专利名称：旋转电机及其圆柱形转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转电机，更确切地说，涉及这样一种旋转电机及其圆柱形转子，在转子中设有多个槽，在每个槽中绕有磁场绕组，适于降低在旋转电机和其圆柱形转子的电压变化率。
旋转电机由定子和转子组成。同步电机分为两种类型，即旋转电枢型电机，其中的磁场磁极是固定的，电枢(绕组)是旋转的；以及旋转磁场型电机，其中电枢(绕组)为定子，磁场磁极是转子。此外，旋转磁场型转子分为凸极型转子和圆柱型旋转磁场型转子。通常，由于凸极型转子可以在磁场绕组中产生强的磁动势以及易于提高极对数，将凸极型转子用于发电机，例如水轮发电机。另一方面，由于圆柱形旋转磁场型转子具有高的机械强度和形成很小的风摩损耗，用于由汽轮机或燃气轮机驱动的透平发电机。
在用于透平发电机的圆柱形旋转磁场型转子中，磁场绕组以分布绕制方式绕在形成在圆柱形铁芯中的多个槽内。为了压住每一磁场绕组，将槽楔嵌入每个槽的上部。为什么磁场绕组要按分布绕制方式绕制，其原因在于，在气隙中的磁通密度分布几乎呈正弦波波形，以及磁动势的波形也为正弦波形。此外，为了在空载运行时使电动势的波形也几乎为正弦波，已经设计这样一种结构，即最接近每个磁场磁极的槽的深度比其它的槽要浅。然而，在上述结构中，由于在带载运行时的电枢反应产生的磁动势使磁通密度分布畸变。因此，在JP-A-45307/1974或公开了在磁通密度分布畸变时的降低谐波分量的方法，其中在最高磁通(密度)的位置处形成的一或多个槽的宽度和深度比其它的槽小。
虽然，按照上面的设计技术形成的转子结构使压电枢线图中感应的电压形成的波形几乎为正弦波，下面解释这样形成的结构引起的问题，即为了得到所需的短路比，该结构需使旋转电机尺寸加大。
用一条称为无载饱和曲线的曲线表示在发电机无载运行在额定转速的运行状态下的端电压和磁场电流之间的相互关系。此外，用一被称为短路曲线的一条曲线来表示在处于额定转速下的发电机输出端被短路的运行状态下的短路电流和磁场电流之间的关系。短路比由磁场电流If0与磁场电流Ifa之比来表示，即a＝If0/Ifa，磁场电流If0为运行在额定转速下的无载发电机产生额定电压所需的磁场电流，磁场电流Ifa为产生等于发电机额定电流的三相短路电流所需的磁场电流。
具有大的短路比的电机从构成材料的观点来看包括比较多的铁和较少的铜。因此被称为“铁”电机。因此，这种电机的制造成本恒定损耗，例如铁损、机械损耗等等变高，因而这种电机的效率也是低的。另一方面，这种电机具有的优点是，小的电压调整率以及高的电力系统稳定性，大的线路负荷容量等等。
具有小的短路比的电机与标准电机比较，在电枢绕组中具有更大数量的线图导线，并且它的尺寸小。这样一种电机称为“铜”电机，其中使用了比较多的铜，“铜”电机的电枢反应和电枢漏电抗通常是大的。
由于对于发电机，希望电压调节率降低得尽可能小，以及将电力系统稳定性和线路负载能量提高得尽可能大，通常通过增加定子和转子之间的气隙或降低在电枢绕组中的线圈导线的量，来增加发电机的短路比。然而，如果增加定子和转子之间的气隙，发电机的尺寸和发电机负载运行时的电流会变大。此外，为了降低在电枢绕组的线圈导线的数量和提高磁场的磁通，需要大力增加磁场电流。为了增加磁声电流，需要加大用于对磁场绕组激磁的激磁电源，这样就增加了发电机的成本。
在JP-A-4530/1974中公开的槽的结构和形状对于提高短路比几乎是无效的。此外，由于更形成几种类型的槽，槽的加工工艺变得复杂，槽的形状还应随槽的不同类型变化，这也增加了发电机的成本。
本发明的目的是提供一种用于具有大的短路比的旋转电机的圆柱形转子，其限制制造成本的增加，并具有小的电压调整率即高的电力系统稳定性。
为了达到上述目的，本发明提供一种圆柱形转子，其中横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与位于在两个磁场磁极的中心线处的横轴q相垂直延伸的方向上，对于磁磁场磁通，具有分成两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称配置，在多个槽中的每一槽中设置磁场绕组，该圆柱形转子具有这样一种结构，即在所述两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽之间的距离与这样一种圆柱形转子的结构即其中成对的两个槽的深度与多个槽中的其它槽的深度相同的转子结构相比较短，该成对的两个槽位于两组槽的最外侧且分别对称地位于直轴d的最接近的右侧和左侧。
