KR980012783A - 회전전기 및 그의 원통형 회전자 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 회전전기와 원통형 화전자의 자극중심방향을 d축, 자극간 방향을 a축 이라고 했을 때, d축에가장 가까운 제 1슬롯과 제 2슬롯을 제3슬롯 및 제 4슬롯과 비교하여, 슬롯폭은 제 3슬롯과 제 4슬롯의 폭과 동등 이상으로 하고. 또 슬롯깊이를 깊게 형성한다. 회전전기의 기계크기를 저감할 수 있게 되고, 비용 상승되는 일 없이 단락비를 크게 할 수 있다. 그 결과, 전압변동율이 작아지고 안정도를 높게 할 수 있다.

Description

회전전기 및 그의 원통형 회전자

본 발명은 회전전기 및 그의 원통형 회전자에 관한 것으로, 특히 계자권선을 감아 장착하기 위하여 복수의 슬롯을 설치하고, 전압변동율을 작게하기에 적합한 회전전기 및 그의 원통형 회전자에 관한 것이다. 회전전기는 고정자와 회전자로 구성된다. 동 기기의 경우는, 계자극을 고정하고 전기자를 회전시키는 회전 전기자형과, 전기자를 고정자로 하고 계자극을 회전자로 한 회전계자형으로 분류된다. 또한, 이 회전계자형의 동 기기는, 돌극형 회전자와 원통형 회전자로 분류할 수 있다. 일반적으로, 돌극형 계자는 계자권선의 기자력을 크게 할 수 있고, 또한 극수를 대단히 많게 하는 것이 용이하기 때문에 수차발전기 등에 사용된다. 또한, 원통형의 회전자는 기계적 강도가 강하고, 풍손실이 작기 때문에, 증기터빈이나 가스터빈에 의해 구동되는 터빈발전기에 사용된다. 터빈발전기에 사용되는 원통형 회전자에서는, 계자권선은 원통형 철심에 설치된 복수의 슬롯내에 분포권으 로 수납된다. 이 계자권선을 누르기 위하여, 슬롯 머리부에 쐐기를 삽입하고 있다. 계자권선을 분포권으로 하 여 슬롯내에 수납하는 이유는, 계자권선을 분포권으로 하면 에어갭의 자속밀도분포가 정련파형에 가깝게 되고, 기전력의 파형을 정현파형에 가깝게 할 수 있기 때문이다. 또한, 무부하시의 기전력의 파형을 정현파형에 가깝게 하기 위하여, 자극에 가장 가까운 슬롯의 깊이를 그 이외의 슬룻의 깊이보다 얕게 하는 등의 방법이 취해지고 있다. 그러나, 부하시에는 전기자 반작용 기자력외 영향으로 자속밀도 분포가 왜곡되기 때문에, 일본 국 특개 소 49-45307호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 부하시에 있어서 자속밀도가 최대로 되는 위치의 슬 룻을 다른 슬룻의 폭보다 좁게, 또 슬롯깊이를 깊게 하여 부하시의 자속밀도 분포에 있어서의 고조파성분을 감소시키는 방법이 제안되고 있다.

