(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータフレームと、前記ステータフレームに軸受けを介して設置された回転子と、前記回転子に形成された前記回転子の外周面に開口部を有するスロットと、前記スロット内に配設された界磁巻線と、前記界磁巻線に当接し、前記開口部領域で支持された強化繊維を含有する樹脂材から成るクリページブロックとを備えた回転電機において、前記クリページブロックには前記回転子軸方向を長手方向とする通風溝が形成されており、前記クリページブロックの前記回転子の軸方向と交わる切断面に現れる前記強化繊維の線描に対する接線の少なくとも１本が、前記切断面における前記界磁巻線当接面の幅中央点における前記回転子の前記切断面の円周接線に対して傾きを有するように前記強化繊維が配設されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
ステータフレームと、前記ステータフレームに軸受けを介して設置された回転子と、前記回転子に形成された前記回転子の外周面に開口部を有するスロットと、前記スロット内に配設された界磁巻線と、前記界磁巻線に当接し、前記開口部領域で支持された強化繊維を含有する樹脂材から成るクリページブロックとを備えた回転電機において、前記クリページブロックには前記回転子軸方向を長手方向とする通風溝が形成されており、前記クリページブロックは前記強化繊維を含有する樹脂材の積層体から成り、前記クリページブロックの前記回転子の軸方向と交わる切断面に存在する前記積層体の層間すべり面の線描に対する接線の少なくとも１本が、前記切断面における前記界磁巻線当接面の幅中央点における前記回転子の前記切断面の円周接線に対して傾きを有するように前記積層体が形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１から請求項２の何れかにおいて、前記クリページブロックは前記強化繊維を織物状に編み、未硬化の樹脂を含ませたプリプレグシートを複数枚積層して成る積層体を、積層方向に圧縮するためのプレス板間に挟み、成型、固化させる工程で前記プレス板の片方が連続した突起を有して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３において、前記クリページブロックは前記プレス板の片方が連続した脱着可能な突起を有して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項３において、前記クリページブロックは前記プリプレグシートを複数枚積層したものの内、前記突起に接する前記プリプレグシートを含む複数枚の前記プリプレーグシートが、前記突起の長手方向に沿って予め切断されて形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
ステータフレームと、前記ステータフレームに軸受けを介して設置された回転子と、前記回転子に形成された前記回転子の外周面に開口部を有するスロットと、前記スロット内に配設された界磁巻線と、前記界磁巻線に当接し、前記開口部領域で支持された強化繊維を含有する樹脂材から成るクリページブロックとを備えた回転電機において、前記クリページブロックには前記回転子軸方向を長手方向とする通風溝が形成されており、前記クリページブロックは前記通風溝が強化繊維を含有する樹脂材を成型、固化させた後で機械加工により形成され、機械加工後少なくとも前記通風溝の表面を含む前記クリページブロックの外表面にシートを接着して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６において、前記クリページブロックは前記通風溝が形成される強化繊維を含有する樹脂材と、前記プリプレグシートを複数枚積層した積層体を同時に積層方向に圧縮し、成形、固化させた後、機械加工により前記樹脂材に前記通風溝が形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れかにおいて、前記クリページブロックは、板厚方向に貫通する一個または複数個の通風孔を有し、前記通風溝と前記通風孔が連通するように配設されていることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れかにおいて、前記クリページブロックには前記通風孔を含まない位置において複数のピンが前記クリページブロックの板厚方向に圧入固着されていることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項１から請求項８の何れかにおいて、前記クリページブロックは未硬化の樹脂を含ませた強化繊維を織物状に編んだ前記プリプレグシートを複数枚積層した後、前記通風孔を含まない領域において積層方向に強化繊維で縫合されていることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン発電機などの回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のタービン発電機などの回転電機の円筒形回転子には、回転子に励磁電源から直流電流を受けて発電機を励磁する界磁巻線が設けられている。