JPH01129726A - 回転電気機械の固定子及び回転子積層板構造 - 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】 発明の背景 発明の分野 この発明は全般的に積層形回転子及び固定子鉄心を持つ
回転電気機械、更に具体的に云えば、固定子の歯及び回
転子スロットが所定の規模の機械に対する出力が改善さ
れる様な相対的な寸法を持つ積層板構造に関する。

従来技術の説明 例えば米国特許第４．５６６．１７９号に記載される様
に、機械の固定子又は回転子鉄心要素の何れかに或る分
布のスロットを設けることにより、又は米国特許第４．
２０９．７２０号に記載される様Ｃ′：、極のアンペア
ターンに対し、機械の固定子の極を通る磁束を所定の形
で変更することにより、回転電気機械の効率又は出力を
改善する構成が知られている。然し、積重ねの積層形固
定子並びに／又は回転子を持つ回転電気機械の動作効率
を、積層板の外径に対する内径の所定の比によって改濤
する様な機械の積層板構造はこれまで知られていなかっ
た。更に、積層板の歯部分に於ける磁束密度と積層板の
ヨーク部分に於ける磁束密度の比を普通得られるものよ
りも増加し、その結果、機械の出力又は動作効率を更に
高くする様な積層板構造も従来なかった。

各々の積層板の周縁に沿って互いに等間隔の閉スロット
を持つ積層板の積重ねで形成された回転子は、例えば米
国特許第２，７９４．１３８号及び同第３．４０１．２
８０号によって知られている。

こういう回転子は普通交流誘導電動機に使われており、
積重ねた積層板の整合したスロットの中で回転子の軸方
向に延びる導電部材が、回転子の外周と機械の固定子の
内周の間の空隙に発生された回転磁界と相互作用する。

固定子の空隙に隣接した半径方向内向きに突出する歯の
間の固定子スロットに埋設された巻線が、交流電源に接
続され、固定子巻線の導体は固定子スロットを或る順序
で通って、空隙の磁束が、交流電源の周波数と同期して
回転する様にする。

従来、各々の回転子スロットは半径方向にてその上部及
び底部の間がくびれでいて、スロットの所謂頚部を形成
している。こういう閉スロット回転子は、各々の回転子
積層板のスロットの上部の上側境界に倒立Ｖ字形の縁を
形成してあり、７字形の中心が、スロットの上側の境界
と積層板の外周の間に幅の狭い架橋部を作っている。云
うまでもないが、こういう架橋部は、回転子積層板の周
縁に閉スロットを加工するのを難しくする。

発明の要約 この発明の目的は、従来使われていたよりも、機械の固
定子鉄心及び回転子の両方に用いる積層板材料の鑓を一
層多くすると共に、巻線の導体を一層少なくすることに
よって改良した回転電気機械を提供することである。

この発明の別の目的は、積層形鉄心のスロットに埋設さ
れた巻線の端コイルからの洩れ磁束を大幅に減少した回
転電気機械を提供することである。

この発明の別の目的は、従来よりも、−層大きな馬力対
容積比を達成し得る回転電気機械を提供することである
。

この発明の別の目的は、コストのかかる生産手順を使わ
ずに製造することができる閉スロット形回転子積層板を
提供することである。

この発明では、回転電気機械が全体的に円筒形のケーシ
ングと、該ケーシング内に固定されていて、固定子積層
板で構成された固定子鉄心とを有する。固定子鉄心の中
孔から延びるスロットに固定子巻線が埋設され、中孔の
中に回転子が支持される。回転子は回転子積層板で構成
されていて、回転子の外周と固定子鉄心の内周の間の空
隙に発生された磁界と相互作用する導体手段を有する。

各々の固定子積層板は予め選ばれた外径、及び予め選ば
れた内径を持つ全体的に円形の内側開口を持つ強磁性材
料の平坦な環状板で構成される。

固定子積層板は、中孔から半径方向外向きに板の中間円
周まで延びる０、円周方向に等間隔の多数のスロットを
持っていて、該スロットの間に歯を構成する。中間円周
と中孔の間の歯によって歯部分が限定され、中間円周と
固定子積層板の外周の間にヨーク部分が限定される。