상기한 종래 기술은, 전기자 권선에 유기되는 전압파형을 정현파에 가깝게 하기 위한 회전자 구조인데, 이 종래의 기술에서는 소정의 단락비를 얻기 위해서는 회전전기의 기계크기를 크게 하지 않으면 안된다. 이하에 서술하는 이유에서 전압파형보다 오히려 소정의 단락비를 얻기 위하여 회전전기의 기계크기가 크게 되는 쪽이 문제이다. 발전기가 정격속도로 무부하 운전하고 있는 경우의 단자전압과 계자전류와의 관계를 나타내는 곡선을 무부하 포화곡선이라고 한다. 한편, 발전기의 단자를 단락하고, 정격속도로 운전한 경우의 단락전류와 계자전류와의 관계를 나타내는 곡선을 단락곡선이라고 한다. 여기서 단락비는 정격속도에 있어서 무부하이고, 정격전 압을 발생하는데 필요한 계자전류(Ifo)와, 정격전류와 같은 3상단락전류를 발생하는데 필요한 계자전류(Ifo)와 의 비a(a=Ifo/Ifa)로 표시된다. 단락비가 큰 기계는, 구성재료에서 보면 구리가 비교적 적고 철이 비교적 많은 이른바 철기계라고 일컬어지는 것으로 이루어진다. 이 경우, 가격도 비싸고, 철손실 · 기계손실 등의 고정손실이 커져 효율이 나빠진다. 그러나, 그 반면에 있어서 전압변동율이 작고, 안정도 및 선로충전용량이 큰 이점이 있다. 단락비가 작은 기계는, 전기자권선의 권선이 표준보다 많아 기계치수가 작아지고, 구성재료로서 구리를 비교적 많에 사용한 이른바 구리기계라고 불리우는 것으로, 일반적으로 전기자 반작용이 큰데다가 전기자 누출 리액턴스도 커진다. 발전기의 경우, 전압변동율은 가능한한 작고, 안정도 및 선로충전용량이 큰 쪽이 좋기 때문에, 고정자와 회전자간의 에어갭을 크게 하거나, 전기자권선의 감김수를 적게 하여 계자자속수를 크게 하는 등으로 하여 단락비를 크게한다. 그러나, 고정자와 회전자간의 에어갭을 크게하면, 발전기의 기계크기가 커지는 동시에, 부하시의 계자전류가 커진다. 또, 전기자 권선의 감김수를 적게 하여 계자자속수를 크게 한다는 것은, 계자자속수를 늘리기 위하여 계자전류를 크게 하지 않으면 안된다. 계자전류를 크게 하기 위해서는, 계자권선을 여자하는 여자전원의 용량을 크게 하지 않으면 안되어, 비용상승으로 된다. 한편, 일본국 특개 소 49-45307호에 기재되어 있는 바와 같은 슬롯형상에서는, 단락비를 크게 하는 효과는 거의 없고, 슬롯형상이 여러종류로 되기 때문에 슬롯가공이 용이하지 않고, 슬롯내에 수납되는 계자권선의 형상도 슬롯형상에 맞게 변하고, 비용상승으로 연결되는 등의 문제가 있다. 본 발명의 목적은, 비용상승을 가미하여 단락비를 크게 하고, 전압변동율이 작은, 즉 안정도가 높은 회전 전기의 원통형 회전자를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면도,

도 2는 본 실시예의 무부하시에 있어서의 자속밀도분포를 나타내는 도,

도 3은 본 실시예의 부하시에 있어서의 자속밀도분포를 나타내는 도,

도 4는 본 실시예의 기자력의 벡터도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전 자의 횡단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면 확대도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 회전자 코일의 횡단면도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면도,

도 9는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면도,

도 10은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면 확대도,

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면도,

도 12는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면도.

도 13은 종래의 회전전기의 원통형 회전자의 구 조를 나타내는 횡단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 회전자 2, 3, 4, 5, 26 : 회전자슬롯