回転子には円周方向に等間隔に複数個の界磁巻線挿入用スロットを設け、スロット間にはティースが設けられている。スロット内には界磁巻線が積層配設され、保持される構造になっている。界磁巻線に通電された時、その導体の温度は１００℃以上になることがあり、電気絶縁用の樹脂材の強度低下を引き起こさないように、特開昭６０−１９０１３５号公報に記載の例や、特開平９−２８５０５２号公報記載の例のように、界磁巻線の積層方向に通風用の孔を複数個設け、この孔に空気や水素ガスなどの気体を通して導体を冷却している。この気体を回転子半径方向に抜くために、電気絶縁用のクリページブロックと界磁巻線やクリページブロックを固定するウェッジには界磁巻線に開けられた孔より大きい通風孔が加工されている。界磁巻線の孔は回転子軸方向に長い長円形状をしているため、効率よく気体を流す目的で、クリページブロックの界磁巻線との当接面には、回転子軸方向に連続した円弧状または矩形状断面の通風溝が加工され、冷却気体の流路が形成されている。通常この通風溝は、ガラス繊維で強化されたエポキシ樹脂板から、クリページブロックを切り出す際に、同時に機械加工（切削加工）される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
タービン発電機など回転電機は、大容量化に伴って界磁巻線の運転温度が上昇する傾向にあり、冷却性能の向上と絶縁用樹脂材の強度維持が問題になっている。
【０００４】
本発明は、クリページブロックに形成される通風溝の幅と深さを増大させて冷却性能を向上させた回転電機を提供することを目的としている。
【０００５】
さらに、本発明は、強化繊維を含有する樹脂材からなるクリページブロックの界磁巻線との当接面近傍での破壊を防止した回転電機を提供することを目的としている。
【０００６】
発明者はこの課題を解決するために鋭意研究した結果、通風溝の幅と深さを増大して冷却性能を向上させようとするとクリページブロックと界磁巻線との接触面積は減少し、回転中に作用する遠心力によって界磁巻線とクリページブロックの接触面の面圧が増加すること、並びに回転電機の大容量化が進むと、通電による導体温度の上昇により、運転中の界磁巻線の回転子軸方向における熱伸び量も増加する傾向にあることに注目し、高い圧力（回転子半径方向）を受けながら、横方向（回転子軸方向）にせん断力を受けるクリページブロックの界磁巻線との当接面近傍には高い応力集中が生じる事を見出した。さらに、従来からクリページブロックに使われているガラス繊維強化エポキシ樹脂は、板厚方向（回転子半径方向）にガラス繊維布を積層しており、平らな積層体（板材）から板厚方向の機械加工（切削加工）によって通風溝を形成すると、界磁巻線との当接面近傍の強化繊維が切断されてしまい、応力集中部では積層体の層間すべり面（強化繊維に挟まれ、せん断力に弱い樹脂が主体の面）のすべりが起こり、クリページブロックは界磁巻線との当接面近傍から破壊してしまう問題点を見出すに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、例えば以下の構成を備えた回転電機により解決される。
【０００８】
一つの例として、回転電機の強化繊維を含有する樹脂材から成るクリページブロックにおいて、拡大により識別できる捩れなどの繊維の微細模様を省略した線描で表現した強化繊維が、通風溝の形状に沿うように直線と滑らかな曲線を形成するように連続して配設されていること。これによれば回転子の温度変化によってクリページブロックに作用する回転子軸方向のせん断力により強化繊維間に存在する層間すべり面がすべる際、そのすべり面積が機械加工された通風溝近傍において、線描で表現した強化繊維が切断されて直線で、且つ界磁巻線との当接面幅中央における回転子円周接線に平行に配設されている場合（層間すべり面の法線が回転子の中心線に垂直になる場合）の層間すべり面積よりも大きいため、すべり面積当りのせん断力が低下し強化繊維間のすべり破壊を防止することができる。
【０００９】
別の例として、回転電機の強化繊維を含有する樹脂材の積層体から成るクリページブロックにおいて、拡大により識別できる皺など層間すべり面の微細模様を省略して表現した切断面上の層間すべり面の線描が、通風溝の形状に沿うように直線と滑らかな曲線を形成するように連続して配設されていること。これによれば回転子の温度変化によってクリページブロックに作用する回転子軸方向のせん断力により強化繊維間に存在する層間すべり面がすべる際、そのすべり面積が機械加工された通風溝近傍において、切断面上の層間すべり面の線描が直線で、且つ界磁巻線との当接面幅中央における回転子円周接線に平行に配設されている場合のすべり面積よりも大きいため、すべり面積当りのせん断力が低下し強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。
