JPH0156622B2 - - Google Patents
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- JPH0156622B2 JPH0156622B2 JP7906279A JP7906279A JPH0156622B2 JP H0156622 B2 JPH0156622 B2 JP H0156622B2 JP 7906279 A JP7906279 A JP 7906279A JP 7906279 A JP7906279 A JP 7906279A JP H0156622 B2 JPH0156622 B2 JP H0156622B2
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- Japan
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- rotor
- groove
- force
- wedge
- contact surface
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- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
- H02K3/487—Slot-closing devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えばタービン発電機のような回転
電機の回転子に関するものである。
電機の回転子に関するものである。
回転電機、例えばタービン発電機の回転子は第
１図及び第２図に示す如く、円柱状をなし円周面
軸方向に複数の溝２と歯７を形成した回転子軸１
の溝２内に導体３、絶縁物４などの溝内挿入物が
挿入され、溝２の開口部には回転中に遠心力でこ
れらの溝内挿入物が飛び出さないように保持する
楔５が設けられている。ところで一般に溝２の寸
法は必ずしも全部の溝において同一であるという
ことはなく、例えば第２図に示すように、磁極に
近い溝２ａの深さは磁極部を通る磁束６の通路を
広くするために他の溝２ｂの深さに比べて浅くな
つている。従つて当然挿入される導体３や絶縁物
４などの量も磁極に近い深さの浅い溝２ａより、
他の深い溝２ｂの方が多くこのため回転子が回転
するとき、溝内挿入物や楔等の溝内の収納物によ
る遠心力も磁極に近い溝２ａより、他の溝２ｂの
方が大きくなる。
１図及び第２図に示す如く、円柱状をなし円周面
軸方向に複数の溝２と歯７を形成した回転子軸１
の溝２内に導体３、絶縁物４などの溝内挿入物が
挿入され、溝２の開口部には回転中に遠心力でこ
れらの溝内挿入物が飛び出さないように保持する
楔５が設けられている。ところで一般に溝２の寸
法は必ずしも全部の溝において同一であるという
ことはなく、例えば第２図に示すように、磁極に
近い溝２ａの深さは磁極部を通る磁束６の通路を
広くするために他の溝２ｂの深さに比べて浅くな
つている。従つて当然挿入される導体３や絶縁物
４などの量も磁極に近い深さの浅い溝２ａより、
他の深い溝２ｂの方が多くこのため回転子が回転
するとき、溝内挿入物や楔等の溝内の収納物によ
る遠心力も磁極に近い溝２ａより、他の溝２ｂの
方が大きくなる。
さて前述のように楔５は回転子軸１の回転によ
る遠心力により導体３や絶縁物４などの溝内挿入
物が飛び出すことを防止する目的で設けられてお
り、第３図に示すように回転中において遠心力が
作用する楔５と回転子軸１に形成された歯７との
接触面１５は強度上の有利さを求めて回転子軸１
の半径方向と直角とはしない場合が多く、同図は
このような楔５の一例を回転中に楔５が回転子軸
１に歯７に接している状態を示したものである。
この図で楔５と回転子軸１の歯７との接触面１５
は回転子軸１の半径方向とθ（θは90度ではない）
なる角度を有している。今第３図はもつて回転子
が角速度ωで回転しているときこの接触面１５に
作用する力を考えてみる。回転中にこの接触面１
