JPS649822B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転電機の回転子の改良に係り、特に
回転子巻線が回転子鉄心の巻線溝内に収納されて
いる回転子の改良に関するものである。

尚本発明は、回転子鉄心の巻線溝内に回転子巻
線が収納されている回転子であれば、いかなるも
のでも採用可能であるが、ここでは最も適用して
有効であろうと思われる誘導電動機のかご形回転
子について説明することにする。

周知のように従来一般に採用されているこの種
の回転子は、第９図及び第１０図に示すように回
転子軸１上に回転子軸とともに回転する回転子鉄
心２を備え、そしてこの回転子鉄心の外周近傍に
は回転子巻線となる導体バー３が埋設されてい
る。この導体バー３は回転子鉄心表面に予め設け
られている巻線溝４内に収納され、かつその軸方
向両端部に端絡環５を備えている。尚第１図中６
は固定子を示すものである。

一般にこの回転子に設けられた導体バー３は銅
あるいは真鍮の棒体にて形成され、そして回転子
鉄心２の巻線溝４に軸方向より打込まれ、回転子
鉄心全長にわたり巻線溝に密着されて収納されて
いるのが普通である。

ところでこの構成では、電動機の運転中に導体
バー３がそれ自体に発生する熱のために膨張して
軸方向に大きく伸びようとするが、特に回転子端
部分の回転子鉄心の過熱膨張密着締付によつてそ
の伸びが阻止され、導体バー３には大きな熱応力
が発生する嫌いがあつた。

すなわちこれをわかり易くするために、図示し
た第１１図を参照願うと、この図は回転子の導体
バー３の端部周囲を断面で示したものであるが、
この回転子鉄心２の端部分２ａにはどうしても固
定子（第９図の６参照）側から洩れた洩れ磁束φ
（詳細後述）が入射することになる。したがつて
この回転子鉄心の端部分２ａにはうず電流が生
じ、端部分は図中ハツチングで示したような範囲
で過熱する。この過熱は回転子鉄心２を軸方向
（Ｑ矢印方向）及び周方向（Ｐ矢印方向）に熱膨
張させるが、このうち周方向の膨張は導体バー３
を締付ける方向に作用、すなわち図中２点鎖線で
示すように導体バー側に膨張し、導体バー３がこ
の部分、すなわち回転子鉄心端部２ａにて締付け
られるわけである。

したがつて過負荷運転を繰り返した場合などに
は、この熱膨張締付が激しく、また導体バー３の
熱伸縮も激しいので、遂には導体バー３がこの回
転子鉄心端子２ａにて変形破断が起り、運転不能
に至る恐れがあつたわけである。

ここで前述した洩れ磁束について第９図を用い
て説明すると、回転電機においては、固定子６と
回転子間の間隙Ｇを通る主磁束φ_aの他に、固定
子６の軸方向端部の方から回転子の軸方向端部に
向う洩れ磁束φが存在する。この洩れ磁束は回転
子鉄心の端部に軸方向に入射し、そしてその大き
さは回転子鉄心２の外周側では大きく、内周側、
すなわち回転子軸１の中心側に向うにしたがい小
さくなるような分布となる。したがつてこの洩れ
磁束によつて回転子鉄心端部に誘導するうず電流
は、回転子鉄心端部の歯部分、すなわち巻線溝間
の鉄心部で大きく、それに伴つて発熱もこの部分
が最も大きくなる。この洩れ磁束は鉄心に入射す
ると次第に減衰するので、発熱部は軸方向には回
転子鉄心端面に近い部分、すなわち第１１図に示
すハツチングの部分に集中することになり、回転
子鉄心温度もこの部分で局部的に上昇し、回転子
鉄心端部の歯部分が熱膨張して前述したように導
体バー３が回転子鉄心端部で締付けられ、導体バ
ー３に悪影響を及ぼしてしまうのである。

本発明はこれにかんがみなされたものであり、
したがつてその目的とするところは、たとえ固定
子からの洩れ磁束が多いものであつても、また過
酷な運転の行なわれる回転電機であつても回転子
巻線の破損の少ないこの種の回転子を提供するに
ある。

すなわち本発明は、回転子鉄心の軸方向端部分
で、回転子巻線と隣接している周方向一側部分に
回転子鉄心の巻線溝壁に沿つて凹部を設けること
により、固定子からの漏洩磁束を回転子巻線に隣
接している回転子鉄心端部でアンバランスとなる
ようになして回転子鉄心が回転子巻線を押えつけ
るのを緩和し所期の目的を達成するようにしたも
のである。

以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。

第１図には本発明の回転子の要部が斜視図で示
されている。回転子は回転軸１と、この回転軸に
固定され、回転軸とともに回転する回転子鉄心２
と、回転子巻線、すなわち導体バー３とより構成
されている。

