JPS59169342A - 交流電気機械 - 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、特許請求の範囲第１項の所謂上位概念に記載
の交流電気機械に関する。この種の機械は、例えば、ベ
ルリン、ハイデルベルグ、ニューヨーク所在のＳｐｒｉ
ｎｇｅｒ　Ｖｅｒｌａ１３社の１９６２年発行のＷｉｅ
４ｅｍａｎｎ　／　Ｋｅｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ著の［Ｋ
ｏｎｓｔｒｕｋｔｉｏｎ　ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅｒ　
Ｍａｓｃｈｉｎｅｎ　Ｊの２６１頁（特に２６２頁の１
７０図参照）から公知である。

軸筒が１０００ｍｍに達する交流電気機械の標準設計に
おいては、例えは、円形断面の固定子積層材ブロックは
、矩形か甘１こは円筒形の形態な有するハウジング内に
組込１れる。積層材ブロックは、自己支持形に実現する
こともできるしあるいはまた積層材毎にあるいは１だ分
割ブロック毎にハウジング内に成層支持することができ
ろ。第１番目の場合には、積層材は長いボルト（引張植
込みポル））ｔｌこは引張部材により緊張されてそれ自
体で完結する単位に形成される。この積層材ブロックは
機械の外部で完全に製作され且つ巻線を巻装されてしか
る後に／Ｓウジング内に挿入される。このようにして構
成され１こ固定子は、上に引用した文献では挿入形固定
子と称されている。ハウジングは、単に、一般に冷却ガ
ス案内にも用いられる閉結した外被として用いられる。

このハウジングには、磯械の重量により相当に大きい機
械的応力が生じる。第２番目に述べた構造においては、
成層される積層材もしくはその分割ブロックはハウジン
グによって一緒に保持され、締着されてハウジングの背
部と結合される。したがってハウジングは機械の重量ば
かりではな（積層ブロックを保持する長手方向および横
方向の力による応力を受ける（ライプチヒ所在のＢ、Ｇ
、　ＴｅｕｂｎｅｒＶｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈ
ａｆｔ社の１９５０年発行のＭｏｅｌｌｅｒ　−Ｗｅｒ
ｒ著の「Ｌｅｉｔｆａｄｅｎ　ｄｅｒＥｌｅｋｔｒｏｔ
ｅｃｈｎｉｋ　Ｊの巻ｌ　［Ｋｃｎｓｔｒｕｋｔｉｏｎ
ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅｒ　Ｍａｓｃｈｉｎｅｎ　Ｊ　
ｇ照）。

何れの場合にも、積層材ブロックもしくは個積層材／分
割ブロックの支持のために不所望にも大きな軸筒および
構造容積か必要となる。

本発明の課題は、上述の２゛つの種類の固定子の利点が
一体的に得られると共に、それに加えて所与の能動要素
の寸法で軸筒したがってま１こハウジング高および幅を
、相当に減少することができろ胃頭に述べた錘類の交流
電気機械を提供プ゛ることにある。

上記の課題は、特許請求の範囲第１項に記載の構成によ
って解決されろ。

したがって本発明の本質的特徴は、電気機械のハウジン
グによって与えられる空間を十分に利用することにある
。

電気的および機械的に有効な鉄心断面はノ・ウジング壁
１で延びる。積層体の外部輪郭に関係な（、全ての要素
は積層体を支持し緊張する担持機能ならびに冷却ガス案
内機能を伴って内接円の外部に配置きれて、積層体の電
気／磁気的機能に悪影響を及ぼ丁ことはない。したがっ
て特許請求の範囲第１項記載の構成によれば、所与の電
気機械出力および鉄量で軸筒を相当に大きく減少するこ
とができる。占有空間がこのようにして減少される点を
度外視しても、実現可能な小さい軸筒により製造および
材料費用は相当に減少される。