５に作用する力は遠心力F〓と回転子軸１の反力
N〓である。遠心力F〓は回転子軸１の半径方向に
作用し反力N〓は接触面１５に垂直に作用してい
る。力学上これらの力はつり合つていなければな
らないから、次の式が成り立つ。
る遠心力により導体３や絶縁物４などの溝内挿入
物が飛び出すことを防止する目的で設けられてお
り、第３図に示すように回転中において遠心力が
作用する楔５と回転子軸１に形成された歯７との
接触面１５は強度上の有利さを求めて回転子軸１
の半径方向と直角とはしない場合が多く、同図は
このような楔５の一例を回転中に楔５が回転子軸
１に歯７に接している状態を示したものである。
この図で楔５と回転子軸１の歯７との接触面１５
は回転子軸１の半径方向とθ（θは90度ではない）
なる角度を有している。今第３図はもつて回転子
が角速度ωで回転しているときこの接触面１５に
作用する力を考えてみる。回転中にこの接触面１
５に作用する力は遠心力F〓と回転子軸１の反力
N〓である。遠心力F〓は回転子軸１の半径方向に
作用し反力N〓は接触面１５に垂直に作用してい
る。力学上これらの力はつり合つていなければな
らないから、次の式が成り立つ。
F〓＝n〓＋n〓＝2n〓
ここでn〓は反力N〓の半径方向分力である。ま
た半径方向と直角の方向の分力（以下、周方向力
と称する）をf〓とすると、これらの分力は次の式
で与えられる。
た半径方向と直角の方向の分力（以下、周方向力
と称する）をf〓とすると、これらの分力は次の式
で与えられる。
n〓＝N〓・sinθ
f〓＝N〓・cosθ
従つて遠心力F〓が作用するとき、第３図の接
触面１５に作用する反力N〓とその分力n〓，f〓は
次式で与えられる。
触面１５に作用する反力N〓とその分力n〓，f〓は
次式で与えられる。
N〓＝（F〓／２）・sinθ
n〓＝F〓／２
f〓＝（F〓／２）／tanθ
即ち、楔５と回転子軸１の歯７との接触面１５
に遠心力F〓が作用すると、回転子軸その接触面
１５においては１の半径方向と直角の方向すなわ
ち周方向に f〓＝（F〓／２）／tanθ なる力が作用する。これは回転子軸１の歯７と楔
５が押しあう力である。
に遠心力F〓が作用すると、回転子軸その接触面
１５においては１の半径方向と直角の方向すなわ
ち周方向に f〓＝（F〓／２）／tanθ なる力が作用する。これは回転子軸１の歯７と楔
５が押しあう力である。
さて前述したように、一般に回転子軸１の外周
部分に設けられた複数の溝２の深さは全てが同一
であるとは限らず、例えば第２図の場合には一般
に溝内収納物による遠心力は磁極に近い浅い溝２
ａより他の深い溝２ｂの方が大きい。したがつて
第４図に示す如く楔５と回転子軸１の歯７との接
触面１５が回転子軸１の半径方向となす角度θが
全て同一である場合には、例えば回転角速度ωに
おいて、磁極に近い溝２ａの楔５ａと歯７との接
触面１５ａに作用する遠心力F1〓による反力N1〓
からの周方向力f1〓と、隣接する溝２ｂの楔５ｂ
と歯７との接触面１５ｂに作用する遠心力F2〓に
よる反力N2〓からの周方向力f2〓が溝２ａ，２ｂ
間の歯７に作用し、結局歯７は周方向力f1〓，f2〓
の差Δf〓＝f2〓−f1〓（但し、f2〓＞f1〓）なる力で
、
磁極側に曲げ偶力をうけることになる。この周方
向力の差Δf〓の値は、回転数や、溝深さの相異等
によつて変化するが、通常、歯７に曲げ変形をお
こさせるために充分な大きさであり、歯７の磁極
方向への曲げ変形で磁極に近い溝２ａの楔５ａが
歯７と磁極部８に強固にはさまれ、楔の抜き出し
が困難になることは、しばしば経験されることで
ある。又、溝深さの相異や回転数が大きい場合に
は、溝底部の曲げ応力も大きくなり強度上の信頼
性の面からも、周方向力の差Δf〓の減少が望まれ
ている。
部分に設けられた複数の溝２の深さは全てが同一
であるとは限らず、例えば第２図の場合には一般
に溝内収納物による遠心力は磁極に近い浅い溝２
ａより他の深い溝２ｂの方が大きい。したがつて
第４図に示す如く楔５と回転子軸１の歯７との接
