(57)【要約】【課題】固定子の軸方向両端部に発生する渦電流損失を低減させることができる回転電機の固定子端部構造を提供する。【解決手段】複数の電磁鋼板を軸方向に積層した固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１を軸方向両側から挟み込んで押え付ける押さえ板１３と、押さえ板１３の外面１３ａに全体として円環状となるように配置され、軸方向外側から侵入した漏れ磁束の押さえ板１３への流れを遮蔽する複数のシールド板１４と、外面１３ａに形成される共に、周方向において隣接したシールド板１４間における端面突き合わせ位置と周方向において一致し、その端面突き合わせ位置に形成された隙間よりも幅広となる複数の溝１３ｂとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁性体鋼板を軸方向に積層した固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の軸方向両端面に設けられ、前記固定子鉄心を軸方向外側から軸方向内側に向けて押え付ける、円環状をなす押さえ板と、
前記押さえ板における軸方向外側に位置する外面に、周方向位置を周方向にずらしながら軸方向に積層されて、全体として円環状となるよう配置され、軸方向外側から侵入した漏れ磁束の前記押さえ板への流れを遮蔽する、扇状をなす複数のシールド板と、
前記外面に径方向に延びるように形成される共に、周方向において隣接した前記シールド板間における周方向端面同士を周方向に突き合わせた端面突き合わせ位置と、周方向において一致し、前記端面突き合わせ位置に形成された隙間よりも周方向において幅広となる複数の溝とを備える
ことを特徴とする回転電機の固定子端部構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子端部構造において、
最も軸方向外側に位置する層を形成する前記シールド板の数量は、前記層以外の各層を形成する前記シールド板の数量よりも多くなる
ことを特徴とする回転電機の固定子端部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機における固定子の軸方向両端部に発生する渦電流損失を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機に適用される固定子の中には、複数の磁性体鋼板を軸方向に積層させることによって構成された固定子鉄心を採用したものが、種々提供されている。一般的に、そのような、積層鉄心となる固定子鉄心を採用する場合には、固定子鉄心を押さえ板によって軸方向両側から押え付けた状態で、それらを、軸方向に貫通する締め付けボルトによって、一体的に締結するようにしている。
【０００３】
しかしながら、回転電機の運転時においては、回転子の巻線端部からの漏れ磁束や、固定子の巻線端部からの漏れ磁束が、押さえ板に対して、その軸方向外側から侵入する場合がある。このように、漏れ磁束が押さえ板に侵入すると、当該押さえ板に渦電流損失が発生すため、回転電機の効率が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、従来から、上記問題を解決することを目的として、押さえ板の外面に、漏れ磁束を遮蔽するためのシールド板を設けるようにした固定子端部構造が、種々提供されている。そして、このような、従来の回転電機の固定子端部構造としては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４６８８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記従来の固定子端部構造においては、扇状をなす複数のシールド板を、軸方向に積層して、全体として円環状に配置されるように、押さえ板の外面に設置している。これにより、シールド板によって、押さえ板に侵入する漏れ磁束を減少させることができるため、当該押さえ板に発生する渦電流損失を低減させることができる。
【０００７】
しかしながら、上記従来の固定子端部構造においては、シールド板に加工誤差が生じたり、シールド板の組み付け誤差が生じたりすると、周方向において隣接したシールド板の間に、周方向の隙間が形成されてしまう。これに対して、シールド板に侵入した漏れ磁束は、円環状に配置された複数のシールド板内に亘って、周方向に流れる。
【０００８】