6 : 자계권선 7 : 쐐기

8, 9, 13 : 회전자 슬롯피치 10 : 계자극의 폭

11 : 계자극 12 : 자극개도

14, 15 : 무부하시의 자속밀도분포 16, 17 : 부하시의 자속밀도분포

18 : 회전자티스 19 : 크리페이지블록

20, 21. 22 : 회전자슬롯의 스트레이트부

23, 24, 25 : 회전자슬롯의 테이퍼부

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자로서, 상기 원통형 회전자의 자극 중심방향을 d축, 자극간 방향을 g축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 슬롯간의 거리가 그 이외의 슬롯의 깊이와 동일하게 형성된 경우보다 짧아지도록 형성한 것을 특징으로 하는 것이다. 또, 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형회전자로서, 상기 원통형 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 g축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 폭을 다른 슬롯의 폭 이상의 폭으로 형성하는 동시에, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 깊이를 다른 슬롯의 깊이보다 깊게 형성한 것을 특징으로 하는 것이다. 또, 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형회전자로서, 상기 원통형 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 g축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 폭을 다른 슬롯의 폭 이상 의 폭으로 형성하는 동시에, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 깊이를 다른 슬롯의 깊이와 동등하게 형성하고, 또 상기 d축측에 형성된 슬롯의 저부에 제 2슬롯을 형성한 것을 특징으로 하는 것이다. 또, 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자와, 상기 원통회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 g축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 제 1슬롯의 폭을 다른 슬롯의 폭 이상의 폭으로 형성하는 동시에, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 어느 한쪽보다 d축측에, 상기 제 1슬롯의 깊이보다 깊은 제 2슬롯을 마련한 것을 특징으로 하는 것이다. 또, 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자와, 상기 원통회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 q축 이라고 했을 때, 상기 d측측에 형성된 슬롯중 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 위치의 슬롯폭을 그 이외의 슬롯폭과 동등 이상으로 하는 동시에, 그 이외의 슬롯깊이보다 깊게 한 것을 특징으로 하는 것이다. 또, 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자와, 상기 원통회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 q축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 슬롯중 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 위치의 슬롯의 폭을 그 이외의 슬롯의 폭과 동등 이상으로 하는 동시에, 상기 복수의 슬롯이 원통형 회전자의 외주방향에서 동일폭으로 형성되고, 슬롯의 저부에서 저부로 향할수록 폭이 좁아지는 형상으로 형성되는 것으로, 상기 회전자에 설치했을 때 상기 d축측에서 또 상기 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 슬롯의 동일폭부를, 그 이외의 슬롯의 동일폭부보다 작게 한 것을 특징으로 하는 것이다. 또, 계자권선을 감아장착하기 위하여 복수의 슬롯이 설치된 원통형 회전자이고, 상기 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 q축 이라고 했을 때 d축측에서 또 상기 원통형 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 위치의 계자극부에 자극의 폭을 좁게 하도록 슬롯을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다. 