(57)【要約】【課題】  解決しようとする課題は、固定子鉄心端部ティースにおいて局所的な加熱が発生する点である。【解決手段】  固定子鉄心端部数枚のみ、無方向性電磁鋼板から打ち抜いた分割片を積層して形成したり、軸方向端部枚数のみ、径方向を電磁鋼板の圧延方向に合わせて打ち抜いた分割片を積層して形成することで、ティースにおける磁束を通りやすくし、これにより径方向磁束によるティースにおける発熱を減少させて局所的な過熱を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性電磁鋼板を扇状に打ち抜いた分割片を周方向に並べて円周とし、これを積層して構成する固定子鉄心を備えた回転電機において、
前記固定子鉄心は、端部数枚のみ、無方向性電磁鋼板から打ち抜いた分割片を積層して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
電磁鋼板を扇状に打ち抜いた分割片を周方向に並べて円周とし、これを積層して構成する固定子鉄心を備えた回転電機において、
前記固定子鉄心は、軸方向端部数枚のみ、径方向を電磁鋼板の圧延方向に合わせて打ち抜いた分割片を積層して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１記載の回転電機において、前記固定子鉄心は、前記無方向性電磁鋼板のティースにスリットが入れられていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２記載の回転電機において、前記固定子鉄心は、前記径方向を電磁鋼板の圧延方向に合わせて打ち抜いた分割片のティースにスリットが入れられて積層されていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
方向性電磁鋼板を扇状に打ち抜いた分割片を周方向に並べて円周とし、これを積層して構成し、軸方向端部ティースにスリットを有する固定子鉄心を備えた回転電機において、
前記固定子鉄心は、ティースにスリットを入れてある鋼板のみ、無方向性電磁鋼板から打ち抜いた分割片を積層して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
電磁鋼板を扇状に打ち抜いた分割片を周方向に並べて円周とし、これを積層して構成し、軸方向端部ティースにスリットを有する固定子鉄心を備えた回転電機において、
前記固定子鉄心は、ティースにスリットを入れてある鋼板のみ、径方向を電磁鋼板の圧延方向に合わせて打ち抜いた分割片を積層して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
方向性電磁鋼板を扇状に打ち抜いた分割片を周方向に並べて円周とし、これを積層して構成し、軸方向端部に階段状のテーパ部分を有する固定子鉄心を備えた回転電機において、
前記固定子鉄心は、テーパ部分のみ、無方向性電磁鋼板から打ち抜いた分割片を積層して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
電磁鋼板を扇状に打ち抜いた分割片を周方向に並べて円周とし、これを積層して構成し、軸方向端部に階段状のテーパ部分を有する固定子鉄心を備えた回転電機において、
前記固定子鉄心は、テーパ部分のみ、径方向を電磁鋼板の圧延方向に合わせて打ち抜いた分割片を積層して形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項７記載の回転電機において、前記固定子鉄心は、前記無方向性電磁鋼板積層のティースにスリットが入れられていることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項８記載の回転電機において、前記固定子鉄心は、前記径方向を電磁鋼板の圧延方向に合わせて打ち抜いた分割片のティースにスリットが入れられ積層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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に係り、特に回転電機の固定子鉄心における局所的な温度上昇を緩和した構成を改良した回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の回転電機の固定子鉄心は、図２のように電磁鋼板を扇状に打ち抜き、これを周方向に並べて円周を形成し、この円周を軸方向に積層することで構成されている。
【０００３】
図２において、扇状の分割片はコイルを挿入するためのスロット３を挟むティース１と外周部であるコアバック２からなる。
【０００４】
大型の回転電機では、図３に示すように機内の冷却のため、電磁鋼板を数枚から数十枚積層してブロック４を形成し、このブロック４間に冷却ダクト５が設けられる。
【０００５】
回転電機の固定子鉄心に用いられる電磁鋼板には、磁化容易方向がランダムな無方向性電磁鋼板と、磁化容易方向を鋼帯圧延方向に揃えた方向性電磁鋼板がある。
【０００６】
鉄損低減を目的として、鉄心用の鋼板として方向性電磁鋼板を用い、図２のように鋼帯の圧延方向と分割片の周方向を合わせ、コアバック２における周方向磁束が磁化容易方向を通るようにしている。また、無方向性電磁鋼板であっても、鋼帯の圧延方向に磁束が通りやすい傾向があり、鋼帯の圧延方向と分割片の周方向を合わせている。
【０００７】
固定子の軸方向端部ティースにおいては、径方向磁束に加え、軸方向からも入射する磁束があり、鉄心の局所的な加熱が問題となる。このとき、方向性電磁鋼板を用いた固定子鉄心では、周方向に磁化容易方向を揃えてあるため、主に径方向に磁束が通るティース１では無方向性電磁鋼板に比べ磁束が通りにくく、損失による発熱が大きい。鉄心における局所加熱は、絶縁の破壊を引き起こし、短絡回路を形成して固定子鉄心の焼損に繋がる可能性がある。
【０００８】
そこで、固定子鉄心端部ティースの局所的な過熱を防止する施策として、図４のようにティース１にスリット８を設け、ティース１における渦電流の流路を小さくすることで軸方向に入射する磁束による渦電流損を低減している。また、図５に示すように、軸方向端部のブロック４を階段状のテーパ形状とし、局部的な磁束の集中を防止している。
【０００９】
