JPH099542A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、回転子巻線の均等な温度分布を
実現し、高性能でかつ安全性に優れた回転電機の回転子
を得ることを目的とする。 【構成】 径方向通風孔は、回転子巻線２、絶縁物８お
よび回転子楔７を径方向に貫通して設けられ、かつ、回
転子軸１の軸方向に一定の間隔毎に設けられている。そ
して、軸方向中央付近に位置する径方向通風孔の回転子
巻線２に穿設された回転子巻線通風孔２０ａは、軸方向
中央付近以外に位置する径方向通風孔の回転子巻線２に
穿設された回転子巻線通風孔２０ｂに比べて、スリット
長軸が長いスリット形状に形成されている。そこで、径
方向通風孔を介してチャンネル９から空隙部１３に排出
される冷却ガス通風量の軸方向分布が、軸方向中央付近
で大きくなる分布となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転電機の回転子に
関し、特に回転子に巻回される回転子巻線の冷却構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開昭５９−１３２７４０
号公報に記載された従来の回転電機の回転子を回転子軸
心を通る面で切断した状態を示す要部断面図、図８は従
来の回転電機の回転子を回転子軸心を直交する面で切断
した状態を示す要部断面図である。

【０００３】図において、１は回転子軸であり、この回
転子軸１の外周面には、回転子軸１の軸方向に平行な回
転子溝３が周方向に複数形成されている。２は回転子軸
１に巻回された回転子巻線であり、この回転子巻線２は
矩形断面の導体４が回転子溝３内に多層に巻回されて構
成されている。５は回転子巻線２を構成する多層に巻回
された導体４の層間に配設されて導体４の各層を電気的
に絶縁する層間絶縁層、６は回転子溝３の内壁面に被覆
された絶縁物、７は回転子溝３を塞口するように回転子
軸１に取り付けられて回転子巻線２をそれに作用する遠
心力に対して支持する回転子楔、８は回転子巻線２と回
転子楔７との間に配設されて両者を電気的に絶縁する絶
縁物、９は回転子溝３の底部に設けられて冷却ガスを流
通させるためのチャンネルである。１０は回転子巻線２
を構成する導体４および層間絶縁物５に回転子軸１の径
方向に穿設された回転子巻線通風孔であり、この回転子
巻線通風孔１０は、回転子軸１の軸方向に一定間隔で設
けられている。１１は絶縁物８に回転子巻線通風孔１０
と同軸的に穿設された絶縁物通風孔、１２は回転子楔７
に回転子巻線通風孔１０および絶縁物通風孔１１と同軸
的に穿設された回転子楔通風孔であり、これらの回転子
巻線通風孔１０、絶縁物通風孔１１および回転子楔通風
孔１２は径方向に連設されて径方向通風孔を構成してい
る。１３は回転子と固定子（図示せず）との間の空隙部
である。なお、図中矢印Ｇは冷却ガスの流れを示してい
る。

【０００４】つぎに、上記従来の回転電機の回転子の動
作について説明する。回転子巻線２に外部電源（図示せ
ず）により界磁電流が通電されると、回転子巻線２に磁
界が発生する。この状態で回転子にタービン（図示せ
ず）等からの回転力が伝えられると、回転子は回転子巻
線２とともに一定速度で回転する。そこで、所定向きに
磁界を発生しつつ回転する回転子によって、この回転子
の外方に設けられた固定子側に交流電力が発生される。

【０００５】このとき、回転子巻線２には界磁電流が通
電されるため、巻線の電気抵抗によるジュール損が発生
し発熱する。この発熱により、回転子巻線２およびそれ
に近接する層間絶縁層５をはじめとする各絶縁物の温度
が上昇する。そして、回転子巻線２および各絶縁物の温
度が所定の温度以上に上昇すると、それらの絶縁機能が
劣化し、所定の絶縁機能を失い、ひいては回転子軸１と
回転子巻線２とが電気的に短絡して回転電機としての機
能を失うおそれがある。そこで、回転電機の回転子で
は、チャンネル９を介して各径方向通風孔に冷却ガスを
流通させて回転子巻線２を冷却するようにしている。

