JPH0556612A - デイスク型回転電機及びその固定子部分 - Google Patents

デイスク型回転電機及びその固定子部分

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JPH0556612A
JPH0556612A JP4024650A JP2465092A JPH0556612A JP H0556612 A JPH0556612 A JP H0556612A JP 4024650 A JP4024650 A JP 4024650A JP 2465092 A JP2465092 A JP 2465092A JP H0556612 A JPH0556612 A JP H0556612A
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rotor
disk
electric machine
coil
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JP4024650A
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Dennis J Scott
ジエームズ スコツト デニス
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来型のディスク型回転電機よりも効率が高
く、リアクタンスが低く、安価であり且つ製造が容易な
改良型ディスク型回転電機を提供する。 【構成】 回転可能なシャフト（３０８）と、シャフト
の回転に対して固定されていて、各々が固定子コイルを
備える２つの端部固定子部分と、シャフトと一緒に回転
する少なくとも一つの内部回転子部分（３１２）とを有
する。内部回転子部分（３１２）は、非導電性且つ非磁
性で２つの側部を備える、内部回転子部分の構成要素を
保持する支持ディスクと、回転子支持手段を貫通してい
て、回転子支持手段の２つの側部の間で磁束を伝達する
複数の磁束伝達手段である回転子極とから成る。回転子
極は、回転子の界磁巻線が施されるコイル領域を画定す
るように回転子支持手段の各側部から突出している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスク型の回転電機
及びその固定子部分に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ディス
ク型の電動機及び発電機類は、標準型の円筒形の回転電
機（又は、回転機）と比べて幾つかの重要な利点を持っ
ている。これらの利点としては、電力密度が高いこと及
び騒音レベルが低いことが挙げられる。通常用いられて
いる円筒形の回転電機はそのハウジングが半径方向に曲
がるために本来的に騒々しい。これとは対照的に、ディ
スク型の回転電機は、固定子極と回転子極との間の吸引
力及び反発力に起因するハウジングの曲げの方向が軸方
向なので本来的に静かである。その結果、ディスク型回
転電機のハウジングの両端部は、吸引力及び反発力に起
因して振動するが、ハウジングの円筒形部分は半径方向
よりも軸方向の剛性の方が高いので振動が軽減される。
加うるに、半径方向の振動を遮断するよりも、軸方向の
振動を支持構造体から遮断する方が容易である。回転電
機の静かな作動が必要な用途、例えば潜水艦ではディス
ク型電動機が特に有利である。
【０００３】しかしながら、従来設計のディスク型回転
電機は、効率が低いこと、リアクタンスが高いこと及び
製造上問題点があるという欠点を持っている。製造上の
複雑さの原因は、従来設計の固定子歯部が軸方向及び周
囲方向に積層されているが、半径方向にテーパしている
ということにある。かくして、打抜き板の各半径方向層
は前に位置する層よりも次々にサイズを僅かに異ならし
める必要がある。その上、歯部を支持する固定子歯部間
の材料は、効率及び電力密度を最大限にするために非磁
性且つ非導電性であり、しかも軽量であるような別種の
材料のものでなければならない。また、これら別々の積
層物を全て互いに正確にピン止めして構造的に健全な固
定子組立体を得ることは困難である。これと同一の問題
は、かかる回転電機の回転子を構成する上でも生ずる。
【０００４】１つの固定子及び１つの回転子を備えたデ
ィスク型回転電機は、シラキ（Shiraki)氏等に付与され
た米国特許第４，７５７，２２２号に開示されているよ
うに小型の状態で製造されている。しかしながら、軸方
向に向く磁力は１００キロワットよりも大きな電力等級
の機械では極めて大きくなっている。
【０００５】これら磁力は、ブレンキンソップ（Blenki
nsop）氏等に付与された米国特許第４，２３７，３９６
号及びマシアス（Matthias）氏等に付与された米国特許
第４，２８８，７０９号に示されているような少なくと
も２つの軸方向空隙を備えた回転電機では相殺できる。
この構想は、Electric Technology U.S.S.R. No.1 のの
５４〜６２頁に見えるＡ．Ｓ．クルバソフ（Kurbasov)
著『ディスク型回転電機の実行可能性及び利点につい
て』という論文においても示唆されている。この種の従
来型回転電機を図１に示す。図１に示すように、かかる
回転電機は２つ又は３以上の固定子コイル１０８を用い
ている。図１の回転電機は、磁極１０３に取り付けられ
た回転子コイル１０２を有し、磁極１０３はシャフト１
０６と一緒に回転する回転子支持体１０４に取り付けら
