JPH02146940A - 斜めの導体用スロットを含む積重体の製造方法とそれにより製造した磁気要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転電気機械に関するものであり、更に詳しく
は複数の磁性金属薄板を積み重ねることにより１つの要
素が形成される回転電気機械に関するものである。

［発明の背景］ 本発明は回転電気機械の固定部材または回転部材を形成
するために用いることができるが、説明を具体的にする
ために以下の説明では大形発電機の環状固定子の組立て
を対象とする。電動機の対応する要素の組立てに伴なう
問題は類似しているので、当業者には本発明をこのよう
な装置に適用できることはすぐに理解されよう。

大形発電機では一般に、直流電流源によって励磁される
鍛造回転子を用いて磁界を発生する。回転子はそれに印
加されるトルクによって回転し、これにより磁界も回転
する。回転子はスロットにさし込まれた複数の導体バー
を含む磁性金属の環状体の中で回転する。導体バーは端
部ターンによって相互接続されてコイルを形成する。回
転子の磁界が固定の導体バーを通って掃引するにつれて
、導体バーに交流電流が誘導される。

その防護処置をとらなかった場合、固定子を形成する磁
性金属の中での磁束の急速な反転によって磁性金属の中
に大きな渦電流が誘導され、これによりかなり大きな抵
抗損失が生じる。このような渦電流損失を最小限に減ら
すため、通常はたとえばシリカ鋼のような高抵抗磁性金
属の薄板（例えば０．０１４インチすなわち０．３５６
ｍｍの厚さの板）を複数枚積み重ねることによって固定
子が作られる。

このような積み重ねを容易にするため、通常、個々の薄
板のタブテール形スロットと係合するように固定子フレ
ームの内側に固定された１つ以上のタブテール形キーバ
ーが設けられる。固定子の積重ねの間に、薄板のタブテ
ール形スロットはタブテール形キーパー上にはめ合わさ
れる。固定子を組立てているとき、軸方向の圧縮力が積
重体の両端間に印加されて、かなり長い時間にわたって
維持されることにより、薄板が圧縮されて堅固なアセン
ブリとなる。

タブテール形の係合要素のかわりに、その外周から半径
方向外向きに伸びる１つ以上のタブを用いることも考え
られる。固定子フレームに固定された１つ以上のバーの
各々には薄板から伸びるタブと係合するスロットが含ま
れている。固定子の組立てに必要な積重体中の薄板をそ
ろえるためのこれらの両方の手法は互いに対応しており
、本発明で克服しようとしている同じ欠点がある。

周知の通り、発電機の固定子の軸に平行に配置された導
体バーは高調波波形の劣化を生ずる。この問題に対する
１つの解決法は固定子の環状体の内部でスロットをスキ
ュー（ｓｋｃｗ）すなわち斜めにすることである。これ
はタブテール形キーバーまたはスロット付きバーを斜め
にして、薄板をその上に積重ねたとき導体バー用のスロ
ットが同様に斜めになるようにすることにより行なわれ
た。

このように斜めの案内によって生じる問題は許容し得る
傾斜の量が制限されることである。

この問題は加工中の固定子の両方に加えられる圧縮力が
環状体の軸に平行に働くことにより生ずる。案内部材（
キーバーまたはスロット付きバー）は固定子の軸に対し
て斜めになっている。この傾斜が約４度以内の場合、圧
縮方向と案内方向の角度差は材料の製造許容範囲および
変形により補償されて、満足な組立てを達成することが
できる。

これに対し傾斜角が約４度を超えると、印加される圧縮
力（軸方向）と薄板案内方向（斜めの方向）との角度差
の結果として、薄板がキーバーまたはスロット付きバー
に引っ掛かり、このため薄板に充分な圧縮を加えて充分
に堅固な固定子積重体を作ることができなくなる。

［発明の目的および要約］ したがって、本発明の１つの目的は従来技術の欠点を解
消した、積層アセンブリを組立てるための方法を提供す
ることである。

本発明のもう１つの目的は上記の方法によって形成され
た積層アセンブリを提供することである。

本発明のもう１つの目的は積層アセンブリの軸に対する
スロットの傾斜を従来技術の方法で許容される傾斜より
も大きくできるようにした、導体バー用のスロットを含
む型の積層アセンブリを組立てるための方法を提供する
ことである。

