特許 6335259 固定子、回転電機及び固定子の組み立て方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6335259

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】固定子、回転電機及び固定子の組み立て方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/04 20060101AFI20180521BHJP

   H02K 15/14 20060101ALI20180521BHJP

   H02K 15/12 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/04

   H02K15/14 Z

   H02K15/12 D

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-239355(P2016-239355)

(22)【出願日】2016年12月9日

【審査請求日】2016年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000195959

【氏名又は名称】西芝電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(72)【発明者】

【氏名】小野山 脩英

【審査官】 津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】 実公昭５９−０３０５９１（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 実開昭５９−０９２５６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−０５０７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０３７１４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／００− ５／２６

Ｈ０２Ｋ１５／１２

Ｈ０２Ｋ１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームと、
前記第１の凹み部に載置され、前記第１の凹み部の内周面との間に第１の隙間を有し、前記第１の凹み部の上面に溶接により固定された環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備する内フレームと、
前記第１の隙間に配置され、前記第１の凹み部の前記内周面及び前記第２の下壁部に接触する第１のスペーサと、
を具備する固定子。

【請求項2】

前記第２の上壁部は、前記第１の上壁部の内周面との間に第２の隙間を有し、
前記第２の隙間に配置された、前記第１の上壁部及び前記第２の上壁部に接触する第２のスペーサを備える
請求項１に記載の固定子。

【請求項3】

前記内フレームに固定される固定子鉄心、及び前記固定子鉄心に固定される固定子巻線を具備し、
前記内フレーム、前記固定子鉄心、及び前記固定子巻線の一体物は、絶縁材料が含浸された請求項１に記載の固定子。

【請求項4】

環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームと、前記第１の凹み部に載置され、前記第１の凹み部の内周面との間に第１の隙間を有し、前記第１の凹み部の上面に溶接により固定された環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備する内フレームと、前記第１の隙間に配置され、前記第１の凹み部の前記内周面及び前記第２の下壁部に接触する第１のスペーサと、前記内フレームに固定される固定子鉄心と、前記固定子鉄心に固定される固定子巻線と、を具備し、前記内フレーム、前記固定子鉄心、及び、前記固定子巻線の一体物は絶縁材料が含浸された固定子と、
前記固定子の内側に、前記固定子の軸心と同軸となる位置に配置された回転子と、
を具備する回転電機。

【請求項5】

環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームを設置場所に固定し、
環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備し、絶縁材料が含浸された固定子鉄心、固定子巻線、及び内フレームの一体物を、前記第１の上壁部の内側を通して前記外フレーム内に挿入し、
前記第２の下壁部を、上方から前記第１の凹み部に載置し、
前記内フレームを、前記外フレームと同軸となるよう位置を調整し、
前記第１の凹み部の内周面と前記第２の下壁部の外周面との間の第１の隙間に第１のスペーサを設置して前記内フレームを前記外フレームに径方向に固定し、
前記第１の凹み部の上面と前記第２の下壁部の下面とを溶接する
固定子の組み立て方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外フレーム及び内フレームを有する固定子、この固定子を有する回転電機、並びに固定子の組み立て方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回転電機として、回転子及び固定子が、その軸心が上下方向に平行となる姿勢で配置され、水車により回転子を回転する立形水車発電機が知られている。このような立形水車発電機の固定子は、上端部及び下端部を構成する環状のプレートを有するフレームに、固定子鉄心及び絶縁材料が含浸された固定子巻線が固定される。また、このフレームは、径方向外側部分を構成する外フレーム、及び外フレーム内に固定される内フレームを有する構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

また、固定子巻線の冷却性能を向上する為に、固定子巻線のみに絶縁材料を含浸するのではなく、内フレーム、固定子鉄心、及び固定子巻線の一体物に、絶縁材料を含浸することが行われている。この一体物に絶縁材料を含浸することにより、固定子巻線及び固定子鉄心間に絶縁材料が介在され、固定子巻線で発生した熱が絶縁材料により固定子鉄心に伝導されるので、固定子巻線が効率よく冷却される。