各々の回転子積層板は、当該板の外周の近くを半径方向
に延びる、円周方向に等間隔の多数の閉スロットを持つ
強磁性材料の平坦な円形板で構成される。各々のスロッ
トが、鎖板の外周に隣接する上側スロット領域に、半径
方向中心線に対して対称的に形成された半円形又は曲線
の縁によって限定される。曲線の縁の終点が、スロット
の相隔たる略平行な辺の端と一致し、この辺が板の中心
に向かって同じ距離だけ延びて、曲線の縁と共に、スロ
ットの上部を限定する。この上部がスロットの一層大き
な底部に開口する。この底部は略三角形であって、前記
半径方向中心線に対して対称的である。

固定子の環状積層板が、予め選ばれた外径に対する予め
透ばれた内径の所定の比を持つ時、固定子の歯は固定子
のスロット用開口の面積に比して十分幅が広く、ヨーク
部分に於ける磁束密度に対する歯部分に於ける磁束密度
の比が、固定子巻線の所定のｎ極動作形式に対して最適
になる様にしである。

この発明の特徴となる種々の新規な特徴は特許請求の範
囲に具体的に記載しであるが、この発明、その動作上の
利点及びそれを使うことによって達成される具体的な目
的が一層よく理解される様に、次にこの発明の好ましい
実施例に対する図面についての詳しい説明を参照された
い。

発明の詳細な説明 第１図はこの発明を用いることができる回転電気機械１
０の側面断面図である。機械１０の正面図が第２図に示
されている。

基本的には、機械１０が全体的に円筒形の外側ケーシン
グ１２と、外側ケーシング１２の中に同軸に固定されて
いて、同軸の中孔１６を持つ全体的に円筒形の固定子１
４とを有する。ケーシング１２の前側及び後側で適当な
軸受２０ａ、２０ｂによって回転子１８が支持されてい
て、中孔１６の中を軸方向に延び、中孔の軸線の周りに
回転運動をする。図示の特定の例では、回転子１８の軸
部分２２が機械１０の前側端蓋２４から軸方向に延び、
軸部分２２の前側から軸方向に或る距離の所に切込まれ
た凹部からキー２６が半径方向外向きに突出している。

キー２６は、機械１０からの回転動力を供給しようとす
る負荷部材（図面に示してない）、例えば、ファンに切
込まれた対応するキー溝に軸部分２２を固定するのに役
立つ。

後側端蓋２８（第１図）がケーシング１２及び前側端蓋
２４と共に、固定子１４、回転子１８及び関連する導電
巻線を収容して保護する様に作用する。図示例では、機
械冷却ファン３０が、後側端蓋２８の外側に延びる回転
子の短軸部分３２に取付けられていて、ケーシングに空
気簿を差向ける。

第１図に示す場合、固定子１４は強磁性材料の積層板３
４の積重ねで構成される。積層板３４は面を合わせて積
重ね、業界で周知の種々の手段の内のどれかにより、そ
れを圧着して鉄心を形成する。多数（Ｓ＋個）のスロッ
トが固定子１４の軸方向の長さに沿って延び、中孔１６
から半径方向に延びる。これらのスロットに収容する固
定子巻線が端コイル３６を持ち、その一部分を第１図に
示しである。好ましい形式でこの発明を実施した個々の
積層板の詳細を次に説明する。

第１図に示す様に、回転子１８の軸部分２２が機械のケ
ーシング又はハウジング１２から軸方向に延びていて、
前側及び後側軸受２０ａ、２０ｂの間にある軸部分２２
には、回転子積層板４０の積重ねが同軸に固定されてい
る。何組かの導電バー４２が、各々の積層板４０の外周
近くで、回転子１８に形成された多数（８２個）の軸方
向に延びるスロットに通される。バー４２は、１組の末
端リング４６ａ、４６ｂにより、回転子積層板の８２１
ｆｉねの軸方向の両端４４ａ、４４ｂで互いに短絡され
ている。

