JPH07177695A - 高速回転電機のステ−タウェッジの構造 - Google Patents

高速回転電機のステ−タウェッジの構造

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JPH07177695A
JPH07177695A JP34471793A JP34471793A JPH07177695A JP H07177695 A JPH07177695 A JP H07177695A JP 34471793 A JP34471793 A JP 34471793A JP 34471793 A JP34471793 A JP 34471793A JP H07177695 A JPH07177695 A JP H07177695A
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JP
Japan
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stator
rotor
shape
wedge
surface portion
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Application number
JP34471793A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Yashiki
勉 矢敷
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/12Machines characterised by means for reducing windage losses or windage noise

Landscapes

  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転電機の騒音の発生量を低減できるス
テ−タウェッジの構造を提供すること。 【構成】 内径側にロ−タコイル,ロ−タダクトピ−ス
及びロ−タウェッジ等を備えたロ−タと,外径側にステ
−タコイル,ステ−タダクトピ−ス及びステ−タウェッ
ジ1A等を備えたステ−タより成る高速回転電機におい
て,ステ−タウェッジ1Aの形状を,半楕円形等のロ−
タの回転により生じる風の向きに対して,抵抗の小さい
曲面部又は平面部を有する形状に形成するように構成し
た。この場合,上記ステ−タウェッジは,ステ−タ鉄心
のスロットに装着される区間は略台形形状として,ステ
−タダクトに配置される部分だけ半楕円形等のロ−タの
回転により生じる風の向きに対して,抵抗の小さい曲面
部を有する形状に形成するのが望ましい。なお,これに
代え,軸方向の全長に亙る断面形状を半楕円形等のロ−
タの回転により生じる風の向きに対して,抵抗の小さい
曲面部又は平面部を有する形状に形成するようにしても
良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は4極タ−ビン発電機等の
高速回転電機のステ−タウェッジの構造に関するもの
で,特に,ダクト部において発生するサイレン音等の騒
音の発生量を低減するようにしたステ−タウェッジの構
造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高速回転電機の回転部主要構造を
半径方向に切断して図6に示す。半径方向内側にロ−タ
9が,その外側に一定のエアギャップ11を隔ててステ
−タ5が対向配置されている。ステ−タ5のスロットに
はステ−タコイル2が円周方向に一定間隔で複数個配置
されている。1はステ−タウェッジである。またロ−タ
9のスロットにはロ−タコイル7が収納され,このロ−
タコイル7はそれぞれの半径方向外側でワニス等により
接着したロ−タウェッジ6によってロ−タ9のスロット
内に固定されている。8はロ−タ9の鉄心の軸方向に所
定間隔で設けられたロ−タダクトピ−スで,隣合うロ−
タコイル7のそれぞれ中間部には半径方向に長手方向を
向けて配置され,このロ−タ9の回転時にダクト部に風
を導き冷却を行う。ステ−タ5内にはステ−タコイル
2,ステ−タウェッジ1及びステ−タダクトピ−ス3が
エアギャップ11を境にしてロ−タ9内のロ−タコイル
7,ロ−タダクトピ−ス8及びロ−タウェッジ6とほぼ
対称的に対向して配置されている。
【0003】ところで,ロ−タウェッジ6及びステ−タ