【0004】

このように構成された、内フレーム、固定子鉄心、及び固定子巻線の一体物は、発電機の設置場所となる例えば建屋で外フレームに固定される。具体的には、内フレームの上壁部が外フレームの上壁部に嵌まり、内フレームの下壁部が所謂印籠構造により外フレームの下壁部に係合される。そして、これら上壁部同士、及び下壁部同士が溶接により固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実公昭５９−３０５９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した、外フレーム及び内フレームを有する固定子には、以下の問題があった。即ち、内フレームの上壁部及び下壁部に付着した絶縁材料を完全に除去することは難しく、残った絶縁材料により内フレームを外フレーム内に挿入しにくくなる為、固定子の組立作業の作業性が悪いという問題がある。

【0007】

この問題を解決する為に、内フレームの上壁部と外フレームの上壁部との間の隙間を大きくし、内フレームの下壁部と外フレームの下壁部との間の隙間を大きくすることも考えられるが、隙間を大きくすることにより、内フレームを外フレームに溶接する際に内フレームの位置がずれる虞がある。

【0008】

そこで本発明は、内フレームの位置ずれを防止しつつ、組立作業の作業性を向上することが可能な固定子、及びこの固定子を有する回転電機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の固定子及び回転電機は、次のように構成されている。
本発明の一態様として、固定子は、環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームと、前記第１の凹み部に載置され、前記第１の凹み部の内周面との間に第１の隙間を有し、前記第１の凹み部の上面に固定された環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備する内フレームと、前記第１の隙間に配置され、前記第１の凹み部の前記内周面及び前記第２の下壁部に接触する第１のスペーサと、を備える。

【0010】

本発明の一態様として、回転電機は、環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームと、前記第１の凹み部に載置され、前記第１の凹み部の内周面との間に第１の隙間を有し、前記第１の凹み部の上面に固定された環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備する内フレームと、前記第１の隙間に配置され、前記第１の凹み部の前記内周面及び前記第２の下壁部に接触する第１のスペーサと、前記内フレームに固定される固定子鉄心と、前記固定子鉄心に固定される固定子巻線と、を具備し、前記内フレーム、前記固定子鉄心、及び、前記固定子巻線の一体物は絶縁材料が含浸された固定子と、前記固定子の内側に、前記固定子の軸心と同軸となる位置に配置された回転子と、を備える。

【0011】

本発明の一態様として、固定子の組み立て方法は、環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームを設置場所に固定し、
環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備し、絶縁材料が含浸された固定子鉄心、固定子巻線、及び内フレームの一体物を、前記第１の上壁部の内側を通して前記外フレーム内に挿入し、前記第２の下壁部を、上方から前記第１の凹み部に載置し、前記内フレームを、前記外フレームと同軸となるよう位置を調整し、前記第１の凹み部の内周面と前記第２の下壁部の外周面との間の第１の隙間に第１のスペーサを設置して前記内フレームを前記外フレームに径方向に固定し、前記第１の凹み部の上面と前記第２の下壁部の下面とを溶接する。

【発明の効果】

【0012】

内フレームの位置ずれを防止しつつ、組立作業の作業性を向上することが可能な固定子、この固定子を有する回転電機、及び固定子の組み立て方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る発電機の要部構成を示す断面図。

【図2】同発電機に用いられる固定子の要部を示す断面図。

【図3】同固定子の要部を示す断面図。

【図4】同固定子を示す平面図。

【図5】同固定子の外フレーム構成部の周方向一端を示す断面図。

【図6】同固定子の要部を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の一実施形態に係る発電機１０を、図１乃至図６を用いて説明する。図１は、発電機１０の要部構成を示す断面図である。図２は、発電機１０の固定子２０の要部を示す断面図である。図３は、固定子２０の要部を示す断面図である。図３は、具体的には、第１の隙間Ｓ１及びその近傍を示している。図４は、固定子２０を示す平面図である。図５は、固定子２０の外フレーム構成部３７の周方向一端を示す断面図。図６は、固定子２０の要部を示す平面図である。図６は、具体的には、第１の隙間Ｓ１及びその近傍を示している。