第１図では、固定子１４の軸方向の端面４８ａ。

４８ｂにある固定子巻線の端コイル３６が、固定子の磁
束の洩れの源である。即ち、固定子巻線によって発生さ
れたが、回転子積層板４０内の導電バー４２と相互作用
しない磁束を発生する。固定子の磁束の洩れは、固定子
巻線（１つ又は複数）が付勢された時に、回転子１８に
加わる合成トルクに寄与しないから、この様な磁束の洩
れは機械１０の動作効率に悪影響を持つ。従って、固定
子の磁束の洩れの潜在的な源を少なくするか或いはなく
すことができる様な手段があれば、回転電気機械を構成
するのに非常に重要であることが理解されよう。

業界では、或る機械の構成基準が知られている。

特に、ＡＮＳ　Ｉ／ＮＥＭＡ基準刊行物番号ＭＣｌ−１
９７８（Ｒ１９８１）によって記載された基準が知られ
ている。

この発明は、業界の基準、特に所謂１８０及び２１０フ
レ一ム寸法構造に関する基準に合致する回転電気機械の
構造を提供することを目的とする。

然し、ここで説明する機械の積層板の寸法は１８０及び
２１０フレ一ム寸法に該当するものであるが、この発明
を種々の寸法及び割合の機械に有利に実施することがで
きることを承知されたい。

第３図では、この発明による１８０又は２１０フレ一ム
寸法の固定子積層板３４が、第７図の表に示した値の外
径ＯＤ及び或る内径ＩＤを持つ全体的に円形の中孔開口
５０・を持っ強磁性材料の平坦な環状板で構成される。

板３４は、中間円周５４から半径方向に延びる、円周方
向に等間隔の多数（Ｓ＋　−２４）のスロット用開口５
２を持っていて、中孔開口５０まで半径方向に延びる多
数（Ｓ＋個）の歯５６を形成する。第３図の実施例では
、積層板３４は固定子積層板であり、この為、・中孔開
口５０が、固定子−回転子空隙の一方の境界を定めると
共に、回転子を受入れる中孔を構成する。

スロット用開口５２は、対応するスロット用開口５２が
互いに連通ずる様に略整合する状態で、同じ様な板３４
を面を合わせて積重ねた時、固定子１４を軸方向に通る
１つ又は更に多くの固定子巻線を収容する様に形成され
ている。第１図及び第２図の組立てた機械１０では、固
定子巻線が、機械１０のｎ（例えば、ｎｍ２，４又は６
等）極動作形式に対応する様に配置されている。固定子
巻線を外部の電源に接続した時、積重ねた積層板３４の
実質的に整合した空隙を構成する周縁の隣りに磁束が発
生され、回転子１８の導電バー４２と相互作用する。

第３図の環状板３４は、中間円周５４と空隙用周縁の間
の歯５６によって限定された歯部分５８を持っている。

板３４の残りの部分は、中間円周５４と外周５９の間で
連続していて、板３４のヨーク部分６０を構成する。

第４図は第３図に示した積層板３４の一部分の拡大図で
ある。具体的に云うと、１つのスロット用開口５２が隣
接する歯５６に囲まれている状態か示されている。舌片
部分６１が隣接する歯５６から円周方向に互いに接近す
る向きに突出して、スロット用開口５２の幅ＷＩｏの口
６２を構成する。

公知の様に、口６２は、機械１０を組立てる時、開口５
２に挿入すべき固定子巻線を形成する個別の導体６４を
口６２から挿入することができるくらいの幅がなければ
ならない。舌片部分６１は、固定子巻線の導体６４を開
口５２によって形成された固定子スロット内の所定位置
にしっかりと保持する巻線閉塞くさび６６を坐着させる
様に作用する。個々の固定子巻線を分離する為、第４図
に示す様に、固定子スロット内に絶縁巻線分離材６８を
配置することができ、固定子スロットの壁に当てて配置
した絶縁波膜７０が、個々の導体６４が、積層板３４を
構成している材料に対してアークを発生し又は短絡しな
い様にする。

この発明の一面では、板３４の外径ＯＤに対する内径Ｉ
Ｄの所定の比に対し、歯５６はスロット用開口５２の面
積に比べて十分幅が広く、固定子巻線が付勢された時の
ヨーク部分６０に於ける磁束密度（ＢＹ＋　）に対する
歯部分５８（第３図）の磁束密度（ＢＴ＋　）の比が、
固定子巻線の所定のｎ極動作に対して略最適になる様に
なっている。

