JP2020182325A - Rotor of rotating electric machine - Google Patents

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JP2020182325A JP2019084128A JP2019084128A JP2020182325A JP 2020182325 A JP2020182325 A JP 2020182325A JP 2019084128 A JP2019084128 A JP 2019084128A JP 2019084128 A JP2019084128 A JP 2019084128A JP 2020182325 A JP2020182325 A JP 2020182325A
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安雄 加幡
Yasuo Kahata
安雄 加幡
崇 原川
Takashi Harakawa
崇 原川
伸二 久保
Shinji Kubo
伸二 久保
賀浩 谷山
Yoshihiro Taniyama
賀浩 谷山
麻子 猪亦
Asako Inomata
麻子 猪亦
遼 淵本
Ryo Fuchimoto
遼 淵本
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Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
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Abstract

To reduce the separation of the cooling gas flow generated on the wall surface on the upstream side of a sub-slot at the cooling gas inlet of the coil ventilation path, and efficiently cool the rotor coil.SOLUTION: A rotor of a rotating electric machine according to an embodiment includes a coil slot that stores a rotor coil, a sub-slot that ventilates cooling gas in the rotor axis direction, and a plurality of coil ventilation passages provided in the rotor coil, and introducing cooling gas from the sub-slot to ventilate in the outer diameter direction of the rotor, and the cooling gas flows into the sub-slot from the end of the rotor core, and further flows into the individual coil ventilation passages in a branched manner. At least one coil ventilation passage has a flow path width in the rotor rotation direction narrower on the downstream side of the sub-slot than that on the upstream side of the sub-slot at least at a cooling gas inlet portion of the coil ventilation path.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、回転電機の回転子に関する。 An embodiment of the present invention relates to a rotor of a rotary electric machine.

一般的な回転電機、例えばタービン発電機の回転子の構造の例を、図14〜図16に示す。 Examples of the structure of the rotor of a general rotary electric machine, for example, a turbine generator are shown in FIGS. 14 to 16.

図14は、回転子鉄心を回転子軸方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図であり、図15は図14中に示されるコイルスロット周辺を拡大して示す断面図であり、図16は回転子(片側の鉄心端から鉄心中央付近までの範囲)を回転子回転方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図である。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape when the rotor core is viewed in the rotor axial direction, and FIG. 15 is a cross-sectional view showing the periphery of the coil slot shown in FIG. 14 in an enlarged manner. FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape when the rotor (the range from the end of the iron core on one side to the vicinity of the center of the iron core) is viewed in the direction of rotation of the rotor.

図14に示されるように、回転子鉄心1には、周方向に複数のコイルスロット2が所定の間隔で配置され、各コイルスロット2の内周側には、サブスロット3が設けられている。各コイルスロット2には回転子コイル4が収納されている。 As shown in FIG. 14, a plurality of coil slots 2 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotor core 1, and sub-slots 3 are provided on the inner peripheral side of each coil slot 2. .. The rotor coil 4 is housed in each coil slot 2.

各回転子コイル4は、図15に示されるように、複数の界磁導体を積層して構成されている。当該回転子コイル4は、絶縁材5により回転子シャフト10や回転子楔6と絶縁され、回転子楔6をコイルスロット開口端部(図示せず)に挿入することで固定される。具体的には、図15に示されるように絶縁材5が、回転子鉄心1と回転子コイル4との間、回転子楔6と回転子コイル4との間、更には図16に示されるように保持環9と回転子コイル4との間に挿入されることで、回転子コイル4の絶縁性が確保されている。また、図15には図示されていないが、個々の回転子コイル4の間にも絶縁材が挿入されている。 As shown in FIG. 15, each rotor coil 4 is configured by laminating a plurality of field conductors. The rotor coil 4 is insulated from the rotor shaft 10 and the rotor wedge 6 by an insulating material 5, and is fixed by inserting the rotor wedge 6 into the opening end of the coil slot (not shown). Specifically, as shown in FIG. 15, the insulating material 5 is shown between the rotor core 1 and the rotor coil 4, between the rotor wedge 6 and the rotor coil 4, and further in FIG. By being inserted between the holding ring 9 and the rotor coil 4 as described above, the insulating property of the rotor coil 4 is ensured. Further, although not shown in FIG. 15, an insulating material is also inserted between the individual rotor coils 4.

各サブスロット3は、図15および図16に示されるように、回転子シャフト10に施され、各コイルスロット2の内径側において、回転子軸方向に延在する冷却ガス流路を構成している。各サブスロット3の回転子外径側には、当該サブスロット3と連通するように回転子径方向に延在する複数のコイル通風路7(回転子コイル4の通風流路)が回転子軸方向に所定の間隔で設けられている。各コイル通風路7の回転子外径側には、絶縁材5および回転子楔6を回転子外径方向に貫通する通風路が設けられている。 As shown in FIGS. 15 and 16, each subslot 3 is provided on the rotor shaft 10 to form a cooling gas flow path extending in the rotor axial direction on the inner diameter side of each coil slot 2. There is. On the rotor outer diameter side of each subslot 3, a plurality of coil ventilation passages 7 (ventilation flow paths of the rotor coil 4) extending in the rotor radial direction so as to communicate with the subslot 3 are arranged on the rotor shaft. It is provided at predetermined intervals in the direction. On the rotor outer diameter side of each coil ventilation passage 7, a ventilation passage that penetrates the insulating material 5 and the rotor wedge 6 in the rotor outer diameter direction is provided.

冷却ガスFは、回転子の回転による遠心ファン効果により、図16に示されるように回転子鉄心端11よりサブスロット3に導入され、回転子鉄心1の軸方向中央部に向かって流れ、個々のコイル通風路7に分岐して流入する。各コイル通風路7を流れる冷却ガスFは、回転子コイル4で発生した熱を冷却・吸収した後、回転子楔6の通風路より排出される。 The cooling gas F is introduced into the subslot 3 from the rotor core end 11 as shown in FIG. 16 due to the centrifugal fan effect due to the rotation of the rotor, flows toward the axial center portion of the rotor core 1, and individually flows. Branches into the coil ventilation passage 7 of the above. The cooling gas F flowing through each coil ventilation passage 7 cools and absorbs the heat generated in the rotor coil 4, and then is discharged from the ventilation passage of the rotor wedge 6.

