(57)【要約】【課題】回転電機における固定子ティースの振動に起因する電磁音の発生を低減させる。【解決手段】回転電機は、回転子と、固定子２０と、電磁音低減構造１００とを備える。固定子鉄心は、複数の歯部を有する開口が形成された複数の電磁鋼鈑の積層構造２３を有する。電磁音低減構造１００は、内側クランパと、外側クランパと、複数の締め付けロッドと、積層構造２３間に挟まれて、ティース間保持部と延長部とを有する複数の間隔保持構造１１０とを具備する。間隔保持構造１１０は、積層構造２３からの締め付け力を受ける互いに平行な２つの受圧面と２つの側面とが形成され長手方向に延びる間隔部材１１１と、間隔部材１１１の長手方向に互いに間隔をあけて配され、受圧面に実質的に平行に間隔部材１１１を周方向に貫通する第１の辺部と側面に沿って配されていて互いに平行な第２の辺部とを有するコイル１１２とを含む。【選択図】図４
2019205227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
空隙を介して前記回転子鉄心の径方向外側を取り囲むように設けられ、径方向内側に周方向に配列された複数の歯部を有する開口が形成された複数の電磁鋼板が軸方向に積層された複数の積層構造を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
前記複数の歯部が軸方向に積層されて形成される固定子ティースの電磁振動による電磁音を低減する電磁音低減構造と、
前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する２つの軸受と、
を備える回転電機であって、
前記電磁音低減構造は、
軸方向に配列された前記複数の積層構造を、前記固定子ティースを含めて軸方向の両外側から挟む２つの内側クランパと、
前記２つの内側クランパのそれぞれの軸方向外側に配され前記２つの内側クランパを軸方向の両外側から挟む２つの外側クランパと、
前記２つの外側クランパを軸方向に貫通し、周方向に互いに間隔をおいて配されて、前記２つの外側クランパを軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、
前記複数の積層構造間に挟まれて、前記固定子ティース間のティース間保持部と前記ティース間保持部に続いて径方向外側に延びた延長部とを有する複数の間隔保持構造と、
を具備し、
前記複数の間隔保持構造は、
前記積層構造からの締め付け力を受ける互いに平行な２つの受圧面と前記２つの受圧面に挟まれて互いに平行な２つの側面とが形成され、長手方向に延びる間隔部材と、
前記間隔部材の長手方向に互いに間隔をあけて配され、矩形の辺に沿って形成された形状で、前記受圧面に実質的に平行に前記間隔部材を周方向に貫通する互いに平行な２つの第１の辺部と前記側面に沿って配されていて互いに平行な２つの第２の辺部とを有するコイルと、
を含むことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記コイルは、前記ティース間保持部にのみ配されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記２つの側面には、それぞれ長手方向に延びた凹部が形成され、
前記第２の辺部は、前記凹部の表面に沿って配されている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記間隔部材は、磁性体であり、前記コイルは、導電性であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項５】
軸方向に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する２つの軸受と、
を備える回転電機の固定子であって、
空隙を介して前記回転子鉄心の径方向外側を取り囲むように設けられ、径方向内側に周方向に配列された複数の歯部を有する開口が形成された複数の電磁鋼板が軸方向に積層された複数の積層構造を有する固定子鉄心と、
前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、
前記複数の歯部が軸方向に積層されて形成される固定子ティースの電磁振動による電磁音を低減する電磁音低減構造と、
具備し、
前記電磁音低減構造は、
軸方向に配列された前記複数の積層構造を、前記固定子ティースを含めて軸方向の両外側から挟む２つの内側クランパと、
前記２つの内側クランパのそれぞれの軸方向外側に配され前記２つの内側クランパを軸方向の両外側から挟む２つの外側クランパと、
前記２つの外側クランパを軸方向に貫通し、周方向に互いに間隔をおいて配されて、前記２つの外側クランパを軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、