スロット用開口の実際の数（Ｓｌ）は臨界的ではない。

例えば、第３図の積層板３４は２４個のスロットを持つ
場合が示してあり、第７図の寸法は、１８０又は２１０
フレ一ム寸法の機械に用いるのに適している。

この発明の根底の考えは、所望の電力処理能力を持つ回
転電気機械で、積層板３４に対して最大量の強磁性材料
（例えば、鉄）及び最小量の巻線導体、例えば個別の導
体６４を利用することである。

ニーに説明した実施例では、積層板３４のヨーク部分６
０に対する歯部分５８の比は、従来公知の構造と大幅に
異なり、積層板３４の内径と外径との比も同じである。

この為、舌片部分６１は、歯５６が比較的幅が広い結果
として、公知の構造と比べて非常に小さくなる。使う巻
線材料が少なくなることにより、固定子積層板の積重ね
の端面に於ける端コイル（例えば、固定子の端コイル３
６）が−層小さくなり、従って、望ましくない磁束の洩
れは従来の構造より目立って減少する。

第５図はこの発明による１８０又は２１０フレ一ム寸法
の回転子積層板の平面図である。回転子積層板は強磁性
材料の平坦な円形板７０で形成される。板７０は、板７
０の外周の近くで、円周方向に一様な間隔で、半径方向
中心線に対して対称的な多数（例えば、ｎ−１では２８
個）の閉スロット７２を持っている。スロット７２は、
対応するスロット７２が略整合して互いに連通ずる様に
、板７０を面を合わせて積重ねた時、回転子１８の軸線
と略平行に延びる導電バー４２（第１図）を収容する様
に形成されている。各々のスロット７２は、第５図及び
第６図に示す様に、上側スロット領域７４が略矩形であ
る。板の外周７８に隣接する、各々のスロット７２の曲
線又は半円形の縁７６が、スロット７２の半径方向中心
線に対して対称的である。曲線の縁は０．６２５ｍｍ乃
至０゜７５０１１−の半径を持つ半円形である。半円形
の縁７６の終点８０ａ、８０ｂが、板７０の相隔たる略
平行な辺８２ａ、８２ｂの端と一致する。辺８２ａ、８
２ｂが回転子積層板７０の中心Ｃに向かう方向に同じ距
離Ｌ１だけ延びる。こうして、縁７６と外周７８の間に
板７０の架橋区域８４が形成される。

第５図及び第６図に見られる様に、縁７６及び。

平行な辺８２ａ、８２ｂによって構成された各々のスロ
ット７２の」二部が、スロットの底部に開口する。この
底部は略三角形であって、半径方向中心線に対して対称
的である。基線Ｂから、辺８２ａ＋８２ｂの両端が第１
の半径Ｒ１で連続的に湾曲して、約９０度の円弧にわた
って、中心線から遠ざかる向きに発散し、その後板７０
の中心Ｃに向かって、約９０度の円弧にわたって第２の
半径Ｒ２で゛湾曲して１組の点８４ａ、８４ｂにくるこ
とは、第６図に示す通りである。この１組の点から、板
７０の相隔たる真直な辺８６ａ、８６ｂが、板の中心Ｃ
に向かって、半径方向に測った距離Ｌ２にわたって互い
に接近する向きに収斂し、点８８ａ、８８ｂで終端する
。別の曲線又は半円形の縁９０が点８８ａ、ｇｇｂを結
んでいる。

ここで固定子及び回転子の両方の積層板に関連して、「
打抜き直径」及び「直径」について云うと、「打抜き直
径」は、打抜きプレスによって「打抜いたまま」を意味
し、仕上げ面を構成する空隙を設定する為の仕上げ作業
を考慮に入れていない。例えば、約ｒ１０２ｍｍＪの回
転子積層板の直径は、１０２關の打抜いたままの公称直
径を持つ積層板と共に、完成された回転子の中に積重ね
られていて、仕上げ外径が１０２ｍｍより若干小さく、
こうして機械１０の回転子と固定子鉄心の間に適当な空
隙が保たれる様にした回転子積層板をも含む。

