JPH09507375A - 電気機械、特に三相発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気機械、特に三相発電機であって、ケーシング内に固定されたステータと、軸上に支承されたクローポールロータ装置とを備えており、クローポールロータ装置が、回転子半部として構成されていて、クローへと突出した第１の磁極リングと、この第１の磁極リングと非磁性の結合部材によって機械的に結合されていて、クローへと突出した、回転子半部としての第２の磁極リングと、軸側でこれらの磁極リングへ配設された界磁巻線とを備えており、一方の磁極リングのクローの先端部がそれぞれ他方の磁極リングのクロー間の隙間内へ延びた形式のものにおいて、高度の使用に耐え、良好にアクセス可能である、磁極リング（３，４）相互の溶接結合のために、非磁性の結合部材が非磁性のシートバー（５）であり、外シートバーが第１の磁極リング（４）のクロー（４１）とは反対側の第１の磁極リング（４）の面（４２）に続いており、かつこの面および第２の磁極リング（３）のクロー（３１）の先端部と結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】 電気機械、特に三相発電機 従来技術 本発明は、請求項１の上位概念による電気機械、特に三相発電機に関する。 上記の種類による形式の三相発電機は保守に好都合であるため、すなわち摩耗 部品点数が少ないためにこれを例えば自動車の車両電気系統供給に使用すること は公知である。 発電機は固定の、内部磁極に配置された界磁巻線によって励磁される。励磁界 はクローポール形ロータ装置（導片ロータ（Leitstuecklaeufer）とも呼ばれる ）の交互に配置された回転するクロー（爪）を磁化する。ここで内部磁極に巻か れた界磁コイルが全磁束を励磁し、これをギャップを介してクローポールロータ 装置へ導くという原理が働く。回転するクローは互いに磁気的に絶縁され、しか し機械的には結合されて配置されなければならない。 各回転子半部のクロー間のこの結合は例えばドイツ国特許公開２５４８３１４ に記載された従来技術によればクロー内部に位置した非磁性リングを介して、ま たはクロー間に位置した複数の非磁性リングセグメント片を介して行われる。ク ローはこれらの非磁性の結 合部材と普通はろう接される。しかし結合すべき部材の配置により比較的アクセ ス困難なろう接箇所が生じ、かつリングセグメント片使用の時には製作し、かつ 結合すべき部材数が多くなり、このことはクローポールロータの製作を複雑にし 、かつ高価にする。またクローと非磁性結合部材との結合はクローポールロータ の高回転数に、かつその際に生じる遠心力により大きな負荷に曝されるので、結 合の解離、ひいては発電機全体の破壊の危険を低く押させるためには良好に加工 されなければならない。 さらに遠心力負荷に基因するクロー先端の変形を回避するために既に、各クロ ー先端とこれらに対向して位置した、その都度他方の磁極リングのクロー基部と を非磁性の結合部材を介して結合することが提案された。しかしこの解決手段も 製作の簡単化をもたらさない。 冒頭に挙げられた形式の発電機の申し分のない機能に関するもう１つの重要な 面は、ロータ系の十分な冷却であり、冷却は従来技術によれば空気冷却または流 体冷却であってよく、かつ場合により過熱時に補助ファンを接続するか、または 発電機の運転を停止するために温度感知器を用いて、監視されなければならない 。 本発明の目的は特に、結合部材と回転子半部のクローとの高負荷可能な結合に 基づいてできる限り確実で あり、かつ保守不要であり、しかし簡単、かつコスト的に有利な製作によって形 成され得る、上記の種類による電気機械、特に三相発電機を見出すことである。 さらに本発明による電気機械における損失熱の導出は簡単かつ効率的でなければ ならない。 発明の利点 上記の課題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載された特徴によって解 決される。 