【０００６】ついで、回転電機の回転子における回転子
巻線２の冷却について説明する。冷却ガスが回転子の軸
方向端部よりチャンネル９に供給される。そして、冷却
ガスは、チャンネル９内を回転子軸１の軸方向に流通
し、該軸方向に一定の間隔毎に設けられた各径方向通風
孔に分岐する。そして、各径方向通風孔に導かれた冷却
ガスは、まず回転子巻線通風孔１０中を回転子巻線２お
よび層間絶縁層５を冷却しつつ径方向外方に流通し、つ
いで絶縁物通風孔１１中を絶縁物８を冷却しつつ径方向
外方に流通し、その後回転子楔通風孔１２中を回転子楔
７を冷却しつつ径方向外方に流通し、空隙部１３に排出
される。

【０００７】ここで、回転子巻線２の局部的温度は、径
方向通風孔を流れる冷却ガスの通風量、風速あるいはそ
の冷却ガスに接触する回転子巻線２の表面積に依存す
る。そして、チャンネル９から径方向通風孔を介して空
隙部１３に排出される冷却ガスの通風量の回転子軸１の
軸方向の分布は、チャンネル９、回転子巻線通風孔１
０、絶縁物通風孔１１、回転子楔通風孔１２の形状およ
び寸法、回転子の軸長、さらには径方向通風孔の軸方向
配置に依存する。従来の回転電機の回転子においては、
これらの径方向通風孔は、回転子軸１の軸方向に等間隔
に配置され、また径方向通風孔を構成する回転子巻線通
風孔１０、絶縁物通風孔１１および回転子楔通風孔１２
の形状および寸法は同一に構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転電機の回転
子は以上のように構成されているので、チャンネル９か
ら径方向通風孔を介して空隙部１３に排出される冷却ガ
ス通風量の軸方向分布は、必ずしも回転子巻線２の均等
かつ効率的な冷却を実現するとは限らず、回転子巻線２
において局部的に温度の高い箇所が生じてしまう。そし
て、回転電機の出力は回転子巻線２の最高温度によって
制限されてしまうことから、この高温が回転子巻線２に
局部的に生じることが、回転電機の運転可能な出力を低
く制限してしまうという課題があった。また、回転子巻
線２に局部的に発生する高温が、回転子巻線２に近接し
た絶縁物を劣化させて、回転電機の安全性を損なうこと
になるという課題もあった。そして、回転子巻線２にお
いて局部的に高温となる位置は、回転子軸１の軸方向中
央付近に生じる場合が多い。

【０００９】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、回転子巻線の均等な温度分布を
実現し、高性能でかつ安全性に優れた回転電機の回転子
を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る回転電機の回転子は、回転子軸と、回転子軸の外周
面に軸方向に延設された回転子溝と、回転子溝に巻回さ
れた回転子巻線と、回転子溝内に回転子巻線の外周に覆
うように配設された絶縁物と、回転子軸の外周面に回転
子溝を塞口するように配設されて絶縁物を介して回転子
巻線の径方向外方への移動を阻止する回転子楔と、回転
子溝の底部に回転子軸の軸方向に延設されて冷却ガスが
流通されるチャンネルとを備え、回転子巻線、絶縁物お
よび回転子楔を一体に径方向に貫通する径方向通風孔が
回転子軸の軸方向に複数設けられて、チャンネルに流通
される冷却ガスを複数の径方向通風孔を介して外部に排
出するようにした回転電機の回転子において、径方向通
風孔を介してチャンネルから外部に排出される冷却ガス
通風量の回転子軸の軸方向における分布が、回転子軸の
軸方向中央付近で大きくなるように、径方向通風孔が構
成されているものである。

【００１１】また、この発明の第２の発明に係る回転電
機の回転子は、上記第１の発明において、径方向通風孔
が、回転子軸の軸方向に一定の間隔で設けられ、回転子
軸の軸方向中央付近に位置する径方向通風孔の回転子巻
線を貫通する回転子巻線通風孔の断面積が、回転子軸の
軸方向中央付近以外に位置する径方向通風孔の回転子巻
線を貫通する回転子巻線通風孔の断面積より大きく形成
されているものである。

