JPH09247883A - 回転電機の回転子 - Google Patents
回転電機の回転子Info
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- JPH09247883A JPH09247883A JP5022196A JP5022196A JPH09247883A JP H09247883 A JPH09247883 A JP H09247883A JP 5022196 A JP5022196 A JP 5022196A JP 5022196 A JP5022196 A JP 5022196A JP H09247883 A JPH09247883 A JP H09247883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、クリープによる破損を防止
した回転電機の回転子を提供することにある。 【解決手段】 この回転電機の回転子は、回転子鉄心の
周方向に設けた複数の溝を回転子鉄心の軸方向に伸ば
し、溝内に界磁巻線を収納すると共に、回転子巻線が界
磁巻線が遠心力で飛び出すのを防止するウェッジを回転
子表面付近溝内に収納し、ウェッジに例えばCu−Be
−Ni合金を使用することにある。この銅合金は導電率
が良いから、電気抵抗が小さく、回転子表面の温度上昇
を抑えることができると共に、機械的強度が強く、耐ク
リープ性に優れているので、例えばウェッジ6の温度が
上がってもクリープにより変形しにくく、ウェッジの破
損を防止できる。
した回転電機の回転子を提供することにある。 【解決手段】 この回転電機の回転子は、回転子鉄心の
周方向に設けた複数の溝を回転子鉄心の軸方向に伸ば
し、溝内に界磁巻線を収納すると共に、回転子巻線が界
磁巻線が遠心力で飛び出すのを防止するウェッジを回転
子表面付近溝内に収納し、ウェッジに例えばCu−Be
−Ni合金を使用することにある。この銅合金は導電率
が良いから、電気抵抗が小さく、回転子表面の温度上昇
を抑えることができると共に、機械的強度が強く、耐ク
リープ性に優れているので、例えばウェッジ6の温度が
上がってもクリープにより変形しにくく、ウェッジの破
損を防止できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェッジ等の回転
子の渦電流の流れる部分の材質を改良した回転電機の回
転子に関する。
子の渦電流の流れる部分の材質を改良した回転電機の回
転子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電力需要の増加に対応して多くの
自家発電設備が建設されるようになっており、例えばこ
のような設備においては、省エネルギのため電動機を可
変速にて運転できるサイリスタ駆動方式が注目されてい
る。
自家発電設備が建設されるようになっており、例えばこ
のような設備においては、省エネルギのため電動機を可
変速にて運転できるサイリスタ駆動方式が注目されてい
る。
【0003】電動機の回転速度は、固定子巻線に印加す
る交流電源の周波数に依存している。従って、電動機の
可変速運転するためには、周波数可変の交流電源が必要
であり、その周波数は可変速電動機の回転速度に応じて
制御できるものでなければならない。また、周波数電源
を得る目的で、サイリスタなどの半導体素子をもちいた
周波数変換装置が利用されている。
る交流電源の周波数に依存している。従って、電動機の
可変速運転するためには、周波数可変の交流電源が必要
であり、その周波数は可変速電動機の回転速度に応じて
制御できるものでなければならない。また、周波数電源
を得る目的で、サイリスタなどの半導体素子をもちいた
周波数変換装置が利用されている。
【0004】周波数変換装置は、交流を直流に変換する
順変換部と直流を交流に変換する逆変換部とからになっ
ている。この周波数変換装置をもちいて電動機を運転す
る際、電動機の固定子巻線には方形波電流が流れる。ま
たこの系統に直接つながった発電機固定子にもその反作
用として同様に方形波電流が流れる。方形波電流には高
調波電流が含まれており、その電流は下式のように表わ
すことができる。
順変換部と直流を交流に変換する逆変換部とからになっ
ている。この周波数変換装置をもちいて電動機を運転す
る際、電動機の固定子巻線には方形波電流が流れる。ま
たこの系統に直接つながった発電機固定子にもその反作
用として同様に方形波電流が流れる。方形波電流には高
調波電流が含まれており、その電流は下式のように表わ
すことができる。
【0005】 高調波の周波数 fi=(6i±1)f0 高調波の大きさ Ai=A0/6i±1) ただし、i=1,2,3,… f0=基本波の周波数 A0=基本波の大きさ この電動機,発電機固定子巻線に流れる高調波電流は回
転子の表面に渦電流を誘起する。また、このような回転
電機の回転子においては、回転子鉄心の周方向に設けた
複数の溝を回転子鉄心の軸方向に伸ばし、溝内に回転子
巻線を収納すると共に、回転子巻線、界磁巻線が遠心力
で飛び出すのを防止するウェッジが回転子表面付近溝内
に収納されている。
転子の表面に渦電流を誘起する。また、このような回転
電機の回転子においては、回転子鉄心の周方向に設けた
複数の溝を回転子鉄心の軸方向に伸ばし、溝内に回転子
巻線を収納すると共に、回転子巻線、界磁巻線が遠心力
で飛び出すのを防止するウェッジが回転子表面付近溝内
に収納されている。
【0006】上記回転子のウェッジに流れる渦電流は、
ウェッジとウェッジとの繋ぎ目においてティースに移行
して流れる。渦電流は端部においてリティニングリング
及びダンパリングに移行して、回転子の円周方向に流れ
る。又、磁極部においてはクロススロットの付近でクロ
ススロットの端に電流が集中して流れる。これらの回転
