JP2016152707A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転時に温度が上昇した場合にも保持環とシャフトの締結力が向上でき、保持環の変形や応力を小さくして信頼性の向上を図り、結果的に回転子コイルの変形が大きくなることを防止すること。【解決手段】本発明の回転電機は、上記課題を解決するために、シャフトの端部に焼嵌めされ、回転子コイルのシャフトの両端から軸方向に張り出している端部を外周側から保持する保持環を備え、この保持環が、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部の外周側に配置された内層側保持環と、該内層側保持環の外周側に配置された外層側保持環の２層から成り、少なくとも前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含む範囲の前記内層側保持環と前記外層側保持環を構成する材料の平均線膨張係数が、前記シャフトを構成する材料の線膨張係数と同等以下であることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は回転電機に係り、例えば、蒸気タービン発電機やガスタービン発電機などのように、回転子から軸方向に張り出した回転子コイルの端部の外周側を保持環で保持する構成に好適な回転電機に関する。

回転電機の一例として、大容量のタービン発電機の概略構成を図１に示す。

該図に示す如く、タービン発電機は、回転子１と、この回転子１の外周側に所定の空隙を介して対向配置された固定子２とから成り、回転子１は、シャフト３と、このシャフト３の外周側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロット（図示せず）と、このスロット内の各々に装着され、シャフト３の両端から軸方向に張り出している端部５Ａを有する回転子コイル５と、シャフト３の端部に焼嵌めされ、回転子コイル５のシャフト３の両端から軸方向に張り出している端部５Ａを外周側から保持する保持環６とから概略構成されている。

詳述すると、シャフト３のスロットには、角柱状の回転子コイル５が複数挿入されている。シャフト３の両端から軸方向に張り出している回転子コイル５の端部５Ａは、シャフト３からオーバーハングする構造となっており、このオーバーハングしている回転子コイル５の端部５Ａの外周側に保持環６を配置して回転子コイル５の端部５Ａの変形を抑える必要がある。この保持環６が破損すると、直ちに重大な事故につながる可能性が高く、非常に高い信頼性が必要とされる。

一般的に、上記保持環６は非磁性鋼で製作され、また、保持環６はシャフト３の軸方向端部に焼嵌めされており、その保持環６の軸方向他端の内周側には、保持環支え７が嵌合されている。その保持環６及び保持環支え７は、円筒状の構造になっている。

通常、タービン発電機の回転子１は、高速で回転するため巨大な遠心力が生じる。近年、タービン発電機の大容量化が進んできており、これは回転子径を大型化するなどにより実現可能だが、回転子径の大型化が遠心力の増加につながり、保持環６の信頼性を確保することがタービン発電機容量の制限になってきている。

上述したように、タービン発電機等の回転電機では、非磁性鋼製の保持環６を、シャフト３の端から軸方向に張り出した回転子コイル５の端部５Ａの外周側に固定するために、保持環６をシャフト３に焼嵌める構造となっている。

この保持環６は、回転子コイル５に生じる遠心力を受けるため、回転子１の回転数が増加するほど径方向に押し広げられ、それに伴い、保持環６とシャフト３の焼嵌め部も変形し、焼嵌めによる締結力が小さくなる。

また、保持環６の表面の周速は、回転子１の径の増加に比例して高速化する。保持環６の表面の周速が高速化するほど、保持環６の表面と隣接する気体との間の摩擦により生じる発熱が大きくなり、それによる保持環６の温度上昇も大きくなる。保持環６に一般的に用いられる非磁性鋼材（例えば、１８Ｍｎ−１８Ｃｒ鋼）の線膨張係数は、１６×１０^−６／℃程度である。一方でシャフト３に用いられる材料（一般的なロータ材料、例えば、３.５％ＮｉＣｒＭｏＶ鋼、又はＣｒＭｏＶ鋼など）の線膨張係数は、それより小さい１１×１０^−６／℃程度のものが使用されることが一般的である。

そのため、保持環６とシャフト３が同じように温度上昇した場合でも熱膨張差が生じて、実質的な焼嵌め代が減少する。また、シャフト３の端部の主な発熱源は、前記した摩擦発熱のため、保持環６の温度上昇のほうが高くなりやすく、シャフト３の温度上昇が保持環６よりも大きい場合には、更に熱膨張差が大きくなることになる。

回転子１の回転時の実質的な保持環６とシャフト３の焼嵌め代が小さくなりすぎると、保持環６とシャフト３の間の固定が不十分になり、変速時や事故時に、両者の間にトルクが生じた場合にはすべりが生じ、回転子コイル５の端部５Ａの損傷につながる恐れがある。

