(57)【要約】【課題】非磁性材の使用量を減少して固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有する固定子端部構成体を具備した回転電機を得る。【解決手段】固定子コイルを格納するスロットを有する板状電磁部材を積層してなる固定子コア１と、固定子コア１をコアボルト５によるボルト締付により両端面から軸方向に締付ける固定子端部構成体ＥＡの内側を構成する非磁性材からなる固定子端板下板４ｂと、固定子端部構成体ＥＡの外側を構成する磁性材からなる固定子端板上板４ａとを備え、固定子端板上板４ａはボルト締付け時の曲げに対する十分な強度を有し固定子端板下板４ｂよりも内径寸法が大きい磁性材からなる部材で形成されるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コイルを格納するスロットを有する板状電磁部材を積層してなる固定子コアと、前記固定子コアをボルト締付により両端面から軸方向に締付ける固定子端部構成体の内側を構成する非磁性材からなる内側部片と、前記固定子端部構成体の外側を構成する磁性材からなる外側部片とを備え、前記外側部片は前記固定子端部構成体の内側部片よりも内径寸法が大きい部材で形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記固定子端板構成体の内径側の尖角部分に傾斜状加工部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記固定子端部構成体の外側部片と内側部片との間に絶縁部材を設けた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】
前記固定子端部構成体の外側部片または内側部片と前記絶縁部材との間に通風用の溝を設けたことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記固定子端部構成体の内側部片にスリットを設けたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機、特に、回転電機の固定子端板からなる固定子端部構成体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術における回転電機の固定子端板は、この発明による実施の形態を示す図１に記載した構成において固定子端板下板４ｂを省略した構成を具備したものである（例えば、特許文献１参照）。
回転電機を構成する固定子コア１は、磁性材料からなる薄板状のケイ素鋼板を積層して構成される。
固定子コア１の軸方向端面に配設される歯型おさえ２によって固定子コア１は軸方向において固定される。固定子コアの内周面に設けられた固定子スロット（図１では省略）に収容された固定子コイル３の端部３ａは歯型おさえ２が設けられた固定子コア１の端面から突出している。
固定子端部構成体ＥＡは、磁性材からなる固定子端板４ａによって構成される。
コアボルト５は、固定子コア１の外周側に設置され、固定子コア１および歯型おさえ２ならびに固定子端板４ａを貫通し、このコアボルト５によって固定子コア１は歯型おさえ２ならびに固定子端板上板４ａを介して軸方向から締付けられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１９５８３号公報
【０００４】
固定子端板４ａには回転子コイル端部（図示せず）および固定子コイル端部３ａからの漏れ磁束が侵入する。この漏れ磁束は回転子コイル（図示せず）および固定子コイル３のＮ極から固定子端板４ａに侵入し、円周方向を通りＳ極へ至る。
このとき固定子端板４ａでは磁束の侵入により損失が発生するが、この損失には大別して以下の二つが挙げられる。一つは固定子端板４ａに垂直に侵入する磁束により発生する渦電流損失であり、もう一つは固定子端板４ａ中を周方向に進むことにより発生する渦電流損失とヒステリシス損失である。磁束は回転子コイル端部および固定子コイル端部３ａに近い固定子端板４ａの内径側に多く侵入するため、この部位で大きな損失が発生する。
従来の回転電機では、上記のように固定子端板４ａで損失が発生し、効率が低下する問題点があった。
固定子端板４ａでの損失を低減する方策として固定子端板４ａにステンレス等の非磁性材を適用するものがあるが、固定子端板４ａは固定子コア１を両端面から軸方向に締付けるものであり、十分な強度を持たせるためにある程度の厚みが必要であるため、全てを非磁性材にすると高価になるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、非磁性材の使用量を減少して固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有する固定子端部構成体を具備した回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回転電機では、固定子コイルを格納するスロットを有する板状電磁部材を積層してなる固定子コアと、前記固定子コアをボルト締付により両端面から軸方向に締付ける固定子端部構成体の内側を構成する非磁性材からなる内側部片と、前記固定子端部構成体の外側を構成する磁性材からなる外側部片とを備え、前記外側部片は前記固定子端部構成体の内側部片よりも内径寸法が大きい部材で形成されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、非磁性材の使用量を減少して固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有する固定子端部構成体を具備した回転電機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１および図６に基づいて説明する。図１は実施の形態１における回転電機の固定子端板の構成を示す縦断面図である。図６はコアボルト締付け時の固定子端板曲げモーメント分布を示す説明図である。