실시예 본 발명의 일 실시예를 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 실시예를 나타내는 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면도, 도 2는 무부하시의 자속밀도 분포를 나타내는 도, 도 3은 부하시의 자속밀도 분포를 나타내는 도 도 4는 기자력의 벡터도이다. 회전전기의 원통형 회전자(1)는 주축 · 계자극 · 철심 등 전부를 하나의 단강 덩어리로 만드는 것이 일반적인데, 자성재의 고장력 합금강이 사용된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 이 원통형 회전자(1)의 철심부에 슬롯(2), 슬롯(3), 슬롯(4) 및 슬롯(5)이 방사상으로 잘라져 있고, 슬롯(2), 슬롯(3), 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 내부에 계자권선(6)을 수납하고, 계자권선(6)이 튀어 달아나지 않도록 쐐기(7)로 고정하고 있다. 또, 슬롯(2), 슬롯 (3), 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 간격(8)은 일정하게 형성되어 있다. 여기서 도 1에 나타내는 바와 같이, 원통형 회전자의 자극중심방향을 d축, 자극간방향을 q축 이라고 한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 종래의 원통형 회전자(1)는 기전력의 파형을 정현파에 가깝게 하기 위하여, 즉 에어갭의 자속밀도 분포를 정현파형에 가깝게 하기 위하여 자극에 가장 가까운 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이를 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 깊이보다 얕게 형성하고 있다. 무부하시에 있어서의 에어갭의 자속밀도 분포를 나타낸 도 2에 있어서, 실선 14는 종래기술의 경우의, 점선 15가 본 실시예의 경우의 동일전류(If₂)를 계자권선(6)에 통전했을 때의 자속밀도 분포를 나타내고 있다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 1에 나타내는 바와 같이 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이를 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 깊이보다 깊게 형성하면, 도 13에 나타내는 경우와 비교하여 자극부(11)에 있어서의 자속밀도의 파형에 뒤틀림이 생기고, 시속밀도의 고조파성분이 커져 정현파 분포로부터 어긋난 것으로 된다. 이 이유를 도 4를 사용하여 설명한다. 무부하시에는 전기자권선(도시하지 않음)이 개방상태이기 때문에, 회전전기내에 생기는 기자력은 계자기자력(Ff)뿐이고, 이 계자기자력(Ff)은 d축과 동일방향으로 생기고, d축방향의 벡터로 표시된다. 원통형 회전자(1)를 구성하는 계자권선(6)이나 쐐기(7)는 비자성의 재료로 억제되어 있기 때문에, 계자기전력(Ff)에 의해 생기는 자속은 d축방향으로 자극부(11)를 통과한다. 따라서, 자극개도(12)가 동일치라도 슬롯(2) 및 슬롯(3)을 깊게 형성하면, 슬롯(2)과 슬롯(3)간의 거리, 즉 자극의 폭(10)이 짧아지기 때문에 슬롯(2)과 슬롯(3)간의 자속밀도만이 높아진다. 여기서, 도 13에 나타내는 바와 같이 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이가 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 깊이보다 얕게 형성되어 있는 경우의 정격속도에서의 정격전압을 발생하는데 필요한 계자전류를 If₂로 하면, 도 1에 나타내는 바와 같은 회전자단면인 경우는 계자권선(6)에 If₂를 통전하면 전기자권선에 유기되는 전압은 고조파성분이 도 13에 나타내는 경우보다 커지게 되고, 정격전압을 유기할 수는 없다. 즉, 도 1과 같이 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이가 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 깊이보다 깊은 경우의 정격속도로 정격전압을 발생하는데 필요한 계자전류를 If₁로 하면 If₁〉If₂와 같이 된다. 