[發明專利]旋轉電機

有效

• 申請號: 200780052567.1
• 申請日: 2007-04-18
• 公開（公告）號: CN101647178A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 谷山賀浩;加幡安雄;藤田真史;德增正;高橋則雄;新政憲;長倉謙
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02K1/26
• 分類號: H02K1/26;H02K1/32
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳 萍

技術領域

本發明涉及一種發電機等旋轉電機，特別是關于對轉子槽的形狀施加了改良的旋轉電機。?

背景技術

發電機等旋轉電機一般構成為，具有：在定子鐵芯上纏繞了電樞線圈的中空圓筒形狀的定子；和轉子，直徑比該定子的中空部的直徑小一些，并在圓筒狀的轉子鐵芯上層疊為多重環狀地纏繞了勵磁線圈；轉子以同心狀設置在定子的中空圓筒內。?

該定子和轉子各自具備鐵芯，并在該鐵芯上形成的槽內分別通過銅等導電性的條、即所謂的線圈而在軸向上配設電樞線圈以及勵磁線圈，轉子側的線圈即勵磁線圈從勵磁電源接受直流電源而在勵磁的狀態下使轉子旋轉，由此以在定子側感應電壓的方式進行發電作用。?

在渦輪發電機那樣的高速機的情況下，為使轉子鐵芯具有與旋轉時的離心力相對的機械強度，通常由一個鋼塊制作。?

圖24是表示現有旋轉電機的剖面圖。在圖24中，1是旋轉電機的轉子鐵芯，相對于纏繞了電樞線圈15的定子鐵芯16，隔著空隙地設置為同心狀，形成剖面大致圓形。并且，在夾著鐵芯的大致中心點的外周上的對稱位置上形成磁場磁通Φ通過的至少一對磁極部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，以規定間隔形成用于收納未圖示的勵磁線圈的多個轉子槽4。5是在轉子槽4之間形成的轉子T形部。?

由于對于每1極形成有整數個轉子槽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。?

轉子槽4內收納有勵磁線圈7，在勵磁線圈7的外徑側打入了旋轉時線圈防脫用的轉子楔17，成為相對于離心力來保持勵磁線圈7的構造。?

并且，如圖25所示，轉子線圈7在勵磁線圈端部通過搭接片8而電串?聯，構成勵磁線圈。?

勵磁線圈端部通過端環9、端環支撐10以及絕緣筒11來相對于旋轉時的旋轉離心力而進行保持。?

作用于圖24所示的在轉子槽4內收納的轉子線圈7上的離心力，經由轉子楔17被傳遞到轉子T形部5上而被保持，因此轉子T形部5的寬度被設計為具有足夠承受該離心力的強度。?

另外，通過對勵磁線圈進行勵磁而產生的磁場磁通，主要通過轉子鐵芯1的磁極部2而被供給到未圖示的定子側，此時通常磁極部2的最窄部12的磁通密度最大。?

當磁通密度增大時，在該部分發生磁飽和現象而導致磁場磁通的減少，所以磁極部2的最窄部12被設計為能夠確保在該部分不發生顯著的磁飽和現象那樣的寬度尺寸G。?

另外，有時在轉子槽4的內徑側還設置用來導入冷卻氣體的冷卻氣體導入槽，該冷卻氣體導入槽有時使磁場磁通Φ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，轉子槽4的尺寸受上述轉子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，采用如下設計的情況較多：如圖24所示，使在離磁極部2最近的位置上形成的轉子槽4a的深度比其他轉子槽4的深度淺。?

此外，使轉子槽4在旋轉方向前進側和延遲側為不同配置的方法也被考慮(例如參照特許文獻1)，并且，在磁極部2的表面部上設置狹縫的方法也被考慮(例如參照特許文獻2)。?

這些方法都實現在負荷時降低磁場電流，并減少轉子溫度上升。?

特許文獻1：日本特開平9-84312號公報?

特許文獻2：日本特開平11-206045號公報?

發電機的輸出依賴于通過轉子鐵芯1的磁極部2的磁場磁通Φ的大小，因此為了實現發電機的大容量化，需要增加磁場磁通Φ，并必然需要增加磁場磁動勢。?

為了在相同結構的轉子中增加磁場磁動勢而需要增加磁場電流，結果勵磁線圈的電流密度增大，導致線圈溫度的上升。?

然而，具有如下課題：轉子線圈的溫度受用于線圈的絕緣物的絕緣材?料的溫度上限嚴格限制，在局部產生線圈溫度較高的部位時，即使在其他部位線圈溫度比溫度上限低的情況下，也需要限制磁場電流來抑制發熱量，無法提高旋轉電機輸出。?

并且，還存在的問題為：當多重纏繞的轉子線圈之間的線圈溫度不同時，產生轉子線圈熱膨脹的不平衡導致的軸震動，并成為發電機故障的原因，可靠性降低。?

另一方面，磁場磁通Φ的上限受轉子鐵芯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外側的轉子鐵芯部分成為未被有效活用的部分。?

發明內容