(57)【要約】【課題】  フルコイルにおけるコイルエンド部の遠心力に対する変形を低減し、高速大容量機にも適用可能にすること。【解決手段】  回転軸５に固定された鉄心２のスロット２ａに、導体を連続して巻いたフルコイルからなる回転子コイル６が挿入される。回転子コイル６のコイルエンド部１６は、各コイルエンド部１６の外周全体にわたって、樹脂を含浸した高強度繊維材を巻き付けてなるバインド層８が形成され、このバインド層８の外周に金属リング９が嵌合されている。【選択図】  図１
2006320113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定された鉄心のスロットに、導体を連続して巻いたフルコイルからなる回転子コイルを挿入した巻線形誘導機の回転子において、前記回転子コイルのコイルエンド部の外周に、樹脂を含浸した高強度繊維材を巻き付けてなるバインド層を形成し、このバインド層の外周に金属リングを嵌合したことを特徴とする巻線形誘導機の回転子。
【請求項２】
前記バインド層を軸方向に沿って間隔をおいて複数個配置し、少なくともコイルエンド側に位置するバインド層の外周に前記金属リングを嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の巻線形誘導機の回転子。
【請求項３】
前記金属リングがコイルエンド側に抜けるのを抑制する抜け止め手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の巻線形誘導機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線形誘導電動機や巻線形誘導発電機などの巻線形誘導機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般産業用に用いられている巻線形誘導電動機や風力発電などに用いられている巻線形誘導発電機などの巻線形誘導機の回転子は、回転軸に固定された鉄心のスロットにハーフコイルまたはフルコイルを挿入して構成されている。
【０００３】
ハーフコイルは、直線状の導体を所定の形状に折り曲げ、それぞれ外周に絶縁テープを巻き付けた後、その複数本を鉄心のスロットに順次差し込んで上下２分割のコイル要素を構成し、各導体の直線状のエンド部を接続片で接続し絶縁して構成されている。
【０００４】
ハーフコイルのそれぞれのコイルエンド部は、特許文献１および特許文献２にも示されるように、その全体の外周を鋼線もしくはガラス繊維テープでバインドし、遠心力による変形を防止している。
【０００５】
一方、フルコイルは、図５（ａ）ないし（ｃ）に示すように構成されている。図５（ａ）はフルコイルの製造時の状態を示す平面図、図５（ｂ）はフルコイルを示す平面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の主要部を示す側面図である。図５（ａ）に示すように、導体１ａを長円形（レーストラック状）に連続して巻き、その中間部をクランプ４により支持して図５（ｂ）に示すように亀甲形となるように折り曲げ、外周に絶縁テープを巻き付けて絶縁した後、鉄心のスロットに挿入して構成されている。この構成のコイルにおいても、それぞれのコイルエンド部１ｂは、その全体の外周を鋼線もしくはガラス繊維テープでバインドし、遠心力による変形を防止している。なお、コイルエンド部１ｂは、図５（ｃ）に示すように導体１ａが折り曲げられて形成されている。
【特許文献１】特開平５−２３６６９１号公報
【特許文献２】特開平８−２０５４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで巻線形誘導機は、高速大容量になると遠心力により大きな荷重がコイルエンド部に作用するので、コイルエンド部をさらに強固に支持して変形を抑制・防止する必要がある。上下２分割のハーフコイルの場合、二つの導体のエンド部が直線状となっていることに加えて、鉄心のスロットに挿入した時点ではエンド部が上下に分離しているので、各導体のエンド部の外周をそれぞれガラス繊維テープなどでバインドして外側に変形しないように固定することができる。しかしながらハーフコイルは、鉄心に挿入後に上下の導体のエンド部をそれぞれ接続片３により接続しなければならず、製造工程が複雑になるという問題がある。
【０００７】
これに対し、上下一体形のフルコイルの場合は、導体１ａのエンド部の接続が少なく製造が容易であるうえに、導体の素線数を自由に選べるため、コイルの電圧、電流を任意の値に設計できるという利点がある。しかしながら、フルコイルの場合、コイルエンド部１ｂが丸く折り曲げられており、その外周側にのみガラス繊維テープが巻き付けられることから、コイルエンド部１ｂの遠心力に対するバインドの強度が不足し、高速大容量機には適用できなかった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、フルコイルにおけるコイルエンド部の遠心力に対する変形を低減することができ、フルコイルを高速大容量機においても適用できるようにした巻線形誘導機の回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明による巻線形誘導機の回転子は、回転軸に固定された鉄心のスロットに、導体を連続して巻いたフルコイルからなる回転子コイルを挿入した巻線形誘導機の回転子において、回転子コイルのコイルエンド部の外周に樹脂を含浸した高強度繊維材を巻き付けてなるバインド層を形成し、このバインド層の外周に金属リングを嵌合したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フルコイルのコイルエンド部に作用する遠心力を高強度繊維材のバインド層に加えて剛性の高い金属リングで受け持つことができるので、コイルエンド部の外周側のみをガラステープでバインドしただけの回転子に比べ、コイルエンド部の遠心力に対する変形を低減することができ、より高速大容量機の回転子にもフルコイルを適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明における第１の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子の要部を示す部分正面図である。図１において、回転軸５には外周部に多数のスロット２ａが形成された鉄心２が固定されている。この鉄心２のスロット２ａには、回転子コイル６が挿入されている。回転子コイル６は、導体を連続して長円形に巻いた後、亀甲形に折り曲げ、外周に絶縁テープを巻き付けて構成したフルコイルからなり、その中間部が鉄心２のスロット２ａに挿入され、さらにそのスロット２ａ内の外周側に挿入された楔７により、回転による遠心力でスロット２ａから外れないように固定されている。
