JPH11206045A - 回転電機 - Google Patents
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- JPH11206045A JPH11206045A JP23598A JP23598A JPH11206045A JP H11206045 A JPH11206045 A JP H11206045A JP 23598 A JP23598 A JP 23598A JP 23598 A JP23598 A JP 23598A JP H11206045 A JPH11206045 A JP H11206045A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な製作加工で、高周波磁束に起因する回
転子の温度上昇を効果的に低減することにある。 【解決手段】 磁極部１２と磁極部１２以外の部分に巻
線挿入用スロット１３とスロット１３間に形成されるテ
ィース１４とを有する塊状回転子鉄心１１と、スロット
１３内に挿入された界磁巻線１５とを備えた回転電機に
おいて、電機子反作用により磁束密度の絶対値が高くな
る側の磁極端部の表面部にスリット３１を設ける。
転子の温度上昇を効果的に低減することにある。 【解決手段】 磁極部１２と磁極部１２以外の部分に巻
線挿入用スロット１３とスロット１３間に形成されるテ
ィース１４とを有する塊状回転子鉄心１１と、スロット
１３内に挿入された界磁巻線１５とを備えた回転電機に
おいて、電機子反作用により磁束密度の絶対値が高くな
る側の磁極端部の表面部にスリット３１を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一鋼塊から作成
される円筒形回転子を有する回転電機の技術に属する。
される円筒形回転子を有する回転電機の技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、回転電機の円筒形回転子には、
発電機の場合、回転子に励磁電源から直流電源を受けて
発電機を励磁する界磁巻線が設けられている。この回転
子は、単一鋼塊の鉄心から作成された磁極部と非磁極部
(磁極部以外の部分)を有してなり、非磁極部には、複数
個の巻線挿入用スロットが周方向に等間隔に形成され、
それらのスロット間にティースが周方向に等間隔に設け
られている。スロット内には、裸銅帯を平打ち巻にして
層間を絶縁して形成された界磁巻線が施され、この界磁
巻線はスロット上部に挿入された回転子ウエッジで保持
される構造になっている。
発電機の場合、回転子に励磁電源から直流電源を受けて
発電機を励磁する界磁巻線が設けられている。この回転
子は、単一鋼塊の鉄心から作成された磁極部と非磁極部
(磁極部以外の部分)を有してなり、非磁極部には、複数
個の巻線挿入用スロットが周方向に等間隔に形成され、
それらのスロット間にティースが周方向に等間隔に設け
られている。スロット内には、裸銅帯を平打ち巻にして
層間を絶縁して形成された界磁巻線が施され、この界磁
巻線はスロット上部に挿入された回転子ウエッジで保持
される構造になっている。
【０００３】一方、固定子は、回転子からギャップを介
して外側に配置され、硅素鋼板を積層した積層鉄心に電
機子巻線を収納するためのスロットを周方向に等間隔に
配列して形成されている。
して外側に配置され、硅素鋼板を積層した積層鉄心に電
機子巻線を収納するためのスロットを周方向に等間隔に
配列して形成されている。
【０００４】このような回転電機においては、回転子ス
ロットのピッチや、固定子と回転子との間のギャップ長
が短い場合、いわゆるスロットリプルと呼ばれる高調波
磁束が大きくなる。この高調波磁束は、単一鋼塊から作
成された回転子の表面に渦電流を生じさせ、回転子を加
熱する原因となる。
ロットのピッチや、固定子と回転子との間のギャップ長
が短い場合、いわゆるスロットリプルと呼ばれる高調波
磁束が大きくなる。この高調波磁束は、単一鋼塊から作
成された回転子の表面に渦電流を生じさせ、回転子を加
熱する原因となる。
【０００５】このような渦電流による発熱を抑制するた
め、例えば、東京電機大学出版局「標準電気機器講座
同期機」163ページに記載されるように、回転子表面に
表面グルーブと呼ばれる円周方向の溝を、軸方向に複数
本加工することが知られている。すなわち、表面グルー
ブを設けることにより、回転子の表面の電気抵抗を実効
的に増加させて渦電流を低減し、かつ回転子表面の冷却
面積を増加させて冷却を改善し、これによって渦電流に
よる回転子表面の温度上昇を低減する。
め、例えば、東京電機大学出版局「標準電気機器講座
同期機」163ページに記載されるように、回転子表面に
表面グルーブと呼ばれる円周方向の溝を、軸方向に複数
本加工することが知られている。すなわち、表面グルー