れている。固定子コイル１０８は、固定子フレーム１１
２に固定された固定子支持ディスク１１０に取り付けら
れている。２つの軸方向空隙１１４が、固定子コイル１
０８と回転子コイル１０２との間に形成されている。図
２に示すように、かかる回転電機は、複合固定子ディス
ク２０２を用いており、積層状態の鉄製の歯部２０４が
これらの間に側部が平行なスロット２０６を形成するよ
う配列されている。これら従来技術の欠点は、多数の固
定子巻線が回転電機のリアクタンスを増大させると共に
主として固定子の組が多すぎること及び必要なコイル・
エンドターンが多いために効率を低くするということに
ある。
【０００６】したがって、従来型のディスク型回転電機
よりも効率が高く、リアクタンスが低く、安価であり且
つ製造が容易な改良型のディスク型回転電機に対する要
望がある。
【０００７】かくして、本発明の目的は、新規且つ改良
型の固定子及び回転子を有する改良型ディスク型回転電
機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の内部固定子部分
は、カット鋼粒子（cut steel particle）から成形され
ていて、主要な構造上の構成要素である複合繊維材料の
大型ディスクに取り付けられるミクロ積層状（micro-la
minated)固定子歯部を用いている。固定子歯部は別個に
成形されてディスクに設けられたテーパスロット内に取
り付けられるか、或いは定位置に成形される。その上、
本発明の固定子部分は同数の軸方向空隙を備えた回転電
機内で動作するよう設計されているが、単一の巻線を備
えているに過ぎない。巻線の１つの層は中央支持ディス
クの各側に位置し、巻線の端部はディスクに成形され或
いはディスクク上に取り付けられた導体によって接続さ
れる。多重巻き（多ターン）のコイルの使用にあたり、
各コイルに対して複数の上記接続部を作るのが良い。
【０００９】同様に、回転電機の内部回転子部分は、複
合材料の回転子支持ディスク上に構成され、ディスクの
製造中、定位置に成形されるカット鋼粒子の磁極片を備
え、これらは支持ディスクの両側部で巻線が施される。
磁極片のフェースには、制動巻線を受け入れる制動スロ
ットが設けられている。支持回転子ディスクの周囲の外
側支持シリンダは構造的に回転子の構成要素を支持して
いる。カバー部材が固定子部分に対面する状態で回転子
部分の側部に設けられる。
【００１０】本明細書において開示する本発明の回転電
機は、実用的な設計になっており、他方、効率又はリア
クタンスのレベルは損なわれていない。
【００１１】本発明の以下の詳細な説明の理解に当たり
添付の図面を参照されたい。
【００１２】
【実施例】本発明は、改良型の回転子と改良型の固定子
を有する改良型のディスク型回転電機に関する。
【００１３】図３は、本発明のディスク型回転電機３０
２の好ましい実施例を全体的に示している。ディスク型
回転電機３０２は回転部分３０４及び固定または静止部
分３０６を有する。ディスク型回転電機３０２の回転部
分３０４は、シャフト３０８、２つの端部回転子部分３
１０を含むが、更に１又は２以上の内部回転子部分３１
２を用いるかどうかは任意である。内部回転子部分３１
２及び端部回転子部分３１０は界磁巻線３１４を備えて
いる。端部回転子部分３１０と内部回転子部分３１２は
それぞれ、シャフト３０８に固定されると共にディスク
型回転電機３０２の固定部分３０６に対してシャフト３
０８と一緒に回転する。
【００１４】ディスク型回転電機３０２の固定部分３０
６は固定子フレーム３１６を有し、これには少なくとも
１つの固定し部分４０２が取り付けられている。各固定
子部分４０２は固定子ディスク４０４及び固定子コイル
４１０を含む。各固定子部分４０２の固定子ディスク４
０４は固定子フレーム３１６に固定されている。
【００１５】端部回転子部分３１０はシャフト３０８の
両端部に位置している。固定子部分４０２及び内部回転
子部分３１０は、シャフト３０８の長さに沿って端部回
転子部分３１０の間に交互に設けられ、従ってあらゆる
場合において、回転子界磁巻線３１４は固定子コイル４
１０の各組に対面するようになっている。回転子界磁巻
線３１４の組と固定子コイル４１０の組の各対はそれぞ
れ一次機（primitivemachine)３１８を構成している。
図示の実施例では、６つの一次機３１８が２つの端部回
転子部分３１０、３つの固定子部分４０２及び２つの内
部回転子部分３１２を用いて形成されている。本発明に
よれば、所要の数の固定子部分４０２及び（又は）内部
回転子部分３１２を追加することにより２以上の任意の
数の一次機３１８を構成することができる。一次機の数
を多くすると、ディスク型回転電機３０２の電力定格能
力が増強するが、ディスク型回転電機３０２の重量が増
すと共にディスク型回転電機の回転部分３０４の慣性が
増大することになる。したがって、ディスク型回転電機
の設計に含まれるべき一次機３１８の数はディスク型回
転電機３０２の特定の用途の要件に応じることになろ
う。
【００１６】次に、本発明の改良型の回転子部分を詳細
に説明する。まず最初に、図４を参照すると、本発明の
固定子部分は全体が４０２で示されている。固定子の一
部だけを図４に示しているが、固定子部分４０２の全体
は実際には中央が開口した円形のリングの形態である。
【００１７】固定子部分４０２は固定子ディスク４０４
上に構成されており、固定子ディスク４０４は、固定子
