(57)【要約】【課題】界磁巻線（ロータコイル）の温度上昇をさらに抑えることができる構造を備えた突極形同期回転機を提供すること。【解決手段】固定子２と、当該固定子２に対して同軸に配置され外周に突極４が設けられた回転子３と、を具備してなる発電機１である。前記突極４は、突極胴部６と、突極胴部６に巻回された界磁巻線７と、回転子３の径方向Ｄに隣り合う界磁巻線７の線間に配置された複数の第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）と、回転子３の回転方向Ｒに隣り合う界磁巻線７の線間に配置された複数の第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）とを備える。第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）の一端は界磁巻線７の外周面７ａから突出させられ、他端は第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）と接触させられ、複数の第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）が外周面７ａに向かって階段状に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、当該固定子に対して同軸に配置され外周に突極が設けられた回転子と、を具備してなる突極形同期回転機であって、
前記突極は、
突極胴部と、
前記突極胴部に巻回された界磁巻線と、
前記回転子の径方向に隣り合う前記界磁巻線の線間に配置された複数の第１放熱板部と、
前記回転子の回転方向に隣り合う前記界磁巻線の線間に配置された複数の第２放熱板部と、
を備え、
前記第１放熱板部の一端は前記界磁巻線の外周面から突出させられ、他端は前記第２放熱板部と接触させられ、
複数の前記第２放熱板部が、前記外周面に向かって階段状に配置されていることを特徴とする、突極形同期回転機。
【請求項２】
請求項１に記載の突極形同期回転機において、
前記第１放熱板部と前記第２放熱板部とが一体に形成されていることを特徴とする、突極形同期回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突極形の同期回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
突極形の同期回転機には同期発電機と同期電動機とがある、これら発電機・電動機の界磁巻線（ロータコイル）の温度上昇を抑える技術として、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された突極回転界磁形同期電動機は、界磁巻線の導体（線）間に放熱板を巻き込みまたは挿入するとともに、当該放熱板の一部を界磁巻線の外周面より突出させるという構造を備えている。これにより、界磁巻線全体の温度上昇を従来よりも低減することができ、同期電動機の小形・軽量化を図ることができる、と称している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１５２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
界磁巻線の導体（線）間に放熱板を巻き込みまたは挿入するという特許文献１に記載された技術によって、界磁巻線（ロータコイル）の温度上昇を抑え、その結果、同期電動機の小形・軽量化を図ることができる。ここで、本発明者らは、同期回転機のさらなる小形・軽量化のために、界磁巻線（ロータコイル）の温度上昇をさらに抑えることができる技術を追求した。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、界磁巻線（ロータコイル）の温度上昇をさらに抑えることができる構造を備えた突極形同期回転機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、固定子と、当該固定子に対して同軸に配置され外周に突極が設けられた回転子と、を具備してなる突極形同期回転機であって、前記突極は、突極胴部と、前記突極胴部に巻回された界磁巻線と、前記回転子の径方向に隣り合う前記界磁巻線の線間に配置された複数の第１放熱板部と、前記回転子の回転方向に隣り合う前記界磁巻線の線間に配置された複数の第２放熱板部と、を備え、前記第１放熱板部の一端は前記界磁巻線の外周面から突出させられ、他端は前記第２放熱板部と接触させられ、複数の前記第２放熱板部が、前記外周面に向かって階段状に配置されている突極形同期回転機である。
【０００７】
この構成によると、界磁巻線の外周面に向かって複数の第２放熱板部を階段状に配置することで、第１放熱板部および第２放熱板部を介した界磁巻線の放熱がより効率よく行われる。すなわち、界磁巻線の冷却効率がより高まる。
【０００８】
また本発明において、前記第１放熱板部と前記第２放熱板部とが一体に形成されていることが好ましい。
【０００９】
この構成によると、回転子の回転による遠心力によって、第１放熱板部および第２放熱板部が飛び出してしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、本発明の構成要件、特に、界磁巻線の外周面に向かって複数の第２放熱板部を階段状に配置することにより、界磁巻線の放熱がより効率よく行われる。その結果、界磁巻線の温度上昇を従来よりもさらに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る突極形同期発電機を示す図である。
【図２】図１（ａ）のＢ部詳細および放熱板の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、突極形の同期発電機を例に説明するが、本発明を突極形の同期電動機に適用してもよい。図１は、本発明の一実施形態に係る突極形同期発電機１（以下、「発電機１」と呼ぶ）を示す図である。図１（ａ）は、発電機１の断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