此外，本发明提供一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在两个磁场磁极的中心线处的横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有分成两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称配置，在多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，该圆柱形转子具有这样一种结构，即在两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样成对的两个槽的宽度形成得等于或大于其它槽的宽度，即该成对的两个槽位于两组槽的最外侧且分别对称地位于直轴d最接近的右侧和左侧，以及在该两含双槽的对槽中的一对槽中的槽的深度深于多个槽中的其它槽。
此外，本发明提供一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在两上磁场磁极的中心线处的横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有分成两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称配置，在多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，该圆柱形转子具有这样一种结构，即在两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽的宽度设计得等于或大于其它槽的宽度，该成对的两个槽位于两组槽的最外侧且分别对称地位于直轴d的最接近的右侧和左侧，以及在该两含双槽的对槽中的每一个槽的底部处形成一附加的槽。
此外，本发明提供一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在两个磁场磁极的中心线处的横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有分成两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称地配置，在多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，该圆柱形转子具有这样一种结构，即在该两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽的宽度设计得等于或大于其它槽的宽度，该成对的两个槽位于两组槽的最外侧且分别对称地位于直轴d的最接近的右侧和左侧，以及在该两含双槽的对槽中的每一对槽中，在该成对的两个槽中的至少一个槽的一外侧和较接近直轴d的一位置处形成一附加的槽，其深度深于两含双槽的对槽的深度。
此外，本发明提供一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在两个磁场磁极的中心线处的横轴q垂直延伸的方向上，对于磁砀磁通，具有分成两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称地配置，在多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，该圆柱形转子具有这样一种结构，即在该两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽的宽度形成得等于或大于其它槽的宽度，该成对的两个槽位于两组槽的最外侧且分别对称地位于直轴d的最接近的右侧和左侧，以及位置在该两含双槽的对槽中的每一对槽中，成对的两个槽中的沿旋转方向趋前前轴d的一位置处的一个槽的宽度形成得深于在分成两组的多个槽中的每组中的其它槽的深度。