部分４０２の主要な構造部品であり、好ましくは複合繊
維材料で構成されている。かかる材料は、非導電性且つ
非磁性である必要がある。固定子歯部４０６は、円形の
固定子ディスク４０４の周りに全体的に円形で間隔をお
いた関係で固定子ディスク４０４を貫通して取り付けら
れている。固定子歯部４０６は楔の形に形成されてい
て、平行な溝又はチャンネル４１２が固定子ディスク４
０４の各側で固定子歯部４０６に隣り合う固定子歯部４
０６の間に形成されて固定子コイル４１０を収納するよ
うになっている。本発明の好ましい実施例では、固定子
歯部４０６は、固定子ディスク４０４の形成時に定位置
に成形されるので、支持ブラケットが不要になる。当然
のことながら、固定子歯部４０６を別個に成形して固定
子ディスク４０４に設けられているテーパ付きスロット
４０８内に取り付けてもよい。固定子歯部４０６は支持
ブラケット（図示せず）によってスロット４０８内に保
持される。
【００１８】本発明の特徴として、固定子歯部４０６
は、Ｎ．Ｈ．パブリック（Pavlik）氏等に付与された米
国特許第３，８４８，３３１号及び第３，９４８，６９
０号に記載されているものと類似の材料及び方法を用い
てカット鋼粒子からミクロ積層されていることが挙げら
れる。なお、かかる米国特許の内容を本明細書の一部を
形成するものとしてここに引用する。
【００１９】これら固定子歯部の構造を用いると、固定
子歯部４０６中の渦電流が著しく減少する。また、この
ように形成された固定子歯部４０６を用いると、固定子
歯部４０６の製作及び組立て上の問題点が実質的に無く
なる。特に、かかる方法を用いることによって無くなる
製造上の複雑さは、従来設計の固定子歯部が軸方向及び
周囲方向に積層されているが、半径方向にテーパしてい
るという事実に基づいている。かくして、打抜き板の各
半径方向層は、その前に位置する層よりも寸法が僅かに
異ならなければならない。加うるに、従来設計の歯部を
支持する固定子歯部間の材料は、最大の効率及び電力密
度が得られるよう非磁性且つ非導電性であり、しかも軽
量であるよう異種の材質のものであることが要求されて
いた。これら別々の積層物の全てを正確にピン止めして
構造的に健全な固定子組立体を得ることは従来技術にお
いては困難であった。
【００２０】従来技術と比べて得られる固定子部分４０
２の効率及びリアクタンスのレベルにおける著しい技術
的改良は、通常は最少限必要とされる２つの巻線に代え
て、単一の固定子巻線を用いることによって達成され
る。図４に示すように、この技術的改良は、巻線のうち
の１つの層、即ち各コイル４１０の半分（１／２）を固
定子ディスク４０４の各側に設けることによって達成さ
れる。各コイル４１０のターンは、コイル４１０の周囲
で連続しており、コネクタ４１４を好ましくは固定子デ
ィスク４０４内に形成することにより、固定子ディスク
４０４を介して接続されている。固定子ディスク４０４
を介する接続が必要である理由は、固定子ディスク４０
４が好ましくは固定子ディスク４０４の外周の周りで回
転電機の固定子フレームに取り付けられ、かくして固定
子ディスク４０４の外周部の周りにはコイル４１０を通
すことができる隙間が存在しないからである。
【００２１】コネクタ４１４は最も簡単な形態では、固
定子ディスク４０４の製造中に固定子ディスク４０４の
中に成形される銅製のブロックであるのがよい。コネク
タ４１４はそれぞれ、コイル４１０のターン又は開始側
導線もしくは終了側導線のいずれかをコネクタ４１４に
取り付けるための手段を有している。コイル４１０の胴
体は例えば、ナットによってコネクタ４１４内の螺設突
起部に接続しても良く、或いはコネクタ４１４を穿孔し
てタップ立てしてコイル４１０の導体をコネクタ４１４
にボルト留めしても良い。コネクタ４１４を最も簡単な
形態で説明したが、当業者であれば、コネクタ４１４は
公知の任意の形式のものであってもよいことは理解され
よう。加うるに、もしコネクタ４１４を固定子ディスク
４０４中に成形することが望ましくない場合には、固定
子ディスク４０４を製造後に機械加工してコネクタ４１
４を受け入れるようにしても良い。固定子ディスク４０
４内に設けられるコネクタ４１４の数は、固定子ディス
ク４０４上に設けられるべきコイル４１０の数及びコイ
ル毎のターンの数で定まる。一般的には、いま述べてい
るコイル４１０の開始側導線への先のコイル４１０の終
了側導線の接続を容易にするためには、各コイル４１０
につき１つのコネクタ４１４が必要となろう。各ターン
については、コイル４１０内に追加のコネクタ４１４を
２以上必要とするであろう。図４の固定子部分４０２
は、それぞれ２つのターンを有するコイル４１０につき
構成された状態で示されており、従って、各コイル４１
０につき２つのコネクタ４１４が設けられている。一方
のコネクタ４１４はコイル４１０の開始側導線を前のコ
イル４１０の終了側導線に接続し、他方のコネクタ４１
４はコイル４１０内の第１のターンの最後の部分をコイ
ル４１０内の第２のターンの最初の部分に接続してい
る。
【００２２】本発明の別の実施例では、固定子部分４０
２の構成にあたり、固定子ディスク４０４を貫通する孔
を設け、次に、コイル・ターンの端部を溶接し、或い
は、直接的に相互に接続するだけでも良い。この例で
は、コイル・ターンの端部を特別な形にする必要はない
であろう。
【００２３】次に、図５を参照すると、コイル４１０
は、銅線を撚り束にしたループで構成され、各撚り束が
ループ間の導通を阻止する絶縁材料で被覆されている点