【００１０】
また、別の例として、予め編んだ強化繊維に未硬化の樹脂材を含ませたプリプレーグシートを複数枚積層し、平らなプレス板と通風溝の形状に合った突起を持つプレス板の間に挟んで回転電機のクリページブロックが形成されていること。これによれば通風溝近傍では回転子の温度変化によってクリページブロックに作用する回転子軸方向のせん断力による積層体の層間すべり面は平面と曲面とからなり、その面積は、機械加工された通風溝近傍で強化繊維が切断され、平面で、且つ界磁巻線との当接面幅中央における回転子円周接線に平行に配設されている積層体の層間すべり面の面積よりも大きいため、層間すべり面積当りのせん断力が低下し強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。
【００１１】
この場合、積層構造の非対象性とプレス条件に起因して、成形、固化後にクリページブロックに微小変形が残留しても、回転電機の組立て時および運転時に作用する荷重に追従して変形しながら、界磁巻線との当接面を含む接触面ですべるため、回転子の温度変化による各スロット間の界磁巻線の伸縮ばらつきに起因する振動発生への影響はない。
【００１２】
また、別の例として、回転電機のクリページブロックの通風溝が、平らなプレス板と脱着交換ができる突起を有するプレス板の間に挟んで形成されていること。これによれば突起を交換するだけで通風溝の形状変更に対応することができ、低コストで層間すべり面積当りのせん断力を低下させて強化繊維層間のすべり破壊を防止したクリページブロックを提供できる。
【００１３】
また、別の例として、回転電機のクリページブロックの強化繊維が予め通風溝の長手方向に切断されていること。これによれば強化繊維の変形抵抗が小さくなり強化繊維を自由に屈曲できるため、通風溝を深くしたり高剛性強化繊維を使用する場合でも、プレス板による通風溝形成が可能となり、通風溝近傍で強化繊維の平面と曲面を形成して強化繊維間のすべり面積を増大させ、層間すべり面積当りのせん断力を低下させることによって強化繊維層間のすべり破壊を防止したクリページブロックを提供できる。
【００１４】
また、別の例として、回転電機のクリページブロックの通風溝近傍での強化繊維を機械加工により切断し、且つ拡大により識別できる捩れなどの微細模様を省略した線描で表現した強化繊維が直線で、且つ界磁巻線との当接面幅中央での回転子円周接線に平行に配設されている場合は、機械加工面を含むクリページブロックの外表面にシートが接着されていること。これによれば強化繊維間の層間すべりをシートのせん断および伸び変形抵抗を利用して防止することができるため、結果として強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。さらに、シートが接する部材間の摩擦係数のばらきが小さいシート（例えばノーメックスシートなど）を選択すれば、回転子の温度変化による各スロット間の界磁巻線の伸縮ばらつきに起因する振動を抑え、回転電機の信頼性を向上することができる。
【００１５】
また、別の例として、回転電機のクリページブロックの通風溝近傍では短く切断された強化繊維が方向性を持たずに配向しており、せん断力が作用する方向に長範囲に連続する層間すべり面が存在せず、且つ法線が回転子の中心軸に垂直でない短範囲の強化繊維間の層間すべり面を多数存在させていること。これによれば短範囲の層間すべり面の面積を大きくすることができ、結果として通風溝近傍の層間すべり面積当りのせん断力が低下し強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。さらに、存在する層間すべり面に連続性がないため、せん断力の作用方向に配向する層間すべり面のすべりが別の層間すべり面に連続して伝播できず、結果として通風溝近傍のせん断強度が向上する。
【００１６】
また、別の例として、回転電機のクリページブロックは、板厚方向に貫通する一個または複数個の通風孔を有し、この通風孔と通風溝が連通するように配設されていること。これによれば回転子の界磁巻線導体を冷却する気体の流れを妨げることなく回転子の外へ通過させることができる。さらに、通風孔が機械加工により配設され、強化繊維が切断された場合でも、通風孔の中心が通風溝の中心線上にあり、且つ通風溝幅＞通風孔幅にすれば、通風孔の周辺は強化繊維間の層間すべり面が通風溝近傍に比べて大きいため、層間すべり面積当りのせん断力は通風溝近傍に比べて小さく高い層間すべり抵抗を有している。
【００１７】