この結果、シールド板内を周方向に流れる漏れ磁束は、上述した隙間に到達すると、その隙間を迂回することになり、場合によっては、押さえ板内に侵入してしまう。よって、上記従来の固定子端部構造においては、シールド板内に侵入した漏れ磁束の押さえ板への漏れが発生するため、渦電流損失を十分に低減させることができないおそれがある。
【０００９】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、固定子の軸方向両端部に発生する渦電流損失を低減させることができる回転電機の固定子端部構造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】
【００１０】
上記課題を解決する第１の発明に係る回転電機の固定子端部構造は、
複数の磁性体鋼板を軸方向に積層した固定子鉄心と、
前記固定子鉄心の軸方向両端面に設けられ、前記固定子鉄心を軸方向外側から軸方向内側に向けて押え付ける、円環状をなす押さえ板と、
前記押さえ板における軸方向外側に位置する外面に、周方向位置を周方向にずらしながら軸方向に積層されて、全体として円環状となるよう配置され、軸方向外側から侵入した漏れ磁束の前記押さえ板への流れを遮蔽する、扇状をなす複数のシールド板と、
前記外面に径方向に延びるように形成される共に、周方向において隣接した前記シールド板間における周方向端面同士を周方向に突き合わせた端面突き合わせ位置と、周方向において一致し、前記端面突き合わせ位置に形成された隙間よりも周方向において幅広となる複数の溝とを備える
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第２の発明に係る回転電機の固定子端部構造は、
最も軸方向外側に位置する層を形成する前記シールド板の数量は、前記層以外の各層を形成する前記シールド板の数量よりも多くなる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
従って、本発明に係る回転電機の固定子端部構造によれば、押さえ板に、隙間に対して軸方向において対接し、且つ、隙間よりも周方向において幅広となる複数の溝を、形成することにより、シールド板内を周方向に流れる漏れ磁束が隙間を迂回する際に、当該漏れ磁束の押さえ板側への迂回を抑制することができる。これにより、固定子の軸方向両端部に位置する押さえ板に発生する渦電流損失を、低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子端部構造を示した斜視図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】シールド板を取り外した状態の固定子端部構造を示した斜視図である。
【図４】シールド板内を流れる漏れ磁束が隙間を迂回する様子を示した図である。
【図５】円環状に配置された複数のシールド板における分割形態を示した図であって、（ａ）は最も軸方向外側に位置する層を形成する複数のシールド板における分割形態を示した図、（ｂ）は最も軸方向外側に位置する層以外の各層を形成する複数のシールド板における分割形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る回転電機の固定子端部構造について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
但し、図１，３に示した固定子端部構造においては、固定子の軸方向一端部を周方向に４等分したうちの１つ分のみを図示している。また、図１，４，５においては、漏れ磁束を符号φで示しており、その実線で示した矢印の方向を漏れ磁束の流れ方向としている。更に、図４に示した矢印の太さは、磁束密度の大きさを概念的に表している。同様に、図５においては、渦電流を符号ｅで示しており、その破線で示した矢印の方向を渦電流の流れ方向としている。
【実施例】
【００１６】
図１に示すように、回転電機の固定子１には、円筒状をなす固定子鉄心１１が設けられている。この固定子鉄心１１は、薄板円環状の磁性体となる電磁鋼板（磁性体鋼板）を軸方向に積層して、積層鉄心として構成されたものとなっている。
【００１７】
なお、固定子鉄心１１の内周面には、複数のスロット（図示省略）が、周方向において等角度間隔で設けられており、これらのスロットは、軸方向に延在して、固定子鉄心１１の内周面における軸方向全域に亘って形成されている。そして、各スロットには、固定子巻線１２が挿入されている。
【００１８】
また、図１乃至図３に示すように、固定子鉄心１１の軸方向両端面には、円環状をなす上下一対の押さえ板（締め金）１３が、設けられている。この押さえ板１３は、固定子巻線１２よりも径方向外側に配置されており、積層鉄心となる固定子鉄心１１を、軸方向両側から挟み込んで押え付けるものとなっている。
