JPH01270747A - 回転子 - 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 この発明は回転電気機械、更に具体的に云えば、大形回
転電気機械の界磁回転子に関する。

１形式の大形回転電気機械は磁気材料を鍛造した回転子
を用いており、この回転子にスロットを加工して、所望
の磁束パターンを発生する様に相互接続した、電流を通
す金属の界磁導体を収容する。回転子を軸線の周りに回
転させて、磁束パターンを固定子内の導体と相互作用さ
せることにより、（発電機の場合は）回転トルクに応答
して電力を発生し、或いは入力電気エネルギに応答して
トルクを発生する。

回転子内に発生することが出来る界磁磁束の大きさが、
界磁導体の最大許容電流によって制限される。この制限
は、界磁巻線をどの温度まで上げてよいかに関係する。

巻線から熱を散逸する手段を設けることにより、最大電
流を増加することが出来る。この冷却が、この発明の取
上げる問題であるが、その１つの方法は、巻線を収容す
るスロットの下側で、回転子内に設けた小スロットの通
気通路に冷却ガスを流すことである。流路が小スロット
から半径方向外向きに巻線内の冷却材開口を通って、巻
線から抵抗による熱損失を散逸する。

小スロットは導体を収容する主スロットより一層小さい
断面に形成するのが普通である。小スロットと主スロッ
トの間にある小スロット争カバーが、導体並びにその上
方にあるその他の要素を支持すると共に、大地に対して
導体を絶縁し、主スロットの内張りとなるスロット・ア
ーマの界面になる。

回転子のスロットの加工は、各々のスロット内に２種類
のスロットの幅、即ち導体を通すスロットと、それより
幅の狭い小スロットを形成する必要がある為に、複雑に
なる。更に、小スロット・カバーには、その中を流れる
冷却ガスが小スロットから巻線に通過出来る様にする為
の孔を加工する必要がある。更に、小スロット・カバー
が主スロットの内張りとなるスロット・アーマとの界面
になると共に、大地に対する電気絶縁となると云う条件
により、小スロット・カバーは複雑な形状を持ち、その
結果コストが高くなる。

発明の目的と要約 この発明の目的は、回転電気機械の回転子のスロットに
通気通路を形成する技術として、従来の欠点を解決する
技術を提供することである。

この発明の別の目的は、回転電気機械の回転子に対し、
従来の機械の小スロット・カバーの作用に代る小スロッ
ト・ライナを提供することである。

この発明の別の目的は、回転電気機械の回転子に対し、
特に回転子を組立てる間、上向きに開放した形の末端が
スロット内に配置される巻線を支持する様な小スロット
・ライナを提供することである。

この発明の別の目的は、回転電気機械の回転子に対する
小スロット・ライナとして、スロット・アーマとの界面
になる手段を含む小スロット・ライナを提供することで
ある。

簡単に云うと、この発明は回転電気機械の回転子のスロ
ットの底部に配置されるＵ字形小スロット参ライナを提
供する。導体並びに絶縁層の８２重ねが、製造の間、小
スロット・ライナのアームによって支持される。小スロ
ット−ライナが、下側の導体と共に、導体に対してガス
状冷却月を運ぶ冷却材流路を構成する。スロット・アー
マがスロットの側面の内張りとなり、その場所で小スロ
ット・ライナにより、遠心力による加速度に対抗して保
持される。１実施例では、スロット・アーマは小スロッ
ト・ライナの下を完全に通る。別の実施例では、スロッ
ト・アーマが２つの部材で構成され、その各々が小スロ
ット・ライナに固定される。

この発明の実施例では、回転電気機械に対する回転子が
、該回転子の半径方向に伸びる複数個の縦方向のスロッ
トを持ち、各々のスロットに複数個の導体が設けられ、
該複数個の導体の下に小スロット・ライナがあり、該小
スロット・ライナは複数個の導体に向って半径方向外向
きに伸びる第１及び第２のアームを持ち、該小スロット
・ライナが複数個の導体の内の下側の導体と共に、複数
個の導体の下方に冷却材開口を構成し、第１及び第２の
アームが、少なくとも回転子を組立てる間、複数個の導
体を支持し、スロット・アーマがスロット及び複数個の
導体の３間で、スロットの第１及び第２の側面に沿って
半径方向に伸び、第１の手段がスロット・アーマの半径
方向内側部分を遠心力による加速度によって外向きに押
されない様に保持し、第２の手段がスロット内の複数個
の導体を遠心力による加速度によって外向きに押されな
い様に保持する。

