WO2018164093A1 - 突極形回転子の界磁巻線支え部材 - Google Patents

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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/246—Variable reluctance rotors

Definitions

  • the present invention relates to a field winding support member of a salient pole rotor.
  • an insulating plate such as a high-strength phenol plate, a bakelite plate, or a glass epoxy laminated plate is disposed on the lower surface of the field winding, and the field winding is arranged in the radial direction via the insulating plate.
  • the structure is such that the field winding is supported by pressing outward.
  • the insulating plate is eliminated, the portion that contacts the rotor field winding of the lifting device is made of an insulating material, and the field winding is directly supported by the lifting device.
  • the rotor field winding is driven at an effective voltage of 630 V or less corresponding to a low-voltage rotating machine, and the insulation creepage distance is the surface of the material or the insulator.
  • a minimum creepage distance of 10 mm is recommended, depending on the degree of fouling. For this reason, the creepage distance with respect to the rotor field winding is usually an insulation distance obtained by adding a safety factor to this minimum creepage distance.
  • the present invention can support the rotor field winding while ensuring a desired insulation creepage distance even when the insulating plate on the lower surface of the rotor field winding is eliminated.
  • An object of the present invention is to provide a field winding support member for a salient pole rotor.
  • the field winding support member of the salient pole rotor according to the first invention for solving the above-mentioned problems is A rotor core composed of a rotor yoke, a magnetic pole protrusion, and a magnetic pole head is provided on the rotating shaft, and a salient pole type rotor in which field windings are arranged on the circumferential surface of the magnetic pole protrusion.
  • a field winding support member of a salient pole rotor that presses the field winding adjacent in the circumferential direction radially outward A coil support main body made of an insulating material and provided with a contact surface that directly contacts the radially inner side surface of the adjacent field winding, and an insertion hole formed along the radial direction of the rotating shaft
  • An elastic body that is interposed between the rotor yoke and the coil support body and presses the coil support body toward the field winding;
  • the coil support main body portion has a counterbore portion formed larger in diameter than the insertion hole at a portion on the outer side in the rotational axis radial direction of the insertion hole.
  • the insulating material is a resin.
  • the field winding support member of the salient pole type rotor According to the field winding support member of the salient pole type rotor according to the present invention, even when the insulating plate on the lower surface of the rotor field winding is eliminated, it is possible to rotate while ensuring a desired insulation creepage distance. Can support the child field winding.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows a salient pole type rotary electric machine. It is a front view of the field winding support member of the salient pole type rotor concerning the example of the present invention. It is sectional drawing of the coil support main-body part shown in FIG. It is a top view of the coil support main-body part shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the creeping distance at the time of applying the field winding support member of the salient pole type rotor which concerns on the Example of this invention. It is explanatory drawing which shows the creeping distance when a coil support main-body part does not have a counterbore part.
  • the salient pole rotating electrical machine 1 includes a substantially cylindrical stator 10 fixed to a frame or the like (not shown), and a salient pole rotation rotatably held on the inner peripheral side of the stator 10. It has a child 20.
  • the rotating shaft 21, the rotor yoke 22 and the magnetic pole protrusion 23 of the salient pole rotor 20 are integrally formed, for example, cut out from a massive magnetic material and formed.