ウェッジ1の半径方向に切断した断面形状は,従来はそ
れぞれ図6に示す略台形或いは矩形(図示しない)等が
採用されてきた。図7は図6のB−B′断面を示したも
のである。ステ−タ5側には2層のステ−タコイル2が
あり,その半径方向内側端面に接着した前記ステ−タウ
ェッジ1によりステ−タ5に固定されている。主として
軟磁鉄製のコア10はダクト部4を除いてステ−タウェ
ッジ1より更に中心側にまで配置されている。以上で従
来の高速回転電機の回転部が構成されている。ところ
で,最近は騒音公害の観点から高速回転電機の運転に対
して低騒音化が要求されている。発電機の騒音分析結果
によれば,発生する音の主たるものは磁気音とダクト音
であり,それぞれは同程度の大きさである。そこで,従
来のものでは,低騒音化の対策として,上記構成におい
て発生したこれらの騒音を遮音,吸音或いは発電機の外
板を制振構造化する等の防音手段を別置し,外部に放出
する量を低減すること,即ち,一度発生した音を2次的
に低減することにより防止するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが,従来の上記
の防音手段は何れの場合も,材料費や工事費を含めて多
大な費用を要しながら,なお不十分であるという問題点
があった。本発明は従来のものの上記課題(問題点)を
解決するようにした高速回転電機のステ−タウェッジの
構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の高速回転電機の
ステ−タウェッジの構造は,上記課題を解決するため
に,内径側にロ−タコイル,ロ−タダクトピ−ス及びロ
−タウェッジ等を備えたロ−タと,外径側にステ−タコ
イル,ステ−タダクトピ−ス及びステ−タウェッジ等を
備えたステ−タより成る高速回転電機において,前記ス
テ−タウェッジの形状を,半楕円形等のロ−タの回転に
より生じる風の向きに対して,抵抗の小さい曲面部又は
平面部を有する形状に形成するように構成した。この場
合,上記ステ−タウェッジは,そのステ−タ鉄心のスロ
ットに装着される区間は略台形形状として,ステ−タダ
クトに配置される部分だけ,上記の半楕円形等のロ−タ
の回転により生じる風の向きに対して,抵抗の小さい曲
面部又は平面部を有する形状に形成するようにすること
が望ましい。さらに,これに代えて,上記ステ−タウェ
ッジをその軸方向の全長に亙って断面形状を,半楕円形
等の風の向きに対して,抵抗の小さい曲面部又は平面部
を有する形状に形成するようにしても良い。
【0006】
【作用】本発明では,ステ−タウェッジの形状を半楕円
形等のロ−タの回転により生じる風の向きに対して,抵
抗の小さい曲面部又は平面部を有する形状にするように
形成したので,騒音の発生量が低減した。この場合,ス
テ−タウェッジのステ−タダクトピ−スの部分だけを,
上記形状にすれば,ダクト部のエアギャップ寸法は若干
大きくなるが,その他のエアギャップ寸法は変わらない
ので,発電効率を低下させることなく騒音の発生量を低
減できる。また,ステ−タウェッジの軸方向の全長に亙
って上記形状にすれば,騒音の発生量は低減し,また,
ステ−タウェッジの加工工数は大幅に減少する。
【0007】
【実施例】まず,本発明の低騒音化の具体的手段を説明
する前に,本発明の原理から説明する。本発明では,低
騒音化を進めるに当たって,発生する騒音自体を少なく
する点について,次の考察を行った。即ち,ダクト音に
ついての従来の知見を述べると,次の通りである。ロ−
タ9がステ−タ5の半径方向内側を高速で回転すると
き,ロ−タダクトピ−ス8がステ−タウェッジ1の半径
方向内側を高速で通過する。ダクト音とは,このときス
テ−タウェッジ1とロ−タダクトピ−ス8の部分で風を
切るため発生するサイレン音のことを指すものである。
【0008】このダクト音(サイレン音)を発生し又は
その大きさを変える要因としては,以下に示す2つが一
般的に考えられている。第1の要因は,回転するロ−タ
9の外径部の周速度で,周速度が小さいほどダクト音の
大きさは小さくなる。しかしながら,ダクト音を小さく
するためにロ−タの周速度を小さくすることは発電量を
小さくするため,この手段は実用的な発電機にあっては
有効なものとは云えない。第2の要因は,ロ−タ9とス
テ−タ5間の距離即ちエアギャップ11の幅で,エアギ
ャップ11の幅を大きくすることにより,ダクト音を小
さくすることが可能である。しかしながら,エアギャッ
