專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)，特別是關(guān)于對(duì)轉(zhuǎn)子槽的形狀施加 了改良的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
背景技術(shù)：
發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)一般構(gòu)成為，具有在定子鐵芯上纏繞了電樞線圈 的中空?qǐng)A筒形狀的定子；和轉(zhuǎn)子，直徑比該定子的中空部的直徑小一些， 并在圓筒狀的轉(zhuǎn)子鐵芯上層疊為多重環(huán)狀地纏繞了勵(lì)磁線圈；轉(zhuǎn)子以同心 狀設(shè)置在定子的中空?qǐng)A筒內(nèi)。
該定子和轉(zhuǎn)子各自具備鐵芯，并在該鐵芯上形成的槽內(nèi)分別通過銅等 導(dǎo)電性的條、即所謂的線圈而在軸向上配設(shè)電樞線圈以及勵(lì)磁線圈，轉(zhuǎn)子 側(cè)的線圈即勵(lì)磁線圈從勵(lì)磁電源接受直流電源而在勵(lì)磁的狀態(tài)下使轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)，由此以在定子側(cè)感應(yīng)電壓的方式進(jìn)行發(fā)電作用。
在渦輪發(fā)電機(jī)那樣的高速機(jī)的情況下，為使轉(zhuǎn)子鐵芯具有與旋轉(zhuǎn)時(shí)的 離心力相對(duì)的機(jī)械強(qiáng)度，通常由一個(gè)鋼塊制作。
圖24是表示現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖面圖。在圖24中，1是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子鐵芯，相對(duì)于纏繞了電樞線圈15的定子鐵芯16，隔著空隙地設(shè)置為同心 狀，形成剖面大致圓形。并且，在夾著鐵芯的大致中心點(diǎn)的外周上的對(duì)稱 位置上形成磁場(chǎng)磁通0>通過的至少一對(duì)磁極部2、 2，并與該磁極部2、 2 之外的非磁極部3分開。
在非磁極部3上，以規(guī)定間隔形成用于收納未圖示的勵(lì)磁線圈的多個(gè) 轉(zhuǎn)子槽4。 5是在轉(zhuǎn)子槽4之間形成的轉(zhuǎn)子T形部。
由于對(duì)于每1極形成有整數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)子槽4，因此在磁極部2、 2的中間部 的大致中央形成有極間部6。
轉(zhuǎn)子槽4內(nèi)收納有勵(lì)磁線圈7，在勵(lì)磁線圈7的外徑側(cè)打入了旋轉(zhuǎn)時(shí) 線圈防脫用的轉(zhuǎn)子楔17，成為相對(duì)于離心力來保持勵(lì)磁線圈7的構(gòu)造。
并且，如圖25所示，轉(zhuǎn)子線圈7在勵(lì)磁線圈端部通過搭接片8而電串聯(lián)，構(gòu)成勵(lì)磁線圈。
勵(lì)磁線圈端部通過端環(huán)9、端環(huán)支撐10以及絕緣筒11來相對(duì)于旋轉(zhuǎn)時(shí) 的旋轉(zhuǎn)離心力而進(jìn)行保持。
作用于圖24所示的在轉(zhuǎn)子槽4內(nèi)收納的轉(zhuǎn)子線圈7上的離心力，經(jīng)由 轉(zhuǎn)子楔17被傳遞到轉(zhuǎn)子T形部5上而被保持，因此轉(zhuǎn)子T形部5的寬度被 設(shè)計(jì)為具有足夠承受該離心力的強(qiáng)度。
另外，通過對(duì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行勵(lì)磁而產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁通，主要通過轉(zhuǎn)子鐵 芯1的磁極部2而被供給到未圖示的定子側(cè)，此時(shí)通常磁極部2的最窄部 12的磁通密度最大。
當(dāng)磁通密度增大時(shí)，在該部分發(fā)生磁飽和現(xiàn)象而導(dǎo)致磁場(chǎng)磁通的減少， 所以磁極部2的最窄部12被設(shè)計(jì)為能夠確保在該部分不發(fā)生顯著的磁飽和 現(xiàn)象那樣的寬度尺寸G。
另外，有時(shí)在轉(zhuǎn)子槽4的內(nèi)徑側(cè)還設(shè)置用來導(dǎo)入冷卻氣體的冷卻氣體 導(dǎo)入槽，該冷卻氣體導(dǎo)入槽有時(shí)使磁場(chǎng)磁通(D的密度增大，并影響磁極部 2的最窄部12的寬度尺寸G。
因此，轉(zhuǎn)子槽4的尺寸受上述轉(zhuǎn)子T形部5的寬度以及磁極部2的最 窄部12的寬度尺寸G的限制。
特別是由于磁極部2的最窄部12的尺寸G的限制，采用如下設(shè)計(jì)的 情況較多如圖24所示，使在離磁極部2最近的位置上形成的轉(zhuǎn)子槽4a 的深度比其他轉(zhuǎn)子槽4的深度淺。
