JPS6240936B2

JPS6240936B2 -

Info

Publication number: JPS6240936B2
Application number: JP8132380A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Wakui; Toshihiro Jitsumatsu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-06-18
Filing date: 1980-06-18
Publication date: 1987-08-31
Also published as: JPS579235A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は誘導電動機、誘導発電機や、回転電機
子形同期機等のような回転電機の円筒形回転子に
係り、特にその積層回転子鉄心に関する。

まず、従来におけるこの種の誘導機の構造を第
１図について説明する。この図において、１は固
定子枠、２はこれに固定された積層固定子鉄心、
３は固定子鉄心２に巻装された固定子巻線であ
る。４は固定子枠１に取付けた軸受５Ａ，５Ｂに
よりその両端部が回転自在に支承されたシヤフト
で、その外周部には周方向に間隔をあけて両端部
から中央部に延びる複数個の通風溝６Ａ，６Ｂが
形成されている。このシヤフト４には、冷却フア
ン７Ａ，７Ｂ、円筒形回転子鉄心８、バランスウ
エイト取付用溝１０を有するセンタリングリング
９Ａ，９Ｂがそれぞれ嵌合され、回転子鉄心８に
巻装されたかご形巻線１１の鉄心外に突出した両
端部は保持環１２Ａ，１２Ｂにより遠心力に対し
て保持されている。

また、円筒形回転子鉄心８は第２図に示す様に
構成されている。すなわち、多数枚の薄鋼板を積
重ねてなる積層鉄心１３中に適当な間隔をおいて
通風ダクト１４を介挿し、軸方向の両端部で端板
１５Ａ，１５Ｂにより締付けることによつて構成
されている。

この様に構成された誘導機において、固定子巻
線３によつて生じた回転磁界は、回転子鉄心８を
通るが、回転磁界の速度と回転子の速度との間に
差があるため、回転子鉄心８を通る磁束は交流磁
束となる。ところが、回転子鉄心８は前述の如く
積層鉄心１３からなるため、交流磁束でも内径側
までよく侵入し、かご形巻線１１と十分に鎖交し
て有効なトルクが得られる。また、この際、回転
子の鉄損が小で、温度上昇も低くてすむ。

しかしながら、積層回転子鉄心１３を構成する
各薄鋼板には厚みの不同があり、これらを均一に
締付ける必要があるが、２極機等の高速機では薄
鋼板の強度上の制限から回転子外径を大きくとれ
ないため、積層回転子鉄心１３をボルト等によつ
て均一に締付けることは困難で、特に回転子が長
い場合には、運転時の温度上昇、負荷変動等に起
因する振動感度が大となる問題があつた。

そこで、第２図に示す如き従来の回転子におい
ては、回転子の振動防止、シヤフトの剛性補助効
果を目的として、シヤフト４に積層鉄心１３を焼
嵌め固定する方式を採用している。しかし、この
方式においても、薄鋼板の積層方向に一体化を目
的として締付力を与える必要があり、回転子が長
大になると、積層方向の締付力が積層薄鋼板間で
吸収され、全長にわたつて均一にならないため、
各薄鋼板それぞれとシヤフトとの間の接触状態に
差異が生じる。また、焼嵌め時における冷却速度
の差による締め代の利き方や、各薄鋼板の厚みの
不同等によりシヤフト４と積層鉄心１３との間の
焼嵌め状態が不均一となり、この不均一に起因す
る積層鉄心１３部の変形によりシヤフト４が曲げ
られて振動を大きくするという欠点があつた。

さらに、回転子の両端部に配置されたセンタリ
ングリング９Ａ，９Ｂには不平衡力をバランスさ
せるためのバランスウエイト取付用溝１１が設け
られているが、回転子が長大になると、これらの
みによつては振動を適正値に抑制することは困難
である。

回転電機の出力、寸法が小さい場合には、前述
の欠点は余り問題にはならなかつたが、近年単機
出力が増大し、高速化して回転子の軸長が大にな
ると、危険速度が低下し、運転中における回転子
鉄心の膨脹、負荷の変動等に起因する振動感度が
非常に大きくなつている。例えば、10000kW級
２極の誘導機では危険速度は定格速度の60〜70％
程度で、すでに振動の生じ易い回転子となつてお
り、さらに回転子の軸長が大となると、両端部の
バランスウエイト取付用溝だけではバランスをと
りきれない虞れがある。また、20000kW級以上
の２極になると、積層回転子鉄心の長さが２ｍを
越えるものとなるが、前述の問題よりこの様な大
形機は未だ実現されていない。この様に大容量、
高速機の回転子では、鉄損の減少や、交流磁束の
浸透性の如き電磁気的な条件よりも、むしろバラ
ンスのとり方、シヤフトの剛性向上による振動の
抑制の如き機械的な制約が設計製作上の第１条件
となつてくる。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解消し、積層回転子鉄心を均一に締付けるととも
にシヤフトの剛性を大幅に向上して振動を抑制し
得る信頼性の高い回転電機の円筒形回転子を提供
するにる。

この目的を達成するため、本発明は、シヤフト
に塊状厚板を一対に設けるとともに、この塊状厚
板の両側に積層回転子鉄心の各ブロツクを焼嵌め
配置して、塊状厚板と端板により締付け固定し、
かつ回転子鉄心を構成する複数枚の薄鉄板を接着
剤で一体に接着したことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例を第３図について詳細
に説明する。なお第３図中、第２図と同一符号は
同一物または相当物を示す。

