JPS5983548A - 回転電機の磁極構造 - Google Patents
回転電機の磁極構造Info
- Publication number
- JPS5983548A JPS5983548A JP19240882A JP19240882A JPS5983548A JP S5983548 A JPS5983548 A JP S5983548A JP 19240882 A JP19240882 A JP 19240882A JP 19240882 A JP19240882 A JP 19240882A JP S5983548 A JPS5983548 A JP S5983548A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stress
- dovetail
- magnetic pole
- cross
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転電機の磁極取付構造の改善にかかり、特に
、揚水式水車発電機のような高速大容量機の座屈強度の
向上に好適な磁極取付構造に関する。
、揚水式水車発電機のような高速大容量機の座屈強度の
向上に好適な磁極取付構造に関する。
従来の磁極取付構造を第１図に、その応力発生機構を第
２図に示す。第２図に示すように、従来型の磁極取付構
造には、ダブテールと称する磁取付用突起物の内周側中
心域に、Ｌ６屈事故の発生原因となる過大な圧縮応力が
発生し易い欠点があった。
２図に示す。第２図に示すように、従来型の磁極取付構
造には、ダブテールと称する磁取付用突起物の内周側中
心域に、Ｌ６屈事故の発生原因となる過大な圧縮応力が
発生し易い欠点があった。
本発明の目的は、ダブテール応力を十分小さくすること
によって座屈争故を防ぎ、かつ、製作工数的にも従来型
ダブテールと同程反の工数内に収まる磁極取付構造全提
供するにある。
によって座屈争故を防ぎ、かつ、製作工数的にも従来型
ダブテールと同程反の工数内に収まる磁極取付構造全提
供するにある。
近年、我国の電力需要は昼夜の差が著しくピーク電力の
供給と夜間頒剰電力の有効活用のため、水力発電設備は
大容量化してきている。
供給と夜間頒剰電力の有効活用のため、水力発電設備は
大容量化してきている。
仁のような大容量揚水発電設備は、経済性向上のために
高速化されて来ておシ、従来の３００ｒｐｌｎ級に対し
、最近は７００ｒｐｍ級が計画されている。このように
、高速化がすすむと機器の強度上、従来にない問題が生
じてくる。本発明の対象である磁極取付構造部の座屈現
象もその１つである。第３図は従来の磁極取付構造を示
す立断面図、第４図は、第３図の軸直角断面図である。
高速化されて来ておシ、従来の３００ｒｐｌｎ級に対し
、最近は７００ｒｐｍ級が計画されている。このように
、高速化がすすむと機器の強度上、従来にない問題が生
じてくる。本発明の対象である磁極取付構造部の座屈現
象もその１つである。第３図は従来の磁極取付構造を示
す立断面図、第４図は、第３図の軸直角断面図である。
第４図で、磁極１は−７の内周側にダブテールと称する
内側に向って末広がりの突起部４？もら、一方、ロータ
リム２は、外周にダブテール４と類似形状のダブテール
解５に−もつ。磁極１は、ダブテール４をロータリム２
のダブテール溝５に挿入し、ダブテール４とダブテール
溝５の間に生ずる空隙にコック３全圧入することによっ
て、ロータリム２に固定褌れる。
内側に向って末広がりの突起部４？もら、一方、ロータ
リム２は、外周にダブテール４と類似形状のダブテール
解５に−もつ。磁極１は、ダブテール４をロータリム２
のダブテール溝５に挿入し、ダブテール４とダブテール
溝５の間に生ずる空隙にコック３全圧入することによっ
て、ロータリム２に固定褌れる。
１コータリムの回転によって生じる磁極遠心力Ｆ、は、
リム反力Ｐとベクトル的に釣合って磁極の飛散が押えら
れる。Ｆ、とＰのベクトル関係全第４図に示す。
リム反力Ｐとベクトル的に釣合って磁極の飛散が押えら
れる。Ｆ、とＰのベクトル関係全第４図に示す。
