JP6689125B2 - 回転電機および回転電機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、回転電機および回転電機の製造方法に関する。

回転電機の回転子は、一方の端に駆動機を接続し、もう一方の端においては、回転子の鉄心を励磁するため、回転子の端部に設置された集電環に外部から電力が供給され、その電力がシャフトの半径方向にあけられた穴に挿入されたスタッドおよびシャフト中心孔に挿入された中心孔導体を通して回転子のコイルに供給される。回転電機の出力が増大すると、この電力も増大し、回転子のコイルに流れる電流も増加する。また、近年、設備の熱効率を改善するために、回転電機の回転子の両端に駆動機を接続して、集電環側端からも駆動トルクを伝達する方式が採用され始め、回転子の界磁回路に電力を供給する側の端部においても伝達トルクが大きくなってきた。

また、集電環を無くして、代わりにブラシレス励磁機を回転子の端部に接続して保守性を改善する方式においても、回転電機の出力増大に伴って、このブラシレス励磁機の出力も増大し、伝達トルクが大きくなってきた。

上記の電流の増加に対しては、電流回路の断面積を増加させることで対応することが考えられる。例えば、スタッドについては、その径を大きくしたりや本数を増加させることにより電流回路の断面積を増加させることで、上記の電流の増加に対応できる。しかしながら、回転子のシャフトの伝達トルクに対する回転子の剪断強度を確保する必要があるため、周速限界を持つ集電環のある端部ではシャフトの径を大きくできない。また、シャフト中心孔からシャフト外周まで連通する半径方向のスタッド用穴は、シャフトに発生する剪断応力の集中部となる。このため、トルクの大きさによっては、シャフトにスタッド用穴を空けることができない。

半径方向のスタッド用穴を不要とする方法として、回転子端面に半径方向に導体を配置し、この導体を中心孔導体の端面にボルトで締め付けることで電気的に接続する構造が存在する。

特開２０１３−０１７３０７号公報

しかしながら、回転子端面に半径方向に配置した導体を中心孔導体の端面にボルトで締め付けて電気接続する構造は、中心孔導体の端面だけで電流の増加に対して必要十分な接触面積を確保できない虞がある。

本発明が解決しようとする課題は、回転子のコイルに電力を供給するための中心孔導体と中心孔の外側の導体とを、十分な接触面積を確保して電気的に接続することが可能な回転電機および回転電機の製造方法を提供することである。

一実施形態の回転電機は、回転子と固定子との間に冷却ガスが流されるガス冷却式の回転電機であって、前記回転子は、前記回転子の回転中心に沿う中心孔、および前記中心孔の機内側端部に前記中心孔から半径方向に前記回転子の外周面まで連通するスタッド用穴、が形成されたシャフトと、それぞれ前記シャフトに対して電気的に絶縁されるとともに互いに電気的に絶縁された状態で前記中心孔に前記回転中心に沿って挿入され、かつ、それぞれ前記シャフトの端部側に突出する突出部を備えた一対の中心孔導体と、前記シャフトの端部側に前記シャフトに対して電気的に絶縁されて設けられ、前記一対の中心孔導体のそれぞれの前記突出部の外周面を電気接続面として電気的に接続される内周面を有する穴が形成される一対の端部導体と、を備える。

また、一実施形態の回転電機の製造方法は、回転中心に沿う中心孔および前記中心孔の機内側端部において前記中心孔から半径方向に外周面まで連通するスタッド用穴が形成されたシャフトを備える回転子を準備し、それぞれ前記シャフトの端部側に突出する突出部を備えた一対の中心孔導体をそれぞれ前記シャフトに対して電気的に絶縁されるとともに互いに電気的に絶縁された状態で前記中心孔に前記回転中心に沿って挿入することと、前記シャフトに対して電気的に絶縁される一対の端部導体を、前記一対の中心孔導体のそれぞれの前記突出部の外周面に電気的に接続することとを有し、前記端部導体には、前記突出部の外周面を電気接続面として電気的に接続される内周面を有する穴が形成されるものである。