特許請求の範囲第２項に記載の本発明の構成によれは、
積層体はハウジング壁および端板と共に、挿込み形固定
子の全ての利点を享受する自己支持型の構造単位を形成
する。同じ事が、特許請求の範囲第６項および第４項に
記載の構成についても当嵌る。この構成は、古典的な挿
込み形固定子に相当に対応するものであるが、挿込み形
固定子の圧接板がハウジングの端板の機能をも果す点で
前者とは異なっている。

全ての実施例に対して共通に大きな材料節減が達成され
ろ。冷却ガスの案内は、特許請求の範囲第３項および第
４項の構成において部分的に担持および支持機能をなす
固定子ハウジングの電気的および磁気的に利用されない
角部で行われる。こ第１らハウジング角部に設けらＪ”
Ｌろ通路は、特に８角形およびそれより多い多角形なら
びに円形の積層体断面で、低い流速で所要の冷却ガス量
を送るのに十分な大きさである。

積層材ブロックとハウジングとの間のリング状の空間を
取去っても、固定子巻線および固定子の積層体に対し予
想されるような冷却関係の劣化は生じない。このことは
、特に、電気機械のエアギャップから流入する冷却ガン
の所要の案内のための手段を通路の方向に延びるウェブ
として形成した場合に言える。これらのウェブは、個々
のウェブ間ならびにウェブとハウジングの間で全体的に
ほぼ均等な空気流量が多角形断面の通路に生じ、しかも
該通路におけろ流速が全体的に等しくなるように、配設
され、周辺方向に通気通路に亘って分布される。

端板なその間に位置する積層材ブロックと共に、通路内
に延びる引張部材によってバイアスすることは原即的に
可能である。このようにする場合には、ハウジングの外
被に設けられているハウジング開口を介して冷却空気を
排出するのが有利である。

電気機械の端部分領域に冷却ガス出口を有する交流電気
機械においては、引張植込みボルトのための保合面で通
流断面積が相当に減少されていた。従って本発明の別の
実施例においては、（先述のように端板によって軸方向
に正補さ５ｎた積層材ブロックの場合）少なくとも１つ
、そして好ましくは２つの端板な４つの全てのハウジン
グ壁と溶接する。この１こめに必要とされるハウジング
の縦縁およびハウジングの端縁部における溶接作業は、
この作業に敏感な積層体の外部で排他的に行なわれるの
で、磁路短絡等の現象は避けられる。このことは、特に
セグメント状もしくはセクタ状の個々の積層材から構成
された積層体について言える。積層体と溶接され１こ引
張部材が本質的に積層体の安定性を決定する。

端板に形成される孔を固定子積層材の内部輪郭に適合す
ること、換言すれば、固定子歯のための圧接フィンが（
スパイダ）を端板と一体に形成することは理論的には可
能である。しかしながら、製造上の理由から、２つの端
板および固定子積層ブロック間に、圧接フィンガとして
作用するウェブを設け、該ウェブな外側の分割積層ブロ
ックの端板かまたは端積層材と固定的に接続するのが好
ましい。これ等ウェブは、端板と端板とを離間し、積層
材ブロックの端面に冷却通路を形成する。

以下、本発明を図面に示す実施例゛と関連して詳細に説
明する。

第１ａ図ないし第１（ｉ図の横断面図には、６角形（第
１ａ図）、８角形（第１ｂ図）、１２角形（第１Ｃ図）
および円形（第１ｄ図ンの積層体断面が示しである。図
から明らかなように、何れの場合にも、内接円■、した
がって有効積層体直径２ｒがハウジングの内径に対応す
るので、ハウジング１０は最適に利用され、他方ハウジ
ング角部は冷却ガスを案内する１こめの十分な通流面積
を有していることが判る。

第２図には、８角形の積層体の場合について詳細な実施
例が示しである。

第２図の固定子中央部分を通る横断面図において、参照
数字１は固定子積層材を表す。この固定子積層材は、正
８角形の外部輪郭を有しており、固定子孔２、固定子歯
３および固定子溝−４が設けられている。複数個の固定
子積層材１は、分割積層材ブロック５に、まとめられて
おり、該積層材ブロックは半径方向に延びる通気通路６
により互いに離間されている（第４図）。これら通気通
路は２つの群の間隔材即ち近エアギャップ側の間隔材群
７および遠エアギャップ側の間隔材群８によって形成さ
れており、該間隔材は、１つの積層材ブロックの１枚の
端積層材に固定されている。間隔材はＬ字形状の断面を
有し、例えばそれぞれの端積層材に溶接されている。近
エアギャップ側の間隔材７は固定子歯３のほぼ全高に亘
り半径方向に延在する。

