JP2023089647A - Rotor of rotary electric machine - Google Patents

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晴佳 横江
Haruka Yokoe
賀浩 谷山
Yoshihiro Taniyama
安雄 加幡
Yasuo Kahata
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Abstract

To reduce the draft loss of a rotary electric machine while efficiently cooling a rotor coil.SOLUTION: According to an embodiment, a rotor of a rotary electric machine is provided, comprising: a rotor shaft; a rotor spoke which is provided to the circumferential outside of the rotor shaft; a rotor rim which is provided to the circumferential outside of the rotor spoke and has a rim duct that constitutes a cooling gas passage; a plurality of poles which are provided to the circumferential outside of the rotor rim and arranged by being spaced apart in the circumferential direction; and a rotor coil which is provided to each of the plurality of poles. The rotor of the rotary electric machine further includes a ventilation guide that guides a cooling gas that flows out from the rim duct to between the poles, in such a way that the cooling gas branches off in the rotor circumferential direction between the poles and flows radially outward along the respective wall surfaces of the poles on both sides.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 rotating electric machine.

一般に、水車発電機等の回転電機は、冷却ガスが機内を循環する通風冷却構造を有する。水車発電機には定速機と可変速機とがあり、それぞれ構造が異なる。以下では、定速機の構造を例に説明する。 In general, a rotating electric machine such as a water turbine generator has a ventilation cooling structure in which a cooling gas circulates inside the machine. There are two types of water turbine generators: constant speed and variable speed, each of which has a different structure. In the following, the structure of a constant speed machine will be described as an example.

水車発電機は、発電機と水車とから構成され、発電機は回転子と固定子とを備えている。この発電機の構成の具体例を図11~図13に示す。図11は、一般的な回転電機の回転子の構成を示す縦断面図である。図12は、同回転電機の一部の構造を示す縦断面図、図13は、同回転電機の回転子の一部の構造を示す径方向断面図である。各図の中の符号Fは、冷却ガスの流れを示している。 A water turbine generator is composed of a generator and a water turbine, and the generator has a rotor and a stator. Specific examples of the configuration of this generator are shown in FIGS. 11 to 13. FIG. FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a rotor of a general rotary electric machine. 12 is a longitudinal sectional view showing the structure of part of the rotating electrical machine, and FIG. 13 is a radial sectional view showing the structure of part of the rotor of the rotating electrical machine. Reference character F in each figure indicates the flow of the cooling gas.

発電機100は、上部軸受51a、下部軸受51b、コレクタ52、風道カバー53等を備え、風道カバー53の内側に回転子61および固定子62が配置される。 The generator 100 includes an upper bearing 51a, a lower bearing 51b, a collector 52, an airway cover 53, etc. Inside the airway cover 53, a rotor 61 and a stator 62 are arranged.

回転子61は、上部軸受51aと下部軸受51bとの間に、上部軸1aと下部軸1bとを有する回転子軸(シャフト)1を備え、この回転子軸に回転子スポーク3を介して回転子リム7が取り付けられている。この回転子リム7の外径側には、周方向に等間隔で複数の突極型のポール(磁極)9が配置されている。各ポール9は、磁極鉄心と回転子コイル(界磁コイル)10とから構成される。また、回転子リム7には、回転子スポーク3の内部から各ポール9へ径方向に連通するリムダクト8が軸方向および周方向に複数配置されている。 The rotor 61 includes a rotor shaft (shaft) 1 having an upper shaft 1a and a lower shaft 1b between an upper bearing 51a and a lower bearing 51b. A child rim 7 is attached. A plurality of salient poles (magnetic poles) 9 are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer diameter side of the rotor rim 7 . Each pole 9 is composed of a magnetic pole core and a rotor coil (field coil) 10 . A plurality of rim ducts 8 are arranged in the axial direction and the circumferential direction of the rotor rim 7 so as to communicate radially from the inside of the rotor spokes 3 to the poles 9 .

一方、固定子62は、固定子フレーム31内に収められた固定子鉄心32、固定子コイル33、接続銅帯34等を備える。また、固定子フレーム31の外側には、冷却器(ガスクーラ)35も取り付けられている。 On the other hand, the stator 62 includes a stator core 32, a stator coil 33, a connection copper band 34, etc. housed in the stator frame 31. As shown in FIG. A cooler (gas cooler) 35 is also attached to the outside of the stator frame 31 .

