(57)【要約】【課題】冷却性能を高めた回転電機を提供することにある。【解決手段】界磁巻線５０が磁極鉄心４０に巻装されてなる界磁極３０を周方向に複数有する回転子２０を備えた回転電機１であって、界磁巻線５０と接触して配置される複数の絶縁板８１，８２，８３，８４を有し、複数の絶縁板８１，８２，８３，８４の何れか１つが酸化アルミニウム製であるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁巻線が磁極鉄心に巻装されてなる界磁極を周方向に複数有する回転子を備えた回転電機であって、
前記界磁巻線と接触して配置される複数の絶縁板を有し、
前記複数の絶縁板の何れか１つが酸化アルミニウム製である
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機であって、
前記界磁巻線を支えるコイル支え部材を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記コイル支え部材との間に配置されるコイル支え部材絶縁板を含む
ことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載された回転電機であって、
前記界磁巻線を支えるコイル支え部材を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記コイル支え部材を含む
ことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載された回転電機であって、
前記界磁巻線を前記磁極鉄心に押えるコイル押さえ部材を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記コイル押さえ部材との間に配置されるコイル押さえ部材絶縁板も含む
ことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項２から請求項４の何れか一項に記載された回転電機であって、
前記磁極鉄心は、前記回転子の回転による前記界磁巻線の抜けを防止する頭部を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記頭部との間に配置される頭部絶縁板も含む
ことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項２から請求項５の何れか一項に記載された回転電機であって、
前記磁極鉄心は、前記回転子の径方向へ延在し、前記界磁巻線が巻装される突部を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記突部との間に配置される突部絶縁板も含む
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁巻線が磁極鉄心に巻装されてなる界磁極を周方向に複数有する回転子を備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、電気の磁気作用によって固定子と回転子との間に生じる反発力および吸引力を利用し、固定子に対して回転子を回転するものであり、このような回転電機の一つとして、突極型回転子を備えた突極型回転電機がある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、界磁鉄心と、この界磁鉄心の胴部に装着された界磁線輪と、この界磁線輪の上下にて界磁鉄心の胴部に配設された絶縁カラーとを備え、前記界磁線輪が、線輪導体が層間絶縁物を介して巻回されたものであり、前記界磁線輪の上側に配設された前記絶縁カラーとこれに接する前記線輪導体との間に摺動絶縁カラーが設けられた回転電機の界磁極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１０１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示される回転電機の界磁極では、絶縁カラーおよび鉄心絶縁で界磁線輪の周囲を絶縁することができるものの、回転電機の使用環境によっては、界磁線輪が発熱による機械的損傷、絶縁劣化を防ぐため冷却する必要のある部材であり、冷却性能を高めることが望まれていた。
【０００６】
前記界磁線輪をなす界磁巻線の周囲を絶縁する絶縁板として、例えば、ガラスエポキシ樹脂製のものを用いている場合があるが、回転電機の使用環境によっては、絶縁板としてガラスエポキシ樹脂製のものを用いるほどの耐熱温度を必要とせず、高冷却性能が重要視される場合がある。ガラスエポキシ樹脂は、熱伝導率が小さく、冷却性能が悪いことから、冷却性能を高めることが望まれていた。
【０００７】
以上のことから、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、冷却性能を高めた回転電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決する第１の発明に係る回転電機は、
界磁巻線が磁極鉄心に巻装されてなる界磁極を周方向に複数有する回転子を備えた回転電機であって、
前記界磁巻線と接触して配置される複数の絶縁板を有し、
前記複数の絶縁板の何れか１つが酸化アルミニウム製である
ことを特徴とする。
【０００９】
前述した課題を解決する第２の発明に係る回転電機は、第１の発明に係る回転電機であって、
前記界磁巻線を支えるコイル支え部材を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記コイル支え部材との間に配置されるコイル支え部材絶縁板を含む
ことを特徴とする。
【００１０】
前述した課題を解決する第３の発明に係る回転電機は、第１の発明に係る回転電機であって、