下記の表１は、ＮＥＭＡ１８０フレーム基準に従って構
成された２極３相回転電気機械１０に対する固定子積層
板３４及び回転子積層板７０の両方の寸法の好ましい値
を示す。

表　　　　１ 打抜き外径　　　　　　　　２０３ｍｍ打抜き内径　　
　　　　　　１０２鰭 スロツト５２の数（Ｓ＋）　　２４ 歯幅Ｔ＋　　　　　　　　　　　７．２５０ｍｍスロッ
ト幅６２　（ＷＩ口）　　　　２．６００ｍｍ回転子積
層板７ｏ 打抜き外径　　　　　　　　１０２＋ｅｍ打抜き内径　
　　　　　　　３４．４６８關スロツト７２の数（Ｓ２
）　　２Ｂ 縁７６の半径　　　　　　　０．６２５ｍｍ長さＬ＋　
　　　　　　　　　　　６．１１：３＋＋ｓ半径Ｒ１及
びＲ２０，７６２１１１１１長さＬ２　　　　　　　　
　　　１１．６４４１＋１縁９０の半径　　　　　　　
０．７６２ａ＋ｍ下記の表には、２極３相のＮＥＭＡ２
１０フレーム基準の場合の板３４．７０に対する好まし
い値を示す。

表　　　　２ 打抜き外径　　　　　　　　２４２關 打抜き内径　　　　　　　　１２２ｍ スロット５２の数（Ｓ＋）　　２４ 歯幅Ｔ１　　　　　　　　　８．５００ｍｍスロット６
２の幅（Ｗｈｏ　）　　３．　２００ｍｍｍｍ回転層積
７０ 打抜き外径　　　　　　　　１２２ｗ 打抜き内径　　　　　　　　４２．８３６ｍｍスロット
７２の数（Ｓ２）　　２Ｂ 縁７６の半径　　　　　　　０．７５０鰭長さＬ＋　　
　　　　　　　　　　６．４８８ｍｍ半径Ｒ１及びＲ＝
　　　　　　０．７６２ｍｍ長さＬ２　　　　　　　　
　１６．９３６關縁９０の半径　　　　　　　０．７６
２ｍｍ第７図は、ＮＥＭＡ１８０及び２１０フレ一ム寸
法の２極交流誘導電動機に対する、表１及び２に示した
この発明の寸法を持つ積層板に関連する物理的な定数、
関係及び比を、それと一番近い従来公知の形式と比較し
た図表である。公知の値との比較の為、具体的な測定値
はインチに換算しである。ｉ７図には、固定子のスロッ
トの正味及び総体面積に固定子内のスロットの数（Ｓｌ
）を乗じた値が含まれている。正味スロット面積（ＡＳ
ＬＯＴ−ＮＥＴ）は総体スロット面積（ＡＳＬＯＴ−Ｇ
ＲＯ５Ｓ、第３図参照）からスロットの内張り、分離材
及びくさびが占める面積を差引くと共に、巻線を挿入す
る為に利用することができない口の所の面ｆａ（第４図
参照）を差引いたものである。

第７図から、この発明の積層板は、従来の対応する積層
板よりも外径に対する内径の比が一層小さい他に、歯幅
が、従来の積層板よりも全般的に一層人きいことが認め
られよう。回転子のスロット数（Ｓ２）に回転子の歯幅
（Ｔ２）を乗じた積を、固定子のスロット数（Ｓｌ）に
固定子の歯幅（Ｔ１）を乗じた積で除した値は、１８０
及び２１０フレ一ム寸法では、０．８２５乃至０．９０
の範囲にあることが好ましい。第７図の例では、両方の
場合の比が０．８５０である。

ｉ７図は、改良された積層板を限定するのに使われる種
々の比の具体的な数値を示している。比ＩＤ１０Ｄは、
固定子積層板の内径と外径との比を表わし、この発明の
積層板で使われる鋼よりも、強磁性材料の量の方が大き
いことを表示している。

