JPH0767259B2 - ランドル発電機用ロータとその製造方法 - Google Patents
ランドル発電機用ロータとその製造方法Info
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- JPH0767259B2 JPH0767259B2 JP61099439A JP9943986A JPH0767259B2 JP H0767259 B2 JPH0767259 B2 JP H0767259B2 JP 61099439 A JP61099439 A JP 61099439A JP 9943986 A JP9943986 A JP 9943986A JP H0767259 B2 JPH0767259 B2 JP H0767259B2
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- magnetic
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ランドル発電機用ロータとその製造方法に関
し、特に磁気アンバランス及び機械的アンバランスなら
びに回転損失を著しく低減することの可能なランドル発
電機用ロータとその製造方法に関する。
し、特に磁気アンバランス及び機械的アンバランスなら
びに回転損失を著しく低減することの可能なランドル発
電機用ロータとその製造方法に関する。
（従来の技術） 水中又は空中を航走する物体等に使用される高速発電機
としては、発電電圧の制御が容易なランドル方式のもの
が広く用いられていて、水中又は空中を航走する物体等
に搭載された小型ガスタービンエンジンに直結された高
速交流発電機によって、交流電力が発電され、水中又は
空中を航走する物体等に搭載される電子機器等にはその
交流電力を整流した直流電力が供給されている。
としては、発電電圧の制御が容易なランドル方式のもの
が広く用いられていて、水中又は空中を航走する物体等
に搭載された小型ガスタービンエンジンに直結された高
速交流発電機によって、交流電力が発電され、水中又は
空中を航走する物体等に搭載される電子機器等にはその
交流電力を整流した直流電力が供給されている。
このように広く使用されているランドル発電機ではある
が、そのロータの構造には以下に述べるような問題があ
った。
が、そのロータの構造には以下に述べるような問題があ
った。
第８図と第９図には、それぞれ、従来のランドル発電機
の構造とランドル型ロータの構造とが図示されている。
第８図はランドル発電機の上半部を断面で示す図であっ
て、回転シャフト１にはランドル型ロータ２が固定され
ている。ランドル型ロータ２の一部に設けられた凹所に
は、ボビン状に巻かれた１個の環状固定界磁巻線３を備
えた固定界磁鉄心４がハウジング５にねじ６によって固
定されている。
の構造とランドル型ロータの構造とが図示されている。
第８図はランドル発電機の上半部を断面で示す図であっ
て、回転シャフト１にはランドル型ロータ２が固定され
ている。ランドル型ロータ２の一部に設けられた凹所に
は、ボビン状に巻かれた１個の環状固定界磁巻線３を備
えた固定界磁鉄心４がハウジング５にねじ６によって固
定されている。
ロータ２の外側にはステータ組立体７が配置されてい
る。8Aと8Bはロータ２を回転可能に支持するベアリング
である。
る。8Aと8Bはロータ２を回転可能に支持するベアリング
である。
固定界磁巻線３の励起により発生した磁束Φはギャップ
→ロータ部分2A（Ｎ極側）→ギャップ→ロータ部分2B
（Ｓ極側）→固定界磁鉄心４→ギャップの経路で流れ
る。固定界磁巻線３をこのように直流励磁することによ
って、第９図に示すように、ロータ部材2AがＮ極に、ま
たロータ部材2BがＳ極となるような磁気回路が形成され
る。
→ロータ部分2A（Ｎ極側）→ギャップ→ロータ部分2B
（Ｓ極側）→固定界磁鉄心４→ギャップの経路で流れ
る。固定界磁巻線３をこのように直流励磁することによ
って、第９図に示すように、ロータ部材2AがＮ極に、ま
たロータ部材2BがＳ極となるような磁気回路が形成され
る。
第９図の記号 は、それぞれ、磁束の流れ方向を示す。ステータ側から
見たランドル型ロータ２の表面には、通常の同期発電機
と同様に回転界磁極が形成されていて、また発電電圧の
制御は回転界磁巻線３に流す電流を調節することによっ
て可能となる。
