JP4897587B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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JP4897587B2 JP2007169155A JP2007169155A JP4897587B2 JP 4897587 B2 JP4897587 B2 JP 4897587B2 JP 2007169155 A JP2007169155 A JP 2007169155A JP 2007169155 A JP2007169155 A JP 2007169155A JP 4897587 B2 JP4897587 B2 JP 4897587B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the cooling performance of a rotor coil by increasing ventilation amounts by reducing resistance to the wind flow at the ventilation passage inlet port on the inner circumferential side of an end plate 17. <P>SOLUTION: The rotor 2 arranged inside the stator is provided with a holding ring 11 for holding a rotor coil 10, a plurality of rotor baffles 12 for forming the ventilation passage are arranged on the inner circumferential side of the holding rings 11, furthermore the rotor 2 is provided with fans 3 for circulating cooling gas within the rotary electric machine, and a guide plate 16 is installed on the inlet side port surface of the cooling gas flow in the rotor baffles 12, wherein the guide plate 16 is provided with a tapered part 16a on a delay side relative to the rotary direction B of the rotor 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は回転電機の回転子構造に関するものであり、特に回転子に形成された冷却ガス通風路における入口の風抵抗を低減させ、回転子における通風路を流れる風の風量を増加させるための構造に関するものである。   The present invention relates to a rotor structure of a rotating electrical machine, and in particular, a structure for reducing the wind resistance of an inlet in a cooling gas ventilation path formed in the rotor and increasing the amount of wind flowing through the ventilation path in the rotor. It is about.
従来の回転電機においては、ガス冷却器で冷やされた冷却ガスはファンによって圧送され、固定子コイルエンド室に流れ込み、そこで大きく二つの経路に別れ、一つの流れは固定子コイルエンドを冷却して、固定子鉄心と回転子鉄心間の空隙に流れる。   In conventional rotating electrical machines, the cooling gas cooled by the gas cooler is pumped by a fan and flows into the stator coil end chamber, where it is divided into two main paths, and one flow cools the stator coil end. Flows into the gap between the stator core and the rotor core.
もう一つの流れは、回転子鉄心に設置された回転子コイルを冷却する為に保持リングの内部へ流れ込み、回転子コイルエンド並びに回転子コイル直線部を冷却した後、固定子鉄心と回転子鉄心間の空隙に流れ込み、前者の流れと合流する。合流した冷却ガスは固定子鉄心及び固定子コイルを冷却した後、ガス冷却器へ送られる。   The other flow flows into the holding ring to cool the rotor coil installed in the rotor core, and after cooling the rotor coil end and the rotor coil linear part, the stator core and the rotor core It flows into the gap between them and merges with the former flow. The combined cooling gas is cooled to the stator core and the stator coil, and then sent to the gas cooler.
そして、保持リングにおける回転子エンドプレートの内周側の円周上には、冷却ガスの通風路入口となる空間部分を設けるとともに、保持リング内側の回転子コイルエンド下部に区切られた空間部分とを設けるためにローターバッフルが並んで配置されており、このローターバッフルは冷却ガスの進入を阻止している。   And, on the circumference of the inner end side of the rotor end plate in the holding ring, a space portion serving as a cooling gas ventilation path inlet is provided, and a space portion divided at the lower portion of the rotor coil end inside the holding ring; The rotor baffles are arranged side by side to prevent the cooling gas from entering.
また、冷却空気流入通路において、流れ方向に対しロータ巻線へ向かって2つのフローカスケードが備えられており、それぞれのフローカスケード段は、リング状の支持体の内周に配置された多数の回転羽根を備えているものがあった(特許文献1参照)。   Further, in the cooling air inflow passage, two flow cascades are provided toward the rotor winding with respect to the flow direction, and each flow cascade stage has a number of rotations arranged on the inner periphery of the ring-shaped support. There was a thing provided with a wing (refer to patent documents 1).
特開平10−201176号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-201176
従来の回転電機の回転子構造は以上のように構成されているので、冷却ガスの通風路を形成するために設置されるローターバッフルは、回転子コイルへ流れる冷却ガスの通風路入口において、冷却ガスの流れを阻害してしまう。従って回転子の回転時にはローターバッフルは冷却ガスの流れに対して抵抗することとなり、通風路へ流れる風量が制限されるという問題点があった。   Since the rotor structure of the conventional rotating electric machine is configured as described above, the rotor baffle installed to form the cooling gas ventilation path is cooled at the inlet of the cooling gas ventilation path flowing to the rotor coil. It will obstruct the flow of gas. Therefore, the rotor baffle resists the flow of the cooling gas when the rotor rotates, and there is a problem that the amount of air flowing to the ventilation path is limited.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、案内板にテーパー構造を形成することによって、冷却ガスの流れに対する抵抗を低減し、回転子コイルの冷却性能を向上させることを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and by forming a tapered structure on the guide plate, the resistance to the flow of cooling gas is reduced and the cooling performance of the rotor coil is improved. It is intended.