子表面に流れる渦電流により損失が発生し、その結果、
回転子表面の温度が上昇する。
ウェッジとウェッジとの繋ぎ目においてティースに移行
して流れる。渦電流は端部においてリティニングリング
及びダンパリングに移行して、回転子の円周方向に流れ
る。又、磁極部においてはクロススロットの付近でクロ
ススロットの端に電流が集中して流れる。これらの回転
子表面に流れる渦電流により損失が発生し、その結果、
回転子表面の温度が上昇する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この回転子表面の温度
上昇を防止すべく、回転子の表面に渦電流が流れないよ
うにするには、電動機、発電機の回転子の界磁巻線を押
さえるウェッジ及びダンパに渦電流を集中させることが
考えられる。
上昇を防止すべく、回転子の表面に渦電流が流れないよ
うにするには、電動機、発電機の回転子の界磁巻線を押
さえるウェッジ及びダンパに渦電流を集中させることが
考えられる。
【0008】ところで、上記したようなガスタービンや
蒸気タービンなどの原動機を駆動源とする発電設備に用
いられている発電機の回転子の界磁巻線を押さえるウェ
ッジとしては、一般に鉄やアルミの合金が用いられてい
る。
蒸気タービンなどの原動機を駆動源とする発電設備に用
いられている発電機の回転子の界磁巻線を押さえるウェ
ッジとしては、一般に鉄やアルミの合金が用いられてい
る。
【0009】しかし、ウェッジとして例えば鉄を用いた
場合では、回転子の抵抗とウェッジの抵抗とがほぼ等し
いため、ウェッジに渦電流を集中させることができな
い。一方、ウェッジとして例えばアルミを用いた場合で
は、ウェッジに渦電流を集中させることができるが、高
速回転時にはウェッジに加わる高い荷重と渦電流による
温度上昇によりクリープに対して弱いという問題があ
る。
場合では、回転子の抵抗とウェッジの抵抗とがほぼ等し
いため、ウェッジに渦電流を集中させることができな
い。一方、ウェッジとして例えばアルミを用いた場合で
は、ウェッジに渦電流を集中させることができるが、高
速回転時にはウェッジに加わる高い荷重と渦電流による
温度上昇によりクリープに対して弱いという問題があ
る。
【0010】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、第1の目的は、回転子の表面に発生する渦
電流をウェッジに集中させるとともに、ウェッジのクリ
ープによる破損を防止することができる回転電機の回転
子を提供することにある。
れたもので、第1の目的は、回転子の表面に発生する渦
電流をウェッジに集中させるとともに、ウェッジのクリ
ープによる破損を防止することができる回転電機の回転
子を提供することにある。
【0011】また、第2の目的は、回転子の表面に発生
する渦電流をダンパリング等の回転子の渦電流が流れる
部分に集中させるとともに、ダンパリング等の破損を防
止することができる回転電機の回転子を提供することに
ある。
する渦電流をダンパリング等の回転子の渦電流が流れる
部分に集中させるとともに、ダンパリング等の破損を防
止することができる回転電機の回転子を提供することに
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、回転電
機の回転子において、渦電流の発生するウェッジもしく
はダンパリング等の他の部分の材料に、CuとBeとN
iとの合金等を使用することにある。
機の回転子において、渦電流の発生するウェッジもしく
はダンパリング等の他の部分の材料に、CuとBeとN
iとの合金等を使用することにある。
【0013】このようにウェッジ等にCuとBeとNi
との合金を使用すると、この銅合金は導電率が良いか
ら、電気抵抗が小さく、温度上昇が少なく、回転子表面
の温度上昇を抑えることができると共に、機械的強度が
強く、耐クリープに優れているので、例えばウェッジ等
に、大きな荷重が加わると同時に大きな電流が流れ温度
が上がってもクリープによる変形が起こりにくく、ウェ
ッジ等の破損を防止できる。
との合金を使用すると、この銅合金は導電率が良いか
ら、電気抵抗が小さく、温度上昇が少なく、回転子表面
の温度上昇を抑えることができると共に、機械的強度が
強く、耐クリープに優れているので、例えばウェッジ等
に、大きな荷重が加わると同時に大きな電流が流れ温度
が上がってもクリープによる変形が起こりにくく、ウェ
ッジ等の破損を防止できる。
【0014】また、上記課題の解決は、より具体的に
は、以下のような解決手段により実現される。まず、請
求項1に対応する発明は、周波数変換器により電力を供
給される可変速電動機に使用され、かつ、その回転子鉄
心の周方向に設けた複数の溝を回転子鉄心の軸方向に伸
ばし、当該溝内に回転子巻線を収納すると共に、この回
転子巻線が遠心力で飛び出すのを防止するウェッジを溝
内に収納した回転電機の回転子において、ウェッジもし
くは渦電流の流れる他の部分に、CuとBeとNiとの
合金を使用する回転電機の回転子である。
は、以下のような解決手段により実現される。まず、請
求項1に対応する発明は、周波数変換器により電力を供
給される可変速電動機に使用され、かつ、その回転子鉄
心の周方向に設けた複数の溝を回転子鉄心の軸方向に伸
ばし、当該溝内に回転子巻線を収納すると共に、この回
転子巻線が遠心力で飛び出すのを防止するウェッジを溝
内に収納した回転電機の回転子において、ウェッジもし
くは渦電流の流れる他の部分に、CuとBeとNiとの
合金を使用する回転電機の回転子である。
【0015】次に、請求項2に対応する発明は、周波数
変換器をその出力側に接続した発電機に使用され、か
つ、その回転子鉄心の周方向に設けた複数の溝を回転子
鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝内に回転子巻線を収納す
ると共に、この回転子巻線が遠心力で飛び出すのを防止
するウェッジを溝内に収納した回転電機の回転子におい
て、ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とBeとNiとの合金を使用する回転電機の回転子であ
る。
変換器をその出力側に接続した発電機に使用され、か
つ、その回転子鉄心の周方向に設けた複数の溝を回転子
鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝内に回転子巻線を収納す
ると共に、この回転子巻線が遠心力で飛び出すのを防止
するウェッジを溝内に収納した回転電機の回転子におい
て、ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とBeとNiとの合金を使用する回転電機の回転子であ
る。
【0016】また、請求項3に対応する発明は、請求項
1又は2に対応する発明において、合金組成は、Be
0.5〜2.5%、Ni2〜5%であり、残組成が銅で
ある回転電機の回転子である。
1又は2に対応する発明において、合金組成は、Be
0.5〜2.5%、Ni2〜5%であり、残組成が銅で
ある回転電機の回転子である。
【0017】さらに、請求項4に対応する発明は、周波
数変換器により電力を供給される可変速電動機に使用さ
れ、かつ、その回転子鉄心の周方向に設けた複数の溝を
回転子鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝内に回転子巻線を
収納すると共に、この回転子巻線が遠心力で飛び出すの
を防止するウェッジを溝内に収納した回転電機の回転子
において、ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分
に、CuとCrとZrとの合金を使用する回転電機の回
転子である。
数変換器により電力を供給される可変速電動機に使用さ
れ、かつ、その回転子鉄心の周方向に設けた複数の溝を
回転子鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝内に回転子巻線を
収納すると共に、この回転子巻線が遠心力で飛び出すの
を防止するウェッジを溝内に収納した回転電機の回転子
において、ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分
に、CuとCrとZrとの合金を使用する回転電機の回
転子である。
【0018】次に、請求項5に対応する発明は、周波数
変換器をその出力側に接続した発電機に使用され、か
つ、その回転子鉄心の周方向に設けた複数の溝を回転子
鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝内に回転子巻線を収納す
ると共に、この回転子巻線が遠心力で飛び出すのを防止
するウェッジを溝内に収納した回転電機の回転子におい
て、ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とCrとZrとの合金を使用する回転電機の回転子であ
る。
変換器をその出力側に接続した発電機に使用され、か
つ、その回転子鉄心の周方向に設けた複数の溝を回転子
鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝内に回転子巻線を収納す
ると共に、この回転子巻線が遠心力で飛び出すのを防止
するウェッジを溝内に収納した回転電機の回転子におい
て、ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とCrとZrとの合金を使用する回転電機の回転子であ
る。
【0019】また、請求項6に対応する発明は、請求項
4又は5に対応する発明において、合金組成は、Cr
0.3〜2.5%、Zr0.2〜2.3%であり、残組
成が銅である回転電機の回転子である。
4又は5に対応する発明において、合金組成は、Cr
0.3〜2.5%、Zr0.2〜2.3%であり、残組
成が銅である回転電機の回転子である。
【0020】一方、請求項7に対応する発明は、可変速
の回転電機の回転子において、そのウェッジもしくは渦
電流の流れる他の部分に、CuとBeとNiとの合金又
はCuとCrとZrとの合金を使用する回転電機の回転
子である。 (作用)したがって、まず、請求項1〜7に対応する発
明の電動機の回転子においては、ウェッジもしくは渦電
流の流れる他の部分に、CuとBeとNiとの合金又は
CuとCrとZrとの合金が使用されている。
の回転電機の回転子において、そのウェッジもしくは渦
電流の流れる他の部分に、CuとBeとNiとの合金又
はCuとCrとZrとの合金を使用する回転電機の回転
子である。 (作用)したがって、まず、請求項1〜7に対応する発
明の電動機の回転子においては、ウェッジもしくは渦電
流の流れる他の部分に、CuとBeとNiとの合金又は
CuとCrとZrとの合金が使用されている。
【0021】これらの銅合金は導電率が良いから、電気
抵抗が小さく、電動機動作時に発生する渦電流によって
もその温度上昇を少なくおさえることができる。したが
って、回転子表面全体のの温度上昇を抑えることができ
る。
抵抗が小さく、電動機動作時に発生する渦電流によって
もその温度上昇を少なくおさえることができる。したが
って、回転子表面全体のの温度上昇を抑えることができ
る。
【0022】一方、上記各銅合金は、機械的強度が強
く、耐クリープに優れた材料であるので、例えばウェッ
ジ等に大きな荷重が加わると同時に大きな電流が流れ温
度が上がっても、クリープによる変形が起こりにくく、
