(57)【要約】【課題】隣接する界磁コイルを接続する接続部の支持構造を、設計上の制約を受けることなく、しかも回転電機の運転時に生じる応力集中により接続部の破損を招くことなく構成できること。【解決手段】回転電機の回転子は、シャフト１に固定された継鉄２の外周に周方向に間隔をおいて複数個の突極形磁極４を設けて構成されている。突極形磁極４は、界磁鉄心５とその周囲にエッジワイズに巻回された界磁コイル６とを有する。これら複数個の磁極４の隣合う界磁コイル６の巻き始めどうしおよび巻き終わりどうしは、接続片８ａ，８ｂを介して接続部９Ａ，９Ｂで接続されている。各接続部９Ａ，９Ｂは、すべて磁極４，４間の内周側に配置されており、磁極４間に位置する接続片８ａ，８ｂの長さが短くなるように構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
このシャフトに固定された継鉄と、
この継鉄の外周に周方向に間隔をおいて配設され、突極形界磁鉄心とその周囲に巻回された界磁コイルとを有する複数個の磁極と、
これら複数個の磁極の隣合う界磁コイルの巻き始めどうしおよび巻き終わりどうしを、接続導体を介して接続する接続部と、
を備え、前記各接続部を前記磁極間の内周側の位置に配置すると共にこの各接続部をコイル接続部支えで保持したことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
前記界磁コイルの外周側に位置する端部に接続された接続導体を、前記突極形界磁鉄心と界磁コイルとの間を通して前記磁極間の内周側の位置に引き出したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記各接続部における接続導体の先端部を、前記磁極間の内外側に延びるように重ね合わせて接続したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
請求項１のコイル接続部支えは、前記継鉄の外周の多角形状に対応する多角形状の枠体で構成され、前記継鉄の軸方向一端部側で、且つ前記磁極間の内周側に配置された隣合う界磁コイルの各接続部の内周側に配設し、このコイル接続部支えに前記各接続部を固定したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
請求項１のコイル接続部支えは、前記継鉄の軸方向端部の側面に配設し、このコイル接続部支えに前記磁極間の内周側に配置した界磁コイルの接続部を固定したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記接続導体に可撓性を有するケーブルを使用したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機等の複数個の突極形磁極を有する回転電機の回転子に係り、特に複数個の突極形磁極の隣接する界磁コイルを接続する接続部の支持構造を改良した回転電機の回転子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同期電動機等の回転電機の回転子においては、例えば特許文献１および２に記載されているように、シャフトに固定された継鉄（リム）の外周に、複数個の突極形磁極を周方向に間隔をおいて設けて構成するものがある。この回転子における複数個の磁極は、それぞれ突極形界磁鉄心とその周囲に板状の導体をエッジワイズに巻回された界磁コイルとを有しており、隣合う界磁コイルは、接続片を介して接続される構成となっている。
【０００３】
ここで、隣合う界磁コイルを接続する接続片は、特許文献１および２に記載されているように、隣接する界磁コイルの互いに対向する内周側（継鉄側）の位置または外周側（反継鉄側）の位置から引き出し、引き出された双方の接続片の端部を重ね合わせて接続することにより、隣接する界磁コイルの接続を、磁極間の内周側と外周側で交互に行なうようにしている。
【０００４】
そして各接続部は、回転電機の運転時の遠心力により生じる応力集中や界磁コイルと継鉄の熱膨張の違いから生じる応力集中により接続部が破損するのを防止するために、固定用スタッドボルト等を介して継鉄に支持する構造が採用されている。
【特許文献１】特開平９−１８２３４５号公報
【特許文献２】実開昭５５−１６７７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の回転電機の回転子における接続部の支持構造では、特に外周側に位置する接続部は、磁極間の位置する接続片の長さが長くなり、遠心力による応力集中が大きく作用することから、スタッドボルト等の支持部材を強固な構成にして設ける必要があった。このため上記のような支持部材を設けることが、磁極間の隙間を大きくしたり、継鉄の構造を複雑にしたりして設計上の制約となる場合があった。
【０００６】
