(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子ハウジング内に収容された回転子であって、
磁極面（１４）を持つ磁極（１３）を備える回転子本体を含む回転子鍛造品（１２）と、
前記磁極面に隣接して位置ぎめされ、複数個の界磁巻線（２５）及び各対の相次ぐ界磁巻線の間に夫々配置された巻線絶縁体（２６）を含む巻線モジュール（１６）と、
を有し、
それぞれ前記巻線モジュールの間に前記巻線モジュールに係合するように巻線ブロック（２４）が配置されていて、該巻線ブロック（２４）がそれぞれ前記巻線モジュールに係合するテーパ面（２４ｂ）を有し、回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに遠心力によって巻線モジュールに対する最終位置に移動して、こうして巻線モジュールを圧縮するように整形されることを特徴とする回転子集成体。
【請求項２】
回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに前記巻線ブロック（２４）が巻線モジュール（１６）に対する最終位置へ移動するように前記テーパ面（２４ｂ）の摩擦係数が選ばれている請求項１記載の回転子集成体。
【請求項３】
前記巻線ブロック（２４）が可撓性絶縁材料で形成されている請求項１又は請求項２記載の回転子集成体。
【請求項４】
前記巻線ブロック（２４）が回転子集成体上にその位置が固定されていて、回転子集成体が大体その定格速度で回転するとき、前記巻線モジュール（１６）が前記巻線ブロックを横切って変位する請求項１記載の回転子集成体。
【請求項５】
回転子ハウジング内に収容された回転子であって、
磁極面（１４）を持つ磁極（１３）を備える回転子本体を含む回転子鍛造品（１２）と、
前記磁極面に隣接して位置ぎめされ、複数個の界磁巻線（２５）及び各対の相次ぐ界磁巻線の間に夫々配置された巻線絶縁体（２６）を含む巻線モジュール（１６）と、
を有し、
前記磁極（１３）は直軸に沿って向いており、前記磁極面（１４）が前記直軸に対して全体的に垂直に伸びており、
回転子鍛造品（１２）は、横軸に沿って伸びるフィン（２２）を持ち、
巻線ブロック（２４）が、前記磁極及びフィンの間の夫々の空間内にある対応する１つのフィンとの間に配置されており、
巻線ブロック（２４）の各々が、前記巻線モジュールと対応する前記フィンの一つの間に配置されており且つ対応する巻線モジュールに係合されており、
前記巻線ブロック（２４）が、対応する１つのフィン（２２）に係合する支持面（２４ａ）及び前記巻線モジュール（１６）に係合するテーパ面（２４ｂ）を有することを特徴とする多極電気機械の回転子集成体。
【請求項６】
前記巻線ブロック（２４）が前記フィン（２２）及び前記巻線モジュール（１６）から可動に分離している請求項５記載の多極電気機械の回転子集成体。
【請求項７】
回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに、前記巻線ブロック（２４）が最終位置に移動するように、前記テーパ面（２４ｂ）の角度が選ばれている請求項６記載の多極電気機械の回転子集成体。
【請求項８】
回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに、前記巻線ブロック（２４）が最終位置に移動するように、前記テーパ面（２４ｂ）の摩擦係数が選ばれている請求項７記載の多極電気機械の回転子集成体。
【請求項９】
回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに、前記巻線ブロック（２４）が最終位置に移動するように、前記テーパ面（２４ｂ）の角度が選ばれている請求項８記載の多極電気機械の回転子集成体。
【請求項１０】
回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに、前記巻線ブロック（２４）が最終位置に移動するように、前記テーパ面（２４ｂ）の摩擦係数が選ばれている請求項９記載の多極電気機械の回転子集成体。
【請求項１１】
前記巻線ブロック（２４）が可撓性絶縁材料で形成されている請求項６乃至請求項１０のいずれか１項記載の多極電気機械の回転子集成体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多極電気機械、更に具体的に言えば、回転子集成体の界磁巻線に対する自動締り(self-locking)ブロックに関する。