ウェッジ等の破損を防止することができる。これは、ダ
ンパリング等の渦電流の流れる他の部分についても事情
は同じである。
く、耐クリープに優れた材料であるので、例えばウェッ
ジ等に大きな荷重が加わると同時に大きな電流が流れ温
度が上がっても、クリープによる変形が起こりにくく、
ウェッジ等の破損を防止することができる。これは、ダ
ンパリング等の渦電流の流れる他の部分についても事情
は同じである。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 (発明の第1の実施の形態)本実施の形態では、回転電
機の回転子のウェッジ材料としてCu−Be−Ni合金
を用いた場合について説明する。ウェッジの特性を述べ
る前に、まずこのウェッジが適用される回転子の構成の
一例を説明する。
て説明する。 (発明の第1の実施の形態)本実施の形態では、回転電
機の回転子のウェッジ材料としてCu−Be−Ni合金
を用いた場合について説明する。ウェッジの特性を述べ
る前に、まずこのウェッジが適用される回転子の構成の
一例を説明する。
【0024】図1は本発明の実施の形態に係る回転電機
の回転子が適用される同期発電機の回転子構成の一例を
示す図である。図2は同同期発電機の回転子の軸に垂直
な方向の部分断面図である。
の回転子が適用される同期発電機の回転子構成の一例を
示す図である。図2は同同期発電機の回転子の軸に垂直
な方向の部分断面図である。
【0025】この回転子1は円筒状に形成されており、
両端に主軸1Aを備え、主として鉄心2と界磁巻線3と
よりなる。鉄心2に形成された縦溝4とティース5は、
回転子1の周方向に沿って複数個形成されていると共
に、軸方向に伸びている。
両端に主軸1Aを備え、主として鉄心2と界磁巻線3と
よりなる。鉄心2に形成された縦溝4とティース5は、
回転子1の周方向に沿って複数個形成されていると共
に、軸方向に伸びている。
【0026】また、図2に示すように、界磁巻線3及び
ウェッジ6は縦溝4内に収納されている。ウェッジ6
は、回転Aによって生じる遠心力Bで界磁巻線3が回転
子1の縦溝4から外部に飛び出すのを防止するために、
界磁巻線3を外周側から押さえるように配置されてい
る。また、ウェッジ6は、図1に示すように、界磁巻線
外周側の縦溝4内に軸方向に複数個に分割して配置され
ている。
ウェッジ6は縦溝4内に収納されている。ウェッジ6
は、回転Aによって生じる遠心力Bで界磁巻線3が回転
子1の縦溝4から外部に飛び出すのを防止するために、
界磁巻線3を外周側から押さえるように配置されてい
る。また、ウェッジ6は、図1に示すように、界磁巻線
外周側の縦溝4内に軸方向に複数個に分割して配置され
ている。
【0027】また、主軸1A側のウェッジ端に接続し
て、回転子1の周方向に沿って取り付けられたダンパリ
ング7の上側には、リティニングリング8が配置されて
いる。このリティニングリング8は、界磁巻線3、ダン
パリング7等で回転子1に固定されている。なお、鉄心
2にはクロス.ロット2Aが設けられている。
て、回転子1の周方向に沿って取り付けられたダンパリ
ング7の上側には、リティニングリング8が配置されて
いる。このリティニングリング8は、界磁巻線3、ダン
パリング7等で回転子1に固定されている。なお、鉄心
2にはクロス.ロット2Aが設けられている。
【0028】この発電機の回転子1の定格回転数は30
00〜6000rpmである。このため、回転子1のウ
ェッジ6には遠心力が働き、この高遠心力に耐える材料
強度が必要となる。又、回転子に誘起される渦電流をウ
ェッジ6に集中させるためには、回転子導電率に比べて
ウェッジ6が高い導電率を有している必要がある。
00〜6000rpmである。このため、回転子1のウ
ェッジ6には遠心力が働き、この高遠心力に耐える材料
強度が必要となる。又、回転子に誘起される渦電流をウ
ェッジ6に集中させるためには、回転子導電率に比べて
ウェッジ6が高い導電率を有している必要がある。
【0029】回転子1に誘起される渦電流Is は、電機
子巻線に流れる高調波電流I2 に比例する。即ちIs ∝
I2 の関係にある。一方、回転子表面での温度上昇ΔT
と渦電流Is との関係は次式で表わせる。
子巻線に流れる高調波電流I2 に比例する。即ちIs ∝
I2 の関係にある。一方、回転子表面での温度上昇ΔT
と渦電流Is との関係は次式で表わせる。
【0030】ΔT∝R・IS 2 但し、R:回転子表面の抵抗 従って、回転子表面の温度上昇は渦電流の流れる回転子
表面の抵抗の大きさに比例する。
表面の抵抗の大きさに比例する。
【0031】つまり、回転子表面の渦電流の流れる部分
の抵抗が小さくすれば、回転子表面の温度上昇を抑える
ことができる。また、回転子の温度としては現在一般に
使われているF種絶縁の使用可能温度150℃程度まで
考慮する必要がある。
の抵抗が小さくすれば、回転子表面の温度上昇を抑える
ことができる。また、回転子の温度としては現在一般に
使われているF種絶縁の使用可能温度150℃程度まで
考慮する必要がある。
【0032】これらの条件を考慮して発電機の回転子の
ウェッジとして使用する場合、必要となる材料強度と導
電率の基準は、IACS[Intertional A
nnealed Copper Standard(国
際軟銅標準)]によれば、以下のように規定されてい
る。 0.2%耐力≧約20kg/mm2 …(1) 導電率≧約20%IACS …(2) この基準(1)及び基準(2)を満たすウェッジ6の材
料について、図3,図4に示す材料強度及び導電率の実
験データを用いて検討する。
ウェッジとして使用する場合、必要となる材料強度と導
電率の基準は、IACS[Intertional A
nnealed Copper Standard(国
際軟銅標準)]によれば、以下のように規定されてい
