JPH10201161A - 回転電機の回転子構造 - Google Patents

回転電機の回転子構造

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JPH10201161A
JPH10201161A JP100997A JP100997A JPH10201161A JP H10201161 A JPH10201161 A JP H10201161A JP 100997 A JP100997 A JP 100997A JP 100997 A JP100997 A JP 100997A JP H10201161 A JPH10201161 A JP H10201161A
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JP
Japan
Prior art keywords
end ring
coil
field winding
rotor
electric machine
Prior art date
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Pending
Application number
JP100997A
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English (en)
Inventor
Sumio Kimura
澄雄 木村
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10201161A publication Critical patent/JPH10201161A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル押え棒に作用する、遠心力に起因する
応力を低減する。 【解決手段】 シャフト9には、突極形の磁極4aを有
する回転子鉄心4が焼嵌めされている。磁極4aには、
界磁巻線7が備えられると共に、コイル押え棒8が貫通
している。コイル押え棒8は、界磁巻線7の外周側に接
する状態で界磁巻線7を支持している。各コイル押え棒
8の両端は、それぞれエンドリング20に連結されてい
る。このためコイル押え棒8は両端固定梁の状態で連結
され、遠心力に起因してコイル押え棒8に作用する応力
が小さくなる。このため、回転子を大きくして、大容量
の発電機とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の回転子
構造に関し、コイル押え棒の遠心力に対する耐性を向上
することができるようにしたものであり、突極形の発電
機の回転子、例えば、突極形4極タービン発電機の回転
子などに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】小型の4極タービン発電機では、回転子
の構造として積層突極形回転子構造が多く採用されてい
る。作製手順の詳細は後述するが、この積層突極形回転
子は、ワンパンチの一体形になっている。即ち、ワンパ
ンチで抜いた電磁鋼板を積層して一体にまとめたもの
に、コイルを集中巻し、一体含浸してシャフトに焼嵌め
したものである。かかる構造は、中小形発電機に多く採
用されているものである。
【0003】ここで、小型の4極タービン発電機に採用
している積層突極形回転子の作製手順について、図8〜
図10を参照しつつ説明する。
【0004】まず、図8に示すように、総型プレスにて
電磁鋼板を一発抜きしてワンパンチ鉄心鋼板1を形成す
る。この総型ワンパンチプレスにより、鉄心鋼板1に
は、コイル押え棒(後述)を貫通させるための穴2と、
ダンパー棒を挿入するための穴3も同時に形成される。
【0005】次に、ワンパンチで抜いた鉄心鋼板1を積
層して一体にして回転子鉄心4(図9参照)とする。そ
の後、図9に示す工程に移る。つまり、回転子鉄心4を
回転させながら、その磁極4aにエナメル電線5aを集
中巻していく。このとき、エナメル電線5aは、ブレー
キ6によりバックテンションがかけられているエナメル
電線ドラム5から繰り出されている。このようにして、
エナメル電線5aを集中巻していくことにより、界磁巻
線7(図10参照)が形成される。
【0006】次に、回転子鉄心4の穴2にコイル押え棒
8(図10参照)を挿入すると共に、穴3にダンパー棒
(図示省略)を挿入する。そして、全体を一体含浸し、
その後、図10に示すように、回転子鉄心4をシャフト
9に焼嵌めする。なお、コイル押え棒8は、回転時に遠
心力が作用する界磁巻線7が外周側に移動するのを防止
するように、界磁巻線7の外周側に接しつつこの界磁巻
線7を支持している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の構造
をした発電機の容量は数千kVAが限界である。このよ