で、一般に従来技術に従って構成されている。各コイル
４１０は開始側導線５０２及び終了側導線５０４を有す
る。コイル４１０は任意の数のターンを備えていても良
い。図５に示すコイル４１０は、２つのターン、即ち第
１のターン５０６及び第２のターン５０８を備えてい
る。しかしながら、コイル４１０は幾つかの重要な点に
おいて従来技術とは異なっている。上側の端部５１０及
び下側の端部５１２は、２つのコイル半部間に位置させ
る固定子ディスク４０４の厚さに見合う間隙を生ぜしめ
るよう細長くなっている。さらに、上側端部５１０の半
径方向外方のエンドターンは、コイル４１０の形成後、
第１のターン５０６の最後の部分と第２のターン５０８
の最初の部分との間で切断されて接続点５１４を形成し
ており、従ってコイル４０４を固定子ディスク４０４
（図４に示す）に取り付けることができるようになって
いる。コイル４０４を上側端部５１０のところで広げて
コイル４０４の各半部をそれぞれ固定子ディスク４０４
（図４に示す）の両側に設けられている適当なコイル・
スロット４１２（図４に示す）に嵌め込むことによっ
て、コイル４０４を固定子ディスク４０４に取り付け
る。次いで、接続点５１４を介して接続する。開始側導
線５０２は、取り付け中のコイル４０４と直列接続状態
で設けられるべき先のコイルの終了側導線に接続され
る。取り付け中のコイル４０４の終了側導線５０４はコ
ネクタ４１４（図４に示す）を介して次に位置するコイ
ルの開始側導線に同様な方法で接続される。
【００２４】本発明の固定子部分４０２は、円筒形回転
電機、または従来のディスク型回転電機と比較して、ス
ロット漏れリアクタンスを実質的に減少させる。次に、
図６を参照すると、円筒形回転電機内のスロット漏れ磁
束と、本発明の固定子部分４０２を含むよう構成された
ディスク型回転電機内のスロット漏れ磁束とが比較され
ている。図６の部分図６Ａでは、円筒形回転電機の固定
子の一部の横断面が示されている。この固定子の磁束通
路は、ループ状であり、このループは１つの固定子歯部
の外端部で始まり、この固定子歯部を通って固定子の後
ろの鉄部分に至り、かかる後ろの鉄部分を通って隣の固
定子歯部に至り、そしてかかる隣の固定子歯部を通って
その端部に伝わり、コイル側部を収容しているスロット
を横切って磁束通路の最初の点に戻る。図６の部分図６
Ａのグラフに示すように、スロット漏れ磁束を生じる傾
向のある起磁力Ｈｓは、Ｒの増大につれて実質的に増大
している。なお、Ｒは半径方向距離を表している。
【００２５】図６の部分図６Ｂでは、本発明の固定子部
分４０２の一部の横断面が示されている。図６の部分図
６Ｂに示すように、固定子部分４０２の磁束通路は、第
１の固定子歯部４０６の一端部から、第１の固定子歯部
４０６を通って固定子ディスク４０４の反対側に至り、
コイル４１５を収めてあるスロット４１２を横切って第
１の歯部４０６の隣の第２の固定子歯部４０６に至り、
第２の固定子歯部４０６を通って固定子ディスク４０４
の元の側に至り、コイル４１０を収めてあるスロット４
１２を横切って磁束通路の最初の点に戻る。図６の部分
図６Ｂのグラフは、本発明のディスク型回転電機内にス
ロット漏れ磁束を生じさせる傾向のある起磁力Ｈｓを示
している。このグラフ図で分かるように、これらの起磁
力は部分図６Ａのグラフに示された起磁力よりも大きさ
が小さく、部分図６Ｂに示すようなディスク型回転電機
と関連のある起磁力は、部分的に方向が逆になる傾向が
あり、従ってこれらの起磁力は相殺される。
【００２６】本発明の単一巻線ディスク型回転電機の設
計パラメータの計算値を次の表１に示す。
【００２７】
【表１】 比較のため、従来技術の円筒形回転電機及び二重巻線デ
ィスク型回転電機についての設計パラメータも載せてい
る。本発明の単一固定子巻線設計は、二重固定子巻線設
計の利点の全てを保持しており（但し、二重巻線に固有
の多重性は除く）、しかも、本発明の設計は効率が良く
且つリアクタンスの値が小さい。
【００２８】次に、図７を参照すると、好ましくは本発
明の回転電機で用いられているような改良型の内部回転
子部分３１２が詳細に示されている。本発明の内部回転
子部分３１２は、固定子部分４２２と関連して説明した
のと同一の構成法が用いられている。内部回転子部分３
１２は、シャフト３０８に取り付けられていてこれと一
緒に回転する支持ディスク７０２上に設けられている。
支持ディスク３０２は好ましくは複合繊維材料で構成さ
れる。支持ディスク７０２の周囲は外側支持シリンダ又
はリム７０４で画定されている。回転子極７０６が、支
持ディスク７０２を貫通して取り付けられている。この
場合、１８個の回転子極７０６が示されている。但し、
それとは別の個数を選択してもよい。回転子極７０６は
極間支持体７０８によって分離されている。回転子極７
０６は制動スロット開口部７１０を備えている。外側制
動短絡リング７１２及び内側制動短絡リング７１４がシ
ャフト３０８の長さ方向中心軸線と同軸状に支持ディス
ク７０２に取り付けられている。これについては図９を
参照して詳細に説明する。
【００２９】図８は、回転子極７０６の構成を示すと共
に内部回転子部分３１２の一部の中に回転子極７０６を
取り付けて斜視図で示したものである。回転子極は好ま
しくは、固定子歯部４０６（図４に示す）について上述
したのと同様な方法で磁束伝導性カット鋼ミクロ積層物
で構成されている。図示のように、各回転子極７０６は
中央の極本体８０２及び２つの極フェース８０４を備え