【０００２】
【発明の背景】
回転子及び固定子を持つ発電機のような普通の電気機械では、回転子が界磁巻線を具えており、これが励磁源からの電流を受取りながら機械を励磁する。固定子は電機子巻線を具えており、これから電力が発生される。
【０００３】
普通の回転子は、巻線を遠心力に対して拘束する為に、軸方向の向きのスロットを持っている。末端領域では、押えリング等を用いて、端コイルを収容する。回転子及び押えリングの半径方向のスチフネスの違いにより、曲げ応力が発生され、材料の疲労が問題になる。弛んだ巻線は質量の動きを招くことがあり、平衡のドリフトを生ずる。押えリングにスチフネスが更に低い複合材料を使うとき、この問題が一層顕著になる。
【０００４】
従って、巻線の位置を制御すると共に、回転子上でのその動きを減らす頑丈な界磁巻線ブロック装置を開発することが望ましい。巻線ブロックは、回転速度の設計範囲に互って、適切な曲げ応力を持たせて巻線をぴったりと保つと共に、明確に限定された基準位置を作り、回転子の周辺方向の非対称性を防止することが出来る。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の実施例では、回転子集成体が、磁極面を持つ回転子本体を有する回転子鍛造品と、磁極面に隣接して位置ぎめされた複数個の界磁巻線、及び夫々の界磁巻線の間に配置された巻線絶縁体を含む巻線モジュールと、巻線モジュールと係合するように配置された巻線ブロックとを有する。巻線ブロックは、回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに、巻線モジュールに対する最終位置に移動し、こうして巻線モジュールを圧縮するように整形されている。
【０００６】
本発明の別の実施例では、多極電気機械の回転子集成体が、直軸に沿って伸びる磁極及び横軸に沿って伸びるフィンを持つ回転子本体を有する回転子鍛造品を含む。各々の磁極が直軸に対して全体的に垂直に伸びる磁極面を含む。巻線モジュールが、磁極面とフィンの間の空間内に位置ぎめされた複数個の界磁巻線を含む。夫々の界磁巻線の間に巻線絶縁体が配置される。巻線ブロックが巻線モジュールと、磁極面及びフィンの間の各々の空間にある対応する１つのフィンの間に配置される。巻線ブロックがフィン及び巻線モジュールから可動に分離していることが好ましい。巻線ブロックは、対応する１つのフィンと係合する支持面及び巻線モジュールと係合するテーパ面を含むことが出来る。テーパ面の少なくとも１つの角度は、回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに、巻線ブロックが最終位置に移動するように選ぶことが好ましい。テーパ面の摩擦係数も、回転子集成体が大体その定格速度で回転するときに、巻線ブロックが最終位置に移動するように選ぶことが出来る。巻線ブロックは可撓性絶縁材料で形成することが好ましい。
【０００７】
【発明の詳しい説明】
図１は回転子集成体の部分断面図であり、この回転子集成体は、ｄ軸（直軸）に沿った向きの磁極１３及びｄ軸に対して略垂直に伸びる磁極面１４を持つ２極回転子鍛造品１２を含んでいる。巻線集成体１６を磁極１３の平行な側面の上に滑り込ませ、回転子集成体全体は筒形回転子ハウジング１８の中に収容されている。図２は、巻線集成体を磁極１３の平行な側面の上に滑り込ませる前の回転子集成体の斜視図である。この３次元表示は、ｄ軸に沿って伸びる磁極及びｑ軸（横軸）に沿って伸びるフィン２２を例示している。図１に示すように、遮蔽体２０等をハウジング１８と、回転子鍛造品１２及び巻線集成体１６の両方との間に介在配置することも出来る。
【０００８】
ｑ軸に沿った慣性の断面曲げモーメントを高める為に、フィン２２は回転子鍛造品１２の一部分としてｑ軸に沿って伸びるように配置することが出来る。フィンが、巻線モジュール１６に対する明確に限定された位置基準になると共に、巻線モジュール１６の間にあるスペーサ・ブロック２４に対する明確に限定された固定界面となる。
【０００９】
図１に示すように、巻線モジュール１６が、磁極面１４とフィン２２の間の空間内に位置ぎめされた複数個の界磁巻線２５を含む。巻線絶縁体２６が相次ぐ各々の対の界磁巻線の間に夫々介在配置される。スペーサ・ブロック（又は巻線ブロック）２４は、磁極１３及び対応する１つのフィン２２の間の各々の空間内で、各々の巻線モジュール１６及び対応する１つのフィン２２の間に配置することが好ましい。