また、別の例として、回転電機のクリページブロックは通風孔を含まない領域において複数のピンがクリページブロックの板厚方向に圧入固着されていること。これによれば回転子の温度変化によってクリページブロックに作用する回転子軸方向のせん断力による強化繊維間の層間すべり面のすべりがピンによって阻止されるため、結果として強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。特に、機械加工により強化繊維が切断される通風溝や通風孔の近傍では、必要に応じて予めピンを圧入固着することにより、強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。
【００１８】
また、別の例として、回転電機のクリページブロックは未硬化の樹脂を含ませた強化繊維を織物状に編んだプリプレグシートを複数枚積層した後、通風孔を含まない領域において積層方向に強化繊維で縫合されていること。これによれば回転子の温度変化によってクリページブロックに作用する回転子軸方向のせん断力による強化繊維間の層間すべり面のすべりが縫合した強化繊維によって阻止されるため、結果として強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。特に、機械加工により強化繊維が切断される通風溝や通風孔の近傍では、必要に応じて予め強化繊維で縫合することにより、強化繊維層間のすべり破壊を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は回転電機の斜視図である。回転子１は円筒形状をしており、ステータフレーム２の内部に２個所の軸受け３を介して設置される。図２は回転子１の断面図である。回転子１の軸方向断面は円形をしており、界磁巻線４を配設してあるスロット５が円周上に等間隔で加工されている。このスロット５を構成するくし歯状の部材をティース６と呼ぶ。回転子１にはスロット５を加工していない磁極部７があり、その数は２個あるいは４個の場合がある。スロット５には界磁巻線４が回転中の遠心力によって半径方向に飛び出さないようにウェッジ８が回転子１のティース６にはめ込まれている。
【００２０】
図２のＡ部の拡大図を図３に示す。ティース６で分離構成されるスロット内には電気絶縁用のスロットアーマ９と呼ばれる樹脂性の板が設置される。界磁巻線４は矩形断面をしており、層間絶縁材１０と交互に半径方向に積層される。最外周の界磁巻線４には連設する複数個の電気絶縁用のクリページブロック１１が当接し、ティース６に支持され連設する複数個のウェッジ８によって回転中の遠心力に耐えるようになっている。界磁巻線４、層間絶縁材１０には半径方向に貫通した界磁巻線通風孔が複数個パンチ加工により開けられており、クリページブロック１１には、それらの通風孔を通ってきた冷却気体流れを半径方向外側に逃がすための軸方向の通風溝１２及び図示していない通風孔１３が設けられている。ウェッジ８にも同様の目的で加工されたクリページブロック１１と連通する通風孔１３が空けられている。
【００２１】
図４はクリページブロックを構成する樹脂材層と、形成用プレス治具の斜視図である。クリページブロックはガラス繊維が直交するように織られた布に半硬化したエポキシ樹脂を含ませたプリプレグシート１４を複数枚積層しプレス板１５によって加熱状態で加圧することで形成される。本実施例において界磁巻線に当接する側のクリページブロック面と相接するプレス板１５には通風溝の形状に合った突起１６が設けられている。突起１６は回転子の軸方向に長手方向を持ち、一つのスロットに形成される通風溝が複数本ある場合、その間隔Ｌはプレス板１５状の突起１６の間隔Ｌと同じくしてある。
【００２２】
本実施例により形成され、通風孔を図示していないクリページブロック１１の斜視図を図５に示す。通風溝１２と直交する切断面２９には連続した長さを有する強化繊維３０が現れ、プリプレグシートは通風溝１２近傍においても繊維が切断されることなく連続している。応力集中が小さい円弧状断面の通風溝の場合、通風溝１２の深さはクリページブロック１１の板厚の１／２以下程度が望ましい。本実施例によれば、界磁巻線との当接面近傍では、強化繊維の線描の接線３１が当接面中央点３２における回転子円周上接線３３に対し傾きを持っており、且つ強化繊維３０が連続しているため、強化繊維の線描の接線が当接面中央点３２における回転子円周上接線３３に対し傾きを持っていない従来の機械加工による溝形成に比べて層間すべり面３４の面積が増加し、その結果すべり面積当りのせん断力が低下し、強化繊維間の層間すべり破壊を防止することができ、回転電機の信頼性が確保できる。
【００２３】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図６は別のプレス板の斜視図である。本実施例では、通風溝を形成する突起１８がプレス基板１７から脱着可能となっている。クリページブロックのプレス板に予め突起を加工しておくことはコストの増加を引き起こす。本実施例によれば、平らな板材に嵌め合い溝加工を施したプレス基板１７と通風溝の形状に合わせた溝型１８を別々に加工しておくことができるため、加工コストが大幅に減少する。また、通風溝の異なった溝深さに対応する時に、溝型１８のみの交換で済む。溝型１８とプレス基板１７の嵌め合い溝の隙間に樹脂が流れ込まないように、薄く離型処理剤を塗った、たとえばフッ素樹脂シート１９を敷いておくことで通風溝の角部が滑らかに加工できバリ取りが不要になる。