これを防ぐために、回転子１の組立時の保持環６とシャフト３の焼嵌め代は、上述したような遠心力や熱膨張差による焼嵌め代の減少を見込んだ上で決定されるが、回転子１の組立時の保持環６とシャフト３の焼嵌め代を大きくしすぎた場合には、保持環６やシャフト３が塑性変形してしまう恐れがあり、塑性変形による保持環６とシャフト３の焼嵌め代の低下が問題となる。従って、保持環６とシャフト３の焼嵌め代は、組立時（静止時）は小さくした方が望ましく、一方で回転時には必要な摩擦力を確保するために、保持環６とシャフト３の焼嵌め代は、大きくした方が望ましい。

なお、シャフトから軸方向に張り出した回転子コイルの端部の外周側を保持環で保持する技術として、特許文献１に記載されたものがある。

この特許文献１には、ロータが外周面と、半径方向端面と、外周面にある軸方向に延出する溝穴と、溝穴の中にある界磁巻線とを有し、界磁巻線はロータの端面から半径方向に突出し、溝穴の外側で界磁巻線終端巻により接続され、終端巻きは保持システムにより包囲されており、保持システムは終端巻きを包囲するシールド部材と、シールド部材を包囲する保持器部材と、ロータに対する保持システムの軸方向の動きを阻止する手段とを備えたダイナモエレクトリック機械のロータの保持システムが記載されている。

特開２００５−１１７８９０号公報

タービン発電機等の回転電機の大容量化に伴い、保持環に生じる負荷はますます増加しているため、遠心力による負荷が大きく、温度上昇が大きくなった場合でも、回転子コイルの端部の外周側に配置されている保持環とシャフトを剛に結合させ、保持環が変形しにくい構造とすることが必要である。

しかしながら、特許文献１では、シャフト側との係合部の構造について、軸方向の動きを阻止するための構造についての記載がある一方、径方向については、保持環と補助環の間についての記載はあるが、補助環とシャフトとの間についての記載はない。

従って、特許文献１の構造では、補助環とシャフトとの間は、保持環の動きを阻止する構造とはなっていないため、回転時の温度上昇により補助環とシャフトとの間にはゆるみが生じ、両者の拘束が不十分になる恐れがある。

これにより、保持システム全体の変形が大きくなると、それに伴い回転子コイルの変形も大きくなり、場合によっては保持システムと回転子コイルが離れる現象が発生する恐れがあり、回転子コイルに対する負荷が増加して損傷の可能性が増加することが懸念される。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、回転時に温度が上昇した場合にも保持環とシャフトの締結力が向上でき、保持環の変形や応力を小さくして信頼性の向上を図り、結果的に回転子コイルの変形が大きくなることを防止できる回転電機を提供することにある。

本発明の回転電機は、上記目的を達成するために、回転子と、該回転子の外周側に所定の空隙を介して対向配置された固定子とから成り、前記回転子は、シャフトと、該シャフトの外周側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロットと、該スロット内の各々に装着され、前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部を有する回転子コイルと、前記シャフトの端部に焼嵌めされ、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部を外周側から保持する保持環とを備え、前記保持環は、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部の外周側に配置された内層側保持環と、該内層側保持環の外周側に配置された外層側保持環の２層から成り、少なくとも前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含む範囲の前記内層側保持環と前記外層側保持環を構成する材料の平均線膨張係数が、前記シャフトを構成する材料の線膨張係数と同等以下であることを特徴とする。

本発明によれば、運転時に温度が上昇した場合にも保持環とシャフトの締結力が向上でき、保持環の変形や応力を小さくして信頼性の向上を図り、結果的に回転子コイルの変形が大きくなることを防止できるので、この種、回転電機には非常に有効である。

本発明の対象である回転電機の全体構成を上半分の一部を断面して示す図である。 本発明の回転電機の実施例１を示す回転電機端部の部分断面図である。 本発明の回転電機の実施例２を示す回転電機端部の部分断面図である。 本発明の回転電機の実施例３を示す回転電機端部の部分断面図である。 本発明の回転電機の実施例４を示す回転電機端部の部分断面図である。 本発明の回転電機の実施例５を示す回転電機端部の部分断面図である。 本発明の回転電機の実施例６を示す回転電機端部の部分断面図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の回転電機を説明する。なお、符号は、従来と同一のもの及び各実施例において同一構成のものは同符号を使用する。