見たランドル型ロータ２の表面には、通常の同期発電機
と同様に回転界磁極が形成されていて、また発電電圧の
制御は回転界磁巻線３に流す電流を調節することによっ
て可能となる。
以上に述べた動作及び制御は通常の同期発電機と同じな
のでこれ以上の説明を省略する。
のでこれ以上の説明を省略する。
従来技術によるランドル型ロータ２の構造は第10〜第12
図に示すものである。すなわち、一方の磁性材料製のロ
ータ部材2Aと、他方の磁性材料製のロータ部材2Bとそれ
らを接合するための接合リング10は夫々別々に製作され
て、これらのロータ部材2Aと2Bに対し第11図に示すよう
に、各異磁極が所定のギャップＧを保って対向するよう
に配置、組合わされて後、両ロータ部材の内側から、非
磁性材料からなる接合リング10が、それらの各異磁極を
次々と橋渡すように当てられて、溶接により三者を一体
に結合する。
図に示すものである。すなわち、一方の磁性材料製のロ
ータ部材2Aと、他方の磁性材料製のロータ部材2Bとそれ
らを接合するための接合リング10は夫々別々に製作され
て、これらのロータ部材2Aと2Bに対し第11図に示すよう
に、各異磁極が所定のギャップＧを保って対向するよう
に配置、組合わされて後、両ロータ部材の内側から、非
磁性材料からなる接合リング10が、それらの各異磁極を
次々と橋渡すように当てられて、溶接により三者を一体
に結合する。
第12図は、第11図の側断面図であって、接合リング10の
両ロータ部材2A,2Bに対する接合の位置関係を示してい
る。
両ロータ部材2A,2Bに対する接合の位置関係を示してい
る。
（発明が解決しようとする問題点） 第12図から明らかなように、ロータ部材2Aと2Bを接合す
るための接合リング10が、ロータ部材2Aと2Bの内面から
半径方向内方に突出しており、また波形状に連続したギ
ャップＧの溝がロータの全周に亘って存在しているた
め、全体としての凹凸がかなり多い。そのためロータ２
が高速回転する場合、それらの凹凸による風損が無視出
来ない程度になる。
るための接合リング10が、ロータ部材2Aと2Bの内面から
半径方向内方に突出しており、また波形状に連続したギ
ャップＧの溝がロータの全周に亘って存在しているた
め、全体としての凹凸がかなり多い。そのためロータ２
が高速回転する場合、それらの凹凸による風損が無視出
来ない程度になる。
また、接合リングの半径方向内方への突出はロータ内部
の空間容積を減少し、ここに位置する固定界磁巻線の寸
法を制約し発電機の能力を制限する。
の空間容積を減少し、ここに位置する固定界磁巻線の寸
法を制約し発電機の能力を制限する。
また油冷発電機の場合には、凹凸を有するこのロータ２
が高速回転することになり、油攪拌損失が顕著になり急
激な温度上昇を招来する。
が高速回転することになり、油攪拌損失が顕著になり急
激な温度上昇を招来する。
また、ロータ部材2A、2B間の爪部間のギャップＧ（間
隙）は、接合リング10の溶接時において、固定治具の精
度、溶接ひずみ等に起因して完全に均一には形成され
ず、そのため磁気アンバランスと機械的アンバランスと
が発生する。
隙）は、接合リング10の溶接時において、固定治具の精
度、溶接ひずみ等に起因して完全に均一には形成され
ず、そのため磁気アンバランスと機械的アンバランスと
が発生する。
さらにまた、ロータ部材2A、2Bは鋳物でも製作可能では
あるが、耐遠心力強度が問題となるような高速度では、
鋳物では強度が不足なため高張力鋼などの機械加工によ
る削り出しが必要となるが、この場合はロータ部材の形
状が複雑なため著しくコスト高のものとなる問題点があ
った。
あるが、耐遠心力強度が問題となるような高速度では、
鋳物では強度が不足なため高張力鋼などの機械加工によ
る削り出しが必要となるが、この場合はロータ部材の形
状が複雑なため著しくコスト高のものとなる問題点があ
った。
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するもの
であって、磁気アンバランス、機械的アンバランス、回
転損失及び機械加工コストを著しく低減することの可能
なランドル型ロータの構造とその製造方法を提供するも
のである。
であって、磁気アンバランス、機械的アンバランス、回
転損失及び機械加工コストを著しく低減することの可能
なランドル型ロータの構造とその製造方法を提供するも