ている。中央の極本体８０２は、支持ディスク７０２を
貫通して支持ディスク７０２の側部を越えて延び、それ
により、支持ディスク７０２の側部の隣に回転子巻線支
持領域８０５を形成している。極フェース８０４には、
複数の制動スロット８０６が設けられている。各制動ス
ロット８０６は、制動スロット８０６に接近できる制動
スロット用開口部７１０を有する。
【００３０】回転子極７０６は、支持ディスク７０２の
構成中、支持ディスク７０２の中に成形するか、或い
は、回転子極を支持ブラケット（図示せず）によって支
持ディスク７０２に取り付けるのが良い。
【００３１】図９は、内部回転子部分３１２に取り付け
られるようになった制動巻線９０２の一部を示してい
る。制動巻線９０２は、外側制動短絡リング７１２、内
側制動短絡リング７１４及び内側制動短絡リング７１４
と外側制動短絡リング７１２を互いに電気的に接続する
よう半径方向に取り付けられた複数の制動バー９０４を
有し、それにより、かご形制動巻線９０２を形成してい
る。制動バー９０４は回転子極の各極フェース８０４内
の制動スロット８０６を貫通し、制動巻線９０２を内部
回転子部分３１２を各側部に取り付けることができるよ
うになっている。外側制動短絡リング７１２及び内側制
動短絡リング７１４は、導電性金属の円形組立体を構成
し、互いに且つシャフト３０８の長さ方向中心軸線（図
７に示す）と同軸状に位置している。
【００３２】図１０は、本発明の内部回転子部分３１２
の一部を示しており、界磁巻線３１４が回転子極７０６
の回転子巻線支持領域８０５で回転子極７０６の周りに
施されている。内部回転子部分３１２の各回転子極７０
６につき２つの界磁巻線３１４が設けられ、支持ディス
ク７０２の各側部に１つずつ界磁巻線３１４が施されて
いる。界磁巻線３１４を、所望に応じて、図４を参照し
て固定子部分４０２につき説明した接続法を利用して、
支持ディスク７０２を介してコネクタ１００４に接続す
るのが良い。特に、コネクタ１００４は最も簡単な形態
では、銅製のブロックであるのが良く、かかるブロック
を支持ディスク７０２の製造中に支持ディスク７０２内
に成形するのがよい。コネクタ１００４は支持ディスク
７０２内の適当な場所であればどこに設けても良く、か
かるコネクタ１００４はそれぞれ界磁巻線３１４の導線
が取り付けられるための手段を有している。界磁巻線３
１４の導線は例えば、ナットによってコネクタ１００４
内の螺設突起部に接続するのがよく、或いはコネクタ１
００４を穿孔しタップ立てして導線をコネクタ１００４
にボルト留めできるようにしても良い。コネクタ１００
４を簡単な形態を用いて説明したが、当業者であれば、
コネクタ１００４が公知の任意形式のコネクタであって
もよいことは理解されよう。その上、もし、支持ディス
ク７０２内へのコネクタ１０４の成形が望ましくない場
合には、製造後、支持ディスク７０２を機械加工してコ
ネクタ１０４を受け入れることができるようにしてもよ
い。
【００３３】また、制動巻線９０２の取付け態様が図１
０に示されているが、制動バー９０４は回転子極７０６
の制動スロット８０６を貫通している。１つの制動巻線
９０２の一部しか図示していないが、内部回転子部分３
１２の各側部に制動巻線９０２が設けられ、制動巻線９
０２はそれぞれ完全な円を形成し、制動巻線９０２を各
回転子極７０６の制動スロット８０６内に取り付けられ
ることが理解されよう。
【００３４】図１１は、内部回転子部分３１２に追加的
に使用できる支持構成部材を示している。極間支持体７
０８を隣り合う回転子極７０６の間に配置して、内部回
転子部分３１２の回転の際、界磁巻線の横方向振止め手
段となるようにするのが良い。これら極間支持体７０８
は絶縁材料で構成する必要がある。
【００３５】外側支持シリンダ７０４は、内部回転子部
分３１２の回転中、界磁巻線３１４を半径方向に支持す
るよう支持ディスク７０２の円周方向縁部に取り付けら
れている。絶縁体１１０２が界磁巻線３１４と外側支持
シリンダ７０４の間に成形されている。外側支持シリン
ダ７０４を好ましくは軽量であるが、構造的には堅固な
非導電性材料、例えばプラスチックまたは複合繊維材料
で構成する。
【００３６】カバー・ディスク１１０４を、支持ディス
ク７０２の各側部に設けて、回転子極７０６の極フェー
ス８０４を被覆し、かくして、支持ディスク７０２の側
部に取り付けられている内部回転子部分３１２の構成要
素の軸方向支持体を構成するのが良い。カバー・ディス
ク１１０４は好ましくは、プラスチック、複合繊維、或
いは別種の非導電性材料の薄い被膜である。カバー・デ
ィスク１１０４を内部回転子部分３１２の組立て後に定
位置に成形しても良く、或いはカバーディスク１１０４
を内部回転子部分３１２の各側部に取り付けられた着脱
自在な部分であっても良い。構造上の支持体となること
に加えて、カバー・ディスク１１０４は内部回転子部分
３１２の空気力学な特性を改善する。
【００３７】再び、図３を参照すると、端部回転子部分
３１０は従来型のものであってもよく、或いは、より好
ましくは端部回転子部分３１０は内部回転子部分３１２
について説明したのと同様の方法で構成してもよい。当
然のことながら、端部回転子部分３１０は、界磁巻線３
１４及び固定子部分４０２に対面する側部にのみ設けら
れた関連の構成要素を備えるという点において内部回転
子部分３１２と異なるであろう。
【００３８】最後に、図１２を参照すると、本発明のデ
ィスク型回転電機３０２を端部回転子部分３１０がシャ