図２に、本発明の回転電機の実施例１を示す。本実施例の回転電機の概略構成は、図１に示す構成と略同一であり、図２には、本実施例に関連する部分のみを図示して説明する（以下に説明する他の実施例も同様である）。

図２に示す如く、本実施例の回転電機は、回転子コイル５のシャフト３の外周部両端から軸方向に張り出している端部５Ａを外周側から保持する保持環（図１の符号６）が、回転子コイル５のシャフト３の外周部両端から軸方向に張り出している端部５Ａの外周側に配置された内層側保持環６Ａと、この内層側保持環６Ａの外周側に配置された外層側保持環６Ｂの２層から成り、しかも、後述するが、内層側保持環６Ａとシャフト３との焼嵌め部分（図２のＬの範囲）を含む範囲の内層側保持環６Ａと外層側保持環６Ｂを構成する材料の平均線膨張係数が、シャフト３を構成する材料の線膨張係数と同等以下である構成となっている。

また、内層側保持環６Ａは、内層側保持環６Ａとシャフト３との焼嵌め部分（図２のＬの範囲）を含むと共に、回転子コイル５のシャフト３の外周部両端から軸方向に張り出している端部５Ａの外周側全長を覆うように配置され、かつ、外層側保持環６Ｂは、内層側保持環６Ａの外周側の軸方向全長を覆うように配置されている。内層側保持環６Ａの端部の内周側には、径方向の変形を抑制するための円環状の保持環支え７が配置されており、内層側保持環６Ａは、シャフト３の外周部における端部に焼嵌めされ、その内層側保持環６Ａの他端には、上記した保持環支え７が嵌合されている。

上述した内層側保持環６Ａは、回転子コイル５の端部５Ａの変形を抑え込むために、回転子コイル５の端部５Ａの外周側を包み込むように配置され、シャフト３と焼嵌めにより一体化されている。また、内層側保持環６Ａは、従来の保持環６に用いられる金属材料である非磁性（一般的には、１８Ｍｎ−１８Ｃｒ鋼）を用いると、従来と同等以上の信頼性が得られる。

一方、外層側保持環６Ｂは、保持環全体の剛性を向上させ、回転子コイル５の端部５Ａの径方向への変形を抑制するために配置するものであり、このため、外層側保持環６Ｂは、相対的に低密度で、かつ、強度の高い繊維強化複合材料を用いることが望ましい。

繊維強化複合材料は、樹脂（例えば、エポキシ樹脂）と繊維（例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維）の材料及びその比率を調整し、内層側保持環６Ａと外層側保持環６Ｂの平均線膨張係数が、シャフト３の材料の線膨張係数と同等以下となるような組合せとするものである。繊維強化複合材は、繊維の構成により高い異方性を持つが、ここでいう線膨張係数は、保持環の周方向の線膨張係数である。

具体的には、例えば、内層側保持環６Ａに従来と同等の非磁性鋼を用いる場合、この材料の線膨張係数は１６×１０^−６／℃で、弾性率は２００ＧＰａ程度である。一方、外層側保持環６Ｂの材料に炭素繊維を用いたＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）を用いるとすると、繊維量を調整することにより線膨張係数を設計することが可能であるが、ここでは、例として線膨張係数が３×１０^−６／℃のＣＦＲＰを用いる場合で考える。この時の弾性率は１３０ＧＰａとする。

内層側保持環６Ａと外層側保持環６Ｂの平均線膨張係数は、基本的には複合則と呼ばれる関係で求められ、各材料の断面積の比率と弾性率及び線膨張係数から求められる。内層側保持環６Ａと外層側保持環６Ｂのトータル厚さを“１”とした時、内層側保持環６Ａの厚さの比率を“Ｄ”とすると、外層側保持環６Ｂの厚さの比率は“１−Ｄ”となる。この場合、平均線膨張係数αａは、以下の式から求められる。

αａ＝（２００×Ｄ×１６×１０^−６＋１３０×（１−Ｄ）×３×１０^−６）／（２００×Ｄ＋１３０×（１−Ｄ）
αａをシャフト３に用いられる材料（一般的なロータ材料、例えば、３.５％ＮｉＣｒＭｏＶ鋼、又はＣｒＭｏＶ鋼など）の線膨張係数の１１×１０^−６／℃より小さくするためには、内層側保持環６Ａの厚さの比率Ｄを０.５１より小さくすればよいことがわかる。この場合、例えば、内層側保持環６Ａの厚さの比率Ｄを０.４とし、外層側保持環６Ｂの厚さを０.６とすれば、この条件を満たすことができる。