うに、容量に限界がでてくる理由は下記の通りである。
【0008】(1)回転子鉄心の鉄心鋼板(電磁鋼板)
の強度に限界があり、回転子外形をあまり大きくできな
い。 (2)シャフト(丸棒)に回転子鉄心(ワンパンチコ
ア)を焼嵌めする構造であるため、容量が大きくなって
鉄心重量が増すと危険速度が下がり、定格回転数を下回
ってしまう。 (3)冷却構造が軸方向通風となるため、温度分布に傾
きがあり、全体が均一温度になりにくい。 (4)突極形回転子ではコイルを集中巻しているが、軸
方向に出張った界磁巻線(コイル)を、遠心力から保持
するために、鉄心に通したコイル押え棒で保持してい
る。このコイル押え棒は、片持ち梁となるため、あまり
大きな遠心力を保持することはできない。
【0009】本発明は、上記従来技術に鑑み、特に
(4)の課題を解消することのできる、発電機の回転子
構造を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、突極形の回転子の磁極には、軸方向に貫通
し且つ両端部が界磁巻線の外周側に接した状態でこの界
磁巻線を支持しているコイル押え棒が備えられている回
転電機の回転子構造において、各コイル押え棒の一端
を、一端側のエンドリングに取り付けると共に、各コイ
ル押え棒の他端を、他端側のエンドリングに取り付けた
ことを特徴とする。
【0011】また本発明の構成は、突極形の回転子の磁
極には、軸方向に貫通し且つ両端部が界磁巻線の外周側
に接した状態でこの界磁巻線を支持しているコイル押え
棒が備えられており、更に冷却空気が軸方向に流通され
る回転電機の回転子構造において、各コイル押え棒の一
端を、一端側のエンドリングに取り付けると共に、各コ
イル押え棒の他端を、他端側のエンドリングに取り付
け、しかも、冷却空気の流通方向に関して上流側のエン
ドリングの内径を、下流側のエンドリングの内径よりも
大きくしたことを特徴とする。
【0012】また本発明では、前記エンドリングには、
バランスウェイトを取り付けるためのタップ穴が形成さ
れていることを特徴とする。
【0013】また本発明では、前記エンドリングには、
放電抵抗が取付けられていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき詳細に説明する。
【0015】図1は本発明の第1の実施の形態にかかる
発電機を示す。同図に示すように、シャフト9には回転
子鉄心4が焼嵌めされている。この回転子鉄心4の磁極
4aには界磁巻線(コイル)7が集中巻されるととも
に、コイル押え棒8が貫通している。コイル押え棒8は
その両端部にて、界磁巻線7の外周側に接する状態でこ
の界磁巻線7を支持している。つまり、界磁巻線7に作
用する遠心力は、コイル押え棒8にて支持され、界磁巻
線7の取付け位置が保持される。
【0016】フレーム10の内周面には電機子鉄心11
が備えられている。フレーム10の一端に備えた直結側
ブラケット12に設けた軸受13と、フレーム10の他
端に備えた反直結側ブラケット14に設けた軸受15に
より、シャフト9を回転自在に支持している。
【0017】冷却羽根16はシャフト9に固定されてお
り、この冷却羽根16が回転すると、冷却空気は、反直
結側の吸気口17から取り込まれ、取り込まれた冷却空
気は発電機内を軸方向に流通し、直結側の排気口18か
ら排気される。
【0018】界磁巻線7には、励磁機19により生じた
電流が流される。
【0019】更に、本実施の形態では、コイル押え棒8
の軸方向の両端に、それぞれエンドリング20を取り付
けている。このコイル押え棒8と、エンドリング20と
の取付け状態(連結状態)は、図2及び図3のようにな
っている。即ち、図2及び図3に示すように、コイル押
え棒8の両方の先端部をエンドリング20に貫通させ、
各コイル押え棒8の先端に、ボルト21を締着すること
により、コイル押え棒8とエンドリング20とを連結し
ている。
【0020】なお、エンドリング20は磁性鋼で製作し
てもよいが、この場合には発熱をするので、発熱を防止
するためには、非磁性鋼で製作するのが好ましい。ま
た、エンドリング20の断面形状は、矩形であっても、
L字状であってもよい。
【0021】更に、磁極4aの外周側から見た図4に示
すように、コイル押え棒8とエンドリング20とを溶接
するようにしてもよい。なお、図4において22は銅合
金板でなるダンパー短絡板であり、このダンパー短絡板
22にダンパー棒がロー付けされている。
【0022】このように、本実施の形態では、コイル押
え棒8の軸方向の両端に、それぞれエンドリング20を
取り付けている。このため、従来では片持ち梁の状態で
あったコイル押え棒8の両端部は、エンドリング20を
介して、相互に連結されることになる。この結果、本実
施の形態では、コイル押え棒8は両端固定梁の状態で連
結されることになる。
【0023】この結果、コイル押え棒8が片持ち梁の状