  • the rotating shaft 21 is the center of rotation of the salient pole rotor 20, and both axial ends thereof are rotatably supported by bearings (not shown).
  • a rotor yoke 22 is integrally formed at the central portion of the rotating shaft 21 in the axial direction so as to cover the periphery of the rotating shaft 21 and extend in the axial direction.
  • a magnetic pole protrusion 23 is integrally formed at a position shifted by 90 ° in the circumferential direction in the outer peripheral portion of the rotor yoke 22. That is, the magnetic pole protrusions 23 protrude radially outward from the outer periphery of the rotor yoke 22 and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • a field winding (field coil) 24 is disposed on the peripheral surface of the magnetic pole protrusion 23 via an insulating plate (not shown).
  • the field winding 24 is configured by alternately laminating plate-shaped conductors and plate-shaped insulating members in the radial direction.
  • a magnetic pole head 25 is fixed to the top surface (radially outer end surface) of the magnetic pole projection 23 by a plurality of bolts (not shown).
  • a gap (a gap of several mm in the radial direction) is secured between the outer peripheral surface of the magnetic pole head 25 and the inner peripheral surface of the stator 10.
  • the magnetic pole core 23 is formed by the magnetic pole protrusion 23 and the magnetic pole head 25.
  • the rotor yoke 22, the magnetic pole protrusion 23, and the magnetic pole head 25 form a rotor core.
  • an insulating plate 27 is provided between the top surface (radially outer end surface) of the field winding 24 and the inner peripheral side surface (radially inner end surface) of the magnetic pole head 25.
  • a coil support that pushes up the field winding 24 by directly contacting the inner circumferential surface side (radially inner end surface) between the two field windings 24 adjacent in the circumferential direction.
  • a winding support member 28 is provided.
  • the coil support 28 is inserted into a coil support main body 281 made of resin (insulating material) and an insertion hole 281 a (see FIG. 3) provided at the tip of the coil support main body 281.
  • the base end of the hexagon socket head cap bolt 282 fixed to the rotor yoke 22 and the hexagon socket head cap bolt 282 are inserted between the rotor yoke 22 and the coil support main body 281.
  • the disc spring 283 is supported by a washer 284 interposed between the coil support main body 281 and a spool retainer 285 interposed between the rotor yoke 22. .
  • the coil support main body 281 is formed in a trapezoidal shape when viewed from the side, and the surface corresponding to the leg is on the radially inner side surface of the field winding 24 adjacent in the circumferential direction.
  • the contact surfaces 281c and 281d are in contact with each other.
  • the above-described insertion hole 281 a is provided in the central portion of the coil support main body 281 along the radial direction of the rotating shaft 21.
  • a counterbore portion 281b having a larger diameter than the insertion hole 281a is provided on the upper bottom side of the insertion hole 281a (outside with respect to the radial direction of the rotation shaft 21).
  • the insertion hole 281a is a long hole so as to absorb manufacturing errors of the field winding 24 and the like as shown in FIG. Accordingly, the counterbore part 281b is also a long hole.
  • the field winding support member of the salient pole type rotor configured as described above, by providing the counterbore portion 281b, the field winding 24 and the like can be manufactured as shown in FIG. Even when the hexagon socket head bolt 282 is in contact with the end of the insertion hole 281a of the coil support main body 281 due to the above error, as shown by the thick line in FIG. It is possible to ensure a sufficient creepage distance from the attached bolt 282.
  • the hexagon socket head bolt 282 is inserted into the coil support body portion 281 as in the coil support 28 'shown in FIG.
  • the field winding support member of the salient pole rotor according to the present embodiment is used, even if the insulating plate on the lower surface of the field winding 24 is eliminated, as described above, the desired Insulation creepage distance can be secured.