プ11の幅を大きくすることは,磁気ギャップを小さく
する(磁界部での磁束密度を小さくする)ため,この手
段においても発電効率を低下させることが明確であり実
用的ではない。なお,このような回転機において発生す
るダクト音の周波数は,次の(1)式により導かれる。 f=(N×Z)/60 (1) 但し,N:ロ−タの回転数(rpm) Z:ロ−タダクト枚数 本発明では,基本的な騒音対策の手段を提供するため,
上記ダクト音に注目し,種々解析を行った結果,ステ−
タウェッジ1の形状を改良することにより,同時にダク
ト部のエアギャップ寸法を実質的に大きくして,発電効
率を低下させることなく騒音の発生量を低減する構造と
したもので,以下この具体的構造について説明する。な
お,従来のものと同一の構成については,図6,図7の
符号をそのまま本発明の各実施例の説明に使用する。
【0009】実施例1:本発明の実施例1であるステ−
タウェッジ1Aの形状を図1(A),(B)及び(C)
に示す。図1(A)はステ−タダクト部4に配置される
部分のみの形状を,その半径方向の断面が半楕円形とな
るように改良した例で,その他の部分の半径方向断面は
従来型の略台形となっている。同図(B)はこの断面の
関係を比較し得るように示したもので,破線で示したの
は,ステ−タダクト部4に配置されるステ−タウェッジ
1Aの断面で半楕円形となっており,また,実線で示し
たのは,その他の部分におけるステ−タウェッジ1Aの
断面で,略台形となっている。なお,同図(C)は略台
形とする形状中に,このような外形形状のものも含むこ
とを示す変形例である。磁気ギャップを大きくするた
め,ステ−タウェッジ1Aには(常又は強)磁性材料あ
るいは磁石材料を使用しており,ステ−タダクト部4に
配置される部分では断面形状を小さくし表面をより滑ら
かにすることが重要で,このため上記のように半径方向
断面を半楕円形にしたものであるが,その他の部分は発
電或いは回転効率を損なわないために,即ち,エアギャ
ップ11に生じさせた磁束を乱さないために従来通りの
略台形の形状としたものである。図2(A)は実施例1
の変形例を示すもので,この場合は,ステ−タウェッジ
1Bの形状として,ステ−タダクト部分の断面形状を,
従来のものと同様,略台形の形状を保ちながら外形形状
を若干の修正を加えたもので,具体的には上底の幅を,
従来のものに比べて小さくなるような平面部を有する修
正台形に形成したものである。本実施例の場合,ステ−
タウェッジのステ−タダクトピ−スの部分だけを,半楕
円形等のロ−タの回転により生じる風の向きに対して,
抵抗の小さい平面部を有する形状にするように形成した
ので,騒音の発生量を低減できる。なお,図1及び図2
に示した実施例1では,ステ−タダクト部に配置される
ステ−タウェッジ1A,1Bの半径方向の各断面を夫々
半楕円及び修正台形とする場合を示したが,この形状に
限定されず,たとえば,台形の各稜部にア−ルを設けた
形状であっても良く,要するに,ロ−タの回転により生
じる風の向きに対して,抵抗の小さい曲面部または平面
部を有する形状にすれば良い。
【0010】実施例2:本発明の実施例2であるステ−
タウェッジ1C,1Dの形状を図3(A),(B)に示
す。ステ−タウェッジに使用する材料は磁性或いは磁石
材料であるから,実施例1に示した形状のステ−タウェ
ッジ1A,1Bの機械加工は部分的に断面形状が変わる
ため加工能率に欠ける点がある。本実施例のものでは,
この加工上の問題を改善するようにしたものである。即
ち,本実施例のものでは,実施例1におけるステ−タダ
クト部4に配置される部分の形状をステ−タウェッジの
全長にわたって連続させたもので,図3(A)のもの
は,断面形状を半楕円形に形成した場合を,また,同図
(B)のものは,断面形状を図示のように修正台形に形
成した場合を示す。この場合も,実施例1で述べた通
り,ステ−タウェッジ1C,1Dの各半径方向の断面は
これ以外の断面であっても良く,要するに,ロ−タの回
転により生じる風の向きに対して,抵抗の小さい曲面部
または平面部を有する形状の断面に形成すれば良い。本
実施例の場合は,発電効率が若干低下するが,騒音の発
生量を低減でき,また,ステ−タウェッジの加工工数を
大幅に低減できる点で優れている。
【0011】図4は本発明を適用した高速回転電機ステ
−タ部の軸方向部分断面図を示したもので,本発明のス
テ−タウェッジとしては,実施例1のステ−タウェッジ
1Aを使用した場合を示す。ステ−タウェッジ1Aのス