此外，使轉(zhuǎn)子槽4在旋轉(zhuǎn)方向前進(jìn)側(cè)和延遲側(cè)為不同配置的方法也被 考慮(例如參照特許文獻(xiàn)1)，并且，在磁極部2的表面部上設(shè)置狹縫的方法 也被考慮(例如參照特許文獻(xiàn)2)。
這些方法都實(shí)現(xiàn)在負(fù)荷時(shí)降低磁場(chǎng)電流，并減少轉(zhuǎn)子溫度上升。
特許文獻(xiàn)1:日本特開平9-84312號(hào)公報(bào)
特許文獻(xiàn)2:日本特開平11-206045號(hào)公報(bào)
發(fā)電機(jī)的輸出依賴于通過轉(zhuǎn)子鐵芯1的磁極部2的磁場(chǎng)磁通①的大小， 因此為了實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的大容量化，需要增加磁場(chǎng)磁通O，并必然需要增加 磁場(chǎng)磁動(dòng)勢(shì)。
為了在相同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子中增加磁場(chǎng)磁動(dòng)勢(shì)而需要增加磁場(chǎng)電流，結(jié)果 勵(lì)磁線圈的電流密度增大，導(dǎo)致線圈溫度的上升。然而，具有如下課題轉(zhuǎn)子線圈的溫度受用于線圈的絕緣物的絕緣材 料的溫度上限嚴(yán)格限制，在局部產(chǎn)生線圈溫度較高的部位時(shí)，即使在其他 部位線圈溫度比溫度上限低的情況下，也需要限制磁場(chǎng)電流來抑制發(fā)熱量， 無法提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出。
并且，還存在的問題為當(dāng)多重纏繞的轉(zhuǎn)子線圈之間的線圈溫度不同 時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子線圈熱膨脹的不平衡導(dǎo)致的軸震動(dòng)，并成為發(fā)電機(jī)故障的原 因，可靠性降低。
另一方面，磁場(chǎng)磁通O的上限受轉(zhuǎn)子鐵芯1的磁極部2的最窄部12 的寬度尺寸G限制，因此最窄部12的寬度尺寸G外側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯部分成 為未被有效活用的部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題點(diǎn)而進(jìn)行的，其目的是得到一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通 過將轉(zhuǎn)子鐵芯的磁極部的最窄部外側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯部分進(jìn)行電磁有效活用， 而允許大的磁場(chǎng)電流，并抑制轉(zhuǎn)子線圈的溫度上升度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)大容量 化以及小型化。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方式1所記載的發(fā)明為一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特 征在于，具有在定子鐵芯上纏繞了電樞線圈的定子；和圓筒狀的轉(zhuǎn)子，
形成至少一對(duì)磁極部和在該磁極部之間的非磁極部上形成的極間部，在上
述非磁極部上以預(yù)定間隔形成多個(gè)轉(zhuǎn)子槽，在該轉(zhuǎn)子槽內(nèi)纏繞了勵(lì)磁線圈； 其中，上述轉(zhuǎn)子槽中除了在離上述磁極部最近的位置上形成的轉(zhuǎn)子槽之外 的其他轉(zhuǎn)子槽的截面積，沿從磁極部向極間部的方向增大。
根據(jù)本發(fā)明，得到一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過將轉(zhuǎn)子鐵芯的磁極部的最窄部 外側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯部分進(jìn)行電磁有效活用，而允許大的磁場(chǎng)電流，并抑制轉(zhuǎn) 子線圈的溫度上升度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)大容量化以及小型化。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的1/4形狀的主視圖。
圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第1變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
6圖3是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第2變形例的、
表示1/4形狀的主視圖。