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Abstract

コイル支え（２８）を、樹脂からなり、隣接する界磁巻線（２４）の径方向内側面にそれぞれ直接当接する当接面（２８１ｃ，２８１ｄ）、及び、回転軸（２１）の径方向に沿って形成された挿通孔（２８１ａ）を有するコイル支え本体部（２８１）と、基端部が回転子継鉄（２２）に固定され先端部が径方向外側へ突出し且つコイル支え本体部（２８１）の挿通孔（２８１ａ）に挿通された六角穴付ボルト（２８２）と、回転子継鉄（２２）とコイル支え本体部（２８１）との間に介在してコイル支え本体部（２８１）を界磁巻線（２４）側へ押圧する皿バネ（２８３）とを含み、挿通孔（２８１ａ）の径方向外側に、挿通孔（２８１ａ）に比較して大径に形成されたザグリ部（２８１ｂ）を有する構成とした。

Description

突極形回転子の界磁巻線支え部材
　本発明は、突極形回転子の界磁巻線支え部材に関する。
　従来、突極形回転電機において、回転子の界磁巻線の各層間の絶縁物が経年変化により縮小することにより不具合が発生することを防止するため、突極形回転電機の回転子の界磁巻線を押上装置により支えることが公知となっている（例えば、下記特許文献１，２等参照）。
　このような押上装置は、界磁巻線の下面にそれぞれ高強度のフェノール板、ベークライト板、ガラスエポキシ積層板等の絶縁板を配設し、この絶縁板を介して界磁巻線を径方向外側へ押圧することにより、界磁巻線を支える構造となっている。
実開平３－７７２５１号公報 実開昭６１－１２６７５７号公報
　しかしながら、界磁巻線の下面に絶縁板を配置すると、この絶縁物が断熱材として作用し、通風冷却による冷却を妨げてコイルの発熱につながるおそれがあるという問題があった。
　そこで、絶縁板を廃止し、押上装置の回転子界磁巻線に当接する部分を絶縁材により構成して、押上装置により直接界磁巻線を支えることが考えられる。
　一方で、一般的にＩＥＣ６０６６４－１などの規格によれば、回転子界磁巻線は低電圧回転機に相当する実効電圧６３０Ｖ以下で駆動され、その絶縁沿面距離は、材料や絶縁物の表面汚損度によっても異なるが、最小沿面距離は１０ｍｍが推奨されている。そのため回転子界磁巻線に対しての沿面距離は通常この最小沿面距離に安全率を加味した絶縁距離が確保されている。
　このようなことから本発明は、回転子界磁巻線の下面の絶縁板を廃止した場合であっても、所望の絶縁沿面距離を確保しつつ回転子界磁巻線を支えることが可能な突極形回転子の界磁巻線支え部材を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するための第１の発明に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材は、
　回転子継鉄と磁極突部と磁極頭部からなる回転子鉄心が、回転軸に備えられており、前記磁極突部の周面に界磁巻線が配置されている突極形回転子の、周方向に隣接する前記界磁巻線を径方向外側へ押圧する突極形回転子の界磁巻線支え部材であって、
　絶縁材からなり、隣接する前記界磁巻線の径方向内側面にそれぞれ直接当接する当接面、及び、前記回転軸の径方向に沿って形成された挿通孔が設けられたコイル支え本体部と、
　基端部が前記回転子継鉄に固定され先端部が径方向外側へ突出するとともに前記先端部が前記コイル支え本体部の挿通孔に挿通されたボルトと、
　前記回転子継鉄と前記コイル支え本体部との間に介在して前記コイル支え本体部を前記界磁巻線側へ押圧する弾性体と
を備え、
　前記コイル支え本体部が、前記挿通孔の前記回転軸径方向外側の部分に、前記挿通孔に比較して大径に形成されたザグリ部を有する
ことを特徴とする。
　また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材は、
　前記絶縁材が樹脂である
ことを特徴とする。
　本発明に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材によれば、回転子界磁巻線の下面の絶縁板を廃止した場合であっても、所望の絶縁沿面距離を確保しつつ回転子界磁巻線を支えることができる。
突極形回転電機を示す概略構成図である。 本発明の実施例に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材の正面図である。 図２に示すコイル支え本体部の断面図である。 図２に示すコイル支え本体部の上面図である。 本発明の実施例に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材を適用した場合の沿面距離を示す説明図である。 コイル支え本体部がザグリ部を有しない場合の沿面距離を示す説明図である。
　以下、図面を用いて本発明に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材について説明する。
　図１から図６を用いて本発明の一実施例に係る突極形回転子の絶縁板の詳細を説明する。
　図１に示すように、突極形回転電機１は、図示しないフレーム等に固定された略円筒状の固定子１０と、固定子１０の内周側に回転自在に保持された突極形回転子２０を有している。