触面１５が回転子軸１の半径方向となす角度θが
全て同一である場合には、例えば回転角速度ωに
おいて、磁極に近い溝２ａの楔５ａと歯７との接
触面１５ａに作用する遠心力F1〓による反力N1〓
からの周方向力f1〓と、隣接する溝２ｂの楔５ｂ
と歯７との接触面１５ｂに作用する遠心力F2〓に
よる反力N2〓からの周方向力f2〓が溝２ａ，２ｂ
間の歯７に作用し、結局歯７は周方向力f1〓，f2〓
の差Δf〓＝f2〓−f1〓（但し、f2〓＞f1〓）なる力で
、
磁極側に曲げ偶力をうけることになる。この周方
向力の差Δf〓の値は、回転数や、溝深さの相異等
によつて変化するが、通常、歯７に曲げ変形をお
こさせるために充分な大きさであり、歯７の磁極
方向への曲げ変形で磁極に近い溝２ａの楔５ａが
歯７と磁極部８に強固にはさまれ、楔の抜き出し
が困難になることは、しばしば経験されることで
ある。又、溝深さの相異や回転数が大きい場合に
は、溝底部の曲げ応力も大きくなり強度上の信頼
性の面からも、周方向力の差Δf〓の減少が望まれ
ている。
本発明は、特に上記周方向力の差Δf〓を大幅に
減少せしめて、信頼性の高い回転電機の回転子を
提供することを目的とする。
減少せしめて、信頼性の高い回転電機の回転子を
提供することを目的とする。
第５図は、本発明を適用した一実施例を示す回
転子の部分断面図で、主な記号は第４図と同じも
のを示す。この例では、楔５ａ，５ｂと回転子軸
１の歯７との接触面１５ａ，１５ｂが回転子軸１
の半径方向に対してなす角度は磁極に近く、遠心
力の小さい溝２ａ部の角度θ1の方が隣接する遠心
力の大きい溝２ｂにおける角度θ2より小さく、か
つ角度θ1とθ2の正接の比（tanθ1／tanθ2）が例え
ば定格回転数ωoにおいて接触面１５ａ，１５ｂ
に作用する遠心力の比（F1／F2）に一致するよ
うに構成されている。すなわち、 tanθ1／tanθ2＝F1／F2＝m1r1ωo 2／m2r2ωo 2 ＝m1r1／m2r2 m1m2：溝内質量 r1r2：溝内質量の回転半径 となるように構成されている。
転子の部分断面図で、主な記号は第４図と同じも
のを示す。この例では、楔５ａ，５ｂと回転子軸
１の歯７との接触面１５ａ，１５ｂが回転子軸１
の半径方向に対してなす角度は磁極に近く、遠心
力の小さい溝２ａ部の角度θ1の方が隣接する遠心
力の大きい溝２ｂにおける角度θ2より小さく、か
つ角度θ1とθ2の正接の比（tanθ1／tanθ2）が例え
ば定格回転数ωoにおいて接触面１５ａ，１５ｂ
に作用する遠心力の比（F1／F2）に一致するよ
うに構成されている。すなわち、 tanθ1／tanθ2＝F1／F2＝m1r1ωo 2／m2r2ωo 2 ＝m1r1／m2r2 m1m2：溝内質量 r1r2：溝内質量の回転半径 となるように構成されている。
次に本発明の作用効果について説明する。ま
ず、回転子が角速度ωで回転している場合各接触
面に作用する遠心力は、第５図に示すように各々
異なり、溝２ａ，２ｂにおける遠心力をそれぞれ
F1〓，F2〓とすれば遠心力F1〓，F2〓により楔の片
側と歯７との接触面１５ａ，１５ｂに作用するそ
れぞれの周方向力f1〓，f2〓としては f1〓＝（F2〓／２）／tanθ1、f2〓＝（F2〓／２）／ta
nθ2 が得られる。前述の如くf1〓とf2〓の値が異なると
歯７に曲げ偶力を発生するため、理想的にはf1〓
＝f2〓となることが望ましいから tanθ1／tanθ2＝F1〓／F2〓 となる。
ず、回転子が角速度ωで回転している場合各接触
面に作用する遠心力は、第５図に示すように各々
異なり、溝２ａ，２ｂにおける遠心力をそれぞれ
F1〓，F2〓とすれば遠心力F1〓，F2〓により楔の片
側と歯７との接触面１５ａ，１５ｂに作用するそ
れぞれの周方向力f1〓，f2〓としては f1〓＝（F2〓／２）／tanθ1、f2〓＝（F2〓／２）／ta
nθ2 が得られる。前述の如くf1〓とf2〓の値が異なると
歯７に曲げ偶力を発生するため、理想的にはf1〓