る。 0.2%耐力≧約20kg/mm2 …(1) 導電率≧約20%IACS …(2) この基準(1)及び基準(2)を満たすウェッジ6の材
料について、図3,図4に示す材料強度及び導電率の実
験データを用いて検討する。
【0033】図3はCu−Be−Ni合金の導電率を示
す特性図である。図4はCu−Be−Ni合金の材料強
度を示す特性図である。まず、図4(A)に示すよう
に、Cu−Be−Ni合金の組成のうち,Be組成は、
上記基準(1)を満たすために、Be=0.5%以上が
必要である。しかし、図3(A)に示すように、Be=
2.5%を越えると、導電率が上記基準(2)を満たさ
なくなる。従って、Be組成は0.5%〜2.5%が好
ましいことがわかる。
す特性図である。図4はCu−Be−Ni合金の材料強
度を示す特性図である。まず、図4(A)に示すよう
に、Cu−Be−Ni合金の組成のうち,Be組成は、
上記基準(1)を満たすために、Be=0.5%以上が
必要である。しかし、図3(A)に示すように、Be=
2.5%を越えると、導電率が上記基準(2)を満たさ
なくなる。従って、Be組成は0.5%〜2.5%が好
ましいことがわかる。
【0034】一方、Cu−Be−Ni合金の組成のう
ち,Ni組成は、上記基準(1)を得るために、図4
(B)よりNi=2.0%以上が必要である。しかし、
図3(B)に示すようにNi=5%を越えると、導電率
が上記基準(2)を下回る。従って、Ni組成は2.0
%〜5%が好ましいことがわかる。
ち,Ni組成は、上記基準(1)を得るために、図4
(B)よりNi=2.0%以上が必要である。しかし、
図3(B)に示すようにNi=5%を越えると、導電率
が上記基準(2)を下回る。従って、Ni組成は2.0
%〜5%が好ましいことがわかる。
【0035】次に、このようなCu−Be−Ni合金を
ウェッジ6に使用した場合の回転電機の回転子の動作に
ついて説明する。まず、回転子表面の渦電流Is のうち
ウェッジ6を流れる成分は、ウェッジ6が軸方向に分割
されているため、ウェッジ6の切目ではティース5へ迂
回して流れる。このため、ウェッジ6とティース5の接
合面の電気抵抗で局部的に回転子1の温度が上昇する。
ウェッジ6に使用した場合の回転電機の回転子の動作に
ついて説明する。まず、回転子表面の渦電流Is のうち
ウェッジ6を流れる成分は、ウェッジ6が軸方向に分割
されているため、ウェッジ6の切目ではティース5へ迂
回して流れる。このため、ウェッジ6とティース5の接
合面の電気抵抗で局部的に回転子1の温度が上昇する。
【0036】特に、回転子1が高速回転している時、ウ
ェッジ6に働く遠心力が大きく、しかもウェッジ6に電
流が流れるためウェッジ6の温度が高くなる。このよう
な状態で通常の銅合金、アルミ合金を使用するとクリー
プによる損傷を受ける。
ェッジ6に働く遠心力が大きく、しかもウェッジ6に電
流が流れるためウェッジ6の温度が高くなる。このよう
な状態で通常の銅合金、アルミ合金を使用するとクリー
プによる損傷を受ける。
【0037】しかし、本実施形態では、ウェッジ6に、
Be組成0.5%〜2.5%及びNi組成2.0%〜5
%の上記Cu−Be−Ni合金を使用しているので、こ
の合金は上述のように導電性が良く、渦電流Is が流れ
ても、温度上昇が少なく、かつ、機械的強度が大きく、
たとえ温度上昇してもクリープによる損傷を受けにく
い。
Be組成0.5%〜2.5%及びNi組成2.0%〜5
%の上記Cu−Be−Ni合金を使用しているので、こ
の合金は上述のように導電性が良く、渦電流Is が流れ
ても、温度上昇が少なく、かつ、機械的強度が大きく、
たとえ温度上昇してもクリープによる損傷を受けにく
い。
【0038】図5は、ウェッジに種々の材料を用いたと
きの耐クリープ性を示す比較図である。同図によれば、
耐クリープ性について、従来のアルミ製のウェッジに比
べて、本実施形態の銅合金のウェッジは約20倍の耐ク
リープ性を有していることがわかる。
きの耐クリープ性を示す比較図である。同図によれば、
耐クリープ性について、従来のアルミ製のウェッジに比
べて、本実施形態の銅合金のウェッジは約20倍の耐ク
リープ性を有していることがわかる。
【0039】上述したように、本発明の実施の形態に係
る回転電機の回転子によれば、回転子に用いるウェッジ
6の材料をBe組成0.5%〜2.5%及びNi組成
2.0%〜5%の上記Cu−Be−Ni合金としたの
で、導電率が良く、電気抵抗を小さくできることから、
電動機及び発電機固定子巻線に流れる高調波電流により
回転子の表面に誘起される渦電流をウェッジ6に集中さ
せることができ、回転子表面の温度上昇を抑えることが
できる。さらに、この合金よるウェッジ6は、機械的強
度が強く、耐クリープ性にも優れているので、渦電流が
流れることでウェッジが温度上昇しても破損しにくいと
共に、より変形しにくく、破損を防止することができ
る。
る回転電機の回転子によれば、回転子に用いるウェッジ
6の材料をBe組成0.5%〜2.5%及びNi組成
2.0%〜5%の上記Cu−Be−Ni合金としたの
で、導電率が良く、電気抵抗を小さくできることから、
電動機及び発電機固定子巻線に流れる高調波電流により
回転子の表面に誘起される渦電流をウェッジ6に集中さ
せることができ、回転子表面の温度上昇を抑えることが
できる。さらに、この合金よるウェッジ6は、機械的強
度が強く、耐クリープ性にも優れているので、渦電流が
流れることでウェッジが温度上昇しても破損しにくいと
共に、より変形しにくく、破損を防止することができ
る。
【0040】つまり、ティース5とウェッジ6の接合面
の電気抵抗で局部的に回転子1の温度が上昇するが、本
実施形態のウェッジ銅合金の材料の機械的強度及び導電
率特性は図4に示すように、導電率が良いから、電気抵