【0015】

発電機１０は、回転電機の一例である。発電機１０は、図１に示すように、例えば、固定子２０及び回転子６０の軸心が上下方向Ｖに平行な姿勢で配置され、水車により回転子６０が回転される立形水車発電機である。上下方向Ｖは、重力が作用する方向を下方向として設定されている。発電機１０は、この発電機１０が設置される設置場所１に固定された固定子２０、固定子２０内に配置された回転子６０、回転子６０に固定された回転軸７０、水力により駆動して回転軸７０を回転する水車を有している。発電機１０が設置される設置場所１には、中心線Ｃが設定されている。発電機１０は、その製造過程で、固定子２０の軸心が中心線Ｃと同軸となる位置に設置され、回転子６０の軸線が中心線Ｃと同軸となる位置に設置される。中心線Ｃは、上下方向Ｖに平行である。

【0016】

固定子２０は、図２に示すように、下壁部２１ａ及び上壁部２１ｂを有するフレーム２１、このフレーム２１に固定された環状の固定子鉄心２３、並びに、固定子鉄心２３に固定された複数の固定子巻線２４を有している。

【0017】

フレーム２１は、具体的には、外縁からその径方向の中途部までの部分を構成する外フレーム３０、径方向の中途部から内縁までの部分を構成する内フレーム４０、並びに、外フレーム３０及び内フレーム４０の間に配置された複数の第１のスペーサ５１及び複数の第２のスペーサ５８を有している。

【0018】

外フレーム３０は、下壁部２１ａの一部を構成する環状の第１の下壁部３１、第１の下壁部３１の上面３１ａに固定された複数の第１の支持部材３３、及び複数の第１の支持部材３３の上端に固定され、上壁部２１ｂの一部を構成する環状の第１の上壁部３４を有している。

【0019】

第１の下壁部３１は、外フレーム３０の下壁部を構成する。第１の下壁部３１は、環状の板状に形成されている。第１の下壁部３１は、その軸心が中心線Ｃと同軸となる設置場所１の位置に固定される。図３に示すように、第１の下壁部３１の上面３１ａには、内周面３１ｂから径方向の中途部までの範囲に、断面矩形の環状の第１の凹み部３５が形成されている。

【0020】

第１の凹み部３５は、本実施形態では、上面３１ａの内周部に形成されている。第１の凹み部３５の内周面３５ａは、第１の下壁部３１の外径よりも小径である。第１の凹み部３５の内径は、内周面３５ａの径である。第１の下壁部３１は、例えば、一対の半環状に形成された第１の下壁部構成部材３２が、後述する板部材３８を介して固定されることにより、形成されている。

【0021】

複数の第１の支持部材３３は、上面３１ａの第１の凹み部３５より径方向外側の部分に、周方向に並んで固定されている。複数の第１の支持部材３３は、軸方向に延びている。

【0022】

第１の上壁部３４は、複数の第１の支持部材３３の上端に固定されている。第１の上壁部３４は、環状の板状に形成されている。第１の上壁部３４は、複数の第１の支持部材３３に固定されることにより、上壁部を構成する。第１の上壁部３４は、第１の下壁部３１と同軸に配置されている。第１の上壁部３４は、例えば、一対の半環状に形成された第１の上壁部構成部材３４ａが、後述する板部材３８を介して固定されることにより、形成されている。

【0023】

板部材３８は、図５に示すように、第１の上壁部構成部材３４ａの周方向の一端から第１の下壁部構成部材３２の上面まで延びる板状に形成されており、第１の上壁部構成部材３４ａの周方向の一端、及び第１の支持部材３３に固定されている。板部材３８は、第１の凹み部３５の径方向外側に配置されている。板部材３８は、この板部材３８を貫通する孔３９が複数形成されている。孔３９は、ボルトを配置可能に形成されている。一対の外フレーム構成部３７は、孔３９内に配置されたボルト、及びこのボルトに螺合するナットによって締結され、固定される。