この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び利点は、
以下図面について説明するところから明らかになろう。

図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数字を用い
ている。

好ましい実施例の詳しい説明 第１図について説明すると、従来の回転電気機械の回転
子１０が鍛造回転子１２を有する（その一部分しか示し
てない）。この回転子には複数個の縦方向のスロット１
４（１つだけ示す）が設けられている。参考の為、鍛造
回転子１２の円周方向の外面１６を図面に示しである。

スロット１４が主部分１８及び小スロット２゜を有する
。普通、小スロット２ｏの幅は主部分１８の幅よりも小
さい。中間の絶縁層２４によって互いに絶縁された複数
個の導体２２が主部分１８に配置される。小スロット・
カバー２６が、主部分１８及び小スロット２０の幅が異
なることによって構成された肩２８に乗っかる。冷却材
開口３０が全体的に小スロット・カバー２６の中心に設
けられる。小スロット２０の冷却ガスの流れが、冷却材
開口３０を通り、そこから導体２２、絶縁層２４、沿面
距離ブロック３６及びばち形くさび４２にある普通の冷
却材開口（図面に示してない）を通って、外周面１６に
向う。普通、空気又は水素を冷却ガスとして使う。

スロット・アーマ半分３２．３４で構成されるスロット
・アーマが、スロット１４を内張すして、導体２２が鍛
造回転子１２に接地されるのを防ぐ。

普通の沿面距離ブロック３６を導体２２及び絶縁層２４
からなる積重ねの上に配置して、導体２２からばち形く
さび４２への沿面放電を防止する。

第１及び第２のばち形溝孔３８．４０がばち形くさび４
２と係合して、回転子１０が普通の高速回転をしている
時の半径方向外向き（図面で見て上向き）の遠心力の力
に抵抗し、こうしてスロット１４の中味全体を所定位置
に確保する。

小スロット・カバー２６が脚４４．４６を持っていて、
一番下の導体２２からスロット１４の側面への沿面放電
を防止する。更に、小スロット・カバー２６が第１及び
第２の側面溝孔４８．５０を持っている。側面溝孔４８
がスロットφアーマ半分３２の直角部分５２の端を受入
れる。同様に、側面溝孔５０がスロット・アーマ半分３
４の直角部分５４の端を受入れる。スロット・アーマ半
分３２の上端５６が沿面距離ブロック３６の縁にある凹
部５８にはめられる。同様に、スロット・アーマ半分３
４の上端６ｏが、沿面距離ブロック３６の反対側の縁に
ある凹部６２にはめられる。別の実施例では、凹部５８
．６０を省略して、スロット・アーマ半分がばち形くさ
び４２までの距離の略全体にわたって伸びていてよい。

スロット・アーマ半分３２．３４は剛性のもの又は剛性
でないものである。剛性の形式のスロット・アーマは、
硬化樹脂結合剤中の繊維マトリクスを含む。剛性でない
形式のものは、例えばノメックスと云う商品名で販売さ
れている紙状の不織ポリアミド材料を含む。特に剛性で
ないスロット・アーマを使う時、遠心力による加速度に
より、スロット・アーマ半分３２．３４が半径方向外向
き（図面で見て上向き）に移動しない様にする手段が必
要である。図示の実施例では、この手段は、直角部分５
２．５４を夫々側面溝孔４８．５０に結合又は接着する
ことによってなされている。剛性を持つスロット・アー
マの剛性が、直角部分５２．５４を結合又は接着する必
要性を少なくするが、この結合又は接着を実施して、遠
心力による加速度に対する低抗力を改善することが出来
る。・この明細書の冒頭で述べた様に、第１図に示す従
来の装置は、小スロット・カバー２６の作用を果す為に
、比較的複雑で、その為高価な装置を必要とする。更に
、小スロット２０が主部分１８よりも幅が小さいと云う
普通の条件が、スロット１４を製造するのに必要な加工
を複雑にし、そのコストを高める。この発明では、小ス
ロット・カバー２６の作用は、回転子１０を製造する間
、導体２２及び絶縁層２４を支持すること、動作中、ス
ロットゆアーマ半分３２．３４を遠心力による加速度に
対抗して支持すること、及び動作中、導体２２を鍛造回
転子１２から絶縁することからなると認定した。遠心力
による加速度が、運転中、導体２２及び絶縁層２４を半
径方向外向きに押すことが判った。従って、導体２２及
び絶縁層２４を下向き（半径方向内向き）の力に対抗し
て支持する作用は、製造の間だけ必要であり、この力が
加えられると、導体２２が鍛造回転子１２内に押し固め
られる。そこでこの発明では、小スロット・カバー２６
の全ての作用は、必要とされる作用を実施し又は改善し
ながら、加工及び組立てを簡単にする様な異なる形式で
実現出来ることが判った。