한편, 3상단락시에는 계자기전력(Ff)를 없애도록 전기자 반작용 기자력(Fa)이 생기기 때문에, 회전전기내의 자속은 대략 영으로 되고 정격전류와 같은 3상단락전류를 발생하는데 필요한 계자전류(Ifa)는 슬롯(2), 슬롯(3), 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 형상에는 관계없다. 부하시에 있어서의 자속밀도 분포를 나타내는 도 3의 결과는, 도 1에 나타내는 회전자의 단먼구조와 도 13에 나타내는 회전자의 단면구조에 있어서, 동일전류 Ifind를 계자권선(6)에 통전했을 때의 것을 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 부하시에는 계자기전력(Ff) 이외에 전기자 반작용 기전력(Fa)이 생겨, 회전전기내의 기전력은 d축에 대하여 각도 만큼 회전자(1)의 회전방향에 대하여 지연된 방향의 벡터(F)로 된다. 따라서, 부하시의 회전전기내의 기전력(F)은 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이가 깊어져도 자속밀도 분포에 그다지 영향이 없고, 자속밀도 분포는 도 3중에 곡선 17로 나타내는 바와 같이 되고, 도 13에 나타내는 바와 같이 슬롯(2)과 슬롯(3)의 깊이가 가스로트(4) 및 슬롯(5)의 깊이보다 얕은 경우의 도 3중에 곡선 16으로 나타낸 자속밀도 분포와 비교하여, 슬롯(3) 부근에서 약간 작아지는 정도이다. 이와 같이, 도 1과 도 13에 나타내는 슬롯(2)과 슬롯(7)에 수납되는 계자권선의 감김수가 같은 경우에는, 도 1에 나타내는 구조의 쪽이 약간 자속의 포화가 크기 때문에, 부하시에 있어서의 계자전류는 약간 커지게 되나, 실용상에는 문제되지않을 정도이다. 이상과 같이, 슬롯(2)과 슬롯(3)의 깊이를 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 깊이보다 깊게 하면, 무부하시의 계자전류 (Ifo)가 대단히 크고 3상단락시의 계자전류(I_fa)는 변하지 않기 때문에 단락비 a(=Ifo/Ifa)가 커지게 되고, 부하시의 계지전류는 대략 같다 따라서, 부하시의 성능은 현행기와 대략 동등하고, 전압변동율이 작으며, 안정도가 높아진다. 다음에, 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 폭을 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 폭과 동등하거나 그 이상 두껍게 형성하는 이유에 대하여 서술한다. 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 폭을 슬롯(4). 슬롯(5)의 폭보다 좁게 하면, 그 만큼 슬롯(2)과 슬롯(3)간의 거리, 즉 자극의 폭(10)이 그 만름 넓어지고, 슬롯(2)과 슬롯(3)을 깊게 한 효과가 저감되고, 슬롯(2) 및 슬롯(3)내에 수납되는 계자권선(6)의 폭도 좁아진다. 이 경우는, 슬롯(4)과 슬롯(5)에 수납되는 계자권선(6)의 형상과 다른 헝상의 계자권선을 별도로 제작할 필요가 있어, 비용상승으로 연결되는 등의 문제가 생긴다. 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 폭을 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 폭보다 넓게 한 경우에는, 계자권선(6)의 형상을 슬롯(4)과 슬롯(5)내의 계자권선과 같게 하여도, 슬롯(2), 슬롯(3)의 내면 및 층간의 절연을 두껍게 하는 등의 방법을 채용할 수 있고, 제조비용을 거의 변하지 않게 하면서 제작할 수 있다. 또, 도 13에 나타내는 종래의 구조에서 소정의 단락비(a)를 얻도록 한 경우, 도 1에 나타내는 본 실시예의 구조에서는 그 단락비(a)보다 충분히 단락비를 크게할 수 있기 때문에, 단락비를 도 13에 나타내는 경우의 것과 같은 값으로 설정하는 경우, 그 만큼 에어갭을 좁게할 수 있고, 발전기의 기계크기를 작게할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예를 도 5에 의해 설명한다. 도 5는, 본 실시예의 회전전기의 원통형 회전자의 횡단면도이다. 상술한 바와 같이, 회전자(1)의 철심부의 슬롯(2), 슬롯(3), 슬롯(4) 및 슬롯(5)은 방사상으로 설치되어 있는데, 티스부(18)의 응력이 슬롯(2), 슬롯(3), 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 저부에서 최고로 되고, 입구근처에 가까워짐에 따라 낮아진다. 