特許第3564915号公報Japanese Patent No. 354915 特許第3736192号公報Japanese Patent No. 3736192 特開平7−170683号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-170683

上述したサブスロット3内の冷却ガスは、回転子鉄心端11付近では流量が多く流れが速いため、特に回転子鉄心端11に近いコイル通風路7に分岐する際に、当該コイル通風路7のサブスロット下流側の壁面に沿ってコイル通風路7内に流入する。このとき、当該コイル通風路7の冷却ガス入口部では大きな分岐圧力損失が発生する。具体的には、コイル通風路7の冷却ガス入口部に流入した冷却ガスはそのままコイル通風路7のサブスロット下流側の壁面に沿って流れるため、図17に示されるように、コイル通風路7の冷却ガス入口部におけるサブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが剥離して渦などが発生し、大きな流路抵抗が発生する。このときの圧力損失により、回転子鉄心端11に近いコイル通風路7における冷却ガスFの流量は、鉄心中央側のコイル通風路7における冷却ガスFの流量よりも少なく、また、サブスロット下流側に大きく偏った冷却ガスの流量分布が生じる。回転子コイル4の温度は、コイル通風路7を流れる冷却ガスの流量に大きく依存するため、冷却ガスの流量の少ない回転子鉄心端11側にあるコイルの方が、鉄心中央側にあるコイルよりも温度が高くなる。 Since the cooling gas in the subslot 3 described above has a large flow rate and a fast flow near the rotor core end 11, the coil ventilation passage 7 is particularly connected to the coil ventilation passage 7 near the rotor core end 11. It flows into the coil ventilation passage 7 along the wall surface on the downstream side of the subslot. At this time, a large branch pressure loss occurs at the cooling gas inlet portion of the coil ventilation passage 7. Specifically, the cooling gas that has flowed into the cooling gas inlet of the coil ventilation passage 7 flows as it is along the wall surface on the downstream side of the subslot of the coil ventilation passage 7, and therefore, as shown in FIG. 17, the coil ventilation passage 7 The flow of the cooling gas is separated from the wall surface on the upstream side of the subslot at the cooling gas inlet of the above, and a vortex or the like is generated, and a large flow path resistance is generated. Due to the pressure loss at this time, the flow rate of the cooling gas F in the coil ventilation passage 7 near the rotor core end 11 is smaller than the flow rate of the cooling gas F in the coil ventilation passage 7 on the center side of the iron core, and the flow rate on the downstream side of the subslot. The flow rate distribution of the cooling gas is greatly biased. Since the temperature of the rotor coil 4 largely depends on the flow rate of the cooling gas flowing through the coil ventilation passage 7, the coil on the rotor core end 11 side where the flow rate of the cooling gas is small is larger than the coil on the iron core center side. Also the temperature rises.

一方で、各回転子コイル4はそれらを構成する絶縁材の耐熱性能により厳しく温度上限が制限されている。従って、回転子鉄心端11に近いコイル通風路7において回転子コイル4を十分に冷却できる冷却ガスの流量を確保するため、サブスロット3内の冷却ガスFを過剰に流しているという問題がある。また、回転電機の大容量化に伴い回転電機の鉄心長が長くなると、回転子コイル4のコイル通風路7も軸方向に配列する本数が増加することになるため、ますます過剰に冷却ガスFを流す必要が生じるという問題もある。 On the other hand, the temperature upper limit of each rotor coil 4 is severely limited by the heat resistance performance of the insulating materials constituting them. Therefore, there is a problem that the cooling gas F in the subslot 3 is excessively flowed in order to secure the flow rate of the cooling gas capable of sufficiently cooling the rotor coil 4 in the coil ventilation passage 7 near the rotor core end 11. .. Further, as the iron core length of the rotary electric machine becomes longer as the capacity of the rotary electric machine increases, the number of coil ventilation passages 7 of the rotor coil 4 also increases in the axial direction, so that the cooling gas F becomes more and more excessive. There is also a problem that it becomes necessary to flow.

発明が解決しようとする課題は、コイル通風路の冷却ガス入口部におけるサブスロット上流側の壁面で発生する冷却ガスの流れの剥離を低減し、回転子コイルを効率的に冷却することを可能にする回転電機の回転子を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to reduce the separation of the cooling gas flow generated on the wall surface on the upstream side of the subslot at the cooling gas inlet portion of the coil ventilation path, and to enable efficient cooling of the rotor coil. The purpose is to provide a rotor for a rotating electric machine.

実施形態に係る回転電機の回転子は、回転子コイルを収納するコイルスロットと、冷却ガスを回転子軸方向に通風するサブスロットと、前記回転子コイルに設けられ前記サブスロットから冷却ガスを導入して回転子外径方向に通風する複数のコイル通風路とを備え、冷却ガスが回転子鉄心端から前記サブスロットに流入し、さらに個々のコイル通風路に分岐して流入するように構成された回転電機の回転子において、少なくとも1つのコイル通風路は、当該コイル通風路の少なくとも冷却ガス入口部において、回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側よりも前記サブスロットの下流側の方が狭くなるように形成されている。 The rotor of the rotor electric machine according to the embodiment has a coil slot for accommodating the rotor coil, a subslot for ventilating cooling gas in the rotor axial direction, and a subslot provided in the rotor coil to introduce cooling gas from the subslot. It is provided with a plurality of coil ventilation passages that ventilate in the outer radial direction of the rotor, and the cooling gas is configured to flow into the subslot from the end of the rotor core and further branch into each coil ventilation passage. In the rotor of the rotary electric machine, at least one coil ventilation passage has a flow path width in the rotor rotation direction downstream of the subslot at least at the cooling gas inlet portion of the coil ventilation passage. It is formed so that the side is narrower.

第1の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of a part of the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment when the rotor coil 4 is viewed from the outer diameter side. 同実施形態に係る回転電機の回転子における絶縁板5を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional shape of a part of the rotor of a rotary electric machine according to the same embodiment when the insulating plate 5 is viewed from the outer diameter side. 同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子楔6を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of a part of the rotor of the rotary electric machine according to the same embodiment when the rotor wedge 6 is viewed from the outer diameter side. 同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional shape of a part of a rotor of a rotary electric machine according to the same embodiment when the rotor coil 4, the insulating plate 5, the rotor wedge 6, and the like are viewed from the circumferential direction. 同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6などを周方向から見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional shape of another portion of the rotor of a rotary electric machine according to the same embodiment when the rotor coil 4, the insulating plate 5, the rotor wedge 6, and the like are viewed from the circumferential direction. 第2の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of a part of the rotor of the rotary electric machine according to the second embodiment when the rotor coil 4 is viewed from the outer diameter side. 第3の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional shape of a part of the rotor of a rotary electric machine according to a third embodiment when the rotor coil 4 is viewed from the outer diameter side. 第4の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4bのうちの回転子コイル部4aを外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。Of the rotor coil portions 4a and 4b constituting the rotor coil 4 in the rotor of the rotary electric machine according to the fourth embodiment, the cross-sectional shape of a portion of the rotor coil portion 4a when viewed from the outer diameter side. A cross-sectional view showing an example. 同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4bのうちの回転子コイル部4bを外径側から見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図。An example of the cross-sectional shape of another part of the rotor coil portions 4a and 4b constituting the rotor coil 4 in the rotor of the rotary electric machine according to the same embodiment when the rotor coil portion 4b is viewed from the outer diameter side. Sectional view which shows. 同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4b、絶縁板5、回転子楔6などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。An example of the cross-sectional shape of a part of the rotor of the rotary electric machine according to the same embodiment when the rotor coil portions 4a and 4b, the insulating plate 5, the rotor wedge 6 and the like constituting the rotor coil 4 are viewed from the circumferential direction. Sectional view which shows. 同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4b、絶縁板5、回転子楔6などを周方向に見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図。The cross-sectional shape of another part when the rotor coil portions 4a and 4b, the insulating plate 5, the rotor wedge 6 and the like constituting the rotor coil 4 in the rotor of the rotary electric machine according to the same embodiment are viewed in the circumferential direction. A cross-sectional view showing an example. 第5の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を構成する回転子コイル部4c,4d,4e,4f、絶縁板5、回転子楔6などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。There are times when the rotor coil portions 4c, 4d, 4e, 4f, the insulating plate 5, the rotor wedge 6, and the like constituting the rotor coil 4 in the rotor of the rotary electric machine according to the fifth embodiment are viewed in the circumferential direction. The cross-sectional view which shows an example of the cross-sectional shape of a part. 第6の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル4を構成する回転子コイル部4g,4h、絶縁板5、回転子楔6などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。Cross-sectional shape of a part of the rotor of the rotary electric machine according to the sixth embodiment when the rotor coil portions 4g, 4h, the insulating plate 5, the rotor wedge 6 and the like constituting the rotor coil 4 are viewed in the circumferential direction. A cross-sectional view showing an example. 回転子鉄心を回転子軸方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図。The cross-sectional view which shows an example of the cross-sectional shape when the rotor core is seen in the rotor axis direction. 図14中に示されるコイルスロット周辺を拡大して示す断面図。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the coil slot shown in FIG. 回転子(片側の鉄心端から鉄心中央付近までの範囲)を回転子回転方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図。A cross-sectional view showing an example of a cross-sectional shape when the rotor (the range from the end of the iron core on one side to the vicinity of the center of the iron core) is viewed in the direction of rotation of the rotor. 従来技術においてコイル通風路の冷却ガス入口部でサブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが大きく剥離して渦などが発生する様子を示す図。It is a figure which shows a mode that the flow of a cooling gas is largely separated from the wall surface on the upstream side of a subslot at a cooling gas inlet part of a coil ventilation path in the prior art, and a vortex is generated.