のである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、非磁性材料により結合された、一対の対向す
る磁性材料により構成されて内、外周の表面が平滑な円
筒に形成された、凹凸のないロータ表面を特徴とし、磁
性材料からなる円柱体又はロータの肉厚より厚い円筒体
の外周に形成した連続溝内に非磁性金属粉末を充填し、
熱間静水圧加圧法で圧縮成形し磁性材料に非磁性金属を
結合し、その後機械加工によって内外径を切削形成し
て、凹凸のないロータ表面を有するランドル型ロータを
製造することを特徴とするものであって、これにより前
述の問題点が解決されるものである。
る磁性材料により構成されて内、外周の表面が平滑な円
筒に形成された、凹凸のないロータ表面を特徴とし、磁
性材料からなる円柱体又はロータの肉厚より厚い円筒体
の外周に形成した連続溝内に非磁性金属粉末を充填し、
熱間静水圧加圧法で圧縮成形し磁性材料に非磁性金属を
結合し、その後機械加工によって内外径を切削形成し
て、凹凸のないロータ表面を有するランドル型ロータを
製造することを特徴とするものであって、これにより前
述の問題点が解決されるものである。
（実施例） 以下本発明の好適実施例を添付の図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本発明の好適実施例の方法によって製造され
たランドル型ロータの断面を示す側面図であって、底付
中空円筒状のロータ部材12Aと中空円筒状のロータ部材1
2Bは共に磁性金属製であり、完成後における一対のロー
タ部材12Aと12B間の間隙は、後で述べる第６図からも明
白なように、非磁性金属部14によって充填され、結合さ
れた後、内外面が平滑に切削加工されているので、ロー
タ２の内外部の表面は、第11および第12図と対比して見
れば明らかなとおり、接合リングによる突出部やギャッ
プＧの波形凹溝などの凹凸がなく平滑な面となってい
る。
たランドル型ロータの断面を示す側面図であって、底付
中空円筒状のロータ部材12Aと中空円筒状のロータ部材1
2Bは共に磁性金属製であり、完成後における一対のロー
タ部材12Aと12B間の間隙は、後で述べる第６図からも明
白なように、非磁性金属部14によって充填され、結合さ
れた後、内外面が平滑に切削加工されているので、ロー
タ２の内外部の表面は、第11および第12図と対比して見
れば明らかなとおり、接合リングによる突出部やギャッ
プＧの波形凹溝などの凹凸がなく平滑な面となってい
る。
以下第２〜第７図を参照して第１図に示したランドル型
ロータの製造方法を説明する。
ロータの製造方法を説明する。
第２図は磁性材料からなる円柱体15を示す斜視図であっ
て、この外周面に第３図に示すような連結溝16が形成さ
れる。円柱体15の代りに所要の削り代を残した円筒体と
して準備してもよい。この溝は第９図で示した両ロータ
部材2Aと2B間のギャップＧと同等の形状を有するもので
あって、この溝16が形成された円柱体15の縦断面が第４
図に示されている。
て、この外周面に第３図に示すような連結溝16が形成さ
れる。円柱体15の代りに所要の削り代を残した円筒体と
して準備してもよい。この溝は第９図で示した両ロータ
部材2Aと2B間のギャップＧと同等の形状を有するもので
あって、この溝16が形成された円柱体15の縦断面が第４
図に示されている。
この円柱体15を熱間静水圧加圧法で用いられる治具18内
に納めた後、高強度非磁性金属（例えばAF115,MERL76,I
N100等）の粉末を溝16内に熱間静水圧加圧法（HIP）に
より圧縮成型する。これによって非磁性金属部14は、溝
16の周囲の磁性体金属と強固に結合される。
に納めた後、高強度非磁性金属（例えばAF115,MERL76,I
N100等）の粉末を溝16内に熱間静水圧加圧法（HIP）に
より圧縮成型する。これによって非磁性金属部14は、溝
16の周囲の磁性体金属と強固に結合される。
その状態を第６図に示した。また、このようにして形成
された円柱体15の縦断面を第７図に示した。次に第７図
において点線で示されているように、ロータの回転軸の
ための貫通孔18や内外径を切削加工することによって本
発明の製造方法による底付中空円筒状のランドル型ロー
タが完成される。
された円柱体15の縦断面を第７図に示した。次に第７図
において点線で示されているように、ロータの回転軸の
ための貫通孔18や内外径を切削加工することによって本
