(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板（１０）の積層体および導体（１１）を備えた電気的能動中央部（６）を間に保持する２枚の端板（８）と、前記端板（８）および前記電気的能動中央部（６）を一緒に保持する複数のロッド（１７）とを備えた同期電気装置の回転子軸において、
前記端板（８）はそれぞれ前記ロッド（１７）を受け入れるくり抜き部（２１）を有し、
前記金属板（１０）はそれぞれ、前記ロッド（１７）を受け入れる外縁のくり抜き部（１９、３９）と、前記導体（１１）を受け入れる径方向スロット（１４、１５）とを有し、前記径方向スロット（１４、１５）はそれぞれ前記くり抜き部（１９）に向かって延びて前記くり抜き部（１９）と交差しており、
前記ロッド（１７）は、前記端板（８）の前記くり抜き部（２１）を通ってそこに溶接され、前記くり抜き部（１９）を貫通して延びて前記導体（１１）を前記径方向スロット（１４、１５）内に保持しており、
前記ロッド（１７）には、前記端板（８）に溶接される前に張力が与えられて前記金属板（１０）を圧縮しており、
もって前記端板（８）、前記金属板（１０）の積層体、前記導体（１１）および前記ロッド（１７）が互いに固着されていることを特徴とする同期電気装置の回転子軸。
【請求項２】
積層体が２つの端板（８）の間に設けられ、ロッド（１７）が前記端板に溶接されてなることを特徴とする請求項１記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項３】
積層体の直径が前記端板（８）の直径と実質的に等しいことを特徴とする請求項２記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項４】
前記各端板（８）がその内面にほぞ（８２）を有し、金属板積層体がその各端部で前記ほぞ（８２）に収容されていることを特徴とする請求項３記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項５】
各金属板（１０）のスロット（１５）がロッド（１７）を通すためのくり抜き部（１９）によって金属板の外縁（２６）に向かって延長されていて、前記ロッドは導体をスロット内に固定し、その端部を閉じるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項６】
スロット（１５）を延長させるくり抜き部（１９）内に通されたロッド（１７）は非磁性体であることを特徴とする請求項５記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項７】
各金属板（１０）が、望ましくは金属板の外縁に連通したロッド（１７）を通すためのくり抜き部（３９）はあるがスロットは形成されていない少なくとも２つの領域（１８）を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項８】
前記スロットの無い領域（１８）のくり抜き部（３９）内を通るロッド（１７）が磁性体であることを特徴とする請求項７記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項９】
金属板が接着されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項１０】
金属板積層体（１０）は、端板（８）内に延びた冷却溝（２７）を備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項１１】
前記冷却溝（２７）は、導体（１１）内に配置された溝（２９）の中間部により、積層体の周縁に形成された通気ノズル（３１）に連通されていることを特徴とする請求項１０記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項１２】
各金属板（１０）のスロット（１５）は、金属板の外縁（２６）の反対側で、冷却溝（２７）に対応する開口（１６）により、延長されていることを特徴とする請求項１０あるいは１１記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項１３】