【０００９】
図１において、回転子ＲＡとともに回転電機を構成する固定子ＳＡの固定子コア１は、磁性材料からなる薄板状のケイ素鋼板を積層して構成される。
固定子コア１の軸方向端面に配設される歯型おさえ２によって固定子コア１は軸方向において固定される。固定子コアの内周面に設けられた固定子スロット（図１では省略）に収容された固定子コイル３の端部３ａは回転子ＲＡおよび固定子ＳＡの中心軸線を中心とする環状板材からなる歯型おさえ２が設けられた固定子コア１の端面から突出している。
固定子端部構成体ＥＡは、磁性材からなる固定子端板上板４ａ、および、歯型おさえ２と固定子端板上板４ａの間に配設される非磁性材の固定子端板下板４ｂによって構成される。
固定子端板上板４ａおよび固定子端板下板４ｂは、回転子ＲＡおよび固定子ＳＡの中心軸線を中心とする環状板材で形成され、固定子端板上板４ａと固定子端板下板４ｂの外径寸法は同一であり、固定子端板上板４ａの内径寸法は固定子端板下板４ｂの内径寸法よりも大きく設定されている。
コアボルト５は、固定子コア１の外周側に設置され、固定子コア１および歯型おさえ２ならびに固定子端部構成体ＥＡの固定子端板上板４ａおよび固定子端板下板４ｂを貫通し、このコアボルト５によって固定子コア１は歯型おさえ２ならびに固定子端部構成体ＥＡの固定子端板上板４ａおよび固定子端板下板４ｂを介して軸方向から締付けられる。
【００１０】
次に、動作について説明する。上記の構造にすることにより、回転子コイル端部（図示せず）および固定子コイル端部３ａからの漏れ磁束が集中し損失密度の高い固定子端部構成体ＥＡの内径側は固定子端板下板４ｂによる非磁性材であるため損失を低減することができる。
また、固定子端板上板４ａには図６に示すような曲げモーメント分布１０が作用するが、上記の構造とすることにより締付け時の曲げモーメントが高くなるコアボルト５の付近では固定子端板上板４ａによる補強作用により曲げ応力が低減される。
一方、固定子端部構成体ＥＡの内径側は曲げモーメントが小さく補強作用は不要であり、固定子端板下板４ｂに比べて固定子端板上板４ａの内径寸法を大きくすることができる。
なお、上記実施の形態１では、固定子端部構成体ＥＡを構成する固定子端板４ａ，４ｂを全て非磁性材にする場合と比べて非磁性材の使用量が減るため、安価に損失を低減することができる。
【００１１】
この発明による実施の形態１によれば、固定子コイル３を格納するスロット（図１では省略）を有する磁性材料からなる薄板状のケイ素鋼板で構成される板状電磁部材を積層してなる固定子コア１と、前記固定子コア１をコアボルト５によるボルト締付により両端面から軸方向に締付ける固定子端部構成体ＥＡの内側を構成する非磁性材からなる内側部片４ｂと、前記固定子端部構成体ＥＡの外側を構成する磁性材からなる外側部片４ａとを備え、前記外側部片４ａは、前記固定子端部構成体ＥＡのコアボルト５によるボルト締付け時の曲げに対する十分な強度を有し前記固定子端部構成体ＥＡの内側部片４ｂと外径寸法が同一で前記固定子端部構成体ＥＡの内側部片４ｂよりも内径寸法が大きい部材で構成されるようにしたので、非磁性材の使用量を減少して安価に固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有する固定子端部構成体を具備した回転電機を得ることができる。
すなわち、固定子コイル３を格納するスロット（図１では省略）を有する扇形の薄板ケイ素鋼板を積層してなる固定子コア１を両端面から軸方向に締付ける固定子端部構成体ＥＡにおいて、固定子ＳＡの中心に位置する回転子ＲＡに設置された回転子コイルの端部（図示せず）および固定子コイル３の端部３ａからの漏れ磁束により前記固定子端部構成体ＥＡにて発生する損失を低減するため非磁性材からなる固定子端板下板４ｂと、コアボルト５によるボルト締付け時の曲げに対する十分な強度を有し前記非磁性材からなる固定子端板下板４ｂよりも内径寸法が大きく、前記非磁性材からなる固定子端板下板４ｂの軸方向端面に設置された磁性材からなる固定子端板上板４ａとを備えた回転電機の固定子端部構成体ＥＡを構成している。
つまり、歯型おさえ２の端面に非磁性材からなる固定子端板下板４ｂと、前記固定子端板下板４ｂより内径寸法が大きく十分な厚みを有する磁性材料からなる固定子端板上板４ａを設置するものである。
したがって、薄い非磁性材の外側に内径寸法が大きく厚い磁性材を設けたため、損失密度の高い内径側は非磁性材のため損失が少なく、締付け時の曲げ応力が高くなるコアボルト５の付近は補強板により強度が確保される。この構造にすることにより、固定子端部構成体ＥＡを全て非磁性材にする場合に比べて安価に損失を低減することができる。
このように、固定子端部構成体ＥＡを全て非磁性材にする場合と比べて、非磁性材の使用量が減るため安価に固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有する固定子端部構成体ＥＡを得ることができるものである。