圖4是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第3變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖5是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第4變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖6是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第5變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖7是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第6變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖8是表示適用了本發(fā)明時(shí)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈截面上的磁場(chǎng)磁通 分布的解析結(jié)果的一例的圖。
圖9是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的1/4形狀的主視圖。
圖10是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第1變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖11是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第2變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖12是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第3變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖13是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的1Z4形狀的主視圖。
圖14是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第1變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖15是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第2變形例的、 表示l/4形狀的主視圖。
圖16是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第3變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖17是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第4變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖18是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第5變形例的、表示1/4形狀的主視圖。
圖19是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的1/4形狀的主視圖。
圖20是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第1變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖21是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第2變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖22是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第3變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖23是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的第4變形例的、 表示1/4形狀的主視圖。
圖24是以往的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的截面圖。
圖25是表示以往的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的端環(huán)部的勵(lì)磁線圈的構(gòu)成的截 面圖。
符號(hào)說明
l...轉(zhuǎn)子鐵芯，2…磁極部，3...非磁極部，4…轉(zhuǎn)子槽，5…轉(zhuǎn)子T形部， 6...極間部，7...轉(zhuǎn)子線圈，8...搭接片，9...端環(huán)，IO...端環(huán)支撐，ll...絕 緣筒，12...磁極部的最窄部，13、 14...冷卻氣體導(dǎo)入用通道，15...電樞線 圈，16...定子鐵芯，17…轉(zhuǎn)子楔，G...磁極部的最窄部的寬度，L...轉(zhuǎn)子槽 的寬度，d…轉(zhuǎn)子槽的深度，S...轉(zhuǎn)子槽的截面積，a...槽間隔角度。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