此外，在本发明提供一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在两个磁场磁极的中心线处的横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有分面两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称地配置，在多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，该圆柱形转子具有这样一种结构，即在所述两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽之间的距离，与其中的成对的两个槽的深度与多个槽中的其它槽的深度相同的圆柱形转子结构相比较短，该成对的两个槽位于两组槽的最外侧且分别对称地位于直轴d最接近的右侧和左侧，以及多个槽中的每一个槽由上部和下部构成，上部位于圆柱形转子的圆周表面侧，具有均匀的宽度，下部位于所述槽的底部侧，具有沿至槽底部方向带锥度的逐渐降低的宽度，以及两含双槽的对槽的宽度设计得等于或大于多个槽中的其它槽的宽度。
此外，本发明提供一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在两磁场磁极的中心线处的横轴垂直延伸的方向上。对于磁场磁通，具有分成两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称地配置，在多个槽中的每一槽中设置磁场绕组，该圆柱形转子具有这样一种结构，即在所述两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽之间的距离，与在其中的成对的两个槽的深度与多个槽中的其它槽的深度相同的圆柱形转子的结构相比较短，该成对的两个槽位于该两组槽的最外侧且分别对称地位于直轴d的最近的右侧和左侧；以及多个槽中的每一个槽由上部和下部构成，上部位于圆柱形转子的圆周表面侧，具有均匀的宽度，下部位于所述槽的底侧，具有沿至该槽底部的方向带锥度的逐渐降低的宽度；以及两含双槽的对槽的宽度设计得等于或大于多个槽中的其它槽的宽度，其中在两含双槽的对槽中每对槽中的成对的两个槽中的，沿旋转方向在超前于直轴d的一位置处的一个槽的上部深度设计得深于在分成两组的多个槽中的每一组中的其它槽的上部的深度。
此外，本发明提供一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在两个磁场磁极的中心线处的横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有分成两组的多个槽，两组槽相对于直轴d对称地配置，在多个槽中的每一个槽中设置有磁场线圈，该圆柱形转子具有这样一结构，即一个槽位于在两组槽中的每一组中的最外侧且在沿旋转方向位于超前直轴d的一位置处，使得各磁场磁极槽之间的间距被缩短。
图1是在根据本发明的一个实施例的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。
图2是表示该实施例电机处于无载运行状态时的磁通密度分布图。
图3是表示该实施例电机处于负载运行状态时的磁通密度分布图。
图4是表示该实施例中的磁动势矢量的示意图。
图5是根据本发明的另一实施例中的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。
图6是在根据本发明的另一实施例中的旋转电机中的圆柱形转子的放大及沿圆周方向展开的横断面图。
图7是在根据本发明的另一实施例中的旋转电机中的电枢线圈的放大及沿圆周方向展开的横断面图。
图8是在根据本发明的另一实施例中的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。
图9是在根据本发明的另一实施例中的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。
图10是在根据本发明的另一实施例的旋转电机中的圆柱形转子的放大及沿圆周方向展开的横断面图。
图11是在根据本发明的另一实施例的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。