態となっていた従来技術では、遠心力に対する応力が非
常に大きくなっていたが、コイル押え棒8が両端固定梁
の状態となっている本実施の形態では、コイル押え棒8
に作用する応力は非常に小さくなる(例えば従来の1/
6になる)。
【0024】このため、回転子の径を大きくした大容量
機になっても、コイル押え棒8の断面積を大きくするこ
となく、界磁巻線7を支持することができるとともに、
界磁巻線7を巻く磁極4aの部分の断面積を十分確保す
ることができる。
【0025】かくして、積層突極形回転子であっても、
大容量の発電機とすることができる。なお、この場合に
は、回転子鉄心4として、強度の高い鋼板を使用するこ
とが必要である。つまり、前記(1)の課題に対して
は、鋼板の強度向上によって対処する。
【0026】次に本発明の第2の実施の形態を図5に示
す。この実施の形態では、左右のエンドリング20a,
20bの外径寸法は同じであるが、冷却空気の(軸方
向)流通方向に関して、上流側(図では左側)のエンド
リング20aの内径は大きくしてあり、下流側(図では
右側)のエンドリング20bの内径を小さくしてある。
このようにしているので、発電機内を軸方向に流通する
冷却空気が通り易くなり、冷却効率が向上する。したが
って、前記(3)の課題を解決することができる。
【0027】次に本発明の第3の実施の形態を、エンド
リングを軸方向から見た図6に示す。この実施の形態で
は、ボルト21によりコイル押え棒8に連結したエンド
リング20に、バランスウェイト取付用タップ穴23を
形成している。そして、良好なバランスをとるために、
前記タップ穴23のうち、特定のものにバランスウェイ
トを取り付けてバランス調整をする。この場合には、エ
ンドリング20が、バランスリングとしての機能も兼用
している。
【0028】次に本発明の第4の実施の形態を、図7に
示す。この実施の形態では、励磁機19側(図では左
側)のエンドリング20に、リング状の絶縁板24を介
して、円環状の放電抵抗25を備えている。つまり、こ
の場合には、エンドリング20が、放電抵抗取付台とし
ての機能も兼用している。
【0029】なお、本発明は発電機のみならず、突極形
の電動機にも適用することができることは当然である。
【0030】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明によれば、各コイル押え棒の先端をエン
ドリングに取り付けたため、コイル押え棒は両端固定梁
となり、最大曲げモーメントの値は片持ち梁のときにく
らべて極めて小さくなる。したがって大きな遠心力に耐
えることができ、大型機を作製することができる。
【0031】また、コイル押え棒に作用する応力が小さ
くなるので、回転子の径が大きくなった場合でも、コイ
ル押え棒の断面を大きくする必要がなく、コイルを巻く
磁極部分の断面積が十分確保できる。また、コイル押え
棒の断面を大きくする必要がないので小型、軽量化が図
れる。
【0032】また、冷却空気の流通方向に関して、上流
側のエンドリングの内径を下流側のエンドリングの内径
よりも大きくすることにより、冷却効率が向上すると共
に、均一な冷却が可能となる。
【0033】さらに、バランスウェイトを取り付けるた
めのタップ穴を形成することにより、エンドリングをバ
ランスリングとしても機能させることができる。
【0034】さらに、エンドリングに放電抵抗を取り付
けることにより、エンドリングを放電抵抗取付台として
も機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる発電機を示
す構成図。
【図2】コイル押え棒とエンドリングとの接続状態を正
面側から示す構成図。
【図3】コイル押え棒とエンドリングとの接続状態を側
面側から示す構成図。
【図4】コイル押え棒とエンドリングとの接続状態を外
周面側から示す構成図。
【図5】本発明の第2の実施の形態にかかる発電機を正
面側から示す構成図。
【図6】本発明の第3の実施の形態を側面側から示す構
成図。
【図7】本発明の第4の実施の形態を正面側から示す構
成図。
【図8】総型プレスにより形成された鉄心鋼板を示す構
成図。
【図9】コイルの巻回状態を示す斜視図。
【図10】従来の回転子を正面側から示す構成図。
【符号の説明】
1 ワンパンチ鉄心鋼板 2 穴(コイル押え棒用) 3 穴(ダンパー棒用) 4 回転子鉄心 4a 磁極 5 エナメル電線ドラム 5a エナメル電線 6 ブレーキ 7 界磁巻線 8 コイル押え棒 9 シャフト 10 フレーム 11 電機子鉄心 12 直結側ブラケット 13 軸受 14 反直結側ブラケット 15 軸受 16 冷却羽根 17 吸気口 18 排気口 19 励磁機 20,20a,20b エンドリング 21 ボルト 22 ダンパー短絡板 23 バランスウェイト取付用タップ穴 24 絶縁板 25 放電抵抗