フト３０８（図３参照）の端部に位置する状態で図示し
ているが、当業者であれば、本発明の全ての実施例にお
いて、端部固定子部分１２０２を端部回転子部分３１０
に代えてシャフト３０８の端部に設けてもよいことは明
らかであろう。この場合、端部固定子部分１２０２は、
その一方の側部にのみコイルを備え、内部回転子部分３
１２はシャフト３０８に取り付けられている端部固定子
部分１２０２に隣接して設けられる。もし３つ以上、即
ち４つ、６つ、８つ、或いはそれ以上の数の一次機をデ
ィスク型回転電機３０２内に構成する場合、内部回転子
部分３１２を、図３の取付け態様と同様に、図４を参照
して上述したようにシャフト３０８に沿って固定子部分
４０２と交互に配置する。
【００３９】端部固定子部分１２０２の構成態様は従来
通りのものであっても良いが、より好ましくは本明細書
で説明した固定子の設計に従って構成するのが良い。し
かしながら、図１２に示す実施例では、端部固定子部分
１２０２のコイル１２０４を支持ディスクを貫通させる
必要はなく、従って端部固定子部分１２０２を図４を参
照して上述した固定子部分４０２よりも構成を単純化で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型の二重空隙ディスク型回転電機の横断面
組立図である。
【図２】ディスク型回転電機の従来型固定子の一部を示
す組立図である。
【図３】本発明のディスク型回転電機の横断面組立図で
ある。
【図４】本発明の固定子の一部の一方の側を示す組立図
であり、固定子部及び固定子コイルがこれに取り付けら
れている状態を示す図である。
【図５】本発明の多ターン固定子コイルの斜視図であ
る。
【図６】本発明の改良型ディスク型回転電機に対する円
筒形回転電機のスロット漏れ磁束の比較グラフ図であ
る。
【図７】本発明の内部回転子部分の端面図である。
【図８】回転子極の構成を示す本発明の内部回転子部分
組立体の部分組立図である。
【図９】本発明の内部回転子部分の制動リング及び制動
バーの構成を示す斜視組立図である。
【図１０】外側支持シリンダが取り付けられていない状
態の本発明の内部回転子部分の一部を示す組立図であ
り、特に界磁巻線の取付け態様を示す図である。
【図１１】特に内部回転子部分の構造的な支持特徴を示
す本発明の内部回転子部分組立体の部分組立図である。
【図１２】図３のディスク型回転電機の変形例の組立断
面図である。
【符号の説明】
３０８ シャフト ３１２ 内部回転子部分 ３１４ 回転子巻線 ４０２ 固定子部分 ４１４ コネクタ ７０２ 回転子支持手段 ８０５ コイル領域 １２０２ 端部固定子部分

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスク型回転電機であって、回転可能
    なシャフトと、シャフトの回転に対して固定されてい
    て、各々が固定子コイルを備える２つの端部固定子部分
    と、シャフトと一緒に回転する少なくとも一つの内部回
    転子部分を有し、内部回転子部分は、非導電性且つ非磁
    性で２つの側部を備える、内部回転子部分の構成要素を
    保持する回転子支持手段と、回転子支持手段を貫通して
    いて、回転子支持手段の２つの側部の間で磁束を伝達す
    る複数の回転子磁束伝達手段とから成り、磁束伝達手段
    は、回転子の界磁巻線が施されるコイル領域を画定する
    ように回転子支持手段の各側部から突出していることを
    特徴とするディスク型回転電機。
  2. 【請求項２】 ディスク型回転電機は少なくとも２つの
    内部回転子部分を有すると共に２つの内部回転子部分の
    間に位置する少なくとも１つの固定子部分を更に有し、
    固定子部分は、回転子部分の構成要素を保持するための
    固定子支持手段と、固定子支持手段を貫通していて、固
    定子支持手段の２つの側部の間で磁束を伝達する複数の
    固定子磁束伝達手段と、単一の巻線を形成するよう接続
    された複数のコイル手段とを有し、前記固定子支持手段
    は非導電性且つ非磁性で２つの側部を備え、前記固定子
    磁束伝達手段は、これらの間にスロット領域を形成する
    よう固定子支持手段の各側から突出し、各コイル手段
    は、固定子支持手段の２つの側部の各々のスロット領域
    内に設けられた層を有することを特徴とする請求項１の
    ディスク型回転電機。
  3. 【請求項３】 固定子磁束伝達手段はミクロ積層状カッ
    ト鋼粒子から形成された固定子歯部であることを特徴と
    する請求項１のディスク型回転電機。
  4. 【請求項４】 固定子支持手段は複合繊維材料の固定子
    ディスクであることを特徴とする請求項１のディスク型
    回転電機。
  5. 【請求項５】 固定子磁束伝達手段は、固定子支持手段
    の製造中に固定子支持手段の中に成形される固定子歯部
    であることを特徴とする請求項４のディスク型回転電
    機。
  6. 【請求項６】 固定子歯部は、ミクロ積層状カット鋼粒
    子から形成されていることを特徴とする請求項５のディ
    スク型回転電機。
  7. 【請求項７】 固定子支持手段に取り付けられていて、
    固定子支持手段の一方の側に位置する各コイル手段の部
    分を固定子支持手段の他方の側に位置するコイル手段の
    部分に電気的に接続する固定子接続手段を更に有するこ
