JP2009011059A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】エンドプレート１７の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗を軽減して、通風量を増加させ、回転子コイルの冷却性能を向上させる。
【解決手段】固定子の内側に配設された回転子２には回転子コイル１０を保持するための保持リング１１が設けられ、この保持リング１１の内周側には通風路を形成するための複数のローターバッフル１２が配設されており、更に回転子２には冷却ガスを回転電機内において循環させるためのファン３が設けられており、ローターバッフル１２における冷却ガス流れの入口側表面には案内板１６を設置し、案内板１６には回転子２の回転方向Ｂに対してその遅れ側にテーパー部１６ａを設ける。
【選択図】図５

Description

この発明は回転電機の回転子構造に関するものであり、特に回転子に形成された冷却ガス通風路における入口の風抵抗を低減させ、回転子における通風路を流れる風の風量を増加させるための構造に関するものである。

従来の回転電機においては、ガス冷却器で冷やされた冷却ガスはファンによって圧送され、固定子コイルエンド室に流れ込み、そこで大きく二つの経路に別れ、一つの流れは固定子コイルエンドを冷却して、固定子鉄心と回転子鉄心間の空隙に流れる。

もう一つの流れは、回転子鉄心に設置された回転子コイルを冷却する為に保持リングの内部へ流れ込み、回転子コイルエンド並びに回転子コイル直線部を冷却した後、固定子鉄心と回転子鉄心間の空隙に流れ込み、前者の流れと合流する。合流した冷却ガスは固定子鉄心及び固定子コイルを冷却した後、ガス冷却器へ送られる。

そして、保持リングにおける回転子エンドプレートの内周側の円周上には、冷却ガスの通風路入口となる空間部分を設けるとともに、保持リング内側の回転子コイルエンド下部に区切られた空間部分とを設けるためにローターバッフルが並んで配置されており、このローターバッフルは冷却ガスの進入を阻止している。

また、冷却空気流入通路において、流れ方向に対しロータ巻線へ向かって２つのフローカスケードが備えられており、それぞれのフローカスケード段は、リング状の支持体の内周に配置された多数の回転羽根を備えているものがあった（特許文献１参照）。

特開平１０−２０１１７６号公報

従来の回転電機の回転子構造は以上のように構成されているので、冷却ガスの通風路を形成するために設置されるローターバッフルは、回転子コイルへ流れる冷却ガスの通風路入口において、冷却ガスの流れを阻害してしまう。従って回転子の回転時にはローターバッフルは冷却ガスの流れに対して抵抗することとなり、通風路へ流れる風量が制限されるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、案内板にテーパー構造を形成することによって、冷却ガスの流れに対する抵抗を低減し、回転子コイルの冷却性能を向上させることを目的とするものである。

この発明に係る回転電機は、固定子コイルが巻回された固定子と、固定子の内側に配設された回転子と、回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、回転子に設けられたファンとを有するものであって、仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部が設けられた案内板を設置したものである。

この発明に係る回転電機によれば、固定子コイルが巻回された固定子と、固定子の内側に配設された回転子と、回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、回転子に設けられたファンとを有するものであって、仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部が設けられた案内板を設置したので、回転子が回転方向に回転するとき、冷却ガスがテーパー部に沿ってスムーズに流れることになり、円筒物の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイルの冷却性能を向上させることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図、図２は回転子部分を示す斜視図、図３は回転子部分を示す断面図である。図１においては、回転電機の固定子枠内部における冷却ガスの通風循環経路が示されている。

回転電機においては、固定子枠１内に封入されたガス（水素もしくは空気）の循環によって各部が冷却されている。回転子２にはファン３が設置されており、回転子２が回転するときにガスはファン３によって回転電機内部を循環するように構成されている。

ガス冷却器４で冷やされた冷却ガスは、ファン３によって送り出され、固定子コイルエンド室５に流れ込む。そこで大きく二つの経路に別れ、一つの流れは固定子コイルエンド６を冷却して固定子鉄心７と回転子鉄心８間の空隙９に流れ込む。

もう一つの流れは、回転子鉄心８に設置された回転子コイル１０を冷却する為に保持リング１１の内部へ流れ込み、ローターバッフル１２により形成された通風路に導かれ、更には回転子鉄心８に設けられた回転子鉄心内通風路１３及びスロット内に導かれることによって回転子コイルエンド１０ａ並びに回転子コイル直線部１０ｂを冷却した後、固定子鉄心７と回転子鉄心８間の空隙９に流れ込み前者の流れと合流する。

合流した冷却ガスは固定子鉄心７、固定子コイルを冷却した後、ガス冷却器４へ送られる。なお、保持リング１１は回転子コイル１０などを保持するために設けられているものであり、また保持リング１１内部には仕切り板１４及び絶縁バッフル１５等が設けられている。

図４は図１におけるＸ部を示す斜視図であり、後述の案内板１６を取り外した状態を示している。保持リング１１における回転子エンドプレート１７の内周側の円周上には、ローターバッフル１２が並んで設置されている。そしてローターバッフル１２なる構造物によって、冷却ガスの通風路が区切られて形成されており、回転子コイル１０が冷却されるようになっている。