【００１９】
そして、押さえ板１３における軸方向外側に位置する外面１３ａには、複数の溝１３ｂが、周方向において等角度間隔で設けられており、これらの溝１３ｂは、径方向に延在して、外面１３ａの径方向全域に亘って形成されている。即ち、押さえ板１３の外面１３ａは、押さえ板１３における固定子鉄心１１の軸方向端面と対接する内面の反対側の面となるものであって、当該外面１３ａには、複数の溝１３ｂが、固定子鉄心１１（固定子１）の軸心を中心として、放射状に形成されている。
【００２０】
更に、図１乃至図３に示すように、押さえ板１３の外面１３ａには、扇状をなす複数のシールド板１４が設けられている。これらのシールド板１４は、例えば、薄板扇状の磁性体となる電磁鋼板（磁性体鋼板）であって、軸方向外側から侵入した漏れ磁束の押さえ板１３への流れを遮蔽するものとなっている。
【００２１】
このとき、図２に示すように、押さえ板１３の外面１３ａに設置された複数のシールド板１４は、周方向位置を周方向にずらしながら、軸方向外側に向けて積層されることにより、全体として円環状となるように配置されている。言い換えれば、シールド板１４の積層構造は、扇状をなすシールド板１４を、軸方向に積層させて、全体として円環状となるように連結する際に、周方向分割位置が、積み上げ毎に周方向にずれるような、千鳥積層構造となっている。
【００２２】
なお、周方向分割位置とは、周方向において隣接したシールド板１４間における周方向端面同士を周方向に突き合わせた、端面突き合わせ位置のことである。
【００２３】
そして、図１に示すように、固定子鉄心１１、上下一対の押さえ板１３、及び、円環状に積層された複数のシールド板１４には、複数の締め付けボルト１５が、軸方向に貫通されている。これにより、固定子鉄心１１、上下一対の押さえ板１３、及び、円環状に積層された複数のシールド板１４は、複数の締め付けボルト１５によって、一体的に締め付け固定されることになる。つまり、本発明に係る固定子１においては、積層鉄心となる固定子鉄心１１を、押さえ板１３によって、軸方向両側から挟み込んで押え付けた状態で、それらを、軸方向に貫通する締め付けボルト１５によって、一体的に締結するようにしている。
【００２４】
ここで、最も軸方向内側に位置する層（最下層、第１層）を形成する複数のシールド板１４は、押さえ板１３の外面１３ａと接しており、その端面突き合わせ位置が、押さえ板１３における溝１３ｂの周方向位置と一致するように、円環状に配置されている。
【００２５】
具体的には、各層ごとに、複数のシールド板１４を円環状に配置する場合には、周方向において隣接したシールド板１４間における周方向端面同士を突き合わせることになる。しかしながら、図２に示すように、シールド板１４に加工誤差が生じたり、シールド板１４の組み付け誤差が生じたりすると、上述した端面突き合わせ位置に、隙間Ｓが形成されるおそれがある。
【００２６】
このような隙間Ｓが生じた状態で、上記漏れ磁束が、最も軸方向内側に位置する層を形成する複数のシールド板１４内を、周方向に流れて、その隙間Ｓに到達すると、当該漏れ磁束は、隙間Ｓをシールド板１４の厚さ方向に迂回することになる。このとき、漏れ磁束の迂回先が、その層の直上（軸方向外側）に位置する上層（第２層）を形成するシールド板１４となる場合には、何ら問題は無い。これに対して、漏れ磁束の迂回先が、その層の直下（軸方向内側）に位置する押さえ板１３となる場合には、当該押さえ板１３に渦電流損失が発生してしまう。
【００２７】
そこで、図２に示すように、本発明に係る固定子端部構造においては、最も軸方向内側に位置する層を形成する複数のシールド板１４における端面突き合わせ位置を、押さえ板１３における溝１３ｂの周方向位置と一致させることにより、端面突き合わせ位置と溝１３ｂとを、軸方向において対接させるようにしている。このとき、溝１３ｂの溝幅は、隙間Ｓの幅（隙間量）よりも十分に幅広となっており、端面突き合わせ位置を溝１３ｂの周方向位置と一致させる際には、隙間Ｓの幅寸法が、溝１３ｂの溝幅寸法内に全て収まるようになっている。
【００２８】
よって、図４に示すように、溝１３ｂを隙間Ｓよりも幅広に形成することにより、
漏れ磁束が押さえ板１３内を通過して溝１３ｂを乗り越える迂回流路を、漏れ磁束が最も軸方向内側に位置する層を形成するシールド板１４内を通過して隙間Ｓを乗り越える迂回流路をよりも、長くすることができる。これにより、溝１３ｂを乗り越える迂回流路は、隙間Ｓを乗り越える迂回流路と比べて、漏れ磁束の流れを妨げる抵抗となるため、当該漏れ磁束は、溝１３ｂを乗り越える迂回流路よりも、隙間Ｓを乗り越える迂回流路を流れ易くなる。この結果、押さえ板１３に発生する渦電流損失を低減させることができる。