このような本実施例の構成にすることにより、回転時にシャフト３や保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）の温度が上昇した場合に、保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）の熱膨張量がシャフト３の熱膨張量よりも小さくなるため、両者の間の実質的な焼嵌め代が増えることになり、両者はより剛に嵌合されることになる。

従来の構造では、本実施例の構造とは逆に保持環６の膨張量の方が大きく、温度が上昇するほど実質的な焼嵌め代が減少する傾向であるため、嵌合が緩くなり回転時にシャフト３と保持環６全体を合わせた剛性が低下することにより、径方向の変形が過大になる恐れがあったが、本実施例の構造では、回転電機が大容量化し、摩擦により生じる発熱が増加し温度上昇が増大した場合でも、上述したような剛性低下が起こらず変形を抑制することが可能となる。

また、従来構造では、回転時の剛性低下を防ぐために、遠心力や熱膨張差による減少を見込んで、組立時の焼嵌め代を大きく設定する必要がある。そのため、保持環６やシャフト３は、それにより過大な塑性変形が生じて焼嵌め代の低下を避けるために、高価な高強度材で作成する必要があった。しかし、本実施例の構造では、焼嵌め代の低下を抑えることができるため、組立時の焼嵌め代を従来構造より小さくすることができる。

これにより、焼嵌めする際に必要な内層側保持環６Ａの温度上昇量を小さくすることができ、保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）に不要な温度履歴を加える恐れがなくなり組立も容易になる。また、基本的に保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）は遠心力により押し広げられるため、回転数が高くなるほどシャフト３側の負荷は低くなる。従って、シャフト３に対する負荷は組立時が最も大きい。そのため、組立時の焼嵌め代を低減することができれば、シャフト３にかかる最大負荷を下げることができ、高価な高強度材を使う必要がなくなる。

外層側保持環６Ｂは、周方向を強化方向とした複合材を円環状にすることが望ましく、このような部材の製造方法としては、パイプなどに一般的に用いられるフィラメントワインディング法などの手法を用いて製作することができる。この場合、内層側保持環６Ａをシャフト３に焼嵌めた後、その外周側にはめ込み、樹脂などにより接着することにより一体化させる方法が望ましい。

また、外層側保持環６Ｂを内層側保持環６Ａの外周側にはめ込む際に、外層側保持環６Ｂを複合材の樹脂の強度などに影響しない程度まで温度を上げて焼嵌める構造とすると、両者がより剛に一体化することができる。

なお、外層側保持環６Ｂは線膨張係数が小さいことが望まれ、また、温度上昇量も限られるため、従来の非磁性鋼材を焼嵌める場合に比べて締め代は小さくなるが、回転時には停止時より両者の実質的な締め代は増加するため、特に問題とならない。

また、内層側保持環６Ａをボビンとみなして、これに直接繊維を巻き付けて製作することも可能である。この場合、別部材として製作し後から接着する場合に必要となる嵌め合い部の製作精度を考慮する必要がなく、形状作成や一体化の調整が容易である。

更に、本実施例の構造を採用することにより、組立に要する工程を削減でき、シャフト３の材料も安価な材料を選択することができるため、安価で信頼性の高い回転電機を提供することができる。

なお、本実施例では、材料やその組合せについて一例を示したが、これ以外の厚さの組み合わせや材料の組み合わせでも、同様の要件を満たしている構成であればよいことは自明である。

このような本実施例とすることにより、回転時に温度が上昇した場合に保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）とシャフト３の締結力が向上できることから、保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）の変形や応力を小さくすることができ、保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）の信頼性を向上することができるので、結果的に回転子コイル５の変形が大きくなることを防止できる。また、従来のように、温度上昇時の緩みによる締結力低下を考慮しなくてよいため、組立時の締結力（焼嵌め代）を適正化することにより、シャフト３の材料の仕様を下げ低コスト化を図ることができる。