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
最初に、図1乃至図5を参照して、第1の実施形態について説明する。ここでは、前述した図14乃至図17も適宜参照する。
(First Embodiment)
First, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. Here, FIGS. 14 to 17 described above are also referred to as appropriate.

第1の実施形態に係る回転電機の回転子の基本的な構造は、図14乃至図16に示したものと同様であるが、回転子コイル4におけるコイル通風路7の形状などが異なる。 The basic structure of the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment is the same as that shown in FIGS. 14 to 16, but the shape of the coil ventilation passage 7 in the rotor coil 4 is different.

図1乃至図3は、第1の実施形態に係る回転電機の回転子においてサブスロットから回転子外径側へ通風する通風路を形成する回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6をそれぞれ外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。 1 to 3 show rotor coils 4, insulating plates 5, and rotor wedges 6 that form a ventilation path for ventilation from the subslot to the outer diameter side of the rotor in the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment. It is sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of a certain part when viewed from the outer diameter side.

一方、図4は、上記回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。図5は、上記回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6などを周方向に見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図である。 On the other hand, FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of a certain portion of the rotor coil 4, the insulating plate 5, the rotor wedge 6, and the like when viewed from the circumferential direction. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of another portion of the rotor coil 4, the insulating plate 5, the rotor wedge 6, and the like when viewed in the circumferential direction.

なお、各図において、Pは回転子の回転方向を表し、Aは回転子の軸方向を表し、Rは回転子の外径方向もしくは内径方向を表している。 In each figure, P represents the rotation direction of the rotor, A represents the axial direction of the rotor, and R represents the outer diameter direction or the inner diameter direction of the rotor.

図1に示される回転子コイル4の断面は、図4及び図5の矢視Iに示される箇所の断面に相当する。図2に示される絶縁板5の断面は、図4及び図5の矢視IIに示される箇所の断面に相当する。図3に示される回転子楔6の断面は、図4及び図5の中の矢視IIIに示される箇所の断面に相当する。 The cross section of the rotor coil 4 shown in FIG. 1 corresponds to the cross section of the portion shown by the arrow I in FIGS. 4 and 5. The cross section of the insulating plate 5 shown in FIG. 2 corresponds to the cross section of the portion shown in arrow view II of FIGS. 4 and 5. The cross section of the rotor wedge 6 shown in FIG. 3 corresponds to the cross section of the portion shown in arrow III in FIGS. 4 and 5.

一方、図4に示される回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6の断面は、図1乃至図3のそれぞれの矢視IVに示される箇所の断面に相当する。図5に示される回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6の断面は、図1乃至図3のそれぞれの矢視Vに示される箇所の断面に相当する。 On the other hand, the cross sections of the rotor coil 4, the insulating plate 5, and the rotor wedge 6 shown in FIG. 4 correspond to the cross sections of the portions shown in the arrows IV of FIGS. 1 to 3. The cross section of the rotor coil 4, the insulating plate 5, and the rotor wedge 6 shown in FIG. 5 corresponds to the cross section of the portion shown by the arrow V in FIGS. 1 to 3.

図14でも示したように、回転子鉄心1には、周方向に複数のコイルスロット2が所定の間隔で配置され、各コイルスロット2の内周側には、サブスロット3が設けられている。各コイルスロット2には回転子コイル4が収納されている。 As shown in FIG. 14, a plurality of coil slots 2 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotor core 1, and sub-slots 3 are provided on the inner peripheral side of each coil slot 2. .. The rotor coil 4 is housed in each coil slot 2.

また、各サブスロット3は、図15及び図16でも示したように、回転子シャフト10に施され、各コイルスロット2の内径側において、回転子軸方向に延在する冷却ガス流路を構成している。各サブスロット3の回転子外径側には、当該サブスロット3と連通するように回転子径方向に延在する複数のコイル通風路7(回転子コイル4の通風流路)が回転子軸方向に所定の間隔で設けられている。各コイル通風路7の回転子外径側には、絶縁材5および回転子楔6を回転子外径方向に貫通する通風路が設けられている。 Further, as shown in FIGS. 15 and 16, each subslot 3 is provided on the rotor shaft 10 and constitutes a cooling gas flow path extending in the rotor axial direction on the inner diameter side of each coil slot 2. doing. On the rotor outer diameter side of each subslot 3, a plurality of coil ventilation passages 7 (ventilation flow paths of the rotor coil 4) extending in the rotor radial direction so as to communicate with the subslot 3 are arranged on the rotor shaft. It is provided at predetermined intervals in the direction. On the rotor outer diameter side of each coil ventilation passage 7, a ventilation passage that penetrates the insulating material 5 and the rotor wedge 6 in the rotor outer diameter direction is provided.

冷却ガスFは、回転子の回転による遠心ファン効果により、図16に示されるように回転子鉄心端11よりサブスロット3に導入され、回転子鉄心1の軸方向中央部に向かって流れ、個々のコイル通風路7に分岐して流入する。各コイル通風路7を流れる冷却ガスFは、回転子コイル4で発生した熱を冷却・吸収した後、回転子楔6の通風路より排出される。 The cooling gas F is introduced into the subslot 3 from the rotor core end 11 as shown in FIG. 16 due to the centrifugal fan effect due to the rotation of the rotor, flows toward the axial center portion of the rotor core 1, and individually flows. Branches into the coil ventilation passage 7 of the above. The cooling gas F flowing through each coil ventilation passage 7 cools and absorbs the heat generated in the rotor coil 4, and then is discharged from the ventilation passage of the rotor wedge 6.