ブを設けることにより、回転子の表面の電気抵抗を実効
的に増加させて渦電流を低減し、かつ回転子表面の冷却
面積を増加させて冷却を改善し、これによって渦電流に
よる回転子表面の温度上昇を低減する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転子
の機械的な強度を確保する観点から、表面グルーブの溝
深さを大きくすることには制限がある。そのため回転子
の表面抵抗を大きくして渦電流を低減し、これにより回
転子の温度上昇を抑えるということにも限界がある。
の機械的な強度を確保する観点から、表面グルーブの溝
深さを大きくすることには制限がある。そのため回転子
の表面抵抗を大きくして渦電流を低減し、これにより回
転子の温度上昇を抑えるということにも限界がある。
【０００７】本発明が解決しようとする課題は、高周波
磁束に起因する回転子の温度上昇を効果的に低減するこ
とにある。また、これに加えて、製作加工を簡単化する
ことにある。
磁束に起因する回転子の温度上昇を効果的に低減するこ
とにある。また、これに加えて、製作加工を簡単化する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、磁極部と磁極部以外の部分に巻線挿入用スロットと
スロット間に形成されるティースとを有する塊状回転子
鉄心と、スロット内に挿入された界磁巻線とを備えた回
転電機において、電機子反作用により磁束密度の絶対値
が高くなる側の磁極端部の表面部にスリットを設け、電
気抵抗を増加させて、効果的に温度上昇を低減する。
め、磁極部と磁極部以外の部分に巻線挿入用スロットと
スロット間に形成されるティースとを有する塊状回転子
鉄心と、スロット内に挿入された界磁巻線とを備えた回
転電機において、電機子反作用により磁束密度の絶対値
が高くなる側の磁極端部の表面部にスリットを設け、電
気抵抗を増加させて、効果的に温度上昇を低減する。
【０００９】すなわち、回転電機が発電機である場合、
電機子反作用磁束は、負荷が接続された電機子巻線の電
機子電流によって発生し、磁極方向の磁束成分と、磁極
方向から回転子の回転方向に対して電気角で90度遅れる
方向の磁束成分からなる。このため、発電機内の磁束
は、磁極中心より回転方向に対して遅れ側の磁極端部に
大きく発生している。また、固定子スロットリプル磁束
も主磁束の大きさに比例するので、主に磁極部の回転方
向に対して遅れ側の磁極端部に生じ、固定子スロットリ
プル磁束によって発生する渦電流も回転方向遅れ側の磁
極端部で大きな値となる。したがって、電機子反作用に
より磁束密度の絶対値が高くなり、表面部の熱を発生す
る渦電流が多く生じる回転方向の遅れ側の磁極端部に表
面グルーブの溝深さよりも深いスリットを設けることに
より、スリットは渦電流に対する電気抵抗が充分に大き
いので、渦電流を低減し、高周波磁束に起因する回転子
の温度上昇を効果的に低減することができる。これに対
し、回転電機が電動機の場合、電動機の電機子反作用磁
束は、磁極方向の磁束成分と、磁極方向から回転子の回
転方向に対して電気角で90度進んだ方向の磁束成分から
なるため、電動機内の磁束は、磁極中心より回転子の回
転方向に対して進み側の方向に多く生じている。したが
って、発電機の場合の遅れ側に磁束が生じたのが進み側
に変わっただけで、同様に、熱を発生する渦電流が多く
生じる回転方向の進み側の磁極端部にスリットを設ける
ことにより、スリットによる抵抗で、渦電流を減少し、
温度上昇を容易に軽減することができる。
電機子反作用磁束は、負荷が接続された電機子巻線の電
機子電流によって発生し、磁極方向の磁束成分と、磁極
方向から回転子の回転方向に対して電気角で90度遅れる
方向の磁束成分からなる。このため、発電機内の磁束
は、磁極中心より回転方向に対して遅れ側の磁極端部に
大きく発生している。また、固定子スロットリプル磁束
も主磁束の大きさに比例するので、主に磁極部の回転方
向に対して遅れ側の磁極端部に生じ、固定子スロットリ
プル磁束によって発生する渦電流も回転方向遅れ側の磁
極端部で大きな値となる。したがって、電機子反作用に
より磁束密度の絶対値が高くなり、表面部の熱を発生す
る渦電流が多く生じる回転方向の遅れ側の磁極端部に表
面グルーブの溝深さよりも深いスリットを設けることに
より、スリットは渦電流に対する電気抵抗が充分に大き
いので、渦電流を低減し、高周波磁束に起因する回転子
の温度上昇を効果的に低減することができる。これに対
し、回転電機が電動機の場合、電動機の電機子反作用磁
束は、磁極方向の磁束成分と、磁極方向から回転子の回
転方向に対して電気角で90度進んだ方向の磁束成分から
なるため、電動機内の磁束は、磁極中心より回転子の回
転方向に対して進み側の方向に多く生じている。したが