本発明は、上述のような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、隣接する界磁コイルを接続する接続部の支持構造が、磁極間の隙間を大きくしたり、継鉄の構造を複雑にしたりする設計上の制約を受けることなく、しかも各接続部が回転電機の運転時の遠心力により生じる応力集中や界磁コイルと継鉄の熱膨張の違いから生じる応力集中により接続部の破損を招くことのない回転電機の回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明による回転電機の回転子は、シャフトと、このシャフトに固定された継鉄と、この継鉄の外周に周方向に間隔をおいて配設され、突極形界磁鉄心とその周囲に巻回された界磁コイルとを有する複数個の磁極と、これら複数個の磁極の隣合う界磁コイルの巻き始めどうしおよび巻き終わりどうしを、接続導体を介して接続する接続部と、を備え、各接続部を磁極間の内周側の位置に配置すると共にこの各接続部をコイル接続部支えで保持体したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、隣合う界磁コイルを接続する各接続部は、磁極間の内周側の位置に配置されていると共にこの各接続部をコイル接続部支えで保持したことにより、接続導体の磁極間に位置する部分の長さが短くなり、遠心力により生じる応力集中が小さくなるので、界磁コイルの巻き始めどうしおよび巻き終わりどうしを接続する各接続部に対して、スタッドボルト等の支持部材による強固な支持構造を採用する必要がない。
【０００９】
このため、磁極間の隙間を大きくしたり、継鉄の構造を複雑にしたりする設計上の制約を受けることがなくなり、しかも各接続部が回転電機の運転時の遠心力により生じる応力集中や界磁コイルと継鉄の熱膨張の違いから生じる応力集中が緩和されるので、各接続部の破損を招くことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る回転電機の回転子の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明による第１の実施の形態に係る回転電機の回転子の上半分を示す側面断面図である。図２は図１の回転子の全体を示す正面図である。図３は図２の要部を拡大して示す正面図である。
【００１１】
図１ないし図３において、本実施の形態における回転電機の回転子は、例えば８個の突極形磁極を有する同期電動機の回転子を例にとっている。シャフト１の外周には、八角形の外形を有する積層鉄心形の継鉄２が設けられており、その軸方向両側に設けられた継鉄押え板３によりシャフト１に締付固定されている。この継鉄２の外周上の平らな８個の各辺部には、それぞれ突極形磁極４が設けられている。突極形磁極４は、突極形界磁鉄心５と界磁コイル６を有しており、継鉄２の平らな各辺部に形成されたダブテール状の嵌合凹部２ａに、突極形界磁鉄心５のダブテール状の嵌合凸部５ａを嵌合することにより継鉄２に取り付けられている。
【００１２】
突極形界磁鉄心５は、断面Ｔ字状をなし、その軸部の外周にコイル支え７を介して銅板からなる板状導体をエッジワイズに巻回し絶縁を施した界磁コイル６が設けられている。この界磁コイル６はコイル支え７を介して突極形界磁鉄心５の外周側先端に設けられたポールチップ５ｂ部により外側への移動が拘束されている。
【００１３】
なお、一般的に同期電動機等の回転子には、突極形界磁鉄心５に制動巻線および制動巻線を接続するダンパーリングが設けられているが、これらについては図示していない。
【００１４】
界磁コイル６は、右回りまたは左回りに巻回され、隣合う界磁コイル６の巻き始めどうしまたは巻き終わりどうしが接続導体である板状の接続片８ａ，８ｂを介して接続されている。
【００１５】
ここで、図３に示すように、界磁コイル６の継鉄２側に位置する端部を巻き始め、ポールチップ５ｂ側に位置する端部を巻き終わりとすると、隣合う界磁コイル６の巻き始めどうしは、界磁コイル６の軸方向の継鉄側端部から接続片８ａ，８ａを介して磁極４，４間の内周側に引き出した後、その接続片８ａ，８ａの先端部どうしを、磁極４，４間の内外側（継鉄２の半径方向）に延びるように重ね合わせて接続して接続部９Ａを構成している。
【００１６】
一方、隣合う界磁コイル６のポールチップ５ｂ側に位置する巻き終わりどうしは、界磁コイル６の軸方向の反継鉄側端部からそれぞれ接続片８ｂ，８ｂを突極形界磁鉄心５と界磁コイル６との間を通して磁極４，４間の内周側に引き出した後、その接続片８ｂ，８ｂの先端部どうしを、磁極４，４間の内外側（継鉄２の半径方向）に延びるように重ね合わせて接続して接続部９Ｂを構成している。またこれらの接続部９Ａ，９Ｂは、継鉄２の軸方向の一端部側に設けられている。
【００１７】
したがって隣合う界磁コイル６を接続するすべての接続部９Ａ，９Ｂは、継鉄２の軸方向一端部側で、界磁コイル６の軸方向の継鉄側端部から引き出されて磁極４，４間の内周側の位置に配置されていることになる。そして８個の界磁コイル６が接続されたコイル全体の両端部は、最終的に接続片８ｃ，８ｄを介してシャフト１に設けられた整流器（図示せず）に接続される。
【００１８】
隣合う界磁コイル６を接続した各接続部９Ａ，９Ｂは、各接続部９Ａ，９Ｂの内周側に配設されたコイル接続部支え１０に固定されている。このコイル接続部支え１０は、鋼板等の金属板を絶縁被覆したり、ガラス繊維に半硬化樹脂を含浸したプリプレグ材を加熱硬化したりして形成され、継鉄２の外形と相似の八角形をなす枠体で構成されている。