本実施形態では、図16に示した複数のコイル通風路7のうち、少なくとも回転子鉄心端11に一番近いコイル通風路7は、当該コイル通風路7の少なくとも冷却ガス入口部(サブスロット3側の端部)において、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側よりもサブスロット下流側の方が狭くなるように形成される。 In the present embodiment, of the plurality of coil ventilation passages 7 shown in FIG. 16, at least the coil ventilation passage 7 closest to the rotor core end 11 is at least the cooling gas inlet portion (subslot 3) of the coil ventilation passage 7. At the end on the side), the flow path width in the rotor rotation direction is formed so as to be narrower on the downstream side of the subslot than on the upstream side of the subslot.

図1は、コイル通風路7のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdの方が狭くなるように形成した場合を例示している。 FIG. 1 shows a case where the flow path width Wd in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot is narrower than the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot of the coil ventilation passage 7. Illustrate.

なお、図1に示されるようなコイル通風路7の形成は、回転子鉄心端11に最も近い位置にある1つのコイル通風路にのみ施すようにしてもよいが、これに限らず、回転子鉄心端11に近い所定数の複数のコイル通風路に施してもよく、また、存在する全てのコイル通風路に施しても構わない。その場合、回転子鉄心端11に近いコイル通風路ほど、図1のように流路幅Wdと流路幅Wuとの差が大きくなるように(流路幅Wuが広く流路幅Wdが狭くなるように)、回転子鉄心端11から遠いコイル通風路ほど、流路幅Wdと流路幅Wuとの差が小さくなるように、回転子鉄心端11からの距離に応じて個々のコイル通風路の形状が段階的に変化するように構成してもよい。 The coil ventilation passage 7 as shown in FIG. 1 may be formed only on one coil ventilation passage located closest to the rotor core end 11, but the present invention is not limited to this. It may be applied to a predetermined number of coil ventilation passages close to the iron core end 11, or may be applied to all existing coil ventilation passages. In that case, the closer the coil ventilation path is to the rotor core end 11, the larger the difference between the flow path width Wd and the flow path width Wu (the flow path width Wu is wider and the flow path width Wd is narrower) as shown in FIG. As the coil ventilation path farther from the rotor core end 11, the difference between the flow path width Wd and the flow path width Wu becomes smaller, and individual coil ventilation is performed according to the distance from the rotor core end 11. It may be configured so that the shape of the road changes stepwise.

また、図1に示されるようなコイル通風路7の形成は、コイル通風路7の冷却ガス入口部(サブスロット3側の端部)にのみ施すようにしてもよいが、これに限らず、当該コイル通風路7の冷却ガス入口部(サブスロット3側の端部)からコイル通風路7の冷却ガス出口部(絶縁板5側の端部)までの全範囲にわたって施してもよい。図1乃至図5は、コイル通風路7の冷却ガス入口部から冷却ガス出口部まで全範囲にわたって上記形成を施した場合を例示している。 Further, the coil ventilation passage 7 as shown in FIG. 1 may be formed only at the cooling gas inlet portion (end portion on the subslot 3 side) of the coil ventilation passage 7, but the present invention is not limited to this. It may be applied over the entire range from the cooling gas inlet portion (end portion on the subslot 3 side) of the coil ventilation passage 7 to the cooling gas outlet portion (end portion on the insulating plate 5 side) of the coil ventilation passage 7. FIGS. 1 to 5 exemplify the case where the above-mentioned formation is performed over the entire range from the cooling gas inlet portion to the cooling gas outlet portion of the coil ventilation passage 7.

図2及び図3に示されるように、絶縁材5の通風孔21の断面形状および回転子楔6の通風孔22の断面形状は、一般的に採用されている円形としてもよいが、これに限定されるものではない。通風孔21,22の形状や大きさは、適宜変形してもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the cross-sectional shape of the ventilation hole 21 of the insulating material 5 and the cross-sectional shape of the ventilation hole 22 of the rotor wedge 6 may be a generally adopted circular shape. It is not limited. The shape and size of the ventilation holes 21 and 22 may be appropriately modified.

図2及び図3の例では、絶縁材5の通風孔21の回転子回転方向の最大流路幅W2は、回転子楔6の通風孔22の回転子回転方向の最大流路幅W3よりも広く、絶縁材5の通風孔21の回転子軸方向の最大流路幅L2は、回転子楔6の通風孔22の回転子軸方向の最大流路幅L1よりも広くなるように形成されている。この場合において、図1に示されるコイル通風路7の回転子軸方向の最大流路幅L1は、絶縁材5の通風孔21の回転子軸方向の最大流路幅L2よりも広いが、コイル通風路7のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuは、絶縁材5の通風孔21の回転子回転方向の最大流路幅W2よりも狭く形成され、さらにコイル通風路7のサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdはより狭く形成されている。 In the examples of FIGS. 2 and 3, the maximum flow path width W2 in the rotor rotation direction of the ventilation hole 21 of the insulating material 5 is larger than the maximum flow path width W3 in the rotor rotation direction of the ventilation hole 22 of the rotor wedge 6. Wide, the maximum flow path width L2 in the rotor axis direction of the ventilation hole 21 of the insulating material 5 is formed to be wider than the maximum flow path width L1 in the rotor axis direction of the ventilation hole 22 of the rotor wedge 6. There is. In this case, the maximum flow path width L1 in the rotor axis direction of the coil ventilation path 7 shown in FIG. 1 is wider than the maximum flow path width L2 in the rotor axis direction of the ventilation hole 21 of the insulating material 5, but the coil. The flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot of the ventilation path 7 is formed to be narrower than the maximum flow path width W2 in the rotor rotation direction of the ventilation hole 21 of the insulating material 5, and further, the coil ventilation path 7 The flow path width Wd in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot is formed narrower.