って、発電機の場合の遅れ側に磁束が生じたのが進み側
に変わっただけで、同様に、熱を発生する渦電流が多く
生じる回転方向の進み側の磁極端部にスリットを設ける
ことにより、スリットによる抵抗で、渦電流を減少し、
温度上昇を容易に軽減することができる。
【００１０】この場合において、スリットを回転子鉄心
の軸方向乃至周方向に延在させたり、磁極端部に隣接す
るスロットの磁極側壁面から磁極端部にかけて周方向に
設けることができる。また、表面グルーブを設ければ、
冷却効果を向上することができるので好ましい。なお、
表面グルーブを形成しない場合は、その分、製作加工を
簡単とすることができ、スリットはスロットと同一の工
程で製作できる。
の軸方向乃至周方向に延在させたり、磁極端部に隣接す
るスロットの磁極側壁面から磁極端部にかけて周方向に
設けることができる。また、表面グルーブを設ければ、
冷却効果を向上することができるので好ましい。なお、
表面グルーブを形成しない場合は、その分、製作加工を
簡単とすることができ、スリットはスロットと同一の工
程で製作できる。
【００１１】また、電機子反作用により磁束密度の絶対
値が高くなる側の磁極端部に近いスロットに装着する界
磁巻線保持用のウエッジを良導電性材質で形成すること
が好ましい。これにより、渦電流が良導電性材質のウエ
ッジに流れ、良導電性材質のウエッジの抵抗が低いの
で、発する熱が小さくてすみ、温度上昇を軽減すること
ができる。この場合、渦電流が小さければ磁極端部のス
リットを省略して、良導電性材質のウエッジだけでもよ
い。
値が高くなる側の磁極端部に近いスロットに装着する界
磁巻線保持用のウエッジを良導電性材質で形成すること
が好ましい。これにより、渦電流が良導電性材質のウエ
ッジに流れ、良導電性材質のウエッジの抵抗が低いの
で、発する熱が小さくてすみ、温度上昇を軽減すること
ができる。この場合、渦電流が小さければ磁極端部のス
リットを省略して、良導電性材質のウエッジだけでもよ
い。
【００１２】また、磁極部に近い位置のスロットの深さ
を他のスロットの深さより浅くする。これにより、回転
子と固定子とのギャツプにおける磁束分布を正弦波状に
し、電機子巻線の誘起電圧に含まれる高調波を軽減し、
高周波磁束に起因する回転子の温度上昇を低減すること
ができる。
を他のスロットの深さより浅くする。これにより、回転
子と固定子とのギャツプにおける磁束分布を正弦波状に
し、電機子巻線の誘起電圧に含まれる高調波を軽減し、
高周波磁束に起因する回転子の温度上昇を低減すること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施の形態
について、図１、２を用いて説明する。図１は、本発明
に係る回転電機の断面図である。図２は、本発明に係る
回転電機の円筒形回転子の斜視図である。ここで、図
１、２は２極機の場合の１極分のみを示したが、以下の
発明は２極以上の偶数極機に対しても一般的に成立する
ものである。
について、図１、２を用いて説明する。図１は、本発明
に係る回転電機の断面図である。図２は、本発明に係る
回転電機の円筒形回転子の斜視図である。ここで、図
１、２は２極機の場合の１極分のみを示したが、以下の
発明は２極以上の偶数極機に対しても一般的に成立する
ものである。
【００１４】図１において、回転電機は、固定子１と回
転子１１とからなっている。固定子１は、積層鉄心から
なり、固定子スロット２と、固定子スロット２の間のテ
ィース３が設けられている。固定子スロット２の内に
は、平角銅線を用いて亀甲形コイルにした電機子巻線４
を有し、固定子ウエッジ５が、電機子巻線４を保持する
ために、固定子スロット２の頭部に挿入されている。
転子１１とからなっている。固定子１は、積層鉄心から
なり、固定子スロット２と、固定子スロット２の間のテ
ィース３が設けられている。固定子スロット２の内に
は、平角銅線を用いて亀甲形コイルにした電機子巻線４
を有し、固定子ウエッジ５が、電機子巻線４を保持する
ために、固定子スロット２の頭部に挿入されている。
【００１５】回転子１１は、機械強度を持たせるため
に、単一鋼塊から製作され、磁極部１２と非磁極部が形
成されている。非磁極部には、巻線挿入用の回転子スロ
ット１３が回転子１１の周方向に等間隔に設けられ、回
転子スロット１３の間にはティース１４が設けられてい
る。回転子スロット１３の内には、界磁巻線１５を有
し、回転子スロット１３の上部に回転子ウエッジ１６を
挿入して界磁巻線１５を保持する構造になっている。界
磁巻線１５は、裸銅帯を平打ち巻にして、層間を絶縁し
て形成されている。なお、図中にも示したように少なく
とも磁極部１２に隣接する回転子スロット深さは他の回
転子スロットの深さと同等以下とされる。スリット３１
は、回転方向の遅れ側の磁極部１２に隣接するスロット
に近い位置に加工され、回転子１１の軸方向全長にわた