本発明によれば、回転子のコイルに電力を供給するための中心孔導体と中心孔の外側の導体とを、十分な接触面積を確保して電気的に接続することができる。

第１の実施形態における回転電機の一例を示す図。 第１の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第１の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第１の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、図２におけるＢ−Ｂ矢視図。 第１の実施形態における回転電機の回転子の端部導体の斜視図。 第１の実施形態における回転電機の回転子の端部導体の斜視図。 第２の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第３の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第３の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第４の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第４の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、図１０におけるＣ−Ｃ矢視図。 第４の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す斜視図。 第５の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第５の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、図１３におけるＤ−Ｄ矢視図。 第５の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す斜視図。 第６の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図。 第６の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、図１６におけるＥ−Ｅ矢視図。

以下、実施形態について図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態における回転電機について、図１、図２、図３、図４、図５、図６を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における回転電機の一例を示す図である。図２、図３、図４は、第１の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図である。ただし、図３は、図２に示したＡ部の拡大図であり、図４は、図２中のＢ−Ｂ線に沿う矢視図である。また、図５は、図２に示した端部導体の斜視図である。図６は、図２に示した中心孔導体の斜視図である。
図１に示す回転電機１は、回転子２と固定子３との間に冷却ガスが流されるガス冷却式の回転電機である。
回転子２の外周に配置される固定子３は、固定子枠（フレーム）４の内面に取り付けられている。回転子２の端部２Ａは、固定子枠４を貫通して延びており、軸受５によって支持され、軸受５よりも中央寄りの位置で、オイルシール６によって固定子枠４の中に冷却ガスを密封している。
回転子２の鉄心部２Ｂを励磁するために装着されるコイル７には、回転子２の端部２Ａの集電環２１４，２２４を通して外部から電力が供給される。

回転電機１の回転子２は、図２に示すように、主要構成部品として、中心部に中心孔２０１が形成されるシャフト２０を備える。また、回転子２は、界磁回路構成部品として、コイル７と、中心孔導体２１１，２２１と、端部導体２１２，２２２と、半径方向スタッド２１３，２２３とを備える。中心孔導体２１１、端部導体２１２、半径方向スタッド２１３と中心孔導体２２１、端部導体２２２、半径方向スタッド２２３とは、中心孔２０１を隔てて周方向に１８０°離れて位置する。

また、図２に示すように、回転子２は、フレーム４よりも外側に延びたシャフト２０の外周に、集電環２１４，２２４が装着されている。集電環２１４，２２４は、シャフト２０に対して絶縁部材で電気的に絶縁された状態でシャフト２０の軸方向に並べて装着されており、外周面が給電ブラシとの摺動によって電気的に接続（電気接続）される。以下で説明する絶縁とは、電気的な絶縁を指す。

シャフト２０では、中心孔２０１と、機内側におけるスタッド用穴２０２とが、給電装置が接続される側の端部２Ａに形成される。中心孔２０１は、回転中心Ｌに沿って形成されている。スタッド用穴２０２は、コイル７の近くで中心孔２０１から半径方向へシャフト２０の外周面まで連通しており、図２に示すように、回転中心Ｌに対して線対称に、すなわち周方向に１８０°離れて形成されている。

一対の中心孔導体２１１，２２１は、シャフト２０に対しておよび互いに電気的に絶縁された状態で、回転中心Ｌに沿う方向へ中心孔２０１に挿入される。なお、本実施形態は２極の回転電機を例に説明しているため一対の中心孔導体２１１、２２１が挿入されているが、４極以上の極数の回転電機においては、極数に応じた対の中心孔導体２１１，２２１がそれぞれ互いに電気的に絶縁された状態で中心孔２０１に挿入されて設けられる。すなわち、本実施形態において、中心孔導体２１１、２２１は少なくとも１対以上の対で設けられる。
中心孔導体２１１，２２１の間には、これらを互いに電気的に絶縁する絶縁板２６２が挿入されている。中心孔導体２１１，２２１と、これに対向する、中心孔２０１の内周との間には、中心孔導体絶縁筒２６１が装着されている。シャフト端部２Ａと一対の端部導体２１２，２２２との間には絶縁ブロック２６３が挿入される。なお、端部導体２１２，２２２についても、中心孔導体２１１，２２１と同様に少なくとも１対以上の対で設けられる。
端部導体２１２とシャフト２０の端面との間には、これらを互いに電気的に絶縁する絶縁板２６４が挿入されている。絶縁板２６４は、端部導体２２２とシャフト２０の端面との間にも挿入されている。