比ＴＩ　／Ｔ８は、中孔の円周に対する固定子積層板の
歯幅（Ｔ１）の比を固定子のスロット数８１で除した値
である（Ｔｓ−瓦ｘｌＤ／！ｌｚ）。

これは実効的に歯幅の表示である。値ＢＴ＋／ＢＹ１は
、歯及びヨークの磁束が同じであると仮定すれば、これ
は大体近い近似であるが、ヨークの磁束密度に対する歯
の磁束密度を表わす為に用いることができる。この比は
、両射ヨーク比の表示である。この比は、ｎを極数、Ｙ
ｌを第３図に示す寸法、Ｓｌ及びＴ１を前に定義した数
として、式ＢＴ＋　／ＢＹ＋　−（７１ＳＸｎＸＹ１　
）　／　（Ｓ＋　ＸＴ＋）によって、固定子積層板から
幾何学的に決定することもできる。

こうして得られたこの発明の積層板は、種々の数値の相
互作用の結果であることに注意されたい。

この為、夫々の数値が実施例ごとにいつも変わるのでは
ない。然し、その結果は、この発明の根底の考えと一致
しており、それは前に述べた様に、最大量の積層板材料
を利用すると共に、最小量の巻線（即ち、銅）材料を使
うことである。

この発明に従って構成された積層板を用いる機械は、対
応する公知の機械と比較する時、馬力対容積比が大きく
なった。勿論、効ｉに応じて変化が起こる。下記の表３
は、この発明による積層板を用いた２極交流誘導電動機
と従来の対応する電動機に対する、百分率効率及び電磁
容積を比較したものである。

表　　　　３ ５（ＬＯＥＦＦ）　８７．２８Ｂ、９２．７５２．２７
５（ＩＩＩＩＥＦＦ）　９０．１９０．４　Ｌ６７３．
３０７．５（ＬＯＥＦＦ）　８７．５８７．７３．２１
２．６８７．５（旧ＥＦＰ）　　９０．７　９０．９　
　４．１２　　３．７０１０（ＬＯＥｒ’Ｆ）　９０．
２９１．１５．０５４．８８ｔｏ（ＩＩＩＥＦＰ）　９
１．５９３．３５．９９７．６１１５（ＬＯＥＰＦ）　
９０．７９１．４５．９９５．２７１５（ＩＩＩＥＰＦ
）　９２．０９２．４５，９９７．０３※　關３　Ｘ１
０−６．即ち、表の数値２．７５は２．７５（１０６）
龍３を示す。表の数値２．２７は２．２７（１０’　）
　ｔａ鳳３を表わすというふう１こなる。

この発明の積層板では、比較的幅の広い歯を使うことに
より、所定の寸法及び電力の機械に対する磁束密度の飽
和を、従来の構造よりも一層短い積層板の積重ねを用い
て達成することができる。

従って、この発明による機械の電磁容積（００）　２Ｌ
は、全般的に大体同じ効率又は更に良い効率で、従来の
機械に於ける容積よりも小さい。ｌ０ＨＰの高効率電動
機では、−層大きな容積を使ったが、効率はむしろ大幅
に改善された。高効率１５ＨＰ電動機では、損失が一層
大きい一層低廉な鋼を使ったので、容積が一層大きくな
り、効率の改善は僅かしかなかったが、コストの節約は
大きく、これはこの発明の設計を用いなければ達成する
ことができない。−層幅の広い又は平坦な歯を使うこと
により、この発明の機械では、固定子及び回転子積層板
の間の空隙の磁束密度が比較的高くなる。

この為、所定の機械寸法で、回転子からはより大きなト
ルクが発生される。

積層板に関連して又はこの積層板から作られた構造（例
えば、「鉄心」、固定子等）に関連してこの明細書で用
いた「全体的に円筒形」、「略丸い」及び「環状」と云
う言葉は、周縁に配置された「キー溝」、マーカ用切欠
き、生産方法による平坦部（例えばジグザグ形打抜き線
によって起こる）等が存在す４為に、「真に丸い」形を
持たない積層板、鉄心等をも包括的に含むものである。

