(57)【要約】【課題】  ニュートラルリングとコイルのロータの回転に起因する遠心力による変形差が大きくなると，ニュートラルリングとコイルの接続部の応力が大きくなり，これらの部位に疲労損傷が蓄積する可能性があった．【解決手段】  ロータコア，ロータシャフト，コイル，バインド，コイルと接続された口出しリード，口出しリードはコイル側とニュートラルリングに分かれ接続され，コイルとニュートラルリングの間には，詰物が充填されている回転電機において，ニュートラルリングに複数の部材を接合して形成し，柔軟性を持たせた．【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のロータコイル，ロータコア、前記ロータコイルの遠心力を受けるバインド，前記ロータコイルから出る口出しリード、前記口出しリードはコイル側とニュートラル側に分かれ、前記ニュートラル側の口出しリードを三相短絡するニュートラルリングからなるものにおいて、前記ロータコイルと前記ニュートラルリングの間は，充填物を介しており、前記ニュートラルリングは複数の円弧状の部材を接合し形成したことを特徴とした回転電機のニュートラルリング．
【請求項２】
請求項１に記載の前記ニュートラルリングにはオーバーラップがあることを特徴とした回転電機のニュートラルリング．
【請求項３】
請求項１あるいは２に記載の前記ニュートラルリングはロータ回転軸に対して，伸張していることを特徴とする回転電機のニュートラルリング．
【請求項４】
回転電機のロータコイル，ロータコア、前記ロータコイルの遠心力を受けるバインド，前記ロータコイルから出る口出しリード、前記口出しリードはコイル側とニュートラル側に分かれ、前記ニュートラル側の口出しリードを三相短絡するニュートラルリングからなるものにおいて、前記ニュートラルリングを部分的に切断した後に，切断したニュートラルリングと円弧状のニュートラルリング接続部品とを接続し、前記ニュートラルリングと前記円弧状のニュートラルリングの隙間に絶縁物を設けたことを特徴としたニュートラルリングの製作方法．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機のロータの中性点（ニュートラルリング）の構造とその製作修理方法に関するものである．
【背景技術】
【０００２】
3相交流を利用する回転電機のロータの界磁コイルは，各相コイルを短絡するニュートラルリングと呼ばれる，中性点が設けられる．一般に，ニュートラルリングは，抵抗などの電気特性のよい金属，例えば，銅やアルミ合金などをリングとした部材で，各相のコイルの一端に接続され，３相分のコイルのスター接続を構成する．
ロータが回転したときに，このニュートラルリングには回転の遠心力による応力が発生する．さらに，各相のコイル変形により接続部を介して，コイルとニュートラルリングの接続部にも応力が発生する．
回転電機の回転数変動の振幅が大きい場合やその回数が多い場合は，前述の応力が大きくなり，またその頻度が多くなり，ニュートラルリングが疲労破壊する可能性がある．ニュートラルリングが疲労破壊すると，ロータの界磁を形成することができなくなり，回転電機の機能を喪失する．このため，これらのニュートラルリングの応力を低減することが，寿命の長い回転電機の提供には重要である．
ニュートラルリングに関する技術としては，例えば特許文献１または２に記載されたものがある．特許文献１では、ニュートラルリングを、回転子鉄心端部のロータエンドプレートに支持固定されるリング状剛体内に設置している。また、特許文献２では、ニュートラルリングを回転子コイルの支えに埋め込み支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２４９４４０号公報
【特許文献２】実開昭５１−１２１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献1あるいは2に記載の技術では、ニュートラルリングをリング形状の剛体としているため，ニュートラルリングとコイルそれぞれのロータの回転に起因する遠心力による変形差が大きくなると，ニュートラルリングとコイルの接続部の応力が大きくなり，これらの部位に疲労損傷が蓄積するという問題があった。
【０００５】
本発明は，この変形差による応力を低減し，疲労損傷の蓄積を防止するニュートラルリングの構造と従来のニュートラルリング構造から本発明のニュートラルリング構造への改造方法を提供することを目的とする．
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明では、ニュートラルリングをリング形状の剛体ではなく，複数の円弧状の部材を接合したコイルの変形に追従できる柔構造とすることを特徴とする。本発明のニュートラルリングとしては，複数の円弧状の部材を，周方向に重なりをもって接合するなど，リングに比べて剛性の低いニュートラルリングを構成することができる．
【発明の効果】
【０００７】
剛性の低いニュートラルリングは，遠心力によるコイルの変形に容易に追従することができるので，コイルとニュートラルリングの接合部に大きな応力を発生することがない．この結果，ニュートラルリングの疲労損傷を低減することができるので，ニュートラルリングの寿命を伸ばすことができる．
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例のロータ軸方向から見た断面図である。
【図３】本発明の一実施例のロータ軸方向から見た断面図である。