半径方向スタッド２１３，２２３は、シャフト２０に対して電気的に絶縁された状態で１８０°離れたスタッド用穴２０２にそれぞれ挿入される。半径方向スタッド２１３は、コイル７の口出し導体７Ａと中心孔導体２１１とを電気接続する。同様に、半径方向スタッド２２３は、コイル７の口出し導体７Ｂと中心孔導体２２１とを電気接続する。

半径方向スタッド２１３は、口出し導体７Ａによって、図示しないベンド部の一つとして用意されるコイル７の端部に接続されている。同様に、半径方向スタッド２２３は、口出し導体７Ｂによって、上記のようにベンド部の一つとして用意されるコイル７の端部に接続されている。
口出し導体７Ａ，７Ｂは、回転中心Ｌに沿う方向に沿って、シャフト２０の外周面に形成されるスロットに収納される。

図２に示すように、シャフト２０の端部において、端部導体２１２，２２２と集電環２１４，２２４を、それぞれ１対１で電気接続している。
集電環２１４，２２４は、シャフト２０の端部外周に集電環絶縁筒２７１を介して装着されていて、これら集電環２１４，２２４の外周面において固定側の給電装置に取り付けられている給電ブラシとの間で摺動により電気接続する。

図３に示すように、中心孔２０１の端部には、中心孔導体２１１，２２１の端部が貫通する穴２６５Ａ，２６５Ｂを持つ絶縁プラグ２６５が収納されている。
また、中心孔導体２１１の端部（突出部としての中心孔導体端部２１１Ａより機内側）の外周面における、絶縁プラグ２６５の貫通穴２６５Ａの内周に対向して形成される溝にガスケット２８１をはめ込むことで、上記の外周面と絶縁プラグ２６５との間でガスシールをしている。同様に、中心孔導体２２１の端部（突出部としての中心孔導体端部２２１Ａより機内側）の外周面における、絶縁プラグ２６５の貫通穴２６５Ｂの内周に対向して形成される溝にガスケット２８２をはめ込むことで、上記の外周面と絶縁プラグ２６５との間でガスシールをしている。また、絶縁プラグ２６５の外周において形成される溝にガスケット２８３をはめ込むことで、絶縁プラグ２６５と中心孔２０１の内周面との間もガスシールをしている。

第１の実施形態では、突出部としての中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａを円筒状とし、端部導体２１２には、シャフト２０の端部側における、中心孔導体端部２１１Ａの外周面（側面、すなわち回転中心Ｌに平行な中心孔導体端部２１１Ａの中心線に対する周方向面などの周方向成分を有する面）を電気接続面として電気的に接続される内周面を備え、中心孔導体端部２１１Ａを嵌合可能な穴が設けられている。この穴は、その内径が中心孔導体端部２１１Ａの外径に概ね合わせられ、かつ、軸方向の長さが中心孔導体端部２１１Ａの外周面の軸方向の長さに合わせられて軸方向に沿って形成される。同様に、端部導体２２２には、シャフト２０の端部側における、中心孔導体端部２２１Ａの外周面（側面）を電気接続面として電気的に接続される内周面を備え、中心孔導体端部２２１Ａを嵌合可能な穴が設けられている。この穴は、その内径が中心孔導体端部２２１Ａの外径に合わせられ、かつ、軸方向の長さが中心孔導体端部２２１Ａの外周面の軸方向の長さに合わせられて軸方向に沿って形成される。これらの、端部導体２１２，２２２に設けられた穴の内周面は、それぞれ端部導体２１２，２２２側の電気接続面となる。

端部導体２１２，２２２のそれぞれには、スリット２１２Ａ（端部導体２１２側），２２２Ａ（端部導体２２２側）がそれぞれ中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａを嵌合可能な穴に連通して設けられる。
また、これらの穴に中心孔導体端部２１１Ａや２１２Ａの外周を嵌め込んだ状態で、スリットの隙間を狭めることで中心孔導体端部２１１Ａの外周面（側面）と端部導体２１２の穴の内周面との電気接続面や中心孔導体端部２２１Ａの外周面と端部導体２２２の穴の内周面との電気接続面に接触面圧を加えるための締結部材であるボルト２３１およびナット２３２が周方向に端部導体２１２，２２２を締め付けるように取り付け可能である。