图12是在根据本发明的另一实施例的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。
图13是在常规的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。
下面参照附图针对各实施例解释本发明的详细情况。
图1是在根据本发明的一实施例的旋转电机中的圆柱形转子的横断面图。图2是表示处于无载运行状态时的磁通密度分布的示意图。图13是表示处于负载运行状态时的磁通密度分布的示意图。图4是表示磁动势矢量的示意图。
旋转电机的圆柱形转子1通常是通过将主轴、磁场磁极，铁芯等部分组装成为一个实体结构形成的，由铁磁性的高强度铁合金制成。如在图1中所示，槽2、槽3、槽4和槽5形成沿在沿径向的铁芯部分中，磁场绕组6绕在槽2、槽3、槽4和槽5中的每一个槽内，利用槽楔压紧和固定，以便不会弹出。在槽2、槽3、槽4和槽5中的每两个彼此相邻的槽之间的间距是不变的。此外，地于磁场磁通，沿在两个磁极之间的方向的轴线称为槽轴q，与两个磁极的中心线处的上述轴线相垂直方向延伸的轴线称为直轴d。
在图13中所示的常规的圆柱形转子1中，为了使产生的电动势的波形接近正弦波，即磁通密度分布接近正弦波，最接近该对两个磁极中的每个对应的磁极形成的槽2和槽3的深度浅于槽4和槽5的深度。
在图2中表示处于无载运行状态时的在气隙处的磁通密度分布，实线14和虚线15分别表示当在常规的和本发明的实施例的两个转子中流过相同的电流If02时，在两个转子中产生的两种磁通分布波形。如在图2中所示，在图1所示的本发明的转子的磁极部分11处的磁通密度分布的波形方面存在着波形畸变，与在图13中所示的常规转子中产生的磁通密度分布波形相比波形中的谐波分量变大，这是由于其中的槽2和槽3的深度比槽4和槽5要深。因此，在本发明的转子中产生的磁通密度分布波形是一种畸变的正弦波。
参照图4解释上述现象。由于电枢(绕组)(在图中未表示)在无载运行状态处于开路状态，在旋转电机中产生的磁动势仅为磁场磁动势Ff。该磁场磁动势Ff是沿与d轴的方向相同的方向产生的，利用一沿d轴取向的矢量来表示。由于圆柱形转子1包含的磁场绕组6和槽楔7是由非磁性材料制成的，由磁场磁动势Ff产生的磁通其路径通过沿d轴的磁极部分11。即使在常规的转子和本发明的转子中两个磁极之间的角度相同，如果槽2和槽3的深度深于槽4和槽5的深度，位置对称于d轴的成对的两个槽即槽2和槽3之间的距离，即极间的相应距离10变短。因而，仅在成对的两个极2和3之间的磁通密度变高。如在图13中所示，用If02表示在常规的转子中在额定转速下产生额定电压所需的磁场电流时，因为其中的槽2和槽3的深度比槽4和槽5要浅，当相同的电流If02流过图1中所示的转子中时，不能产生额定电压，这是由于与在图13中所示的常规转子中感应的电压相比，在电枢线圈中感应的电压中产生较大的谐波分量。即，如图1所示，在本发明的转子中，其中槽2和槽3的深度比槽4和槽5的深度要深，在额定转速下产生额定电压所需的磁场电流用If01表示，两个电流之间的关系表示为If01＞If02。
另一方面，在3相短路状态下，由于产生电枢反应磁动势Fa，对磁场磁动势Ff抵消，使旋转电机中的磁通几乎变为零。产生等于额定电流的三相短路电流所需的磁场电流Ifa与槽2、槽3、槽4和槽5的形状无关。
图3是表示在相同的电流Ifind流过具有图1所示横断面的转子中的磁场绕组6和具有图13所示横断面的转子中的磁场绕组6的两种情况下，负载运行时的磁通密度分布的示意图。如在图4中所示，在负载状态下，除了磁场磁动势Ff之外产生电枢反应磁动势Fa，在旋转电机中产生的合磁动势由沿旋转方向滞后d轴角度为θ的矢量F表示。因此，槽2和3的深度仅对在负载运行状态下的旋转电机的合磁动势F产生很小的影响。因此，在图3中利用曲线16和17表示的磁通密度分布，其中在如图1所示的槽2和槽3的深度比槽4和槽5要深的情况下仅在邻近槽3的部分的曲线17的幅值，稍小于在如图13所示的槽2和槽3的深度比槽4和槽5更浅的情况下的曲线16的相应幅值。因此，虽然，磁通的饱和值，以及图1中所示的结构中的磁场电流稍高于在图13中所示的结构中的相应值，如果在图1和图3中所示的转子中在槽2和槽3中形成的磁场绕组的绕组匝数是相同的，这种磁场电流的小的差别对本发明的旋转电机实际上不会产生缺欠。