回転子鉄心２は塊状のものでもよいが一般には
薄鉄板の積層にて構成され、またその外周近傍に
周方向に所定の間隔をおき、かつ軸方向にのびた
巻線溝４を有している。回転子の導体バー３はこ
の巻線溝内に軸方向より打込まれ、かつその軸方
向端部に導体バーと電気的に結合された端絡環５
を備えている。

回転子鉄心２は上述したように形成されていな
がらも詳しくは次のように形成される。すなわち
この部分を拡大して示した第２図に７として示さ
れているように、その軸方向端部分で、導体バー
３と隣接している周方向の一側の巻線溝壁部には
磁束抵抗手段である凹部が形成されている。

尚凹部の周方向深さＷはこの図ではいかにも大
きく表示されているが、これは説明上わかり易く
するためであり、実用上は500kW前後のもので
も１〜３mm位あれば充分であり、また軸方向の深
さＨは10〜20mm位で充分である。

さてこのように形成された回転子鉄心２を有す
る回転子は、第３図に誇大して示すように、回転
子鉄心２に凹部７が設けられていることから、固
定子側からの洩れ磁束φが回転子鉄心２の端部に
入射し、この部分を過熱し、回転子鉄心２が周方
向に膨張（２ｂ，２ｃ）したとしても導体バー３
は図中二点鎖線で示すように凹部７側に彎曲変形
するだけで導体バー３をその両側から締付けるよ
うなことはなくなり、導体バー３はある程度自由
に軸方向に伸縮でき、したがつて従来のようにこ
の回転子鉄心端部にて変形破断が起り運転不能に
なるような恐れはなくなるのである。

尚凹部を形成するにあたり、一つの例で説明し
たが、この凹部７を形成するにも種々の形状が考
えられるであろう。

第４図及び第５図には他の実施例をあげた。こ
れらの図は回転子鉄心２の最端部では前述した第
３図と同様な周方向深さＷを有するが、軸方向奥
に向うに従いその深さが次第にあるいは段状に小
さくなるように形成したのである。

このような形状の凹溝７であると、回転子鉄心
２を形成している薄鉄板の打抜きに多少面倒な点
が生ずるが、回転子鉄心内部の主磁束路断面積が
増し主磁束的には有利となり、また軸方向から入
射する洩れ磁束に対しては前述と同様な作用効果
をするのである。

尚以上の場合回転子鉄心の一部に凹部を形成す
るので、その外方側の鉄心、すなわち巻線溝間に
形成される歯部の外周側が弱体となる恐れがある
場合には、第６図に示すように、凹部の外方部の
鉄心を取除くようにし、外周側に開口した凹部７
としてもよいであろう。

また導体バーは角線に限らず丸線や複雑な形状
をした導体バーであつてもこの凹部を設ければ同
様に効果を奏することは勿論である。第７図及び
第８図は夫々導体バー３の形状に応じて凹部７を
形成した場合の断面図を示したものである。

以上種々述べてきたように、本発明の回転子に
よれば、回転子鉄心の軸方向端部分で、導体バ
ー、すなわち回転子巻線と隣接している周方向一
側部分に、回転子鉄心の巻線溝壁に沿つて凹部を
設けたので、回転子鉄心端部分における洩れ磁束
による熱膨張で回転子巻線が締付けられず、回転
子巻線の軸方向熱伸びが拘束されないので、回転
子巻線は自由は伸縮でき、したがつて回転子巻線
に発生する熱応力は低減され、特に回転子鉄心端
部付近に発生する応力の集中は大きく低減され、
たとえ苛酷な運転にも耐え得るこの種の回転子を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転子要部を示す一部断面斜
視図、第２図は第１図のＲ枠内を拡大し、かつ一
部破断して示す斜視図、第３図は第２図のＡ−Ａ
線に沿う断面図、第４図及び第５図は第３図と同
部分を示す他の実施例断面図、第６図は第２図と
同部分を示す他の実施例断面図、第７図及び第８
図は本発明の他の実施例を示す導体バー周囲の断
面図、第９図は従来の回転子を備えた回転電機の
要部を示す縦断側面図、第１０図は第９図のＢ−
Ｂ線に沿う断面図、第１１図は第１０図のＣ−Ｃ
線に沿う断面図である。 １……回転子軸、２……回転子鉄心、３……導
体バー（回転子巻線）、７……凹部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定子内で回転する回転子軸と、該回転子軸
   に固定され、かつ外周表面近傍に周方向に所定の
   間隔をおき軸方向にのびた巻線溝を有する回転子
   鉄心と、該回転子鉄心の巻線溝に収納され、かつ
   回転子鉄心の端部より軸方向に頭出した巻線端部
   を有する回転子巻線とを備えた回転電機の回転子
   において、前記回転子鉄心の軸方向端部分で、回
   転子巻線と隣接している周方向一側部分に回転子
   鉄心の巻線溝壁に沿つて凹部を設けたことを特徴
   とする回転電機の回転子。