【0024】

このように、第１の下壁部構成部材３２及び第１の上壁部構成部材３４ａを有する一体物により、外フレーム構成部３７が形成される。外フレーム３０は、一対の外フレーム構成部３７が、互いに対向して接触する一対の板部材３８の孔３９にボルトを通してこのボルトにより固定されることにより構成される。このとき、一対の第１の下壁部構成部材３２の周方向端面は、互いに当接される。なお、本実施形態では、第１の下壁部３１は、一対の第１の下壁部構成部材３２が板部材３８を介して接続されることにより、環状に形成されている。しかしながら、第１の下壁部３１は、一対の第１の下壁部構成部材３２のように複数の部材を組み合わせることにより構成されることに限定されない。他の例では、第１の下壁部３１は、１つの環状の部材から形成されてもよい。第１の上壁部３４は、一対の第１の上壁部構成部材３４ａが板部材３８を介して接続されることにより、環状に形成されている。しかしながら、第１の上壁部３４は、一対の第１の上壁部構成部材３４ａ及び板部材３８のように複数の部材を組み合わせることにより構成されることに限定されない。他の例では、第１の上壁部３４は、１つの環状の部材から形成されてもよい。

【0025】

内フレーム４０は、図２に示すように、下壁部２１ａの一部を構成する環状の第２の下壁部４１、第２の下壁部４１の上面４２に固定された複数の第２の支持部材４３、及び第２の支持部材４３の上端に固定され、上壁部２１ｂの一部を構成する環状の第２の上壁部４４を有している。

【0026】

第２の下壁部４１は、内フレーム４０の下側端壁部を構成する。第２の下壁部４１は、例えば第１の下壁部３１よりも厚い、環状の板状に形成されている。なお、第２の下壁部４１の厚みは、第１の下壁部３１の厚みよりも厚いことに限定されない。第２の下壁部４１は、その軸心を中心線Ｃと同軸に配置している。図３に示すように、第２の下壁部４１の外径は、第１の下壁部３１の内径より大きく、第１の凹み部３５の内径よりも小さい。第２の下壁部４１及び第１の下壁部３１は、第２の下壁部４１の外周面４１ａと内周面３５ａとの間に、第１のスペーサ５１を配置可能な第１の隙間Ｓ１を有する。

【0027】

第２の下壁部４１の外径及び第１の凹み部３５の内径は、第２の下壁部４１を第１の凹み部３５上に載置するときに、内フレーム４０に付着した後述する絶縁材料が、第１の凹み部３５の内周面３５ａと上面３１ａの第１の凹み部３５より径方向外側の部分との間の稜部に干渉することがない径に設定されている。

【0028】

第２の下壁部４１の外周面４１ａから第２の下壁部４１の下面４５の径方向の中途部までの範囲に、第１の凹み部３５の上面３６の一部に載置される、断面矩形の第２の凹み部４６が形成されている。第２の凹み部４６は、第２の下壁部４１と同軸に形成されている。第２の凹み部４６は、例えば、下面４５の外周部に形成されている。第２の凹み部４６の外周面４６ａの外径は、第１の下壁部３１の内径よりも小さい。第２の凹み部４６の外径は、外周面４６ａの径である。

【0029】

第２の凹み部４６の外周面４６ａは、第１の下壁部３１の内周面３１ｂとの間に隙間Ｓ３を有する。外周面４６ａは、外周面４１ａよりも小径である。第２の凹み部４６の外径及び第１の下壁部３１の内径は、第２の下壁部４１を第１の凹み部３５上に載置する際に、第２の下壁部４１に付着した後述する絶縁材料が、第１の凹み部３５の上面３６と第１の下壁部３１の内周面３１ｂとの間の稜部に干渉しない径に設定されている。下面４７は、第１の凹み部３５の上面３６に、溶接により固定される。