この発明に係る回転電機は、固定子コイルが巻回された固定子と、固定子の内側に配設された回転子と、回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、回転子に設けられたファンとを有するものであって、仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部が設けられた案内板を設置するとともに、案内板における冷却ガス流れの入口側表面には、回転子の回転方向に対してその進み側に突出部を設けたものである。 A rotating electrical machine according to the present invention includes a stator around which a stator coil is wound, a rotor disposed inside the stator, and a cylindrical object for holding the rotor coil provided on the rotor. And a partition provided inside the cylindrical body and a fan provided in the rotor, and the inlet side surface of the cooling gas flow in the partition with respect to the rotation direction of the rotor A guide plate provided with a tapered portion on the delay side is installed, and a protrusion is provided on the inlet side surface of the cooling gas flow in the guide plate on the advance side with respect to the rotation direction of the rotor. .
この発明に係る回転電機によれば、固定子コイルが巻回された固定子と、固定子の内側に配設された回転子と、回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、回転子に設けられたファンとを有するものであって、仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部が設けられた案内板を設置するとともに、案内板における冷却ガス流れの入口側表面には、回転子の回転方向に対してその進み側に突出部を設けたので、回転子が回転方向に回転するとき、冷却ガスが突出部及びテーパー部に沿ってスムーズに流れることになり、円筒物の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイルの冷却性能を向上させることができる。 According to the rotating electrical machine of the present invention, the stator around which the stator coil is wound, the rotor disposed inside the stator, and the cylinder for holding the rotor coil provided on the rotor. And a partition provided inside the cylindrical object, and a fan provided in the rotor, the cooling gas flow inlet side surface of the partition in the direction of rotation of the rotor. On the other hand, a guide plate provided with a tapered portion on the delay side is installed, and a protrusion is provided on the inlet side surface of the cooling gas flow in the guide plate on the leading side with respect to the rotation direction of the rotor . When the rotor rotates in the rotation direction, the cooling gas flows smoothly along the protrusion and the taper, and the resistance to the wind flow at the inlet of the ventilation path on the inner peripheral side of the cylindrical object is reduced. The amount can be increased, times Thereby improving the cooling performance of the child coil.
実施の形態1.
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の形態1による回転電機を示す断面図、図2は回転子部分を示す斜視図、図3は回転子部分を示す断面図である。図1においては、回転電機の固定子枠内部における冷却ガスの通風循環経路が示されている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a rotor portion, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the rotor portion. In FIG. 1, the ventilation circulation path | route of the cooling gas in the stator frame of a rotary electric machine is shown.
回転電機においては、固定子枠1内に封入されたガス(水素もしくは空気)の循環によって各部が冷却されている。回転子2にはファン3が設置されており、回転子2が回転するときにガスはファン3によって回転電機内部を循環するように構成されている。   In the rotating electrical machine, each part is cooled by circulation of gas (hydrogen or air) sealed in the stator frame 1. The rotor 2 is provided with a fan 3, and gas is circulated through the rotating electrical machine by the fan 3 when the rotor 2 rotates.
ガス冷却器4で冷やされた冷却ガスは、ファン3によって送り出され、固定子コイルエンド室5に流れ込む。そこで大きく二つの経路に別れ、一つの流れは固定子コイルエンド6を冷却して固定子鉄心7と回転子鉄心8間の空隙9に流れ込む。   The cooling gas cooled by the gas cooler 4 is sent out by the fan 3 and flows into the stator coil end chamber 5. Therefore, the flow is roughly divided into two paths, and one flow cools the stator coil end 6 and flows into the gap 9 between the stator core 7 and the rotor core 8.