따라서, 슬롯(4)과 슬롯(5)의 깊이에 대하여 슬롯피치(8)가, 티스부(18)의 응력상의 한계점에서 제작된 경우, 슬롯(2)과 슬롯(3)의 깊이가 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 깊이보다 깊어지면 응력적으로도 견디지 못하게 된다. 슬롯(4)과 슬롯(5)의 깊이에 대하여 슬롯피치(8)에서는 티스부(18)의 응력상의 한계인 경우에는, 슬롯피치(9)를 슬롯피치(8)보다 크게 할 필요가 있다. 이와 같은 구조로 하면, 티스부(18)의 응력문제도 없어지고, 효과는 도 1에 나타내는 실시예의 경우과 같다. 본 발명의 다른 실시예를 도 6에 의해 설명한다. 도 6은, 본 실시예의 회전전기의 원통형 회전자의 평단면도이다. 원통회전자(1)의 천심부에 슬롯(2)으로부터 슬롯(5)(여기서, 슬롯(5)은 슬롯(4)과 동일형상이므로 도시생략하고 있다)을 방사상으로 자르면, 슬롯폭이 입구에서 바닥까지 동일한 경우에는, 티스부(18)의 응력이 슬롯 저부에서 최고로 되고, 입구 가까이로 감에 따라 낮아지므로, 슬롯(2)으로부터 슬롯(5)의 저부를 데이퍼로 하여 슬 룻저부의 옹력을 작게하는 경우가 있다. 이와 같이 테이퍼부를 가지는 슬롯형상을 회전자(1)의 철심부에 자르는 경우, 슬롯(2)과 슬롯(3)의 테이퍼부 (23)와 테이퍼부(24)는 동일형상으로 하고, 스트레이트부(20)와 스트레이트부(21)만을 스트레이트부(22)와 비교 하여 깊게 한다. 이 이유는 테이퍼부를 동일형상으로 함으로써, 슬롯(2)으로부터 슬롯(4)의 테이퍼부(23∼25)를 형성하는 커터가 1종류로 되고, 비용상승으로는 연결되지 않기 때문이다. 이것은. 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이를 슬롯(4) 및 슬롯(5)의 깊이와 비교하여 깊게 한 것에는 변함이 없기 때문에, 그 효과는 도 1에 나타내는 실시예의 경우와 같다. 본 발명의 다른 실시예를 도 7에 의해 설명한다. 도 7은 본 실시예의 회전자 코일의 단면도이다. 상술한 바와 같이, 슬롯(2) 및 슬롯(3)을 슬롯(4)보다 깊게 하면. 약간이기는 하지만 부하시의 계자전류가 커진다. 따라서, 슬롯(2)과 슬롯(3)의 깊이를 깊게 한 만큼, 감김수를 슬롯(4)보다 많게 한다. 예를들어, 슬롯(4)의 감김수가 5턴(6A · 6E로 나타낸다), 슬롯(2)과 슬롯(3)의 감김수를 6턴(6A∼6F로 나타낸다)으로 한다. 슬룻(2)과 슬롯(3)이 5턴일 때의 감김수와 비교하여 회전자 전체에서 2턴 증가이기 때문에, 감김수가 늘어난 만큼 계자감김수에 통전하는 전류를 작게 하여도 소망하는 언페어턴을 얻을 수 있다. 즉, 슬롯(2)과 슬롯(3)의 깊이를 깊게 하는 동시에, 슬롯(2)과 슬롯(3)내에 감아장착되는 계자권선의 감김수를 늘리면, 도 13에 나타내 는 경우와 비교하여 계자전류를 동등 이하로 할 수 있다. 그 결과, 부하시의 계자전류를 크게하는 일 없이, 단락비를 크게할 수 있다. 또, 슬롯(2), 슬롯(3), 슬롯(4)의 형상을 도 7에 나타낸 바와 같이 테이퍼부를 가지는 형상으로 형성한 경우, 계자권선(6A∼7F)의 형상은 각각의 전류밀도를 대략 일정하게 하기 위하여, 테이퍼부의 계자권선(6A) 및 계자 권선(6B)의 두께를 계자권선(6C∼6E)보다 두껍게 하고 있다. 즉, 도 7에서는 슬롯(4)에 수납되는 계자권선은 4종류(6A, 6B, 6C, 6D 또는 6E)이고, 스트레이트부의 계자권선(6D)과 계자권선(6E)은 동일하게 형성된다. 따라서, 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이를 슬롯(4)보다 깊게 하는 경우, 슬롯(2) 및 슬롯(7)의 스트레이트부만을 길게 형성하고, 계자권선(6F)의 두께 및 계자권선(6E)과 계자권선(6F)간의 층간절연분과의 합의 길이만큼 깊게 한다. 이와 같이 구성하면, 슬롯(2), 슬롯(3)내의 계자권선은 4종류로 끝나고, 슬롯(4)과 같은 계자권선으로 구성할 수 있다. 또, 원통형 회전자(1)전체의 턴수가 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 턴수의 증가분 만큼 많아지기 때문에, 계자권선에 통전하는 전류를 작게하여도 동등한 언페어턴을 얻을 수 있다. 도 7에서는 슬롯(2), 슬롯(7)의 깊이를 슬롯(4)의 깊이보다 1턴분 만큼 깊게 한 경우에 대해 나타냈으나, 음력적으로 문제가 없으면 2턴 이상 깊게하여도 잘 그 만큼 계자권선에 통전하는 전류를 작게할 수 있고, 단락비를 더욱 크게할 수 있음은 물론이다. 본 발명의 다른 실시예를 도 8에 의해 설명한다. 