具体的には、図３に示すように、端部導体２１２は、絶縁プラグ２６５よりもシャフト２０の端部側にあり、この端部導体２１２は円筒状の中心孔導体端部２１１Ａ（図６参照）をはめ込むための円筒状の穴が形成され、図４および図５に示すように、この穴の一部にはスリット２１２Ａが形成される。
同様に、図３に示すように、端部導体２２２は、絶縁プラグ２６５よりもシャフト２０の端部側にあり、この端部導体２２２には円筒状の中心孔導体端部２２１Ａをはめ込むための円筒状の穴が形成され、図４に示すように、この穴の一部にはスリット２２２Ａが形成される。
ここで、中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａを端部導体２１２，２２２の穴に１対１で嵌め込んだ状態で、ボルト２３１およびナット２３２を締め込んでスリット２１２Ａ，２２２Ａの幅を狭める方向に力を加えることにより、端部導体２１２，２２２の穴の内径を絞り、これら端部導体２１２，２２２の穴の内周面と、中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周面との接触面全面に接触面圧を加えて、電気接続面の面積を中心孔２０１内の狭い空間内で効率良く確保することができる。

以上のように構成された、第１の実施形態における回転電機１において、集電環２１４の外周に対して摺動により電気接続する正極側の給電ブラシから供給される界磁電流は、端部導体２１２と中心孔導体２１１と半径方向スタッド２１３とを通り、口出し導体７Ａからコイル７に供給される。この電流は、口出し導体７Ｂから半径方向スタッド２２３と中心孔導体２２１と端部導体２２２とを通って、集電環２２４の外周に対して摺動により電気接続する負極側の給電ブラシへ戻る。
この界磁電流により、回転子２の鉄心部２Ｂが励磁され、蒸気タービンなどによる外部駆動力によって回転子２が回転すると固定子に起電力が発生し発電する。

よって、第１の実施形態では、ボルト２３１のサイズを著しく大きくすることなく、また、ボルト２３１の数を著しく増やすことなく、端部導体２１２，２２２の穴の内周面と、中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周面との間の接触面の全面に対して効率よく均一な接触面圧を加えることができる。
本実施形態では、スタッド用穴２０２以外の半径方向の穴をシャフト２０に空けることなく、回転子２の端部２Ａにおいて端部導体２１２，２２２を配置した構成で、中心孔２０１の端部の狭い空間の中においても、電流値の増加に合わせて、電気接続のための接触面積を大きく増加できる。

尚、回転電機１の出力が大きくなった場合などに、半径方向スタッド１本当りに流れる界磁電流を制限するために、半径方向スタッド２１３，２２３は、軸方向に複数ずつ配置してもよい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、各図を参照して説明する。尚、以下の各実施形態における回転電機１の回転子２の基本的な構成は、第１の実施形態と同じである。そこで、以下の各実施形態において同じ機能を有する構成部品に対して各図中において、同じ符号を付し、詳細な説明は第１の実施形態の記載および図面を参酌することとする。

第２の実施形態では、回転子２のコイル７に界磁電流を供給するために、第１の実施形態のように集電環２１４，２２４にブラシ摺動接触させる構成に代えて、ブラシレス励磁装置を用いる。
図７は、第２の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す断面図である。図７に示すように、第２の実施形態では、回転子２の端面にブラシレス励磁機の回転子９を軸継手で結合することで、端部導体２１２，２２２をブラシレス励磁機の回転子９の出力導体３１２，３２２と１対１で電気的に接続する。これにより、ブラシレス励磁装置から回転子２のコイル７に界磁電流を供給することができる。

言い換えると、ブラシレス励磁機の回転子９の出力導体３１２，３２２の端面である電気接続面を、回転電機１の回転子２の端面に向けるようにして軸継手で結合することにより、端部導体２１２，２２２の端面および出力導体３１２，３２２の端面との間の電気接続面に接触面圧を加えて電気接続する。
これにより、回転子２のコイル７に界磁電流を供給するために、ブラシレス励磁装置を用いる場合でも、第１の実施形態のように、電流値の増加に合わせて、電気接続のための接触面積を大きく増加できる。