って設置されている。また、磁極部１２に隣接する回転
子スロット深さを他の回転子スロットと同等以下の深さ
にして、ギャップ２１における磁束分布を正弦波状に
し、電機子巻線４の誘起電圧に含まれる高調波を軽減す
るようになっている。図２において、表面グルーブ６１
は、回転子１１の表面の円周方向の溝を軸方向全体にわ
たって形成されてなり、スリット３１より浅い溝であ
る。
に、単一鋼塊から製作され、磁極部１２と非磁極部が形
成されている。非磁極部には、巻線挿入用の回転子スロ
ット１３が回転子１１の周方向に等間隔に設けられ、回
転子スロット１３の間にはティース１４が設けられてい
る。回転子スロット１３の内には、界磁巻線１５を有
し、回転子スロット１３の上部に回転子ウエッジ１６を
挿入して界磁巻線１５を保持する構造になっている。界
磁巻線１５は、裸銅帯を平打ち巻にして、層間を絶縁し
て形成されている。なお、図中にも示したように少なく
とも磁極部１２に隣接する回転子スロット深さは他の回
転子スロットの深さと同等以下とされる。スリット３１
は、回転方向の遅れ側の磁極部１２に隣接するスロット
に近い位置に加工され、回転子１１の軸方向全長にわた
って設置されている。また、磁極部１２に隣接する回転
子スロット深さを他の回転子スロットと同等以下の深さ
にして、ギャップ２１における磁束分布を正弦波状に
し、電機子巻線４の誘起電圧に含まれる高調波を軽減す
るようになっている。図２において、表面グルーブ６１
は、回転子１１の表面の円周方向の溝を軸方向全体にわ
たって形成されてなり、スリット３１より浅い溝であ
る。
【００１６】次に、本発明に係るスリット３１の効果を
詳細に説明する。スリット３１は、電気的なギャップを
作るためのものである。すなわち、界磁巻線１５に流さ
れる直流電流により発生する磁束は、ギャップ２１にお
いて正弦波状に分布するように界磁巻線１５の分布や磁
極１２の仰角などが工夫されている。しかし、ギャップ
２１中の磁束分布には、固定子スロット２の開口部とテ
ィース３の透磁率とが異なることから、高調波磁束が含
まれる。一般に、この種の高調波磁束は、固定子スロッ
トリプル磁束と呼ばれている。この固定子スロットリプ
ル磁束は、通常の運転時には回転子１１と同期すること
がなく、回転子１１に対して交流磁界となる。したがっ
て、回転子１１の表面には、渦電流が流れ、渦電流損が
発生し、これによる回転子表面の温度上昇が発生する。
スリット３１は、深いほど電気抵抗が大きくなり、渦電
流の流れを阻止する役割を果している。
詳細に説明する。スリット３１は、電気的なギャップを
作るためのものである。すなわち、界磁巻線１５に流さ
れる直流電流により発生する磁束は、ギャップ２１にお
いて正弦波状に分布するように界磁巻線１５の分布や磁
極１２の仰角などが工夫されている。しかし、ギャップ
２１中の磁束分布には、固定子スロット２の開口部とテ
ィース３の透磁率とが異なることから、高調波磁束が含
まれる。一般に、この種の高調波磁束は、固定子スロッ
トリプル磁束と呼ばれている。この固定子スロットリプ
ル磁束は、通常の運転時には回転子１１と同期すること
がなく、回転子１１に対して交流磁界となる。したがっ
て、回転子１１の表面には、渦電流が流れ、渦電流損が
発生し、これによる回転子表面の温度上昇が発生する。
スリット３１は、深いほど電気抵抗が大きくなり、渦電
流の流れを阻止する役割を果している。
【００１７】スリット３１は、円周方向の幅はあまり大
きくされなくてもよい。また、設置される本数は、１本
でも複数本でも効果があり、円周方向に設置するピッチ
は任意でよい。スリット３１は、スロット１３と同一の
工程で製作され、回転子１１の軸方向全長にわたって加
工するのがよいが、全長にわたって加工できない場合
は、軸端部のみ或いは胴部のみに、１箇所或いは複数箇
所設けてもよい。
きくされなくてもよい。また、設置される本数は、１本
でも複数本でも効果があり、円周方向に設置するピッチ
は任意でよい。スリット３１は、スロット１３と同一の
工程で製作され、回転子１１の軸方向全長にわたって加
工するのがよいが、全長にわたって加工できない場合
は、軸端部のみ或いは胴部のみに、１箇所或いは複数箇
所設けてもよい。
【００１８】次に、回転電機が発電機として運転される
場合に、スリット３１を磁極部１２の回転方向の遅れ側
に設ける理由について説明する。回転子１１を定格回転
速度で回転させ、回転子スロット１３の内に施した界磁
巻線１５を励磁すると電機子巻線４に交流電圧が誘起さ
れる。電機子巻線４に負荷を接続せず、開放している無
負荷状態では、発電機の内の磁束は、界磁電流によって
発生した磁極部１２の方向の磁束のみが発生している。
一方、電機子巻線４に負荷（図示せず）を接続した状態
では、界磁電流によって発生した磁極方向の界磁束と電