前記複数の積層構造間に挟まれて、前記固定子ティース間のティース間保持部と前記ティース間保持部に続いて径方向外側に延びた延長部とを有する複数の間隔保持構造と、
を有し、
前記複数の間隔保持構造は、
前記積層構造からの締め付け力を受ける互いに平行な２つの受圧面と前記２つの受圧面に挟まれて互いに平行な２つの側面とが形成され、長手方向に延びる間隔部材と、
前記間隔部材の長手方向に互いに間隔をあけて配され、矩形の辺に沿って形成された形状で、前記受圧面に実質的に平行に前記間隔部材を周方向に貫通する互いに平行な２つの第１の辺部と前記側面に沿って配されていて互いに平行な２つの第２の辺部とを有するコイルと、
を含むことを特徴とする固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機および固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機において、回転子鉄心および固定子鉄心においては、渦電流が発熱の一因となり、これによる鉄損が効率低下の要因となる。
【０００３】
このため、回転電機における回転子鉄心および固定子鉄心には、強磁性体製で中央に開口を有する円板状の積層用の鋼板が軸方向に積層された積層鉄心構造が一般的であり、これによって、軸方向への電流の流れを抑制している。
【０００４】
固定子鉄心は、回転子鉄心の径方向の外側に、空隙を介して配され、全体として概ね円筒状に形成されている。また、固定子鉄心の径方向の内側表面には、周方向に互いに間隔をあけて軸方向に延びた複数のスロットが形成されている。それぞれのスロットには、固定子巻線の導体が収納される。
【０００５】
このような、固定子鉄心を形成するために、各積層用の電磁鋼板には、中心の開口に沿って、各スロットが形成される。この結果、固定子鉄心には、互いに隣接するスロットに挟まれた歯部が形成される。軸方向に積層された電磁鋼板は、軸方向の両端に配された厚肉の内側クランパ等により挟まれて、一体形状を維持している（特許文献１参照）。
【０００６】
内側クランパは、電磁鋼板に形成された歯部を軸方向に押さえている。また、外側クランパは、内側クランパを介して軸方向に積層された積層用鋼板を、軸方向の両側から締め付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５００２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
回転電機の固定子鉄心のスロットコンビネーションによっては、すなわちスロットを形成するティースの形状、寸法等によっては、電磁加振力の振動数とティースの固有振動数が一致し、電磁音の発生を招く場合がある。通常、回転電機のスロットコンビネーションを設定する際には、電磁加振力の振動数と固定子鉄心のティースの固有振動数が一致しない組み合わせを選定する。しかしながら、設計の都合上、電磁音が発生しやすいスロットコンビネーションを選定せざるを得ない場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、回転電機における固定子ティースの振動に起因する電磁音の発生を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、空隙を介して前記回転子鉄心の径方向外側を取り囲むように設けられ、径方向内側に周方向に配列された複数の歯部を有する開口が形成された複数の電磁鋼板が軸方向に積層された複数の積層構造を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記複数の歯部が軸方向に積層されて形成される固定子ティースの電磁振動による電磁音を低減する電磁音低減構造と、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する２つの軸受と、を備える回転電機であって、前記電磁音低減構造は、軸方向に配列された前記複数の積層構造を、前記固定子ティースを含めて軸方向の両外側から挟む２つの内側クランパと、前記２つの内側クランパのそれぞれの軸方向外側に配され前記２つの内側クランパを軸方向の両外側から挟む２つの外側クランパと、前記２つの外側クランパを軸方向に貫通し、周方向に互いに間隔をおいて配されて、前記２つの外側クランパを軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、前記複数の積層構造間に挟まれて、前記固定子ティース間のティース間保持部と前記ティース間保持部に続いて径方向外側に延びた延長部とを有する複数の間隔保持構造と、を具備し、前記複数の間隔保持構造は、前記積層構造からの締め付け力を受ける互いに平行な２つの受圧面と前記２つの受圧面に挟まれて互いに平行な２つの側面とが形成され、長手方向に延