本構造は磁極ダブテールの座屈強贋に関し、次のような
欠点ｔもち、高速化の一つの障害となっている。以下、
これｔ説明する。
欠点ｔもち、高速化の一つの障害となっている。以下、
これｔ説明する。
第１図は、磁極取付構造の拡大図を示す。コツタ反力Ｐ
は、強度対象断面に石に直角な力Ｆイと平行な力Ｆｆに
分解される。これらの力によって発生する応力状態を第
２図に示す。
は、強度対象断面に石に直角な力Ｆイと平行な力Ｆｆに
分解される。これらの力によって発生する応力状態を第
２図に示す。
Ｆ＠は、同図ａ）に示すように断面ＡＢｉ圧縮し、これ
によって圧縮応力σ、が生ずる。一方、ｐｒは断面ＡＢ
に対して曲げモーメントＭ＝Ｉｉ”、Ｘｅを生じせしめ
る。ここに、ｅは断面ｒ１の中心Ｃとリム反力Ｐの作用
線の距離である。此の曲げモーメン）Ｍによって、第２
図ｂ）のように、曲げ応力音生じる。曲げ応力は、断面
に１の両端、即ち、ダブテールの付根Ａとダブテールの
内周側中心Ｂにおいて最大値σ、１−生じ、且つ、曲げ
モーメントの向きからＢ点では圧縮応力、Ａ点で引張応
力となる。
によって圧縮応力σ、が生ずる。一方、ｐｒは断面ＡＢ
に対して曲げモーメントＭ＝Ｉｉ”、Ｘｅを生じせしめ
る。ここに、ｅは断面ｒ１の中心Ｃとリム反力Ｐの作用
線の距離である。此の曲げモーメン）Ｍによって、第２
図ｂ）のように、曲げ応力音生じる。曲げ応力は、断面
に１の両端、即ち、ダブテールの付根Ａとダブテールの
内周側中心Ｂにおいて最大値σ、１−生じ、且つ、曲げ
モーメントの向きからＢ点では圧縮応力、Ａ点で引張応
力となる。
更に、第１図のＦＴは、第２図Ｃ）に示すように剪断応
力τヶ生じる。
力τヶ生じる。
ＡＢ断面には、結局、これらｙ＆：行成した応力が発生
する。とりわけ、圧縮応力σ、と曲げ応力σｂの影響が
大きい。かかる観点から、σゎとσｂの合成結果を第２
図ｄ）に示す。Ａ点ではσ、とσｂが逆向きであるが故
に相殺し合って値が小さくなるのに対し、１３点はσ、
とσ１が共に圧縮であるため重畳し、一層、大きい値と
なる。
する。とりわけ、圧縮応力σ、と曲げ応力σｂの影響が
大きい。かかる観点から、σゎとσｂの合成結果を第２
図ｄ）に示す。Ａ点ではσ、とσｂが逆向きであるが故
に相殺し合って値が小さくなるのに対し、１３点はσ、
とσ１が共に圧縮であるため重畳し、一層、大きい値と
なる。
以上は、説明用に解析式で示したが実際の応力分布は複
雑な形状をする。此の分布状態は、電子計算機による有
限要素法プログラム勿使ってもとめることかできる。第
５図に、−例として従来型標準寸法比をもつダブテール
の有限要素法計算結果を示す。両端の応力が大きく、向
きが反対の場合を示し、且つ、その向きは第２図ｂ）に
示す曲げモーメントの向きと同じである。このことから
、従来型ダブテールでは、曲げ応力が大きな割合を占め
ていたことが判る。従って、座屈強度を向上するには第
一に曲げ応力を小さくすることである。
雑な形状をする。此の分布状態は、電子計算機による有
限要素法プログラム勿使ってもとめることかできる。第
５図に、−例として従来型標準寸法比をもつダブテール
の有限要素法計算結果を示す。両端の応力が大きく、向
きが反対の場合を示し、且つ、その向きは第２図ｂ）に
示す曲げモーメントの向きと同じである。このことから
、従来型ダブテールでは、曲げ応力が大きな割合を占め
ていたことが判る。従って、座屈強度を向上するには第
一に曲げ応力を小さくすることである。
曲げ応力の大きさσｂは、ＡＢ断面の長さｔ（第１図）
の２乗に逆比例する。即ち、 が そこで、第５図と同じ荷重、境界東件の下で、断面長さ
ｔを変えたときの有限要素法計算に基づくＡＢ断面の応
力分布を第６図に示す。第６図ａ）と第５図は同じもの
を示す。第６図で、Ｂ点の応力は、現在採用しているａ
）が最も大きく、断面ｔが増加するにつれて急激に小さ
くなる。しかし、第６図ｄ）に示すに至っては垂直応力
の最大値σ３ ・ｎｔａｘはむしろ大きくなる傾向にあ
る。この理由は、ＡＢ断面に働く曲げモーメントが、第
６図ａ）とｄ）では向きが逆になるためである。第７図
は、第６図ｄ）の応力発生機構を示す。Ｆｌによる純圧