以上の説明はこの発明の好ましい実施例を表わすもので
あるが、当業者であれば、この発明の範囲内で、種々の
変更を加えることができることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を用いることができる回転電気機械の
一部分を断面で示した側面図、第２図は第１図の機械の
正面図、第３図は第１図及び第２図の機械の固定子鉄心
を形成する為の積層板の平面図、第４図は第３図の固定
子積層板の一部分の拡大図、第５図は第１図及び第２図
の機械の回転子を形成する為の別の積層板の平面図、第
６図は第５図の回転子積層板の一部分の拡大図、第７図
は、ＮＥＭＡ１８０及び２１０フレーム寸法基準による
第３図及び第５図の積層板に関連する的な関係及び比を
、公知の積層板のパラメー比較したデータを示す図表で
ある。 ［主な符号の説明］ １２：ケーシング １４：固定子 １６：中孔 １８：回転子 ３４：環状板 ３６：端コイル ４２：導電バー ５０：中孔開口 ５２ニスロツト ５４：中間円周 ５６：歯 ５８：歯部分 ５９：外周 ６０：ヨーク部分 ６４：固定子巻線導体 ［鴎、１ １”ｌｃｔ、　３ Ｆ＋ｃ、、　７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、全体的に円筒形のケーシングと、該ケーシング内に
   固定されていて、円筒形の中孔を持ち、強磁性材料の積
   層板で構成された固定子鉄心と、前記中孔から半径方向
   に延び且つ全体的に前記鉄心に沿って軸方向に延びる固
   定子スロット内に埋設され、当該巻線の端コイルが前記
   固定子中孔の端面を超えて延びる様な固定子巻線と、強
   磁性材料の回転子積層板で構成されていて、前記固定子
   巻線が付勢された時に、当該回転子の外周と固定子鉄心
   の内周の間の空隙に発生される磁界と相互作用する導電
   手段を持ち、回転運動ができる様に前記中孔に支持され
   ている回転子とを持つ回転電気機械に於いて、各々の固
   定子積層板が、予め選ばれた外径を持つと共に、予め選
   ばれた内径を持つ全体的に円形の内側開口を持つ強磁性
   材料の平坦な環状板で構成されており、前記内側開口は
   、同じ様な板を互いに面を合わせて積重ねた時に固定子
   中孔を形成し、前記板は円周方向に一様な間隔の多数の
   スロットを持っていて、該スロットが中孔から半径方向
   外向きに前記板の中間円周まで延びていて、該スロット
   の間に歯を限定し、該スロットは、同じ様な板にある対
   応するスロット用開口を互いに連通する様に略整合させ
   て板を積重ねた時、前記固定子スロットを形成し、前記
   環状板は前記中間円周と前記円形内側開口の間に前記歯
   によって限定された歯部分、及び前記板の中間円周及び
   外周の間に限定されたヨーク部分を持っており、各々の
   前記回転子積層板は強磁性材料の平坦な円形板で構成さ
   れており、該円形板の外周近くの領域には、円周方向に
   等間隔で半径方向に延びる多数の閉スロットがあり、該
   スロットは、対応するスロットを互いに連通する様に同
   じ様な板を面を合わせて積重ねた時、回転子に沿って軸
   方向に延びる導電部材を収容する様に形成されており、
   前記固定子積層板の環状板の予め選ばれた外径に対する
   予め選ばれた内径の所定の比に対し、前記歯は前記スロ
   ット用開口の面積に比べて十分幅が広く、固定子巻線が
   付勢されたことに応答して、前記ヨーク部分に於ける磁
   束密度に対する前記歯部分の磁束密度の比が、前記固定
   子巻線の所定のｎ極動作形式に対して最適になる様にし
   た回転電気機械。 ２、各々の回転子スロットが、前記回転子積層板の周縁
   に隣接する上側スロット領域に、半径方向中心線に対し
   て対称的に形成された曲線の縁によって限定されており
   、該曲線の縁の終点が前記上側スロット領域の相隔たる
   略平行な辺の端と一致し、該辺は前記回転子の円形積層
   板の中心に向かう方向に同じ距離だけ延びて、前記曲線
   の縁と共にスロットの上部を限定し、該上部が、略三角
   形であって前記半径方向中心線に対して対称的なスロッ