如上所述，如果槽2和槽3比槽4和槽5要深，无载运行状态下的磁场电流If0变得很大，但在具有图1所示转子的旋转电机中在三相短路时的磁场电流Ifa与在具有图13中所示的转子的旋转电机中的电流Ifa并无不同。因此，由于短路比a(＝If0/Ifa)变大以及负载运行状态下的磁场电流几乎相同，虽然具有图1中所示转子的旋转电机的负载运行状态的效率几乎与具有图13所示转子的旋转电机相同，由于具有图1所示转子的旋转电机具有较大的短路比，改进了电压调节率和提高了电力系统的稳定性。
在本发明的旋转电机的转子中，槽2和槽3的宽度等于或大于槽4和槽5的宽度。其理由解释如下。如果槽2和槽3的宽度比槽4和槽5的宽度窄，由于在d轴的右侧和左侧具有的成对的两个槽之间的即槽2和槽3的距离，即对应于各磁极间的间距的距离变宽，将槽2和槽3的深度加深的效果被减弱。此外，形成在槽2和槽3之中的磁场绕组6的宽度在该结构中变得更窄。因而，需要形成与设在槽4和槽5中的磁场绕组6的形状不同的磁场绕组，这样会增加转子的产品成本。
即使槽2和槽3的宽度大于槽4和槽5的宽度，由于可以采取措施使在槽2和槽3中的内壁或各线圈层间的绝缘层加深，转子的产品成本不会变化。
此外，如前所述，与具有图13所示转子结构的常规旋转电机比较，具有图1所示转子结构的实施例的旋转电机提高了短路比。因此，如果该实施例的旋转电机其构成具有与具有图13所示转子结构的常规旋转电机相同的短路比，由于气隙设计得比与降低的短路比的量相对应量更窄，旋转电机的尺寸可降低。
参阅图5，解释本发明的另一实施例。图5表示这一实施例的旋转电机中的转子的横断面图。
如前所述，在转子1的铁芯部分沿径向形成槽2、槽3、槽4和槽5，在齿底部处的每个齿部的应力最大，而沿井口部的方向则降低。因此，如果在槽2、3、4和5的槽距8(两个相邻槽的两中心线之间的间距)形成得使最大承受与槽4和槽5的深度相对应的施加到齿部的最大应力，以及槽2和槽3的深度形成得大于槽4和槽5，而槽2和槽3每个相邻的齿部不能承受施加到齿部上的最大应力。在这种情况下，需要使槽2和槽3中的每一个与每个槽4之间的槽距9长于槽距8。通过构成上述的转子结构，可以解决施加在槽2和槽3中的每个相邻的齿部的最大应力超过承受应力极限的问题，这一实施例的效果与在图1中所示实施例的效果相同。
参阅图6，解释本发明的另一实施例。图6表示在这一实施例中的旋转电机中的转子沿转子的圆周方向展开的横断面图。
如在转子1的铁芯部分沿径向形成槽2、槽3、槽4和槽5(由于槽5的形状与槽4相同，在图中未表示槽5)，并且由开口部分到底部每个槽的宽度是均匀的，在齿的底部处的齿部应力最大，如上所述，沿开口部分方向的应力则降低。因此，通过这样形成每个槽，使得形成接近开口的上部和接近底部的下部这两部分，上部(称为直通部分)具有均匀的宽度，下部(称为带锥度部分)具有沿至底部的方向带锥度的逐渐降低的宽度，作用在每个齿的底部上的应力被降低。
在转子1的铁芯部分形成有带锥度的部分的槽的情况下，槽2、3和4中带锥度的部分23、24和25的形状相同，仅在槽2和槽3中的直通部分20和21的深度深于其它槽的直通部分。因为通过按照相同的形状使所有的槽的带锥度的部分成形，仅准备一种铣刀，限制了产品成本的增加。通过形成上述每种槽的形状，仅槽2和槽3的深度大于槽4和5，这一实施例的效果与图1所示实施例相同。
参阅图7，解释本发明的另一实施例。图7表示在这一实施例的旋转电机中的转子沿转子的圆周方向展开的横断面图。
如前所述，如果槽2和和槽3的深度深于其它的槽，负载运行状态下磁场电流仅增加很少。因此，形成在槽2和槽3中的磁场绕组的绕组匝数所增加的数量对应于与槽4和槽5相比在槽2和槽3中增加的深度。例如，这样构成转子1中的各槽，使得5匝的磁场绕组(在图中6A-6E所示)形成在槽4和槽5中，6匝的磁场绕组(在图中6A-6F所示)形成在槽2和槽3中。由于在这一实施例中在转子1的各槽中总共增加4匝，与在槽2和槽3中形成5匝的磁场绕组相比，通过将在磁场绕组中流过的电流下降与增加绕组匝数相对应的数量，也可以得到所需的相同的安匝数。即，如果在槽2和槽3中形成的磁场绕组的绕组匝数增加，以及槽2和槽3的深度变深，在磁场绕组中流过的电流可以等于或小于图13中所示转子的磁场电流。因此，在这一实施例中，可以增加短路比而不增加磁场电流。