びる間隔部材と、前記間隔部材の長手方向に互いに間隔をあけて配され、矩形の辺に沿って形成された形状で、前記受圧面に実質的に平行に前記間隔部材を周方向に貫通する互いに平行な２つの第１の辺部と前記側面に沿って配されていて互いに平行な２つの第２の辺部とを有するコイルと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、軸方向に延びたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する２つの軸受と、を備える回転電機の固定子であって、空隙を介して前記回転子鉄心の径方向外側を取り囲むように設けられ、径方向内側に周方向に配列された複数の歯部を有する開口が形成された複数の電磁鋼板が軸方向に積層された複数の積層構造を有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、前記複数の歯部が軸方向に積層されて形成される固定子ティースの電磁振動による電磁音を低減する電磁音低減構造と、具備し、前記電磁音低減構造は、軸方向に配列された前記複数の積層構造を、前記固定子ティースを含めて軸方向の両外側から挟む２つの内側クランパと、前記２つの内側クランパのそれぞれの軸方向外側に配され前記２つの内側クランパを軸方向の両外側から挟む２つの外側クランパと、前記２つの外側クランパを軸方向に貫通し、周方向に互いに間隔をおいて配されて、前記２つの外側クランパを軸方向の両外側から締め付ける複数の締め付けロッドと、前記複数の積層構造間に挟まれて、前記固定子ティース間のティース間保持部と前記ティース間保持部に続いて径方向外側に延びた延長部とを有する複数の間隔保持構造と、を有し、前記複数の間隔保持構造は、前記積層構造からの締め付け力を受ける互いに平行な２つの受圧面と前記２つの受圧面に挟まれて互いに平行な２つの側面とが形成され、長手方向に延びる間隔部材と、前記間隔部材の長手方向に互いに間隔をあけて配され、矩形の辺に沿って形成された形状で、前記受圧面に実質的に平行に前記間隔部材を周方向に貫通する互いに平行な２つの第１の辺部と前記側面に沿って配されていて互いに平行な２つの第２の辺部とを有するコイルと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転電機における固定子ティースの振動に起因する電磁音の発生を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁鋼板の正面図である。
【図３】第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造を含む固定子端部の外観図である。
【図４】第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造を含む固定子内周近傍の部分断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す平面図である。
【図６】第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す図５のＶＩ−ＶＩ矢視正面図である。
【図７】第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視側面図である。
【図８】第２の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す平面図である。
【図９】第２の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す図８のＩＸ−ＩＸ矢視正面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す平面図である。
【図１１】第３の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す図１０のＸＩ−ＸＩ矢視正面図である。
【図１２】第３の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る回転電機、固定子の電磁音低減構造について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す縦断面図である。回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、２つの軸受３０、フレーム４０、および２つの軸受ブラケット４５を有する。
【００１６】
回転子１０は、軸方向に延びて２つの軸受３０によって支持されたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に取り付けられた回転子鉄心１２とを有する。
【００１７】