【0030】

第２の支持部材４３は、図２に示すように、軸方向に延びている。第２の支持部材４３は、第２の上壁部４４を第２の下壁部４１に支持可能であり、さらに、固定子鉄心２３が固定可能に形成されている。第２の支持部材４３は、具体的には、第２の下壁部４１の上面４２に、周方向に等間隔離間して複数並んで固定されている。複数の第２の支持部材４３の内側には、固定子鉄心２３が配置される。すなわち、複数の第２の支持部材４３の径方向内側端が、環状に形成された固定子鉄心２３の外周面に当接することにより、固定子鉄心２３が固定される。なお、第２の支持部材４３に加えて、固定子鉄心２３を固定可能な別の支持部が形成されてもよい。

【0031】

第２の上壁部４４は、複数の第２の支持部材４３の上端に固定されている。第２の上壁部４４は、例えば第１の上壁部３４よりも厚い、環状の板状に形成されている。なお、第２の上壁部４４は、第１の上壁部３４より厚いことに限定されない。第２の上壁部４４は、複数の第２の支持部材４３に固定されることにより、内フレーム４０の上壁部を構成する。

【0032】

第２の上壁部４４は、第２の下壁部４１と同軸に配置されている。第２の上壁部４４の外径は、第１の上壁部３４の内径よりも小さい。第２の上壁部４４の外周面４４ａ、及び第１の上壁部３４の内周面３４ｂは、間に、第２のスペーサ５８を配置可能な第２の隙間Ｓ２を有している。第１の上壁部３４の内径及び第２の上壁部４４の外径は、内フレーム４０を外フレーム３０に挿入する際に、内フレーム４０に付着した絶縁材料が、第１の上壁部３４の内周面３４ｂと第１の上壁部３４の上面３４ｃとの間の稜部に干渉することがない径に設定されている。

【0033】

複数の第１のスペーサ５１は、第１の隙間Ｓ１に配置される。複数の第１のスペーサ５１は、周方向に離間して配置されている。複数の第１のスペーサ５１は、図６に示すように、例えば、直方体状のブロックである。複数の第１のスペーサ５１は、第１の凹み部３５の内周面３５ａ及び第２の下壁部４１の外周面４１ａに接触することにより、第２の下壁部４１を、中心線Ｃと同軸となる位置に径方向に固定可能に形成されている
複数の第１のスペーサ５１は、図３及び図６に示すように、底面５２、上面５６、設置されたときに内周面３５ａに対向する外面５３、設置されたときに外周面４１ａに対向する内面５４、並びに、外面５３及び上面５６に連続する一対の側面５５を有している。複数の第１のスペーサ５１は、底面５２が第１の凹み部３５の上面３６に載置され、外面５３及び側面５５の間の稜部５７が、第１の凹み部３５の内周面３５ａに接触し、内面５４が第２の下壁部４１の外周面４１ａに接触する。

【0034】

複数の第２のスペーサ５８は、図２に示すように、第２の隙間Ｓ２に配置される。第２のスペーサ５８は、第２の隙間Ｓ２に上方から差し込み可能に形成された楔である。複数の第２のスペーサ５８が第２の隙間Ｓ２に差し込まれることにより、第２の上壁部４４が第２のスペーサ５８を介して第１の上壁部３４の内側に嵌合するので、第１の上壁部３４及び第２の上壁部４４が固定される。

【0035】

第２のスペーサ５８は、内周面３４ｂに対向する曲面５８ａ、及び外周面４４ａに接触する曲面５８ｂを有している。第２のスペーサ５８は、その断面形状が、曲面５８ａ及び曲面５８ｂの間の長さが先端に向かうにつれて小さくなる三角形状に形成されている。曲面５８ａは、内周面３４ｂに沿う曲面に形成されている。曲面５８ａは、具体的には、曲面５８ｂとの間の長さが最も長くなる一端の曲率半径が、内周面３４ｂの曲率半径よりも大きく、曲面５８ｂとの間の長さが最も小さい他端の曲率半径が、内周面３４ｂの曲率半径も小さく形成されている。さらに、曲面５８ａは、曲面５８ｂとの間の長さが最も小さい他端の曲率半径が、曲面５８ｂの曲率半径と同じまたは若干大きい。なお、曲面５８ａの曲率中心は、第２のスペーサ５８が第２の隙間Ｓ２内に設置されると、内周面３４ｂの曲率中心と同軸となる。曲面５８ａの曲率半径は、上述の一端から他端にかけて、次第に小さくなる。このように形成された曲面５８ａは、内周面３４ｂ及び第１の上壁部３４の上面３４ｃの間の稜部に接触する。