另外，在以下的實(shí)施方式的說明中，對(duì)于與圖24以及圖25所表示的 以往的發(fā)明相同的部分賦予同一符號(hào)，省略詳細(xì)說明。 (第1實(shí)施方式)
圖1至圖7是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的圖，省略 定子側(cè)的圖示。在圖1中，1是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯(在圖中表示1/4周的 量)，2是磁極部，3是非磁極部，4是在上述非磁極部3上形成的轉(zhuǎn)子槽， 5是轉(zhuǎn)子T形部，6是極間部。
本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯1，具有為了收納未圖示的轉(zhuǎn)子線圈而從轉(zhuǎn)子鐵芯1的外徑側(cè)向內(nèi)徑側(cè)切口的多個(gè)轉(zhuǎn)子槽4。這些轉(zhuǎn)子槽4
中，在除了在離磁極部2最近的位置上形成的轉(zhuǎn)子槽4a之外的其他的多個(gè) 轉(zhuǎn)子槽4中，各槽截面積S1、 S2、 S3、 S4形成為，沿著從磁極部2向極間 部6的方向而階段性地?cái)U(kuò)大(SKS2〈S3〈S4)。
如圖1所示，作為擴(kuò)大槽截面積S的方法，存在使轉(zhuǎn)子槽4的深度d 為一定，在維持轉(zhuǎn)子T形部5的應(yīng)力的范圍內(nèi)，將轉(zhuǎn)子槽4的寬度L沿從 磁極部2向極間部6的方向逐漸擴(kuò)大的方法，但并不一定需要為階段性。
如圖2所示，作為擴(kuò)大上述的轉(zhuǎn)子槽4的槽截面積S的其他方法，還 存在使轉(zhuǎn)子槽4的寬度L一定，在維持轉(zhuǎn)子T形部5的應(yīng)力的范圍內(nèi)，將 轉(zhuǎn)子槽4的深度d沿從磁極部2向極間部6的方向依次加深的方法。
另外，如圖3所示，也可以使轉(zhuǎn)子槽4的寬度L一定，將相鄰的槽之 間的槽間隔角度a(槽的間隔)沿從磁極部2向極間部6的方向按照 c^ot^o^a4那樣階段性地?cái)U(kuò)大，同時(shí)在維持轉(zhuǎn)子T形部5的應(yīng)力的范圍內(nèi)， 將轉(zhuǎn)子槽4的深度d形成為沿從磁極部2向極間部6的方向加深。并且， 如圖4所示，也可以使轉(zhuǎn)子槽4的深度d沿從磁極部2向極間部6的方向 階段性地加深，同時(shí)在維持轉(zhuǎn)子T形部5的應(yīng)力的范圍內(nèi)，將轉(zhuǎn)子槽4的 寬度L按照L,〈L^L^L4方式增大。并且，如圖5所示，也可以使轉(zhuǎn)子槽4 的槽間隔角度a沿從磁極部2向極間部6的方向階段性到擴(kuò)大，同時(shí)在維 持轉(zhuǎn)子T形部5的應(yīng)力的范圍內(nèi)，將轉(zhuǎn)子槽4的寬度L沿從磁極部2向極 間部6的方向增大。
并且，如圖6所示，也可以構(gòu)成為，使轉(zhuǎn)子槽4的槽間隔角度a沿從 磁極部2向極間部6的方向階段性地?cái)U(kuò)大，同時(shí)在維持轉(zhuǎn)子T形部5的應(yīng) 力的范圍內(nèi)，調(diào)整轉(zhuǎn)子槽4的寬度L和槽的深度d，使槽截面積S增大。
另一方面，如圖7所示，也可以構(gòu)成為，將轉(zhuǎn)子槽4的寬度L朝向轉(zhuǎn) 子內(nèi)徑側(cè)減小為錐狀。
這樣，設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯1上的轉(zhuǎn)子槽4的截面積S形成為，除了在離 磁極部2最近的位置上形成的轉(zhuǎn)子槽4a之外、其他的多個(gè)轉(zhuǎn)子槽4的各槽 截面積Sl、 S2、 S3、 S4，沿從磁極部2向極間部6的方向階段性地?cái)U(kuò)大 (S1<S2<S3<S4)。由此，可增加能夠在轉(zhuǎn)子槽4內(nèi)收納的勵(lì)磁線圈的絕對(duì)量， 其結(jié)果，能夠使磁場(chǎng)電流的通電截面積增加。
并且，通過沿從磁極部2向極間部6的方向?qū)⑥D(zhuǎn)子槽4的深度d、轉(zhuǎn)子槽4的寬度L以及槽間隔角度a增大，由此能夠不影響磁極部2的最窄部 寬度G，而確保更大的槽截面積S。
另一方面，通過使轉(zhuǎn)子槽4的寬度K朝向轉(zhuǎn)子內(nèi)徑側(cè)減小為錐狀，由 此能夠更大地確保轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)徑側(cè)的轉(zhuǎn)子T形部5的最小寬度。
根據(jù)上述內(nèi)容，通過增加設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯1上的轉(zhuǎn)子槽4的綜合截面 積，由此能夠增大勵(lì)磁線圈的磁場(chǎng)電流的通電截面積，在通電截面積增大 的轉(zhuǎn)子槽4中能夠降低磁場(chǎng)電流密度。