しかし、方向性電磁鋼板の適用やティース１の磁束密度が高い設計などにより、ティース１における発熱が大きい場合には、径方向磁束による発熱の寄与も大きいため、これを低減することは局所的な過熱を防止する上で有効である。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−５０５３９号公報
【特許文献２】特開昭６３−２１７９４０号公報
【非特許文献１】電気学会技術報告II部第８５号  「けい素鋼板の進歩と使用上の諸問題」  １９７９年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとする課題は、回転電機の固定子鉄心端部ティースにおいて局所的な過熱が発生する点である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、回転電機の固定子鉄心端部数枚のみ、無方向性電磁鋼板から打ち抜いた分割片を積層して形成したり、軸方向端部枚数のみ、径方向を電磁鋼板の圧延方向に合わせて打ち抜いた分割片を積層して形成することで、ティースにおける磁束を通りやすくし、これにより径方向磁束によるティースにおける発熱を減少させて局所的な過熱を防止するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の固定子鉄心は端部ティースにおける局所的な加熱を防止したことにより、高い信頼性を有する回転電機を供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の回転電機の第１の実施形態を示す。該図に示す例は、固定子鉄心端部以外のブロックは方向性電磁鋼板積層ブロック１０から構成されており、軸方向端部の２ブロック（すなわち両側で計４ブロック）のみに無方向性電磁鋼板積層ブロック１１を配してある。
【００１６】
方向性電磁鋼板ブロックは図２に示したように、圧延方向に周方向を合わせた分割片により構成されており、コアバック２での磁束が通りやすい一方、ティース１では磁束が通りにくくなっている。
【００１７】
本実施形態では、軸方向端部の２ブロックに方向性電磁鋼板の圧延に垂直な方向に比べ磁束が通りやすい無方向性電磁鋼板を用いることで、ティース１の発熱を抑制し、鉄心端部の局所的な加熱を防止している。
【００１８】
また、無方向性電磁鋼板はコアバック２における磁束の通りやすさが方向性電磁鋼板の圧延方向に比べて劣るため、鉄損が増加するが、無方向性電磁鋼板の積層を端部数枚に限定することで、全体から見た鉄損増加をわずかに止める。
【００１９】
無方向性電磁鋼板からの分割片打ち抜き方向は図２のようにしてもよいが、無方向性電磁鋼板であっても、圧延方向とこれに垂直な方向では磁束の通りやすさに違いがあることから、ティース１における発熱抑制を優先するならば、図６のように圧延方向を径方向に合わせるのが良い。
【００２０】
この無方向性電磁鋼板から打ち抜く分割片のティース部分に図４のようにスリットを入れ、軸方向磁束による渦電流損を低減すれば、さらなる発熱の抑制が可能である。
【００２１】
この例では２ブロックとしたが、発電機の構造などにより、積層する枚数を変えても、効果を得ることが出来る。
【００２２】
図７は本発明の回転電機の第２の実施形態を示す。該図に示す例は、固定子鉄心端部以外のブロックは方向性電磁鋼板積層ブロック１０から構成されており、軸方向端部の２ブロック（すなわち両側で計４ブロック）のみに、図６のように径方向を圧延方向に合わせ打ち抜いた分割片を用いた方向性電磁鋼板積層ブロック１２を配してある。
【００２３】
方向性電磁鋼板ブロックは図２に示したように、圧延方向に周方向を合わせた分割片により構成されており、コアバック２での磁束が通りやすい一方、ティース１では磁束が通りにくくなっている。本実施形態では、軸方向端部の２ブロックの分割片ティースに磁束が通りやすい方向性電磁鋼板の圧延方向を合わせることで、ティース１の発熱を抑制し、鉄心端部の局所的な加熱を防止することができる。
【００２４】
方向性電磁鋼板において、径方向に圧延方向を合わせると、周方向磁束が通るコアバック２において磁束の通りにくくなり、鉄損が増加するが、径方向を圧延方向に合わせた積層を端部数枚に限定することで、全体から見た鉄損増加をわずかに止める。
【００２５】
図８は本発明の回転電機の第３の実施形態を示す。該図に示す例は、固定子鉄心端部以外のブロックは方向性電磁鋼板積層ブロック１０から構成されており、階段状のテーパが施された軸方向端部の３ブロックのみに、無方向性電磁鋼板積層ブロック１１を配してある。
【００２６】
方向性電磁鋼板ブロックは図２に示したように、圧延方向に周方向を合わせた分割片により構成されており、コアバック２での磁束が通りやすい一方、ティース１では磁束が通りにくくなっている。本実施形態では、テーパ形状の端部に方向性電磁鋼板の圧延に垂直な方向に比べ磁束が通りやすい無方向性電磁鋼板を用いることで、ティース１の発熱を抑制し、鉄心端部の局所的な加熱を防止することができる。
【００２７】
また、無方向性電磁鋼板はコアバック２における磁束の通りやすさが方向性電磁鋼板の圧延方向に比べて劣るため、鉄損が増加するが、無方向性電磁鋼板の積層をテーパの施された鋼板に限定することで、全体から見た鉄損増加をわずかに止める。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の回転電機の第１の実施形態を示す部分断面図。
【図２】固定子鉄心分割片の鋼帯からの打ち抜きと圧延方向を示す図。
【図３】固定子鉄心を周方向から見た部分断面図。
【図４】固定子鉄心ティースにスリットを施した状態を示す図。
【図５】固定子鉄心端部の階段状テーパ部を示す部分断面図。
【図６】本発明の実施の形態に関る固定子鉄心分割片の打ち抜きを示す図。
【図７】本発明の回転電機の第２の実施形態を示す部分断面図。
【図８】本発明の回転電機の第３の実施形態を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１…ティース、２…コアバック、３…スロット、４…電磁鋼板積層ブロック、５…冷却ダクト、６…電機子巻線、７，９…回転子、８…スリット、１０…方向性電磁鋼板積層ブロック、１１…無方向性電磁鋼板積層ブロック、１２…径方向を圧延方向に合わせた分割片を用いた方向性電磁鋼板積層ブロック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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