縮応力の向きは第２図ａ）と第７図ａ）で同じであるの
に対し、曲げモーメントの向きは、第２図ｂ）と第７図
ｂ）では互いに逆となる。これは、ロータリム反力Ｐの
作用線に対するに不断面の中点Ｃの位置関係が逆になっ
たためである。
の２乗に逆比例する。即ち、 が そこで、第５図と同じ荷重、境界東件の下で、断面長さ
ｔを変えたときの有限要素法計算に基づくＡＢ断面の応
力分布を第６図に示す。第６図ａ）と第５図は同じもの
を示す。第６図で、Ｂ点の応力は、現在採用しているａ
）が最も大きく、断面ｔが増加するにつれて急激に小さ
くなる。しかし、第６図ｄ）に示すに至っては垂直応力
の最大値σ３ ・ｎｔａｘはむしろ大きくなる傾向にあ
る。この理由は、ＡＢ断面に働く曲げモーメントが、第
６図ａ）とｄ）では向きが逆になるためである。第７図
は、第６図ｄ）の応力発生機構を示す。Ｆｌによる純圧
縮応力の向きは第２図ａ）と第７図ａ）で同じであるの
に対し、曲げモーメントの向きは、第２図ｂ）と第７図
ｂ）では互いに逆となる。これは、ロータリム反力Ｐの
作用線に対するに不断面の中点Ｃの位置関係が逆になっ
たためである。
以上より、第２図ｄ）では、Ａ点における応力σ、とσ
ｂは相殺し合って小さい合成応力となっているのに対し
、第７図では、逆に同じ向きに重畳し合うことになる。
ｂは相殺し合って小さい合成応力となっているのに対し
、第７図では、逆に同じ向きに重畳し合うことになる。
これが垂直応力の最大値σ、・ｎ１ａＸが大きくなって
いる理由である。このように、従来構造にはダブテール
断面を大きくしていっても応力がある程度以下には小さ
くならないという欠点があった。本発明はこの欠点ケ無
くすために、従来のに不断面の応力発生機構の改善全す
るものである。即ち、既述のように従来構造は、Ｋ１断
面に曲げ応力と剪断応力が同時に発生する。本発明は、
これらの応力のうち純圧縮応力σ、（第２図ａ）参照）
の発生を無くする。原理的には、第１図に於けるロータ
リム反力Ｐの作用線がＡＢ断面と平行することである。
いる理由である。このように、従来構造にはダブテール
断面を大きくしていっても応力がある程度以下には小さ
くならないという欠点があった。本発明はこの欠点ケ無
くすために、従来のに不断面の応力発生機構の改善全す
るものである。即ち、既述のように従来構造は、Ｋ１断
面に曲げ応力と剪断応力が同時に発生する。本発明は、
これらの応力のうち純圧縮応力σ、（第２図ａ）参照）
の発生を無くする。原理的には、第１図に於けるロータ
リム反力Ｐの作用線がＡＢ断面と平行することである。
此の原理に依って、ＡＢ断面へのＰの分力Ｆわけ零とな
り、ＡＢ断面には線面は応力のみが残る。既述のように
、材料力学の梁理論によって、曲げ応力はＡＢ断面長さ
ｔの２乗に逆比例するので、ｔｆ大きくすることによっ
て従来、過大な圧縮応力が発生していたＢ域の圧縮応力
全充分小さく押えることができる。
り、ＡＢ断面には線面は応力のみが残る。既述のように
、材料力学の梁理論によって、曲げ応力はＡＢ断面長さ
ｔの２乗に逆比例するので、ｔｆ大きくすることによっ
て従来、過大な圧縮応力が発生していたＢ域の圧縮応力
全充分小さく押えることができる。
第８図に、本発明の磁極取付構造の一実施例？示す。本
発明の原理によってβ＝９０展である。
発明の原理によってβ＝９０展である。
従って、ロータリム反力ＰのＡＢ断面に対する分力は零
となり、ＡＢ断面にはＰによって剪断応力τと曲げモー
メントＭ＝ＰＸｅによる曲げ応力σトのみが発生する。
となり、ＡＢ断面にはＰによって剪断応力τと曲げモー
メントＭ＝ＰＸｅによる曲げ応力σトのみが発生する。
ここで既述のように曲げ応力σｂはＡＢ断面長さｔの２
乗に逆比例するので、全体の応力は、ｔ’ｚ増すこと即
ち、第８図の角度αを小さくすることによって小さくす
ることができる。従って、本実施例によれり、ダブテー
ルの座屈防止の効果がある。
乗に逆比例するので、全体の応力は、ｔ’ｚ増すこと即
ち、第８図の角度αを小さくすることによって小さくす
ることができる。従って、本実施例によれり、ダブテー