抗が小さく、温度上昇が少ないと共に、機械的強度が強
い。したがって、ウェッジ6の破損を防止でき、ひいて
は、巻線3が縦溝4から飛び出すことも防止できる。
(発明の第2の実施の形態)本実施の形態では、回転電
機の回転子のウェッジ材料としてCu−Cr合金を用い
た場合について説明する。このウェッジが適用される回
転子の構成例は、第1の実施の形態において説明した図
1に示す同期発電機の回転子の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
の電気抵抗で局部的に回転子1の温度が上昇するが、本
実施形態のウェッジ銅合金の材料の機械的強度及び導電
率特性は図4に示すように、導電率が良いから、電気抵
抗が小さく、温度上昇が少ないと共に、機械的強度が強
い。したがって、ウェッジ6の破損を防止でき、ひいて
は、巻線3が縦溝4から飛び出すことも防止できる。
(発明の第2の実施の形態)本実施の形態では、回転電
機の回転子のウェッジ材料としてCu−Cr合金を用い
た場合について説明する。このウェッジが適用される回
転子の構成例は、第1の実施の形態において説明した図
1に示す同期発電機の回転子の場合と同様であるので、
その説明を省略する。
【0041】ウェッジの導電率及び材料強度についての
基準は、第1の実施形態の場合と同様にIACSの基準
(1)及び基準(2)を用いる。図6はCu−Cr合金
の導電率を示す特性図である。
基準は、第1の実施形態の場合と同様にIACSの基準
(1)及び基準(2)を用いる。図6はCu−Cr合金
の導電率を示す特性図である。
【0042】図7はCu−Cr合金の材料強度を示す特
性図である。図1に示すウェッジ6の材料としてCu−
Cr合金を用いた場合に、まず、図7に示すようにCr
は上記基準(1)の強度を得るためには、0.5%以上
で必要であることがわかる。しかし、Crが3%を越え
ると図6に示すように、導電率が上記基準(2)を下回
る。従って、Cr組成の範囲は、0.5%〜3%である
ことが好ましい。
性図である。図1に示すウェッジ6の材料としてCu−
Cr合金を用いた場合に、まず、図7に示すようにCr
は上記基準(1)の強度を得るためには、0.5%以上
で必要であることがわかる。しかし、Crが3%を越え
ると図6に示すように、導電率が上記基準(2)を下回
る。従って、Cr組成の範囲は、0.5%〜3%である
ことが好ましい。
【0043】また、図5に示すように、Cu−Cr合金
の耐クリープ性は従来のAl金属より高いことがわか
る。上述したように、本発明の実施の形態に係る回転電
機の回転子によれば、回転子に用いるウェッジ6の材料
をCr組成0.5%〜3%のCu−Cr合金としたの
で、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができ
る。つまり、回転子の表面に発生する渦電流をウェッジ
に集中させるとともに、ウェッジのクリープによる破損
を防止することができる。 (発明の第3の実施の形態)本実施の形態では、回転電
機の回転子のウェッジ材料としてCu−Cr−Zr合金
を用いた場合について説明する。このウェッジが適用さ
れる回転子の構成例は、第1の実施の形態において説明
した図1に示す同期発電機の回転子の場合と同様である
ので、その説明を省略する。
の耐クリープ性は従来のAl金属より高いことがわか
る。上述したように、本発明の実施の形態に係る回転電
機の回転子によれば、回転子に用いるウェッジ6の材料
をCr組成0.5%〜3%のCu−Cr合金としたの
で、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができ
る。つまり、回転子の表面に発生する渦電流をウェッジ
に集中させるとともに、ウェッジのクリープによる破損
を防止することができる。 (発明の第3の実施の形態)本実施の形態では、回転電
機の回転子のウェッジ材料としてCu−Cr−Zr合金
を用いた場合について説明する。このウェッジが適用さ
れる回転子の構成例は、第1の実施の形態において説明
した図1に示す同期発電機の回転子の場合と同様である
ので、その説明を省略する。
【0044】ウェッジの導電率及び材料強度についての
基準は、第1の実施形態の場合と同様にIACSの基準
(1)及び基準(2)を用いる。図8はCu−Cr−Z
r合金の導電率を示す特性図である。
基準は、第1の実施形態の場合と同様にIACSの基準
(1)及び基準(2)を用いる。図8はCu−Cr−Z
r合金の導電率を示す特性図である。
【0045】図9はCu−Cr−Zr合金の材料強度を
示す特性図である。図1に示すウェッジ6の材料として
Cu−Cr−Zr合金を用いた場合に、まず、図9
(A)に示すようにZr組成は、上記基準(1)を満た
すために、Zr=0.2%以上であることが必要であ
る。しかし、図8(A)に示すようにZr=2.3%を
越えると、導電率が上記基準(2)を下回る。従って、
Zr組成の範囲は0.2%〜2.3%が好ましいことが
わかる。
示す特性図である。図1に示すウェッジ6の材料として
Cu−Cr−Zr合金を用いた場合に、まず、図9
(A)に示すようにZr組成は、上記基準(1)を満た
すために、Zr=0.2%以上であることが必要であ
る。しかし、図8(A)に示すようにZr=2.3%を
越えると、導電率が上記基準(2)を下回る。従って、
Zr組成の範囲は0.2%〜2.3%が好ましいことが
わかる。
【0046】一方、Cr組成は、図9(B)に示すよう
に上記基準(1)を満たすために、Cr=0.3%以上
必要である。しかし、図8(B)よりCr=2.5%を
越えると、導電率が上記基準(2)を下回る。従って、
Cr組成の範囲は0.3%〜2.5%が好ましいことが
わかる。