도 8은, 본 실시예의 회전전기의 원통형 회전자의 단면도이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 슬롯(2)과 슬롯(3)을 슬롯(4) 및 슬롯(5)보다 깊게 하면, 부하시에 있어서의 계자 전류가 약간이기는 하지만 커지게 된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 부하시의 기전력(F)은 회전자의 회전방향에 대하여 0만큼 지연된 위치에서 최대로 되기 때문에, 슬롯(3)은 슬롯(4) 및 슬롯(5)보다 깊게하지 않고 슬롯(2)만 깊게 한다. 이 때, 앞에서 설명한 바와 같이 슬롯(2)의 폭은 슬롯(3∼5)과 동등 이상으로 한다. 이와 같이 구성하면, 도 13에 나타내는 바와 같은 회전자(1)의 단면과 비교하여 슬롯(2)과 슬롯(3)의 거리 (10)는 짧아지기 때문에, 무부하시에 있어서의 자속밀도의 고조파성분이 커지게 되어 단락비도 커지게 된다. 부하시에 있어서의 자속밀도 분포는 도 13에 나타내는 회전자 단면일 때 동일해지고, 부하시의 계자전류는 변하지 않는다. 따라서 부하시의 성능을 변경하지 않고 회전전기의 기계크기를 크게하는 일 없이 단락비를 크게 할 수 있다. 이 결과, 전압변동율이 작아지고, 안정도를 높게할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예를 도 9에 의해 설명한다. 도 9는, 본 실시예의 회전전기의 원통형 회전자의 단면도이다. 슬롯(4)과 슬롯(5)의 깊이에 대하여 슬롯피치(8)가 티스부(18)의 응력상의 한계점에서 제작된 경우, 슬롯(2) 이 슬롯(3), 슬롯(4) 및 슬롯(5)보다 깊어지면 응력적으로도 견디지 못하게 된다. 이와 같은 경우에는, 슬롯피치(9)는 슬롯피치(8)보다 크게할 필요가 있다 여기서, 슬롯(3)은 슬롯(4) 및 슬롯(5)과 같은 형상이기 때문에, 슬롯피치(13)는 슬롯피치(9)에 맞출 필요는 없다. 이와 같은 구조로 하면, 티스부(18)의 응력문제도 없어지고, 효과는 도 8에 나타내는 실시예의 경우와 같다. 본 발명의 다른 실시예를 도 10에 의해 설명한다. 도 10은, 본 실시예의 회전전기의 원통형 회전자의 단면 확대도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 슬롯(2)으로부터 슬롯(4)이 슬롯저부에서 테이퍼상으로 형성되어 있는 경우에는, 상술한 바와 같이 슬롯(2)의 깊이를 슬롯(3), 슬롯(4)의 깊이보다 깊게 형성할 때, 테이퍼부(23)는 테이퍼부(24, 25)와 동일형상으로 하고, 스트레이트부(20)를 길게한다. 이와 같이 형성하면, 슬롯(2)의 테이퍼부(23)를 형성할 때에 사용하는 커터와, 슬롯(3)과 슬롯(4)을 형성할 때에 사용하는 커터는 같은 것을 적용할 수 있고, 비용상승으로되는 연결되지 않는다. 또, 이와 같은 구조로 했을 때의 효과는, 도 9에 나타내는 실시예의 경우 와 같다. 본 발명의 다른 실시예를 도 11에 의해 설명한다. 도 11은, 본 실시예의 회전전기의 원통형 회전자의 단면도이다. 도 11에 나타내는 실시예에서는, 슬롯(2) 및 슬롯(3)의 깊이는 슬롯(4), 슬롯(5)의 깊이와 같게 형성하고 있다. 단락비(a)를 크게하기 위해서는, 계자극의 폭(10)을 좁게하면 되기 매문에, 슬롯(2)과 슬롯(3)의 저부에 폭이 좁은 슬롯(26)을 설치하고 있다. 이 저부의 슬롯(26)에 의해 계자극의 폭(10)이 좁아지고, 도 1에 나타내는 실시예의 경우와 같은 효과가 얻어진다. 도 12에서는 슬롯(2), 슬롯(3)의 깊이가 슬롯(4), 슬롯(5)의 깊이와 동일깊이의 경우를 나타냈으나, 슬롯(2),슬롯(3)의 깊이를 슬롯(4), 슬롯(5)의 깊이보다 얕게 형성한 경우에도 그 만큼 슬롯(26)을 깊게하면 된다. 또, 슬롯(2)에만 슬롯(26)을 설치하고 계자극의 폭(10)을 좁게하여도 되고, 이 경우에도 도 1에 나타내는 실시예의 경우와 동등한 효과가 얻어진다. 본 발명의 다른 실시예를 도 12에 의해 설명한다. 도 12는 본 실시예의 회전전기의 원통형 회전자의 단면도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는 슬롯(2)보다 d축측에 자극의 폭(10)을 좁게 하도록 폭이 좁은 슬롯(26)을 설치하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 자극의 폭(10)을 좁게할 수 있고 도 7에 나타내는 실시예 와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 회전전기의 기계크기를 저감할 수 있게 되고, 비용상승됨이 없이 단락비를 크게 할 수 있다. 그 결과, 전압변동율이 작아지고, 안정도를 높게 할 수 있다.