第２図について説明すると、この発明の１実施例の回転
子６４が鍛造回転子６６を持ち、その中に複数個の縦方
向のスロット６８（１つだけ示す）が設けられている。

スロット６８は上から下まで全体的に一様な幅を持つこ
とが認められよう。Ｕ字形小スロット・ライチア０が、
底部７２及び第１及び第２のアーム７４．７６を持って
いる。−体のスロット・アーマ７８が完全にアーム７４
の下を通る。導体２２及び絶縁層２４が、製造中、最初
はアーム７４．７６の末端の上に支持されている。使う
時、これ以上の実質的な支持を必要としない。随意選択
により、スロット・アーマ７８はＵ字形小スロット拳ラ
イナ７０の外側に結合又は接着することが出来る。

Ｕ字形小スロット・ライチア０が一番下の導体２２と共
に、冷却材流路８０を限定する。図面に示してないが、
導体２２及び絶縁層２４を通る普通の冷却材流路が、冷
却材流路８０からの冷却材がその中を通れる様にする。

スロット・アーマ７８が完全にＵ字形小スロット・ライ
チア０の下を通るから、スロット−アーマ７８の半径方
向外向きの移動に対する抵抗が得られる。これは堅固で
ないスロット・アーマの場合、特に望ましい。スロット
・アーマ７８が完全に導体２２及びＵ字形小スロット・
ライナ７０の周りを通るから、第１図に示した従来の装
置で起る様な対地沿面通路が防止される。

第２図に基づく別の実施例では、Ｕ字形小スロット・ラ
イチア０は、絶縁材料にする代りに、例えば銅の様な導
電材料にすることが出来る。この実施例では、Ｕ字形小
スロット学ライナ７０を導体として使うことが出来る。

アーム７４．７６と一番下の導体２２との間に絶縁体（
図面に示してない）が必要である。

次に第３図について説明すると、この発明の別の実施例
の回転子８２が、複数個のスロット８６（１つだけ示す
）を持つ鍛造回転子８４を有する。

底部９０及び第１及び第２のアーム９２．９４を持つＵ
字形小スロット・ライナ８８を用いる。アーム９２．９
４は四部９６．９８を持ち、その中にスロット・アーマ
半分１０４，１０６の端１００．１０２が結合され、接
着され又はその他の形で固定される。これまでの実施例
と同じ様に、Ｕ字形小スロット・ライナ８８が、一番下
の導体２２と共に冷却材流路１０８を構成する。

第３図の実施例はスロット・アーマがＵ字形小スロット
・ライナの周りに巻付けられると云う特徴がなく、その
為、スロット・アーマ半分１０４゜１０６をＵ字形小ス
ロット・ライナ８８に固定することを必要とするが、用
途によっては、これでも満足し得るものであり、スロッ
ト・アーマ半分１０４．１０６を遠心力による加速度に
対抗して保持する結合技術が十分にあると考えられる。

第４図について説明すると、この発明の別の実施例によ
る回転子１１０がこれまでの実施例と同じ様に、複数個
のスロット１１４を持つ鍛造回転子１１２を含む。スロ
ット・アーマが第１及び第２のスロット・アーマ半分１
１６，１１８で構成される。Ｕ字形小スロットやライナ
１２０が、これまでの実施例と同じく、スロット１１４
の底に配置される。スロットφアーマ半分１１６の包込
み部分１２２がＵ字形小スロット・ライナ１２０の下側
の途中まで入り込み、任意の便利な手段１９よってそれ
に対して固定される。同様に、スロット・アーマ半分１
１８の包込み部分１２４が、Ｕ字形小スロット・ライナ
１２０の下側に途中まで入り込み、任意の便利な手段に
よってそれに対して固定される。他の点では、回転子１
１０はこれまでの実施例と同じであり、その説明は省略
する。

当業者であれば、スロットに１種類の幅を用いることが
、この発明の必要な制約ではないことが理解されよう。

遠心力の加速度による最も大きい応力集中は、スロット
の底で起る。ある回転子では、スロットの底は、この領
域に於ける強度を一層大きくしておく為に、半径方向外
側の部分より幅を狭くすべきである。この発明の範囲は
この様な実施例をも含むものである。