本発明の更にもう１つの目的はスロットを軸に対して従
来技術で許容される角度よりも大きい角度で斜めにする
ことのできるようにした、導体バー用のスロットを含む
型の積層アセンブリを提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は薄板を組立てることによ
り導体バー用の複数のスロットを含む型の積層磁気アセ
ンブリを形成する方法であって、斜めスロットを形成す
るように上記薄板をそろえた後、磁気アセンブリの軸に
平行な案内要素を薄板の周囲表面に形成することを含む
方法を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は導体バー用の複数の斜め
スロットを含み、磁気アセンブリの外周表面に磁気アセ
ンブリの軸に平行な案内要素を有する型の磁気アセンブ
リを提供することである。

簡単に述べると、本発明は案内部材を使って予め組立て
られた回転電気機械の固定子を提供する。

案内部材が固定子の中心軸に対して斜めに配置される。

次に予め組立てられた固定子の外周を機械加工して、固
定子の中心軸に平行に配置された案内要素を形成する。

次に、予め組立てられた要素が固定子の中心軸に平行に
配置された別の案内要素の上のフレーム内に俄り付けら
れる。最後の組立ての際に、軸方向の圧縮力が案内力に
平行に働き、これにより引っ掛かりが避けられる。

本発明の一態様によれば、回転電気機械の固定子を形成
するための方法に於いて、所定の傾斜角を有する積重ね
用案内手段を設け、積重ね用案内手段の上に複数の磁性
金属の薄板を積み重ねて積重体を形成し、これにより上
記薄板が上記傾斜角に等しい傾斜を与えられ、上記積重
体を動かないように固定し、上記積重体の外側表面に案
内要素を機械加工し、上記案内要素を案内部材と係合さ
せることにより固定子フレームに上記積重体を組み込む
ことを含む回転電気機械の固定子形成方法が提供される
。

本発明の１つの特徴によれば、本発明は上述の方法によ
って形成された固定子を提供する。

本発明の上記および他の目的、ならびに特徴および利点
は添付の図面を参照した以下の説明により明らかとなろ
う。図面で同じ参照番号は同様な要素を表わす。

［好適実施例の詳しい説明］ まず第１図に於いて、固定子１０は積層セグメント１２
を積み重ねて環状に形成することにより作られる。各積
層セグメントは薄い（たとえば約０．０１４インチすな
わち０．３５６ｍｍ）の高抵抗率磁性金属、通常はシリ
カ鋼の薄板で構成される。各薄板はその中に誘導された
渦電流が積層セグメント１２内の比較的長い径路に流れ
るようにするために、その上下の薄板から電気的に絶縁
される。

複数のキーバー１４が固定子フレーム（図示していない
）内に配置される。各キーバー１４には、積層セグメン
ト１２の外周のタブテール形スロット１８にはめ込まれ
るタブテール形部分１６が含まれている。各積層セグメ
ント１２の内側の縁には複数の導体用スロット２０が設
けられている。

−層を構成する積層セグメント１２の数は機械によって
変えられる。通常用いられる数は６枚又は１２枚である
。同様に、キーバー１４と導体用スロット２０の数も変
り得る。このような変更は本発明にとって重要でない。

ここに示した実施例は説明のためのものに過ぎず、本発
明を限定するものと考えるべきではない。

第２図には積層セグメント１２が示されているが、説明
に必要な要素を露出するためにキーバー１４（第１図）
は省略されている。発明の詳細な説明で述べたように、
導体用スロット２０の中に置かれた（図示しない）導体
を固定子１０の中心軸に対して斜めにすることが望まし
い。これは通常、キーバー１４を軸に対して斜めに配置
することによって行なわれる。次に、案内手段としてキ
ーパー１４を使って積重体を形成したとき、それに対応
して斜めの導体用スロット２０が形成される。通常の組
立て方法では、数インチの深さになるまで固定子１０を
形成するための積重体になるように積層セグメント１２
が積層される。次に、たとえばエポキシのような接着剤
が塗布され、そのとき存在している積重体の部分に圧縮
力が加えられる。接着剤が凝固または硬化するまでの時
間の間、圧縮力が維持される。その後、積み重ねが再開
される。圧縮力はたとえば、第１および第２の端板２２
および２４とそれらの間に通す複数の棒２６とを使って
印加することができる。各棒２６にはナツト２８を係合
させ、これらのナツト２８により矢印３０で示す軸方向
に圧縮力を印加する。キーバー１４が斜めになっている
ため、斜めの矢印３２で示すように案内力も斜めになる
。矢印３０の圧縮力と矢印３２の斜めの案内力との間の
角度はタブテール形スロット１８および導体用スロット
２０の傾斜角である。

