JP2018148707A - 計測配線の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】突極形回転子の外周面に配線される計測配線の切断を防止する。【解決手段】突極形回転子の磁極頭部２５のボルト穴２５ｂ内には、歪センサ３１が配置されており、歪センサ３１からはリード線Ｌ１が引き出されている。支持線Ｌ２は、一端はボルト穴２５ｂ内に固定され、他端が冷却フィン２４ａに固定され、磁極頭部２５の外周面２５ａに密着しつつ周方向に沿い配置されている。リード線Ｌ１は支持線Ｌ２に巻き付けられる等しており、支持線Ｌ２により支持されている。【選択図】図２

Description

本発明は計測配線の支持構造に関し、回転子の外周面に配線される計測配線を、良好に支持することができるように工夫したものである。

突極形回転電機の回転子（突極形回転子）は、高速で回転すると共に高温になる（特許文献１参照）。このような突極形回転子の状況、例えば応力歪や発生温度を把握するために、突極形回転子に各種のセンサ（歪センサや、温度センサ等）を取り付けて、応力歪や温度を計測することが行われている。

特許第３４３１３６４号公報 特開２０１４−１９３００７号公報 特開平１１−１１８６２２号公報

ところで、センサには、センサで検出した検出信号を外部に伝送するための計測配線（以下「リード線」と称することもある）が接続されている。しかし、突極形回転子は高速で回転するため、リード線には、遠心力による荷重が作用し、リード線が切断するおそれがあった。

そこで、従来では、回転子の表面に溝や切り欠きを設けて、この溝内や切り欠き内にセンサやリード線を配置して、接着剤で固定すること等が考えられていた（特許文献２，３参照）。しかし、このように溝等を設けると、発生磁束が変化するおそれがあるという問題があった。

特に、突極形回転子の外周面（固定子の内周面に対向する湾曲面）に、リード線を配置する場合には、仮にリード線が切断等すると、切断等したリード線が固定子に接触する恐れがあった。また、突極形回転子の外周面に溝等を設け、この溝内にリード線を埋め込んだ場合には、溝を形成したことにより磁束が変化して、固定子に作用する磁束に大きな悪影響を与えてしまう可能性もあった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、突極形回転子の外周面に配線する計測配線（リード線）を、確実に支持することができると共に、磁束に悪影響を与えることのない、計測配線の支持構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、
磁極突部と磁極頭部を有する回転子鉄心が、回転軸に備えられており、前記磁極突部の周面に界磁巻線が配置されている突極形回転子において、
前記磁極頭部の外周面に密着しつつ周方向に沿い配置され、両端が前記突極形回転子に固定されている非導電性の支持線と、
前記突極形回転子に配置されたセンサに接続されており、少なくとも一部が、前記磁極頭部の外周面に配線される計測配線と、
前記計測配線のうち少なくとも前記磁極頭部の外周面に配線される部分を、前記支持線に固定する固定構造とを備えていることを特徴とする。

また本発明は、
前記固定構造は、前記支持線に前記計測配線を螺旋状に巻き付けた構造、または、前記支持線と前記計測配線を固定テープで巻き付けて固定した構造であることを特徴とする。

また本発明は、
前記磁極頭部の外周面には、径方向に延びる穴が形成されており、
前記センサは前記穴内に配置されており、
前記計測配線は、前記穴内に配置された前記センサに接続されており、
前記支持線は、その一端が前記穴内で固定されており、その他端が前記界磁巻線に固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、磁極頭部の外周面において、固定構造によりリード線が支持線に固定されて支持されるため、リード線の切断を防止することができる。また、支持線は、非導線性の線であるため、支持線を配置しても磁束に影響を与えることはない。

突極形回転電機を示す概略構成図。 突極形回転子の要部を示す構成図。 支持配線による計測配線の支持構造の一例を示す構成図。 支持配線による計測配線の支持構造の他の例を示す構成図。 冷却フィンにおけるリード線及び支持線の固定構造を示す構成図。

以下、本発明に係る計測配線の支持構造を、突極形回転電機の回転子に適用した実施例に基づき詳細に説明する。

先ず、突極形回転電機の構造を説明する。
図１に示すように、突極形回転電機１は、図示しないフレーム等に固定された略円筒状の固定子１０と、固定子１０の内周側に回転自在に保持された突極形回転子２０を有している。