ルの座屈防止の効果がある。
本発明に依れば、従来ダブテール内周域に同時に発生し
ていた曲げ圧縮応力と純圧縮応力のうち、純圧縮応力の
発生全阻止できるのでトータルとしてのダブテール応力
デ小さくすることができ、座屈強度向上の効果がある。
ていた曲げ圧縮応力と純圧縮応力のうち、純圧縮応力の
発生全阻止できるのでトータルとしてのダブテール応力
デ小さくすることができ、座屈強度向上の効果がある。
第１図は従来の磁極取付構造の拡大図、第２図ａ）〜ｄ
）は従来の磁極における応力発生機構図、第３図は従来
の発電機の縦断面図、第４図は、第３図の■−■矢視断
面図、第５図、第６図ａ）〜ｄ）は従来のダブテールの
有限要素法による応力分布図、第７図ａ）〜Ｃ）は第６
図ｄ）の応力発生機構図、第８図は本発明の一実施例の
磁極構造図である。 ４・・・ダブテール。 第 １ 口 ０ ′ｉ４３図 ′＃７［￥１ 第 ８ｍ
）は従来の磁極における応力発生機構図、第３図は従来
の発電機の縦断面図、第４図は、第３図の■−■矢視断
面図、第５図、第６図ａ）〜ｄ）は従来のダブテールの
有限要素法による応力分布図、第７図ａ）〜Ｃ）は第６
図ｄ）の応力発生機構図、第８図は本発明の一実施例の
磁極構造図である。 ４・・・ダブテール。 第 １ 口 ０ ′ｉ４３図 ′＃７［￥１ 第 ８ｍ
Claims (1)
- １、 ロータリムの外周にダブテール溝、磁極の内側に
ダブテールをそｔしそれ設け、組立状態において前記ダ
ブテールと前記ダブテール溝の間に生ずる空隙にコツタ
を打込んで前記磁極を前記ロータリムに固定する磁極構
造において、前記コックと前記ダブテールの接触面と前
記ダブテールの付根と前記ダブテールの内側中心を結ん
だ線が直角となるように構成したことｒ％徴とする回転
電機の磁極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19240882A JPS5983548A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 回転電機の磁極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19240882A JPS5983548A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 回転電機の磁極構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983548A true JPS5983548A (ja) | 1984-05-15 |
Family
ID=16290816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19240882A Pending JPS5983548A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | 回転電機の磁極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983548A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6154833A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-19 | Hitachi Ltd | 回転電機の突極形回転子 |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP19240882A patent/JPS5983548A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6154833A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-19 | Hitachi Ltd | 回転電機の突極形回転子 |
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