結合部材として働くシートバーを第１の磁極リングのクロー側とは反対側の第 １の磁極リングの面に配置したことは、先ず両回転子半部をまとめ、次にこれら を結合するシートバーを付けるか、またはこの逆を行い、この後シートバーを両 回転子半部へ固定するためのすべての手段を１作業工程で行うことを可能にする 。第１の磁極リングの上記の面とシートバーとの間に付加的に大きな結合面とい う利点が得られ、この結合面はまた損失熱のクローポールロータからシートバー への放出を促進し、損失熱はシートバーから従来の冷却系によって容易に導出さ れ得る。 有利にはシートバーと回転子半部との結合は溶融溶接によって形成され、これ によってきわめて信頼性の高い結合が得られる。 有利には第２の磁極リングのクローが第１の磁極リングのクローよりも長く、 かつ第１の磁極リングのクロー間を第１の磁極リングの上記の面まで延びている 。第１の磁極リングのクローの短縮はクローポールロータ装置の耐遠心力性を高 める、それというのもこのクローの結合されていない先端への遠心力の負荷が低 減されるからである。第２の磁極リングのクローを第１の磁極リングの上記の面 まで延長したことは、回転子半部とシートバーとのすべての結合箇所が１平面内 に位置し、したがって結合過程がさらに簡略化され、かつ容易に自動化に達成す ることができる。 さらに本発明によれば非磁性のシートバーは外周部に環状の付加部を有してい て良く、付加部は第２の磁極リングのクロー先端部内の段部内および第１の磁極 リングの、クローとは反対側の領域内へ係合している。これによって結合すべき 部材の精確で簡単な位置決めおよび結合面積が高められる。 回転子半部は鍛造品として実施することができ、これに旋削作業によって上記 の段部が形成される。したがって回転子半部の製作はコスト上有利であり、しか もシートバーと回転子半部との結合のための精確に仕上げられた結合箇所を形成 することができる。このことは溶接パラメータの不断の調整を不要とし、かつレ ーザ溶接過程を可能にする。レーザ溶接は従来の溶接よりも僅かな材料変形を与 える。 有利には非磁性のシートバーとこれにほぼ平行なケーシングの部分との間に狭 いギャップがあり、このギャップは損失熱の効率的な導出を可能にする。 冷却効果を支援するためにさらに非磁性のシートバーに孔を設けることができ 、これを通ってクローポールロータに力孔（Wuchtbohrung）を設けることもでき る。 以下添付の図面に示された実施例につき本発明が詳述される。図はクローポー ルロータ装置を備えた発電機の断面図である。 実施例の説明： 図示の三相発電機は基本構造が公知である構成を有し、駆動側のケーシングフ ランジ１３と駆動側とは反対側のケーシング端壁８とを備えており、これらはロ ータ軸２のための軸受２０をそれぞれ１つ備えている。コップ形のケーシング内 にはステータ１０が固定されている。軸上にはクローポールロータ装置が設けら れ、該装置は軸２上に固定された、回転子半部として構成され、クロー４１へと 突出した第１の磁極リング４ともう１つの回転子半部である、クロー３１へと突 出した第２の磁極リング３とを備えている。一方の磁極リング３，４のクロー３ １，４１の各先端部は他方の磁極リング４，３のクロー４１，３１間の隙間内に 延びている。クローポールロータ装置のクロー３１，４１と軸２との間には固定 の界磁巻線２５が配置され、界磁巻線はフランジ１３にねじ結合された鉄心６上 に配置されている。 第１の磁極リング４のクロー４１は公知のクローポ ールロータ装置のそれに比べて長さが短く、これによって運転中に生じる遠心力 に起因するクローの拡開は許容範囲内にとどまる。ステータ１０と短縮されたク ロー４１の所要の重なりを維持するためにはステータがこの形式の発電機の従来 の構成に比べて相応して側方へ端壁８へ向けてずらされている。 これに対して第２の磁極リング３のクロー３１は普通のクローポールロータ装 置内のものに比して長く、クロー３１の先端部と非磁性材料製のシータバー５と の結合、有利には溶接が遠心力によるその拡開を阻止する。 