突極形回転子２０の回転軸２１，回転子継鉄２２及び磁極突部２３は、一体的に形成されている。回転軸２１は、突極形回転子２０の回転中心となるものであって、その軸方向両端部が軸受（図示省略）により、回転可能に支持されている。回転軸２１の軸方向の中央部分には、回転子継鉄２２が、回転軸２１の周囲を覆いつつ軸方向に延在する状態で、一体的に形成されている。回転子継鉄２２の外周部のうち周方向に９０°ずれた位置には、磁極突部２３が一体的に形成されている。つまり、磁極突部２３は、回転子継鉄２２の外周部から径方向外側に向けて突出すると共に、周方向において等間隔で配置されている。

磁極突部２３の周面には、絶縁板（図示省略）を介して、界磁巻線（界磁コイル）２４が配置されている。界磁巻線２４は、板状をなす導体と板状をなす絶縁部材を径方向に交互に積層することによって構成されている。しかも、界磁巻線２４を構成する板状の導体のうち、積層方向に関して所定の間隔ごとのものは、磁極突部２３から見て外周側に伸びており、この伸びた導体部分が冷却フィン２４ａになっている。

磁極突部２３の頂面（径方向外側端面）には、磁極頭部２５が複数のボルト２６（図２参照）により固定されている。磁極頭部２５の外周面（固定子１０の内周面に対向する湾曲面）２５ａには、径方向に延びるボルト穴２５ｂが複数形成されており、このボルト穴２５ｂを介してボルト２６が、磁極頭部２５を磁極突部２３にボルト締めしている。磁極頭部２５の外周面２５ａは、湾曲面となっており、固定子１０の内周面との間に隙間（径方向に数ｍｍの隙間）が確保されている。
なお、磁極突部２３と磁極頭部２５により、磁極鉄心が形成されている。また、回転子継鉄２２と磁極突部２３と磁極頭部２５により、回転子鉄心が形成されている。

界磁巻線２４の頂面（径方向外側端面）と磁極頭部２５の内周側面（径方向内側端面）との間には、絶縁リング２７が介在されている。絶縁リング２７は、矩形（長方形状）の枠状体である。

なお、周方向に隣接した界磁巻線２４間には、コイル押さえ部材（図示省略）が、軸方向の複数箇所に設けられている。

次に、本実施例にかかる、計測配線の支持構造を説明する。
図２に示すボルト穴２５ｂ内には、各種のセンサ（歪センサや、温度センサ）が配置される。本例では、歪センサ３１を配置した例を、一例として説明する。歪センサ３１はボルト２６の頭部の頂面に取り付けられている。この歪センサ３１には、歪センサ３１により検出した検出信号を伝送するための、リード線Ｌ１が接続されている。このリード線Ｌ１は、後述する支持線Ｌ２により支持されつつ、磁極頭部２５の外周面２５ａに密着しつつ周方向に沿い配線され、冷却フィン２４ａの先端部分で緊縛され（詳細は後述）、回転軸２１側に向かって引き回されている。

支持線Ｌ２は、非導電性、高耐熱性で引張強度の高いワイヤ線であり、例えば、芳香族ポリアミド系樹脂からなる線材（登録商標名「ケブラー」）を採用している。ボルト穴２５ｂ内にはリング付ボルト３２が固定設置されている。支持線Ｌ２は、その一端がリング付ボルト３２に固定され、その他端が冷却フィン２４ａに固定され、磁極頭部２５の外周面２５ａに密着しつつ周方向に沿い配線されている。

リード線Ｌ１は、磁極頭部２５の外周面２５ａに密着しつつ配線されている部分では、支持線Ｌ２により支持されている。即ち、図３に示すように、支持線Ｌ２にリード線Ｌ１を螺旋状に巻きつけたり、図４に示すように、支持線Ｌ２とリード線Ｌ１を接触させて並べ両線Ｌ１，Ｌ２の外周面に固定テープであるガラステープ３３を螺旋状に巻き付けて固定して絶縁性樹脂（図示省略）で固めたりする、固定構造（リード線Ｌ１を支持線Ｌ２に固定する固定構造）により、支持線Ｌ２によりリード線Ｌ１を支持している。