固定子２０は、円筒状の固定子鉄心２１と、固定子巻線２８と、固定子鉄心２１を拘束するとともに後述する固定子ティース２１ａ（図３）の電磁振動による電磁音を低減する電磁音低減構造１００を有する。
【００１８】
電磁音低減構造１００は、２つの内側クランパ１０１、２つの外側クランパ１０２、複数の締め付けロッド１０３、および複数の間隔保持構造１１０を有する。間隔保持構造１１０の詳細については、後に、図５ないし図７を引用しながら説明する。
【００１９】
固定子鉄心２１は、空隙１８を介して回転子鉄心１２の径方向外側に設けられており、複数の積層構造２３を有する。固定子鉄心２１の径方向内側表面には、軸方向に延びて周方向に互いに間隔をあけて配された複数の溝状の固定子スロット２１ｂ（図３）が形成されている。固定子巻線２８は、複数の固定子巻線導体２８ａ（図４）を有する。複数の固定子巻線導体２８ａは、これらの固定子スロット２１ｂ内を貫通し軸方向の両側に延びて、互いに接続され、あるいは外部配線と接続される。
【００２０】
積層構造２３のそれぞれは、軸方向に積層されている複数の電磁鋼板２２（図２）を有し、同軸に軸方向に配列されている。互いに軸方向に隣接する２つの積層構造２３の間には、径方向の流路である固定子ダクト２５が形成されている。複数の積層構造２３は、その軸方向の両外側にそれぞれ配された２つの内側クランパ１０１によって挟まれている。２つの内側クランパ１０１のそれぞれは、その軸方向外側にそれぞれ配された２つの外側クランパ１０２によって挟まれている。
【００２１】
複数の締め付けロッド１０３が、２つの外側クランパ１０２を軸方向に貫通し、外側クランパ１０２を軸方向の両外側から締め付けている。複数の締め付けロッド１０３は、周方向に互いに間隔をあけて配されている（図３参照）。この結果、２枚の外側クランパ１０２に挟まれた２枚の内側クランパ１０１、ならびに複数の積層構造２３が、軸方向に締め付けられる。
【００２２】
締め付けロッド１０３は、断面が矩形であり、締め付けロッド１０３が貫通する外側クランパ１０２に形成されたロッド貫通孔１０２ｂ（図３参照）の形状も矩形である。締め付けロッド１０３は、両端がロッド保持部１０４により外側クランパ１０２にそれぞれ固定されている。なお、締め付けロッド１０３の断面は矩形に限らず、円形、楕円形あるいは多角形でもよい。
【００２３】
締め付けロッド１０３のロッド保持部１０４は、溶接部あるいはロー付け部でもよいし、外側クランパ１０２のそれぞれの外側に突出した範囲におねじが形成された長尺のロッドと両側のナットの組合せ、あるいは、一端にはボルトの頭を有し、反対側にはおねじが形成されているボルトとナットの組合せなどでもよい。
【００２４】
フレーム４０は、固定子２０の径方向外側に配されて、回転子鉄心１２および固定子２０を収納している。固定子２０は、フレーム４０に固定されている。２つの軸受ブラケット４５のそれぞれは、フレーム４０の軸方向の両端に取り付けられており、フレーム４０とともに閉空間４０ａを形成する。２つの軸受ブラケット４５のそれぞれは、２つの軸受３０のそれぞれを固定支持している。
【００２５】
図２は、固定子の電磁鋼板の正面図である。複数の電磁鋼板２２は、たとえば、同一の型のプレスにより打ち抜かれ、全て、同一の形状、寸法である。それぞれの電磁鋼板２２は、中央に開口を有する強磁性体の円板である。
【００２６】
電磁鋼板２２のそれぞれの径方向内側には、複数の切り欠き部２２ｂが形成され、電磁鋼板２２が積層された積層構造２３には、複数の固定子スロット２１ｂ（図３）が形成される。複数の固定子スロット２１ｂは、互いに周方向に間隔をおいて配され、軸方向に固定子鉄心２１を貫通している。周方向に互いに隣接する切り欠き部２２ｂにより、周方向に配列された歯部２２ａが形成されている。電磁鋼板２２が積層された積層構造２３には、複数の固定子ティース２１ａ（図３）が形成される。
【００２７】
また、電磁鋼板２２のそれぞれの径方向外側には、複数の切り欠き部２２ｃが形成され、電磁鋼板２２が積層された積層構造２３には、複数の締め付けロッド用切り欠き１０１ｂ（図３）が形成される。複数の締め付けロッド用切り欠き１０１ｂは、互いに周方向に間隔をおいて配され、軸方向に固定子鉄心２１を貫通している。
【００２８】
図３は、固定子の電磁音低減構造を含む固定子端部の外観図である。すなわち、固定子鉄心を軸方向の一方の端部から見た側面図である。外側クランパ１０２の奥に内側クランパ１０１が配されている。
【００２９】
外側クランパ１０２は、積層構造２３と同軸に配され、中央に円形の開口１０２ａを有する円環状の厚板である。径方向の内側部分は、開口１０２ａに向かって径方向に薄くなるようなテーパが形成されている。
【００３０】