他方の間隔材８は本質的に、ハウジング角部に形成され
る６角形断面の通路９の方向に延びている。

固定子積層体は、ハウジング壁１０および端板１１から
なる矩形のハウジングにより囲繞されている。ハウジン
グ壁は積層材ブロックの側面に１つおきに当接し、該積
層材ブロックを半径方向において支承している。ハウジ
ング壁１０は上述の側面に亘って当接して該側面とハウ
ジング壁とは互いに溶接されている。このようにして、
ハウジング角部には多角形断面の冷却通路９が形成され
、これら通路は分割積層材ブロック５間の半径方向の通
気通路６と自白な接続関係にある。冷却通路９は通気通
路６から流出する冷却ガスを排呂する働きをなす。

ハウジングの端板１１は、その全周辺に亘り積層材ブロ
ック７上に軸方向に作用する予備緊張力を及ぼすように
してハウジング壁１０の端辺に溶接されている。外側に
位置する分割積層材ブロック５の端積層材と端板１１と
の間には、圧接フィンガとして固定子積層材ブロックに
作用するウェブ１５が設けられている。これらウェブは
固定子歯３のエアギヤラグ側の端から固定子端部積層材
の周辺筺で半径方向に延びている（第６図）。これらウ
ェブは端板１１かま１こは最外側の分割積層材ブロック
の端積層材に溶接されている。

各端板１１は（固定子孔２の他に）４つの切欠９′を有
しており、これら切欠により、多角形の通路９と固定子
中央部分の外側の空ＩＭＪとは自由に接続されている。

これら切欠９′は、多角形の通路９の横断面積と比較し
て小さい横断面積を有している。これは、２つの固定子
端部分（図示せず）を固定し８出Ｉ−するための取付は
面もしくは開口１３を設ける必要がある１こめである。

こ扛ら固定子端部は、巻線ヘッド、ファンならびに関連
のケーシングおよび回転子の軸受を受ける。

この電気機械の駆動に際しては、回転子およびエアギャ
ップから流れ出る冷却ガスは半径方向に延びる通気通路
６内に流入し、その極（小さい一部はまた積層材ブロッ
クと端板１１との間で半径方向に延びる通路に流入し、
そして遠エアギャップ側の間隔材８間を通って多角形断
面の通路９に流入し、この通路９から端板１１に形成さ
れている切欠９′を通って外に導出される。第２図から
明らかなように、遠エアギャッグ側の間隔材８の、配設
および分布は、多角形断面の通路９の流出部において冷
却ガスが近似的に同じ速度を有するように選択される。

この実施例において、実効流出断面積ａ、・・・・・＋
　　ｆ（第２図）は間隔材８間ならびに該間隔材８とハ
ウジング壁との間の通路の各有効流れ断面積に比例する
。

第５図には、１２角形の外部輪郭を有する積層体のため
の本発明の実施例が示されており、この図において、上
に述べ１こ部分と同じ部分には同じ参照数字が用いられ
ている。上に述べた実施例と異なる点は、積層材ブロッ
クが、公知の仕方で層毎に変位されている個々の積層材
セグメントもしくはセクタ２０から構成されている点で
ある。１つの層の突合せ継目は参照数字２１で示されて
おり、その下側に位置する層（点線で示ｊ）の突合せ継
目は２２で示されている。積層材２０は外周にそれぞれ
６つの切欠を有している。この場合突合せ継目２１およ
び２２は上記の切欠の領域内に位置する。切欠の深さは
内接円工に達している。これら切欠は全体的に見て、積
層体の外被に軸方向に延びる溝を形成している。これら
溝内には、多角形断面の引張部材２３が配設されており
、これら引張部材２３は積層体に予備緊張力を及ぼすよ
うにして積層体と溶接されている。