【0036】

曲面５８ｂは、外周面４４ａに沿う曲面に形成されている。曲面５８ｂは、具体的には、外周面４４ａの曲率半径と同じまたは若干大きい曲率半径を有する。このように形成された曲面５８ｂは、外周面４４ａに面接触する。なお、曲面５８ｂの曲率中心は、曲面５８ａと同軸であり、第２のスペーサ５８が第２の隙間Ｓ２内に設置されると、外周面４４ａと同軸となる。なお、第２のスペーサ５８の曲面５８ａ及び曲面５８ｂは、上述のように形成されることに限定されない。他の例では、曲面５８ａ及び曲面５８ｂは、同じ曲率半径を有し、曲率中心を同軸とする曲面に形成されてもよい。この場合、曲面５８ａ及び曲面５８ｂの曲率半径は、外周面４４ａの径と同じまたは若干大きくてもよい。または、第２のスペーサ５８は、内周面３４ｂに対向する面、及び外周面４４ａに対向する面が、平面となる楔形状に形成されてもよい。

【0037】

固定子鉄心２３は、内フレーム４０の周方向に複数並ぶ第２の支持部材４３の内側に配置され、これら複数の第２の支持部材４３により固定される。固定子鉄心２３は、例えば、扇形の鉄心板を複数積層されたものが一対の押え板により挟持された構造を有している。本実施形態では、この一対の押え板として、固定子鉄心２３の上端を支持する押え板２３ａ、及び固定子鉄心２３の下端を支持する第２の下壁部４１が用いられている。すなわち、第２の下壁部４１は、押え板としても用いられる。固定子巻線２４は、図２に示すように、固定子鉄心２３に固定される。固定子巻線２４は、回転子６０の回転により交流電流を発生可能に構成されている。

【0038】

回転子６０は、図１に示すように、その軸心が中心線Ｃと同軸に配置される。回転軸７０は、回転子６０と同軸に配置されている。回転軸７０が回転することにより、回転子６０が一体に回転する。

【0039】

このように構成された固定子２０の設置場所への搬送の一例、及び固定子２０の組み立て作業の一例を説明する。
固定子２０は、外フレーム３０から、内フレーム４０、固定子鉄心２３、及び固定子巻線２４の一体物が分離した状態で、設置場所に搬送される。外フレーム３０は、外フレーム構成部３７が分離した状態で、設置場所１に搬送される。

【0040】

内フレーム４０、固定子鉄心２３、及び固定子巻線２４は、工場で一体に組み付けられてワニス等の絶縁材料が含浸された後、搬送される。具体的には、固定子鉄心２３に固定子巻線２４が固定され、固定子鉄心２３及び固定子巻線２４の一体物が内フレーム４０の第２の支持部材４３間に固定される。そして、一体に組みつけられた、内フレーム４０、固定子鉄心２３、及び固定子巻線２４に、ワニス等の絶縁材料が含浸される。含浸する手段の一例として、真空含浸が用いられる。含浸作業が完了すると、不要な絶縁材料を除去する除去作業が行われる。不要な絶縁材料は、例えば、固定子巻線２４の絶縁に寄与しない絶縁材料、固定子巻線２４及び固定子鉄心２３の間に介在していない絶縁材料である。

【0041】

設置場所１では、一対の外フレーム構成部３７がボルト及びナットにより締結されて外フレーム３０が構成される。外フレーム３０は、その軸心が設置場所の中心線Ｃと一致する位置に固定される。

【0042】

内フレーム４０、固定子鉄心２３、及び固定子巻線２４の一体物は、例えば外フレーム３０が設置場所１に固定された後に、外フレーム３０に固定される。具体的には、内フレーム４０は、外フレーム３０の第１の上壁部３４の内側を通して上方から挿入され、第１の下壁部３１の第１の凹み部３５上に載置される。