このような構成の発電機100では、回転子コイル10、当該回転子コイルが巻かれた磁極鉄心を有するポール9、固定子鉄心32、固定子コイル33等が発熱するため、機内に冷却ガスを循環させて冷却する。この冷却ガスの循環は、回転子61の回転による遠心ファン効果を利用するのが一般的である。 In the generator 100 having such a configuration, since the rotor coil 10, the pole 9 having the magnetic pole core around which the rotor coil is wound, the stator core 32, the stator coil 33, etc. generate heat, a cooling gas is supplied to the inside of the machine. Circulate and cool. This cooling gas circulation generally utilizes the centrifugal fan effect of the rotation of the rotor 61 .

冷却ガスは、回転子61の遠心ファン効果により、回転子スポーク3に設けられた流入孔4から回転子スポーク3の内部に取り入れられ、回転子リム7内に設けられたリムダクト8を通じて、個々のポール9間を通り抜ける。ポール9を冷却して高温となった冷却ガスは、回転子61と固定子62との間のエアギャップGに排出される。 Due to the centrifugal fan effect of the rotor 61, the cooling gas is taken into the interior of the rotor spokes 3 from the inflow holes 4 provided in the rotor spokes 3, and passes through the rim ducts 8 provided in the rotor rim 7 to the individual Pass between poles 9. The cooling gas heated to a high temperature by cooling the poles 9 is discharged to the air gap G between the rotor 61 and the stator 62 .

エアギャップGに排出された高温の冷却ガスの一部は、エアギャップGから回転子軸方向に流出し、残りの冷却ガスは、固定子鉄心32内に設けられた固定子ダクト17を通り、固定子鉄心32の外径側にある鉄心背面36に流出し、固定子フレーム31の外径側に取り付けられた冷却器35の冷却水等と熱交換する。冷却器35との熱交換により温度が低下した冷却ガスは、固定子フレーム31の外側から回転子61側に送られ、再び回転子スポーク3に設けられた流入孔4から回転子スポーク3の内部に取り入れられて循環することになる。 Part of the high-temperature cooling gas discharged into the air gap G flows out from the air gap G in the axial direction of the rotor, and the remaining cooling gas passes through the stator duct 17 provided in the stator core 32, It flows out to the core back surface 36 on the outer diameter side of the stator core 32 and exchanges heat with the cooling water or the like of the cooler 35 attached to the outer diameter side of the stator frame 31 . The cooling gas, whose temperature has been lowered by heat exchange with the cooler 35, is sent from the outside of the stator frame 31 to the rotor 61 side, and again enters the rotor spokes 3 through the inflow holes 4 provided in the rotor spokes 3. It will be taken in and circulated.

回転電機の回転子の冷却技術に関しては、効率向上を目的に、より少ない冷却ガスを用い、より効果的に冷却を行うための構造や構成の技術開発が進められている。例えば回転子の回転子スポーク内の冷却ガスの流れを整流化し、通風損失を低減する技術が提案されている。 Regarding the cooling technology of the rotor of the rotating electric machine, for the purpose of improving the efficiency, technological development of the structure and configuration for more effective cooling using less cooling gas is underway. For example, a technique has been proposed to rectify the flow of cooling gas in rotor spokes of a rotor to reduce ventilation loss.

特開昭59-117439号公報JP-A-59-117439

上述した構成においては、冷却ガスの循環経路のうち、冷却ガスが通り抜ける個々のポール間の空間では、冷却ガスが複雑な流動となって渦などが発生する。これにより、通風損失が生じ、発電機効率が低下する。また、最も冷却が必要とされるポールに巻かれたコイル付近では、流速が遅く、冷却効果が低い。 In the configuration described above, in the space between individual poles through which the cooling gas passes in the circulation path of the cooling gas, the cooling gas flows in a complicated manner, generating vortices and the like. This causes ventilation loss and lowers generator efficiency. Also, in the vicinity of the coil wound on the pole where cooling is most required, the flow velocity is slow and the cooling effect is low.

本発明が解決しようとする課題は、回転電機の通風損失を低減しつつ回転子コイルを効率よく冷却することができ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 provide a rotor for a rotating electric machine that can efficiently cool the rotor coils while reducing the ventilation loss of the rotating electric machine.