前記界磁巻線を支えるコイル支え部材を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記コイル支え部材を含む
ことを特徴とする。
【００１１】
前述した課題を解決する第４の発明に係る回転電機は、第２または第３の発明に係る回転電機であって、
前記界磁巻線を前記磁極鉄心に押えるコイル押さえ部材を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記コイル押さえ部材との間に配置されるコイル押さえ部材絶縁板も含む
ことを特徴とする。
【００１２】
前述した課題を解決する第５の発明に係る回転電機は、第２から第４の何れか一つの発明に係る回転電機であって、
前記磁極鉄心は、前記回転子の回転による前記界磁巻線の抜けを防止する頭部を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記頭部との間に配置される頭部絶縁板も含む
ことを特徴とする。
【００１３】
前述した課題を解決する第６の発明に係る回転電機は、第２から第５の何れか一つの発明に係る回転電機であって、
前記磁極鉄心は、前記回転子の径方向へ延在し、前記界磁巻線が巻装される突部を有し、
前記酸化アルミニウム製の絶縁板は、前記界磁巻線と前記突部との間に配置される突部絶縁板も含む
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、界磁巻線と接触して配置される複数の絶縁板を有し、前記複数の絶縁板の何れか１つが酸化アルミニウム製であることにより、酸化アルミニウムは、ガラスエポキシ樹脂と比べて熱伝導率が大きく、絶縁抵抗も大きく、酸化アルミニウム製の絶縁板が界磁巻線と直接接し酸化アルミニウム自体の優れた熱伝導率と絶縁抵抗を利用した構造となる。これにより、ガラスエポキシ樹脂製の絶縁板を備える従来の回転電機と比べて、冷却性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る回転電機の構造を示す説明図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る回転電機の構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る回転電機の各実施形態について、以下に説明するが、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態に係る回転電機について、図１に基づいて説明する。
【００１８】
本実施形態に係る回転電機１は、図１に示すように、図示しないフレームなどに固定される略円筒形状の固定子１０と、固定子１０の内周側に回転自在に保持される回転子２０とを有する。
【００１９】
回転子２０には、複数（図示例では４つ）の界磁極３０が周方向にて等角度（図示例では９０度）間隔で設けられている。界磁極３０は、磁極鉄心４０と、当該磁極鉄心４０に巻装される界磁巻線５０とを備える。周方向で隣接する界磁極３０の間には界磁巻線５０を磁極鉄心４０に押えるコイル押さえ部材６０が設けられており、ロータ２０の回転時における界磁巻線５０の変形などを防止するようになっている。
【００２０】
磁極鉄心４０は、鋼板（図示せず）がロータ２０の軸方向で多数積層されてなるものであり、軸部４１と、軸部４１から径方向に延在する突部４２と、突部４２の径方向先端部に設けられる頭部４３とを備える。突部４２には、界磁巻線５０が巻装される。頭部４３により、突部４２に巻装された界磁巻線５０が遠心力によって逸脱するのが防止される。すなわち、回転子２０の回転による界磁巻線５０の抜けが防止される。
【００２１】
界磁巻線５０は、略中央に形成され、磁極鉄心４０の突部４２に係合して取り付けられる係合穴部５０ａを有する。界磁巻線５０は、界磁巻線５０の下部５０ｄ側に設けられるコイル支え部材７０により支えられる。界磁巻線５０は、平板形状のコイル片（図示せず）を備え、前記コイル片がロータ２０の径方向において絶縁紙（図示せず）を介して積層されたものである。なお、界磁巻線５０は、最上層をなし、詳細につき後述する頭部絶縁板８３と接する前記コイル片と、最下層をなし詳細につき後述するコイル支え部材絶縁板８４と接する前記コイル片とを有する。界磁巻線５０の外周部５０ｂには外層ワニス（図示せず）が塗布されている。
【００２２】
上述した回転電機１は、界磁巻線５０と接触して配置される複数の絶縁板を有する。すなわち、回転電機１は、コイル支え部材絶縁板８４と、コイル押さえ部材絶縁板８２と、頭部絶縁板８３と、突部絶縁板８１とを有する。
【００２３】
コイル支え部材絶縁板８４は、界磁巻線５０の下部５０ｄ側と接触して設けられると共に、界磁巻線５０を支えるコイル支え部材７０と界磁巻線５０との間に設けられる。これにより、界磁巻線５０は、コイル支え部材７０との間で絶縁される。
【００２４】
コイル押さえ部材絶縁板８２は、界磁巻線５０の外周部５０ｂに設けられる。これにより、界磁巻線５０は、コイル押さえ部材６０との間で絶縁される。
【００２５】
頭部絶縁板８３は、界磁巻線５０の上部５０ｃに設けられる。これにより、界磁巻線５０は、磁極鉄心４０の頭部４３との間で絶縁される。
【００２６】
突部絶縁板８１は、界磁巻線５０の係合穴部５０ａと磁極鉄心４０の突部４２との間に設けられる。これにより、界磁巻線５０は、磁極鉄心４０の突部４２との間で絶縁される。
【００２７】
上述した複数の絶縁板８１，８２，８３，８４の何れか１つが酸化アルミニウム製であることが好ましい。
【００２８】