サブスロット3内の冷却ガスFは、図16に示される回転子鉄心端11付近では特に流量が多く流速が速い。このため、従来の構成であれば、回転子鉄心端11に近いコイル通風路7ほど、図17に示されるようにサブスロット3内の冷却ガスFの一部が当該コイル通風路7に分岐して流入する際に、コイル通風路7の冷却ガス入口部において当該サブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが大きく剥離して渦などが発生する。一方、本実施形態の構成によれば、図1に示されるようにコイル通風路7のサブスロット下流側の流路幅Wdがサブスロット上流側の流路幅Wuよりも狭くなっており、流路幅を狭める段差7aがあるため、段差7aの壁面に冷却ガスの一部が衝突してコイル通風路7内を回転子外径側へ流れ、サブスロット下流側への冷却ガスの流入が抑制されるため、従来の構造においてサブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが剥離して渦などが発生していた領域(以下、「剥離領域」)に冷却ガスが流入し、剥離領域が縮小する。 The cooling gas F in the subslot 3 has a particularly large flow rate and a high flow velocity in the vicinity of the rotor core end 11 shown in FIG. Therefore, in the conventional configuration, as shown in FIG. 17, a part of the cooling gas F in the subslot 3 branches into the coil ventilation passage 7 as the coil ventilation passage 7 is closer to the rotor core end 11. At the cooling gas inlet portion of the coil ventilation passage 7, the flow of the cooling gas is largely separated from the wall surface on the upstream side of the subslot, and a vortex or the like is generated. On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the flow path width Wd on the downstream side of the subslot of the coil ventilation passage 7 is narrower than the flow path width Wu on the upstream side of the subslot. Since there is a step 7a that narrows the road width, a part of the cooling gas collides with the wall surface of the step 7a and flows in the coil ventilation path 7 to the rotor outer diameter side, and the inflow of the cooling gas to the downstream side of the subslot is suppressed. Therefore, in the conventional structure, the cooling gas flows into the region where the flow of the cooling gas is separated from the wall surface on the upstream side of the subslot and a vortex or the like is generated (hereinafter, “peeling region”), and the separated region is reduced. To do.

この剥離領域は、従来の構成においては、サブスロット3を流れる冷却ガスFの一部がコイル通風路7に分岐して流入する際の大きな流路抵抗発生の一因となっていたが、本実施形態の構成では、剥離領域が縮小するため、流路抵抗が低減され、コイル通風路7を流れる冷却ガスの流量が増加し、回転子コイル4が効率的に冷却される。 In the conventional configuration, this peeling region contributes to the generation of a large flow path resistance when a part of the cooling gas F flowing through the subslot 3 branches into the coil ventilation passage 7 and flows in. In the configuration of the embodiment, since the peeling region is reduced, the flow path resistance is reduced, the flow rate of the cooling gas flowing through the coil ventilation passage 7 is increased, and the rotor coil 4 is efficiently cooled.

また、本実施形態の構成によれば、コイル通風路7のサブスロット下流側の流路幅Wdがサブスロット上流側の流路幅Wuよりも狭くなっているため、コイル通風路7内のサブスロット下流側に大きく偏った流量分布の偏りも解消され、絶縁材5の通風孔21や回転子楔6の通風孔22を通過する際の圧力損失も低減される。そのため、このような作用によっても、コイル通風路7を流れる冷却ガスの流量が増加し、回転子コイル4が効率的に冷却される。 Further, according to the configuration of the present embodiment, since the flow path width Wd on the downstream side of the subslot of the coil ventilation passage 7 is narrower than the flow path width Wu on the upstream side of the subslot, the sub in the coil ventilation passage 7 The bias of the flow rate distribution that is largely biased toward the downstream side of the slot is also eliminated, and the pressure loss when passing through the ventilation hole 21 of the insulating material 5 and the ventilation hole 22 of the rotor wedge 6 is also reduced. Therefore, even with such an action, the flow rate of the cooling gas flowing through the coil ventilation passage 7 increases, and the rotor coil 4 is efficiently cooled.

また、本実施形態の構成によれば、サブスロット3内の冷却ガスの流速の速いサブスロット上流側に位置するコイル通風路7ほど剥離領域の低減効果が大きく、圧力損失の低減効果も大きいため、複数のコイル通風路7間での冷却ガス流量分布の偏りも解消され、個々の回転子コイル4が効率的に冷却される。 Further, according to the configuration of the present embodiment, the coil ventilation passage 7 located on the upstream side of the subslot where the flow velocity of the cooling gas in the subslot 3 is fast has a large effect of reducing the peeling region and also has a large effect of reducing the pressure loss. The bias of the cooling gas flow rate distribution among the plurality of coil ventilation passages 7 is also eliminated, and the individual rotor coils 4 are efficiently cooled.

このように、本実施形態によれば、効率的に冷却ガスがコイル通風路を通るようにすることができるため、結果としてコイル通風路の冷却ガス流量が増加し、回転子コイルを効率的に冷却することができ、ひいては、より大きな界磁電流値を許容する回転電機の回転子を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the cooling gas can be efficiently passed through the coil ventilation path, and as a result, the flow rate of the cooling gas in the coil ventilation path is increased, and the rotor coil is efficiently passed. It is possible to provide a rotor of a rotating electric machine that can be cooled and thus allows a larger field current value.

(第2の実施形態)
次に、図6を参照して、第2の実施形態について説明する。以下では、第1の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the following, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and the parts different from the first embodiment will be mainly described.

図6は、第2の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路7を有する回転子コイル4を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of a part of the rotor of the rotary electric machine according to the second embodiment when the rotor coil 4 having the coil ventilation passage 7 is viewed from the outer diameter side.

コイル通風路7のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdの方が狭くなるように形成されている点については、前述した第1の実施形態と共通するが、コイル通風路7の内壁面の詳細な構造が前述した第1の実施形態とは異なる。 Regarding the point that the flow path width Wd in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot is narrower than the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot of the coil ventilation passage 7. Although it is common to the first embodiment described above, the detailed structure of the inner wall surface of the coil ventilation passage 7 is different from that of the first embodiment described above.

前述した第1の実施形態では、図16に示される複数のコイル通風路7のうち、少なくとも回転子鉄心端11に一番近いコイル通風路7に対し、図1に示されるように1段の段差7aを設けることにより、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて狭くなるように形成される場合の例を挙げたが、この第2の実施形態では、当該コイル通風路7に対し、図6に示されるように複数段の段差7bを設けることにより、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて段階的に狭くなるように形成される。 In the first embodiment described above, of the plurality of coil ventilation passages 7 shown in FIG. 16, at least the coil ventilation passage 7 closest to the rotor core end 11 is provided with one stage as shown in FIG. An example has been given in which the flow path width in the rotor rotation direction is narrowed from the upstream side of the subslot to the downstream side of the subslot by providing the step 7a, but in the second embodiment, By providing a plurality of steps 7b with respect to the coil ventilation passage 7 as shown in FIG. 6, the flow path width in the rotor rotation direction gradually increases from the subslot upstream side to the subslot downstream side. It is formed to be narrow.

本実施形態の構成によれば、図6に示されるようにコイル通風路7の流路幅がサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuからサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdまで複数段の段差7bによって徐々に狭まるように構成されているため、冷却ガスは、個々の段差7bの壁面にそれぞれ衝突しながらコイル通風路7内を回転子外径側へ流れる。図1のように1段の段差7aを設けるよりも、図6のようにより小さな段差を複数設けた方が、当該段差で生じる壁面からの流れの剥離を小さく抑えて渦などの発生をより抑制することができるため、流路抵抗をより低減させることができ、冷却ガスがより効率的にコイル通風路を通るようにすることができる。 According to the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the flow path width of the coil ventilation passage 7 is from the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot to the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot. Since the cooling gas is configured to be gradually narrowed to the flow path width Wd by a plurality of steps 7b, the cooling gas flows in the coil ventilation path 7 toward the outer diameter side of the rotor while colliding with the wall surfaces of the individual steps 7b. .. Rather than providing a single step 7a as shown in FIG. 1, providing a plurality of smaller steps as shown in FIG. 6 suppresses the separation of the flow from the wall surface caused by the step to be small and further suppresses the generation of vortices and the like. Therefore, the flow path resistance can be further reduced, and the cooling gas can pass through the coil ventilation path more efficiently.

このように、本実施形態によれば、冷却ガスがより効率的にコイル通風路を通るようにすることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより増加し、回転子コイルをより効率的に冷却することができる。 As described above, according to the present embodiment, the cooling gas can be more efficiently passed through the coil ventilation path, and as a result, the flow rate of the coil ventilation path is further increased, and the rotor coil is made more efficient. Can be cooled to.

(第3の実施形態)
次に、図7を参照して、第3の実施形態について説明する。以下では、第2の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. 7. In the following, the description of the parts common to the second embodiment will be omitted, and the parts different from the second embodiment will be mainly described.

図7は、第3の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路7を有する回転子コイル4を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of a part of the rotor of the rotary electric machine according to the third embodiment when the rotor coil 4 having the coil ventilation passage 7 is viewed from the outer diameter side.

コイル通風路7のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdの方が狭くなるように形成されている点では、前述した第2の実施形態と共通するが、コイル通風路7の内壁面の詳細な構造が前述した第2の実施形態とは異なる。 The above-mentioned point that the flow path width Wd in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot is formed to be narrower than the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot of the coil ventilation passage 7. Although it is common to the second embodiment described above, the detailed structure of the inner wall surface of the coil ventilation passage 7 is different from that of the second embodiment described above.

前述した第2の実施形態では、図16に示される複数のコイル通風路7のうち、少なくとも回転子鉄心端11に一番近いコイル通風路7に対し、図6に示されるように複数段の段差7bを設けることにより、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて段階的に狭くなるように形成される場合の例を挙げたが、この第3の実施形態では、当該コイル通風路7に対し、図7に示されるように、段差を設けず、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて連続的に狭くなるように形成される。 In the second embodiment described above, among the plurality of coil ventilation passages 7 shown in FIG. 16, at least the coil ventilation passage 7 closest to the rotor core end 11 is provided with a plurality of stages as shown in FIG. An example of the case where the flow path width in the rotor rotation direction is formed so as to be gradually narrowed from the subslot upstream side to the subslot downstream side by providing the step 7b has been described. In the embodiment, as shown in FIG. 7, the coil ventilation path 7 is not provided with a step, and the flow path width in the rotor rotation direction is continuously narrowed from the subslot upstream side to the subslot downstream side. Is formed to be.

本実施形態の構成によれば、図7に示されるようにコイル通風路7の流路幅がサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuからサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdまで連続的に狭まるように構成されているため、冷却ガスは、コイル通風路7壁面により絞られながらコイル通風路7内を回転子外径側へ流れる。図6のように複数段の段差7bを設けるよりも、図7のように段差を無くした方が、当該段差で生じる壁面からの流れの剥離をより一層抑えて渦などの発生をより一層抑制することができるため、流路抵抗をより一層低減させることができ、冷却ガスがより一層効率的にコイル通風路を通るようにすることができる。 According to the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the flow path width of the coil ventilation passage 7 is from the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot to the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot. Since the cooling gas is configured to be continuously narrowed to the flow path width Wd, the cooling gas flows in the coil ventilation passage 7 toward the outer diameter side of the rotor while being throttled by the wall surface of the coil ventilation passage 7. Rather than providing a plurality of steps 7b as shown in FIG. 6, eliminating the steps as shown in FIG. 7 further suppresses the separation of the flow from the wall surface caused by the steps and further suppresses the generation of vortices and the like. Therefore, the flow path resistance can be further reduced, and the cooling gas can be more efficiently passed through the coil ventilation path.

このように、本実施形態によれば、冷却ガスがより一層効率的にコイル通風路を通るようにすることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより一層増加し、回転子コイルをより一層効率的に冷却することができる。 As described above, according to the present embodiment, the cooling gas can be passed through the coil ventilation path more efficiently, and as a result, the flow rate of the coil ventilation path is further increased, and the rotor coil is further increased. It can be cooled more efficiently.

(第4の実施形態)
次に、図8乃至図11を参照して、第4の実施形態について説明する。以下では、第1の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
(Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 11. In the following, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and the parts different from the first embodiment will be mainly described.

図8は、第4の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路7を有する回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4bのうちの回転子コイル部4aを外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。図9は、上記回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4bのうちの回転子コイル部4bを外径側から見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図である。 FIG. 8 shows the rotor coil portion 4a of the rotor coil portions 4a and 4b constituting the rotor coil 4 having the coil ventilation path 7 in the rotor of the rotary electric machine according to the fourth embodiment from the outer diameter side. It is sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of a certain part when seen. FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of another portion of the rotor coil portions 4a and 4b constituting the rotor coil 4 when the rotor coil portion 4b is viewed from the outer diameter side. ..

一方、図10は、上記回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4b、絶縁板5、回転子楔6などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。図11は、上記回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4b、絶縁板5、回転子楔6などを周方向に見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図である。 On the other hand, FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of a part of the rotor coil portions 4a and 4b, the insulating plate 5, the rotor wedge 6 and the like constituting the rotor coil 4 when viewed from the circumferential direction. Is. FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional shape of another portion when the rotor coil portions 4a and 4b, the insulating plate 5, the rotor wedge 6 and the like constituting the rotor coil 4 are viewed in the circumferential direction. is there.

図8に示される回転子コイル部4aの断面は、図10及び図11の矢視VIIIに示される箇所の断面に相当する。図9に示される回転子コイル部4aの断面は、図10及び図11の矢視IXに示される箇所の断面に相当する。 The cross section of the rotor coil portion 4a shown in FIG. 8 corresponds to the cross section of the portion shown in arrow VIII of FIGS. 10 and 11. The cross section of the rotor coil portion 4a shown in FIG. 9 corresponds to the cross section of the portion shown by the arrow IX in FIGS. 10 and 11.

一方、図10に示される回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6の断面は、図8及び図9のそれぞれの矢視Xに示される箇所の断面に相当する。図11に示される回転子コイル4、絶縁板5、回転子楔6の断面は、図8及び図9のそれぞれの矢視XIに示される箇所の断面に相当する。 On the other hand, the cross section of the rotor coil 4, the insulating plate 5, and the rotor wedge 6 shown in FIG. 10 corresponds to the cross section of the portion shown by the arrow X in FIGS. 8 and 9. The cross section of the rotor coil 4, the insulating plate 5, and the rotor wedge 6 shown in FIG. 11 corresponds to the cross section of the portion shown in the arrow XI of FIGS. 8 and 9, respectively.

本実施形態では、コイル通風路7は、回転子内径側よりも回転子外径側の方が、サブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅が広くなるように形成される。 In the present embodiment, the coil ventilation passage 7 is formed so that the flow path width in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot is wider on the rotor outer diameter side than on the rotor inner diameter side.

前述した第1の実施形態では、コイル通風路7のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdの方が狭くなるようにする形成を、コイル通風路7の冷却ガス入口部(サブスロット3側の端部)からコイル通風路7の冷却ガス出口部(絶縁板5側の端部)までの全範囲にわたって施す場合の例を挙げたが、この第4の実施形態では、上記形成を、回転子コイル4を構成する回転子コイル部4a,4bのうち、回転子外径側(絶縁板5側)の回転子コイル部4bには施さず、回転子内径側(サブスロット3側)の回転子コイル部4aにのみ施す。 In the first embodiment described above, the flow path width Wd in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot is narrower than the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot of the coil ventilation passage 7. When the formation is performed over the entire range from the cooling gas inlet portion (end portion on the subslot 3 side) of the coil ventilation passage 7 to the cooling gas outlet portion (end portion on the insulating plate 5 side) of the coil ventilation passage 7. An example has been given, but in the fourth embodiment, the above-mentioned formation is performed on the rotor coil on the rotor outer diameter side (insulating plate 5 side) of the rotor coil portions 4a and 4b constituting the rotor coil 4. It is not applied to the portion 4b, but is applied only to the rotor coil portion 4a on the rotor inner diameter side (subslot 3 side).

図8に示されるように、回転子内径側(サブスロット3側)の回転子コイル部4aのコイル通風路7は、サブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdの方が狭くなるように形成されている。 As shown in FIG. 8, the coil ventilation passage 7 of the rotor coil portion 4a on the rotor inner diameter side (subslot 3 side) is downstream of the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the subslot upstream side. The flow path width Wd in the rotor rotation direction on the side is formed to be narrower.

一方、図9に示されるように、回転子外径側(絶縁板5側)の回転子コイル部4bのコイル通風路7は、サブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Wuとサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdとが同じであり、双方の間の流路幅も同じとなるように形成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 9, the coil ventilation passage 7 of the rotor coil portion 4b on the rotor outer diameter side (insulating plate 5 side) is subs with the flow path width Wu in the rotor rotation direction on the upstream side of the subslot. The flow path width Wd in the rotor rotation direction on the downstream side of the slot is the same, and the flow path width between the two is also the same.

また、図8及び図9の例では、冷却効率をより上げるため、回転子コイル部4aにおけるコイル通風路7を通過する冷却ガスの流速と、回転子コイル部4bにおけるコイル通風路7を通過する冷却ガスの流速とが同じになるよう、回転子コイル部4aにおけるコイル通風路7の流路面積と、回転子コイル部4bにおけるコイル通風路7の流路面積とが同じとなるように形成している。但し、この例に限定されるものではない。 Further, in the examples of FIGS. 8 and 9, in order to further improve the cooling efficiency, the flow velocity of the cooling gas passing through the coil ventilation passage 7 in the rotor coil portion 4a and the coil ventilation passage 7 in the rotor coil portion 4b are passed. The flow path area of the coil ventilation path 7 in the rotor coil portion 4a and the flow path area of the coil ventilation path 7 in the rotor coil portion 4b are formed to be the same so that the flow velocity of the cooling gas is the same. ing. However, the present invention is not limited to this example.

本実施形態の構成によれば、コイル通風路7を回転子内径側から回転子外径側へと向かうと、サブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Wdが広がり、サブスロット下流側の流路面積が拡大し、冷却ガスFの流れが遅くなるため、圧力損失をより低減させることができる。 According to the configuration of the present embodiment, when the coil ventilation path 7 is directed from the rotor inner diameter side to the rotor outer diameter side, the flow path width Wd in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot widens, and the downstream side of the subslot. Since the flow path area of the cooling gas F is expanded and the flow of the cooling gas F is slowed down, the pressure loss can be further reduced.

このように、本実施形態によれば、圧力損失をより低減させることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより増加し、回転子コイルをより効率的に冷却することができる。 As described above, according to the present embodiment, the pressure loss can be further reduced, and as a result, the flow rate of the coil ventilation path can be further increased, and the rotor coil can be cooled more efficiently.

(第5の実施形態)
次に、図12を参照して、第5の実施形態について説明する。以下では、第4の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
(Fifth Embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the following, the description of the parts common to the fourth embodiment will be omitted, and the description will be focused on the different parts.

図12は、第5の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路7を有する回転子コイル4を構成する回転子コイル部4c,4d,4e,4f、絶縁板5、回転子楔6などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。 FIG. 12 shows the rotor coil portions 4c, 4d, 4e, 4f, the insulating plate 5, and the rotor wedge 6 constituting the rotor coil 4 having the coil ventilation passage 7 in the rotor of the rotary electric machine according to the fifth embodiment. It is sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of a certain part when seen in the circumferential direction.

前述した第1の実施形態では、コイル通風路7は、図11に示されるように、回転子回転方向の流路幅をサブスロット3の上流側から下流側に狭める部分が1段である場合の例を挙げたが、この第5の実施形態では、図12に示されるように、コイル通風路7は、回転子コイル部4c,4d,4e,4fの順に、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分がサブスロット下流方向へ段階的に移動するように形成される。 In the first embodiment described above, as shown in FIG. 11, the coil ventilation passage 7 has one step of narrowing the flow path width in the rotor rotation direction from the upstream side to the downstream side of the subslot 3. However, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 12, the coil ventilation passage 7 has a rotor coil portion 4c, 4d, 4e, 4f in this order from the rotor inner diameter side. A portion that narrows the flow path width in the rotor rotation direction from the subslot upstream side to the subslot downstream side is formed so as to move stepwise toward the subslot downstream side toward the outer diameter side.

本実施形態の構成によれば、コイル通風路7の流路幅が回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ徐々に拡がるため、第4の実施形態の場合と比較して、流路面積が拡大する場合に発生する圧力損失をより低減させることができる。 According to the configuration of the present embodiment, the flow path width of the coil ventilation passage 7 gradually expands from the rotor inner diameter side to the rotor outer diameter side, so that the flow path is compared with the case of the fourth embodiment. The pressure loss that occurs when the area is expanded can be further reduced.

このように、本実施形態によれば、圧力損失をより低減させることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより増加し、回転子コイルをより効率的に冷却することができる。 As described above, according to the present embodiment, the pressure loss can be further reduced, and as a result, the flow rate of the coil ventilation path can be further increased, and the rotor coil can be cooled more efficiently.

(第6の実施形態)
次に、図13を参照して、第6の実施形態について説明する。以下では、第5の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
(Sixth Embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. In the following, the description of the parts common to the fifth embodiment will be omitted, and the parts different from the fifth embodiment will be mainly described.

図13は、第6の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路7を有する回転子コイル4を構成する回転子コイル部4g,4h、絶縁板5、回転子楔6などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。 FIG. 13 shows the rotor coil portions 4g, 4h, the insulating plate 5, the rotor wedge 6, and the like constituting the rotor coil 4 having the coil ventilation path 7 in the rotor of the rotary electric machine according to the sixth embodiment in the circumferential direction. It is sectional drawing which shows an example of the cross-sectional shape of a certain part when seen in.