実施形態によれば、回転子軸と、前記回転子軸の外周側に設けられる回転子スポークと、前記回転子スポークの外周側に設けられ冷却ガスの通路となるリムダクトを有する回転子リムと、前記回転子リムの外周側に設けられ周方向に間隔をおいて配置される複数のポールと、前記複数のポールにそれぞれ設けられる回転子コイルとを備えた、回転電機の回転子において、前記リムダクトからポール間に流出する冷却ガスがそのポール間において回転子周方向に分岐して両側のポールのそれぞれの壁面に沿って外径側へ流れるように当該冷却ガスを導く通風ガイドを具備する、回転電機の回転子が提供される。 According to the embodiment, a rotor shaft, rotor spokes provided on the outer peripheral side of the rotor shaft, a rotor rim having a rim duct provided on the outer peripheral side of the rotor spokes and serving as a passage for cooling gas, A rotor for a rotating electric machine, comprising: a plurality of poles provided on the outer peripheral side of the rotor rim and arranged at intervals in the circumferential direction; and rotor coils provided respectively on the plurality of poles, wherein the rim duct The cooling gas flowing out between the poles from the rotor branches in the circumferential direction of the rotor between the poles and flows along the wall surfaces of the poles on both sides to the outer diameter side. An electric machine rotor is provided.

本発明によれば、回転電機の通風損失を低減しつつ回転子コイルを効率よく冷却することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a rotor coil can be efficiently cooled, reducing the ventilation loss of a rotary electric machine.

第1の実施形態に係る回転電機の回転子の一部の構造を示す径方向断面図。FIG. 2 is a radial cross-sectional view showing the structure of part of the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment; 同実施形態に係る回転電機の回転子を回転子外径側から見た側面図。The side view which looked at the rotor of the rotary electric machine which concerns on the same embodiment from the rotor outer diameter side. 図1中及び図2中に示される通風ガイドの形状を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the shape of the ventilation guide shown in FIGS. 1 and 2; 図1に示される構造に対する第1の変形例を示す径方向断面図。FIG. 2 is a radial cross-sectional view showing a first modification to the structure shown in FIG. 1; 図1に示される構造に対する第2の変形例を示す径方向断面図。FIG. 2 is a radial cross-sectional view showing a second modification to the structure shown in FIG. 1; 第2の実施形態に係る回転電機の回転子の一部の構造を示す径方向断面図。FIG. 6 is a radial cross-sectional view showing the structure of a portion of the rotor of the rotating electric machine according to the second embodiment; 図6中に示される通風ガイドの形状を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing the shape of the ventilation guide shown in FIG. 6; 図7に示される構造に対する変形例を示す径方向断面図。FIG. 8 is a radial cross-sectional view showing a modification to the structure shown in FIG. 7; 第3の実施形態による通風ガイドの形状を示す斜視図。The perspective view which shows the shape of the ventilation guide by 3rd Embodiment. 図9に示される通風ガイドを含む回転子を回転子外径側から見た側面図。FIG. 10 is a side view of the rotor including the ventilation guide shown in FIG. 9 as viewed from the outer diameter side of the rotor; 一般的な回転電機の回転子の構成を示す縦断面図。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a rotor of a general rotary electric machine; 一般的な回転電機の一部の構造を示す縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of part of a common rotating electric machine; 一般的な回転電機の回転子の一部の構造を示す径方向断面図。FIG. 2 is a radial cross-sectional view showing the structure of part of a rotor of a general rotary electric machine;

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

[第1の実施形態]
最初に、図1~図5を参照するとともに、前述した図11及び図12をも適宜参照して、第1の実施形態について説明する。なお、前述した図11及び図12と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[First embodiment]
First, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and appropriately to FIGS. 11 and 12 described above. Elements common to those in FIGS. 11 and 12 described above are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図1は、第1の実施形態に係る回転電機の回転子の一部の構造を示す径方向断面図、図2は、同実施形態に係る回転電機の回転子を回転子外径側から見た側面図である。また、図3は、図1中及び図2中に示される通風ガイドの形状を示す斜視図である。 FIG. 1 is a radial cross-sectional view showing a partial structure of a rotor of a rotating electric machine according to a first embodiment, and FIG. is a side view. 3 is a perspective view showing the shape of the ventilation guide shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

第1の実施形態に係る回転電機の回転子は、基本的な構造は図11及び図12に示したものと同様となるが、一部の構造が図13に示したものとは異なり、図1~図3に示されるように通風ガイド14が例えば通風ガイド支え15により回転子リム7に固設された構造を有する。 The rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment has a basic structure similar to that shown in FIGS. 1 to 3, it has a structure in which the ventilation guide 14 is fixed to the rotor rim 7 by, for example, a ventilation guide support 15. As shown in FIG.