【００１９】
このコイル接続部支え１０は、各接続部９Ａ，９Ｂにプリプレグテープを巻き付ける等の手段により固定されることにより、継鉄２に対して構造的に独立した状態で保持されている。
【００２０】
このように構成された本実施の形態に係る回転電機の回転子においては、隣合う界磁コイル６を接続する各接続部９Ａ，９Ｂがすべて磁極４間の内周側に配置されており、またその重ね合わせ先端部が磁極４，４間の内外側に延びるように配置されている。したがって各接続部９Ａ，９Ｂは、接続片８ａ，８ｂの磁極４，４間に位置する部分の長さが短くなり、しかも各接続部９Ａ，９Ｂの内周側に配設されたコイル接続部支え１０により支持されることによって外側への変形が制限されるようになっている。
【００２１】
したがって隣合う界磁コイル６を接続する各接続部９Ａ，９Ｂは、回転電機の運転時の遠心力による外側への変形が抑制され、遠心力により生じる応力集中が緩和されることになる。このため各接続部９Ａ，９Ｂに対して、スタッドボルト等の支持部材による強固な支持構造を採用する必要がなくなり、磁極４，４間の隙間を大きくしたり、継鉄２の構造を複雑にしたりする必要がなくなるので、設計上の制約を受けることがなくなる。
【００２２】
また各接続部９Ａ，９Ｂは、継鉄２に固定されておらず、構造的に独立しているので、界磁コイル６と継鉄２の熱膨張の違いから生じる応力集中により破損することもなくなる。
【００２３】
図４は本発明による第２の実施の形態に係る回転電機の回転子の全体を示す正面図である。図５は図４のＡ−Ａ線に沿って断面した断面図である。図４および図５において、本実施の形態は、第１の実施の形態における枠状のコイル接続部支え１０に代えて継鉄２に取り付けられる複数個のコイル接続部支え１１を設けたところに特徴を有する。
【００２４】
隣合う界磁コイル６を接続する各接続部９Ａ，９Ｂは、第１の実施の形態と同様に、継鉄２の軸方向の一端部側で、且つ磁極４，４間の内周側に配置されており、また重ね合わせ先端部が磁極４，４間の内外側に延びるように配置されている。これら各接続部９Ａ，９Ｂは、継鉄２の軸方向一端部の側面で、且つ各接続部９Ａ，９Ｂに対応した位置に固定された７個のコイル接続部支え１１にそれぞれ支持されている。
【００２５】
このコイル接続部支え１１は、断面Ｌ字状またはＴ字状等の、接続部９Ａ，９Ｂを支持するに適した断面形状を有し、溶接あるいはボルト締め等により継鉄２の側面に固定されている。各接続部９Ａ，９Ｂは、各コイル接続部支え１１にプリプレグテープ等で縛って支持されている。
【００２６】
本実施の形態によれば、各接続部９Ａ，９Ｂを支持するコイル接続部支え１１が継鉄２に固定されているために、各接続部９Ａ，９Ｂを強固に支持することができ、回転電機の運転時の遠心力により生じる応力集中をさらに緩和することができる。この場合、コイル接続部支え１１は、継鉄２に固定されているが、磁極４，４間ではなく、継鉄２の軸方向一端部側の側面に固定されるために、磁極４，４間の隙間を大きくしたり、継鉄２の構造を複雑にしたりする必要はなく、設計上の制約を受けることはない。
【００２７】
しかもコイル接続部支え１１は、接続部９Ａ，９Ｂを支持する部分が自由端となっており、継鉄２への固定点を中心として継鉄２の軸方向に撓むことができるので、界磁コイル６と継鉄２との熱膨張の違いから生じる応力集中も緩和され、接続片８ａ，８ｂの破損を防止することができる。
【００２８】
なお、上記第１および第２の実施の形態においては、板状の接続片８ａ，８ｂを用いた場合について説明したが、板状の接続片に代えて可撓性を有するケーブルを用いることもできる。可撓性を有するケーブルを用いて接続導体を構成すれば、接続導体自身の可撓性により、隣合う界磁コイル６を接続する各接続部９Ａ，９Ｂにおいて、遠心力により生じる応力集中や界磁コイル６と継鉄２の熱膨張の違いから生じる応力集中をより一層緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による第１の実施の形態に係る回転電機の回転子の上半分を示す側面断面図である。
【図２】図１の回転子の全体を示す正面図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す正面図である。
【図４】本発明による第２の実施の形態に係る回転電機の回転子の全体を示す正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿って断面し矢印の方向にみた断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…シャフト
２…継鉄
２ａ…嵌合凹部
３…継鉄押え板
４…磁極
５…突極形界磁鉄心
５ａ…嵌合凸部
５ｂ…ポールチップ
６…界磁コイル
７…コイル支え
８ａ，８ｂ…接続片（接続導体）
９Ａ，９Ｂ…接続部
１０，１１…コイル接続部支え
【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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