＝f2〓となることが望ましいから tanθ1／tanθ2＝F1〓／F2〓 となる。
すなわち、歯７と楔５ａとの接触面１５ａおよ
び歯７と楔５ｂとの接触面１５ｂがそれぞれ回転
子軸の半径方向となす角度θ1，θ2の正接の比
（tanθ1／tanθ2）が回転子が角速度ωにて回転中
に前記接触面１５ａ，１５ｂに作用する遠心力の
比（F1〓／F2〓）に一致していれば歯７には遠心
力により周方向力すなわち曲げ偶力が作用するこ
とがない。
び歯７と楔５ｂとの接触面１５ｂがそれぞれ回転
子軸の半径方向となす角度θ1，θ2の正接の比
（tanθ1／tanθ2）が回転子が角速度ωにて回転中
に前記接触面１５ａ，１５ｂに作用する遠心力の
比（F1〓／F2〓）に一致していれば歯７には遠心
力により周方向力すなわち曲げ偶力が作用するこ
とがない。
本実施例においては上式からわかるようにθ1と
θ2とがtanθ1／tanθ2＝F1／F2＝m1r1／m2r2となる
ように構成されているので、回転角速度ωにおい
て、 F1〓／F2〓＝｛m1・r1・ω2｝／｛m2・r2・ω2｝ ＝（m1・r1）／（m2・r2）＝tanθ1／tanθ2 となり、回転数に無関係に接触面１５ａ，１５ｂ
に作用する遠心力による周方向力の差を無くすこ
とができ、歯７に曲げ偶力が作用することがな
い。
θ2とがtanθ1／tanθ2＝F1／F2＝m1r1／m2r2となる
ように構成されているので、回転角速度ωにおい
て、 F1〓／F2〓＝｛m1・r1・ω2｝／｛m2・r2・ω2｝ ＝（m1・r1）／（m2・r2）＝tanθ1／tanθ2 となり、回転数に無関係に接触面１５ａ，１５ｂ
に作用する遠心力による周方向力の差を無くすこ
とができ、歯７に曲げ偶力が作用することがな
い。
以上、本発明の基本的な構成を説明したが、例
えばタービン発電機の回転子軸の場合、溝の深さ
に差があると同時に同一の溝内においても、例え
ば材質が異なる楔が軸方向に配列される場合があ
る。このような場合には、例えば、楔の重量差が
遠心力に影響するので、同一の歯であつても、軸
方向の位置により、曲げ偶力の量や方向に変化が
おこる。第６図はそのような場合の実施例を説明
するための回転子軸外周よりの斜視図であるがこ
の例で例えば、楔１１が鉄製の楔、楔１２がアル
ミ合金製の楔の組合せの場合、歯７に作用する曲
げ偶力は、領域１３と領域１４とで、当然異なつ
てくる。このような場合も、本発明の趣旨を生か
せば、楔と歯との接触面の角度を変えて対処する
ことができる。
えばタービン発電機の回転子軸の場合、溝の深さ
に差があると同時に同一の溝内においても、例え
ば材質が異なる楔が軸方向に配列される場合があ
る。このような場合には、例えば、楔の重量差が
遠心力に影響するので、同一の歯であつても、軸
方向の位置により、曲げ偶力の量や方向に変化が
おこる。第６図はそのような場合の実施例を説明
するための回転子軸外周よりの斜視図であるがこ
の例で例えば、楔１１が鉄製の楔、楔１２がアル
ミ合金製の楔の組合せの場合、歯７に作用する曲
げ偶力は、領域１３と領域１４とで、当然異なつ
てくる。このような場合も、本発明の趣旨を生か
せば、楔と歯との接触面の角度を変えて対処する
ことができる。
以上に説明した如く、本発明によれば、歯と楔
との各接触面が回転子軸の半径方向となす角度の
正接の比を回転子の所定回転数において前記各接
触面に作用する遠心力の比に一致させるように構
成したので、接触面に作用する遠心力による周方
向分力は回転数に関係なく打ち消され、歯部に作
用する曲げ偶力を回転数に関係なく消去できる信
頼性の高い回転電機の回転子を提供することがで
きる。
との各接触面が回転子軸の半径方向となす角度の
正接の比を回転子の所定回転数において前記各接
触面に作用する遠心力の比に一致させるように構
成したので、接触面に作用する遠心力による周方
向分力は回転数に関係なく打ち消され、歯部に作
用する曲げ偶力を回転数に関係なく消去できる信
頼性の高い回転電機の回転子を提供することがで
きる。
第１図は回転電機の回転子を示す正面図、第２