【００２９】
従って、回転電機の運転が開始されると、回転子巻線（図示省略）の端部からの漏れ磁束が発生したり、固定子巻線１２の端部からの漏れ磁束が発生したりする。そして、それらの漏れ磁束は、シールド板１４に対して、軸方向外側から侵入する。
【００３０】
その中で、漏れ磁束がシールド板１４に対して垂直に侵入すると、その漏れ磁束が垂直に侵入したシールド板１４内においては、渦電流がその外周縁部に沿って流れる。これにより、シールド板１４には、渦電流損失が発生するものの、磁性体となるシールド板１４を設けていない場合と比べて、その渦電流損失を低減させることができる。
【００３１】
また、シールド板１４内に侵入した漏れ磁束の中には、円環状に積層された複数のシールド板１４内を周方向に流れるものがある。このように、漏れ磁束が周方向に流れる際に隙間Ｓが生じていると、漏れ磁束は、その隙間Ｓを迂回しながら流れる。
【００３２】
このとき、図４に示すように、最も軸方向内側に位置する層を形成する複数のシールド板１４において、隙間Ｓが生じていると、当該漏れ磁束は、隙間Ｓを乗り越える迂回流路と、溝１３ｂを乗り越える迂回流路とに分岐するものの、流路が短くなる分、溝１３ｂを乗り越える迂回流路よりも、隙間Ｓを乗り越える迂回流路をより通過する。つまり、隙間Ｓを乗り越える迂回流路の漏れ磁束密度は、溝１３ｂを乗り越える迂回流路の漏れ磁束密度よりも、大きくなっている。
【００３３】
よって、最も軸方向内側に位置する層を形成する複数のシールド板１４において、周方向に隣接したシールド板１４間に隙間Ｓが生じても、この隙間Ｓが生じる端面突き合わせ位置を、押さえ板１３の溝１３ｂに対接させているため、押さえ板１３内に流入する漏れ磁束を、抑制させることができる。これにより、押さえ板１３内に発生する渦電流損失を、低減させることができる。
【００３４】
また、上述したように、漏れ磁束がシールド板１４に対して垂直に侵入すると、渦電流がシールド板１４内をその外周縁部に沿って流れる。このように、漏れ磁束の侵入によってシールド板１４に誘起される渦電流は、当該シールド板１４の外周縁部に沿って周回するため、そのシールド板１４内を周回する渦電流における渦の大きさは、シールド板１４の大きさ（扇形状、面積）が小さくなる程、小さくなり、これに対応して、シールド板１４に発生する渦電流損失は低減する。
【００３５】
しかしながら、シールド板１４の大きさを小さくすると、シールド板１４の数量が増加するだけでなく、シールド板１４を積層するための作業に時間を要することになる。この結果、製造コストの増大を招いてしまう。
【００３６】
そこで、図５（ａ），（ｂ）に示すように、円環状に積層された複数のシールド板１４の中でも、最も軸方向外側に位置する層（最上層）を形成する複数のシールド板１４に、最も漏れ磁束が侵入するため、その層を形成する複数のシールド板１４の大きさのみを、一律に小さくするようにしても構わない。即ち、最も軸方向外側に位置する層を形成するシールド板１４の数量（分割数量）を、その層以外の各層を形成するシールド板１４の数量（分割数量）よりも多くする。
【００３７】
これにより、最も軸方向外側に位置する層を形成する複数のシールド板１４において、渦電流における渦の大きさを小さくすることができる。よって、円環状に積層された複数のシールド板１４に発生する渦電流損失を低減することができると共に、固定子１の製造コストを抑制することができる。
【００３８】
なお、円環状に積層された複数のシールド板１４の中でも、最も軸方向外側に位置する層を形成する複数のシールド板１４の大きさが、最も小さくなれば良く、その最も軸方向外側に位置する層以外の各層を形成する複数のシールド板１４の大きさについては、層ごとに、シールド板１４の大きさが異なっていても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
１      固定子
１１      固定子鉄心
１２      固定子巻線
１３      押さえ板
１３ａ    外面
１３ｂ    溝
１４      シールド板
１５      締め付けボルト
Ｓ      隙間
【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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