ここで、酸化アルミニウム製板（複数の絶縁板８１，８２，８３，８４の何れか１つ）とガラスエポキシ樹脂製積層板（ガラスエポキシ樹脂製の絶縁板）との物性を比較したものを以下の表１に示す。なお、熱伝導率および絶縁抵抗は、酸化アルミニウム製板およびガラスエポキシ樹脂製積層板の大きさが同じ場合を示している。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すように、酸化アルミニウム製板は、ガラスエポキシ樹脂製積層板よりも熱伝導率が非常に大きく、絶縁抵抗も大きいことが確認された。そのため、上述の通り、複数の絶縁板８１，８２，８３，８４の何れか１つが酸化アルミニウム製であることにより、酸化アルミニウムの特性である優れた熱伝導率を利用した構造となり、優れた冷却性能を持たせることが可能となる。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、界磁巻線５０と接触して配置される複数の絶縁板８１，８２，８３，８４を有し、複数の絶縁板８１，８２，８３，８４の何れか１つが酸化アルミニウム製であることにより、酸化アルミニウムは、ガラスエポキシ樹脂と比べて熱伝導率が大きく、絶縁抵抗も大きく、酸化アルミニウム製の絶縁板が界磁巻線５０と直接接し酸化アルミニウム自体の優れた熱伝導率と絶縁抵抗を利用した構造となる。これにより、ガラスエポキシ樹脂製の絶縁板を備える従来の回転電機と比べて、冷却性能を高めることができる。
【００３２】
複数の絶縁板８１，８２，８３，８４のうちのコイル支え部材絶縁板８４が酸化アルミニウム製であることが好ましい。これは、界磁巻線５０の熱がコイル支え部材絶縁板８４を介してコイル支え部材７０に伝えられることになり、界磁巻線５０の放熱を効率良く行うことができるからである。
【００３３】
複数の絶縁板８１，８２，８３，８４のうちのコイル押さえ部材絶縁板８２も酸化アルミニウム製であることが好ましい。これは、界磁巻線５０の熱がコイル押さえ部材６０に伝えられることになり、界磁巻線５０の放熱を効率良く行うことができるからである。
【００３４】
複数の絶縁板８１，８２，８３，８４のうちの頭部絶縁板８３も酸化アルミニウム製であることが好ましい。これは、界磁巻線５０の熱が磁極鉄心４０の頭部４３に伝えられることになり、界磁巻線５０の放熱を効率良く行うことができるからである。
【００３５】
複数の絶縁板８１，８２，８３，８４のうちの突部絶縁板８１も酸化アルミニウム製であることが好ましい。これは、界磁巻線５０の熱が磁極鉄心４０の突部４２に伝えられることになり、界磁巻線５０の放熱を効率良く行うことができるからである。
【００３６】
［第二の実施形態］
本発明の第二の実施形態に係る回転電機について、図２に基づいて説明する。
なお、本実施形態では、上述した第一の実施形態（図１）に示した回転電機のコイル支え部材を変更した構成となっている。本実施形態に係る回転電機は、第一の実施形態の回転電機と概ね同一であり、同一の部材には同一の符号を付記し重複する説明を適宜省略する。
【００３７】
本実施形態に係る回転電機１Ａは、上述した回転電機１と同一の部材を備えると共に、図２に示すように、界磁巻線５０と接触して配置される複数の絶縁板８１，８２，８３，７０Ａを有し、界磁巻線５０の下部５０ｄ側に配置されるコイル支え部材７０Ａが酸化アルミニウム製である。
【００３８】
したがって、本実施形態によれば、界磁巻線５０と接触して配置される複数の絶縁板８１，８２，８３，７０Ａを有し、複数の絶縁板８１，８２，８３，７０Ａのうちの１つであるコイル支え部材７０Ａが酸化アルミニウム製であることにより、酸化アルミニウムは、ガラスエポキシ樹脂と比べて熱伝導率が大きく、絶縁抵抗も大きく、酸化アルミニウム製の絶縁板が界磁巻線５０と直接接し酸化アルミニウム自体の優れた熱伝導率と絶縁抵抗を利用した構造となる。これにより、鉄製のコイル支え部材とガラスエポキシ樹脂製の絶縁板を備える従来の回転電機と比べて、冷却性能を高めることができる。また、前述の通り、酸化アルミニウムは、ガラスエポキシ樹脂と比べて絶縁抵抗も大きいことから、コイル支え部材絶縁板が不要となり、前述の従来の回転電機と比べて、界磁巻線５０の下部５０ｄ側（磁極鉄心４０の軸部４１側）にて、空気との接触面積が増え、冷却性能をさらに高めることができる。
【００３９】
複数の絶縁板８１，８２，８３，７０Ａのうちのコイル押さえ部材絶縁板８２も酸化アルミニウム製であることが好ましい。これは、界磁巻線５０の熱がコイル押さえ部材６０に伝えられることになり、界磁巻線５０の放熱を効率良く行うことができるからである。
【００４０】
複数の絶縁板８１，８２，８３，７０Ａのうちの頭部絶縁板８３も酸化アルミニウム製であることが好ましい。これは、界磁巻線５０の熱が磁極鉄心４０の頭部４３に伝えられることになり、界磁巻線５０の放熱を効率良く行うことができるからである。
【００４１】
複数の絶縁板８１，８２，８３，７０Ａのうちの突部絶縁板８１も酸化アルミニウム製であることが好ましい。これは、界磁巻線５０の熱が磁極鉄心４０の突部４２に伝えられることになり、界磁巻線５０の放熱を効率良く行うことができるからである。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ａ  回転電機
１０    固定子
２０    回転子
３０    界磁極
４０    磁極鉄心
４１      軸部
４２      突部
４３      頭部
５０    界磁巻線
５０ａ    係合穴部（内周部）
５０ｂ    外周部
５０ｃ    上部
５０ｄ    下部
６０    コイル押さえ部材
７０    コイル支え部材
７０Ａ  コイル支え部材
８１    突部絶縁板
８２    コイル押さえ部材絶縁板
８３    頭部絶縁板
８４    コイル支え部材絶縁板
【図１】
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【図２】
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