【0043】

内フレーム４０の第２の下壁部４１が第１の凹み部３５の上面３６上に載置されると、内フレーム４０の軸心を設置場所１の中心線Ｃと同軸となるように、即ち、外フレーム３０と同軸とするように、内フレーム４０の位置を調整する。この調整が完了すると、複数の第１のスペーサ５１を第１の隙間Ｓ１に設置する。具体的には、複数の第１のスペーサ５１を、第１の凹み部３５の内周面３５ａ、第１の凹み部３５の上面３６、及び第２の下壁部４１の外周面４１ａに接触させる。

【0044】

複数の第１のスペーサ５１が上述のように設置されることにより、内フレーム４０は、その軸心が中心線Ｃと同軸となる位置に、径方向に固定される。次に、第２のスペーサ５８を第２の隙間Ｓ２に差し込む。第２の隙間Ｓ２に第２のスペーサ５８が差し込まれることにより、内フレーム４０は、その軸心が中心線Ｃと同軸となる位置に、径方向に外フレーム３０に固定される。

【0045】

複数の第１のスペーサ５１及び複数の第２のスペーサ５８が設置され、内フレーム４０が外フレーム３０に径方向に固定されると、第２の下壁部４１の第２の凹み部４６の下面４７を第１の下壁部３１の第１の凹み部３５の上面３６に溶接により固定する。第２の下壁部４１及び第１の下壁部３１が固定されることにより、固定子２０の組み立て作業が完了する。

【0046】

このように構成された発電機１０は、第１の下壁部３１の第１の凹み部３５の内周面３５ａ、及び第２の下壁部４１の外周面４１ａの間に第１の隙間Ｓ１を有し、第１の上壁部３４の内周面３４ｂ及び第２の上壁部４４の外周面４４ａの間に第２の隙間Ｓ２を有することにより、外周面４１ａ及び外周面４４ａに絶縁材料が付着していても、内フレーム４０をスムーズに外フレーム３０内に挿入できる。

【0047】

さらに、第１のスペーサ５１及び第２のスペーサ５８を設置することにより、第１の下壁部３１及び第２の下壁部４１を溶接する際に内フレーム４０の位置がずれることを防止できる。これらのことから、発電機１０は、内フレーム４０の位置がずれることを防止しつつ、固定子２０の組み立て作業の作業性を向上することができる。

【0048】

さらに、第２のスペーサ５８が楔状に形成されることにより、第２のスペーサ５８の取り付けは、第２のスペーサ５８を第２の隙間Ｓ２内に差し込むだけよいので、固定子２０の組み立て作業の作業性を向上することができる。

【0049】

なお、本実施形態では、第１のスペーサ５１は、想定される第１の隙間Ｓ１の大きさに合わせてあらかじめ形成されているが、これに限定されない。第１のスペーサ５１は、その大きさを調整できるように、想定される第１の隙間Ｓ１よりも大きく形成されてもよい。第１のスペーサ５１が大きく形成されることにより、例えば稜部５７を削ることによって、第１のスペーサ５１を第１の隙間Ｓ１に合わせて調整することができる。第２のスペーサ５８も同様に、想定される第２の隙間Ｓ２より少し大きく形成されてもよい。そして、第２のスペーサ５８も、削ることにより、その大きさが調整されてもよい。

【0050】

また、発電機１０は、第２のスペーサ５８を有しているが、これに限定されない。第１のスペーサ５１のみで内フレーム４０の位置ずれを防止できる場合は、第２のスペーサ５８は用いなくてもよい。