【００２４】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図７はプリプレグシートの斜視図である。本実施例において、プリプレグシート１４の通風溝が成形される面の複数枚のシートがクリページブロック幅寸法の約１／２で通風溝の方向に切断されている。図８は通風溝１２が一本の場合、図９は２本の通風溝１２が形成されたクリページブロックの斜視図である。通風溝１２に直交する切断面には連続した長さを有する強化繊維が現れ、本実施例によればプリプレグシート１４を構成する強化繊維の曲げ剛性が高い場合でも通風溝１２に沿って繊維が自由に屈曲しやすくなる。さらに、破壊強度が問題となる界磁巻線との当接面近傍においては、強化繊維の接線が当接面中央点における回転子円周上接線に対し傾きを持つ連続繊維の配向が得られるため、単なる機械加工による溝加工で、強化繊維の接線が当接面中央点における回転子円周上接線に対し傾きを持たない通風溝形成よりも層間すべり面積が増加し、その結果すべり面積当りのせん断力が低下し、強化繊維間の層間すべり破壊を防止することができる。また、界磁巻線との当接面近傍のせん断強度が向上するため、当接面幅寸法を小さくして通風溝の幅と深さを増大して冷却能を向上することが可能となる。
【００２５】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図１０はプリプレグシートの斜視図である。本実施例において、プリプレグシート１４の通風溝が成形される側の複数枚のシートが、クリページブロック幅寸法の約１／３毎の位置で２箇所で通風溝の方向に切断されている。図１１は当該プリプレグシートによって成形された２本の通風溝１２を持つクリページブロックの斜視図である。本実施例によればプリプレグシートを構成する強化繊維の曲げ剛性が高い場合でも通風溝１２に沿って繊維が自由に屈曲しやすくなる。強度上問題となる界磁巻線との当接面近傍には当接面中央点における回転子円周上の接線に対し傾きを持つ連続した繊維が入っているため、単なる機械加工による溝加工で強化繊維が当接面中央における接線に対し傾きを持たない通風溝形成よりも層間すべり面積が増加し、その結果すべり面積当りのせん断力が低下し、強化繊維間の層間すべり破壊を防止することができる。また、２本の通風溝に挟まれた部分にも強化繊維が当接面中央点における回転子円周上の接線に対し傾きを持って屈曲した形で入り込むためこの部分も層間すべり面積が増加し、その結果すべり面積当りのせん断力が低下し、強化繊維間の層間すべり破壊を防止することができる。
【００２６】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図１２はプリプレグシート１４を積層したものの斜視図である。図１３はこれを平らな２枚のプレス板によって加熱形成したクリページブロック１１の斜視図である。図１４はクリページブロック１１の斜視図である。本実施例では通風溝を機械加工によって形成している。従来技術で得られるクリページブロックのように通風溝がカッタ２０によって切削加工される時、通風溝近傍では積層している強化繊維層の一部が切断される。図１５にはクリページブロックの斜視図を示す。本実施例では、図１４で切削加工されたクリページブロック１１の界磁巻線との当接面及び通風溝加工面に強化繊維の入ったシート２１を接着している。シート２１としてはガラス短繊維を薄いエポキシ樹脂膜内に分散させたシート、例えばノーメックスシートや層間絶縁材等が良い。本実施例によれば、機械加工により切断された強化繊維を含む積層体の層間すべり面３２のすべりがシート２１のせん断および伸び変形抵抗により防止されるため、界磁巻線との当接面近傍の応力が集中する部位のせん断強度が向上し、表面き裂の発生や層間すべりなどの破壊が防止できる。また、ノーメックスシートは界磁巻線間の摩擦係数のばらつきが小さい特徴を有しているため、界磁巻線の熱伸び量がスロット間でばらつかず、回転軸周りの質量バランスの変動を小さく抑えることができ、回転中の軸振動を小さくするという効果を生む。
【００２７】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図１６はクリページブロック１１の斜視図である。本実施例において、クリページブロック１１の通風溝１２は図５に示すように強化繊維がその周囲で連続するようにプレス加工により一体成形されている。このクリページブロックに対して、シート２１として例えばノーメックスシートをプレス形成時または、形成後に接着する。本実施例によれば、連続した強化繊維により通風溝１２の界磁巻線との当接面近傍のせん断強度が、ノーメックスシートを付加することで向上するとともに、界磁巻線間の摩擦係数のばらつきが小さくなり、スロット間において、界磁巻線の熱伸び量のばらつきが小さくなるため軸振動の発生が抑制でき、回転電機の信頼性が上がる。なお、図１５、図１６に示した以外のクリページブロック１１の表面にもノーメックスシートを接着すれば、積層体の層間すべりに対する補強と摩擦係数のばらつきが低減でき、クリページブロックの強度向上と回転子の軸振動の抑制に一層の効果を発揮できる。