此外，如果每个槽具有如图7所示的带有稍度的部分，为了在绕线部分6A-6F中的电流密度保持不变，使绕线部分6A和6B的厚度(深度)大于绕线部分6C-5F的厚度。因此，如图7中所示，在每个槽4中形成4种绕线部分(6A、6B、6C和6D(＝6E))。
因此，为了使槽2和槽3的深度更深，仅槽2和槽3中的每一直通部分的长度长于绕线部分6F的厚度与绕线部分6E和绕线部分6F之间的绝缘层的厚度之和。在上述结构中，为了构成槽2和槽3中的磁场绕组，仅需要4种绕线部分，在槽2和槽3中采用的绕线部分的种类数与在槽4和槽5中采用的绕线部分的种类数相同。
虽然，在图7中表示的是槽2和槽3的深度比槽4和槽5的深度深一个绕线部分的厚度，槽2和槽3的深度可以深出2个以上的绕线部分的厚度，除非增加槽2和槽3的深度会带来这样的问题，即施加在齿部的最大应力超过相应齿部的承受应力的极限，并且无需说，相应于进一步增加绕线部分的数量以改进短路比，可以降低磁场绕组需流过的电流。
参阅图8，解释本发明的另一实施例。图8表示在这一实施例的旋转电机中的转子的横断面图。
如前所述，如果槽2和槽3的深度大于其它槽的深度，负载运行状态下的磁场电流增加少许。由于在负载运行状态下的磁动势F沿相对转子旋转方向延迟角度θ的方向最大，在这一实施例中，槽3的深度不必更深，仅槽2的深度比槽4和槽5更深。此外，在这一实施例中，如前所述，槽2的宽度等于或大于槽3-5的宽度。
在这一实施例的转子中的上述各槽的构成中，由于每个槽2和相应槽3之间的间隔10比在图13中所示的转子中各槽构成的间距10要短，短路比增加，虽然在无载运行状态下的磁通密度分布会变大。此外，在无载状态下，磁通密度分布和磁场电流几乎与在图13所示的转子中的分布和磁场电流相同。因此，可以增加短路比，同时保持旋转电机的尺寸和负载运行状态下的效率。因而，可以减少电压调整率，还可以提高电力系统的稳定性。
参阅图9，解释本发明的另一实施例。图9表示在这一实施例的旋转电机中的转子的横断面图。
如果按槽距8形成槽2、3、4和5，使得最大承受与槽4和槽5的深度相对应的施加在齿部的最大应力，以及使槽2的深度大于槽3、槽4和槽5的深度，邻近槽2的齿部可能不能承受施加到齿部的最大应力。在这种情况下，需要使槽距9大于槽距8。由于槽3、槽4、槽5具有相同的形状，无需使槽距13大于或等于槽距9。在上述构成中，解决了施加在齿部的过应力问题，这一实施例的效果与在图8所示的实施例相同。
参阅图10，解释本发明的另一实施例。图10表示在这一实施例的旋转电机中的转子沿转子的圆周方向展开的横断面图。
如在图10中所示，如果每个槽2-5(在图中未表示槽5)由直通部分和带锥度的部分构成，为使槽2的深度比槽3-5深，如前所述，每个槽2的带锥度的部分23的形状与槽3-5的形状相同，仅每个槽2的直通部分长于槽3-5的直通部分。在上述构成中，由于同一铣刀可以共用于使槽2的带锥度的部分23和槽2-3的带锥度的部分成形，转子的生产成本不会增加。此外，这一实施例的效果与在图9所示实施例相同。
参阅图11，解释本发明的另一实施例。图11表示在这一实施例的旋转电机中的转子的横断面图。
在图11所示的实施例中，所有的槽2、槽3、槽4和槽5的深度都相同。由于仅需要缩短磁场磁极的间距10，为了使短路比更大，在每个槽2和槽3的底部形成一附加的窄槽26。由于极间的间距10缩短了附加的窄槽的距离，这一实施例的效果与在图1所示的实施例相同。
在图11所示的实施例中，虽然，槽2和槽3的深度与槽4和槽5的深度相同，即使槽2和3的深度浅于槽4和5的深度，通过进一步延长附加的窄槽使得每个包含附加的窄槽26的槽2和3的总深度超过槽3和4的深度，可以得到相同的效果。此外，在图11所示的实施例的另一种改进的结构可能是有效的，即，即使仅在每个槽2的底部形成附加的窄槽26，这样结构的效果也与图1所示的实施例相同。
参阅图12，解释本发明的另一实施例。图12表示在这一实施例的旋转电机中的转子的横断面图。
如在图12中所示，在这一实施例中，在每个槽2的外侧及接近d轴的位置处形成附加的窄槽26。由于形成上述结构使磁场磁极之间的间距10被缩短，这一实施例具有的效果与在图7中所示实施例效果相同。
正如上面解释的，本发明可以使旋转电机尺寸缩小，或提高旋转电机的短路比，而不是提高产品成本。因此，通过利用本发明，能够提供具有小的电压调整率和高的电力系统稳定性的旋转电机。