実用上の見地からは、傾斜角が約４度を超えると、あた
かも単一の切れ目のない金属体のように作用する固定子
１０を作るのに充分な圧縮と固着を行うことができなく
なることがわかった。切れ目のない積重体をこのように
実現できないことの理由としてしばしば挙げられるのは
力が加えられる矢印３０の方向と矢印３２の斜めの案内
方向との差によりタブテール形スロット１８がキーバー
のタブテール形部分１６に引っ掛かることである。

そこで第３図には、タブテール形スロット１８のタブテ
ール形部分１６への引っ掛かりによって制限されること
なく所望の傾斜角を持つ固定子１０を組立てることがで
きる積重ね用具３４を示している。中央のマンドレル３
６が複数の斜めになった突出部３８を含み、突出部は導
体用スロット２０の所望の傾斜角に等しい、マンドレル
３６の中心軸に対する傾斜角を宵する。底板４０が積重
ね用具３４の中に配置された積層セグメント１２を支持
する。外側円形案内部材４２がドーナツ状積重体すなわ
ちパケット４４の外径を規定する。

斜めの突出部３８に案内されて、斜めの突出部３８の傾
斜角に追従して斜めになった導体用スロットを含むパケ
ット４４が作られる。積重ね用具３４の中に完全なパケ
ット４４が形成されたとき、これは積重ね用具３４から
取り出され、そして積重ね用具３４の中での組立てによ
って形成された関係に保持されながら、その軸に平行な
複数のタブテール形スロット１８が機械加工により形成
される。

第４図に示すように、パケット４４が複数のボルト５０
に対応するナツト５２を締めることにより第１および第
２の圧力板４６および４８の間で圧縮される。導体用ス
ロット２０が破線で示すように斜めになっている図示の
状態に保持しながら、パケット４４の外周にタブテール
形スロット１８が形成される。次に、パケット４４を圧
力板４６および４８から解放してから、このパケット４
４は固定子１０の中心軸に平行に配置されたキーバー１
４（第１図）に組み立てられる。複数のパケット４４で
形成した固定子１０に軸方向の圧縮力を加えたとき、こ
の圧縮力と案内力が互いに平行であることは明らかであ
る。その結果、タブテール形スロット１８がキーバーの
タブテール形部分１６に引っ掛かることによって生じる
問題が解消される。

第４図を参照して説明を続けると、本発明の一実施例で
は、圧縮の間にパケット４４が接合されて単一のアセン
ブリを形成する。次に固定子１０の組立ての間に、複数
のパケット４４が順次積み重ねられる。本発明の一実施
例では、各パケット４４の軸方向の長さは約２インチ（
５，０８ｃｍ）である。したがって、各パケット４４に
は約７０層の積層セグメント１２が含まれる。たとえば
２８インチ（７１，１２ｃｍ）の固定子１０を作るため
には、パケット４４を１４個取り付けなければならない
。これにより、固定子１０を形成する最後の圧縮と固着
の際には、パケット間の１３個の界面のみを固着すれば
よい。圧縮力と案内力は互いに平行であるので、引っ掛
かりによる問題は生じない。

このようにして得られた固定子１０が第５図に示されて
いる。タブテール形スロット１８は固定子１０の中心軸
に平行であるが、導体用スロット２０（図にはそのうち
の１個だけを示しである）は所望の任意の傾斜角で斜め
になっている。

代案として、積重ね用具３４内で積み重ねた後にパケッ
ト４４を固着するかわりに、そのときパケット４４を固
着しないで置いてもよい。圧力板４６および４８（また
は任意の同等の手段）によって−緒に保持した状態で、
タブテール形スロット１８を形成する。次に、固定子１
０の積重ねの間の最後の圧縮と固着のため、未だ固着し
ていない積重体をキーバー１４に取り付けてもよい。こ
の手法でも、引っ掛かりは問題とならない。したがって
、しっかり固定した一体の固定子１０を形成することが
できる。

後続のパケット４４相互間でタブテール形スロット１８
および導体用スロット２０をそろえるための手法は当業
者には種々前えられよう。１つの手法として、所望の傾
斜角で斜めになったダミーバーを完成したパケット４４
の導体用スロット２０の中に係合させると共に、タブテ
ール形スロットをこれから形成しようとする未完成のパ
ケット４４の導体用スロット２０の中に係合させる。こ
のようにそろえたとき、未完成のパケットの中にタブテ
ール形スロット１８を、完成したパケット４４の中のタ
ブテール形スロット１８と連続するように機械加工によ
り形成することができる。当業者には他の手法を考え付
くことができる。