図は第１図の−線に沿う断面図、第３図は回
転中に楔が歯に接している状態を示す説明図、第
４図は楔と歯の接触面に作用する力とその分力を
説明するための説明図、第５図は本発明による回
転電機の回転子の楔と歯の接触面に作用する力及
びその分力を説明する説明図、第６図は本発明の
他の実施例を示す回転子の斜視図である。 １……回転子軸、２，２ａ，２ｂ……溝、５，
５ａ，５ｂ……楔、７……歯、１５，１５ａ，１
５ｂ……接触面、F〓，F1〓，F2〓……遠心力、
N〓，N1〓，N2〓……反力、f〓，f1〓，f2〓……周方
向力、θ，θ1，θ2……楔と歯との接触面が回転子
軸の半径方向に対してなす角度。
図は第１図の−線に沿う断面図、第３図は回
転中に楔が歯に接している状態を示す説明図、第
４図は楔と歯の接触面に作用する力とその分力を
説明するための説明図、第５図は本発明による回
転電機の回転子の楔と歯の接触面に作用する力及
びその分力を説明する説明図、第６図は本発明の
他の実施例を示す回転子の斜視図である。 １……回転子軸、２，２ａ，２ｂ……溝、５，
５ａ，５ｂ……楔、７……歯、１５，１５ａ，１
５ｂ……接触面、F〓，F1〓，F2〓……遠心力、
N〓，N1〓，N2〓……反力、f〓，f1〓，f2〓……周方
向力、θ，θ1，θ2……楔と歯との接触面が回転子
軸の半径方向に対してなす角度。
Claims (1)
- １ 円柱状をなし円周面軸方向に複数の溝と歯を
形成した回転子軸と、前記溝に収納された溝内挿
入物と、前記溝の開口部に挿入され前記溝内挿入
物を保持する楔とを備え、回転子軸の回転により
前記歯と楔との各接触面に作用する遠心力が必ず
しも均一でない回転電機の回転子において、前記
接触面は各接触面がそれぞれ回転子軸の半径方向
となす角度の正接の比を前記各接触面に作用する
遠心力の比に一致させて形成したことを特徴とす
る回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7906279A JPS563544A (en) | 1979-06-25 | 1979-06-25 | Rotor for rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7906279A JPS563544A (en) | 1979-06-25 | 1979-06-25 | Rotor for rotary electric machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS563544A JPS563544A (en) | 1981-01-14 |
| JPH0156622B2 true JPH0156622B2 (ja) | 1989-11-30 |
Family
ID=13679396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7906279A Granted JPS563544A (en) | 1979-06-25 | 1979-06-25 | Rotor for rotary electric machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS563544A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003244884A (ja) * | 2002-02-21 | 2003-08-29 | Hitachi Ltd | 回転電機の回転子 |
-
1979
- 1979-06-25 JP JP7906279A patent/JPS563544A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS563544A (en) | 1981-01-14 |
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