前述した第5の実施形態では、図12に示されるように、コイル通風路7は、回転子コイル部4c,4d,4e,4fの順に、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分が、サブスロット下流方向へ段階的に移動するように形成される場合の例を挙げたが、この第6の実施形態では、図13に示されるように、コイル通風路7は、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分がサブスロット下流方向へ連続的に移動する範囲が存在するように形成される。 In the fifth embodiment described above, as shown in FIG. 12, the coil ventilation passage 7 is arranged in the order of the rotor coil portions 4c, 4d, 4e, and 4f from the rotor inner diameter side to the rotor outer diameter side. An example was given in which a portion that narrows the flow path width in the rotor rotation direction from the upstream side of the subslot to the downstream side of the subslot is formed so as to move stepwise in the downstream direction of the subslot. In the embodiment, as shown in FIG. 13, the coil ventilation passage 7 changes the flow path width in the rotor rotation direction from the rotor inner diameter side to the rotor outer diameter side from the subslot upstream side to the subslot downstream side. It is formed so that there is a range in which the narrowed portion continuously moves in the downstream direction of the subslot.

図13の例では、回転子コイル4を構成する回転子コイル部4g,4hのうち、回転子コイル部4gに、回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分がサブスロット下流方向へ連続的に移動する範囲が存在するように形成されている。 In the example of FIG. 13, of the rotor coil portions 4g and 4h constituting the rotor coil 4, the flow path width in the rotor rotation direction is narrowed from the subslot upstream side to the subslot downstream side in the rotor coil portion 4g. The portion is formed so that there is a range in which the portion continuously moves in the downstream direction of the subslot.

本実施形態の構成によれば、コイル通風路7の流路幅が回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ連続的に拡がるため、第5の実施形態の場合と比較して、流路面積が拡大する場合に発生する圧力損失をより一層低減させることができる。 According to the configuration of the present embodiment, the flow path width of the coil ventilation passage 7 continuously expands from the rotor inner diameter side to the rotor outer diameter side, so that the flow flows as compared with the case of the fifth embodiment. The pressure loss that occurs when the road area is expanded can be further reduced.

このように、本実施形態によれば、圧力損失をより一層低減させることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより一層増加し、回転子コイルをより一層効率的に冷却することができる。 As described above, according to the present embodiment, the pressure loss can be further reduced, and as a result, the flow rate of the coil ventilation path can be further increased, and the rotor coil can be cooled more efficiently. ..

以上詳述したように、各実施形態によれば、コイル通風路の冷却ガス入口部におけるサブスロット上流側の壁面で発生する冷却ガスの流れの剥離を低減し、回転子コイルを効率的に冷却することを可能にする回転電機の回転子を提供することができる。 As described in detail above, according to each embodiment, the separation of the cooling gas flow generated on the wall surface on the upstream side of the subslot at the cooling gas inlet portion of the coil ventilation path is reduced, and the rotor coil is efficiently cooled. It is possible to provide a rotor of a rotating electric machine that makes it possible to do so.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…回転子鉄心、2…コイルスロット、3…サブスロット、4…回転子コイル、5…絶縁板、6…回転子楔、7…コイル通風路、9…保持環、10…回転子シャフト、11…回転子鉄心端、12…軸方向流路、21,22…通風孔。 1 ... Rotor iron core, 2 ... Coil slot, 3 ... Subslot, 4 ... Rotor coil, 5 ... Insulation plate, 6 ... Rotor wedge, 7 ... Coil ventilation path, 9 ... Holding ring, 10 ... Rotor shaft, 11 ... Rotor core end, 12 ... Axial flow path, 21, 22 ... Ventilation hole.

Claims (6)

回転子コイルを収納するコイルスロットと、冷却ガスを回転子軸方向に通風するサブスロットと、前記回転子コイルに設けられ前記サブスロットから冷却ガスを導入して回転子外径方向に通風する複数のコイル通風路とを備え、冷却ガスが回転子鉄心端から前記サブスロットに流入し、さらに個々のコイル通風路に分岐して流入するように構成された回転電機の回転子において、
少なくとも1つのコイル通風路は、当該コイル通風路の少なくとも冷却ガス入口部において、回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側よりも前記サブスロットの下流側の方が狭くなるように形成されている、
回転電機の回転子。
A coil slot for accommodating the rotor coil, a subslot for ventilating cooling gas in the rotor axial direction, and a plurality of subslots provided in the rotor coil for introducing cooling gas from the subslot to ventilate in the rotor outer diameter direction. In a rotor of a rotating electric machine, which is provided with a coil ventilation path of the above, and is configured such that cooling gas flows into the subslot from the end of the rotor core and further branches into each coil ventilation path.
At least one coil ventilation path has a flow path width in the rotor rotation direction narrower on the downstream side of the subslot than on the upstream side of the subslot at least at the cooling gas inlet portion of the coil ventilation path. Is formed,
Rotor of rotating electric machine.
前記回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側から下流側へ向けて段階的に狭くなるように形成されている、
請求項1に記載の回転電機の回転子。
The flow path width in the rotor rotation direction is formed so as to gradually narrow from the upstream side to the downstream side of the subslot.
The rotor of the rotary electric machine according to claim 1.
前記回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側から下流側へ向けて連続的に狭くなるように形成されている、
請求項1に記載の回転電機の回転子。
The flow path width in the rotor rotation direction is formed so as to be continuously narrowed from the upstream side to the downstream side of the subslot.
The rotor of the rotary electric machine according to claim 1.
前記少なくとも1つのコイル通風路は、回転子内径側よりも回転子外径側の方が、前記サブスロットの下流側における回転子回転方向の流路幅が広くなるように形成されている、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。
The at least one coil ventilation path is formed so that the flow path width in the rotor rotation direction on the downstream side of the subslot is wider on the rotor outer diameter side than on the rotor inner diameter side.
The rotor of a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3.
前記少なくとも1つのコイル通風路は、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、前記回転子回転方向の流路幅を前記サブスロットの上流側から下流側に狭める部分が前記サブスロットの下流方向へ段階的に移動するように形成されている、
請求項1に記載の回転電機の回転子。
In the at least one coil ventilation path, a portion of the subslot that narrows the flow path width in the rotor rotation direction from the upstream side to the downstream side of the subslot as it goes from the inner diameter side of the rotor to the outer diameter side of the rotor. It is formed to move in stages in the downstream direction,
The rotor of the rotary electric machine according to claim 1.
前記少なくとも1つのコイル通風路は、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、前記回転子回転方向の流路幅を前記サブスロットの上流側から下流側に狭める部分が前記サブスロットの下流方向へ連続的に移動する範囲が存在するように形成されている、
請求項1に記載の回転電機の回転子。
In the at least one coil ventilation path, a portion of the subslot that narrows the flow path width in the rotor rotation direction from the upstream side to the downstream side of the subslot as it goes from the inner diameter side of the rotor to the outer diameter side of the rotor. It is formed so that there is a range that moves continuously in the downstream direction.
The rotor of the rotary electric machine according to claim 1.
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