図３に、本発明の回転電機の実施例２を示す。

該図に示す本実施例では、内層側保持環６Ａは、内層側保持環６Ａとシャフト３との焼嵌め部分（図３のＬの範囲）を含むと共に、回転子コイル５のシャフト３の外周部両端から軸方向に張り出している端部５Ａの外周側全長を覆うように配置され、かつ、外層側保持環６Ｂは軸方向に２分割され、そのうちの第１の外層側保持環６Ｂ１は、内層側保持環６Ａとシャフト３との焼嵌め部分（図３のＬの範囲）を含む範囲の内層側保持環６Ａの外周側を覆い、他の第２の外層側保持環６Ｂ２は、内層側保持環６Ａの軸方向端部（保持環支え７側の焼嵌め部を含む範囲）の外周側を覆うように配置されているものである。他の構成は、実施例１と同様である。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、焼嵌め部の範囲で材料の平均線膨張係数をシャフト３より小さくすることにより、回転時の実質的な焼嵌め代の減少を抑制する機能を持たせる一方で、第１及び第２の外層側保持環６Ｂ１及び６Ｂ２の材料や組み立て工程を低減することができ、より効率的に作成することができる。

図４に、本発明の回転電機の実施例３を示す。

該図に示す本実施例は、図３に示した実施例２の改良案であり、第１の外層側保持環６Ｂ１と第２の外層側保持環６Ｂ２の間に、内層側保持環６Ａの外周側を覆うように第３の外層側保持環６Ｂ３を配置したものである。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例２と同様な効果が得られることは勿論、第１及び第２の外層側保持環６Ｂ１及び６Ｂ２が配置されていない部分については剛性が小さくなることが懸念されるが、この部分に、第３の外層側保持環６Ｂ３を部分的に追加することで剛性を高めることができる。

図５に、本発明の回転電機の実施例４を示す。

該図に示す本実施例は、内層側保持環６Ａは、内層側保持環６Ａとシャフト３との焼嵌め部分（図５のＬの範囲）を含むと共に、回転子コイル５のシャフト３の外周部両端から軸方向に張り出している端部５Ａの外周側全長を覆うように配置され、かつ、内層側保持環６Ａとシャフト３との焼嵌め部分（図５のＬの範囲）を含む範囲と保持環支え７側の焼嵌め部を含む範囲の内層側保持環６Ａの外周側軸方向両端部にそれぞれ段差部６Ａ´、６Ａ"を設け、一方、外層側保持環６Ｂは軸方向に２分割され、そのうちの第１の外層側保持環６Ｂ１´は、シャフト３の軸方向端部に渡って段差部６Ａ´に配置されていると共に、他の第２の外層側保持環６Ｂ２´は、内層側保持環６Ａの他方の軸端部の段差部６Ａ"に配置され、しかも、内層側保持環６Ａの段差部６Ａ´、６Ａ"以外の外径と、第１及び第２の外層側保持環６Ｂ１´及び６Ｂ２´の外径とが同一、つまり、内層側保持環６Ａの焼嵌め部（図５のＬの範囲）以外（第１及び第２の外層側保持環６Ｂ１´及び６Ｂ２´が配置されていない部分の内層側保持環６Ａ）の厚さを大きくして構成している。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、内層側保持環６Ａの焼嵌め部（図５のＬの範囲）以外の厚さを大きくして、焼嵌め部のゆるみの影響がない部分は一様材料で形成することができるし、温度上昇による実質焼嵌め代の減少を防ぐとともに、部材の材料を最小限に抑えることができ、安価で信頼性の高い回転電機を得ることができる。

なお、本実施例では、段差部６Ａ´、６Ａ"を矩形状に形成しているが、応力集中部が生じないように、段差部６Ａ´、６Ａ"を円弧状の形状やテーパ状の形状にしても同等の特性が得られることは言うまでもない。

図６に、本発明の回転電機の実施例５を示す。

該図に示す本実施例は、図２に示した実施例２の改良案であり、外層側保持環６Ｂは、その径方向厚さが、シャフト３とは反対側の軸方向に向かうに従い順次大きくなっているものである。即ち、外層側保持環６Ｂは、軸端(保持環支え７)側に行くほど板厚が増加する構造となっている。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、回転子コイル５の端部５Ａは、通常、周方向に曲げられてＬ字型に配置されているため、回転子コイル５の端部５Ａに行くほど重量は増加する傾向となる。従って、この重量に起因する遠心力も端部に行くほど増大することになる。

これによる径方向変位の違いを均一化するために、遠心力が大きい端部ほど保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）の板厚を増加させ剛性を高くすることにより、回転子コイル５の端部５Ａ全体の変形による負荷を平均化できるため、保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）に必要な材料強度の最大値を低減させることができ、保持環（内層側保持環６Ａ及び外層側保持環６Ｂ）に材料強度の低い低コスト材を用いることができる。