由此，由于在該部分中伴隨通電的勵(lì)磁線圈的發(fā)熱密度降低，因此與 相同外徑的轉(zhuǎn)子相比較能夠得到對(duì)線圈冷卻有利的構(gòu)成。
結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)使磁場(chǎng)電流增加而增加發(fā)電機(jī)輸出，以及將發(fā)電機(jī)大 小小型化。
并且，通過降低冷卻風(fēng)量，由此能夠削減通風(fēng)損失，對(duì)發(fā)電機(jī)功率的 提高也有貢獻(xiàn)。
并且，通過沿從磁極部2向極間部6的方向而階段性地增加轉(zhuǎn)子槽4 的截面積，由此能夠抑制勵(lì)磁線圈長(zhǎng)度較長(zhǎng)的極間部側(cè)的轉(zhuǎn)子線圈7的溫 度上升度，抑制勵(lì)磁線圈的熱延伸量，能夠提供更安全的發(fā)電機(jī)。
此外，通過將轉(zhuǎn)子槽4的截面積S以朝向鐵芯內(nèi)徑側(cè)減小的方式成為 錐狀，由此能夠?qū)ο鄬?duì)于旋轉(zhuǎn)離心力的強(qiáng)度賦予余量，能夠容易使轉(zhuǎn)子槽 截面積S擴(kuò)大，并進(jìn)一步提高上述效果。
另一方面，伴隨轉(zhuǎn)子槽4的截面積S的增加，增加勵(lì)磁線圈的匝數(shù)也 是有效的，由此能夠在保持安匝一定的狀態(tài)下降低磁場(chǎng)電流，也能夠得到 上述同樣的效果。
另外，圖8表示本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁場(chǎng)磁通分布cD。如圖所示， 磁場(chǎng)磁通的影響較小，而能夠更有效地活用最窄部寬度尺寸G外側(cè)的轉(zhuǎn)子 鐵芯部分。
(第2實(shí)施方式)
下面參照?qǐng)D9至圖12對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖9表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯1的形狀，形成
了將為了收納轉(zhuǎn)子線圈而從轉(zhuǎn)子鐵芯1的外徑側(cè)朝向內(nèi)徑側(cè)切口的轉(zhuǎn)子槽
4的深度d(槽深度dl、 d2)多樣化了的槽。
這里的轉(zhuǎn)子T形部5的寬度，具有能夠充分耐受作用于勵(lì)磁線圈的離
10心力的強(qiáng)度。
作為使上述轉(zhuǎn)子槽4的深度d多樣化的其他方法，如圖10所示，有使相鄰的轉(zhuǎn)子槽4的深度d交互變化而形成的方法。
并且，如圖11所示，在將轉(zhuǎn)子槽4的深度d多樣化的槽構(gòu)成的轉(zhuǎn)子中，
構(gòu)成為槽深度dl較淺的槽的寬度Ll、比槽深度d2較深的槽的寬度L2大也是有效的。
另一方面，如圖12所示，也可以使轉(zhuǎn)子槽4的槽寬度L構(gòu)成為朝轉(zhuǎn)子內(nèi)徑側(cè)減小為錐狀。
這樣，通過使設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯1上的轉(zhuǎn)子槽4的深度多樣化，可增加能夠在槽深度d深的轉(zhuǎn)子槽4內(nèi)收納的勵(lì)磁線圈的絕對(duì)量，結(jié)果能夠期待磁場(chǎng)電流的通電截面積的增加。
并且，通過使槽深度d的深度交互，能夠不影響磁極部的最窄部寬度G地確保更大的槽截面積。
另一方面，通過使轉(zhuǎn)子槽的槽寬度L朝向轉(zhuǎn)子內(nèi)徑側(cè)而減小為錐狀，能夠更大地確保轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)徑側(cè)的轉(zhuǎn)子T形部5的最小寬度。
根據(jù)上述內(nèi)容，通過使設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯1上的轉(zhuǎn)子槽4的槽深度d多樣化，能夠使槽深度d深的轉(zhuǎn)子槽的磁場(chǎng)電流的通電面積增加，在該槽中能夠降低磁場(chǎng)電流密度。
由此，由于在該部分中隨著通電的勵(lì)磁線圈的發(fā)熱密度降低，因此與同一外徑的轉(zhuǎn)子相比較能夠得到對(duì)線圈冷卻有利的構(gòu)成。
結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)使磁場(chǎng)電流增加而增加發(fā)電機(jī)輸出，以及將發(fā)電機(jī)大小小型化。
并且，通過降低冷卻風(fēng)量，由此能夠削減通風(fēng)損失，對(duì)發(fā)電機(jī)功率的提高也有貢獻(xiàn)。
并且，通過使槽深度d的深度交互，能夠最有效地增加轉(zhuǎn)子槽4的截面積S。
另一方面，通過使轉(zhuǎn)子槽4的截面積S朝向鐵芯內(nèi)徑側(cè)而減小為錐狀，能夠?qū)ο鄬?duì)于旋轉(zhuǎn)離心力的強(qiáng)度賦予余量。由此，轉(zhuǎn)子槽4截面積S的擴(kuò)大變得容易，能夠進(jìn)一步提高上述效果。