発明の製造方法による底付中空円筒状のランドル型ロー
タが完成される。
このように切削加工されると、第１図から明らかなとお
り、ロータ部材12Bは、非磁性金属部14を介して他のロ
ータ部材12Aに結合され、これによってランドル型発電
機のロータとしての機能が十分に発揮されるのみでな
く、次に述べるような種々の効果が達成される。
り、ロータ部材12Bは、非磁性金属部14を介して他のロ
ータ部材12Aに結合され、これによってランドル型発電
機のロータとしての機能が十分に発揮されるのみでな
く、次に述べるような種々の効果が達成される。
（発明の効果） （１）従来のランドル型ロータの構造について既に述べ
たような結合リングとの溶接部の溶込みが解消されるの
で、磁極（N,S）の境界、すなわち、ロータ部分と非磁
性金属部分との境界が明確かつ等分布されるため、磁気
アンバランス及び機械的アンバランスが著しく低減さ
れ、発電機の出力電圧波形が均一化されるとともに、ロ
ータの回転振動も低減される。
たような結合リングとの溶接部の溶込みが解消されるの
で、磁極（N,S）の境界、すなわち、ロータ部分と非磁
性金属部分との境界が明確かつ等分布されるため、磁気
アンバランス及び機械的アンバランスが著しく低減さ
れ、発電機の出力電圧波形が均一化されるとともに、ロ
ータの回転振動も低減される。
（２）ロータの磁極部の配置精度は、特別な治工具を必
要とせず、連続溝を形成するときの機械加工精度によっ
て決るので、高精度に均衡のとれたロータが形成され、
そのため磁気アンバランス及び機械的アンバランスが著
しく減少する。
要とせず、連続溝を形成するときの機械加工精度によっ
て決るので、高精度に均衡のとれたロータが形成され、
そのため磁気アンバランス及び機械的アンバランスが著
しく減少する。
（３）ロータ表面が凹凸のない滑らかな面となるために
回転損失が激減し、運転温度の低下及び効率の向上が期
待される。
回転損失が激減し、運転温度の低下及び効率の向上が期
待される。
（４）ロータが単一の素材から製作され得るので部品点
数が減り、製作工数を約40％も低減することが可能であ
る。
数が減り、製作工数を約40％も低減することが可能であ
る。
（５）接合リングを排除することにより、円筒内部の空
間容積が拡がり、これにより固定界磁巻線の巻数を増す
ことが可能になり、発電機の出力を向上できる。
間容積が拡がり、これにより固定界磁巻線の巻数を増す
ことが可能になり、発電機の出力を向上できる。
第１図は本発明の実施例の方法によって形成されたラン
ドル型ロータの縦断面図、第２図〜第７図は本発明の実
施例の方法による製造工程を説明するための図面で、そ
の中第２図は磁性円柱体の斜視図、第３図は溝が形成さ
れた円柱体を示す斜視図、第４図は第３図のIV−IV線に
沿う断面図、第５図は熱間静水圧加圧法による非磁性金
属部分の形成を説明するための縦断面図、第６図は熱間
静水圧法によって形成された非磁性金属部を有する円柱
体を示す斜視図、第７図は第６図に示す円柱体の縦断面
図、第８図は従来のランドル発電機を示す部分断面図、
第９図は第８図における１対のロータ部材を示す展開平
面図、第10図は第８図のロータの構成部材を示す斜視
図、第11図は第10図の構成部材が組立てられたときの状
態を示す斜視図であり、第12図は第11図のXII−XII線に
沿う断面図である。 図面中の符合 1:シャフト、2:ロータ、2A、2B:ロータ部材、3:固定界
磁巻線,5:ハウジング、6:ねじ、7:ステータ組立体、8
A、8B:ベアリング、10:接合リング、G:ギャップ、12A,1
2B:ロータ部材、14:非磁性金属部,15:円柱体,16:連続
溝,18:貫通孔。
ドル型ロータの縦断面図、第２図〜第７図は本発明の実
施例の方法による製造工程を説明するための図面で、そ
の中第２図は磁性円柱体の斜視図、第３図は溝が形成さ
れた円柱体を示す斜視図、第４図は第３図のIV−IV線に
沿う断面図、第５図は熱間静水圧加圧法による非磁性金
属部分の形成を説明するための縦断面図、第６図は熱間
静水圧法によって形成された非磁性金属部を有する円柱
体を示す斜視図、第７図は第６図に示す円柱体の縦断面
図、第８図は従来のランドル発電機を示す部分断面図、
第９図は第８図における１対のロータ部材を示す展開平
面図、第10図は第８図のロータの構成部材を示す斜視
図、第11図は第10図の構成部材が組立てられたときの状