もう一つの流れは、回転子鉄心8に設置された回転子コイル10を冷却する為に保持リング11の内部へ流れ込み、ローターバッフル12により形成された通風路に導かれ、更には回転子鉄心8に設けられた回転子鉄心内通風路13及びスロット内に導かれることによって回転子コイルエンド10a並びに回転子コイル直線部10bを冷却した後、固定子鉄心7と回転子鉄心8間の空隙9に流れ込み前者の流れと合流する。   The other flow flows into the holding ring 11 to cool the rotor coil 10 installed in the rotor core 8 and is guided to the ventilation path formed by the rotor baffle 12. After the rotor coil end 10a and the rotor coil linear portion 10b are cooled by being guided into the air passage 13 and the slot in the rotor core provided in the rotor core, the air gap 9 between the stator iron core 7 and the rotor iron core 8 Merges with the former flow.
合流した冷却ガスは固定子鉄心7、固定子コイルを冷却した後、ガス冷却器4へ送られる。なお、保持リング11は回転子コイル10などを保持するために設けられているものであり、また保持リング11内部には仕切り板14及び絶縁バッフル15等が設けられている。   The combined cooling gas is sent to the gas cooler 4 after cooling the stator core 7 and the stator coil. The holding ring 11 is provided to hold the rotor coil 10 and the like, and a partition plate 14 and an insulating baffle 15 are provided inside the holding ring 11.
図4は図1におけるX部を示す斜視図であり、後述の案内板16を取り外した状態を示している。保持リング11における回転子エンドプレート17の内周側の円周上には、ローターバッフル12が並んで設置されている。そしてローターバッフル12なる構造物によって、冷却ガスの通風路が区切られて形成されており、回転子コイル10が冷却されるようになっている。   FIG. 4 is a perspective view showing a portion X in FIG. 1, and shows a state in which a guide plate 16 described later is removed. A rotor baffle 12 is installed side by side on the inner circumference of the rotor end plate 17 in the holding ring 11. The rotor baffle 12 is formed by dividing the cooling gas ventilation path so that the rotor coil 10 is cooled.
図5は回転子部分を示す正面図、図6は図5におけるA−A線断面図、図7は案内板を示す斜視図である。案内板16は回転子エンドプレート17の内周側に設置されたローターバッフル12における冷却ガス流れの入口側表面にボルトによって締結することによって設置される。   5 is a front view showing a rotor portion, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5, and FIG. 7 is a perspective view showing a guide plate. The guide plate 16 is installed by fastening with bolts on the inlet side surface of the cooling gas flow in the rotor baffle 12 installed on the inner peripheral side of the rotor end plate 17.
冷却ガスはローターバッフル12の間、すなわち案内板16の間を通過する。案内板16には回転子の回転方向Bに対して、回転方向の遅れ側にテーパー部16aが設けられている。   The cooling gas passes between the rotor baffles 12, that is, between the guide plates 16. The guide plate 16 is provided with a tapered portion 16a on the delay side of the rotation direction with respect to the rotation direction B of the rotor.
このように構成することにより、回転子が回転方向Bに回転するとき、冷却ガスがテーパー部16aに沿ってスムーズに流れることになり、エンドプレート17の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイルの冷却性能を向上させることができる。   With this configuration, when the rotor rotates in the rotation direction B, the cooling gas smoothly flows along the tapered portion 16a, and the wind flow at the ventilation path entrance on the inner peripheral side of the end plate 17 is achieved. Can be reduced, the air flow rate can be increased, and the cooling performance of the rotor coil can be improved.
なお、上記説明においては、ガス冷却器4によって固定子枠1内に封入されたガスを冷却する場合について説明したが、固定子枠1などに通風孔を設け、外部からの風の流れによって回転子コイル10を冷却するようにしても良い。   In the above description, the case where the gas sealed in the stator frame 1 is cooled by the gas cooler 4 has been described. However, the stator frame 1 and the like are provided with ventilation holes and rotated by the flow of wind from the outside. The child coil 10 may be cooled.
実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図であり、図6に対応する断面図である。本実施形態においては、実施の形態1に示したような案内板を設置することなく、ローターバッフル12における風の流れの入口側表面であって、回転子の回転方向Bに対して、回転方向の遅れ側に直接テーパー部21を設けたものである。
Embodiment 2. FIG.
8 is a cross-sectional view showing a rotor baffle portion in a rotor of a rotating electrical machine according to Embodiment 2 of the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. In the present embodiment, without providing the guide plate as shown in the first embodiment, the surface of the rotor baffle 12 on the inlet side of the wind flow, the rotational direction relative to the rotational direction B of the rotor The taper part 21 is directly provided on the delay side.