并且，伴隨轉(zhuǎn)子槽4的截面積S的增加，增加匝數(shù)也是有效的，由此能夠在保持安匝一定的狀態(tài)下降低磁場(chǎng)電流，也能夠得到上述同樣的效果。
ii(第3實(shí)施方式)
下面參照?qǐng)D13至圖18對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖13表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯1的形狀，在為了收納轉(zhuǎn)子線圈而從轉(zhuǎn)子鐵芯1的外徑側(cè)朝向內(nèi)徑側(cè)切口的轉(zhuǎn)子槽4進(jìn)一步內(nèi)側(cè)、形成用于向轉(zhuǎn)子線圈供給冷卻氣體的冷卻氣體導(dǎo)入用通道13，該冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的截面積形成為，沿從磁極部2向非磁極部3的方向而階段性地?cái)U(kuò)大。
轉(zhuǎn)子槽4的截面積S的擴(kuò)大不需要是階段性的，但是這里的轉(zhuǎn)子T形部5的寬度要具有充分耐受作用于勵(lì)磁線圈的離心力的強(qiáng)度。
作為擴(kuò)大上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的截面積的一個(gè)方法，如圖14所示，存在將冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的深度d3設(shè)置為沿從磁極部2向極間部6的方向而階段性地加深的方法。
并且，如圖15所示，也可以將冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的槽寬度L3沿從磁極部2向極間部6的方向而階段性地?cái)U(kuò)大。
另一方面，如圖16所示，也可以構(gòu)成為，將冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的寬度朝向轉(zhuǎn)子內(nèi)徑側(cè)而減小為錐狀。
并且，如圖17以及圖18所示，結(jié)合第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的特征，構(gòu)成為使上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的截面積擴(kuò)大也是有效的。
這樣，通過增加在轉(zhuǎn)子鐵芯1的轉(zhuǎn)子槽4內(nèi)徑側(cè)設(shè)置的冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的截面積，能夠期待使冷卻氣體的供給變得容易。
并且，通過沿從磁極部2向極間部6的方向而階段性地增大冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的深度d3或槽寬度L3，能夠不影響磁極部2的最窄部寬度G地確保更大的冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的截面積。
另一方面，通過將轉(zhuǎn)子槽4的槽寬度L3朝向鐵芯內(nèi)徑側(cè)而減小為錐狀，使更大地確保轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)徑側(cè)的轉(zhuǎn)子T形部5的最小寬度。
并且，通過成為結(jié)合了第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的特征的構(gòu)成，能夠期待使轉(zhuǎn)子線圈的冷卻變得更為容易。
根據(jù)以上所述，能夠使在轉(zhuǎn)子鐵芯1的轉(zhuǎn)子槽內(nèi)徑側(cè)設(shè)置的冷卻氣體導(dǎo)入用通道13的截面積增加。由此，能夠降低轉(zhuǎn)子端面的冷卻氣體導(dǎo)入部的入口損失，以及通過轉(zhuǎn)子內(nèi)部時(shí)的摩擦損失等的各通風(fēng)損失，能夠通過較少的風(fēng)扇動(dòng)力來冷卻轉(zhuǎn)子線圈。由此，通風(fēng)損失降低，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)效率的提高有貢獻(xiàn)。
并且，通過將冷卻氣體導(dǎo)入用通道13設(shè)置在進(jìn)一步內(nèi)徑側(cè)，可得到能
夠增加基于旋轉(zhuǎn)的自風(fēng)扇效果的構(gòu)成，提高冷卻能力。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)
電機(jī)輸出增加，以及發(fā)電機(jī)的小型化。
并且，通過成為結(jié)合第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的特征的構(gòu)成，能
夠獨(dú)立地得到勵(lì)磁線圈的發(fā)熱密度的降低和轉(zhuǎn)子線圈的冷卻強(qiáng)化的兩個(gè)效