態を示す斜視図であり、第12図は第11図のXII−XII線に
沿う断面図である。 図面中の符合 1:シャフト、2:ロータ、2A、2B:ロータ部材、3:固定界
磁巻線,5:ハウジング、6:ねじ、7:ステータ組立体、8
A、8B:ベアリング、10:接合リング、G:ギャップ、12A,1
2B:ロータ部材、14:非磁性金属部,15:円柱体,16:連続
溝,18:貫通孔。
Claims (2)
- 【請求項１】一方が底付中空円筒体で他方が中空円筒体
ある磁性材料製の１対のロータ部材と、非磁性金属部と
を有し、 一方の前記ロータ部材の磁極の隣接する凸部間の凹部内
に他方の前記ロータ部材の磁極の凸部が所定の間隔を保
って挿入され交互に配置され、前記間隔に配置された前
記非磁性金属部により前記両磁極が結合されて一体とさ
れた底付中空円筒体の、底側の軸心部分には軸方向の貫
通穴と内部には固定界磁極を内包するための凹所とを有
することを特徴とするランドル発電機用ロータ。 - 【請求項２】一方が底付中空円筒体で他方が中空円筒体
である磁性材料製の一対のロータ部材と、非磁性金属部
とを有し、 一方の前記ロータ部材の磁極の隣接する凸部間の凹部内
に他方の前記ロータ部材の磁極の凸部が所定の間隔を保
って挿入され交互に配置され、前記間隔に配置された前
記非磁性金属部により前記両磁極が結合されて一体とさ
れた底付中空円筒体の、底側の軸心部分には軸方向の貫
通穴と内部には固定界磁極を内包するための凹所とを有
することを特徴とするランドル発電機用ロータを製造す
る方法において； 前記両磁極間の非磁性金属部は、磁性材料製の円柱体又
は前記ロータ部材の肉厚よりも所要の削り代だけ厚い底
付中空円筒体の外周表面に、前記ロータ部材の対向異磁
極が所定の寸法で形成され得るような連続溝を形成し、
該連続溝に非磁性金属粉末を充填し、熱間静水圧加圧法
により圧縮成形し前記ロータ部材と前記非磁性金属部と
を結合し、次に内、外周側を機械加工して、磁極間には
非磁性金属のみが存在し、円筒部分の内、外周の表面を
平滑にして、前記貫通穴と前記凹所とを形成することを
特徴とするランドル発電機用ロータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099439A JPH0767259B2 (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | ランドル発電機用ロータとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61099439A JPH0767259B2 (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | ランドル発電機用ロータとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62260547A JPS62260547A (ja) | 1987-11-12 |
| JPH0767259B2 true JPH0767259B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=14247440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61099439A Expired - Fee Related JPH0767259B2 (ja) | 1986-05-01 | 1986-05-01 | ランドル発電機用ロータとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767259B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62185542A (ja) * | 1986-02-07 | 1987-08-13 | Kobe Steel Ltd | 永久磁石型ロ−タのシユリンクリング製造方法 |
-
1986
- 1986-05-01 JP JP61099439A patent/JPH0767259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62260547A (ja) | 1987-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |