JP3735545B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転子巻線間の間隔片に設けた蛇行通風路の構造を改善して各巻線の温度上昇の低減と均一化を図った回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービン発電機等の回転電機において、回転子巻線の温度分布を如何に均一化して低く抑えるかは、回転電機を大容量化、小型化する上で設計上極めて重要な課題である。
図５は、従来のタービン発電機を断面して示す側面図、図６は、図５における回転子おいてコイル保持環及びエンドリングを外した状態を示す斜視図、図７は、図５における回転子巻線端部回りの要部を断面して示す側面図、図８は、図５における回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図、図９は、図８における間隔片の要部を示す斜視図である。
【０００３】
図５に示す従来のタービン発電機は、大きく別けると、固定子１と、回転子５と、ファン２６と、冷却器２７とを備えている。全体的な概要を説明すると、固定子１は、固定子鉄心２と、固定子巻線３と、ダクト４とを有している。回転子５は、回転子鉄心６と、回転子巻線７と、コイル保持環３０と、エンドリング３１と、回転軸１３とを有している。回転軸１３は、軸受（図示せず）に回転自在に支承され、ファン２６が回転軸１３の端部に対象的に取り付けられている。回転子鉄心６の外周と固定子鉄心２の内周間は空隙２５で隔てられている。
【０００４】
回転軸１３が回転しファン２６により圧送された冷却ガスは二手に分かれ、一方の冷却ガスは、エンドリング３１の開口部３１ａ（図７参照）から導入されてコイル保持環３０内の回転子巻線端部８を冷却し、回転子磁極１４（図６参照）の切欠排気路１５から矢印Ａ３の方向に空隙２５内へ吐出される。他方の冷却ガスは、固定子巻線３の端部を冷却して空隙２５内を軸方向に流れ矢印Ａ３の冷却ガスと合流する。そして、ダクト４内を矢印Ａ４のように流れて固定子鉄心２及び固定子巻線３を冷却した後、矢印Ａ５のように流れて冷却器２７で熱交換されファン２６の吸気側へ還流する。
【０００５】
詳しくは、回転子巻線７は、図６に示すように、各回転子磁極１４の左右の回転子鉄心６に複数設けられたスロット（図示せず）内に、それぞれ回転子磁極１４を中心に集中巻回して成形された鞍形の矩形状の回転子コイル１１を複数個同心状に配置し、これらを直列に接続した複数の界磁コイルからなる。回転子コイル１１は、上記スロット内のコイル辺（図示せず）と回転子鉄心６の端面から突出された回転子巻線端部８とを有し、回転子巻線端部８は、回転子鉄心６の端面から回転軸方向に突出された一対の直線部分９及びこの両直線部分９を連結する連結部分１０を有する。そして、複数の回転子巻線端部８が相互に間隔を置いて回転子磁極１４の端部に突出して配置されている。
【０００６】
コイル保持環３０は、図７に示すように、回転子巻線端部８及び隣り合う回転子巻線端部８相互間に配置された間隔片１８の各外周を覆って保持し、その一方の端部は回転子鉄心６の端部に嵌合されている。コイル保持環３０の他方の端部にはエンドリング３１が嵌合され、回転軸方向に貫通して設けた開口部３１ａと回転軸１３との間の空間から回転子巻線端部８を冷却する冷却ガスが矢印Ａ１のように導入される。回転子巻線端部８の周方向幅中心部の下部には、間隔片１７、１８に設けられた蛇行通風路（図示せず）を流れて回転子巻線端部８を冷却した冷却ガスを集め矢印Ａ２のように切欠排気路１５に導出する仕切り板２０が回転軸１３上に設けられている。
【０００７】
図８に示すように、回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれ各一対の直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと各連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとを有している。そして、直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの相互間にはそれぞれ間隔片１６ａ、１６ｂ、１６ｃが配置され、連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの相互間にはそれぞれ間隔片１８ａ、１８ｂ、１８ｃが配置されている。各間隔片１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃは同じ厚さで形成されている。
【０００８】
各間隔片１６ａ、１６ｂ、１６ｃの両側面部には、当接した前記各直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの側壁面の長手方向に沿って蛇行して延びる蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃが構成されている。また、各間隔片１８ａ、１８ｂ、１８ｃの両側面部には当接する前記各連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの側壁面の長手方向に沿って蛇行して延びる蛇行通風路１９ａ、１９ｂ、１９ｃが構成されている。これらの蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃでは前記各直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの側壁面が、また、蛇行通風路１９ａ、１９ｂ、１９ｃでは前記各連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの側壁面が、それぞれ各蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃの一壁面を構成している。