図11及び図12から理解できるように、回転子軸1には回転子スポーク機構2が固設されており、この回転子スポーク機構2は、回転子軸1を中心に放射線状に回転子軸1表面から外側に伸びた回転子スポーク3と、この回転子スポーク3の上端および下端にそれぞれ固着された端板5とから構成される。各端板5の内径側には、複数の流入孔4が配置される。回転子スポーク3の外周側には、回転子リム7が配置される。回転子リム7は、回転子軸方向に積層された複数の鋼板等により構成され、その一部に冷却ガスの通路となるリムダクト8が設けられている。回転子リム7の外周側には、複数のポール9が周方向に間隔をおいて配置され、各ポール9にはそれぞれ回転子コイル10が巻かれている。このように構成される回転子61の外側には前述した固定子62が配置されている。 As can be understood from FIGS. 11 and 12, the rotor spoke mechanism 2 is fixed to the rotor shaft 1, and the rotor spoke mechanism 2 radially rotates around the rotor shaft 1. It consists of rotor spokes 3 extending outward from one surface and end plates 5 fixed to the upper and lower ends of the rotor spokes 3, respectively. A plurality of inflow holes 4 are arranged on the inner diameter side of each end plate 5 . A rotor rim 7 is arranged on the outer peripheral side of the rotor spokes 3 . The rotor rim 7 is composed of a plurality of steel plates or the like laminated in the axial direction of the rotor, and a rim duct 8 serving as a passage for cooling gas is provided in a portion of the rotor rim 7 . A plurality of poles 9 are arranged on the outer peripheral side of the rotor rim 7 at intervals in the circumferential direction, and a rotor coil 10 is wound around each pole 9 . The stator 62 described above is arranged outside the rotor 61 configured in this manner.

この回転電機では、機内を冷却する方法として、回転子軸1と回転子61に付随する構造物の回転に伴う遠心ファン作用により冷却ガス6を循環するラジアル通風方式が採用されており、冷却ガス6が端板5に設けられた複数の流入孔4より回転子スポーク機構2内に流入し、その後、回転子スポーク機構2内を外周方向に移動し、回転子リム7に設けられたリムダクト8を通過して各ポール9の間に流出すると同時に回転子コイル10を冷却するように構成されている。 In this rotating electric machine, as a method for cooling the inside of the machine, a radial ventilation system is adopted in which the cooling gas 6 is circulated by the action of a centrifugal fan accompanying the rotation of the structure attached to the rotor shaft 1 and the rotor 61. 6 flows into the rotor spoke mechanism 2 through a plurality of inflow holes 4 provided in the end plate 5 , and then moves in the outer peripheral direction within the rotor spoke mechanism 2 to reach a rim duct 8 provided in the rotor rim 7 . and flows out between the poles 9 to cool the rotor coil 10 at the same time.

図1~図3に示されるように、本実施形態に係る回転電機の回転子は、例えば通風ガイド支え15により回転子外径側から回転子リム7に取り付けられた通風ガイド14を備えている。この通風ガイド14の設置により、ポール9間に2つの流路Pが形成される。 As shown in FIGS. 1 to 3, the rotor of the rotating electric machine according to the present embodiment includes a ventilation guide 14 attached to the rotor rim 7 from the outer diameter side of the rotor by, for example, a ventilation guide support 15. . By installing the ventilation guide 14 , two flow paths P are formed between the poles 9 .

この通風ガイド14は、リムダクト8からポール9間に流出する冷却ガスがそのポール9間において回転子周方向に分岐して2つの流路Pにそれぞれ流入し両側のポール9のそれぞれの壁面(回転子コイル10の壁面を含む)に沿って外径側へ流れるように当該冷却ガスを導く。 In this ventilation guide 14, the cooling gas flowing out between the poles 9 from the rim duct 8 branches in the rotor circumferential direction between the poles 9 and flows into the two flow paths P, respectively, and flows into the wall surfaces (rotational flow paths) of the poles 9 on both sides. The cooling gas is guided so as to flow radially outward along the wall surface of the child coil 10 .

本実施形態によれば、ポール9間に通風ガイド14を設けたことにより、リムダクト8から流出する冷却ガスが、ポール9間において回転子周方向に分岐し、両側のポール9の壁面(回転子コイル10の壁面を含む)に沿って流れる。そのため、回転子コイル10を効率的に冷却することができる。また、従来の構造においては、個々のポール9間に1つの大きな空間があったため、回転子の回転に伴い冷却ガスが複雑な流動となって渦などが発生することで通風損失が生じていたが、本実施形態では、通風ガイド14の設置により、冷却ガスの流れが整流されるため、大きな渦が発生せず、通風損失を低減することができ、効率的な冷却を行うことができる。 According to this embodiment, by providing the ventilation guide 14 between the poles 9, the cooling gas flowing out from the rim duct 8 is branched between the poles 9 in the rotor circumferential direction, and the wall surfaces of the poles 9 on both sides (rotor (including the walls of the coil 10). Therefore, the rotor coil 10 can be efficiently cooled. In addition, in the conventional structure, there was one large space between the individual poles 9. As the rotor rotates, the cooling gas flows in a complex manner, causing vortices and the like, resulting in ventilation loss. However, in this embodiment, the cooling gas flow is rectified by installing the ventilation guide 14, so that no large vortex is generated, ventilation loss can be reduced, and efficient cooling can be performed.

(第1の変形例)
図4は、図1に示される構造に対する第1の変形例を示す径方向断面図である。
(First modification)
FIG. 4 is a radial cross-sectional view showing a first modification to the structure shown in FIG.

この第1の変形例による通風ガイド14は、両側のポール9のそれぞれの壁面(回転子コイル10の壁面を含む)と対向する当該通風ガイド14の壁面との間隔が、当該回転子の内径側から外径側に向かうほど広くなる形状を有するものである。 In the ventilation guide 14 according to this first modification, the gap between the wall surface of each of the poles 9 on both sides (including the wall surface of the rotor coil 10) and the wall surface of the ventilation guide 14 facing each other is the inner diameter side of the rotor. It has a shape that widens toward the outer diameter side.

このような通風ガイド14の設置により、当該回転子の内径側から外径側に向かうほど流路Pの流路面積が大きくなることにより、冷却ガスの流速が減速するため、流路Pを通った冷却ガスが、当該回転子の回転に伴い高速で回転するエアギャップG内の冷却ガスに合流する時に発生する合流損失を低減することが可能となる。このような通風ガイド14の構造は、通風損失を減らす効果が大きいので、回転子コイル10の冷却効果が十分に得られている一方で機内の冷却ガス循環量を増加させたい場合に有効である。 By installing the ventilation guide 14 in this way, the flow passage area of the flow passage P increases from the inner diameter side to the outer diameter side of the rotor. It is possible to reduce the confluence loss that occurs when the cooling gas merges with the cooling gas in the air gap G that rotates at high speed as the rotor rotates. Such a structure of the ventilation guide 14 has a large effect of reducing ventilation loss, and is effective when it is desired to increase the amount of cooling gas circulating inside the machine while obtaining a sufficient cooling effect of the rotor coil 10. .

(第2の変形例)
図5は、図1に示される構造に対する第2の変形例を示す径方向断面図である。
(Second modification)
FIG. 5 is a radial cross-sectional view showing a second modification to the structure shown in FIG.

この第2の変形例による通風ガイド14は、両側のポール9のそれぞれの壁面(回転子コイル10の壁面を含む)と対向する当該通風ガイド14の壁面との間隔が、当該回転子の内径側から外径側に向かうほど狭くなる形状を有するものである。 In the ventilation guide 14 according to the second modification, the gap between the wall surface of each of the poles 9 on both sides (including the wall surface of the rotor coil 10) and the opposing wall surface of the ventilation guide 14 is the inner diameter side of the rotor. It has a shape that becomes narrower as it goes from to the outer diameter side.

このような通風ガイド14の設置により、当該回転子の内径側から外径側に向かうほど流路Pの流路面積が小さくなることにより、冷却ガスの流速が増速し、かつ回転子コイル10側に流路幅が絞られるため、回転子コイル10の壁面に沿って冷却ガスが流れやすくなり、より効率的に回転子コイル10を冷却することができる。このような通風ガイド14の構造は、回転子コイル10の冷却効果をより向上させたい場合に有効である。 By installing the ventilation guide 14 in this way, the flow passage area of the flow passage P becomes smaller from the inner diameter side to the outer diameter side of the rotor. Since the width of the flow path is narrowed to the side, the cooling gas can easily flow along the wall surface of the rotor coil 10, and the rotor coil 10 can be cooled more efficiently. Such a structure of the ventilation guide 14 is effective when it is desired to further improve the cooling effect of the rotor coil 10 .