内側クランパ１０１は、積層構造２３と同軸に配された円環状の厚板である。内側クランパ１０１の中央には、開口が形成され、その開口には、周方向に互いに間隔をおいて、径方向に沿った切り欠き１０１ｄが形成され、この結果、周方向に間隔をおいて、径方向に延びた複数の歯部押さえ１０１ｃが形成されている。歯部押さえ１０１ｃの周方向角度位置は、歯部２２ａの周方向角度位置と実質的に一致しており、また、歯部押さえ１０１ｃの形状、寸法は歯部２２ａの形状、寸法と実質的に一致している。それぞれの歯部押さえ１０１ｃは、歯部２２ａの軸方向外側にあって、歯部２２ａを軸方向、すなわち両外側の歯部押さえ１０１ｃに挟まれた電磁鋼板２２を軸方向に圧縮するように押さえている。内側クランパ１０１の歯部押さえ１０１ｃは、軸方向および周方向の外力に対して十分な剛性を有するようにその厚みが確保されている。ここで、十分な剛性とは、固定子鉄心２１を軸方向に拘束するとともに、固定子ティース２１ａの電磁振動を低減する効果を発揮できる程度に十分な剛性という意味である。
【００３１】
固定子鉄心２１の軸方向の両外側に配された２組の内側クランパ１０１のそれぞれは、固定子鉄心２１と同軸に配された厚肉の円板である。外側クランパ１０２は、内側クランパ１０１と同心で、かつ、内側クランパ１０１より径方向外側に拡がっている。具体的には、外側クランパ１０２の外径は、内側クランパ１０１の外径より大きい。外側クランパ１０２の開口１０２ａは、内側クランパ１０１の外径より小さい。また、外側クランパ１０２の開口１０２ａは、内側クランパ１０１の歯部押さえ１０１ｃの根本の包絡円より大きい。外側クランパ１０２の開口１０２ａの縁部は、開口に向かって、すなわち径方向内側になるに従って肉厚が減ずるようにテーパが形成されている。
【００３２】
外側クランパ１０２の、内側クランパ１０１の外周に対応する径方向の位置に、周方向に互いに間隔をおいて、締め付けロッド１０３の貫通用の複数のロッド貫通孔１０２ｂが形成されている。また、内側クランパ１０１の、外側クランパ１０２のロッド貫通孔１０２ｂと重なる部分には、締め付けロッド１０３貫通用の複数の締め付けロッド用切り欠き１０１ｂが形成されている。また、内側クランパ１０１と同様に、積層構造２３にも、締め付けロッド１０３貫通用の締め付けロッド用切り欠き１０１ｂが形成されている。
【００３３】
図３では、締め付けロッド１０３が矩形断面の場合として、ロッド貫通孔１０２ｂが矩形の場合を示している。
【００３４】
図４は、第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造を含む固定子内周近傍の部分断面図である。図４は、固定子ダクト２５（図１）において、軸方向に見た部分的な範囲を示しており、また、間隔保持構造１１０の平面を示している。なお、間隔保持構造１１０の詳細な構造については、図５ないし図７を参照しながら後述する。
【００３５】
それぞれの間隔保持構造１１０は、互いに軸方向に隣接する積層構造２３のそれぞれの固定子ティース２１ａの間に挟まれており、径方向外側に固定子ティース２１ａが形成されていない領域まで延びている。このように、それぞれの間隔保持構造１１０は、固定子ティース２１ａの間に挟まれた部分と、さらに径方向外側に延びた部分があり、それぞれを、ティース間保持部１１０ａおよび延長部１１０ｂと呼ぶこととする（図５参照）。
【００３６】
それぞれの間隔保持構造１１０は、断面が矩形で径方向に延びた間隔部材１１１と、複数のコイル１１２を有する。
【００３７】
積層構造２３に形成された固定子スロット２１ｂおよび内側クランパ１０１に形成された切り欠き１０１ｄ（図３）には、固定子巻線２８の固定子巻線導体２８ａが軸方向に貫通して設置されている。
【００３８】
固定子巻線導体２８ａの径方向内側には、固定子巻線導体２８ａを保持するために、軸方向に延びた板状の楔２６が設けられている。楔２６は、積層構造２３の歯部２２ａにより支持されている。
【００３９】
図５は、第１の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ矢視正面図である。また、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視側面図である。なお、図５は、図４と同じ方向から見た図である。
【００４０】
複数の間隔保持構造１１０は、前述のように、２つの内側クランパ１０１、２つの外側クランパ１０２および複数の締め付けロッド１０３とともに電磁音低減構造１００を構成する。
【００４１】
間隔部材１１１は、長く延びた４つの面と、２つの端面を有する。４つの面は、互いに平行な２つの面の２つの組から構成される。１つの組は、２つの受圧面１１１ａであり、当該間隔保持構造１１０を間に挟む両側の積層構造２３の軸方向の端面に平行に形成されている。また、もう一つの組は、積層構造２３とは接しない２つの側面１１１ｂである。
【００４２】
複数のコイル１１２は、間隔部材１１１の長手方向、すなわち径方向に、互いに間隔をおいて配されている。それぞれのコイル１１２は、間隔部材１１１の長手方向に垂直な仮想的な面に沿った矩形の４辺をなすように形成された閉じた導体である。矩形は、間隔部材１１１の長手方向に垂直な面に沿った方向に配されている。
【００４３】
４つの辺は、互いに平行な２つの辺の２つの組から構成される。１つの組は、第２の辺部１１２ｂであり、間隔部材１１１の側面１１１ｂの外表面に沿って配されている。また、もう一つの組は、２つの第１の辺部１１２ａである。２つの第１の辺部１１２ａは、間隔部材１１１の受圧面１１１ａの外側ではなく、間隔部材１１１に互いに平行に形成された２つの貫通孔１１１ｈ内に配される。貫通孔１１１ｈは、２つの側面１１１ｂを結ぶように間隔部材１１１の長手方向に垂直な方向に形成されている。
【００４４】
以上のように構成されていることから、間隔部材１１１の側面１１１ｂの外側に配されたコイル１１２の部分、すなわち第２の辺部１１２ｂは、積層構造２３とは接触しない。
【００４５】
間隔部材１１１は、たとえば、鉄などの磁性材料製すなわち磁性体である。また、コイル１１２の材質は、導電性材料である。たとえば、銅、アルミニウム等でもよいが、必ずしも良導体である必要はなく、たとえば鉄系の材料であってもよい。
【００４６】
以上のように構成された本実施形態による電磁音低減構造１００の作用について説明する。
【００４７】
回転電機２００の運転中は、固定子巻線２８を流れる電流による回転磁場が生じている。この回転磁場による磁束が、コイル１１２と鎖交すると、コイル１１２に誘導起電力が発生し、コイル１１２に電流が流れる。この結果、コイル１１２の抵抗値に応じた銅損が発生する。
【００４８】
また、間隔部材１１１の材料は磁性材料であるため、回転磁場により間隔部材１１１内に渦電流損およびヒステリシス損が発生する。
【００４９】
このように、間隔部材１１１およびコイル１１２に損失による熱が発生し、これらの温度が上昇する。軸方向に配された複数の積層構造２３およびこれらに挟まれた複数の間隔部材１１１は、もともと内側クランパ１０１の歯部押さえ１０１ｃを介して外側クランパ１０２および締め付けロッド１０３により軸方向の両側から締め付けられている。ここで、それぞれの間隔部材１１１が熱膨張することにより、積層構造２３への締め付け力がさらに増加する。
【００５０】
ここで、固定子ティース２１ａの振動という観点では、長手方向に互いに接しながら配されている積層構造２３の固定子ティース２１ａと間隔部材１１１のティース間保持部１１０ａとは、互いに一体となって変位すると考えられる。これらを仮想的な一体構造と考えると、周方向の剛性が最も低い。
【００５１】
一方、内側クランパ１０１の歯部押さえ１０１ｃは、周方向の外力に対しても十分な剛性を有することから、この仮想的な一体構造は、その径方向外側の円筒部により拘束されているが、軸方向の両端を内側クランパ１０１の歯部押さえ１０１ｃによっても拘束されているとみなすことができる。ここで、拘束とは、内側クランパ１０１の歯部押さえ１０１ｃと積層構造２３の固定子ティース２１ａとの間の面圧が、周方向への荷重によるせん断力に打ち勝つ、すなわち、歯部押さえ１０１ｃと積層構造２３の固定子ティース２１ａの接触面において、互いのずれが生じないという意味である。
【００５２】
回転電機２００の運転中には、固定子巻線２８による移動磁界により、各間隔部材１１１および各コイル１１２内で損失による熱が発生する。このため、各積層構造２３の間に挟まったそれぞれの間隔部材１１１が熱膨張する。この結果、軸方向にも間隔部材１１１の厚みが増し一体化の程度が大きくなり、内側クランパ１０１による拘束力も増加することになる。この結果、一体化された構造の周方向の振動が低減し、電磁音が低減する。
【００５３】
以上のように、本実施形態における電磁音低減構造１００によれば、回転電機２００において、固定子ティース２１ａの振動に起因する電磁音の発生を低減させることができる。
【００５４】
［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す平面図である。また、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ矢視正面図である。
【００５５】
本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態においては、それぞれの間隔保持構造１１０の間隔部材１１１およびコイル１１２は、第１の実施形態と同様の形状であるが、コイル１１２が、ティース間保持部１１０ａの範囲にのみ設けられている。その他の点では、第１の実施形態と同様である。
【００５６】