第５図には、第２図と同様な１実施例の回転子６４′が
示されているが、スロット６８′が全体的に梯形の底面
１２６を持っている。Ｕ字形小スロット・ライナ７０′
及びスロット・アーマ７８′がこの形と同形になり、全
体的に梯形断面を持つ冷却材流路８０′を構成する。ス
ロット６８′のアングル形の部分は、応力が最高のこの
領域に於ける強度を強める為の金属を増やして、半径方
向外向きの加速度に抵抗する。スロットの底のこの他の
形としては、■字形、円弧形、アームを延長した円弧形
及び楕円形がある。

図面についてこの発明の好ましい実施例を説明したが、
この発明がこれらの実施例そのものに制約するものでは
なく、当業者であれば、特許請求の範囲によって定めら
れたこの発明の範囲内で種々の変更を加えることが出来
ることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転電気機械の回転子のスロットの断面図で、
従来の小スロットφカバーを示している。 第２図は回転電気機械の回転子のスロットの断面図で、
この発明の１実施例の小スロット・ライナを示している
。第３図は回転電気機械の回転子のスロットの断面図で
、この発明の別の実施例の小スロット・ライナを示して
いる。第４図は回転電気機械の回転子のスロットの断面
図で、この発明の更に別の実施例の小スロット−ライナ
を示している。第５図は第２図と対応する回転子のスロ
ットの断面図であるが、スロットの底及びスロット・ラ
イナは梯形を持っている点が異なる。 主な符号の説明 ２２：導体 ３６：沿面距離ブロック ４２：ばち形くさび ６８ニスロツト ７０：小スロット・ライナ ７４．７６：アーム ７８ニスロツトΦアーマ ８０；冷却材流路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転電気機械の回転子に於て、該回転子の半径方向
   に伸びる複数個の縦方向のスロットを持っていて、各々
   のスロットに複数個の導体が設けられ、該複数個の導体
   の下に小スロット・ライナを設け、該小スロット・ライ
   ナは前記複数個の導体に向って半径方向外向きに伸びる
   第１及び第２のアームを有し、前記小スロット・ライナ
   は、前記複数個の導体の内の下側の導体と一緒に、前記
   複数個の導体の下方に冷却材開口を構成し、前記第１及
   び第２のアームは、少なくとも回転子を組立てる間、前
   記複数個の導体を支持し、更に、前記スロット及び前記
   複数個の導体の間で、前記スロットの第１及び第２の側
   面に沿って半径方向に伸びるスロット・アーマと、該ス
   ロット・アーマの半径方向内側部分を遠心力による加速
   によって外向きに押されない様に保持する第１の手段と
   、前記スロット内の複数個の導体を遠心力による加速度
   によって外向きに押されない様に保持する第２の手段と
   を有する回転子。 ２、前記小スロット・ライナが全体的にＵ字形断面を持
   つ請求項１記載の回転子。 ３、前記第１の手段は、前記スロット・アーマが１個の
   部材であって、その中間部分が前記スロット・ライナの
   底辺及び側面に巻かれることによって構成されている請
   求項１記載の回転子。 ４、前記第１の手段は、前記スロット・アーマが第１及
   び第２のスロット・アーマ半分を含んでいて、前記第１
   の半分を第１のアームに固定する第１の手段、及び前記
   第２の半分を第２のアームに固定する第２の手段を持つ
   ことによって構成されている請求項１記載の回転子。 ５、前記第１及び第２の固定する手段が、接着を含む請
   求項４記載の回転子。 ６、前記第１及び第２の固定する手段が、前記第１及び
   第２のスロット・アーマ半分の少なくとも末端を前記ス
   ロット・ライナの下に配置することによって構成される
   請求項４記載の回転子。 ７、前記第１の手段が、第１の端部を前記スロット・ア
   ーマの半径方向内側部分の下に曲げることを含み、前記
   第２の手段が第２の端部を前記スロット・ライナの半径
   方向内側部分の下に曲げることを含む請求項１記載の回
   転子。 ８、前記第１の手段が前記第１及び第２の半分をスロッ
   ト・アーマに接着する手段を含む請求項７記載の回転子
   。 ９、前記スロットが一様な幅を持つ請求項１記載の回転
   子。 １０、前記スロットが梯形の半径方向内側部分を含む請
   求項１記載の回転子。 １１、前記スロットの内側部分が前記冷却材開口の領域
   で縮小している請求項１記載の回転子。