JPH088751B2 - 回転電機の回転子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転電機に係り、特に、過渡運転頻度の高い
可変速回転電機などの回転子の構成に関する。

〔従来の技術〕 従来の回転電機の回転子は、特開昭55-144747号公報
に記載のように、鉄心溝内にコイル導体が配置され、こ
の界磁コイルを遠心力に対して保持するために短尺の楔
が溝の軸方向に複数個挿入されている。そして、この楔
とコイル導体の間には過渡的な誘導電流を流すためのダ
ンパバーが配置されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、負荷急変や非同期などの過渡的に
回転子に流れる誘導電流は、外乱磁界発生源の固定子に
近い回転子の楔や鉄心歯部に大部分が流れる。このた
め、楔の下に配置されてあるダンパバーに到達する外乱
磁界は減少し、ダンパの制動機能を十分発揮させること
ができない欠点と、ダンパ損失の放熱がダンパバーが楔
の下に配置されているため十分でなく、回転子の温度上
昇を大きくすると共に回転子断面の温度分布を不平衡に
する一因となり、これが回転子の熱振動の原因となる問
題があつた。

また、回転子表面の誘導電流のうち楔部分を流れる成
分は楔が軸方向に分割されているため、楔の切れ目では
鉄心歯部へ迂回して流れる。このため、楔と鉄心歯部の
接合面の接触電気抵抗で局所的に回転子の温度が上昇し
たり、双方の電位差により火花が発生した電蝕により楔
の歯部との接合部が溶解し、回転中に楔が飛散して重大
事故につながるなどの問題点もあつた。

本発明の目的は、外乱などの過渡時ダンパに誘導電流
が流れても回転子の局部温度上昇の発生のない高負荷耐
力の回転電機回転子を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、長尺一体構造の導電性楔を回転子表面鉄
心溝部に配置し、各導電性楔の端部を電気的に短絡し、
更に、楔断面を回転子断面の半径方向に透磁率が他の方
向より大きくなる磁気異方性構成とすることにより達成
される。

〔作用〕

外乱あるいは過渡時に回転子に流れる誘導電流が、回
転子表面の楔を流れるため放熱効果が大きく、誘導電流
の楔厚み方向で表面に集中する表皮効果が楔断面の磁気
異方性構成により低減されるので回転子の温度上昇を抑
制できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図は回転電機の回転子斜視図と回転子胴部径方向の一
部断面を示している。回転電機の回転子１は鉄心2,コイ
ル導体3,楔４からなり端部はダンパリング５、保持環
６、及び、シヤフト７などで構成されている。回転子１
を励磁するコイル導体３は、回転子鉄心２の溝８内に収
納され、その外径部分にはコイル導体３を保持する楔４
が鉄心２の歯の溝９をガイドに挿入されている。楔４
は、例えば、銅やアルミニウムの合金、または、複合材
などで構成された良導電性金属を基本とし回転子１の長
手方向に一体構造に製作されており、その断面は良導性
金属の間に強磁性材でできた繊維状のフイラ10が径方
向、あるいは、放射状に配置された構造になつている。
また、回転子１の溝８の頭部に挿入された楔４は、軸端
部ではコイル導体３と楔４の間に組込んだ導電性リング
５で電気的に短絡されており、回転子端部全体は保持環
６で囲まれ保持されている。

このような構成で、負荷急変や非同期時には回転子回
転数と固定子（図示せず）起磁力の相対速度差などによ
り回転子には誘導電流ｉが流れるが、楔４が導電性で胴
部では継ぎ目なし構造で端部では電気的にダンパリング
５で短絡されているから、誘導電流ｉの大部分は胴部で
は楔部を流れ端部ではダンパリング５を介して流れる。
従つて、従来の短尺楔の場合のように電流の楔継ぎ目で
の鉄心歯部への迂回による電蝕が発生しない。また、回
転子表面に配置した良導電性の楔に誘導電流の大部分が
流れるのでダンパ効果が向上すると共に、回転子表面で
の放熱効果が大きいので回転子の温度上昇を抑制でき
る。

一方、楔４の断面には径方向、または、放射状に伸び
た強磁性体フイラー10が混在しているから、楔４の磁気
特性は径方向、あるいは、放射方向に顕著に大きな透磁
率を示す。従つて、楔を軸方に流れる誘導電流により生
じる楔部分を周方向に流れる磁束が通りにくくなり、誘
導電流の楔外表面に集中する、いわゆる表皮効果が低減
できるので楔自体の温度上昇を抑制できる効果がある。
また、コイル導体３の電流によつて発生する励磁磁束も
楔の径方向透磁率が大きいので楔部を介して外径側に向
かう成分が増大し、鉄心歯と歯の間で短絡する、いわゆ
る、もれ磁束が減少し、回転子鉄心溝部に対向した位置
での磁束量の落込みによる磁束脈動が低減し、対向面で
の表面損，高調波鉄損が低下し、回転機としての効率も
向上する。

更に、従来楔の下に配置されていた専用ダンパバーの
機能を楔で兼用されるようにしたから、ダンパバーの配
置空間にもコイル導体を配置でき界磁コイルの等価電流
密度を下げ、定常運転時の界磁コイル銅損を低減するこ
とができる。

なお、長尺楔は電気回路を形成する上では完全に長尺
一体構造が望ましいが、短尺の磁気異方性材をロー接な
どにより長尺物としても同じ効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回転電機回転子が過渡的な運転状態
でも、回転子に誘導される電流が局部的に集中しない
で、流れるので回転子の温度上昇の不均衡を抑制し、熱
振動の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回転子の斜視図、第２図は
第１図の胴部径方向の部分断面図である。 １……回転子、２……回転子鉄心、３……コイル導体、
４……楔、５……ダンパリング、８……溝、10……強磁
性フイラ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子鉄心の軸方向に伸びた溝の中にコイ
   ル導体を収納し、前記コイル導体を前記溝内に固定する
   ための楔を前記回転子の表面近傍に設けた回転電機の回
   転子に於いて、前記楔を銅やアルミニウム等の合金など
   の良導電性金属部材で構成し、前記良導電性金属部材間
   に強磁性材で出来た繊維状のフイラを径方向に配置する
   ことを特徴とする回転電機の回転子。
2. 【請求項２】前記楔を一体型長尺で構成することを特徴
   とする請求項１記載の回転電機の回転子。