Claims (14)

1. 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자로서, 상기 원통형 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 q축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 슬롯간의 거리가 그 이외의 슬롯의 깊이와 동일하게 형성된 경우보다 짧아지도륵 형성한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
2. 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자로서, 상기 원통형 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 q축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 폭을 다른 슬롯의 폭 이상의 폭으로 형성하는 동시에, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 깊이를 다른 슬롯의 깊이보다 깊게 형성한 것을 특징 으로 하는 원통형 회전자.
3. 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자로서, 상기 원통형 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 g축 이라고 했을 때, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 폭을 다른 슬롯의 폭 이상의 폭으로 형성하는 동시에, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 폭을 다른 슬롯의 폭과 동등하게 형성하고, 또 상기 d축측에 형성된 슬롯의 저부에 제 2슬롯을 형성한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
4. 계자권선을 감아장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자와, 상기 원통회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 g축 이라고 했을 때. 상기 d축측에 형성된 제 1슬롯의 폭을 다른 슬롯의 폭 이상의 폭으로 형성하는 동시에, 상기 d축측에 형성된 슬롯의 어느 하나 보다 더욱 d축측에, 상기 제 1슬롯의 깊이보 다 깊은 제 2슬롯을 마련한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
5. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 d축측에 형성된 슬롯과 상기 슬롯에 인접하는 슬롯의 간격을, 그 이외의 슬롯간의 간격보다 넓게 한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
6. 제 1항 내지 제 3항, 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기한 복수의 슬롯이 원통형 회전자의 외주측에서 동일폭으로 형성되는 동시에, 상기 슬롯의 저부측에서 저부를 향하는 방향으로 폭이 좁아지도록 형성된 형상이고, 상기 저부측의 형상을 각 슬롯에서 대략 동일형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
7. 제 1항 내지 제 3항, 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기한 복수의 슬롯이 원통형 회전자의 외주측에서 동일 폭으로 형성되는 동시에, 상기 슬롯의 저부측에서 저부를 향하는 방향으로 폭이 좁아지도록 형성된 형상이고, 상기 d축측의 슬롯의 동일 폭으로 형성된 길이를 그 이외의 슬롯의 동일 폭으로 형성된 길이보다 길게 형성한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
8. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 d축측의 슬롯에 감아장착하는 계자권선의 감김수를, 그 이외의 슬롯에 감아장착하는 계자권선의 감김수 보다 많게 한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
9. 계자권선을 감아 장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회진자와, 상기 원통형 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 q축 이라고 했을 때. 상기 d축측에 형성된 슬롯 중 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 위치의 슬롯폭을 그 이외의 슬롯의 폭과 동등 이상으로 하는 동시에, 그 이외의 슬롯의 깊 이보다 깊게 한 것을 특징으로 하는 회전전기의 원통형 회전자.
10. 제 9항에 있어서, 상기 d축측에서 상기 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 슬롯과 이 슬롯에 인접한 슬롯과의 간격을, 그 이외의 슬롯간의 간격보다 넓게 한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
11. 계자권선을 감아 장착하기 위한 복수의 슬롯이 형성된 원통형 회전자로서, 상기 원통형 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 g축 이라고 했을 때, 상기 d숙측에 형성된 슬롯중 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 위치의 슬롯폭을 그 이외의 슬롯폭과 동등이상으로 하는 동시에, 상기한 복수의 슬롯이 원 통형 회전자의 외주방향에서 동일폭으로 형성되고, 슬롯와 저부에서 저부로 향할수록 폭이 좁아지는 협상으로 형성되는 것으로, 상기 회전자에 설치했을 때 상기 d축측에서 또 상기 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 슬롯의 동일폭부를, 그 이외의 슬롯의 동일폭부보다 깊게 한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
12. 제 3항에 있어서, 상기 제 2슬롯이 상기 슬롯의 폭보다 좁게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
13. 계자권선을 감아 장착하기 위하여 복수의 슬롯이 설치된 원통형 회전자로서, 상기 회전자의 자극중심 방향을 d축, 자극간 방향을 q축 이라고 했을 때, d축측에서 또 상기 원통형 회전자의 회전방향에 대하여 d축보다 진행측의 위치의 계자극부에 자극의 폭을 좁게 하도록 슬롯을 설치한 것을 특징으로 하는 원통형 회전자.
14. 제 1항 내지 제 13항 중의 어느 한 항 기재의 원통형 회전자와, 상기 원통형 회전자를 베어링 지지하기 위한 베어링장치와, 상기 원통형 회전자의 외주측에 배치된 고정자를 구비한 것을 특징으로 하는 회전전동기.

    ※참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임