このとき、出力導体３１２，３２２の電気接続面における径方向に沿った一端付近と他端付近からみた裏側にスプリング３４３を挿入するなどの方法により上記の電気接続面にさらなる接触面圧を加えることもできる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図８、図９を参照して説明する。
図８および図９は、第３の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、径方向からみた断面図である。
第３の実施形態では、中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの電気接続面としての外周（側面）を、機内側からみてシャフト２０の端部に近いほど径が小さい円錐状とし、中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周は回転中心Ｌに平行な中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの中心線に対する第１の傾きを有する。すなわち、中心孔導体２１１、２２１の突出部である中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの電気接続面としての外周面（側面）は回転中心Ｌの円周面に対して傾いている。端部導体２１２，２２２に空けられた穴の形状は、この穴に嵌め込む中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周に概ね合わせられる。この穴の内周面に配置された電気接続面は、上記の第１の傾きより小さい、回転中心Ｌに平行な端部導体２１２，２２２に空けられた穴の中心線に対する第２の傾きを有しており、端部導体２１２，２２２側の電気接続面となる穴の内周面も同様に回転中心Ｌの円周面に対して傾いている。

また、上記の穴に中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａを嵌め込んだ状態では、上記の第１および第２の傾きの差により端部導体２１２，２２２の穴と中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周との間には隙間が生じる。
そして、この隙間を小さくするためのボルト２３１とナット２３２を、端部導体２１２，２２２における円錐の径が小さい側、つまり回転子２の端部側に取り付け可能である。

具体的には、図８、図９に示すように、端部導体２１２の穴の内周の傾き（第２の傾き）を、中心孔導体端部２１１Ａの外周の傾き（第１の傾き）より小さくし、端部導体２２２の穴の内周の傾きを、中心孔導体端部２２１Ａの外周の傾きより小さくする。

そして、ボルト２３１とナット２３２を、端部導体２１２，２２２における、回転子２の端部側寄りに配置し、これらのボルト２３１とナット２３２を端部導体２１２，２２２の穴と中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周との間の隙間が小さくなる方向に締め込み始めたときに、機内側の電気接続面に対し、端部側の電気接続面より早く接触面圧が加わり始めるようにする。そして、ボルト２３１とナット２３２をさらに締め込むことで、最終的に上記の電気接続面の全面に接触面圧が加わるようにする。
このように、第３の実施形態では、更なる界磁電流の増大に対して、中心孔２０１の外部から内部に向かうにつれて、端部導体の穴の内周面と中心孔導体端部の外周面との電気接続面を拡大した構成とする。よって、ボルト２３１とナット２３２を、これらを締め込む作業が可能な端部側にのみに配置したとしても、中心孔２０１の内部まで接触面圧を加えることができるので、電気接続面の面積を確保できる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図１０、図１１、図１２を参照して説明する。図１０は、第４の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、径方向からみた断面図である。図１１は、第４の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、図１０中のＣ−Ｃ矢視図である。図１２は、第４の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、斜視図である。
図１０、図１１に示すように、第４の実施形態では、端部導体２１２，２２２における、中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａとの電気接続面付近の外周は円筒状である。以下、この円筒状の部分を円筒部と称する。この円筒部に対し、当該円筒部の部材の材質より剛性が高い材質の外筒２１２Ｂ，２２２Ｂを１対１でボルト２３１やナット２３２を用いて配置することができる。外筒２１２Ｂ，２２２Ｂは、例えばバネ鋼である。
一般的に、端部導体２１２，２２２としては、電気抵抗が小さい、銅などの材料が使われるが、その剛性は高くないため、変形することも考えられる。
第４の実施形態では、端部導体２１２，２２２の剛性を、上記のように剛性が高い外筒を用いて補うことで、端部導体２１２，２２２の円筒部の形状を一定に保つことができる。よって、端部導体２１２，２２２の穴の内周面と中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周面との安定した電気接続を維持できる。
また、上記の外筒２１２Ｂ，２２２Ｂを第３の実施形態に適用した場合も同様の効果が期待できる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について図１３、図１４、図１５を参照して説明する。図１３は、第５の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、径方向からみた断面図である。図１４は、第５の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、図１３中のＤ−Ｄ矢視図である。図１５は、第５の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、斜視図である。
図１３、図１４、図１５に示すように、第５の実施形態では、第４の実施形態で説明したようなボルト２３１やナット２３２は使用しない。また、この第５の実施形態では、第４の実施形態で説明した外筒２１２Ｂ，２２２Ｂにスリットが設けられ、このスリットにスペーサを挿入することで、これらの外筒２１２Ｂ，２２２Ｂの内径を拡張することができる。このように内径を拡張した外筒２１２Ｂ，２２２Ｂは、第４の実施形態で説明した端部導体２１２，２２２の円筒部の外周に１対１で配置することができる。