【００１２】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２に基づいて説明する。図２は実施の形態２における回転電機の固定子端板の構成を示す縦断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１３】
図２において、固定子端板下板４ｂの内径側端部６には内径方向へ板厚を減少するように傾斜部６ａが設けられている。このように尖角部分を形成する端部６を傾斜状に加工することにより、渦電流の角部への集中を軽減することができるため、損失を低減するができて局部的な過熱を防止することができる。
なお、従来技術においても固定子端板４ａの内径側を傾斜状に加工する場合があるが、従来の固定子端板は磁性材で通常は構成されているため、この傾斜状の加工による損失低減は小さい。
この実施の形態２では、固定子端板４ｂを非磁性材とするため、従来の構造より損失を低減することができる。また、従来の固定子端板を非磁性材とした場合は、固定子端板の強度を確保するため厚みが厚くなるが、この実施の形態２では固定子端板上板４ａを設けたため厚みを薄くすることができ、より安価に損失を低減できる。
【００１４】
この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、固定子端板構成体ＥＡを構成する固定子端部下板４ｂの内径側の尖角部分を形成する端部６に傾斜状加工部６ａを設け、コイル端部からの漏れ磁束により発生する渦電流の集中を低減するようにしたので、非磁性材の使用量を減少して安価に固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有し、かつ、損失を低減するができて局部的な過熱を防止することができる固定子端部構成体を具備した回転電機を得ることができる。
すなわち、固定子端板下板４ａの内径側の尖角部分を形成する端部６を傾斜状に加工して傾斜部６ａを形成し回転子コイル端部および固定子コイル端部からの漏れ磁束により発生する渦電流の集中を低減する特徴を備えた実施の形態１に記載の回転電機の固定子端板を構成している。
したがって、固定子端板下板４ｂを非磁性材とするため、従来の構造より損失を低減することができ、しかも、固定子端板上板４ａを設けたため固定子端板４ｂの厚みを薄くすることができ、より安価に損失を低減できる。
【００１５】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図３に基づいて説明する。図３は実施の形態３における回転電機の固定子端板の構成を示す縦断面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１６】
図３に示すように、固定子端板上板４ａと固定子端板下板４ｂの間に環状板材からなる絶縁板７を設けることにより、固定子端板上板４ａおよび固定子端板下板４ｂにまたがって流れる渦電流を遮断することができ、固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡでの損失の低減や加熱を防止することができる。
【００１７】
この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１または実施の形態２における構成において、前記固定子端部構成体ＥＡの固定子端板上板４ａからなる外側部片と固定子端板下板４ｂからなる内側部片との間に渦電流を遮断するための絶縁板７からなる絶縁部材を設けたので、非磁性材の使用量を減少して安価に固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有する固定子端部構成体を具備した回転電機を得ることができる。
ずなわち、前記固定子端板上板４ａと固定子端板下板４ｂとの間に渦電流を遮断するための絶縁板７を設けたことを特徴とする実施の形態１または実施の形態２に記載の回転電機の固定子端板からなる固定子端板構成体ＥＡを構成している。
したがって、固定子端板４ａ，４ｂの間に絶縁板７を設けることにより、固定子端板４ａおよび４ｂにまたがって流れる渦電流を遮断することができ、固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡでの損失の低減や加熱を防止することができる。
【００１８】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図４に基づいて説明する。図４は実施の形態４における通風用の溝を設けた絶縁板の構成を示す上面図および断面図である。図４（ａ）は上面図を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図を示している。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１９】
図４において、固定子端板上板４ａと固定子端板下板４ｂの間に設けられた絶縁板７の上面である固定子端板上板４ａとの接合面には固定子ＳＡの径方向に延びる通風用の溝８が設けられている。溝８を設けることにより、冷却風が溝８を流れ固定子端板上板４ａを背面から冷却し、固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡの過熱を防止することができる。
また、固定子端板上板４ａ側における固定子端板上板４ａの下面である絶縁板７との接合面に通風用の溝を設けても同様の効果が得られる。