テ−タダクト部4に配置された部分は断面形状が小さく
なっているため,半径方向外側に切り込まれて示してい
る。図5は図4のA−A′断面図で,2層にしたステ−
タコイル2の半径方向内側に本発明によるステ−タウェ
ッジ1Aが組み込まれた状態が示されている。
【0012】
【発明の効果】本発明によるステ−タウェッジは上記の
ように構成されるから,次のような優れた効果を有す
る。 半径方向の断面形状が滑らかな形状に形成されている
ため,サイレン音(ダクト音)を減少させると共に,ス
テ−タダクト部におけるエアギャップを発電等の効率を
犠牲にする事なく実質上,大きくすることができる。実
験によれば,従来のステ−タウェッジを使用した高速回
転電機に比べ,最大で5dB程度のサイレン音(ダクト
音)を発生源において低減することが確認されている。 実施例2のような構成とする場合には,発電効率が若
干低下するが,加工工数を大幅に減少させることがで
き,しかも騒音の発生量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のステ−タウェッジの構成を
示すもので,同図(A)は部分斜視図,同図(B)はそ
の断面を比較可能に描いた説明図,また同図(C)は変
形例を示す説明図である。
【図2】本発明の実施例1の変形例であるステ−タウェ
ッジの構成を示すもので,同図(A)は部分斜視図,同
図(B)はその断面を比較可能に描いた説明図である。
【図3】本発明の実施例2のステ−タウェッジの構成を
示すもので,同図(A)はその1例の部分斜視図,同図
(B)は他の1例の部分斜視図である。
【図4】本発明の実施例1のステ−タウェッジを使用し
た高速回転電機のステ−タ部の部分断面図である。
【図5】図4のA−A′方向の断面図である。
【図6】従来型ステ−タウェッジを使用した高速回転電
機の部分断面図である。
【図7】図6のB−B′方向の断面図である。
【符号の説明】
1A〜1D:ステ−タウェッジ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内径側にロ−タコイル,ロ−タダクトピ
    −ス及びロ−タウェッジ等を備えたロ−タと,外径側に
    ステ−タコイル,ステ−タダクトピ−ス及びステ−タウ
    ェッジ等を備えたステ−タより成る高速回転電機におい
    て,前記ステ−タウェッジの形状を,半楕円形等のロ−
    タの回転により生じる風の向きに対して,抵抗の小さい
    曲面部又は平面部を有する形状に形成するようにしたこ
    とを特徴とする高速回転電機のステ−タウェッジの構
    造。
  2. 【請求項2】 上記ステ−タウェッジは,ステ−タ鉄心
    のスロットに装着される区間は略台形形状として,ステ
    −タダクトに配置される部分だけ半楕円形等のロ−タの
    回転により生じる風の向きに対して,抵抗の小さい曲面
    部又は平面部を有する形状に形成するようにした高速回
    転電機のステ−タウェッジの構造。
  3. 【請求項3】 上記ステ−タウェッジは,その軸方向の
    全長に亙って断面形状を,半楕円形等のロ−タの回転に
    より生じる風の向きに対して,抵抗の小さい曲面部又は
    平面部を有する形状に形成するようにした高速回転電機
    のステ−タウェッジの構造。
JP34471793A 1993-12-21 1993-12-21 高速回転電機のステ−タウェッジの構造 Pending JPH07177695A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101373821B1 (ko) * 2012-09-03 2014-03-12 한국전력공사 고정자
CN109088498A (zh) * 2017-06-13 2018-12-25 马渊马达株式会社 有刷电机
JP6804699B1 (ja) * 2020-01-21 2020-12-23 三菱電機株式会社 固定子およびこれを用いた回転電機

Cited By (4)

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WO2021149129A1 (ja) * 2020-01-21 2021-07-29 三菱電機株式会社 固定子およびこれを用いた回転電機

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