【００１２】
鉄心２の軸方向外側に突き出た回転子コイル６のコイルエンド部１６は、各コイルエンド部１６の外周に高強度繊維材からなるバインド層８が形成されており、またこのバインド層８の外周に金属リング９が嵌合されている。高強度繊維材からなるバインド層８は、各コイルエンド部１６の外側に位置する導体１６ａの外周に周方向全体にわたって、エポキシ樹脂などの樹脂を半硬化状態で含浸したガラス繊維テープやアラミッド繊維テープなどの高強度繊維材を複数回巻き付けた後、加熱して含浸樹脂を硬化させ、さらに外周面を機械加工により所定寸法の円筒状に切削して形成されており、この切削加工面に金属リング９が嵌合されている。
【００１３】
金属リング９は、ステンレス鋼などの非磁性材により円筒状に形成されており、その板厚および軸方向長さは、コイルエンド部１６の遠心力の大きさに応じて適宜の寸法に設定されている。そしてコイルエンド部１６にバインド層８と金属リング９を取り付けた回転子は、全体をエポキシ樹脂の含浸槽に浸漬して含浸処理した後、加熱処理されることにより、金属リング９、バインド層８およびコイルエンド部１６がエポキシ樹脂を介して一体に強固に接着されている。
【００１４】
なお、鉄心２の軸方向外側には、回転軸５に固定された鉄心押え板１０が設けられている。また回転軸５には、はずみ車状の支持金具１１が設けられており、この支持金具１１とコイルエンド部１６との間にスペーサ１２が挿入されてコイルエンド部１６の絶縁が傷つくのを防いでいる。
【００１５】
このような構成を有する巻線型誘導機においては、回転子が回転すると、回転子コイル６に遠心力が作用するが、鉄心２内の回転子コイル６の中間部は、楔７により拘束され、また鉄心２の軸方向外側にあるコイルエンド部１６は、その外周に形成された高強度繊維材のバインド層８により保持されるとともに金属リング９により保持されることになる。金属リング９の縦弾性係数は、２１０００ｋｇｆ／ｍｍ２であり、ガラス繊維テープの縦弾性係数（３０００ｋｇｆ／ｍｍ２）に比べて約７倍の剛性を有しているので、金属リング９自身の遠心力による膨らみを考慮しても従来のガラス繊維テープのみに比べて遠心力によるコイルエンド部１６の膨らみ量（変形量）を約１／３にできる。したがってコイルエンド部１６に作用する応力も低減でき、遠心力に対する信頼性の高い回転子を得ることができるので、高速大容量機に適用することが可能となる。
【００１６】
図２は本発明における第２の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子を示す正面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、コイルエンド部１６の外周に形成するバインド層８ａ，８ｂを軸方向に沿って間隔をおいて複数個配置し、少なくともコイルエンド側に位置するバインド層８ｂの外周に金属リング９を嵌合したところにある。本実施の形態によれば、バインド層８ａ，８ｂの間に通風路１３が形成されるので、コイルエンド部１６の冷却を改善することができる。なお、鉄心２側に位置するコイルエンド部１６は、鉄心２に拘束されており、自由端となっているコイルエンド側に比べて遠心力による変形が少ないので、鉄心２側に位置するバインド層８ａには、必ずしも金属リングを設けなくてもよい。
【００１７】
図３は本発明における第３の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子を示す正面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、金属リング９の抜け止め手段として、金属リング９のコイルエンド側に、半硬化状の樹脂を含浸したガラス繊維テープ１４を巻き足して金属リング９に対するストッパーを構成したところにある。このように構成すれば、金属リング９がコイルエンド部１６から軸方向外側に抜け出るのを防止することができる。
【００１８】
図４は本発明における第４の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子を示す正面図である。本実施の形態が第３の実施の形態と異なる点は、金属リング９の抜け止め手段として、ガラス繊維テープに代えて半硬化状の樹脂を含浸したガラスロープ１５を導体１６ａに巻き付けて金属リング９のコイルエンド側にストッパーを構成したところにある。本実施の形態においても、金属リング９がコイルエンド部１６から軸方向外側に抜け出るのを防止することができる。
【００１９】
なお、上記各実施の形態においては、巻線形誘導機の場合を例にとり説明したが、本発明は誘導同期電動機や円筒型同期発電機など他の同様のコイル形状を有する巻線形誘導機にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子の要部を示す部分正面図である。
【図２】本発明における第２の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子の要部を示す部分正面図である。
【図３】本発明における第３の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子の要部を示す部分正面図である。
【図４】本発明における第４の実施の形態に係る巻線形誘導機の回転子の要部を示す部分正面図である。
【図５】（ａ）はフルコイルの製造時の状態を示す平面図、（ｂ）はフルコイルを示す平面図、（ｃ）は（ｂ）の主要部を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ…導体
１ｂ…コイルエンド部
２…鉄心
２ａ…スロット
３…接続片
４…クランプ
５…回転軸
６…回転子コイル
７…楔
８，８ａ，８ｂ…バインド層
９…金属リング
１０…鉄心押え板
１１…支持金具
１２…スペーサ
１３…通風路
１４…ガラス繊維テープ
１５…ガラスロープ
１６…コイルエンド部
１６ａ…導体
【図１】
2006320113.tif 000003
【図２】
2006320113.tif 000004
【図３】
2006320113.tif 000005
【図４】
2006320113.tif 000006
【図５】
2006320113.tif 000007