このため、間隔保持構造１１０の各部における発熱は、コイル１１２からの発熱分だけ、ティース間保持部１１０ａの方が、延長部１１０ｂよりも大きい。この結果、特に、仮想的な一体構造、すなわち長手方向に互いに接しながら配されている積層構造２３の固定子ティース２１ａと間隔部材１１１のティース間保持部１１０ａとの一体構造は、さらに面圧が高まり、一体化の程度が強くなる。この結果、一体化された構造の周方向の振動の低減効果をさらに増すことができる。
【００５７】
［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に係る回転電機の固定子の電磁音低減構造のうち間隔保持構造の構成を示す平面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ矢視正面図である。また、図１２は、図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視側面図である。
【００５８】
本第３の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第３の実施形態においては、間隔保持構造１２０の間隔部材１２１の形状が異なる。その他の点では、第１の実施形態と同様である。
【００５９】
間隔部材１２１の側面１２１ｂには、２つの受圧面１２１ａに近い部分を除いて長手方向に延びた凹部１２１ｃが形成されている。間隔部材１２１には、軸方向に互いに間隔をおいて、複数の貫通孔１２１ｈの組が形成されている。それぞれの組の２つの貫通孔１２１ｈは、凹部１２１ｃの面に垂直な方向に間隔部材１２１を貫通している。
【００６０】
コイル１２２は、第１の実施形態におけるコイル１１２と同様の形状であるが、間隔部材１２１の外側に配され第２の辺部１２２ｂは、凹部１２１ｃの外表面に沿って配されている。また、第１の辺部１２２ａは、貫通孔１２１ｈ内を貫通している。
【００６１】
側面１２１ｂと凹部１２１ｃとの段差は、コイル１２２の幅より大きな寸法で形成されている。
【００６２】
この結果、図１０の平面図に示すように、コイル１２２は、周方向に間隔部材１２１より突出しないことになる。
【００６３】
第１の実施形態における間隔保持構造１１０では、周方向にコイル１１２が間隔部材１１１の側面１１１ｂより外側にあることを考慮して、固定子ティース２１ａの周方向の幅との寸法関係を設定する必要がある。
【００６４】
一方、本実施形態における間隔保持構造１２０では、コイル１２２が側面１２１ｂより外側にはないので、互いに平行な側面１２１ｂ間の寸法、すなわち受圧面１２１ａの幅の寸法を、固定子ティース２１ａの幅の寸法とほぼ同一となるまで拡大することができる。
【００６５】
これにより、間隔部材１２１とその軸方向に両側の積層構造２３との接触面積を大きくすることができ、周方向にかかる外力、すなわちせん断方向の外力に対する抗力をより大きくすることができる。この結果、一体化の程度が強くなり、一体化された構造の周方向の振動の低減効果をさらに増すことができる。
【００６６】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では、ロータシャフト１１が水平な横型の回転電機の場合を例にとって示したが、立形の回転電機であってもよい。
【００６７】
また、たとえば、第２の実施形態の特徴と第３の実施形態の特徴とを組み合わせてもよい。
【００６８】
さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６９】
１０…回転子、１１…ロータシャフト、１２…回転子鉄心、１８…空隙、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２１ａ…固定子ティース、２１ｂ…固定子スロット、２２…電磁鋼板、２２ａ…歯部、２２ｂ…切り欠き部、２２ｃ…切り欠き部、２３…積層構造、２５…固定子ダクト、２６…楔、２８…固定子巻線、２８ａ…固定子巻線導体、３０…軸受、４０…フレーム、４０ａ…閉空間、４５…軸受ブラケット、１００…電磁音低減構造、１０１…内側クランパ、１０１ａ…開口、１０１ｂ…ロッド用切り欠き、１０１ｃ…歯部押さえ、１０１ｄ…切り欠き、１０２……外側クランパ、１０２ａ…開口、１０２ｂ…ロッド貫通孔、１０３…締め付けロッド、１０４…ロッド保持部、１１０…間隔保持構造、１１０ａ…ティース間保持部、１１０ｂ…延長部、１１１…間隔部材、１１１ａ…受圧面、１１１ｂ…側面、１１１ｈ…貫通孔、１１２…コイル、１１２ａ…第１の辺部、１１２ｂ…第２の辺部、１２０…間隔保持構造、１２１…間隔部材、１２１ａ…受圧面、１２１ｂ…側面、１２１ｃ…凹部、１２１ｈ…貫通孔、１２２…コイル、１２２ａ…第１の辺部、１２２ｂ…第２の辺部、２００…回転電機
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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