【０００９】
仕切り板２０は、下部が回転軸１３（図７参照）の溝（図示せず）内に差し込まれ一方の側端面が回転子磁極１４の側壁に当接された一対の側板２０ａと、この一対の側板２０ａの他方の側端面に接合されてエンドリング３１の開口部３１ａ（図７参照）に配置された端板２０ｂとで構成されている。
【００１０】
前記間隔片の構造を、図９を基に、間隔片１６ａ、１８ａを代表して以下に説明する。各間隔片１６ａ、１８ａの両側面部には、同じ溝深さＤｉと幅Ｗを有して各間隔片１６ａ、１８ａの長手方向に向け蛇行し延びる蛇行溝２１が形成されている。そして、間隔片１６ａが直線部分９ａ、９ｂ間に、間隔片１８ａが連結部分１０ａ、１０ｂ間にそれぞれ配置されて組み立てられると、間隔片１６ａの蛇行溝２１と直線部分９ａ、９ｂの側壁面とにより蛇行通風路１７ａが、間隔片１８ａの蛇行溝２１と連結部分１０ａ、１０ｂの側壁面とにより蛇行通風路１９ａ（蛇行通風路はいずれも図示せず）がそれぞれ構成される。そして、導入された冷却ガスは、矢印Ａ２のように各蛇行通風路１７ａ、１９ａ内を連続して流れながら前記直線部分９ａ、９ｂ及び連結部分１０ａ、１０ｂを冷却し、前記仕切り板２０の左右の側板２０ａで囲まれた空間へ導出される。
【００１１】
回転子巻線端部８における冷却ガスは、図８に示すように、エンドリング３１の開口部３１ａ（図７参照）から矢印Ａ１のように導入された後、間隔片１６ａ、１６ｂ、１６ｃの各両側の蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃに導入され、一点鎖線で代表して示す矢印Ａ２方向に向かって蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃから間隔片１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各両側の蛇行通風路１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内へ連続して流れる。そして、中央部で左右の蛇行通風路１９ａ、１９ｂ、１９ｃからの流れが合流（左方からの流れは図示せず）し仕切り板２０の左右の側板２０ａで囲まれた空間を回転軸方向へ進み切欠排気路１５へ導出される。以上のように、蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃを流れる冷却ガスにより回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにおける電気抵抗損失は吸収され、回転子巻線の温度上昇が抑制される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにおける電気抵抗損失は、それぞれの巻線長さに比例した値となり、回転子磁極１４により近い回転子巻線端部８ａにおいて最も小さく、回転子磁極１４により遠い回転子巻線端部８ｄにおいて最も大きい。しかし、回転子巻線端部８ｄの表面積も長さに比例して増えるので、（電気抵抗損失／表面積）の値は、回転子巻線端部８ａ、８ｄ共に同じ値となる。したがって、冷却条件が同じであれば、両者の温度上昇差はないはずである。ところが、従来のタービン発電機においては、回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを冷却する冷却ガスが各回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの長さ方向に沿って各蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ内を流れ冷却する方式であるにも拘らず、回転子巻線端部８ａを冷却する冷却ガスが流れる蛇行通風路１７ａ、１９ａの断面積も、回転子巻線端部８ｄを冷却する冷却ガスが流れる蛇行通風路１７ｃ、１９ｃの断面積も同一となっていた。
【００１３】
このため、蛇行通風路１７ａ、１９ａと蛇行通風路１７ｃ、１９ｃにおける冷却ガス量は、ほぼ同等か或いは通風抵抗が高くなる分だけ後者が前者よりも少ないことも予想される。したがって、長経路の回転子巻線端部８ｄを冷却したガスの温度は短経路の回転子巻線端部８ａを冷却したガスの温度よりも高温となり、この冷却ガスの温度差が両回転子巻線端部８ａ、８ｄ間の温度差ともなっていた。
そして、この温度差は、特に、回転子巻線端部８ａ、８ｄ間で長さの差が大きい２極機で大きく問題となっていた。
【００１４】
この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、回転子巻線間の間隔片に設けた蛇行通風路の構造を改善して各回転子巻線の温度上昇の低減と均一化とを図った回転電機を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明による回転電機は、回転子磁極の周りに３つ以上の環状の回転子巻線が順次間隔を置いて配置されており、また隣接する前記回転子巻線の相互間にそれぞれ間隔片が配置され、この各間隔片の表面は隣接する回転子巻線に当接し、前記表面に形成された蛇行溝が蛇行通風路を構成している回転電機であって、前記回転子磁極により遠い前記間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い前記間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きく形成されたものである。
【００１６】
また、この発明による回転電機は、前記各回転子巻線が回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有し、隣接する前記回転子巻線の各直線部分の相互間及び各連結部分の相互間に前記間隔片がそれぞれ配置されており、これらの間隔片の内、少なくとも前記隣接する各連結部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１７】
また、この発明による回転電機は、前記回転子磁極により遠い前記間隔片の厚さが、それにより近い間隔片よりも厚いことを特徴とするものである。
【００１８】
また、この発明による回転電機は、前記各回転子巻線が回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有し、隣接する前記回転子巻線の前記各直線部分の相互間及び前記各連結部分の相互間に前記間隔片がそれぞれ配置されており、これらの間隔片の内、少なくとも前記隣接する各直線部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明による回転電機は、前記各回転子巻線が回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有し、隣接する前記回転子巻線の前記各直線部分の相互間及び前記各連結部分の相互間に前記間隔片がそれぞれ配置されており、前記隣接する各直線部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きく、また前記隣接する各連結部分の相互間に設けられた前記各間隔片についても、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明による回転電機は、前記回転子磁極にもっとも近い間隔片について、その蛇行通風路の断面積をＳｉとし、前記回転子磁極からもっとも遠い間隔片についてその蛇行通風路の断面積をＳｏとしたとき、Ｓｏ＝（１．２５〜２．５）×Ｓｉの関係にあることを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。なお、図中、同一符号は従来例におけるものと同一、又は同等のものを示す。以下、同じである。
【００２２】
図１に示す実施の形態１のタービン発電機は、それぞれの回転子磁極１４の周りに３つ以上の、具体的には４つの環状の回転子巻線を順次間隔を置いて配置したものである。４つの回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれ２つの互いにほぼ平行な直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと、２つの直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを連結する連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有している。各回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの相互間にそれぞれ間隔片２２ａ、２２ｂ、２２ｃが配置され、各直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの相互間にそれぞれ間隔片１７ａ、１７ｂ、１７ｃが配置されている。ここで、各間隔片２２ａ、２２ｂ、２２ｃの厚さは、回転子磁極１４にもっとも近い間隔片２２ａでもっとも薄く、回転子磁極１４から離れるに従って厚くなり、回転子磁極１４からもっとも離れた間隔片２２ｃがもっとも厚く形成されている。そして、各間隔片２２ａ、２２ｂ、２２ｃの両側面部には、図９で示したと同様の蛇行溝２１が形成されており、その溝幅Ｗはすべての間隔片２２ａ、２２ｂ、２２ｃについて同じとされ、その溝深さは、回転子磁極１４にもっとも近い間隔片２２aでもっとも浅く、回転子磁極１４から遠ざかるに従って溝深さが増大し、回転子磁極１４からもっとも遠い間隔片２２ｃでもっとも深くなっている。なお、各回転子巻線の直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの間の各間隔片１６ａ、１６ｂ、１６ｃは従来例におけるものと同じであり、いずれも従来例と同じ厚さを有し、各間隔片１６ａ、１６ｂ、１６ｃの両側面部に形成された各蛇行溝２１の溝幅Ｗ、溝深さＤｉも共に同じで、同一断面積の蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃが形成されている。
【００２３】