ロッドのためのくり抜き部（１９，３９）が、金属板とロッド（１７）との間に、所定位置で、通気ノズル（３１）を形成するように自由空間（２８）を形成していることを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか記載の同期電気装置の回転子軸。
【請求項１４】
金属板（１０）の積層体および導体（１１）を備えた電気的能動中央部（６）を間に保持する２枚の端板（８）と、前記端板（８）および前記電気的能動中央部（６）を一緒に保持する複数のロッド（１７）とを備えた同期電気装置の回転子軸の製造方法において、
それぞれ前記ロッド（１７）を受け入れるくり抜き部（２１）を有する前記端板（８）を用意し、
それぞれ、前記ロッド（１７）を受け入れる外縁のくり抜き部（１９、３９）と、前記導体（１１）を受け入れ、それぞれ前記くり抜き部（１９）に向かって延びて前記くり抜き部（１９）と交差した径方向スロット（１４、１５）とを有する前記金属板（１０）を用意し、
前記金属板（１０）を積層して前記金属板（１０）の積層体を用意し、
前記金属板（１０）の積層体を前記端板（８）の間に配置し、
前記ロッド（１７）を、前記端板（８）および前記金属板（１０）の前記くり抜き部（１９、２１、３９）に挿入し、
前記ロッド（１７）に張力を与え、
前記ロッド（１７）を前記端板（８）に溶接し、
前記導体（１１）を前記径方向スロット（１４、１５）内に挿入し、
前記導体（１１）を接続してコイルを形成することを特徴とする同期電気装置の回転子軸の製造方法。
【請求項１５】
前記スロット（１５）および前記くり抜き部（１９、３９）が、レーザービームによって切断されて前記金属板（１０）に形成されることを特徴とする請求項１４記載の同期電気装置の回転子軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
この発明は同期電気装置の分野に関するものであり、特に同期電気装置の回転子軸に関するものである。
このような回転子軸は、いずれも機械加工された一体の２つの両端部と導体を備えた電気的に能動な中央部とを備えている。
両端部は２つの軸受に取付られるようにされ、適当な形状を呈している。
装置の回転子を形成する能動中央部には電気導体のための深い溝およびスロットが機械加工されている。溝内には巻線が絶縁され楔によって保持されている。この点が同期装置と非同期装置との構成の相違であり、非同期装置に於いては一般には導体は絶縁も楔も必要としない導体バーである。
従って、同期装置の回転子の軸の製造の費用および時間は今日の重要な問題である。これらは電気装置の製造を制限するものとなっていた。
同期装置の回転子軸の構造従って製造工程を変更して、製造コストおよび時間を大幅に減少させるようにすることが必要である。
このために、回転子軸の能動部分はロッドによって強固に保持された積層体によって形成し、積層体は導体のための複数の径方向スロットを形成する。
望ましくは、積層体は２つの端板の間に設けられ、ロッドは前述の端板に溶接する。
同様に、次のような特徴は、それらを単独であるいは技術的に組み合わせて考慮に入れることができる。
即ち、積層体の直径は前述の端板の直径と実質的に同一であること。
前述の各々の端板はその内側表面にほぞが形成されており、積層体の両端をこのほぞに嵌め込むこと。
各金属板のスロットは、ロッドを通すためのくり抜き部分により金属板の外縁に向かって長くされており、スロット内の導体を楔止めし最外側のものを確実に保持できるようにすること。
スロットを延長するくり抜き部分を通過させるロッドは非磁性体とすること。
各金属板は、スロットは無いがロッドを通過させるためのくり抜き部が形成されている少なくとも２つの領域を望ましくは金属板の外縁に設けること。
前述のスロットの無い領域のくり抜き部を通るロッドは磁性体とすること。
金属板は積層体の耐張力性を高めるために糊付けすること。
金属板積層体には必要あれば端板に延びた冷却通路を設けること。
前述の冷却通路は、導体に設けられた通路を介して積層体の外周の通風ノズルに連通していること。
各金属板のスロットは、冷却通路に対応した開口を介して金属板の外周縁の反対側に延びている。
ロッドのためのくり抜き部は、所定位置にあるとき、金属板とロッドとの間に換気を可能にするような自由空間を提供している。