図７に、本発明の回転電機の実施例６を示す。

該図に示す本実施例は、図５に示した実施例４の改良案であり、第２の外層側保持環６Ｂ２´の径方向の厚さを、第１の外層側保持環６Ｂ１´の径方向の厚さより大きくしたものである。即ち、保持環を第１の外層側保持環６Ｂ１´と第２の外層側保持環６Ｂ２´から成る２層構造で構成し、第２の外層側保持環６Ｂ２´は軸端部の厚さを大きくし、保持環支え７を代替する機能を持つ部材として配置したものである。

このような本実施例の構成とすることにより、実施例４と同様な効果が得られることは勿論、保持環支え７の機能を第２の外層側保持環６Ｂ２´に持たせることにより、部材点数を減少させるとともに、保持環支え７と内層側保持環６Ａの焼嵌めによる組立工程を減少させることが可能になり、安価で信頼性の高い回転電機を得ることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、回転軸部材に回転子鉄心を焼嵌めしてシャフト３を構成しても良い。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１…回転子、２…固定子、３…シャフト、５…回転子コイル、５Ａ…回転子コイルの端部、６…保持環、６Ａ…内層側保持環、６Ａ´、６Ａ"…段差部、６Ｂ…外層側保持環、６Ｂ１、６Ｂ１´…第１の外層側保持環、６Ｂ２、６Ｂ２´…第２の外層側保持環、６Ｂ３…第３の外層側保持環、７…保持環支え。

Claims (11)

1. 回転子と、該回転子の外周側に所定の空隙を介して対向配置された固定子とから成り、前記回転子は、シャフトと、該シャフトの外周側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロットと、該スロット内の各々に装着され、前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部を有する回転子コイルと、前記シャフトの端部に焼嵌めされ、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部を外周側から保持する保持環とを備え、
   前記保持環は、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部の外周側に配置された内層側保持環と、該内層側保持環の外周側に配置された外層側保持環の２層から成り、少なくとも前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含む範囲の前記内層側保持環と前記外層側保持環を構成する材料の平均線膨張係数が、前記シャフトを構成する材料の線膨張係数と同等以下であることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記内層側保持環は、前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含むと共に、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部の外周側全長を覆うように配置され、かつ、前記外層側保持環は、前記内層側保持環の外周側の軸方向全長を覆うように配置されていることを特徴とする回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機において、
   前記外層側保持環は、その径方向厚さが、前記シャフトとは反対側の軸方向に向かうに従い順次大きくなっていることを特徴とする回転電機。
4. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記内層側保持環は、前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含むと共に、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部の外周側全長を覆うように配置され、かつ、前記外層側保持環は軸方向に２分割され、そのうちの第１の外層側保持環は、前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含む範囲の前記内層側保持環の外周側を覆い、他の第２の外層側保持環は、前記内層側保持環の軸方向端部の外周側を覆うように配置されていることを特徴とする回転電機。
5. 請求項４に記載の回転電機において、
   前記第１の外層側保持環と前記第２の外層側保持環の間に、前記内層側保持環の外周側を覆うように第３の外層側保持環が配置されていることを特徴とする回転電機。
6. 請求項１に記載の回転電機において、
   前記内層側保持環は、前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含むと共に、前記回転子コイルの前記シャフトの両端から軸方向に張り出している端部の外周側全長を覆うように配置され、かつ、前記内層側保持環と前記シャフトとの焼嵌め部分を含む該内層側保持環の外周側軸方向両端部にそれぞれ段差部を設け、一方、前記外層側保持環は軸方向に２分割され、そのうちの第１の外層側保持環は、前記シャフトの軸方向端部に渡って前記段差部に配置され、他の第２の外層側保持環は、前記内層側保持環の他方の軸端部の前記段差部に配置されていることを特徴とする回転電機。
7. 請求項６に記載の回転電機において、
   前記内層側保持環の段差部以外の外径と、前記第１及び第２の外層側保持環の外径とが同一であることを特徴とする回転電機。
8. 請求項６に記載の回転電機において、
   前記第２の外層側保持環の径方向の厚さが、前記第１の外層側保持環の径方向の厚さより大きいことを特徴とする回転電機。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機において、
   前記内層側保持環の軸方向端部の内周側に、円環状の保持環支えが配置されていることを特徴とする回転電機。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回転電機において、
    前記内層側保持環は金属材料から成り、前記外層側保持環は繊維強化複合材料から成ることを特徴とする回転電機。
11. 請求項１０に記載の回転電機において、
    前記金属材料は非磁性鋼であり、前記繊維強化複合材料は炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のいずれかであることを特徴とする回転電機。

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