本実施の形態１における特徴的な構成を以下に詳しく説明する。即ち、回転子巻線端部８ａ、８ｂの各連結部分１０ａ、１０ｂ間に間隔片２２ａを配置してその両側面部に蛇行通風路２３ａを構成し、各連結部分１０ｂ、１０ｃ間に間隔片２２ｂを配置してその両側面部に蛇行通風路２３ｂを構成し、各連結部分１０ｃ、１０ｄ間に間隔片２２ｃを配置してその両側面部に蛇行通風路２３ｃを構成している。ここで、蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各断面積を、回転子磁極１４にもっとも近い蛇行通風路２３ａでもっとも小さなＳｉ、蛇行通風路２３ｂでＳｍ、回転子磁極１４からもっとも遠い蛇行通風路２３ｃでもっとも大きなＳｏとすると、Ｓｉ＜Ｓｍ＜Ｓｏの関係にあり、Ｓｏ＝（１．２５〜２．５）×Ｓｉの範囲で選択される。具体的には、同じ高さ寸法の間隔片材を用いて蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃの溝幅Ｗ（図９参照）を同じにしているので、それぞれの溝深さを、上記各断面積Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｏに対応してＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏとすると、Ｄｉ＜Ｄｍ＜Ｄｏの関係にあり、ＤＯ＝（１．２５〜２．５）×Ｄｉの範囲で選択される。この場合、Ｄｍの値は、ＤＯに対し連結部１０ｃ、１０ｄの長さ比程度に選定すればよい。
【００２４】
ここで、溝深さＤｉの値は、回転子磁極１４にもっとも近い連結部分１０ａの冷却に必要なガス量を流せる程度であればよく、回転子磁極１４から遠ざかるに従ってガス量を多く流すようにし、回転子磁極１４からもっとも遠い連結部分１０ｄを冷却するに十分なガス量を流す蛇行通風路２３ｃの溝深さＤｏを確保する必要がある。このため、各間隔片２２ａ、２２ｂ、２２ｃの厚みは、蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各溝深さＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏが十分得られるように対応して厚く変えているが、全体としては従来例の場合と大差なく、直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの突出長さが長くなることはない。
【００２５】
回転子巻線端部８における冷却ガスは、図示のように、エンドリング３１の開口部３１ａ（図７参照）から矢印Ａ１のように導入された後、間隔片１６ａ、１６ｂ、１６ｃの各両側面部の蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃに導入され、一点鎖線で代表して示す矢印Ａ２方向に向かって蛇行通風路１７ａ、１７ｂ、１７ｃから間隔片２２ａ、２２ｂ、２２ｃの各両側面部の蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃ内へ連続して流れる。そして、中央部で左右の蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃからの流れが合流（左方からの流れは図示せず）し仕切り板２０の左右の側板２０ａで囲まれた空間を回転軸方向に流れ切欠排気路１５へ導出される。
【００２６】
本実施の形態１においては、蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各断面積Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｏを以上の関係に、具体的には、溝深さＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏを以上の関係に選択したことにより、回転子磁極１４にもっとも近い回転子巻線から、回転子磁極１４からもっとも遠い回転子巻線に至る各回転子巻線の温度上昇の低減と均一化をすることができる。
【００２７】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。図２に示す実施の形態２のタービン発電機も、それぞれの回転子磁極１４の周りに３つ以上の、具体的には４つの環状の回転子巻線を順次間隔を置いて配置したものである。４つの回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれ２つの互いにほぼ平行な直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと、２つの直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを連結する連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有している。４つの回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの各直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの相互間にそれぞれ同じ厚さを有する間隔片２４ａ、２４ｂ、２４ｃが配置されている。そして、各間隔片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの両側面部には、図９で示したと同様の蛇行溝２１が形成されており、その溝幅Ｗはすべての間隔片２４ａ、２４ｂ、２４ｃについて同じとされ、その溝深さは、回転子磁極１４にもっとも近い間隔片２４aでもっとも浅く、回転子磁極１４から遠ざかるに従って溝深さが増大し、回転子磁極１４からもっとも遠い間隔片２４ｃでもっとも深くなっている。以上の構成となっている他は、実施の形態１におけるのと同一構成である。