【００２８】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図１７はクリページブロックの斜視図である。本実施例は、プリプレグシートの積層体を加熱・加圧形成する際に、ガラス短繊維などの強化繊維を配合した樹脂材２２または、ＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）などの耐熱樹脂を加熱・加圧一体形成し、樹脂材２２の部分に通風溝１２を機械加工した例である。本実施例によれば、通風溝加工によってこの部分の層間すべり強度が低下することは無いため、クリページブロック成形後にノーメックスシートを接着する工程が不要となる。すなわち、通風溝１２の界磁巻線との当接面近傍は不規則に配向する短繊維で強化され、回転子軸方向のせん断力が作用する方向において短繊維間のすべり面が不規則に配向し、連続する層間すべり面が存在しないため、例えば強化繊維を織物状に編み、未硬化の樹脂を含ませたプリプレグシートの積層体に特有な強化繊維間の層間すべり抵抗よりも高いすべり抵抗を示す。
【００２９】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図１８は界磁巻線に当接する側から見たクリページブロック１１の一つの通風孔を含む部分拡大斜視図である。図１９は図１８に示した左側の通風溝１２の中心を通るＡ−Ａ断面図である。図２０は図１８に示した通風孔１３の中心を通り、複数の通風孔を含む回転子の軸方向の断面図である。図１８で、クリページブロック１１はウェッジの通風孔と連通する通風孔１３を有している。また、界磁巻線に空けられた界磁巻線通風孔と連通する通風溝１２が通風孔１３に向かって一定の傾斜をもって形成されている。図１８のＡ−Ａ断面を示す図１９において、通風溝最大深さの回転子軸方向仮想延長面Ｂと溝１２表面で囲まれる部分Ｃが存在するため、図１８のクリページブロックの中央Ｄ部が回転子軸方向にせん断力を受けても部分Ｃによる層間すべり補強効果によって損傷を防止することができる。そして図２０で、界磁巻線４に開けられた界磁巻線通風孔２３を回転子半径方向に通過してきた冷却気体流れ２４は、流れを妨げられることなくクリページブロック１１およびウェッジ８の通風孔１３を通過することができる。
【００３０】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図２１はクリページブロックを加圧するためのプレス板１５の斜視図である。本実施例では、一方の平らなプレス板１５には、相対するプレス板１５に配設された突起１６を挟む位置に孔２５が複数個設けられている。さらに、孔２５に嵌め合わされるピン２６が孔２５の数だけ用意される。二つの相対するプレス板１５間にプリプレグシートを複数枚積層して加圧する際、プリプレグシートを一部または全部貫通するようにピン２６が孔２５から圧入される。そして、ピン２６とプリプレグシートは加熱・加圧され、固着される。図２２にこの工程で形成されたクリページブロック１１の斜視図を示す。ピン２６はピンの長手方向に連続した強化繊維、又は不連続強化繊維、例えば連続したガラス繊維を有する樹脂材で形成されていても良いし、電気絶縁体で被覆した金属体でも良い。このピン２６によってクリページブロック１１が回転子に組み込まれてその軸方向にせん断力を受けた場合、応力が集中する通風溝１２の界磁巻線との当接面近傍のすべり破壊を防止し、さらに、強化繊維層２７の層間すべり面のすべり防止に効果を発揮する。図２２は通風溝側のプリプレグシートの中央部付近を回転子の軸方向にあらかじめ切断してから加熱・加圧した場合の例であるが、この実施例は、切断していないプリプレグシートを用いてクリページブロックを形成した場合、および、通風溝１２を機械加工によって形成する場合にも適用できる。また、ピン２６は通風孔以外の位置に組み込むことにより、いずれもクリページブロック１１の強化繊維間の層間すべりを防止することができる。
【００３１】
本発明の他の実施例を図によって説明する。図２３はプリプレグシート１４の斜視図である。本実施例では、予め、積層したプリプレグシート１４同士を他の強化繊維２８、例えばガラス繊維で積層方向に縫い合わせてプリプレーグシート間のすべりに対する補強を行う。この方法によって形成されたクリページブロックは強化繊維間の層間すべりに対する抵抗が大きくなり、せん断強度が向上する。
【００３２】