機子電流によって発生した電機子反作用磁束のベクトル
和に相当する磁束が発生している。
場合に、スリット３１を磁極部１２の回転方向の遅れ側
に設ける理由について説明する。回転子１１を定格回転
速度で回転させ、回転子スロット１３の内に施した界磁
巻線１５を励磁すると電機子巻線４に交流電圧が誘起さ
れる。電機子巻線４に負荷を接続せず、開放している無
負荷状態では、発電機の内の磁束は、界磁電流によって
発生した磁極部１２の方向の磁束のみが発生している。
一方、電機子巻線４に負荷（図示せず）を接続した状態
では、界磁電流によって発生した磁極方向の界磁束と電
機子電流によって発生した電機子反作用磁束のベクトル
和に相当する磁束が発生している。
【００１９】一般に、電機子反作用磁束は、磁極方向の
磁束成分と、磁極方向から回転子１１の回転方向に対し
て電気角で90度遅れる方向の磁束成分からなるため、発
電機内に発生している磁束は、磁極中心より回転子１１
の回転方向に対して遅れ側の方向に流れている。
磁束成分と、磁極方向から回転子１１の回転方向に対し
て電気角で90度遅れる方向の磁束成分からなるため、発
電機内に発生している磁束は、磁極中心より回転子１１
の回転方向に対して遅れ側の方向に流れている。
【００２０】このとき、固定子スロットリプル磁束も、
主に磁極部１２の回転方向に対して遅れ側の位置に流れ
ている主磁束の大きさに比例するので、固定子スロット
リプル磁束によって発生する渦電流は、磁極部１２の回
転方向の遅れ側の磁極端部で大きな値となる。なお、磁
界解析等の手段で詳細に数値シミュレーションを行なっ
てみても、上述した現象が得られる。
主に磁極部１２の回転方向に対して遅れ側の位置に流れ
ている主磁束の大きさに比例するので、固定子スロット
リプル磁束によって発生する渦電流は、磁極部１２の回
転方向の遅れ側の磁極端部で大きな値となる。なお、磁
界解析等の手段で詳細に数値シミュレーションを行なっ
てみても、上述した現象が得られる。
【００２１】図３には、スリット３１がない場合に、電
機子巻線４に負荷を接続した状態でのギャップ磁束密度
分布を示し、電機子反作用で、磁極回転方向の遅れ側の
磁極端部に磁束が集中する様子が示されている。
機子巻線４に負荷を接続した状態でのギャップ磁束密度
分布を示し、電機子反作用で、磁極回転方向の遅れ側の
磁極端部に磁束が集中する様子が示されている。
【００２２】上述したように、電機子反作用により磁束
密度の絶対値が高くなる側の磁極端部の表面部にスリッ
トを設け、渦電流が大きく発生しやすい部分の電気抵抗
を増加させて、効果的に温度上昇を低減できる。
密度の絶対値が高くなる側の磁極端部の表面部にスリッ
トを設け、渦電流が大きく発生しやすい部分の電気抵抗
を増加させて、効果的に温度上昇を低減できる。
【００２３】図４は、本発明の第２の実施の形態の回転
電機の円筒形回転子の断面図である。図４の実施形態
が、図１の実施形態と違うのは、回転子スロット１３の
間にエアスロット１７を設けたことにある。このエアス
ロットウエッジ１８が挿入されることで、界磁巻線１５
が間接的に冷却されるので、冷却効果を高くすることが
できる。
電機の円筒形回転子の断面図である。図４の実施形態
が、図１の実施形態と違うのは、回転子スロット１３の
間にエアスロット１７を設けたことにある。このエアス
ロットウエッジ１８が挿入されることで、界磁巻線１５
が間接的に冷却されるので、冷却効果を高くすることが
できる。
【００２４】図５は、本発明の第３の実施の形態の回転
電機の円筒形回転子の断面図である。図５の実施形態
が、図１の実施形態と違うのは、スリット３１の形状を
変えたことにある。本実施形態のスリット３５は、回転
子の回転方向遅れ側の磁極部１２に隣接する回転子スロ
ット１３の磁極側壁面から磁極部にかけて周方向に設置
されている。軸方向にはなるべく多くのスリット３５を
設置するとより効果が得られる。スリットの設置ピッチ
は、等間隔でも不等間隔でもよい。
電機の円筒形回転子の断面図である。図５の実施形態
が、図１の実施形態と違うのは、スリット３１の形状を
変えたことにある。本実施形態のスリット３５は、回転
子の回転方向遅れ側の磁極部１２に隣接する回転子スロ
ット１３の磁極側壁面から磁極部にかけて周方向に設置
されている。軸方向にはなるべく多くのスリット３５を
設置するとより効果が得られる。スリットの設置ピッチ
は、等間隔でも不等間隔でもよい。
【００２５】図６は、本発明の第４の実施の形態の回転
電機の円筒形回転子の断面図である。図６の実施形態
が、図５の実施形態と違うのは、スリット３５の形状を
変えたことにある。本実施形態のスリット３６は、回転
子の回転方向遅れ側の磁極部１２に隣接する回転子スロ
ット側の磁極部に周方向に設置されている。スリット３
６の設置数は図５と同様で、少なくとも１個所以上に設