さらに、絶縁板７の下面である固定子端板上板４ｂとの接合面に通風用の溝を設けてもよく、固定子端板下板４ｂの上面である絶縁板７との接合面に通風用の溝を設けてもよい。
【００２０】
この発明による実施の形態４によれば、実施の形態３における構成において、前記固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡの固定子端板上板４ａからなる外側部片と固定子端板下板４ｂからなる内側部片との間に介装された絶縁板７からなる絶縁部材の固定子端板上板４ａからなる外側部片との対向面に通風用の溝８を設けるか、固定子端板上板４ａからなる外側部片の絶縁板７からなる絶縁部材との対向面に通風用の溝８を設けるか、絶縁板７からなる絶縁部材の固定子端板下板４ｂからなる内側部片との対向面に通風用の溝８を設けるか、固定子端板下板４ｂからなる内側部片の絶縁板７からなる絶縁部材との対向面に固定子ＳＡの径方向に延在する通風用の溝８を設けることにより、固定子端板上板４ａからなる外側部片または固定子端板下板４ｂからなる内側部片と絶縁板７からなる絶縁部材との間に通風用の溝８を設けるようにしたたので、非磁性材の使用量を減少して安価に固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有し、しかも、固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡの過熱を防止できる固定子端部構成体を具備した回転電機を得ることができる。
すなわち、固定子端板上板４ａと固定子端板下板ｂの間の絶縁板７における固定子端板上板４ａおよび固定子端板下板ｂとの対向面に通風用の溝８を設けた構造とする実施の形態３に記載の回転電機の固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡを構成している。
つまり、固定子端板上板４ａと固定子端板下板４ｂの間の絶縁板７における固定子端板上板４ａおよび固定子端板下板ｂとの対向面にに溝８を設けて冷却風が流れる構造とするものである。
したがって、固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡの過熱を防止することができる。
【００２１】
実施の形態５．
この発明による実施の形態５を図５に基づいて説明する。図５は実施の形態５における回転電機の固定子端板の構成を示す平面図である。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態４までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２２】
図５は実施の形態１における図１に示した固定子端板と同様の構成を図１に記載した矢印Ａから見たものである。ただし、コイル端部３は省略している。
この実施の形態５では、固定子端板下板４ｂには固定子ＳＡの径方向に延在するスリット９が設けられている。スリット９を設けることにより、渦電流路の周長が長くなり渦電流回路の抵抗が大きくなるので渦電流損失を更に低減することができる。
【００２３】
この発明による実施の形態５によれば、実施の形態１から実施の形態４までのいずれかにおける構成において、前記固定子端部構成体ＥＡの非磁性体で構成される固定子端板下板４ｂからなる内側部片に渦電流による発熱を低減するスリット９を設けたので、非磁性材の使用量を減少して安価に固定子端部での損失を低減し回転電機の効率を向上させるとともに、締付け時の曲げ応力に対して十分な強度を有し、かつ、渦電流による発熱を低減できる固定子端部構成体を具備した回転電機を得ることができる。
すなわち、固定子端板下板４ｂにスリット９を設けて渦電流による発熱を低減する機能を備えた実施の形態１から実施の形態４までのいずれかに記載の回転電機の固定子端板からなる固定子端部構成体ＥＡを構成している。
つまり、固定子端板下板４ｂにスリット９を設けて渦電流による発熱を低減する構造とするものである。
そして、固定子端板下板４ｂにスリット９を設けることにより、渦電流路の周長が長くなり渦電流回路の抵抗が大きくなるので渦電流損失を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明による実施の形態１における回転電機の固定子端板の構成を示す縦断面図である。
【図２】この発明による実施の形態２における回転電機の固定子端板の構成を示す縦断面図である。
【図３】この発明による実施の形態３における回転電機の固定子端板の構成を示す縦断面図である。
【図４】この発明による実施の形態４における絶縁板に設けた溝の構成を示す上面図および断面図である。
【図５】この発明による実施の形態５における回転電機の固定子端板の構成を示す平面図である。
【図６】コアボルト締付け時の固定子端板曲げモーメント分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  固定子コア、２  歯型おさえ、３  固定子コイル、３ａ  固定子コイル端部、４ａ  固定子端板上板（磁性材）、４ｂ  固定子端板下板（非磁性材）、５  コアボルト、６固定子端板下板４ｂの内径側端部、６ａ  傾斜加工部、７  絶縁板、８  溝、９  スリット、１０  曲げモーメント分布。
【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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