ここで、端部導体２１２，２２２の円筒部の外周に外筒２１２Ｂ，２１２Ｂを上記のように配置せずに内径を拡張していない状態での外筒２１２Ｂ，２２２Ｂの内径は、これらの外筒２１２Ｂ，２２２Ｂを配置していない端部導体２１２，２２２の穴に中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａを嵌め込んだときの、端部導体２１２，２２２の円筒部の外径より小さくなるように製作される。

上記の、端部導体２１２，２２２の穴と中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａとの嵌め込みのための作業は、上記のように外筒２１２Ｂ，２２２Ｂのスリットにスペーサを挿入するなどにより外筒２１２Ｂ，２２２Ｂの内径を拡張し、これらの外筒２１２Ｂ，２２２Ｂを端部導体２１２，２２２の円筒部の外周に１対１で配置した状態で行うことができる。そして、中心孔導体端部２２１Ａ，２２１Ａを、端部導体２１２，２２２の穴に１対１で嵌め込んだ後で、外筒２１２Ｂ，２２２Ｂのスペーサをスリットから抜き取ることができる。

このように、外筒２１２Ｂ，２２２Ｂのスリットからスペーサを抜き取ると、これらの外筒２１２Ｂ，２２２Ｂの内径が元に戻ろうとする力が発生する。第５の実施形態では、この力を利用して、端部導体２１２，２２２の穴の内周面と中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周面との電気接続面に接触面圧を加えることができる。
この方法では、ボルトとナットを使用せずに端部導体２１２，２２２の穴の内周面と中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの外周面との電気接続面に接触面圧を加えることができる。このため、これらのボルトとナットの締付作業のための操作スペースが不要となる。また、第５の実施形態で説明した外筒２１２Ｂ，２２２Ｂを第３の実施形態に適用した場合も同様の効果が期待できる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について図１６および図１７を参照して説明する。図１６は、第６の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、径方向からみた断面図である。図１７は、第６の実施形態における回転電機の回転子の端部の一例を示す、図１６中のＥ−Ｅ矢視図である。
図１６、図１７に示すように、第６の実施形態では、第１の実施形態のように突出部として円柱形の中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａを設け、この中心孔導体端部２１１Ａ，２２１Ａの側面を電気接続面として端部導体に設けられた穴に嵌合させる構成に代えて、中心孔導体２１１，２２１の回転子端部側の突出部である中心孔導体端部２１１Ｂ，２２１Ｂは、中心孔導体２１１，２２１の回転子端部側のうち、回転中心Ｌ側（すなわち、絶縁板２６２側）の一部を切り欠くようにして設けられる。換言すると、中心孔導体２１１，２２１のそれぞれには、絶縁板２６２に対向する底面から離間した一部、すなわち、中心孔導体２１１，２２１の側面のうち回転中心Ｌから離れた一部が、中心孔導体２１１，２２１の回転子端部側に突出した突出部である中心孔導体端部２１１Ｂ，２２１Ｂとしてそれぞれ設けられている。これらの中心孔導体端部２１１Ｂ，２２１Ｂは互いに電気的に絶縁されるとともに、それぞれ、シャフト２０に対しても電気的に絶縁される。