　突極形回転子２０の回転軸２１，回転子継鉄２２及び磁極突部２３は、一体的に形成されており、例えば、塊状の磁性材料から切り出されて成形されたものである。回転軸２１は、突極形回転子２０の回転中心となるものであって、その軸方向両端部が軸受（図示省略）により、回転可能に支持されている。回転軸２１の軸方向の中央部分には、回転子継鉄２２が、回転軸２１の周囲を覆いつつ軸方向に延在する状態で、一体的に形成されている。回転子継鉄２２の外周部のうち周方向に９０°ずれた位置には、磁極突部２３が一体的に形成されている。つまり、磁極突部２３は、回転子継鉄２２の外周部から径方向外側に向けて突出すると共に、周方向において等間隔で配置されている。
　磁極突部２３の周面には、絶縁板（図示省略）を介して、界磁巻線（界磁コイル）２４が配置されている。界磁巻線２４は、板状をなす導体と板状をなす絶縁部材を径方向に交互に積層することによって構成されている。
　磁極突部２３の頂面（径方向外側端面）には、磁極頭部２５が複数のボルト（図示省略）により固定されている。磁極頭部２５の外周面と固定子１０の内周面との間には隙間（径方向に数ｍｍの隙間）が確保されている。
　なお、磁極突部２３と磁極頭部２５により、磁極鉄心が形成されている。また、回転子継鉄２２と磁極突部２３と磁極頭部２５により、回転子鉄心が形成されている。
　また、界磁巻線２４の頂面（径方向外側端面）と磁極頭部２５の内周側面（径方向内側端面）との間には、絶縁板２７が設けられている。
　そして、本実施例において周方向に隣り合う二つの界磁巻線２４間には、その内周面側（径方向内側端面）に直接当接して界磁巻線２４を押し上げるコイル支え（界磁巻線支え部材）２８が配設されている。
　図２に示すように、コイル支え２８は、樹脂（絶縁材）からなるコイル支え本体部２８１と、その先端部がコイル支え本体部２８１に設けられた挿通孔２８１ａ（図３参照）に挿入されるとともにその基端部が回転子継鉄２２に固定された六角穴付ボルト２８２と、六角穴付ボルト２８２を挿通し回転子継鉄２２とコイル支え本体部２８１との間に介装された皿バネ（弾性体）２８３とを含んで構成されている。なお、本実施例において皿バネ２８３は、コイル支え本体部２８１との間に介装されたワッシャー２８４と、回転子継鉄２２との間に介装されたスプールリテーナ２８５とにより支持されている。
　図３及び図４に示すように、コイル支え本体部２８１は、側面視概ね台形状に形成され、その脚に相当する面が、周方向に隣接する界磁巻線２４の径方向内側面にそれぞれ当接する当接面２８１ｃ，２８１ｄとなっている。
　また、上述した挿通孔２８１ａは、コイル支え本体部２８１の中心部分に回転軸２１の径方向に沿って設けられている。そしてこの挿通孔２８１ａの上底側（回転軸２１の径方向に対して外側）に、挿通孔２８１ａよりも大径に形成されたザグリ部２８１ｂが設けられている。なお、本実施例において挿通孔２８１ａは、図４に示すように界磁巻線２４等の製造上の誤差を吸収することができるよう長穴となっている。これに伴い、ザグリ部２８１ｂも長穴となっている。
　このように構成される本実施例に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材によれば、ザグリ部２８１ｂを設けたことにより、図５に示すように界磁巻線２４等の製造上の誤差により六角穴付ボルト２８２がコイル支え本体部２８１の挿通孔２８１ａの端部に当接した場合であっても、図５中に太線で示すように、界磁巻線２４と六角穴付ボルト２８２との間の沿面距離を十分に確保することが可能となる。
　すなわち、ザグリ部２８１ｂを設けずに界磁巻線２４の下面の絶縁板を廃止した場合は、図６に示すコイル支え２８’のように、六角穴付ボルト２８２がコイル支え本体部２８１の挿通孔２８１ａの端部に当接すると、図６中に太線で示すように、界磁巻線２４から六角穴付ボルト２８２までの沿面距離を十分に確保することが困難となる。これに対し、本実施例に係る突極形回転子の界磁巻線支え部材を用いれば、界磁巻線２４の下面の絶縁板を廃止した場合であっても、上述した通り、所望の絶縁沿面距離を確保することができる。
　１　突極形回転電機
　１０　固定子
　２０　突極形回転子
　２１　回転軸
　２２　回転子継鉄
　２３　磁極突部
　２４　界磁巻線
　２５　磁極頭部
　２５ａ　外周面
　２７　絶縁板
　２８，２８’　コイル支え
　２８１　コイル支え本体部
　２８１ａ　挿通孔
　２８１ｂ　ザグリ部
　２８１ｃ，２８１ｄ　当接面
　２８２　六角穴付ボルト
　２８３　皿バネ
　２８４　ワッシャー
　２８５　スプールリテーナ

Claims (2)

  1. 　回転子継鉄と磁極突部と磁極頭部からなる回転子鉄心が、回転軸に備えられており、前記磁極突部の周面に界磁巻線が配置されている突極形回転子の、周方向に隣接する前記界磁巻線を径方向外側へ押圧する突極形回転子の界磁巻線支え部材であって、
    　絶縁材からなり、隣接する前記界磁巻線の径方向内側面にそれぞれ直接当接する当接面、及び、前記回転軸の径方向に沿って形成された挿通孔が設けられたコイル支え本体部と、
    　基端部が前記回転子継鉄に固定され先端部が径方向外側へ突出するとともに前記先端部が前記コイル支え本体部の挿通孔に挿通されたボルトと、
    　前記回転子継鉄と前記コイル支え本体部との間に介在して前記コイル支え本体部を前記界磁巻線側へ押圧する弾性体と
    を備え、
    　前記コイル支え本体部が、前記挿通孔の前記回転軸径方向外側の部分に、前記挿通孔に比較して大径に形成されたザグリ部を有する
    ことを特徴とする突極形回転子の界磁巻線支え部材。
  2. 　前記絶縁材が樹脂である
    ことを特徴とする請求項１記載の突極形回転子の界磁巻線支え部材。
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