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 突極形の回転子の磁極には、軸方向に貫
    通し且つ両端部が界磁巻線の外周側に接した状態でこの
    界磁巻線を支持しているコイル押え棒が備えられている
    回転電機の回転子構造において、 各コイル押え棒の一端を、一端側のエンドリングに取り
    付けると共に、各コイル押え棒の他端を、他端側のエン
    ドリングに取り付けたことを特徴とする回転電機の回転
    子構造。
  2. 【請求項2】 突極形の回転子の磁極には、軸方向に貫
    通し且つ両端部が界磁巻線の外周側に接した状態でこの
    界磁巻線を支持しているコイル押え棒が備えられてお
    り、更に冷却空気が軸方向に流通される回転電機の回転
    子構造において、 各コイル押え棒の一端を、一端側のエンドリングに取り
    付けると共に、各コイル押え棒の他端を、他端側のエン
    ドリングに取り付け、しかも、冷却空気の流通方向に関
    して上流側のエンドリングの内径を、下流側のエンドリ
    ングの内径よりも大きくしたことを特徴とする回転電機
    の回転子構造。
  3. 【請求項3】 前記エンドリングには、バランスウェイ
    トを取り付けるためのタップ穴が形成されていることを
    特徴とする請求項1または請求項2の回転電機の回転子
    構造。
  4. 【請求項4】 前記エンドリングには、放電抵抗が取付
    けられていることを特徴とする請求項1または請求項2
    の回転電機の回転子構造。
JP100997A 1997-01-08 1997-01-08 回転電機の回転子構造 Pending JPH10201161A (ja)

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JP100997A JPH10201161A (ja) 1997-01-08 1997-01-08 回転電機の回転子構造

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JP100997A JPH10201161A (ja) 1997-01-08 1997-01-08 回転電機の回転子構造

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JPH10201161A true JPH10201161A (ja) 1998-07-31

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JP100997A Pending JPH10201161A (ja) 1997-01-08 1997-01-08 回転電機の回転子構造

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JP (1) JPH10201161A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103036331A (zh) * 2011-10-06 2013-04-10 利莱森玛电机公司 包括带冷却通道的极靴的转子
JP2013531463A (ja) * 2010-07-14 2013-08-01 ブルサ エレクトロニック アーゲー 電気機械用、特に同期モータ用の回転子

Cited By (3)

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JP2013531463A (ja) * 2010-07-14 2013-08-01 ブルサ エレクトロニック アーゲー 電気機械用、特に同期モータ用の回転子
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CN103036331B (zh) * 2011-10-06 2017-06-13 利莱森玛电机公司 包括带冷却通道的极靴的转子

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20040302

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02