施の形態は、高圧中大型回転電機に適用されているオープン形スロットを例にとっている。固定子鉄心１は、磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のオープン形スロット２が形成されている。なお、図１ではオープン形スロット２を一個のみ図示しており、開口部２ａ側（図示上側）が回転子側である。

この固定子鉄心１のオープン形スロット２には、固定子コイル３が挿入され、さらにオープン形スロット２の開口部２ａから固定子コイル３が飛び出すのを防止するため、およびオープン形スロット２の開口部２ａの磁気的不平衡等を改善するためにオープン形スロット２の開口部２ａ内に磁性楔４が挿入されている。

この磁性楔４は、磁性粉を混入した樹脂を成形して構成されたもので、オープン形スロット２の開口端２ｂ近傍に挿入され、開口端近傍に位置する突出部４ａおよび開口端近傍の両側に位置して固定子鉄心１に形成された溝部２ｃ内に嵌合される鍔部４ｂを有する凸形状に形成されている。

固定子鉄心１のオープン形スロット２における溝部２ｃは、内周側の面（図示上側の面）を傾斜させて基部から奥行き方向に行くに従って間隔が徐々に広くなるように構成されているとともに磁性楔４の鍔部４ｂもそれぞれ基部から突出方向に行くに従って厚みが徐々に増すように構成されている。本実施の形態では、溝部１ａの内周側の面を傾斜させた場合について説明したが、外周側を傾斜させてもよく、また内周側および外周側の両面を傾斜させてもよい。

このように構成された回転電機の固定子においては、凸形状の磁性楔４が経年の使用による熱劣化により枯れが生じて収縮し、寸法的に小さくなっても、鍔部４ｂの傾斜面が溝部２ｃの傾斜面に係合してその移動が制限されるために、オープン形スロット２内を大きく移動してオープン形スロット２の開口部２ａを通して回転子側に脱落するおそれがなくなる。

図２は、本発明による第２の実施の形態に係る回転電機の固定子の主要部を示す正面断面図である。図２において、本実施の形態は、小型回転電機に適用されているセミクローズ形スロットを例にとっている。固定子鉄心１１の内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のセミクローズ形スロット１２が形成されている。この固定子鉄心１１のセミクローズ形スロット１２には、固定子コイル３が挿入され、さらにセミクローズ形スロット１２の開口部１２ａ内に磁性楔１４が挿入されている。この磁性楔１４は、セミクローズ形スロット１２の開口端１２ｂ近傍に挿入され、開口端１２ｂ近傍に位置する突出部１４ａおよびこの突出部１４ａの幅方向両側に形成された鍔部１４ｂを有する凸形状に形成されている。

固定子鉄心１１のセミクローズ形スロット１２における開口部１２ａは、開口端１２ｂ近傍の両側面を傾斜させて開口部１２ａが開口端１２ｂに行くに従って徐々に間隔が狭くなるように構成されており、また磁性楔１４の突出部１４ａは、それぞれ基部から突出方向に行くに従って徐々に幅が狭くなるように構成されている。

従って本実施の形態においても、凸形状の磁性楔１４が経年の使用による熱劣化により枯れが生じて収縮し、寸法的に小さくなっても、突出部１４ａの傾斜面が開口部１２ａの傾斜面に係合してその移動が制限されるために、セミクローズ形スロット１２内を大きく移動してセミクローズ形スロット１２の開口部１２ａを通して回転子側に脱落するおそれがなくなる。

図３は、本発明による第３の実施の形態に係る回転電機の固定子の主要部を示す斜視図である。図３において、本実施の形態が第１および第２の実施の形態と異なる点は、磁性楔２４の軸方向からの脱落を防止するために、固定子コイル３の固定子鉄心２１の軸方向端外側に位置する部分に、磁性楔２４の端面に接するように絶縁性を有するストッパー５を設けたところにある。

固定子鉄心２１は、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のオープン形またはセミクローズ形のスロット２２が形成されている。なお、図３ではスロット２２を二個図示しており、開口部２２ａ側が回転子側である。この固定子鉄心２１の各スロット２２には、固定子コイル３が挿入され、さらにスロット２２の開口部２２ａから固定子コイル３が飛び出すのを防止するため、およびスロット２２の開口部２２ａの磁気的不平衡等を改善するためにスロット２２の開口部２２ａ内に凸形状の磁性楔２４が挿入されている。

固定子コイル３の固定子鉄心２１の軸方向端外側に位置する部分には、絶縁性の紐またはテープなどを巻き付けてなるストッパー５が設けられている。このストッパー５は、磁性楔２４の端面に当接する巻き付け厚さを有しており、磁性楔２４の端面に接するように設けられている。従って磁性楔２４が経年の使用による熱劣化により枯れが生じて収縮し、寸法的に小さくなっても、軸方向に対してはこのストッパー５によりその移動が制限されることになり、スロット２２内を移動してスロット２２の軸方向端開口部から脱落することもなくなる。

なお、上記第３の実施の形態におけるスロット２２および磁性楔２４の形状として、第１および第２の実施の形態において採用されているオープン形スロット２またはセミクローズ形スロット１２および磁性楔４，１４の形状を採用することもできる。このようにすれば、磁性楔は、スロットの軸方向のみならず、開口部を通して回転子側への脱落も確実に防止することができる。

図４および図５は、本発明による第４の実施の形態に係る回転電機の固定子を示し、図４は回転電機の固定子の主要部を示す斜視図、図５は図４に示す回転電機の固定子に採用されている一部の磁性楔を示す斜視図である。図４および図５において、本実施の形態が第３の実施の形態と異なる点は、磁性楔３４の軸方向からの脱落を防止するために、磁性楔３４を長手方向に沿って複数個に分割し、分割した磁性楔３４のうち長手方向両側に位置する磁性楔３４ａ，３４ａの一端部に突起部３４ｂ，３４ｂを形成し、この突起部３４ｂ，３４ｂを固定子鉄心３１の通風ダクト３１ａ内に位置させて配設したところにある。

固定子鉄心３１は、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のオープン形またはセミクローズ形のスロット３２が形成され、また軸方向（積層方向）に所定の間隔をおいて通風ダクト３１ａが設けられている。なお、図４ではスロット３２を二個図示しており、開口部３２ａ側が回転子側である。

この固定子鉄心３１の各スロット３２には、固定子コイル３が挿入され、さらにスロット３２の開口部３２ａから固定子コイル３が飛び出すのを防止するため、およびスロット３２の開口部３２ａの磁気的不平衡等を改善するためにスロット３２の開口部３２ａ内に凸形状の磁性楔３４が挿入されている。

本実施の形態における磁性楔３４は、台形状をなす凸形状に形成されており、分割された磁性楔３４のうち、軸方向両側に配設される磁性楔３４ａは、図５に示すように、その一端部に幅方向両側に突出する突起部３４ｂが形成されている。この突起部３４ｂが固定子鉄心３１の通風ダクト３１ａ内に嵌合するように配設される。

磁性楔３４ａは、突起部３４ｂを設けたことにより幅方向寸法が増加するが、スロット３２の幅寸法内に構成すれば、磁性楔３２ａをスロット３２内に挿入する際に磁性楔３４ａにより固定子コイル３を外周側に押し下げて幅広の挿入スペースを確保しながら挿入することにより支障なく挿入できる。

このように構成すれば、磁性楔３４が経年の使用による熱劣化により枯れが生じて収縮し、寸法的に小さくなっても、軸方向両側に配設された磁性楔３４ａの突起部３４ｂが通風ダクト３１ａに嵌合していることにより、軸方向に対してはその移動が制限されることになり、スロット３２内を移動してスロット３２の軸方向端開口部から脱落することもなくなる。

なお、磁性楔３４ａの突起部３４ｂは、磁性楔３４の幅方向に突出する場合に限らず、幅寸法を大きくすることなく、斜面部に形成したり、短辺部に形成したりすることができる。さらに図６に示すように、磁性楔が図２に示す第２の実施の形態において採用されているような、突出部１４ａおよび鍔部１４ｂを有する凸形状に形成されている磁性楔１４の場合においても、長手方向の一端部に突起部１４ｃを形成し、この突起部１４ｃを通風ダクト内に位置させて配設するように構成することもできる。