    とを特徴とする請求項１のディスク型回転電機。
  8. 【請求項８】 固定子接続手段は固定子支持手段を貫通
    していることを特徴とする請求項７のディスク型回転電
    機。
  9. 【請求項９】 コイル手段は複数のコイル・ターンを含
    み、固定子接続手段によって構成された電気的接続部は
    コイル手段内のターン間の接続部を含むことを特徴とす
    る請求項７のディスク型回転電機。
  10. 【請求項１０】 各コイル手段はコイル手段を他の構成
    要素に接続するための開始側導線及び終了側導線を含
    み、固定子接続手段によって構成された電気的接続部
    は、１つのコイル手段の終了側導線を、第１のコイル手
    段と直列接続されるべきもう１つのコイル手段の開始側
    導線に接続する接続部を含むことを特徴とする請求項７
    のディスク型回転電機。
  11. 【請求項１１】 固定子接続手段は、固定子支持手段の
    製造中に固定子支持手段の中に成形されることを特徴と
    する請求項８のディスク型回転電機。
  12. 【請求項１２】 固定子接続手段は銅を材料とするブロ
    ックから成り、該ブロックは、コイル手段の導体をブロ
    ックに取り付け手段を備えることを特徴とする請求項１
    １のディスク型回転電機。
  13. 【請求項１３】 固定子支持手段は、円形の半径方向内
    縁部及び円形の半径方向外縁部を備えた実質的に円形の
    リング状ディスクであり、固定子接続手段は支持手段の
    半径方向外方縁部の周りに間隔をおいて位置していて、
    固定子支持手段の一方の側からの、固定子支持手段の半
    径方向外方縁部の所の固定子支持手段の他方の側へのコ
    イル手段の必要な電気的接続部を構成することを特徴と
    する請求項７のディスク型回転電機。
  14. 【請求項１４】 コイル手段は固定子支持手段の半径方
    向内方縁部の近傍に連続的に構成されると共に、固定子
    支持手段の一方の側から、固定子支持手段の半径方向内
    方縁部の周りに、かくして、固定子支持手段の他方の側
    部までに至るよう取り付けられていることを特徴とする
    請求項１３のディスク型回転電機。
  15. 【請求項１５】 回転子磁束伝達手段はミクロ積層状カ
    ット鋼粒子で構成された回転子極であることを特徴とす
    る請求項２のディスク型回転電機。
  16. 【請求項１６】 回転子支持手段は複合繊維材料の回転
    子支持ディスクであることを特徴とする請求項２のディ
    スク型回転電機。
  17. 【請求項１７】 回転子磁束伝達手段は、回転子支持手
    段の製造中に回転子支持手段の中に成形される回転子極
    であることを特徴とする請求項１６のディスク型回転電
    機。
  18. 【請求項１８】 回転子極はミクロ積層状カット鋼粒子
    で構成されていることを特徴とする請求項１７のディス
    ク型回転電機。
  19. 【請求項１９】 回転子支持手段に取り付けられてい
    て、回転子支持手段の一方の側の回路要素を回転子支持
    手段の他方の側部の回路要素に電気的に接続する回転子
    接続手段を更に有することを特徴とする請求項２のディ
    スク型回転電機。
  20. 【請求項２０】 回転子接続手段は回転子支持手段を貫
    通していることを特徴とする請求項１９のディスク型回
    転電機。
  21. 【請求項２１】 回転子接続手段は、回転子支持手段の
    製造中に回転子支持手段の中に成形されることを特徴と
    する請求項２０のディスク型回転電機。
  22. 【請求項２２】 回転子接続手段は銅製のブロックから
    なり、ブロックは導体をブロックに取り付けるための手
    段を備えていることを特徴とする請求項１９のディスク
    型回転電機。
  23. 【請求項２３】 回転子支持手段は円形の半径方向内縁
    部及び円形の半径方向外縁部を備えた実質的に円形のリ
    ング状ディスクを含み、半径方向内縁部はシャフトに接
    続されるようになっていることを特徴とする請求項１６
    のディスク型回転電機。
  24. 【請求項２４】 回転子支持手段は、半径方向外縁部に
    位置していて、遠心力を生じさせて回転子部分の構成要
    素を回転子部分の回転中、回転子部分に対して静止状態
    に保つようにするための円筒形リング手段を更に有する
    ことを特徴とする請求項２３のディスク型回転電機。
  25. 【請求項２５】 円筒形リング手段は円筒形のリムであ
    り、該リムは、円筒形リムの長さ方向中心軸線と垂直で
    これに交差する平面内における個所で支持手段の半径方
    向外縁部に接合されていることを特徴とする請求項２４
    のディスク型回転電機。
  26. 【請求項２６】 円筒形リング手段は複合繊維材料で構
    成されていることを特徴とする請求項２４のディスク型
    回転電機。
  27. 【請求項２７】 回転子磁束伝達手段は、回転子支持手
    段を貫通する極本体及び極本体の端部に位置する２つの
    極フェースを備えた回転子極であり、極フェースは、デ
    ィスク型回転電機のリアクタンス及び時定数を制御する
    ための制動手段を備えていることを特徴とする請求項２
    のディスク型回転電機。