[第2の実施形態]
次に、図6~図9を参照して、第2の実施形態について説明する。なお、前述した各図と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第1の実施形態と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 FIGS. 6 to 9. FIG. In addition, the same reference numerals are assigned to elements that are common to the respective drawings described above, and overlapping descriptions are omitted. The following description will focus on the parts that are different from the first embodiment.

図6は、第2の実施形態に係る回転電機の回転子の一部の構造を示す径方向断面図、図7は、図6中に示される通風ガイドの形状を示す斜視図である。 FIG. 6 is a radial cross-sectional view showing the structure of part of the rotor of the rotary electric machine according to the second embodiment, and FIG. 7 is a perspective view showing the shape of the ventilation guide shown in FIG.

第2の実施形態による通風ガイド14は、両側のポール9のそれぞれの壁面(回転子コイル10の壁面を含む)と対向する2つの壁面のうち、少なくとも当該回転子の回転方向側にある壁面が、複数の突起16を備えたものとなっている。 In the ventilation guide 14 according to the second embodiment, at least the wall surface on the rotation direction side of the rotor is , and a plurality of protrusions 16 are provided.

複数の突起16が無い場合は、冷却ガスは、通風ガイド14の回転方向側の流路Pにおいて、回転子の回転により通風ガイド14の壁面側に偏った流れとなり、回転子コイル10の壁面側で剥離流れが生じるため、回転子コイル10の冷却効果の向上が妨げられる。これに対し、本実施形態においては、通風ガイド14の回転方向側の壁面に複数の突起16が設けられているので、通風ガイド14の回転方向側の流路Pにおいて、通風ガイド14の壁面側を流れる冷却ガスが複数の突起16に衝突することで乱流が促進されるとともに、通風ガイド14の壁面に対向する回転子コイル10側の壁面へ向かう冷却ガスの流れが生じ、回転子コイル10の冷却効果が向上する。 Without the plurality of protrusions 16 , the cooling gas in the flow path P on the rotation direction side of the ventilation guide 14 becomes a flow biased toward the wall surface side of the ventilation guide 14 due to the rotation of the rotor, and the wall surface side of the rotor coil 10 . Since a separated flow occurs at , improvement in the cooling effect of the rotor coil 10 is hindered. On the other hand, in the present embodiment, since a plurality of protrusions 16 are provided on the wall surface of the ventilation guide 14 on the rotation direction side, the wall surface of the ventilation guide 14 in the flow path P on the rotation direction side of the ventilation guide 14 The cooling gas flowing through the rotor collides with the plurality of projections 16 to promote turbulent flow and generate a flow of cooling gas toward the wall surface of the rotor coil 10 facing the wall surface of the ventilation guide 14 . cooling effect is improved.

なお、本例では、突起16の形状を三角錐形状として図示したが、そのほか、円錐形状や、他の錐体など、壁面から突出するものであれば、別の形状であってもよく、同様に回転子コイル10の冷却効果を向上させることができる。
また、本例では回転方向側にある壁面のみに、突起16を備えたが、両側に突起を設けても問題なく、回転方向遅れ側の流路Pでも回転子コイル10側の壁面へ向かう冷却ガスの流れが生じ、回転子コイル10の冷却効果が向上する。
In this example, the shape of the protrusion 16 is illustrated as a triangular pyramid shape, but other shapes such as a cone shape and other pyramids may be used as long as they protrude from the wall surface. Moreover, the cooling effect of the rotor coil 10 can be improved.
In this example, the projections 16 are provided only on the wall surface on the rotation direction side. A gas flow is generated and the cooling effect of the rotor coil 10 is improved.

(変形例)
図8は、図7に示される構造に対する変形例を示す径方向断面図である。
(Modification)
FIG. 8 is a radial cross-sectional view showing a modification to the structure shown in FIG.

この変形例による通風ガイド14は、複数の突起16が、当該回転子の軸方向または径方向またはその両方向に向けて千鳥状となるように配置されたものとなっている。図8に図示される例では、複数の突起16が回転子径方向に向けて整列しておらず、回転子径方向に向けて千鳥状となるように配置されている。 In the ventilation guide 14 according to this modification, a plurality of projections 16 are arranged in a zigzag pattern in the axial direction or radial direction of the rotor, or in both directions. In the example illustrated in FIG. 8, the plurality of protrusions 16 are not aligned in the radial direction of the rotor, but arranged in a zigzag pattern in the radial direction of the rotor.

このように複数の突起16を千鳥状に配置したことにより、通風ガイド14の壁面側に流入する冷却ガス6が突起16間を通り抜ける間隔が狭められ、個々の突起16への衝突が増えるため、乱流がより促進され、回転子コイル10の冷却効果がより高められる。 By arranging a plurality of protrusions 16 in a zigzag manner in this way, the cooling gas 6 flowing into the wall surface side of the ventilation guide 14 narrows the distance between the protrusions 16 and collides with the individual protrusions 16. Turbulent flow is further promoted, and the cooling effect of the rotor coil 10 is further enhanced.

[第3の実施形態]
次に、図9及び図10を参照して、第3の実施形態について説明する。なお、前述した各図と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第2の実施形態と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 FIGS. 9 and 10. FIG. In addition, the same reference numerals are assigned to elements that are common to the respective drawings described above, and overlapping descriptions are omitted. The following description will focus on the parts that are different from the second embodiment.

図9は、第3の実施形態による通風ガイドの形状を示す斜視図、図10は、図9に示される通風ガイドを含む回転子を回転子外径側から見た側面図である。 9 is a perspective view showing the shape of the ventilation guide according to the third embodiment, and FIG. 10 is a side view of the rotor including the ventilation guide shown in FIG. 9 as seen from the rotor outer diameter side.

第3の実施形態による通風ガイド14は、両側のポール9のそれぞれの壁面(回転子コイル10の壁面を含む)と対向する当該通風ガイド14の壁面との間隔が、回転子軸方向の両端部から中央部に向かうほど広くなる形状を有するものとなっている。 In the ventilation guide 14 according to the third embodiment, the gap between the wall surfaces of the poles 9 on both sides (including the wall surface of the rotor coil 10) and the wall surface of the ventilation guide 14 facing each other is set at both ends in the rotor axial direction. It has a shape that widens from the center toward the center.

このような通風ガイド14の設置により、ポール9間に形成される2つの流路Pは、回転子軸方向の両端部から中央部に向かうほど流路面積が大きくなる。そのため、各ポール9の回転子軸方向の両外側を流れる冷却ガスは、ポール9間の2つの流路Pに流入してポール9間の回転子軸方向中心に向かって流れるとともに、リムダクト8から回転遠心力により流出する冷却ガスと合流して、冷却ガス流量が増加することになる。 By installing the ventilation guides 14 in this way, the flow area of the two flow paths P formed between the poles 9 increases from both ends toward the center in the axial direction of the rotor. Therefore, the cooling gas flowing on both outer sides of each pole 9 in the axial direction of the rotor flows into the two flow paths P between the poles 9 and flows toward the center of the axial direction of the rotor between the poles 9 and from the rim duct 8. It joins with the cooling gas flowing out due to the rotation centrifugal force, and the cooling gas flow rate increases.

本実施形態によれば、ポール9の回転子軸方向の両端部から中央に向かうほど流路Pの流路面積が拡大する構造により、ポール9間の冷却ガス流量を増加させることができる。また、流路Pを流れる冷却ガスが各ポール9の回転子軸方向の両外側へ向かうことが抑制されるため、冷却ガス6の軸方向流速分布がほぼ均一となり、回転子コイル10をほぼ均一に冷却することができ、回転子コイル10の冷却効果をより向上させることができる。 According to this embodiment, the cooling gas flow rate between the poles 9 can be increased due to the structure in which the flow area of the flow path P increases from both ends of the pole 9 in the rotor axial direction toward the center. In addition, since the cooling gas flowing through the flow path P is restrained from being directed to both outer sides of each pole 9 in the axial direction of the rotor, the axial flow velocity distribution of the cooling gas 6 becomes substantially uniform, and the rotor coil 10 is distributed substantially uniformly. , and the cooling effect of the rotor coil 10 can be further improved.