权利要求
1.一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于与在两个磁场磁极中心线处的所述横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通具有两组的多个槽，所述两组相对于所述直轴d对称配置，在所述多个槽中的每个槽内设置磁场绕组，所述圆柱形转子具有这样一种结构，即与其中所述成对的两个槽的深度与所述多个槽中的其它槽的深度相同的圆柱形转子结构相比，在所述两组中的两含双槽的对中的每一对中，成对的两个槽之间的距离较短，所述成对的两个槽位于所述两组的最外侧并分别对称地位于所述直轴d的最接近的右侧和左侧。
2.一种圆柱形转子，其中的横轴q位于两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于与在所述两个磁场磁极的中心线处的所述横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有两组多个槽，所述两组相对于所述直轴d对称配置，在所述多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，所述圆柱形转子具有这样一种结构，即在所述两组中的两含双槽的对中每一对中，成对的两个槽的宽度设计得等于或大于其它槽的宽度，所述成对的两个槽位于该两组的最外侧且分别对称地位于直轴d的最接近的右侧和左侧，在所述两含双槽的对中的各槽的深度深于所述多个槽中其它槽的深度。
3.一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在所述两个磁场磁极的中心线处的所述横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有两组多个槽，所述两组相对于所述直轴对称配置，在所述多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，所述圆柱形转子具有这样一种结构，即在两组中的两含双槽的对中的每一对中，成对的两个槽的宽度设计得等于或大于其它槽的宽度，所述成对的两个槽位于所述两组的最外侧且分别对称地位于直轴d最接近的右侧和左侧，以及在所述两含双槽的对中的每一槽的底部形成一附加的槽。
4.一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在所述两个磁场磁极的中心线处的所述横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有两组多个槽，所述两组相对于所述直轴d对称地配置，在所述多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，所述圆柱形转子具有这样一种结构，即在所述两组中的两含双槽的对中的每一对中，成对的两个槽的宽度形成得等于或大于其它槽的宽度，所述成对的两个槽位于所述两组的最外侧且分别对称地位于所述直轴d最接近的右侧和左侧，以及在所述两含双槽的对槽中的每一个对槽中，在所述成对的两个槽中的至少一个槽的一个外侧及比较接近所述直轴d的位置处，形成一附加槽，其深度深于所述两含双槽的对槽的深度。
5.根据权利要求1-3其中之一所述的圆柱形转子，其中在所述成对的两个槽中的每一个与邻近所述成对的两个槽中的每一槽的槽之间的间距设计得长于在所述多个槽中的其它槽中，所有成对的彼此邻近的两个槽之间的间距。
6.根据权利要求1-3及5其中之一所述的圆柱形转子，其中所述多个槽中的每一个由上部和下部构成，所述上部位于所述圆柱形转子的圆周表面侧，具有均匀的宽度，所述下部位于所述槽的底侧，沿至所述槽的所述底部的方向具有带锥度的逐渐降低的宽度，以及所有所述多个槽具有相同形状的带锥度的所述下部。
7.根据权利要求1-3和5其中之一所述的圆柱形转子，其中所述多个槽中的每一个槽由上部和下部构成，所述上部位于所述圆柱形转子的圆周表面侧，具有均匀的宽度，所述下部位于所述槽的底部侧，具有沿至所述槽的所述底部带锥度的逐渐降低的宽度，以及在所述两含双槽的对槽中的每一对槽中，在所述成对的两个槽中的每一个槽中具有均匀宽度的所述上部的长度设计得短于在所述多个槽中的其它槽中的所述上部的长度。