本発明は同様にいずれも機械加工された一体の２つの両端部と導体を備えた電気的に能動な中央部とを備えている同期電気装置の回転子軸の製造方法にも関するものであり、２つの両端部を機械加工し、能動中央部を構成し、これら３つの部分を全て互いに結合する工程を備えた製造方法である。
本発明によれば、中心部は次の工程によって製造される。
導体のためのスロットとロッド用のくり抜き部とを有する金属板を形成し、
前記金属板に接着剤を施し、
前記金属板を積み重ね、
こうして得た積層体を２つの端板間に挿入し、
前記ロッドを挿入し、
前記ロッドに張力を与え、
前記ロッドを前記端板にろう付けし、
前記導体を積層体のスロットに挿入し、
導体を接続する工程。
望ましくは、スロットおよびくり抜き部は、金属板が薄いのでレーザービーム等によって切り取って形成する。
本発明また本発明の他の目的および特徴は、添付図面に沿って行う次の限定的でない実施例の説明からより明らかに理解されるであろう。
図１は本発明の回転子軸の部分平面図である。
図２は本発明の回転子軸の能動中央部の破断部分斜視図である。
図３は本発明の回転子軸の能動中央部の一枚の金属板の極の対称軸芯に沿った半分を示す図である。
図４は本発明の回転子軸の能動中央部の部分展開図である。
図５はＶ−Ｖ線に沿ってスロットを示す図である。
図６は通風ノズルの位置のＶＩ−ＶＩ線に沿ってスロットを示す図である。
図を通して同じ部品は共通の符号によって示されている。
図１には本発明による同期電気装置の回転子軸２０が示されている。回転子軸の軸芯は符号１で示してある。
回転子軸は電気装置に形成された軸受けにより支持される２つの端部２および３を備えている。
符号４は別個に製造されて各端部に固着された通風用ブレードを示す。
また、軸芯１に垂直で同様に対称軸である中心軸芯５に対して対称である。
回転子軸の中央部は符号６で示してある。
これは、積層体を備え、２つの端板８の間に保持された電気的に能動な部分７を備えている。
金属板と端板との堆積組立体は、それぞれ回転子軸の両端部２および３の一部として結合された２つの止め輪９の間に配置されている。
金属板従って積層体の直径は端板８の直径とほぼ等しく、金属板積層体を確実に保持するのに貢献している。金属板積層体の直径は図２に示されるように端板の直径よりも僅かに小さくするのが望ましい。
図２は端板８と金属積層体１０および導体１１を持つ電気的能動部７とを示している。
双極交流発電機として、図３は極の対称軸である軸芯１２に沿った半円として、円板状の金属板１０を示している。金属板１０は中心孔を持っていない。軸芯１３は極間の対称軸である。
金属板１０は二群の径方向スロット１５を有し、その一方だけが図３に示されている。
各スロット１５は導体１１を収容するものである。スロットは、ロッド１７を所定位置に配置するための丸いくり抜き部１９によって金属板の外縁２６に向かって延長されている。ロッド１７は従って結合を確実にするために回転子の外周に設けられている。
符号３２は二つのくり抜き部１９間の金属板の外縁部を示す。金属板積層体１０ではこの部分３２はスロットの歯を形成している。
各スロット１５は、スロット１５の幅よりも幅（金属板の周方向の寸法）の小さい開口１６によってくり抜き部１９の反対側に延長されている。
金属板１０は厚さが約２乃至３ｍｍの薄い金属板である。
従って、スロット１５、くり抜き部１９および開口１６は、例えばレーザービームを用いて切断することにより容易に実現できる。これは厚い金属板では不可能であるが、厚い場合にはスロット加工に機械加工が必要となるからである。
従って、金属板の製造の遅延は相当に短縮される。
図３の例に於いては、２群のスロット１４の間に、金属板１０は、極部分を形成するためのスロットが無く、半径方向に対向した、２つの領域１８を備えている。この領域１８はしかしながらロッド１７を通すためのくり抜き部３９は備えている。望ましくは、このくり抜き部３９も金属板の縁に連通している。
くり抜き部１９および開口１６はスロット１５と同様に例えばレーザービームによる切断により容易に形成できる。
このような金属板を用いれば双極交流発電機を構成できる。しかしながら本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
回転子軸の中央部６は次のようにして製造する。
金属板１０を全ての金属板のスロット１５が一致するように積み重ねる。