【００２８】
本実施の形態２における特徴的な構成を以下に詳しく説明する。即ち、回転子巻線端部８ａ、８ｂの各直線部分９ａ、９ｂ間に間隔片２４ａを配置してその両側面部に蛇行通風路２５ａを構成し、各直線部分９ｂ、９ｃ間に間隔片２４ｂを配置してその両側面部に蛇行通風路２５ｂを構成し、各直線部分９ｃ、９ｄ間に間隔片２４ｃを配置してその両側面部に蛇行通風路２５ｃを構成している。ここで、蛇行通風路２５ａ、２５ｂ、２５ｃの各断面積を、回転子磁極１４にもっとも近い蛇行通風路２５ａでもっとも小さなＳｉ、蛇行通風路２５ｂでＳｍ、回転子磁極１４からもっとも遠い蛇行通風路２５ｃでもっとも大きなＳｏとすると、実施の形態１におけると同様、Ｓｉ＜Ｓｍ＜Ｓｏの関係にあり、Ｓｏ＝（１．２５〜２．５）×Ｓｉの範囲で選択される。具体的には、前記実施の形態１におけると同様、同じ高さ寸法の間隔片材を用い蛇行通風路２５ａ、２５ｂ、２５ｃの溝幅Ｗ（図９参照）を同じにしているので、それぞれの溝深さを、上記各断面積Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｏに対応してＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏとすると、Ｄｉ＜Ｄｍ＜Ｄｏの関係にあり、ＤＯ＝（１．２５〜２．５）×Ｄｉの範囲で選択される。この場合、Ｄｍの値はＤＯに対し直線部分９ｃ、９ｄの長さ比程度に選定すればよい。
【００２９】
ここで、溝深さＤｉの値は、回転子磁極１４にもっとも近い直線部分９ａの冷却に必要なガス量を流せる程度であればよく、回転子磁極１４から遠ざかるに従ってガス量を多く流すようにし、回転子磁極１４からもっとも遠い直線部分９ｄを冷却するに十分なガス量を流す蛇行通風路２５ｃの溝深さＤｏを確保する必要がある。なお、蛇行通風路２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおける冷却ガスの流れは実施の形態１におけると同様であり、特に図示しない。
【００３０】
本実施の形態２においては、蛇行通風路２５ａ、２５ｂ、２５ｃの各断面積Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｏを以上の関係に、具体的には、溝深さＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏを以上の関係に選択したことにより、回転子磁極１４にもっとも近い回転子巻線から、回転子磁極１４からもっとも遠い回転子巻線に至る各回転子巻線の温度上昇の更なる低減と均一化をすることができる。
【００３１】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。図３に示す実施の形態３のタービン発電機も、各回転子磁極１４の周りに４つの環状の回転子巻線を順次間隔を置いて配置したものである。４つの回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれ２つの互いにほぼ平行な直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと、２つの直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを連結する連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有している。回転子巻線端部８ａ、８ｂの連結部分１０ａ、１０ｂ間には、実施の形態１における間隔片２２ａに代って間隔片３２が配置されている。そして、間隔片３２には、溝深さＤｉを有する図９で示したと同様の蛇行溝（図示せず）が当接する連結部分１０ａの側面側のみに形成され、連結部分１０ａの側面と共に蛇行通風路２３ａを構成している点が異なる他は、実施の形態１におけるのと同一構成である。なお、間隔片３２の厚さは、その一方の側面部のみに蛇行通風路２３ａを設けた分だけ実施の形態１における間隔片２２ａよりも更に薄くなっている。この場合における蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各断面積Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｏ及び溝深さＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏの相互間の関係も、実施の形態１におけると同様である。
本実施の形態３においては、以上のように構成したことにより、回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄのみならず、これらを覆い保持するコイル保持環３０（図７参照）の軸方向長さも共に短縮でき、回転電機のコストを低減できる。