第６図の側面図から明らかなように、引張棒２３は端板
１１に形成され１こ相応の形状の孔２４を通って外に引
出されそこで溶接されている。第２図ないし第４図に示
しり実施例に対応して、最外側の分割積層材ブロック５
の端積層材と端板１１との間には圧接フィンが１２が配
設されているが、これらフィンガは図示を明瞭にする１
こめに図の面に対して垂直に延びるものだけしか示され
ていない。同じ理由から、個々の分割積層材ブロック５
間の間隔材７および８の図示をも省略した。

引張棒は、ベンタグリズム状の横断面形状を有し、その
「屋根面」がハウジング壁１０に当接するようにするの
が好ブしい。別法として、引張棒は支承断面（Ｔｒａｇ
ｑｕｅｒｓｃｈｎｉｔｔ　）を有し、その自由側面がハ
ウジング壁に平行に延在して該ハウジング壁に当接する
ようにすることもできる。何れの場合にも、積層体（ｔ
）−ウジンク゛壁に面接触で支持される。

ハウジングの端板に錠着されて（・る引張棒による固定
子積層体の緊張により、６角形あるし・は８角形断面の
積層材を使用することができろ。というのは何れの場合
にも、内接円の外側に、引張棒２３を収容する１こめの
切欠を設げるＱ）に十分な空間が存在するからである。

こσ〕事（ま、セクタ状の積層材を用いる場合にもまた
一体の積層材を用いる場合にも当嵌る。

６角形断面の穐層材（第１ａ図）の場合にしま、きらに
、固定子積層体をその上下にお（・てその側面で、そし
て側部において引張棒２３′により支持することができ
る。この場合、引張棒（ま積層体の側溝内に配設されて
最大で内接円工に１で達する。このようにして、有効積
層材断面積が減少されることはない。