金属板１０には望ましくは積層体の引っ張り強度を改善するために予め接着剤を塗布する。
得られた積層体を軸２０の構成部分である端板８の間に配置する。
図２に示す如く、端板８はロッド１７と導体とを通すための径方向くり抜き部を備えている。各端板はいずれも金属板の積層体の端部を収容するほぞ８２を内側表面の周縁部に備えている。積層体の端部をこのように収容すると最も良く保持できる。更に、出っ張り部８１は金属板積層体の中心合わせと保持を確実にする。このため積層体の直径は端板の直径よりも僅かに小さくされている。
ロッド１７は次に端板８に形成されたくり抜き部２１を通されてくり抜き部１９内に挿入される。
極部分のくり抜き部３９に挿入されたロッド１７は望ましくは磁束を通すように磁性体で作られており、またスロット１５により延長されたくり抜き部１９内に挿入されたロッドは別のスロット３２の歯の磁束の通過を防ぐために非磁性体でできている。
ロッド１７には、予め塗布した金属板を圧縮するように張力を掛ける。
この作業の間に金属板を全て接着する。それからロッド１７を端板８に溶接する。符号２２は溶接部を示す。
ロッド１７を端板に溶接した後、ロッドの張力を緩める。これにより積層体を強固に保持する。
次に導体がスロット１５内に挿入され、ロッド１７を用いてそこに固定される。端板の端の導体は電気巻線を形成するように互いに接続される。
図５は金属板積層体内のスロット１５を図４の線Ｖ−Ｖと同じレベルで示すものである。スロットは導体１１を有し、絶縁体２４がスロット内面に設けられている。
楔２５がスロットの底に設けられている。くり抜き部１９内には導体１１をスロット１５内に固定しスロットを閉じるロッド１７が設けられている。
金属板に形成されてスロット１５を延長させている開口１６には全く導体が設けられていない。
これら開口１６は、端板８に形成された対応する開口と共に組み立てられて、図２に示すように冷却用通路２７を形成している。
フランジ９は、電気巻線を強固に保持するようにされており、部分的に金属あるいは例えばエポキシ樹脂を基材とする複合材料で形成することができる。
符号２３は装置の電気回路に接続されるべくされた導体１１の接続の一部を示している。
図２および４は金属板積層体内の通風ノズル３１の配置を示している。
図６は金属板の積層体内のスロット１５を通風ノズルの位置で示している。この図は図４のＶＩ−ＩＶ線に沿った部分断面図である。
この図は或る金属板３０について示し、或るくり抜き部１９あるいは３９は、金属板と所定位置に配置されたロッド１７との間に自由空間２８が形成されるように円形ではなく半円形である。
この金属板特に金属板３０はすべて、通風ノズル３１を形成するように積層されている。
図６は冷却通路１６に通路２９を介して連通したノズル３１を示している。この通路はスロット１５内に設けられた導体１１を横切っている。
通風ノズル３１、通路２９および冷却用通路２７の組立は、回転子の導体の冷却を可能にする。
ロッド１７はこれらの間に金属板を保持し、長い即ち回転子軸方向構造体を構成する。
ロッドは積層体の周縁部に配置される。
これらは導体１１をスロット内に機械的に保持する点でスロットの楔の作用をする。
ロッド１７も電気的制動装置の役目をし、端板８に接続されている。これらは能動的金属板部分で発生した電流を軸方向に再び合流させるものである。
なお、図示の例に於いては、ロッド１７は断面が円形である。本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、ロッドの断面形は例えば台形、矩形あるいは正方形等のいずれでも良い。
本発明の回転子軸が曲るときの挙動は次のようである。圧縮応力は接着された金属板の積層体によって受け持たれ、張っぱり応力はロッド１７の締め付けによって受け持たれる。
ねじれについては、電気的力は接着面および金属板間の摩擦による粘着力の少なくとも一方により能動部分の長さ方向に次第に伝達される。
特許請求の範囲に記載された技術的特徴の後に挿入した参照符号はその最良のものの理解を容易にするためだけの目的であり、範囲を限定するものではない。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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