果，并且能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)的輸出增加、小型化、發(fā)電機(jī)效率提高有貢獻(xiàn)。
(第4實(shí)施方式)
下面參照?qǐng)D19至圖23對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖19表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯1的形狀，并在為了收納轉(zhuǎn)子線圈而從轉(zhuǎn)子鐵芯1的外徑側(cè)朝向內(nèi)徑側(cè)切口的轉(zhuǎn)子槽4的側(cè)面的轉(zhuǎn)子T形部5上，形成向轉(zhuǎn)子線圈供給冷卻氣體的冷卻氣體導(dǎo)入用通道14。
冷卻氣體導(dǎo)入用通道14的形狀不限于圖19，是在發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)子線圈不偏離的形狀即可，例如也可以是圖20所示的臺(tái)形狀。
另外，這里的轉(zhuǎn)子T形部5的寬度為具有充分耐受作用于勵(lì)磁線圈的離心力的強(qiáng)度。
作為將上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道14設(shè)置在轉(zhuǎn)子槽4側(cè)面的最有效的一個(gè)方法，如圖21所示，有在離磁極部2最近的槽4a中、在磁極部2上設(shè)置冷卻氣體導(dǎo)入用通道14的方法。
并且，如圖22以及圖23所示，結(jié)合第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的特征，同時(shí)設(shè)置上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道13、 14也是有效的。
這樣，通過在轉(zhuǎn)子槽4的側(cè)面設(shè)置轉(zhuǎn)子線圈7的冷卻氣體導(dǎo)入用通道14，能夠擴(kuò)大轉(zhuǎn)子槽4的槽深度d的允許范圍。并且，能夠不影響磁極部2的最窄部寬度G地確保更大的轉(zhuǎn)子槽4的截面積。
并且，通過成為結(jié)合第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的特征的構(gòu)成，可以期待進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)子槽的截面積的效果。
根據(jù)以上所述，通過在轉(zhuǎn)子槽4的側(cè)面設(shè)置轉(zhuǎn)子線圈7的冷卻氣體導(dǎo)入用通道14，能夠使設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵芯1上的轉(zhuǎn)子槽4的槽深度d加深，能夠增加轉(zhuǎn)子槽4的截面積S。
隨之，能夠使轉(zhuǎn)子線圈7的磁場(chǎng)電流的通電截面積增加，在通電截面積增加的槽中能夠降低磁場(chǎng)電流密度。
由此，由于在該部分中伴隨通電的勵(lì)磁線圈的發(fā)熱密度降低，因此與同一外徑的轉(zhuǎn)子相比較能夠得到對(duì)線圈冷卻有利的構(gòu)成。
結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)使磁場(chǎng)電流增加而增加發(fā)電機(jī)輸出，以及將發(fā)電機(jī)大小小型化。
并且，通過降低冷卻風(fēng)量，由此能夠削減通風(fēng)損失，對(duì)發(fā)電機(jī)功率的提高也有貢獻(xiàn)。
另一方面，伴隨轉(zhuǎn)子槽4的截面積S的增加，增加匝數(shù)也是有效的，由此能夠在保持安匝一定的狀態(tài)下降低磁場(chǎng)電流，也能夠得到上述同樣的效果。
并且，通過成為結(jié)合第1實(shí)施方式或第2實(shí)施方式的特征的構(gòu)成，能夠期待進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)子槽的截面積的效果。
權(quán)利要求
1、一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，具備定子，在定子鐵芯上纏繞了電樞線圈；和圓筒狀的轉(zhuǎn)子，形成至少一對(duì)磁極部和在該磁極部之間的非磁極部上形成的極間部，在上述非磁極部上以預(yù)定間隔形成至少3個(gè)轉(zhuǎn)子槽，在該轉(zhuǎn)子槽內(nèi)纏繞了勵(lì)磁線圈，其中，使上述轉(zhuǎn)子槽中除了在離上述磁極部最近的位置上形成的轉(zhuǎn)子槽之外的其他轉(zhuǎn)子槽的截面積，沿從磁極部向極間部的方向增大。
2、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 上述轉(zhuǎn)子槽的寬度沿從磁極部向極間部的方向擴(kuò)大。