第１ｄ図に示した円形断面を有する積層材を用いる場合
には、引張棒２γは積層体σつ外周上に配設され該積層
体および端板と溶接される。

引張棒２３”は楔状の断面を有し、自由面がハウジング
壁に当接する。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図ないし第１ｃ１図は、交流電気機械のいろいろ
な積層材断面を有する固定子積層体を示す略図、第２図
は、本発明による固定子の通気通路領域における横断面
図、第６図は固定子巻線を有さす固定子端部分を切除し
て固定子の端面な示す正面図、第４図は第２図および第
６図の面Ａ−Ａにおける固定子の縦断面図、第５図は１
２角形の外部輪郭を有する積層体の断面図、そして第６
図はハウジング壁を取外して第５図の固定子を示す側面
図である。 １・・内接円、２・・固定子孔、３・・−固定子歯、４
・・固定子溝、５・・積層材ブロック、６・・通路、７
．８・・・間隔材、９・通路、１０・・・ハウジング壁
、１１・・端板、１２・・圧接フィンガ、１３・・開口
、２０・・セクタ状積層材、２Ｌ２２・・・ＦＩＧ、１
ａ　　　　　ＦＩ　Ｇ、１ｂＦＩＧ、１ｃ　　　　　　
　ＦＩＧ、１ｄｌｊ　　　ｌｊ　　　Ｉυ １１　−ノ ＦＩＧ、２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．２つの端板（１１）間に締着されて半径方向に延び
   る通気通路（６）により個々の分割積層体（５）に分割
   された固定子積層体を有し、前記通気通路（６）は分割
   積層体の端槓　２゜層材に投げられた間隔材（７，８）
   により形成され、前記固定子積層体はハウジングによっ
   て囲繞され、該ハウジングと前記固定子積層体の背面と
   の間に前記半径方向の通気通路から流出する冷却ガスを
   排出するための空間を設け１こ交流電気機械において、
   ハウジング壁（１０）が、積層体断面の外部輪郭の内接
   　６゜円（Ｉ）の接線、を成し、ハウジング角部におい
   て通路（９）を設ける該通路は実質的にハウジング壁（
   １０）および、ｌｙｊ層体背体背面ってのみ形成されて
   前記積層体の全景に亘って　　１れており前記積層体は
   軸方向において前記内接円（Ｉ）の外側に延在する締付
   は手段（１０；２３，２３’、２γ）によって締着し合
   されており、そして遠エアギャップ側の間隔材（８）を
   前記通路（９）に向く方向に多重に前記ハウジング角部
   内に配位したことを％徽とする交流電気機械。 積層体が２つの対置するハウジング壁間罠締着されて該
   ハウジング壁に線接触および／１には面接触関係で支持
   され、前記ハウジング壁は積層体に軸方向に作用する予
   備緊張力を及ぼすようにして前記ハウジングの端板（１
   １）に固定接続されている特許請求の範囲第１項記載の
   交流電気機械。 ２つの端板（１１）が引張部材（２３）により該端板間
   に位置する積層体に対して緊張され、前記引張部材（２
   ３）は内接円（１）つ外側で軸方向に延在している特許
   請求の範囲第１項記載の交流電気機械。 されて引張部材（２３，２３’、　　２：ｆｆ’）の横
   断面に適合した切欠を設けられ、該切欠は最大前記内接
   円（Ｉ）まで延びる特許請求の範囲第６項記載の交流電
   気機械。 ５、　積層体がセクタ状に分割された固々の積層材（２
   ０）から構成され、該セクタ状積層材は層毎に互いに変
   位され、そして１つの層の２つのセクタ状積層材（２０
   ）の突合せ継目（２Ｌ　　２２）は周辺方向において２
   番目、６番目または４番目毎の相続く切欠の領域内に位
   置するようにした特許請求の範囲第４項記載の交流電気
   機械。 ６、　積層体の外部輪郭が、近似的に軸ｉ］称のｎ角形
   （但しｎは６より大きい）を有し、ハウジング壁（１０
   ）に対して平行に延びる積層体のｌ１１１面を関連のハ
   ウジング壁（１０）に当接して該ハウジング壁（１０）
   により支持し、前記積層体の前記側面を越えて突出する
   ハウジング壁（１０）を、通気通路（６）から流出する
   冷却ガスを排出する１こめに前記積層体の全長に渡って
   延びろ４つの多角形断面の通路（９）を形成ｉるよつに
   互いに接続した特許請求の範囲第１項またに第２項記載
   の交流電気機械。 Ｚ　積層体が８角形壕１こは１２角形の断面を有し、該
   積層体の２査目毎″または６番目毎の側面を関連のハウ
   ジング壁（１０）に当接して該ハウジング壁により支持
   する特許請求の範囲第６項記載の交流電気機械。 ８　積層体が円形の断面形状を有し、引張部材（２３″
   ）がほぼ楔形状の断面を有しておって積層体の外周上に
   溶接され、前記引張部材（２ご′）の自由面がハウジン
   グ壁（１０）に対して平行に積層体の接線平面内で延在
   する特許請求の範囲第６項記載の交流電気機械。 ９２つの端板（１１）と固定子積層材ブロックの外側の
   端積層材間に圧接フィンがとして固定子積層材ブロック
   に作用￥るウェブ（１２）を設け、該ウェブな前記端板
   （１１）か壕１こは前記端積層材と固定接続し、前記端
   板（１１）を前記端積層材から離間した特許請求の範囲
   第１項ないし第８項の何れかに記載の交流電気機械。 １０　　多角形断面の通路の方向に延びる間隔材（８）
   を、通気通路（６）内に該通気通路（６）の周辺に渡っ
   て次のように形成し分布する、即ち隣接の間隔材（８）
   間ならびにハウジング壁に近傍の間隔材と該ハウジング
   壁（１０）との間で全体的にほぼ同じ冷却ガス流量が前
   記多角形断面の通路（９）内に流出し、該冷却ガスの流
   れ速度が全体的にほぼ同じであるように形成および分布
   した特許請求の範囲第１項ないし第９項の何れかに記載
   の交流電気機械。