なお、図３に示すように、支持線Ｌ２にリード線Ｌ１を螺旋状に巻きつける場合には、支持線Ｌ２として、非導電性、高耐熱性で引張強度が高いのみならず、非磁性特性を有するものを使用すれば、リード線Ｌ１に対する磁気的な悪影響を最小限にすることができる。

図５に示すように、冷却フィン２４ａには孔３４が形成されている。そして冷却フィン２４ａのうち最も外周側に位置する冷却フィン２４ａでは、支持線Ｌ２の他端が孔３４に挿入されて冷却フィン２４ａに緊縛・固着されている。

歪センサ３１から引き出されたリード線Ｌ１は、支持線Ｌ２により支持されつつ磁極頭部２５の外周面２５ａに密着して周方向に沿い配線された後は、図５に示すように、最外周側の冷却フィン２４ａに近づいたところで、支持線Ｌ２から分かれる。支持線Ｌ２から分かれたリード線Ｌ１は、各冷却フィン２４ａの先端部分に接触しながら、回転軸２１側に向かって引き回されている。
各冷却フィン２４ａの孔３４には、非導電性、高耐熱性の緊縛紐３５が挿入・設置されており、この緊縛紐３５が、回転軸２１側に向かって引き回されているリード線Ｌ１を、緊縛して固定している。

このように本例では、リード線Ｌ１は、磁極頭部２５の外周面２５ａに密着して周方向に沿い配線されている部分では、支持線Ｌ２により支持されている。このため、突極形回転子２０が高速で回転しても、リード線Ｌ１が切断する恐れがなくなる。また、支持線Ｌ２は、非導電性であるため、発生する磁束に悪影響を与えることはない。

本実施例では、磁極突部２３に磁極頭部２５をボルト付けしたタイプの突極形回転子２０を対象としたが、本発明は、磁極突部及び磁極頭部（つまり、磁極鉄心）が一体的に形成されているタイプの突極形回転子にも適用することができる。
また、センサとしては、歪センサ３１のみならず、他のタイプの各種のセンサのリード線を支持する場合にも、本発明を適用することができる。

本発明は、各種タイプの突極形回転子の磁極鉄心の外周面（固定子の内周面に対向する湾曲面）に、センサから引き出された計測配線（リード線）を配線する場合に、利用することができる。

１ 突極形回転電機
１０ 固定子
２０ 突極形回転子
２１ 回転軸
２２ 回転子継鉄
２３ 磁極突部
２４ 界磁巻線
２４ａ 冷却フィン
２５ 磁極頭部
２５ａ 外周面
２５ｂ ボルト穴
２６ ボルト
２７ 絶縁リング
３１ 歪センサ
３２ リング付ボルト
３３ ガラステープ
３４ 孔
３５ 緊縛紐
Ｌ１ 計測配線（リード線）
Ｌ２ 支持線

Claims (3)

1. 磁極突部と磁極頭部を有する回転子鉄心が、回転軸に備えられており、前記磁極突部の周面に界磁巻線が配置されている突極形回転子において、
   前記磁極頭部の外周面に密着しつつ周方向に沿い配置され、両端が前記突極形回転子に固定されている非導電性の支持線と、
   前記突極形回転子に配置されたセンサに接続されており、少なくとも一部が、前記磁極頭部の外周面に配線される計測配線と、
   前記計測配線のうち少なくとも前記磁極頭部の外周面に配線される部分を、前記支持線に固定する固定構造と、
   を備えていることを特徴とする計測配線の支持構造。
2. 請求項１において、
   前記固定構造は、前記支持線に前記計測配線を螺旋状に巻き付けた構造、または、前記支持線と前記計測配線を固定テープで巻き付けて固定した構造であることを特徴とする計測配線の支持構造。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記磁極頭部の外周面には、径方向に延びる穴が形成されており、
   前記センサは前記穴内に配置されており、
   前記計測配線は、前記穴内に配置された前記センサに接続されており、
   前記支持線は、その一端が前記穴内で固定されており、その他端が前記界磁巻線に固定されていることを特徴とする計測配線の支持構造。

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