【図４】従来のニュートラルリングの断面図である。
【図５】本発明の一実施例の部品図である。
【図６】本発明の効果を示す説明図である。
【図７】本発明の効果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施例を，第1図から第5図を用いて説明する．
【実施例１】
【００１０】
図１は回転電機の回転子１の上半分を軸方向に断面し，本発明の主要部分を示した部分断面図である。図２は，回転子１の発明に関する主要部分を軸方向から見た図である．
前記回転子１は，ロータコア9と，ロータコア9をロータシャフト13に固定するコアバック10，ロータクランプ11，キー１２と，ロータコア9内を貫通するコイル3,コイル3の遠心力を受けるバインド2，コイル3と接続された口出しリード4a,4b,4c，（前記口出しリード4a,4b,4c はコイル側とニュートラルリング側6a,6b,6cに分かれ，接続される）から構成される．コイル3a,3b,3c  とニュートラルリング6a,6b,6c の間には，ガラスクロス，マイカやエポキシなどの絶縁７が充填されている．
前記ニュートラルリング6a,6b,6c は，図２に示すように，各相のコイル3a,3b,3c と接続されている．回転子１が3相交流で駆動されたり，3相交流を発電したりする回転電機であると，3相のコイル3a,3b,3c は，K相コイル３a, L相コイル３b, M相コイル３cのように，ロータ1の回転方向にある角度を持って，配置される．
K相コイル３aの中性点は，K相口出しリード4aを介して，ニュートラルリング6aにK相ロウ付け5aなどで接続される．L相とM相のコイル3b,3cとニュートラルリング6b,6cへの接続も同様である．
各相のニュートラルリング6a,6b,6c は，銅やアルミ合金などの抵抗の小さい導電体の細長い板を円弧状とした部材である．各層の円弧状のニュートラルリング6a,6b,6c を周方向にオーバーラップさせ，各々を接続点14a,14b,14c で，ロウ付けなどで接続することにより，ニュートラルリング6を形成し，各相コイルの中性点とする．
各相のニュートラルリング6a,6b,6c は，各相のコイル3a,3b,3c と接続する場所では最も外側に配置され，ニュートラルリング6a,6b,6c の周方向に伸張する方向（図２では時計回り）につれて，内周側になり，隣接する相の口出しリード4a,4b,4c の位置においては，外側から2番目のニュートラルリングとなる．ニュートラルリング6a,6b,6c が長く，さらに，もうひとつの口出しリード4a,4b,4c を過ぎて，接続される場合は，このニュートラルリングは外周から3番目のニュートラルリング6となる．
図２において，K相ニュートラルリング6aは円弧状であり，K相コイル3aとの接続部である口出しリード4aの位置を起点とした時，K相ニュートラルリング6aの終点は角度Cとなる．同様の角度定義により， K相ニュートラルリング6aの伸張する方向に， M相口出しリード4cとL相口出しリード4bとの角度はそれぞれ，角度A,角度Bとなる．
図2の実施例は式１を満足する例である：
C≧B＞A  〔式１〕
式１を満足することにより，ニュートラルリング6a,6b,6c は，リングの一部が切れた，リングスプリングとなる．このため，ニュートラルリング6a,6b,6c は半径方向の荷重に対して剛性が低くなり，コイル3a,3b,3c と口出しリード4a,4b,4c の半径方向の変形に容易に追従する．これにより，ニュートラルリング6a,6b,6c に発生する，コイル3a,3b,3c と口出しリード4a,4b,4c の半径方向の変形に起因する応力を低減することができる．
また，図2とは異なるが，式2を満足する構造としても，ほぼ同様の効果が得られる．
B＞C≧A  〔式２〕
この場合は，ニュートラルリング6は，2重となり，ニュートラルリング6の質量を低減することができる．
各相のニュートラルリング6a,6b,6c は，2重になったり，3重になったりする．このとき，各ニュートラルリング6a,6b,6c は単体では，ガラステープや樹脂テープなどの絶縁8を設け，接続点14a,14b,14c で，ロウ付けなどで接続する．また，各ニュートラルリング6a,6b,6c は単体の絶縁をせず接触させ，ガラステープで固縛するなどして一体化させてもよい．また，各ニュートラルリング6a,6b,6c 重なる部分は，スライドするように樹脂をはさみ離型してもよい．同様に，接続点14a,14b,14cは，ロウ付けなどで接続せずに，固縛による接続やお互いにすべるピン，ボルト，あり溝のような構造で接触させてもよい．
【実施例２】
【００１１】
図3,4を使って，本発明の一実施例を示す．この発明は，従来例のニュートラルリング15（図4）を図3に示したニュートラルリング6a,6b,6c に作り変える方法である．図4は，本発明ではない従来例である．従来例では，ニュートラルリング15はリングである．その他の構造は図2を使って説明した構成とほぼ同様である．
作り変え方の例として，K相から作り変える方法を示す．はじめにニュートラルリング15を絶縁７から分離する．ニュートラルリング15は絶縁7に接着やガラステープなどによって固縛されているので，ガラステープを切断するなどして分離する．このとき絶縁７は破壊したり，大きな範囲で除去したりしないようにする．