置すれば効果が得られ、設置ピッチは等間隔でも不等間
隔でもよい。また、図示のような周方向でなく、多少軸
方向に傾かせてスリット３６を設置してもさしつかえな
い。
電機の円筒形回転子の断面図である。図６の実施形態
が、図５の実施形態と違うのは、スリット３５の形状を
変えたことにある。本実施形態のスリット３６は、回転
子の回転方向遅れ側の磁極部１２に隣接する回転子スロ
ット側の磁極部に周方向に設置されている。スリット３
６の設置数は図５と同様で、少なくとも１個所以上に設
置すれば効果が得られ、設置ピッチは等間隔でも不等間
隔でもよい。また、図示のような周方向でなく、多少軸
方向に傾かせてスリット３６を設置してもさしつかえな
い。
【００２６】図７は、本発明の第５の実施形態の回転電
機の円筒形回転子の断面図である。図７の実施形態は、
図１、４乃至６に示した実施形態と同様に回転子１１の
過熱を緩和させるものである。渦電流が、導電率の低い
鉄でできている磁極部１２にあまり流れないようにする
ために、良導電性回転子ウエッジ３２を磁極部１２に近
く、かつ回転方向に対して遅れ側の回転子スロット１３
に挿入し、界磁巻線保持用のウエッジとして用いるもの
である。
機の円筒形回転子の断面図である。図７の実施形態は、
図１、４乃至６に示した実施形態と同様に回転子１１の
過熱を緩和させるものである。渦電流が、導電率の低い
鉄でできている磁極部１２にあまり流れないようにする
ために、良導電性回転子ウエッジ３２を磁極部１２に近
く、かつ回転方向に対して遅れ側の回転子スロット１３
に挿入し、界磁巻線保持用のウエッジとして用いるもの
である。
【００２７】通常、回転子ウエッジ１６は、アルミ、非
磁性鋼、磁性鋼が材質とされているが、良導電性回転子
ウエッジ３２として、銅合金などを用いれば、導電性が
磁極部１２より格段に高くなり、渦電流は良導電性回転
子ウエッジ３２に誘導され易くなるので、磁極部１２の
回転方向遅れ側に流れる渦電流は減少して、渦電流損は
小さくなり、温度上昇が軽減される。良導電性回転子ウ
エッジ３２に渦電流が流れるが、導電性が高いため、損
失は小さく温度上昇は問題にならない。また、図７の方
法と図１、図４乃至図６の方法を併用すれば、更に磁極
部１２の回転方向遅れ側の渦電流の抑制効果が得られ
る。
磁性鋼、磁性鋼が材質とされているが、良導電性回転子
ウエッジ３２として、銅合金などを用いれば、導電性が
磁極部１２より格段に高くなり、渦電流は良導電性回転
子ウエッジ３２に誘導され易くなるので、磁極部１２の
回転方向遅れ側に流れる渦電流は減少して、渦電流損は
小さくなり、温度上昇が軽減される。良導電性回転子ウ
エッジ３２に渦電流が流れるが、導電性が高いため、損
失は小さく温度上昇は問題にならない。また、図７の方
法と図１、図４乃至図６の方法を併用すれば、更に磁極
部１２の回転方向遅れ側の渦電流の抑制効果が得られ
る。
【００２８】以上、発電機としての動作についての実施
形態を説明したが、電動機とした場合について説明を加
えておく。回転子軸に負荷（図示せず）を接続した状態
では、界磁電流によって発生した磁極方向の界磁束と電
機子電流によって発生した電機子反作用磁束とのベクト
ル和に相当する磁束が発生するのは、発電機と同様であ
る。電機子反作用磁束は、磁極方向の磁束成分と、磁極
方向から回転子１１の回転方向に対して電気角で90度進
んだ方向の磁束成分からなるため、電動機内に発生して
いる磁束は、磁極中心より回転子１１の回転方向に対し
て進み側の方向に流れている。このとき、前述の固定子
スロットリプル磁束も、主に磁極部１２の回転方向に対
して進み側の位置に流れている主磁束の大きさに比例す
るので、固定子スロットリプル磁束によって発生する渦
電流も磁極部１２の回転方向進み側の位置で大きな値と
なる。したがって、図２、４乃至図６において、電動機
として動作させる場合は、スリット３１を回転方向進み
側の磁極端部に設置すればよい。
形態を説明したが、電動機とした場合について説明を加
えておく。回転子軸に負荷（図示せず）を接続した状態
では、界磁電流によって発生した磁極方向の界磁束と電
機子電流によって発生した電機子反作用磁束とのベクト
ル和に相当する磁束が発生するのは、発電機と同様であ
る。電機子反作用磁束は、磁極方向の磁束成分と、磁極
方向から回転子１１の回転方向に対して電気角で90度進
んだ方向の磁束成分からなるため、電動機内に発生して
いる磁束は、磁極中心より回転子１１の回転方向に対し
て進み側の方向に流れている。このとき、前述の固定子
スロットリプル磁束も、主に磁極部１２の回転方向に対
して進み側の位置に流れている主磁束の大きさに比例す
るので、固定子スロットリプル磁束によって発生する渦
電流も磁極部１２の回転方向進み側の位置で大きな値と
なる。したがって、図２、４乃至図６において、電動機