（固定子および回転子）
図１に示したように、発電機１は、筒状の固定子２と、固定子２の内側に当該固定子２に対して同軸に配置された回転子３とを具備してなる。回転子３の外周には複数の突極４が設けられている。本実施形態では４つの突極４が回転子３の外周に設けられているが、突極４の数は４つに限られることはない。
【００１４】
（突極）
突極４は、突極胴部６と、突極胴部６から延在する突極頭部５と、突極胴部６に巻回された界磁巻線７とを具備してなる。突極頭部５の幅は、突極胴部６の幅よりも大きい。突極胴部６および突極頭部５は、鉄などの強磁性体からなる。
【００１５】
（界磁巻線）
図２（ａ）は、図１（ａ）のＢ部詳細図である。図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、界磁巻線７は、絶縁被覆された平角銅線を突極胴部６に巻回したものである。
【００１６】
（放熱板）
ここで、回転子３の径方向Ｄの巻線２段おきに放熱板（８〜１２）が挟み込まれている。放熱板（８〜１２）は、回転子３の径方向Ｄに隣り合う平角銅線間に配置された第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）と、回転子３の回転方向Ｒに隣り合う平角銅線間に配置された第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）とからなる。
【００１７】
図２（ｂ）に、放熱板（８〜１２）を代表して放熱板１２の斜視図を示している。図２（ｂ）に示したように、放熱板１２は、Ｌ字形に曲げたアルミニウム板を３枚重ね合わせたものである。なお、Ｌ字形に曲げたアルミニウム板１枚からなる放熱板であってもよいし、Ｌ字形に曲げたアルミニウム板２枚あるいは４枚、５枚、・・・からなる放熱板であってもよい。このように、第１放熱板部１２ａと第２放熱板部１２ｂとは一体に形成されている。なお、第１放熱板部１２ａと第２放熱板部１２ｂとを別に形成し、第１放熱板部１２ａの端と第２放熱板部１２ｂの端とを接触させてもよい。
【００１８】
また、図２（ａ）に示したように、第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）の一端（放熱板（８〜１２）の一端）は、界磁巻線７の外周面７ａから突出させられている。
【００１９】
なお、放熱板（８〜１２）は、熱伝達率のよい材料からなるものであればよく、材料（材質）はアルミニウムに限られるものではない。
【００２０】
第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）は、界磁巻線７の外周面７ａに向かって階段状に配置されている。具体的には、第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）は、突極胴部６側から界磁巻線７の外周面７ａへ向かって、回転方向Ｒの巻線約５段おきに隣り合う第２放熱板部同士が位置するように階段状に配置されている。
【００２１】
第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）は、突極胴部６に接する位置には配置されていない。また、第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）は、突極頭部５に接する位置には配置されていない。
【００２２】
また、第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）とほぼ同じ厚みのスペーサ板１３が、径方向Ｄにおける第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）の位置に合わせて、径方向Ｄの巻線２段おきに挟み込まれている。スペーサ板１３は、例えば、エポキシ樹脂積層板などである。
【００２３】
（放熱板による界磁巻線の温度上昇抑制効果）
図１（ａ）、（ｂ）に冷却風の流れを矢印で示している。冷却風は、例えば、発電機１の軸方向端部に取り付けられたファンにより発生させられる。
【００２４】
まず、熱伝達率のよい放熱板（８〜１２）を界磁巻線７の内部に位置させるとともに、界磁巻線７の外周面７ａから放熱板（８〜１２）の端を突出させる（放熱板（８〜１２）の端を通風路に出す）ことにより、放熱板（８〜１２）を介して、界磁巻線７の外周面７ａからだけでなく界磁巻線７の内部からも放熱させることができる。
【００２５】
ここで、本発明では、界磁巻線７の内部に位置させる放熱板（８〜１２）の第２放熱板部（８ｂ〜１２ｂ）を、界磁巻線７の外周面７ａに向かって階段状に分散させて配置している。これにより、界磁巻線７内の放熱元が分散し放熱効率が向上する。その結果、界磁巻線の温度上昇を従来よりもさらに抑えることができる。
【００２６】
なお、Ｌ字形の放熱板（８〜１２）とすることで、遠心力による放熱板（８〜１２）の飛び出しを防止している。
【００２７】
第１放熱板部（８ａ〜１２ａ）とほぼ同じ厚みのスペーサ板１３を挟み込むことで、平角銅線の巻き線作業を容易にするとともに、界磁巻線７内に空間が生じることを防止できる。界磁巻線７内の空間発生を防止することで、平角銅線が動いてしまうことを抑制できる。すなわち、界磁巻線７の固定が安定し、平角銅線の絶縁被膜が破れたりすることを防止できる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【００２９】
１：突極形同期発電機
２：固定子
３：回転子
４：突極
５：突極頭部
６：突極胴部
７：界磁巻線
８〜１２：放熱板
８ａ〜１２ａ：第１放熱板部
８ｂ〜１２ｂ：第２放熱板部
【図１】
2011200021.tif 000003
【図２】
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