3、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 上述轉(zhuǎn)子槽的深度沿從磁極部向極間部的方向加深。
4、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，上述相鄰的轉(zhuǎn)子槽的間隔沿從磁極部向極間部的方向增大，且上述轉(zhuǎn) 子槽的深度沿從磁極部向極間部的方向加深。
5、 如權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，上述相鄰的轉(zhuǎn)子槽的間隔沿從磁極部向極間部的方向增大，且上述轉(zhuǎn) 子槽的寬度沿從磁極部向極間部的方向增大。
6、 如權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，上述相鄰的轉(zhuǎn)子槽的間隔沿從磁極部向極間部的方向增大，且調(diào)整上 述轉(zhuǎn)子槽的寬度和深度，使上述轉(zhuǎn)子槽的截面積沿從磁極部向極間部的方 向增大。
7、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子槽的寬度以從上述轉(zhuǎn)子鐵芯的外徑側(cè)朝向內(nèi)徑側(cè)變窄的方式形成為錐狀。
8、 如權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在上述轉(zhuǎn)子槽的上述轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)徑側(cè)形成冷卻氣體導(dǎo)入用通道。
9、 如權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，在上述轉(zhuǎn)子槽中除了在離上述磁極部最近的位置上形成的轉(zhuǎn)子槽之外 的其他轉(zhuǎn)子槽上形成的上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道的截面積，沿從磁極部向 極間部的方向增大。
10、 如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道的寬度沿從磁極部向極間部的方向增大。
11、 如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道的深度沿從磁極部向極間部的方向加深。
12、 如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道的深度沿從磁極部向極間部的方向加深，且上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道的寬度沿從磁極部向極間部的方向增大。
13、 如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 上述冷卻氣體導(dǎo)入用通道的寬度以從上述轉(zhuǎn)子鐵芯外徑側(cè)朝向內(nèi)徑側(cè)變窄的方式形成為錐狀。
14、 如權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于， 在上述轉(zhuǎn)子槽的側(cè)面形成冷卻氣體導(dǎo)入用通道。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過將轉(zhuǎn)子鐵芯的磁極部的最窄部外側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯部分進(jìn)行電磁有效活用，允許大的磁場(chǎng)電流，并抑制轉(zhuǎn)子線圈的溫度上升度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)大容量化以及小型化。旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有在定子鐵芯(1)上纏繞了電樞線圈的定子和圓筒狀的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子為，形成至少一對(duì)磁極部(2)和在該磁極部之間的非磁極部(3)的極間部(6)，非磁極部(3)上以預(yù)定間隔形成多個(gè)轉(zhuǎn)子槽(4)，在該轉(zhuǎn)子槽(4)內(nèi)纏繞了勵(lì)磁線圈。在轉(zhuǎn)子槽(4)中除了在離磁極部(2)最近的位置上形成的轉(zhuǎn)子槽(4a)之外的其他轉(zhuǎn)子槽(4)的截面積，沿從磁極部(2)向極間部(3)的方向增大。
文檔編號(hào)H02K1/26GK101647178SQ20078005256
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2007年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月18日
發(fā)明者加幡安雄, 德增正, 新政憲, 藤田真史, 谷山賀浩, 長(zhǎng)倉謙, 高橋則雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