そして、本実施形態においては、これらの中心孔導体端部２１１Ｂ，２２１Ｂの側面のうち、中心孔導体２１１、２２１の回転中心Ｌ側の一部が切り欠かれて形成され、中心孔２０１の内面に対向しない第１の平面および第２の平面をそれぞれ電気接続面としている。特に本実施形態において第１の平面および第２の平面はそれぞれ、絶縁板２６２に対向する底面から法線方向に離間するとともに絶縁板２６２に対向する底面に略平行な面として構成される。なお、電気接続面となる第１の平面および第２の平面は、中心孔導体２１１，２２１のうち絶縁板２６２に対向する面と平行とする以外に、これらの面に対して所定の角度を有するように構成しても構わない。また、中心孔導体端部２１１Ｂ，２２１Ｂの側面全体を電気接続面としても構わない。

すなわち、本実施形態においては、中心孔２０１に中心孔導体２１１、２２１が絶縁板２６２を介して電気的に絶縁された状態で回転中心Ｌに沿って挿入されたとき、シャフト２０の端部側から見ると、絶縁板２６２が配される回転中心Ｌに水平な直線を跨ぐような窪みが形成される。この窪みには、中心孔導体２１１側の第１の平面、および中心孔導体２２１側の第２の平面が、絶縁板２６２が配される回転中心Ｌに水平な直線を介して互いに向い合うようにそれぞれ形成される。

端部導体２１２には、中心孔導体２１１の電気接続面である第１の平面との電気接続面を有する略Ｌ字状の第１の端部導体突出部が形成され、また、端部導体２２２には、中心孔導体２２１の電気接続面である第２の平面との電気接続面を有する略Ｌ字状の第２の端部導体突出部が形成される。
これら第１および第２の端部導体突出部は、中心孔導体２１１，２２１の上記の第１および第２の平面と１対１で電気的に接続された状態で後述する圧力楔やスプリングを配置可能なスペースが回転中心Ｌ付近に生じるように形成される。

すなわち、第１および第２の端部導体突出部の間のスペースには、対をなす第１の端部導体突出部および第２の端部導体突出部を絶縁する電気的な絶縁体である圧力楔を配置することができる。詳しくは、スペースには、中心孔導体２１１の突出部の第１の平面と電気的に接続した端部導体２１２の第１の端部導体突出部における回転中心Ｌ寄りの面と相対する圧力楔２６６Ａと、中心孔導体２２１の突出部の第２の平面と電気的に接続した端部導体２２２の第２の端部導体突出部における回転中心Ｌ寄りの面と相対する圧力楔２６６Ｂとを、後述するスプリングが配置可能な所定の隙間を空けて径方向に沿って並べて配置する。
上記のように配置した圧力楔２６６Ａにおける、中心孔導体２１１の第１の平面と電気的に接続した端部導体２１２の第１の端部導体突出部に相対する面、および、上記のように配置した圧力楔２６６Ｂにおける、中心孔導体２２１の第２の平面と電気的に接続した端部導体２２２の第２の端部導体突出部に相対する面は、回転中心Ｌに対する所定の傾きを有して端部側から機内側に向かうにつれて回転中心Ｌから離れる傾斜面となるように形成される。

さらに、上記のように配置した圧力楔２６６Ａ，２６６Ｂの上記の隙間にスプリング２４３を挿入することができる。
また、中心孔導体２１１の第１の平面と電気的に接続した端部導体２１２の第１の端部導体突出部における、上記のように配置した圧力楔２６６Ａに相対する面、および、中心孔導体２２１の第２の平面と電気的に接続した端部導体２２２の第２の端部導体突出部における、上記のように配置した圧力楔２６６Ｂに相対する面も、圧力楔２６６Ａ，２６６Ｂの傾きと合わせた傾きを有して、端部側から機内側に向かうにつれて回転中心Ｌから離れる傾斜面となるように形成される。