として動作させる場合は、スリット３１を回転方向進み
側の磁極端部に設置すればよい。
【００２９】なお、例えば特公昭60-34340などに記載さ
れているように、界磁巻線１５と回転子ウエッジ１６の
間にダンパバーが挿入されて回転子１１が構成されてい
る場合もあるが、ダンパバーが挿入された構成でも本実
施例で述べた作用が得られることはいうまでもない。
れているように、界磁巻線１５と回転子ウエッジ１６の
間にダンパバーが挿入されて回転子１１が構成されてい
る場合もあるが、ダンパバーが挿入された構成でも本実
施例で述べた作用が得られることはいうまでもない。
【００３０】また、渦電流の発生原因である固定子スロ
ットリプル磁束は、例えば特開昭６１−１７７１４３号
公報などに記載されているように固定子ウエッジ５を磁
性楔とすることによってある程度低減させることができ
る。固定子ウエッジ５が磁性楔であれば、本実施例と併
せて用いることでより効果があることは明らかで、本実
施例の回転電機の固定子ウエッジ５として磁性楔が用い
られてもよいことはいうまでもない。
ットリプル磁束は、例えば特開昭６１−１７７１４３号
公報などに記載されているように固定子ウエッジ５を磁
性楔とすることによってある程度低減させることができ
る。固定子ウエッジ５が磁性楔であれば、本実施例と併
せて用いることでより効果があることは明らかで、本実
施例の回転電機の固定子ウエッジ５として磁性楔が用い
られてもよいことはいうまでもない。
【００３１】本実施例は、表面グルーブと本実施例を組
み合わせることによって、回転子表面の温度上昇を大幅
に抑制できる例として説明したが、表面グルーブの加工
をすることなしに、スリットだけでも温度上昇を低減す
る効果があり、製作加工を簡単化することができる。固
定子スロットリプル磁束が大きく、回転子表面の温度上
昇が極めて高いような特別な場合は、このような表面グ
ルーブと本実施例の組み合わせて用いることが有効であ
ることはいうまでもない。
み合わせることによって、回転子表面の温度上昇を大幅
に抑制できる例として説明したが、表面グルーブの加工
をすることなしに、スリットだけでも温度上昇を低減す
る効果があり、製作加工を簡単化することができる。固
定子スロットリプル磁束が大きく、回転子表面の温度上
昇が極めて高いような特別な場合は、このような表面グ
ルーブと本実施例の組み合わせて用いることが有効であ
ることはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高周波磁束に起因する回転子の温度上昇を効果的に低減
することができる。また、製作加工を簡単化することが
できる。
高周波磁束に起因する回転子の温度上昇を効果的に低減
することができる。また、製作加工を簡単化することが
できる。
【図１】本発明に係る回転電機の断面図である。
【図２】本発明に係る回転電機の円筒形回転子の斜視図
である。
である。
【図３】本発明に係るスリットがない場合の電機子巻線
４に負荷を接続した状態のギャップ磁束密度分布を示し
ている。
４に負荷を接続した状態のギャップ磁束密度分布を示し
ている。
【図４】本発明の第２の実施の形態の回転電機の円筒形
回転子の断面図である。
回転子の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の回転電機の円筒形
回転子の断面図である。
回転子の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態の回転電機の円筒形
回転子の断面図である。
回転子の断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態の回転電機の円筒形
回転子の断面図である。
回転子の断面図である。
１１ 回転子 １２ 磁極部 １３ 回転子スロット １４ 回転子ティース １５ 界磁巻線 １６ 回転子ウエッジ ３１ スリット ３２ 良導電性回転子ウエッジ ３５ スリット ３６ スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 恭臣 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 中嶋 豊 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式会 社日立エンジニアリングサービス内
Claims (7)
- 【請求項１】 磁極部と前記磁極部以外の部分に巻線挿
入用スロットと前記スロット間に形成されるティースと
を有する塊状回転子鉄心と、前記スロット内に挿入され
た界磁巻線とを備えた回転電機において、 電機子反作用により磁束密度の絶対値が高くなる側の磁
極端部の表面部にスリットを設けることを特徴とする回
転電機。 - 【請求項２】 請求項１に記載の回転電機において、前