に上記基準(1)を満たすために、Cr=0.3%以上
必要である。しかし、図8(B)よりCr=2.5%を
越えると、導電率が上記基準(2)を下回る。従って、
Cr組成の範囲は0.3%〜2.5%が好ましいことが
わかる。
【0047】また、図5に示すように、Cu−Cr−Z
r合金の耐クリープ性は従来のAl金属より高いことが
わかる。上述したように、本発明の実施の形態に係る回
転電機の回転子によれば、回転子に用いるウェッジ6の
材料をCr組成0.3%〜2.5%,Zr組成0.2%
〜2.3%のCu−Cr−Zr合金としたので、第1の
実施の形態と同様な効果を得ることができる。つまり、
回転子の表面に発生する渦電流をウェッジに集中させる
とともに、ウェッジのクリープによる破損を防止するこ
とができる。
r合金の耐クリープ性は従来のAl金属より高いことが
わかる。上述したように、本発明の実施の形態に係る回
転電機の回転子によれば、回転子に用いるウェッジ6の
材料をCr組成0.3%〜2.5%,Zr組成0.2%
〜2.3%のCu−Cr−Zr合金としたので、第1の
実施の形態と同様な効果を得ることができる。つまり、
回転子の表面に発生する渦電流をウェッジに集中させる
とともに、ウェッジのクリープによる破損を防止するこ
とができる。
【0048】なお、上記各実施の形態においては、ウェ
ッジ6について、Cu−Be−Ni合金、Cu−Cr合
金、Cu−Cr−Zr合金を用いた例で説明したが、本
発明はこれに限定されるものではない。
ッジ6について、Cu−Be−Ni合金、Cu−Cr合
金、Cu−Cr−Zr合金を用いた例で説明したが、本
発明はこれに限定されるものではない。
【0049】例えばダンパリング7等の回転子1の表面
付近で渦電流が流れる種々の部材について各実施形態で
示した各合金を用いることができ、これにより上記した
場合と同様な効果が得られる。つまり、回転子の表面に
発生する渦電流をダンパリング等の回転子の渦電流が流
れる部分に集中させるとともに、ダンパリング等の破損
を防止することができる。
付近で渦電流が流れる種々の部材について各実施形態で
示した各合金を用いることができ、これにより上記した
場合と同様な効果が得られる。つまり、回転子の表面に
発生する渦電流をダンパリング等の回転子の渦電流が流
れる部分に集中させるとともに、ダンパリング等の破損
を防止することができる。
【0050】また、各実施の形態において特に断らなか
った場合、各合金の残組成は銅Cuである。さらに、上
記各実施の形態は、図1に示す同期発電機の例で説明し
たが、本発明は図1の発電機に限定されるものでなく、
可変速電動機等の種々の発電機及び電動機の回転子に適
用することができる。なお、本発明は、上記各実施の形
態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々に変形することが可能である。
った場合、各合金の残組成は銅Cuである。さらに、上
記各実施の形態は、図1に示す同期発電機の例で説明し
たが、本発明は図1の発電機に限定されるものでなく、
可変速電動機等の種々の発電機及び電動機の回転子に適
用することができる。なお、本発明は、上記各実施の形
態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々に変形することが可能である。
【0051】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ウ
ェッジにCu−Be−Ni合金等を用いるようにしたの
で、回転子の表面に発生する渦電流をウェッジに集中さ
せるとともに、ウェッジのクリープによる破損を防止す
ることができる回転電機の回転子を提供することができ
る。
ェッジにCu−Be−Ni合金等を用いるようにしたの
で、回転子の表面に発生する渦電流をウェッジに集中さ
せるとともに、ウェッジのクリープによる破損を防止す
ることができる回転電機の回転子を提供することができ
る。
【0052】また、本発明によれば、ダンパリング等に
Cu−Be−Ni合金等を用いるようにしたので、回転
子の表面に発生する渦電流をダンパリング等の回転子の
渦電流が流れる部分に集中させるとともに、ダンパリン
グ等の破損を防止することができる回転電機の回転子を
提供することができる。
Cu−Be−Ni合金等を用いるようにしたので、回転
子の表面に発生する渦電流をダンパリング等の回転子の
渦電流が流れる部分に集中させるとともに、ダンパリン
グ等の破損を防止することができる回転電機の回転子を
提供することができる。
【図1】本発明の実施の形態に係る回転電機の回転子が
適用される同期発電機の回転子構成の一例を示す図。
適用される同期発電機の回転子構成の一例を示す図。
【図2】同実施の形態の回転子の軸に垂直な方向の部分
断面図。
断面図。
【図3】Cu−Be−Ni合金の導電率を示す特性図。
【図4】Cu−Be−Ni合金の材料強度を示す特性
図。
図。
【図5】ウェッジに種々の材料を用いたときの耐クリー
プ性を示す比較図。
プ性を示す比較図。
【図6】Cu−Cr合金の導電率を示す特性図。
【図7】Cu−Cr合金の材料強度を示す特性図。
【図8】Cu−Cr−Zr合金の導電率を示す特性図。
【図9】Cu−Cr−Zr合金の材料強度を示す特性
図。
図。
1…回転子 2…鉄心 3…巻線 4…縦溝 5…ティース 6…ウェッジ 7…ダンパリング 8…リティニングリング
Claims (7)
- 【請求項1】 周波数変換器により電力を供給される可
変速電動機に使用され、かつ、その回転子鉄心の周方向
に設けた複数の溝を前記回転子鉄心の軸方向に伸ばし、
当該溝内に回転子巻線を収納すると共に、この回転子巻
線が遠心力で飛び出すのを防止するウェッジを前記溝内