   トの底部に開口している請求項１記載の回転電気機械。 ３、前記固定子巻線が前記所定のｎ極動作形式に対し、
   固定子スロット内に収容された最小限の数の導体で構成
   されていて、この為、前記固定子の端面に於ける前記端
   コイルからの磁束の洩れを大幅に少なくした請求項１記
   載の回転電気機械。 ４、ｎが２であり、前記固定子積層板を形成する環状板
   の外径に対する内径の比が、約０．５０２５乃至０．５
   ０４の範囲内であり、前記磁束密度の比が約１．１０で
   ある請求項１記載の回転電気機械。 ５、前記固定子積層板の外径が約２０３ｍｍである請求
   項４記載の回転電気機械。 ６、前記固定子積層板の外径が約２４２ｍｍである請求
   項４記載の回転電気機械。 ７、予定の寸法の予め選ばれた数のスロットを持つ回転
   子積層板から作られた回転子と、固定子積層板で作られ
   た固定子鉄心とを有し、該固定子鉄心は固定子巻線が付
   勢される際にｎ極動作形式になる様に巻装されており、
   各々の固定子積層板は、所定の外径及び或る内径を持つ
   全体的に円形の中孔用開口を持つ強磁性材料の平坦な環
   状板で構成され、各々の環状板は該板の中間円周から半
   径方向に延びる、円周方向に一様な間隔の多数のスロッ
   ト用開口を持っていて、前記板の空隙用周縁まで半径方
   向に延びる多数の歯を形成し、前記スロット用開口は、
   対応するスロット用開口が互いに連通する様に同じ様な
   環状板を面を合わせて積重ねた時に、積層板の積重ねを
   軸方向に通る導電要素を収容する様に形成されており、
   該導電要素が前記ｎ種動作形式に対応する様に配置され
   ており、電流が前記導電要素を付勢する時に該導電要素
   の周囲に磁束が発生され、前記環状板は前記中間円周及
   び前記内周の間の歯によって限定された歯部分、及び前
   記中間円周と前記内周に対して半径方向に向かい合う板
   の外周との間の板の略連続的な面によって限定されたヨ
   ーク部分を持っており、各々の回転子積層板は、当該板
   の外周近くの領域を半径方向に延びる、円周方向に等間
   隔の多数の閉スロットを持つ強磁性材料の平坦な円形板
   で構成され、該スロットは、対応するスロットが互いに
   連通する様に同じ様な板を面を合わせて積重ねた時に、
   回転子に沿って略軸方向に延びる導電部材を収容する様
   に形成されており、回転子のスロット数に回転子の歯幅
   を乗じた積を第１の値とし、固定子のスロット数に固定
   子の歯幅を乗じた積を第２の値とする時、第２の値に対
   する第１の値の比が０．８５０乃至０．９０の範囲内で
   ある回転電気機械。 ８、各々の回転子スロットが、前記円形板の周縁に隣接
   する上側スロット領域にあって半径方向中心線に対して
   対称的に形成された曲線の縁によって限定され、該曲線
   の縁の終点が前記上側スロット領域の相隔たる略平行な
   辺の端と一致し、該辺が円形板の中心に向かう方向に同
   じ距離だけ延びて、前記曲線の縁と共にスロットの上部
   を限定し、該上部が、略三角形であって前記半径方向中
   心線に対して対称的なスロットの底部に開口する請求項
   ７記載の回転電気機械。 ９、前記回転子積層板の各々の閉スロットの曲線の縁が
   半円形であって、その半径が約０．６２５ｍｍ乃至０．
   ７５０ｍｍの範囲内である請求項１記載の回転電気機械
   。 １０、前記回転子積層板の各々の閉スロットの曲線の縁
   が半曲線であって、その半径が約０．６２５乃至０．７
   ５０ｍｍの範囲内である請求項７記載の回転電気機械。 １１、各々の回転子スロットの上側スロット領域の前記
   相隔たる平行な辺が、約６．１１３ｍｍ乃至６．４８８
   ｍｍの範囲内の距離だけ延び、各々回転子スロットの底
   部が約１１．６４４ｍｍ乃至１６．９３６ｍｍの範囲内
   の距離だけ延びている請求項２記載の回転電気機械。 １２、各々の回転子スロットの上側スロット領域の前記
   相隔たる平行な辺が約６．１１３ｍｍ乃至６．４８８ｍ
   ｍの範囲内の距離だけ延び、各々の回転子スロットの底
   部が約１１．６４４ｍｍ乃至１６．９３６ｍｍの範囲内
   の距離だけ延びている請求項７記載の回転電気機械。