第６の実施形態では、ボルト２３１を端部導体２１２，２２２に対し軸方向に沿って締め込む。この締め込みにより、端部導体２１２，２２２をシャフト２０の端部側から機内側に押し込むことにより、圧力楔２６６Ａ，２６６Ｂの傾斜面がそれぞれ力を受け、圧力楔２６６Ａ，２６６Ｂ間のスプリング２４３が圧縮される。これにより、スプリング２４３の反発力が発生し、この反発力により端部導体２１２と中心孔導体２１１の回転子端部側との電気接続面、および端部導体２２２と中心孔導体２２１の回転子端部側との電気接続面に接触面圧を加えることができる。
このように、第６の実施形態は、ガスシール構造を必要としない空冷式の回転電機を用いる場合でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…回転電機、２…回転子、２Ａ…端部、２Ｂ…鉄心部、３…固定子、４…固定子枠、５…軸受、６…オイルシール、７…コイル、７Ａ，７Ｂ…口出し導体、８…駆動機の回転子、９…ブラシレス励磁装置の回転子、２０…シャフト、２０１…中心孔、２０２…スタッド用穴、２１１，２２１…中心孔導体、２１１Ａ，２１１Ｂ，２２１Ａ，２２１Ｂ…中心孔導体端部、２１２，２２２…端部導体、２１２Ａ，２２２Ａ…スリット、２１２Ｂ，２２２Ｂ…外筒、２１３，２２３…半径方向スタッド、２１４，２２４…集電環、２３１…ボルト、２３２…ナット、２４３，３４３…スプリング、２６１…中心孔導体絶縁筒、２６２…絶縁板、２６３…絶縁ブロック、２６４…絶縁板、２６５…絶縁プラグ、２６６Ａ，２６６Ｂ…圧力楔、２７１…集電環絶縁筒、２８１，２８２，２８３…ガスケット、３１２，３２２…出力導体。

Claims (8)

1. 回転子と固定子との間に冷却ガスが流されるガス冷却式の回転電機であって、
   前記回転子は、
   前記回転子の回転中心に沿う中心孔、および前記中心孔の機内側端部において前記中心孔から半径方向に前記回転子の外周面まで連通するスタッド用穴、が形成されたシャフトと、
   それぞれ前記シャフトに対して電気的に絶縁されるとともに互いに電気的に絶縁された状態で前記中心孔に前記回転中心に沿って挿入され、かつ、それぞれ前記シャフトの端部側に突出する突出部を備えた一対の中心孔導体と、
   前記シャフトの端部側に前記シャフトに対して電気的に絶縁されて設けられ、前記一対の中心孔導体のそれぞれの前記突出部の外周面を電気接続面として電気的に接続される内周面を有する穴が形成される一対の端部導体と、を備える回転電機。
2. 前記端部導体には、
   前記穴に連通するスリットと、
   前記スリットの幅を狭めることができる締結部材と、をさらに備える請求項１に記載の回転電機。
3. 前記中心孔導体の端部の前記突出部の側面は、前記突出部の中心に対する円周面に対して傾いてなる、請求項１に記載の回転電機。
4. 前記中心孔導体の端部において前記中心孔導体および前記シャフトの間を電気的に絶縁し、且つ前記冷却ガスをシールする絶縁プラグと、
   前記中心孔導体の端部と前記絶縁プラグとの間、および前記絶縁プラグと前記シャフトの前記中心孔との間に、軸方向に沿って配置されて前記冷却ガスをシールするガスケットとをさらに備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 前記突出部はそれぞれ、前記中心孔導体の前記回転中心の側の一部を切り欠くようにして設けられ、
   前記電気接続面はそれぞれ、前記突出部のそれぞれの前記外周面のうち、前記中心孔導体の一部が切り欠かれて形成された平面である請求項１記載の回転電機。
6. 前記一対の端部導体の間には、当該一対の端部導体間を絶縁する電気的な絶縁体が配置される請求項５記載の回転電機。
7. 前記端部導体は、ブラシレス励磁装置の出力導体と電気的に接続可能である請求項４ないし６のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 回転中心に沿う中心孔、および前記中心孔の機内側端部において前記中心孔から半径方向に外周面まで連通するスタッド用穴、が形成されたシャフトを備える回転子を準備し、
   それぞれ前記シャフトの端部側に突出する突出部を備えた一対の中心孔導体を、それぞれ前記シャフトに対して電気的に絶縁されるとともに互いに電気的に絶縁された状態で前記中心孔に前記回転中心に沿って挿入することと、
   前記シャフトに対して電気的に絶縁される一対の端部導体を、前記一対の中心孔導体のそれぞれの前記突出部の外周面に電気的に接続することとを有し、
   前記端部導体には、前記外周面を電気接続面として電気的に接続される内周面を有する穴が形成される回転電機の製造方法。