本発明による第１の実施の形態に係る回転電機の固定子の主要部を示す正面断面図である。 本発明による第２の実施の形態に係る回転電機の固定子の主要部を示す正面断面図である。 本発明による第３の実施の形態に係る回転電機の固定子の主要部を示す斜視図である。 本発明による第４の実施の形態に係る回転電機の固定子の主要部を示す斜視図である。 図４に示す回転電機の固定子に採用されている一部の磁性楔を示す斜視図である。 図４に示す回転電機の固定子に採用されている一部の磁性楔の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１…固定子鉄心
２…オープン形スロット
２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ…開口部
２ｂ，１２ｂ…開口端
２ｃ…溝部
３…固定子コイル
４，１４，２４，３４，３４ａ…磁性楔
４ａ，１４ａ…突出部
４ｂ，１４ｂ…鍔部
５…ストッパー
１２…セミクローズ形スロット
１４ｃ，３４ｂ…突起部
２２，３２…スロット
３１ａ…通風ダクト

Claims (6)

1. 磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のオープン形スロットが形成された固定子鉄心と、
   この固定子鉄心の各オープン形スロットに挿入された固定子コイルと、
   前記各オープン形スロット内の開口部に挿入され、前記開口部の開口端近傍内に位置する突出部および前記開口端近傍の両側に位置して前記固定子鉄心に形成された溝部内に嵌合される鍔部を有する凸形状の磁性楔と、
   を備え、前記固定子鉄心の各オープン形スロットにおける溝部の内周側および外周側の少なくとも一方の面を傾斜させて前記溝部を奥行き方向に行くに従って間隔が広くなるように構成するとともに前記磁性楔の各鍔部をそれぞれ突出方向に行くに従って厚みを増すように構成したことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のセミクローズ形スロットが形成された固定子鉄心と、
   この固定子鉄心の各セミクローズ形スロットに挿入された固定子コイルと、
   前記各セミクローズ形スロット内の開口部に挿入され、前記開口部の開口端近傍内に位置する突出部およびこの突出部の幅方向両側に形成された鍔部を有する凸形状の磁性楔と、
   を備え、前記固定子鉄心の各セミクローズ形スロットにおける開口端近傍の両側面を傾斜させて前記開口部を開口端に行くに従って間隔が狭くなるように構成するとともに前記各磁性楔の突出部をそれぞれ突出方向に行くに従って幅が狭くなるように構成したことを特徴とする回転電機の固定子。
3. 磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のスロットが形成された固定子鉄心と、
   この固定子鉄心の各スロットに挿入された固定子コイルと、
   前記各スロット内の開口端近傍に挿入され、前記開口端近傍内に位置する突出部および前記開口端近傍の幅方向両側に形成された鍔部を有する凸形状の磁性楔と、前記固定子コイルの前記固定子鉄心の軸方向端外側に位置する部分に、前記磁性楔の端面に接するように設けられた絶縁性を有するストッパーと、
   を備えてなる回転電機の固定子。
4. 請求項１または２に記載の回転電機の固定子において、前記固定子コイルの前記固定子鉄心の軸方向端外側に位置する部分に、絶縁性を有するストッパーを前記磁性楔の端面に接するように設けたことを特徴とする回転電機の固定子。
5. 磁性薄板を積層して構成され、内周部に周方向に所定の間隔をおいて複数個のスロットが形成された固定子鉄心と、
   この固定子鉄心の各スロットに挿入された固定子コイルと、
   前記各スロット内の開口端近傍に挿入され、前記開口端近傍内に嵌合される凸形状の磁性楔と、
   を備え、前記磁性楔を長手方向に沿って複数個に分割し、分割した磁性楔のうち長手方向両側に位置する磁性楔の一端部に突起部を形成し、この突起部を前記固定子鉄心の通風ダクト内に位置させて配設したことを特徴とする回転電機の固定子。
6. 請求項２に記載の回転電機の固定子において、前記磁性楔を長手方向に沿って複数個に分割し、分割した磁性楔のうち長手方向両側に位置する磁性楔の一端部に突起部を形成し、この突起部を固定子鉄心の通風ダクト内に位置させて配設したことを特徴とする回転電機の固定子。

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