【００３２】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。図４に示す実施の形態４のタービン発電機も、各回転子磁極１４の周りに４つの環状の回転子巻線を順次間隔を置いて配置したものである。４つの回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは、それぞれ２つの互いにほぼ平行な直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと、２つの直線部分９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを連結する連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有している。回転子巻線端部８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの各連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの相互間に、従来例における間隔片１８ａ、１８ｂ、１８ｃと同じ厚さを有する間隔片３３ａ、３３ｂ、３３ｃが配置されている。そして、各間隔片３３ａ、３３ｂ、３３ｃの両側面部には、実施の形態１における間隔片２２ａ、２２ｂ、２２ｃと同様に、各溝深さＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏを有する蛇行溝（図示せず）が形成され、各連結部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの側面と共に蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃを構成している。この場合における蛇行通風路２３ａ、２３ｂ、２３ｃの各断面積Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｏ及び溝深さＤｉ、Ｄｍ、Ｄｏの相互間の関係も、実施の形態１におけると同様である。その他の構成は実施の形態１におけると同一構成である。
本実施の形態４においては、以上のように構成したことにより、実施の形態１におけると同様の効果が得られる他、間隔片の材料の種類を統一することができるので、回転電機の製造歩留りが向上する。
【００３３】
なお、実施の形態１〜４においては、一つの回転子磁極当たりの回転子コイル数を４個として説明したが、これに限らず、更に多くの回転子コイルを有する大型機の場合であっても本発明は適用できる。また、タービン発電機について説明したが、同様の構造を有する他の回転電機であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
この発明による回転電機は、回転子磁極の周りに３つ以上の環状の回転子巻線が順次間隔を置いて配置されており、また隣接する前記回転子巻線の相互間にそれぞれ間隔片が配置され、この各間隔片の表面は隣接する回転子巻線に当接し、前記表面に形成された蛇行溝が蛇行通風路を構成している回転電機であって、前記回転子磁極により遠い前記間隔片における前記蛇行通風路の断面積を、それにより近い前記間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きく形成したので、
前記回転子磁極により近い回転子巻線から前記回転子磁極により遠い回転子巻線に至る各回転子巻線の温度上昇の低減と均一化をすることができる。
【００３５】
また、回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有する前記回転子巻線の相互間に配置された間隔片の内、少なくとも前記各連結部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積を、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きくしたので、前記各連結部分の温度上昇の低減と均一化がなされて、前記回転子磁極により近い回転子巻線から前記回転子磁極により遠い回転子巻線に至る各回転子巻線の温度上昇の低減と均一化をすることができる。
【００３６】
また、前記回転子磁極により遠い前記各連結部分の相互間に設けられた間隔片の厚さを、それにより近い間隔片よりも厚くしたので、当該間隔片における前記蛇行通風路の必要な断面積を確実に確保することができる。このため、前記各連結部分の温度上昇の確実な低減と均一化がなされて、前記回転子磁極により近い回転子巻線から前記回転子磁極により遠い回転子巻線に至る各回転子巻線の温度上昇を確実に低減し均一化することができる。
【００３７】
また、回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有する前記回転子巻線の相互間に配置された間隔片の内、少なくとも前記各直線部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積を、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きくしたので、前記各直線部分の温度上昇の確実な低減と均一化がなされて、前記回転子磁極により近い回転子巻線から前記回転子磁極により遠い回転子巻線に至る各回転子巻線の温度上昇の低減と均一化をすることができる。
【００３８】