パケット４４を積み重ねるための他の手法が可能である
。たとえば、固定子１０の内周の導体用スロット２０を
使うかわりに、各積層セグメント１２に、外側円形案内
部材４２に設けた斜めスロット（図示しない）と係合す
る外側を向いたタブ（図示しない）を設けてもよい。所
望の斜めの整列が達成されて、パケット４４が一緒に締
められると、固定子１０の外周にタブテール形スロット
１８を形成する前または後にタブを切断して取り除いて
もよい。もう１つの代案として、パケット４４の初期組
立ての前に各積層セグメント１２に１つのスロット（図
示しない）を形成してもよい。

第３図のマンドレル３６に固定された斜めの突出部３８
のかわりに外側円形案内部材に固定された複数の斜めの
バー（図示しない）を用いてもよい。

このような実施例では、組立てに用いたスロットカハケ
ット４４の外周に残るので、この実施例は好適とは云え
ないかも知れない。

以上、図面を参照して本発明の詳細な説明してきたが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、当
業者には特許請求の範囲に規定された本発明の範囲また
は趣旨から逸脱することなく種々の変更および変形を行
なうことができよつ◇

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明に必要でないすべての要素を省略
した回転電気機械の固定子の端面図である。第２図の薄
板を固着するために圧縮力が加えられている回転電気機
械の固定子の側面図である。 第３図は薄板の部分的なパケットを形成した状態を示す
積重ね用具の断面図である。第４図は複数のタブテール
形スロットを形成した後の完成したパケットの側面図で
ある。第５図は固定子内周の導体バー用スロットのうち
の１つのスロットの位置を破線で示した、本発明の方法
によって製造された固定子の側面図である。 ［主な符号の説明］ １０・・・固定子、 １２・・・積層セグメント、 １４・・・キーバー １８・・・タブテール形スロット、 ２０・・・導体用スロット、 ３８・・・突出部、 ４４・・・パケット（ドーナツ状積重体）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転電気機械の固定子を形成する方法に於いて、所
   定の傾斜角を有する積重ね用案内手段を設け、 上記積重ね用案内手段の上に磁性金属の薄板を積み重ね
   て積重体を形成し、これにより上記薄板に上記傾斜角に
   等しい傾斜を与え、 上記積重体を動かないように固定し、 上記積重体の外表面に案内要素を機械加工により形成し
   、 上記案内要素を案内部材と係合させて固定子フレームの
   中に上記積重体を取付けるステップを含む固定子形成方
   法。 ２、上記案内要素が上記固定子の中心軸に実質的に平行
   に形成される請求項１記載の固定子形成方法。 ３、上記積重ねステップで、上記薄板の全部より少ない
   数の薄板を積み重ねて第１のドーナツ状積重体を形成し
   て、上記第１のドーナツ状積重体に上記案内要素を機械
   加工により形成し、 また、付加的な数の薄板を積み重ねて少なくとも第２の
   ドーナツ状積重体を形成して、上記第２のドーナツ状積
   重体に上記案内要素を機械加工により形成し、 上記第１のドーナツ状積重体を上記固定子フレームの中
   に取付けると共に、上記の少なくとも第２のドーナツ状
   積重体を上記固定子フレームの中に取付け、 上記固定子フレームの中で上記第１のドーナツ状積重体
   および上記の少なくとも第２のドーナツ状積重体を圧縮
   して固着することにより上記固定子を形成することを含
   む請求項１記載の固定子形成方法。 ４、上記の固定子フレームの中に取付けるステップを行
   なう前に上記第１のドーナツ状積重体を固着すると共に
   上記の少なくとも第２のドーナツ状積重体を固着するこ
   とを含む請求項３記載の固定子形成方法。 ５、更に、上記各薄板の内側の縁に少なくとも１つのス
   ロットを形成するステップを含み、上記の積重ね用案内
   手段を設けるステップが、上記少なくとも１つのスロッ
   トにはめ込むことができる少なくとも１つの斜めの突出
   部をそなえた積重ね用案内手段を設けることを含み、上
   記積重ねステップが、上記少なくとも１つのスロットが
   上記少なくとも１つの突出部に係合するように上記薄板
   を積み重ね、これにより上記積重体に上記傾斜を与える
   ことを含む請求項１記載の固定子形成方法。 ６、上記積重ねステップが固定子全体を形成するように
   薄板を積み重ねることを含む請求項１記載の固定子形成
   方法。 ７、上記案内要素が上記各薄板の外側の縁に形成したタ
   ブテール形スロットを含み、上記案内部材に上記タブテ
   ール形スロットと係合するタブテール形部分をそなえた
   キーバーを含んでいる請求項１記載の固定子形成方法。 ８、請求項１記載の方法によって形成された固定子。