シートバー５は環状で、ケーシング端壁８側の第１の磁極リング４の面４２上 にこの第１の磁極リングに続いて配置され、かつこれと溶接されている。したが ってシートバー５は両回転子半部３，４を機械的に結合し、かつ磁気的に絶縁し ている。第２の磁極リング３のクロー３１は第２の磁極リング４のクロー４１間 を面４２まで第２の磁極リングの全長を越えて延びており、その結果シートバー とクロー３１の先端部および磁極リング４との結合箇所は同一の軸方向領域内に 位置する。図面から判るようにシートバー５はケーシング内部に向いて付加部５ １を有しており、付加部はクロー３１の先端部内の段部６１および磁極リング４ 内の段部６２内へ係合している。これらの段部６１，６２はコスト上有利な鍛造 品として加工された磁極リ ング３，４において旋削することができるので、シートバー５は形状結合によっ て磁極リング３，４内へはめ込むことができる。このようにして得られた、シー トバー５と磁極リング３，４との正確な継目箇所はこの箇所におけるレーザ溶接 装置による溶接を可能にする。 シートバー５とケーシング端壁８との間には狭いギャップ７が設けられており 、ギャップはクローポールロータ内に生じた損失熱をケーシング端壁８へ伝え、 損失熱はここから発電機を還流する冷却媒体９によって導出される。冷却効果を 支援するためには、シートバー５は孔１１を、例えば６０°−ピッチで６個有し ている。孔は加熱された空気の、発電機内部での旋回を行う。これらの孔は付加 的にクローポールロータに力孔１２を設けることを可能にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気機械、特に三相発電機であって、ケーシング内に固定されたステータ と、軸上に支承されたクローポールロータ装置とを備えており、クローポールロ ータ装置が、回転子半部として構成されていて、クローへと突出した第１の磁極 リングと、この第１の磁極リングと非磁性の結合部材によって機械的に結合され ていて、クローへと突出した、回転子半部としての第２の磁極リングと、軸側で これらの磁極リングへ配設された界磁巻線とを備えており、一方の磁極リングの クローの先端部がそれぞれ他方の磁極リングのクロー間の隙間内へ延びた形式の ものにおいて、非磁性のシートバー（５）の形状の非磁性の結合部材が第１の磁 極リング（４）のクロー（４１）とは反対側の第１の磁極リング（４）の面（４ ２）に続いており、かつこの面の領域内で第１の磁極リングおよび第２の磁極リ ング（３）のクロー（３１）の先端部と結合されていることを特徴とする、電気 機械、特に三相発電機。 ２．第１の磁極リング（４）のクロー（４１）とは反対側の第１の磁極リング （４）の面（４２）および第２の磁極リング（３）のクロー（３１）の先端部が 非磁性のシートバーと溶融溶接によって結合されている、請求項１記載の電気機 械。 ３．第２の磁極リング（３９のクロー（３１）が第 １の磁極リング（４）のクロー（４１）よりも長く、かつ第１の磁極リング（４ ）のクロー（４１）間の隙間内を第１の磁極リング（４）の上記の面（４２）ま で延びている、請求項１または２記載の電気機械。 ４．非磁性のシートバー（５）が周部に環状の付加部（５１）を有しており、 付加部が第２の磁極リング（３）のクロー（３１）の先端部内および第１の磁極 リング（４）の、クロー（４１）とは反対側の領域内へ係合している、請求項３ 記載の電気機械。 ５．両磁極リング（３，４）が鍛造品であり、これらに旋削加工によって段部 （６１，６２）が形成されている、請求項４記載の電気機械。 ６．非磁性のシートバー（５）とこれにほぼ平行なケーシングの区分との間に ギャップが設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機械 。 ７．非磁性のシートバー（５）が孔（１１）を有している、請求項１から６ま でのいずれか１項記載の電気機械。 ８．非磁性のシートバー（５）が機械の軸（２）に固定された磁極リング（４ ）の端面（４２）に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の 電気機械。