【００１０】
巻線ブロック２４が、対応する１つのフィン２２に係合する支持面２４ａと、巻線モジュール１６に係合するテーパ面２４ｂを含む。巻線ブロックは、巻線ブロックの位置を固定するような摩擦係数を持つ、硝子繊維で補強した複合体のような可撓性絶縁材料で形成することが好ましい。
【００１１】
運転中に、回転子の回転速度が増加すると、巻線ブロック２４が遠心力によって半径方向外向きに移動し、定格速度又はそれより若干高い速度でその最終位置に固定される。巻線ブロックは、この結果を達成するように特別に構成される。即ち、テーパ面の角度、摩擦係数、ブロックの長さ等を含む巻線ブロック２４のパラメータが、運転中に巻線ブロック２４が反作用する態様及び範囲を決定する。巻線ブロックは、半径方向外向きの動きに対する抵抗値を最小にすると共に、半径方向内向きの動きを実質的に妨げるような摩擦角度を持つように構成することが好ましい。組立ての隙間、回転中の許容公差の縮み等によって運転中に巻線に起こる弛みの大きさが、統計解析を使って決定される。ブロックの長さに基づいて、定格速度又は大体定格速度に於ける巻線の弛みを大幅に少なくするか又はなくすようなブロックの摩擦角度が標準偏差以内で決定される。
【００１２】
回転子が速度ゼロに戻ると、巻線ブロック２４は、摩擦によってその最終位置に固定されていて、巻線モジュール１６の圧縮状態及びぴったりした状態を保つ。即ち、巻線ブロック２４は容易に取外すことが出来るが、最終位置にあるときには、テーパ面の角度及びブロックの摩擦係数が、巻線ブロックをその最終位置に固定するように作用し、こうして巻線モジュール１６の圧縮状態を保つ。これに関連して言うと、巻線モジュール１６のスチフネスは、巻線に十分小さい残留応力を発生する種々の材料を使って選ばれ、こうして巻線並びにその絶縁物の損傷を避ける。目的は、巻線の部品に過度の応力を加えることなく、最初の回転後に「ぴったりした」巻線にすることである。
【００１３】
この代わりに、本発明の回転子集成体は、フィン２２を含まない回転子鍛造品１２で構成することが出来る。この場合、ブロック２４が各対の相次ぐ界磁巻線２６の間に配置される。
【００１４】
更に、ブロック又は対応する構造を反対のくさび形の構造と共に集成体の中に固定することが出来、これによって界磁巻線は、回転中、ブロックを横切る半径方向の変位によって圧縮される。この構成の一例が図３に示されており、ここでは巻線ブロック２４が巻線モジュール１６に隣接して固定で位置ぎめされている。動作について説明すると、回転子集成体が大体その定格速度で回転するとき、巻線モジュール１６が巻線ブロック２４の上に半径方向外向きに変位し、こうして巻線を圧縮する。図１の実施例と同様に、テーパ面の角度及び巻線ブロック２４の摩擦係数が、集成体を最終的な圧縮位置に固定するように作用する。この為、巻線モジュール１６に対する巻線ブロック２４の最終位置は、例えば図１に示すような巻線ブロックの変位により、又は例えば図３に示すような巻線の変位によって、実現することが出来る。
【００１５】
上に述べたように、頑丈な界磁巻線ブロック装置が、巻線の位置を制御すると共に、それが交互に半径方向に動くことを少なくするのに役立つ。巻線ブロックは予め適切な応力を持たせて、回転速度の設計範囲に互って巻線をぴったりした状態に保つと共に、明確に限定された基準位置となり、回転子の周辺方向の非対称性を防止する。
【００１６】
本発明のある好ましい特長だけを図面に示して説明したが、当業者には色々な変更が考えられよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲内に属するこのような全ての変更をカバーするものであることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の回転子集成体の断面図。
【図２】  巻線集成体を取付けていない回転子鍛造品の斜視図。
【図３】  図１に示した回転子巻線をブロックする為の別の構成を示す略図。
【図１】
0004805509.tif 000002
【図２】
0004805509.tif 000003
【図３】
0004805509.tif 000004