記磁極端部に近い位置の前記スロットに装着する界磁巻
線保持用のウエッジを良導電性材質で形成してなること
を特徴とする回転電機。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の回転電機にお
いて、前記磁極部に近いスロットの深さを他のスロット
の深さより浅くすることを特徴とする回転電機。 - 【請求項４】 請求項１乃至３に記載の回転電機におい
て、前記スリットは前記回転子鉄心の軸方向に延在して
設けられてなることを特徴とする回転電機。 - 【請求項５】 請求項１乃至３に記載の回転電機におい
て、前記スリットは前記回転子鉄心の周方向に延在して
設けられてなることを特徴とする回転電機。 - 【請求項６】 磁極部と前記磁極部以外の部分に巻線挿
入用スロットと前記スロット間に形成されるティースと
を有する塊状回転子鉄心と、前記スロット内に挿入され
た界磁巻線とを備えた回転電機において、 磁極端部に近い位置のスロットに装着する界磁巻線保持
用のウエッジを良導電性材質で形成してなることを特徴
とする回転電機。 - 【請求項７】 請求項１乃至６に記載の回転電機におい
て、前記回転子鉄心の表面に表面グルーブが設けられて
なることを特徴とする回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23598A JPH11206045A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23598A JPH11206045A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11206045A true JPH11206045A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11468317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23598A Pending JPH11206045A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11206045A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007116801A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Toshiba Corp | 回転電機 |
| WO2008136044A1 (ja) | 2007-04-18 | 2008-11-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | 回転電機 |
| US7893575B2 (en) * | 2007-05-28 | 2011-02-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor with field coils in optimized flux space slots |
-
1998
- 1998-01-05 JP JP23598A patent/JPH11206045A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007116801A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Toshiba Corp | 回転電機 |
| WO2008136044A1 (ja) | 2007-04-18 | 2008-11-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | 回転電機 |
| US8138653B2 (en) | 2007-04-18 | 2012-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotating electric machine |
| US7893575B2 (en) * | 2007-05-28 | 2011-02-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor with field coils in optimized flux space slots |
| EP1998425A3 (en) * | 2007-05-28 | 2016-12-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor of a turbo generator |
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