次に，ニュートラルリング15を17a，15aに示した位置で，ニュートラルリングの15aから17aの範囲を切断する．切断する部位は，口出しリード4aとニュートラルリング15のロウ付け5aの近傍で，かつ，ロウ付け5aの接合に影響を与えない部位とする．この例では，ロウ付け5aの左側である．切断する部位17aは，K相とL相の間で，亘り線やロータ外部へ接続されるリード線などの障害とならない部位でかつ，L相から距離があり切断後のニュートラルリング15が十分な柔軟性を有する部位とする．柔軟性を有する部位で切断することにより，後述するニュートラルリングの接合などがしやすい．L相，M相のそれぞれの切断位置15b,17b, 15c,17cもK相の切断位置と同様で，コイルの位置の位相分ずれた部位とする．
次にニュートラルリングの切断部位17a,17b,17cに，新たな円弧状のニュートラルリング接続部品18（図5）をそれぞれ接続する．接続の仕方は，たとえば，K相コイルの場合は，切断位置17cにおいて，ニュートラルリング接続部品18の端部19と切断位置17cをロウ付けなどの手法により接続する．接続部位は開先を取るなどして，接続部の強度を高めるものとする．接続の結果，図３のように，K相ニュートラルリング6aは，K相ニュートラルリングの接合部16aを介して，ニュートラルリング接続部品18と接合され，接合により形成されたK相ニュートラルリング21aとなる．L相ニュートラルリング6b，M相ニュートラルリング6cへのニュートラルリング接続部品18の取り付け方法もK相と同様である．これにより，L相ニュートラルリング6b，M相のニュートラルリング6cは，それぞれ，接合部16b,16cにおいて，ニュートラルリング接続部品18と接合され，接合により形成されたニュートラルリング21b,21cとなる．
K相ニュートラルリング21aは，絶縁７の内周に沿って配置され，M相コイルの口出しリード4c近傍から，M相ニュートラルリング6cの内周側へとルートを変更し，M相ニュートラルリング6cと接合により形成されたM相ニューラルリング接合部品21cの内周側に配置される．そして，ニュートラルリング接続部品18は，ニュートラルリング接続部品の端部20（図５）をニューラルリング接合部21cの内周側にロウ付けなどにより接続点14bを形成して接合される．L相，M相のニュートラルリングについても，K相と同様の方法にて，ニュートラルリング接続部品18を介して，それぞれK相，L相のニュートラルリング接合部21a,21bの内周に接続される．
各相のニュートラルリングを切断する部位，すなわち，図４のニュートラルリング15の，15aから17aの範囲，15bから17bの範囲，15cから17cの範囲については，図3のように，ニュートラルリング接続部品18をそれぞれ接続した際に，接合により形成されたニュートラルリング21a,21b,21cと詰物７との間に隙間が発生する．このため，この隙間には，ガラスクロス，マイカ，エポキシ，などの比較的剛性の高い，絶縁22a,22b,22cを充填し，ロータの回転による遠心力で接合により形成されたニュートラルリング21a,21b,21cが変形することを防止する．
本実施例では，従来例のニュートラルリングを本発明に作り変える方法を示しているが，ニュートラルリングを切断し，ニュートラルリングを接続部品を接合する際には，ロータのバランスを考慮し，接続部品の長さを決めるものとする．場合によっては，前述した，絶縁22a,22b,22cを充填する箇所にロータのバランスを考慮したバランスウエイトを入れてもよい．
最後に，図６，７を使って，本発明の効果を示す．図６,図7は，ある角度θ1,θ２を有する円弧状の部材に，半径方向に外力Fを加えたときの，半径方向の変位δ１,δ２を考える．円弧の半径rが等しいとき：
θ1＜θ２  〔式３〕であれば，
δ1＜δ２  〔式４〕，
となることは，梁計算よりもとめられる．ゆえに，本発明のように，ニュートラルリングを複数の円弧でオーバーラップさせることにより，柔構造のニュートラルリングを提供できることがわかる．
【符号の説明】
【００１２】
１…回転子，2…バインド，3…コイル，3a…K相コイル、3b…L相コイル、3c…M相コイル4…口出しリード，4a…K相口出しリード，4b…L相口出しリード，4c…M相口出しリード，5a…K相ロウ付け，5b…L相ロウ付け，5c…M相ロウ付け，6a…K相ニュートラルリング，6b…L相ニュートラルリング，6c…M相ニュートラルリング，7…詰物，8…絶縁，9…ロータコア，10…コアバック，11…ロータクランプ，12…キー，13…ロータシャフト，14a…接続点，14b…接続点，14c…接続点，15a…K相ニュートラルリングの切断位置，15b…L相ニュートラルリングの切断位置，15c…M相ニュートラルリングの切断位置，16a…K相ニュートラルリングの接合部，16b…L相ニュートラルリングの接合部，16c…M相ニュートラルリングの接合部，17a…K相ニュートラルリングの切断位置，17b…L相ニュートラルリングの切断位置，17c…M相ニュートラルリングの切断位置，18…ニュートラルリング接続部品，19…ニュートラルリング接続部品の端部，20…ニュートラルリング接続部品の端部，21a…接合により形成されたK相ニュートラルリング，21b…接合により形成されたL相ニュートラルリング，21c…接合により形成されたM相ニュートラルリング，22a…絶縁，22b…絶縁，22c…絶縁
【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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