以上のように構成することにより、回転子が回転方向Bに回転するとき、冷却ガスがテーパー部21に沿ってスムーズに流れることになり、エンドプレート17の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイル10の冷却性能を向上させることができるとともに、実施の形態1の場合に比べて案内板が不要となって部品点数を削減することができるので、コストを削減することができる。   With the configuration described above, when the rotor rotates in the rotation direction B, the cooling gas smoothly flows along the tapered portion 21, and the wind at the inlet of the ventilation path on the inner peripheral side of the end plate 17 can be obtained. The resistance to the flow is reduced, the amount of ventilation can be increased, the cooling performance of the rotor coil 10 can be improved, and a guide plate is not required as compared with the case of the first embodiment, thereby reducing the number of parts. Since it can reduce, cost can be reduced.
実施の形態3.
図9はこの発明の実施の形態3による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図であり、図6に対応する断面図である。本実施形態においては、実施の形態1に示したような案内板16とは形状の違った案内板31を設置したものである。
Embodiment 3 FIG.
9 is a cross-sectional view showing a rotor baffle portion in a rotor of a rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. In the present embodiment, a guide plate 31 having a different shape from the guide plate 16 shown in the first embodiment is installed.
図9において、回転子の回転方向Bに対して、回転方向の遅れ側にテーパー部31aを設置するとともに、更に回転方向の進み側に突出部31bを設置したものである。   In FIG. 9, with respect to the rotational direction B of the rotor, a tapered portion 31a is installed on the delay side in the rotational direction, and a protruding portion 31b is installed on the advanced side in the rotational direction.
以上のように構成することにより、回転子が回転方向Bに回転するとき、冷却ガスが突出部31b及びテーパー部31aに沿ってスムーズに流れることになり、エンドプレート17の内周側における通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、回転子回転時における通風路を流れる風量をより増加させることができ、回転子コイル10の冷却性能を更に向上させることができる。   By configuring as described above, when the rotor rotates in the rotation direction B, the cooling gas smoothly flows along the protruding portion 31b and the tapered portion 31a, and the ventilation path on the inner peripheral side of the end plate 17 Resistance to the wind flow at the inlet is reduced, the amount of air flowing through the ventilation path during rotor rotation can be further increased, and the cooling performance of the rotor coil 10 can be further improved.
なお、上記においては、案内板31に突出部31bを設けた場合について説明したが、図8に示された構造においても、回転方向の進み側に突出部を設けるようにしても良い。このように構成することにより、回転子回転時における通風路を流れる風量をより増加させることができ、回転子コイル10の冷却性能を更に向上させることができる。   In the above description, the protrusion 31b is provided on the guide plate 31. However, in the structure shown in FIG. 8, the protrusion may be provided on the leading side in the rotational direction. By comprising in this way, the air volume which flows through the ventilation path at the time of rotor rotation can be increased more, and the cooling performance of the rotor coil 10 can further be improved.
実施の形態4.
図10はこの発明の実施の形態4による回転電機の回転子部分を示す斜視図であり、図4に対応する図である。上記実施の形態1〜3においては、回転子エンドプレート17に設けられたローターバッフル12及び案内板に種々のテーパー部を設けた場合について説明した。
Embodiment 4 FIG.
10 is a perspective view showing a rotor portion of a rotating electrical machine according to Embodiment 4 of the present invention, and corresponds to FIG. In the first to third embodiments, the case where various taper portions are provided on the rotor baffle 12 and the guide plate provided on the rotor end plate 17 has been described.
これに対して図10に示すように、円筒構造物41内に収められた回転子2の円周上に通風路を形成するための突起物42が設けられている場合、突起物42における風の流れの入口側表面であって、回転子の回転方向Bに対して、回転方向の遅れ側にテーパー部43を設けることもできる。   On the other hand, as shown in FIG. 10, when the protrusion 42 for forming the ventilation path is provided on the circumference of the rotor 2 accommodated in the cylindrical structure 41, It is also possible to provide a taper portion 43 on the surface of the inlet side of the flow, on the delay side of the rotational direction with respect to the rotational direction B of the rotor.
以上のように構成することにより、上記実施の形態1〜3の場合と同様、回転子が回転方向Bに回転するとき、冷却ガスがテーパー部43に沿ってスムーズに流れることになり、通風路入口の風の流れに対する抵抗が軽減され、通風量を増加させることができ、回転子コイルの冷却性能を向上させることができる。   By configuring as described above, as in the case of the first to third embodiments, when the rotor rotates in the rotation direction B, the cooling gas smoothly flows along the tapered portion 43, and the ventilation path Resistance to the wind flow at the inlet is reduced, the air flow rate can be increased, and the cooling performance of the rotor coil can be improved.
なお、上記説明においては、突起物42における風の流れの入口側表面に直接テーパー部43を設けた場合について説明したが、実施の形態1の場合と同様に案内板にテーパー部を設けるようにしても良いし、又テーパー部とともに、回転方向の進み側に突出部を設けるようにしても良い。   In the above description, the case where the tapered portion 43 is provided directly on the surface of the protrusion 42 on the inlet side of the wind flow has been described. However, as in the case of the first embodiment, the tapered portion is provided on the guide plate. Alternatively, a protruding portion may be provided on the advancing side in the rotational direction together with the tapered portion.
なお、上記実施の形態1〜3に示された保持リング11及び実施の形態4に示された円筒構造物41を総称して回転子鉄心を保持するための円筒物とし、更に上記実施の形態1〜3に示されたローターバッフル12及び実施の形態4に示された突起物を総称して仕切部とすることができ、本発明においては、円筒物内部に設置された仕切部における冷却ガス流れの入口側表面に案内板等を設けるようにしたものである。   Note that the retaining ring 11 shown in the first to third embodiments and the cylindrical structure 41 shown in the fourth embodiment are collectively referred to as a cylindrical body for holding the rotor core, and further, the above-described embodiment. 1-3, the rotor baffle 12 shown in FIGS. 1 to 3 and the protrusions shown in the fourth embodiment can be collectively referred to as a partition, and in the present invention, the cooling gas in the partition installed inside the cylindrical object A guide plate or the like is provided on the inlet side surface of the flow.
この発明の実施の形態1による回転電機を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rotary electric machine by Embodiment 1 of this invention. 回転子部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a rotor part. 回転子部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a rotor part. 図1におけるX部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the X section in FIG. 回転子部分を示す正面図である。It is a front view which shows a rotor part. 図5におけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 案内板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a guide plate. この発明の実施の形態2による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rotor baffle part in the rotor of the rotary electric machine by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による回転電機の回転子におけるローターバッフル部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the rotor baffle part in the rotor of the rotary electric machine by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による回転電機の回転子部分を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotor part of the rotary electric machine by Embodiment 4 of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
3 ファン、2 回転子、16 案内板、16a,21,43 テーパー部、
31b 突出部。
3 fan, 2 rotor, 16 guide plate, 16a, 21, 43 taper part,
31b Protruding part.

Claims (2)

  1. 固定子コイルが巻回された固定子と、上記固定子の内側に配設された回転子と、上記回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、上記回転子に設けられたファンとを有する回転電機において、上記仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、上記回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部が設けられた案内板を設置するとともに、上記案内板における冷却ガス流れの入口側表面には、上記回転子の回転方向に対してその進み側に突出部を設けたことを特徴とする回転電機。 A stator around which a stator coil is wound, a rotor disposed inside the stator, a cylindrical body for holding the rotor coil provided on the rotor, and an interior of the cylindrical body In the rotating electrical machine having the partition provided in the rotor and the fan provided in the rotor, the cooling gas flow inlet side surface of the partition is on the delay side with respect to the rotation direction of the rotor. A guide plate provided with a tapered portion is installed, and a protrusion is provided on the inlet side surface of the cooling gas flow in the guide plate on the leading side with respect to the rotation direction of the rotor. Rotating electric machine.
  2. 固定子コイルが巻回された固定子と、上記固定子の内側に配設された回転子と、上記回転子に設けられた回転子コイルを保持するための円筒物と、この円筒物の内部に設けられた仕切部と、上記回転子に設けられたファンとを有する回転電機において、上記仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、上記回転子の回転方向に対してその遅れ側にテーパー部を設けるとともに、上記仕切部における冷却ガス流れの入口側表面には、上記回転子の回転方向に対してその進み側に突出部を設けたことを特徴とする回転電機。 A stator around which a stator coil is wound, a rotor disposed inside the stator, a cylindrical body for holding the rotor coil provided on the rotor, and an interior of the cylindrical body In the rotating electrical machine having the partition provided in the rotor and the fan provided in the rotor, the cooling gas flow inlet side surface of the partition is on the delay side with respect to the rotation direction of the rotor. Rutotomoni provided a tapered portion, the inlet-side surface of the cooling gas flow in the partition portion, the rotating electrical machine, characterized in that a projecting portion on its leading side with respect to the rotation direction of the rotor.
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