【0051】

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求範囲に記載された発明を付記する。
［１］
環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームと、
前記第１の凹み部に載置され、前記第１の凹み部の内周面との間に第１の隙間を有する環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備する内フレームと、
前記第１の隙間に配置され、前記第１の下壁部及び前記第２の下壁部に接触する第１のスペーサと、
を具備する固定子。
［２］
前記第２の上壁部は、前記第１の上壁部の内周面との間に第２の隙間を有し、
前記第２の隙間に配置された、前記第１の上壁部及び前記第２の上壁部に接触する第２のスペーサを備える
［１］に記載の固定子。
［３］
前記内フレームに固定される固定子鉄心、及び前記固定子鉄心に固定される固定子巻線を具備し、
前記内フレーム、前記固定子鉄心、及び前記固定子巻線の一体物は、絶縁材料が含浸された［１］に記載の固定子。
［４］
環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームと、前記第１の凹み部に載置され、前記第１の凹み部の内周面との間に第１の隙間を有する環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備する内フレームと、前記第１の隙間に配置され、前記第１の下壁部及び前記第２の下壁部に接触する第１のスペーサと、を具備する固定子と、
前記固定子の内側に配置された回転子と、
を具備する回転電機。
［５］
環状に形成され、かつ、内周面から上面の径方向の中途部の範囲に環状の第１の凹み部が形成された第１の下壁部、前記上面に設けられた第１の支持部、及び環状に形成され、前記第１の支持部に支持された第１の上壁部を具備する外フレームを設置場所に固定し、
環状の第２の下壁部、前記第２の下壁部の上面に設けられた第２の支持部、前記第２の支持部に支持されて前記第１の上壁部の内側に配置された環状の第２の上壁部を具備する内フレームを、前記第１の上壁部の内側を通して前記外フレーム内に挿入し、
前記第２の下壁部を、上方から前記第１の凹み部に載置し、
前記内フレームを、前記外フレームと同軸となるよう位置を調整し、
前記第１の凹み部の内周面と前記第２の下壁部の外周面との間の第１の隙間に第１のスペーサを設置して前記内フレームを前記外フレームに径方向に固定し、
前記１の凹み部の上面と前記第２の下壁部の下面とを溶接する
固定子の組み立て方法。

【符号の説明】

【0052】

１０…発電機（回転電機）、２０…固定子、２１…フレーム、２１ａ…下壁部、２１ｂ…上壁部、２３ａ…押え板、２３…固定子鉄心、２４…固定子巻線、３０…外フレーム、３１…第１の下壁部、３１ａ…上面、３１ｂ…内周面、３２…第１の下壁部構成部材、３３…第１の支持部材（第１の支持部）、３４…第１の上壁部、３４ａ…第１の上壁部構成部材、３４ｂ…内周面、３４ｃ…上面、３５…第１の凹み部、３５ａ…内周面、３６…上面、３７…外フレーム構成部、３８…板部材、３９…孔、４０…内フレーム、４１…第２の下壁部、４１ａ…外周面、４２…上面、４３…第２の支持部材（第２の支持部）、４４…第２の上壁部、４４ａ…外周面、４５…下面、４６…第２の凹み部、４６ａ…外周面、４７…下面、５１…第１のスペーサ、５２…底面、５３…外面、５４…内面、５５…側面、５６…上面、５７…稜部、５８…第２のスペーサ、５８ａ…曲面、５８ｂ…曲面、６０…回転子、７０…回転軸、Ｓ１…第１の隙間、Ｓ２…第２の隙間、Ｓ３…第３の隙間、Ｃ…中心線、Ｖ…上下方向。

【要約】

【課題】内フレームの位置ずれを防止しつつ、組立作業の作業性を向上することが可能な固定子、及びこの固定子を有する回転電機を提供すること。
【解決手段】固定子２０は、上面３１ａに環状の第１の凹み部３５が形成された第１の下壁部３１、第１の支持部材３３、及び第１の支持部材３３に設けられた第１の上壁部３４を備える外フレーム３０と、第１の凹み部３５に固定され、第１の凹み部３５の内周面３５ａとの間に第１の隙間Ｓ１を有する第２の下壁部４１、第２の支持部材４３、第２の支持部材４３に設けられて第１の上壁部３４の内側に配置され、第１の上壁部３４の内周面３４ｂとの間に第２の隙間Ｓ２を有する環状の第２の上壁部４４を備える内フレーム４０と、第１の隙間Ｓ１に配置された第１のスペーサ５１と、を備える。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】