図５は回転子部分を示す正面図、図６は図５におけるＡ−Ａ線断面図、図７は案内板を示す斜視図である。案内板１６は回転子エンドプレート１７の内周側に設置されたローターバッフル１２における冷却ガス流れの入口側表面にボルトによって締結することによって設置される。

冷却ガスはローターバッフル１２の間、すなわち案内板１６の間を通過する。案内板１６には回転子の回転方向Ｂに対して、回転方向の遅れ側にテーパー部１６ａが設けられている。

このように構成することにより、回転子が回転方向Ｂに回転するとき、冷却ガスがテーパー部１６ａに沿ってスムーズに流れることになり、エンドプレート１７の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイルの冷却性能を向上させることができる。

なお、上記説明においては、ガス冷却器４によって固定子枠１内に封入されたガスを冷却する場合について説明したが、固定子枠１などに通風孔を設け、外部からの風の流れによって回転子コイル１０を冷却するようにしても良い。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図であり、図６に対応する断面図である。本実施形態においては、実施の形態１に示したような案内板を設置することなく、ローターバッフル１２における風の流れの入口側表面であって、回転子の回転方向Ｂに対して、回転方向の遅れ側に直接テーパー部２１を設けたものである。

以上のように構成することにより、回転子が回転方向Ｂに回転するとき、冷却ガスがテーパー部２１に沿ってスムーズに流れることになり、エンドプレート１７の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイル１０の冷却性能を向上させることができるとともに、実施の形態１の場合に比べて案内板が不要となって部品点数を削減することができるので、コストを削減することができる。

実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図であり、図６に対応する断面図である。本実施形態においては、実施の形態１に示したような案内板１６とは形状の違った案内板３１を設置したものである。

図９において、回転子の回転方向Ｂに対して、回転方向の遅れ側にテーパー部３１ａを設置するとともに、更に回転方向の進み側に突出部３１ｂを設置したものである。

以上のように構成することにより、回転子が回転方向Ｂに回転するとき、冷却ガスが突出部３１ｂ及びテーパー部３１ａに沿ってスムーズに流れることになり、エンドプレート１７の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、回転子回転時における通風路を流れる風量をより増加させることができ、回転子コイル１０の冷却性能を更に向上させることができる。

なお、上記においては、案内板３１に突出部３１ｂを設けた場合について説明したが、図８に示された構造においても、回転方向の進み側に突出部を設けるようにしても良い。このように構成することにより、回転子回転時における通風路を流れる風量をより増加させることができ、回転子コイル１０の冷却性能を更に向上させることができる。

実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４による回転電機の回転子部分を示す斜視図であり、図４に対応する図である。上記実施の形態１〜３においては、回転子エンドプレート１７に設けられたローターバッフル１２及び案内板に種々のテーパー部を設けた場合について説明した。

これに対して図１０に示すように、円筒構造物４１内に収められた回転子２の円周上に通風路を形成するための突起物４２が設けられている場合、突起物４２における風の流れの入口側表面であって、回転子の回転方向Ｂに対して、回転方向の遅れ側にテーパー部４３を設けることもできる。

以上のように構成することにより、上記実施の形態１〜３の場合と同様、回転子が回転方向Ｂに回転するとき、冷却ガスがテーパー部４３に沿ってスムーズに流れることになり、通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイルの冷却性能を向上させることができる。

なお、上記説明においては、突起物４２における風の流れの入口側表面に直接テーパー部４３を設けた場合について説明したが、実施の形態１の場合と同様に案内板にテーパー部を設けるようにしても良いし、又テーパー部とともに、回転方向の進み側に突出部を設けるようにしても良い。

なお、上記実施の形態１〜３に示された保持リング１１及び実施の形態４に示された円筒構造物４１を総称して回転子鉄心を保持するための円筒物とし、更に上記実施の形態１〜３に示されたローターバッフル１２及び実施の形態４に示された突起物を総称して仕切部とすることができ、本発明においては、円筒物内部に設置された仕切部における冷却ガス流れの入口側表面に案内板等を設けるようにしたものである。

この発明の実施の形態１による回転電機を示す断面図である。 回転子部分を示す斜視図である。 回転子部分を示す断面図である。 図１におけるＸ部を示す斜視図である。 回転子部分を示す正面図である。 図５におけるＡ−Ａ線断面図である。 案内板を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による回転電機の回転子部分を示す斜視図である。

符号の説明

３ ファン、２ 回転子、１６ 案内板、１６ａ，２１，４３ テーパー部、
３１ｂ 突出部。

Claims (3)

1. 固定子コイルが巻回された固定子と、上記固定子の内側に配設された回転子と、上記回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、上記回転子に設けられたファンとを有する回転電機において、上記仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、上記回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部が設けられた案内板を設置したことを特徴とする回転電機。
2. 固定子コイルが巻回された固定子と、上記固定子の内側に配設された回転子と、上記回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、上記回転子に設けられたファンとを有する回転電機において、上記仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、上記回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部を設けたことを特徴とする回転電機。
3. 上記案内板又は上記仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、上記回転子の回転方向に対してその進み側に突出部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。

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