また、一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有する前記回転子巻線の前記各直線部分の相互間及び前記各連結部分の相互間に配置された前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積を、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きくしたので、前記各直線部分及び各連結部分の温度上昇の更なる低減と均一化がなされて、前記回転子磁極により近い回転子巻線から前記回転子磁極により遠い回転子巻線に至る各回転子巻線の温度上昇の更なる低減と均一化をすることができる。
【００３９】
また、前記回転子磁極にもっとも近い間隔片について、その蛇行通風路の断面積をＳｉとし、前記回転子磁極からもっとも遠い間隔片についてその蛇行通風路の断面積をＳｏとしたとき、Ｓｏ＝（１．２５〜２．５）×Ｓｉの関係にあるようにしたので、前記回転子磁極にもっとも遠い回転子巻線の温度上昇を確実に低減して前記回転子磁極にもっとも近い回転子巻線の温度上昇との上昇差も低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４であるタービン発電機の回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。
【図５】 従来のタービン発電機を断面して示す側面図である。
【図６】 図５における回転子おいてコイル保持環及びエンドリングを外した状態を示す斜視図である。
【図７】 図５における回転子巻線端部回りの要部を断面して示す側面図である。
【図８】 図５における回転子巻線端部の要部を展開して示す平面図である。
【図９】 図８における間隔片の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ；回転子巻線端部 ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ；直線部分 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ；連結部分 １３ａ；回転軸方向 １４；回転子磁極 １６ａ、１６ｂ、１６ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、３２、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ；間隔片 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ；蛇行通風路

Claims (6)

1. 回転子磁極の周りに３つ以上の環状の回転子巻線が順次間隔を置いて配置されており、また隣接する前記回転子巻線の相互間にそれぞれ間隔片が配置され、この各間隔片の表面は隣接する回転子巻線に当接し、前記表面に形成された蛇行溝が蛇行通風路を構成している回転電機であって、前記回転子磁極により遠い前記間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い前記間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きいことを特徴とする回転電機。
2. 前記各回転子巻線が回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有し、隣接する前記回転子巻線の各直線部分の相互間及び各連結部分の相互間に前記間隔片がそれぞれ配置されており、これらの間隔片の内、少なくとも前記隣接する各連結部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 前記回転子磁極により遠い前記間隔片の厚さが、それにより近い間隔片よりも厚いことを特徴とする請求項２記載の回転電機。
4. 前記各回転子巻線が回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有し、隣接する前記回転子巻線の前記各直線部分の相互間及び前記各連結部分の相互間に前記間隔片がそれぞれ配置されており、これらの間隔片の内、少なくとも前記隣接する各直線部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
5. 前記各回転子巻線が回転軸方向に延びる一対の直線部分と、この一対の直線部分を連結する連結部分とを有し、隣接する前記回転子巻線の前記各直線部分の相互間及び前記各連結部分の相互間に前記間隔片がそれぞれ配置されており、前記隣接する各直線部分の相互間に設けられた前記各間隔片について、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きく、また前記隣接する各連結部分の相互間に設けられた前記各間隔片についても、前記回転子磁極により遠い間隔片における前記蛇行通風路の断面積が、それにより近い間隔片における前記蛇行通風路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
6. 前記回転子磁極にもっとも近い間隔片について、その蛇行通風路の断面積をＳｉとし、前記回転子磁極からもっとも遠い間隔片についてその蛇行通風路の断面積をＳｏとしたとき、Ｓｏ＝（１．２５〜２．５）×Ｓｉの関係にあることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の回転電機。

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