に収納した回転電機の回転子において、 前記ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とBeとNiとの合金を使用することを特徴とする回転
電機の回転子。 - 【請求項2】 周波数変換器をその出力側に接続した発
電機に使用され、かつ、その回転子鉄心の周方向に設け
た複数の溝を前記回転子鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝
内に回転子巻線を収納すると共に、この回転子巻線が遠
心力で飛び出すのを防止するウェッジを前記溝内に収納
した回転電機の回転子において、 前記ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とBeとNiとの合金を使用することを特徴とする回転
電機の回転子。 - 【請求項3】 前記合金組成は、Be0.5〜2.5
%、Ni2〜5%であり、残組成が銅であることを特徴
とする請求項1又は2記載の回転電機の回転子。 - 【請求項4】 周波数変換器により電力を供給される可
変速電動機に使用され、かつ、その回転子鉄心の周方向
に設けた複数の溝を前記回転子鉄心の軸方向に伸ばし、
当該溝内に回転子巻線を収納すると共に、この回転子巻
線が遠心力で飛び出すのを防止するウェッジを前記溝内
に収納した回転電機の回転子において、 前記ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とCrとZrとの合金を使用することを特徴とする回転
電機の回転子。 - 【請求項5】 周波数変換器をその出力側に接続した発
電機に使用され、かつ、その回転子鉄心の周方向に設け
た複数の溝を前記回転子鉄心の軸方向に伸ばし、当該溝
内に回転子巻線を収納すると共に、この回転子巻線が遠
心力で飛び出すのを防止するウェッジを前記溝内に収納
した回転電機の回転子において、 前記ウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とCrとZrとの合金を使用することを特徴とする回転
電機の回転子。 - 【請求項6】 前記合金組成は、Cr0.3〜2.5
%、Zr0.2〜2.3%であり、残組成が銅であるこ
とを特徴とする請求項4又は5記載の回転電機の回転
子。 - 【請求項7】 可変速の回転電機の回転子において、 そのウェッジもしくは渦電流の流れる他の部分に、Cu
とBeとNiとの合金又はCuとCrとZrとの合金を
使用することを特徴とする回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022196A JPH09247883A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022196A JPH09247883A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 回転電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09247883A true JPH09247883A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12853005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5022196A Pending JPH09247883A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09247883A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100387740C (zh) * | 2005-03-10 | 2008-05-14 | 泰兴市无氧铜材厂 | 汽轮发电机转子槽楔用钛青铜及其加工工艺 |
| CN104032245A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种超细晶高性能CuCrNiSi合金槽楔制备工艺 |
| CN115612871A (zh) * | 2022-09-20 | 2023-01-17 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种核电汽轮发电机转子楔用铜合金的加工工艺 |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP5022196A patent/JPH09247883A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100387740C (zh) * | 2005-03-10 | 2008-05-14 | 泰兴市无氧铜材厂 | 汽轮发电机转子槽楔用钛青铜及其加工工艺 |
| CN104032245A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 中国科学院金属研究所 | 一种超细晶高性能CuCrNiSi合金槽楔制备工艺 |
| CN115612871A (zh) * | 2022-09-20 | 2023-01-17 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种核电汽轮发电机转子楔用铜合金的加工工艺 |
| CN115612871B (zh) * | 2022-09-20 | 2023-12-22 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | 一种核电汽轮发电机转子楔用铜合金的加工工艺 |
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