  28. 【請求項２８】 回転子支持手段の少なくとも一方の側
    の極フェースは、制動バーを受け入れる制動スロットを
    備えていることを特徴とする請求項２７のディスク型回
    転電機。
  29. 【請求項２９】 回転子支持手段の側部に少なくとも１
    つの制動巻線が設けられ、該制動巻線は、外側制動短絡
    リングと、内側制動短絡リングと、極フェースの制動ス
    ロット内に嵌まり込む制動バーとから成ることを特徴と
    する請求項２８のディスク型回転電機。
  30. 【請求項３０】 回転子部分は、回転子支持手段の少な
    くとも一方の側の構成要素を覆う非磁性且つ非導電性の
    カバー手段を更に有することを特徴とする請求項２のデ
    ィスク型回転電機。
  31. 【請求項３１】 回転子部分は、回転子支持手段の少な
    くとも一方の側の構成要素に対する追加の構造的支持を
    可能にする非磁性且つ非導電性のカバー手段をさらに有
    することを特徴とする請求項２のディスク型回転電機。
  32. 【請求項３２】 カバー手段は、回転子支持手段の側部
    への構成要素の取り付け後、回転子部分の側部を覆って
    成形されることを特徴とする請求項３０のディスク型回
    転電機。
  33. 【請求項３３】 カバー手段は、回転子支持手段の一方
    の側部への構成要素の取り付け後、回転子部分の側部を
    覆って成形されることを特徴とする請求項３１のディス
    ク型回転電機。
  34. 【請求項３４】 ディスク型回転電機の固定子部分であ
    って、非導電性且つ非磁性で２つの側部を備える、固定
    子部分の構成要素を保持する固定子支持手段と、固定子
    支持手段を貫通していて、支持手段の２つの側部の間で
    磁束を伝達する複数の磁束伝達手段とを有し、磁束伝達
    手段は支持手段の各側部から突出して個々の磁束伝達手
    段の間にスロット領域を画定しており、固定子部分はさ
    らに、単一の巻線を形成するよう接続された複数のコイ
    ル手段を有し、各コイル手段は支持手段の２つの側部の
    各々のスロット領域内に配置された層を含むことを特徴
    とする固定子部分。
  35. 【請求項３５】 磁束伝達手段はミクロ積層状カット鋼
    粒子で構成された固定子歯部であることを特徴とする請
    求項３４の固定子部分。
  36. 【請求項３６】 支持手段は複合繊維材料の固定子ディ
    スクであることを特徴とする請求項３４の固定子部分。
  37. 【請求項３７】 磁束伝達手段は、支持手段の製造中に
    支持手段の中に成形される固定子歯部であることを特徴
    とする請求項３６の固定子部分。
  38. 【請求項３８】 固定子歯部はミクロ積層状カット鋼粒
    子で構成されていることを特徴とする請求項３７の固定
    子部分。
  39. 【請求項３９】 支持手段に取り付けられていて、支持
    手段の一方の側部の各コイル手段の部分を、支持手段の
    他方の側部のコイル手段の部分に電気的に接続する接続
    手段を更に有することを特徴とする請求項３４の固定子
    部分。
  40. 【請求項４０】 接続手段は支持手段を貫通しているこ
    とを特徴とする請求項３９の固定子部分。
  41. 【請求項４１】 コイル手段は複数のコイル・ターンを
    含み、接続手段によって構成された電気的接続部は、コ
    イル手段内のターン間の接続部を含むことを特徴とする
    請求項３９の固定子部分。
  42. 【請求項４２】 各コイル手段はコイル手段を他の構成
    要素に接続するための開始側導線及び終了側導線を含
    み、接続手段によって構成された電気的接続部は、１つ
    のコイル手段の終了側導線から、第１のコイル手段に直
    列接続されるべき別のコイル手段の開始側導線への接続
    部を含むことを特徴とする請求項３９の固定子部分。
  43. 【請求項４３】 接続手段は、支持手段の製造中に支持
    手段の中に成形されることを特徴とする請求項４０の固
    定子部分。
  44. 【請求項４４】 接続手段は銅材料のブロックからな
    り、該ブロックはコイル手段の導体をこれに取り付ける
    ための手段を備えていることを特徴とする請求項４３の
    固定子部分。
  45. 【請求項４５】 支持手段は、円形の半径方向内縁部及
    び円形の半径方向外縁部を備えた実質的に円形のリング
    状ディスクであり、接続手段は支持手段の半径方向外方
    縁部の周りに間隔をおいて位置していて、支持手段の一
    方の側から、支持手段の半径方向外方縁部の所の支持手
    段の他方の側部への必要な電気的接続部を構成している
    ことを特徴とする請求項４３の固定子部分。
  46. 【請求項４６】 固定子手段は支持手段の半径方向内縁
    部の近傍で連続的に構成されると共に、支持手段の一方
    の側部から、支持手段の半径方向内縁部の周りに、そし
    て支持手段の他方の側部に至るよう取り付けられている
    ことを特徴とする請求項４５の固定子部分。
JP4024650A 1991-01-14 1992-01-14 デイスク型回転電機及びその固定子部分 Withdrawn JPH0556612A (ja)

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