以上述べた実施の形態は全てプリページブロック１１の強化繊維の積層面が界磁巻線当接面に平行で、且つ強化繊維の織り目が通風溝の長手方向に直角平行な場合について説明したが、強化繊維の織り目は通風溝の長手方向に直角平行でなくてもよい。さらに、機械加工によって通風溝を形成する場合には、強化繊維の積層面が界磁巻線当接面に平行でなくてもよい。例えば積層面が界磁巻線当接面に垂直、且つ回転子軸方向に平行な場合、界磁巻線当接面近傍の強化繊維が界磁巻線当接面に垂直、且つせん断力の方向に平行に配向するため、回転子の軸方向に作用するせん断力を受ける強化繊維間の層間すべり面積が大きくなり、すべり面積当りのせん断力が低下する。また、積層面が回転子軸方向に垂直な場合にもせん断力の方向に対して層間すべり面が垂直になるため、層間すべり面積が大きくなり、すべり面積当りのせん断力が低下する。よって何れの場合も強化繊維間のすべり破壊が防止でき、結果として回転電機の信頼性を高めることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却性能と信頼性を高めた回転電機が製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る回転電機の斜視図
【図２】本発明の一実施例に係る回転子の断面図
【図３】本発明の一実施例に係る回転子の拡大図
【図４】本発明の一実施例に係るクリページブロック形成用プレス板の斜視図
【図５】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図６】本発明の一実施例に係るクリページブロック形成用プレス板の斜視図
【図７】本発明の一実施例に係るクリページブロック形成用プリプレグシートの斜視図
【図８】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図９】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図１０】本発明の一実施例に係るクリページブロック形成用プリプレグシートの斜視図
【図１１】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図１２】本発明の一実施例に係るクリページブロック形成用プリプレグシートの斜視図
【図１３】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図１４】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図１５】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図１６】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図１７】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図１８】本発明の一実施例に係るクリページブロックの部分拡大斜視図
【図１９】本発明の一実施例に係るクリページブロックの部分拡大断面図
【図２０】本発明の一実施例に係る回転子の断面図
【図２１】本発明の一実施例に係るクリページブロック形成用プレス板の斜視図
【図２２】本発明の一実施例に係るクリページブロックの斜視図
【図２３】本発明の一実施例に係るクリページブロック形成用プリプレグシートの斜視図
【符号の説明】
１・・・回転子、４・・・界磁巻線、５・・・スロット、８・・・ウェッジ、９・・・スロットアーマ、１０・・・層間絶縁材、１１・・・クリページブロック、１２・・・通風溝、１３・・・通風孔、１４・・・プリプレグシート、１５・・・プレス板、１６・・・突起  ３２・・・層間すべり面
【図１】
0003589139.tif 000002
【図２】
0003589139.tif 000003
【図３】
0003589139.tif 000004
【図４】
0003589139.tif 000005
【図５】
0003589139.tif 000006
【図６】
0003589139.tif 000007
【図７】
0003589139.tif 000008
【図８】
0003589139.tif 000009
【図９】
0003589139.tif 000010
【図１０】
0003589139.tif 000011
【図１１】
0003589139.tif 000012
【図１２】
0003589139.tif 000013
【図１３】
0003589139.tif 000014
【図１４】
0003589139.tif 000015
【図１５】
0003589139.tif 000016
【図１６】
0003589139.tif 000017
【図１７】
0003589139.tif 000018
【図１８】
0003589139.tif 000019
【図１９】
0003589139.tif 000020
【図２０】
0003589139.tif 000021
【図２１】
0003589139.tif 000022
【図２２】
0003589139.tif 000023
【図２３】
0003589139.tif 000024