以上詳述したように、各実施形態によれば、回転電機の通風損失を低減しつつ回転子コイルを効率よく冷却することができる。 As described in detail above, according to each embodiment, it is possible to efficiently cool the rotor coil while reducing the ventilation loss of the rotating electric machine.

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。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…回転子軸、2…回転子スポーク機構、3…回転子スポーク、4…流入孔、5…端板、6…冷却ガス、7…回転子リム、8…リムダクト、9…ポール、10…回転子コイル、14…通風ガイド、15…通風ガイド支え、16…突起、F…冷却ガスの流れ、P…流路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rotor shaft 2... Rotor spoke mechanism 3... Rotor spoke 4... Inflow hole 5... End plate 6... Cooling gas 7... Rotor rim 8... Rim duct 9... Pole 10... Rotor coil 14 Ventilation guide 15 Ventilation guide support 16 Protrusion F Flow of cooling gas P Flow passage.

Claims (6)

回転子軸と、前記回転子軸の外周側に設けられる回転子スポークと、前記回転子スポークの外周側に設けられ冷却ガスの通路となるリムダクトを有する回転子リムと、前記回転子リムの外周側に設けられ周方向に間隔をおいて配置される複数のポールと、前記複数のポールにそれぞれ設けられる回転子コイルとを備えた、回転電機の回転子において、
前記リムダクトからポール間に流出する冷却ガスがそのポール間において回転子周方向に分岐して両側のポールのそれぞれの壁面に沿って外径側へ流れるように当該冷却ガスを導く通風ガイドを具備する、回転電機の回転子。
a rotor shaft; rotor spokes provided on the outer peripheral side of the rotor shaft; a rotor rim having a rim duct provided on the outer peripheral side of the rotor spokes and serving as a cooling gas passage; and an outer periphery of the rotor rim. A rotor for a rotating electric machine, comprising: a plurality of poles arranged on the side and spaced apart in the circumferential direction; and rotor coils respectively provided on the plurality of poles,
A ventilation guide is provided for guiding the cooling gas flowing out from the rim duct between the poles so that the cooling gas flows between the poles in the circumferential direction of the rotor and flows along the wall surfaces of the poles on both sides toward the outer diameter side. , the rotor of a rotating electric machine.
前記通風ガイドは、前記両側のポールのそれぞれの壁面と対向する当該通風ガイドの壁面との間隔が、当該回転子の内径側から外径側に向かうほど広くなる形状を有する、請求項1に記載の回転電機の回転子。 2. The ventilation guide according to claim 1, wherein the gap between the wall surface of each of the poles on both sides and the wall surface of the ventilation guide facing each other has a shape that widens from the inner diameter side to the outer diameter side of the rotor. rotating electric machine rotor. 前記通風ガイドは、前記両側のポールのそれぞれの壁面と対向する当該通風ガイドの壁面との間隔が、当該回転子の内径側から外径側に向かうほど狭くなる形状を有する、請求項1に記載の回転電機の回転子。 2. The ventilation guide according to claim 1, wherein the space between the wall surfaces of the poles on both sides and the opposing wall surface of the ventilation guide becomes narrower from the inner diameter side to the outer diameter side of the rotor. rotating electric machine rotor. 前記通風ガイドは、前記両側のポールのそれぞれの壁面と対向する2つの壁面のうち、少なくとも当該回転子の回転方向側にある壁面が、複数の突起を備えている、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。 4. The ventilation guide according to any one of claims 1 to 3, wherein, of the two wall surfaces facing the wall surfaces of the poles on both sides, at least the wall surface on the rotating direction side of the rotor has a plurality of projections. 1. A rotor of a rotary electric machine according to claim 1. 前記複数の突起は、当該回転子の軸方向または径方向またはその両方向に向けて千鳥状となるように配置されている、請求項4に記載の回転電機の回転子。 5. The rotor of a rotary electric machine according to claim 4, wherein said plurality of projections are arranged in a zigzag pattern in the axial direction, radial direction, or both directions of said rotor. 前記通風ガイドは、前記両側のポールのそれぞれの壁面と対向する当該通風ガイドの壁面との間隔が、回転子軸方向の両端部から中央部に向かうほど広くなる形状を有する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の回転電機の回転子。 6. The ventilation guide has a shape in which the distance between the wall surface of each of the poles on both sides and the wall surface of the ventilation guide facing each other increases as it goes from both ends toward the center in the axial direction of the rotor. The rotor of the rotary electric machine according to any one of 1.
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