8.根据权利要求6所述的圆柱形转子，其中在所述两含双槽的对槽中的每一对槽中，在所述成对的两个槽中的每一个槽中具有均匀宽度的所述上部的长度设计得短于在所述多个槽中的其它槽的所述上部的长度。
9.根据权利要求1-3其中之一所述的圆柱形转子，其中在所述两含双槽的对槽中的每一对槽中，在所述成对的两个槽中的每一槽中设置的磁场绕组的绕组匝数大于在所述多个槽中的其它槽中设置的磁场绕组的绕组匝数。
10.一种圆柱形转子，其中的横轴9位于在两个磁场磁板之间的方向上，直轴d位于在与所述两个磁场磁极的中心线处的所述横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有分成两组的多个槽，所述两组槽相对于所述直轴d对称配置，在所述多个槽中的每一槽中设置磁场绕组，所述圆柱形转子具有这样一种结构，即在所述两组中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽的宽度设计得等于或大于其它槽的宽度，所述成对的两个槽位于所述两组槽的最外侧且分别对称地位于所述直轴d的最接近的右侧和左侧，以及在所述两含双槽的对槽中的每一对槽中的所述成对的两个槽中，在沿旋转方向超前直轴d的位置处的一个槽的深度设计得深于在所述多个槽中的其它槽的深度。
11.根据权利要求10所述的圆柱形转子，其中在位于在超前直轴d的所述位置处的所述成对的两个槽中的所述一个槽与邻近所述一个槽的槽之间的间距设计得长于在所述多个槽中的其它槽的，所有彼此邻近的成对的两个槽之间的间距。
12.一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在所述两个磁场磁极的中心线处的所述横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有两组多个槽，所述两组槽相对于所述直轴对称配置，在所述多个槽中的每一个槽中设置磁场绕组，所述圆柱形转子具有这样一种结构，即在所述两组槽中的两含双槽的对槽中的每一对槽中，这样的成对的两个槽的宽度设计得等于或大于其它槽的宽度，所述成对的两个槽位于所述两组槽的最外侧且分别对称地位于所述直轴d的最接近的右侧和左侧，以及所述多个槽中的每一个槽由上部和下部构成，所述上部位于所述圆柱形转子的圆周表面侧，具有均匀的宽度，所述下部位于在所述槽的底部，具有沿至所述槽的所述底部的方向带锥度的逐渐降低的宽度，以及在所述两含双槽的对槽中的每一对槽中的所述成对的两个槽的，沿旋转方向位于超前直轴d的一位置上的一个具有均匀宽度的槽的所述上部的深度设计得深于在所述多个槽中的其它槽的所述上部的深度、
13.根据权利要求3所述的圆柱形转子，其中的在所述两含双槽的对槽中的每一个槽的底部处形成的所述附加槽的宽度窄于在所述两含双槽的对槽中的槽的宽度。
14.一种圆柱形转子，其中的横轴q位于在两个磁场磁极之间的方向上，直轴d位于在与在所述两个磁场磁极的中心线处的所述横轴q垂直延伸的方向上，对于磁场磁通，具有两组多个磁极，所述两组槽相对于所述直轴d对称配置，在所述多个槽中的每一槽中设置磁场绕组，所述圆柱形转子具有在两组槽中的每一组的最外侧及在沿旋转方向超前所述直轴d的一位置处有一个槽，具有这样一种结构，即在所述各磁场磁极槽之间的间距被缩短。
15.一种旋转电机，包括根据权利要求1-14其中之一所述的圆柱形转子；在所述圆柱形转子的轴处设置的轴承装置，用于支承所述圆柱形转子；以及设置在所述转子外侧的定子。
全文摘要
在旋转电机的圆柱形转子中,其中的直轴d和横轴q相对于磁场磁通定位,多个槽沿周围形成在转子上,分成两组的多个槽相对于圆柱形转子中的直轴d对称配置,在两组槽中的每一组中的两槽中至少一个位置最接近d轴的槽的深度形成得深于其它槽的深度,因此,旋转电机可以降低尺寸,或者可以提高旋转电机的短路比,而不会增加生产成本,另外可以提供具有小的电压调整率和高的电力系统稳定性的旋转电机。
文档编号H02K3/04GK1174442SQ9711407
公开日1998年2月25日 申请日期1997年7月4日 优先权日1996年7月5日
发明者涌井真一, 井出一正, 高桥和彦, 高桥身佳, 伊藤元哉, 宫川家导, 石原笃, 八木恭臣, 盐原亮一 申请人:株式会社日立制作所