この実施例では、シヤフト４の軸方向中央部に
塊状厚板１６が、シヤフト４と同一な素材からの
削り出しによつてフランジ状に一体に形成され、
この塊状厚板１６の外周部には、周方向に等間隔
で多数のバランスボルト取付用ねじ孔１７が設け
られている。なお、この塊状厚板１６部は回転子
鉄心の一部をなしており、この塊状厚板１６部に
侵入する交流磁束はその表層に集中して損失の増
大、温度上昇を招くため、その板厚は必要最小限
にする必要がある。

また、積層回転子鉄心は２つのブロツク１３
Ａ，１３Ｂに分割されるとともに、各ブロツク１
３Ａ，１３Ｂはその薄鋼板が互に接着剤で一体に
接着された状態で、前記塊状厚板１６の両側にお
いてシヤフト４上に焼嵌め配置され、さらに塊状
厚板１６と両端板１５Ａ，１５Ｂにより軸方向に
それぞれ締付け固定されている。

この様な構成の回転子を製作するには、両面に
数ミクロン厚みのセミキユア状態の接着剤が塗布
された薄鋼板と通風ダクト１４を各ブロツク１３
Ａ，１３Ｂ別に積重ね、これらを規定積圧に仮積
した後、まず一定のブロツク１３Ａを焼嵌め温度
に加熱してシヤフト４に挿入し、端板１５Ａによ
り塊状厚板１６との間で規定締付力を与えなが
ら、前記接着剤のアフタキユアに必要な温度、時
間を保持して固定する。その後、他方のブロツク
１３Ｂを焼嵌め温度に加熱して、一方のブロツク
１３Ａとは反対の方向よりシヤフト４に挿入し、
端板１５Ｂにより同様に固定する。

なお、薄鋼板の両面に塗布する接着剤としては
熱硬化性の耐熱性樹脂を使用するが、ブロツク１
３Ａ，１３Ｂの焼嵌め時の加熱温度は、締め代、
焼嵌めの作業性を考慮した余裕代が得られるばか
りでなく、さらに前記接着剤の接着力が最大とな
るように設定することが大切である。この接着剤
は温度が高いうちは液状を呈しているが、この温
度を一定時間保持した後常温で硬化し、硬化後は
約200℃まで十分な接着力を有しており、実用上
全く問題のないことが実機試験により確認され
た。

本実施例によれば、シヤフト４の中央部に塊状
厚板１６を一体に形成し、この塊状厚板１６の両
側に積層回転子鉄心の各ブロツク１３Ａ，１３Ｂ
を焼嵌め配置して、端板１５Ａ，１５Ｂにより塊
状厚板１６との間で積層の短かい各ブロツク１３
Ａ，１３Ｂを各別に締付けるため、締付力が各ブ
ロツク１３Ａ，１３Ｂの積層方向全長にわたつて
良好に浸透し、均一化されるとともに、各ブロツ
ク１３Ａ，１３Ｂを構成する各薄鋼板は耐熱性接
着剤により互に一体化されて、あたかも塊状鉄心
の如くなつているため、シヤフト４と各ブロツク
１３Ａ，１３Ｂとの焼嵌め状態が改善され、シヤ
フト４の剛性が大幅に向上して、振動を効果的に
抑制することができる。また、回転子の軸方向中
央部に位置する塊状厚板１６の外周部にはバラン
スボルト取付用ねじ孔１７が設けられているた
め、このねじ孔１７にバランスウエイトとしての
ボルトを取付けることにより、両端部のセンタリ
ング９Ａ，９Ｂのバランスウエイト取付用溝１０
ではとり切れなかつたアンバランスを回転子の軸
方向中央部でとることが可能となり、バランシン
グを大幅に改善して振動を抑制し、信頼性の高い
長大な円筒形回転子を提供することができる。

なお、前記実施例では塊状厚板をシヤフトと一
体の素材から削り出して形成しているが、塊状厚
板をシヤフトとは別体に製作し、焼嵌め等によつ
てシヤフトと一体に構成することもでき、この様
にシヤフトと別体に製作する場合には、その厚板
材料として、磁性材に代えて機械的強度にすぐれ
たステンレス鋼等の非磁性材を用いることもでき
る。

以上説明した様に、本発明によれば、積層回転
子鉄心を均一に締付け得るとともに、シヤフトの
剛性を大幅に向上することができるので、回転子
の振動を抑制してその信頼性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の円筒形回転子を備えた誘導機の
上半部縦断側面図、第２図は従来の円筒形回転子
における鉄心部分の上半部縦断側面図、第３図は
本発明の一実施例に係る円筒形回転子の鉄心部分
の上半部縦断面図である。４……シヤフト、１３Ａ，１３Ｂ……積層回転
子鉄心のブロツク、１５Ａ，１５Ｂ……端板、１
６……塊状厚板、１７……バランスボルト取付用
ねじ孔。

Claims

【特許請求の範囲】１シヤフトと、これに嵌合された円筒形積層回
転子鉄心と、この回転子鉄心に巻装された回転子
巻線とを備えたものにおいて、前記シヤフトに塊
状厚板を一体に設けるとともに、この塊状厚板の
両側に前記回転子鉄心の各ブロツクを焼嵌め配置
して、前記塊状厚板と回転子鉄心の両端部に配置
された端板により締付け固定し、かつ前記回転子
鉄心を構成する複数枚の薄鉄板を接着剤で一体に
接着したことを特徴とする回転電機の円筒形回転
子。２特許請求の範囲第１項において、前記塊状厚
板を前記シヤフトと一体の素材で形成したことを
特徴とする回転電機の円筒形回転子。３特許請求の範囲第１項において、前記塊状厚
板を前記シヤフトに焼嵌めによつて一体に設けた
ことを特徴とする回転電機の円筒形回転子。４特許請求の範囲第１項において、前記塊状厚
板の外周部にバランスウエイト取付用凹部を設け
たことを特徴とする回転電機の円筒形回転子。