【００１２】また、この発明の第３の発明に係る回転電
機の回転子は、上記第１の発明において、径方向通風孔
が、回転子軸の軸方向に一定の間隔で設けられ、回転子
軸の軸方向中央付近に位置する径方向通風孔の回転子楔
を貫通する回転子楔通風孔の断面積が、回転子軸の軸方
向中央付近以外に位置する径方向通風孔の回転子楔を貫
通する回転子楔通風孔の断面積より大きく形成されてい
るものである。

【００１３】また、この発明の第４の発明に係る回転電
機の回転子は、上記第１の発明において、径方向通風孔
が、回転子軸の軸方向に一定の間隔で設けられ、回転子
軸の軸方向中央付近を除く部位に位置する径方向通風孔
の絶縁物を貫通する絶縁物通風孔が、通風絞りを有する
形状に形成されているものである。

【００１４】また、この発明の第５の発明に係る回転電
機の回転子は、上記第１の発明において、回転子軸の軸
方向の隣接する径方向通風孔間の間隙が、回転子軸の軸
方向中央付近では小さく、回転子軸の軸方向中央付近以
外では大きく形成されているものである。

【００１５】

【作用】この発明の第１の発明においては、径方向通風
孔を介してチャンネルから外部に排出される冷却ガス通
風量の回転子軸の軸方向における分布が、回転子軸の軸
方向中央付近で大きくなるように、径方向通風孔が構成
されているので、冷却ガスが回転子軸の軸方向中央付近
に位置する径方向通風孔を介して多量に排出される。そ
こで、回転子巻線の回転子軸の軸方向中央付近の高熱が
径方向通風孔中を通風する冷却ガスにより効率的に除熱
され、回転子巻線の軸方向の温度分布が均一化される。

【００１６】また、この発明の第２の発明においては、
径方向通風孔が、回転子軸の軸方向に一定の間隔で設け
られ、回転子軸の軸方向中央付近に位置する径方向通風
孔の回転子巻線を貫通する回転子巻線通風孔の断面積
が、回転子軸の軸方向中央付近以外に位置する径方向通
風孔の回転子巻線を貫通する回転子巻線通風孔の断面積
より大きく形成されている。そこで、回転子軸の軸方向
中央付近に位置する径方向通風孔を流通する冷却ガスの
通風量が多くなり、径方向通風孔を介してチャンネルか
ら外部に排出される冷却ガス通風量の回転子軸の軸方向
における分布が、回転子軸の軸方向中央付近で大きくな
る分布となる。

【００１７】また、この発明の第３の発明においては、
径方向通風孔が、回転子軸の軸方向に一定の間隔で設け
られ、回転子軸の軸方向中央付近に位置する径方向通風
孔の回転子楔を貫通する回転子楔通風孔の断面積が、回
転子軸の軸方向中央付近以外に位置する径方向通風孔の
回転子楔を貫通する回転子楔通風孔の断面積より大きく
形成されている。そこで、回転子軸の軸方向中央付近に
位置する径方向通風孔を流通する冷却ガスの通風量が多
くなり、径方向通風孔を介してチャンネルから外部に排
出される冷却ガス通風量の回転子軸の軸方向における分
布が、回転子軸の軸方向中央付近で大きくなる分布とな
る。

【００１８】また、この発明の第４の発明においては、
径方向通風孔が、回転子軸の軸方向に一定の間隔で設け
られ、回転子軸の軸方向中央付近を除く部位に位置する
径方向通風孔の絶縁物を貫通する絶縁物通風孔が、通風
絞りを有する形状に形成されているので、冷却ガスが回
転子軸の軸方向中央付近を除く部位に位置する径方向通
風孔の絶縁物を貫通する絶縁物通風孔を流通する際の通
風抵抗が大きくなる。そこで、回転子軸の軸方向中央付
近に位置する径方向通風孔を流通する冷却ガスの通風量
が多くなり、径方向通風孔を介してチャンネルから外部
に排出される冷却ガス通風量の回転子軸の軸方向におけ
る分布が、回転子軸の軸方向中央付近で大きくなる分布
となる。

【００１９】また、この発明の第５の発明においては、
回転子軸の軸方向の隣接する径方向通風孔間の間隙が、
回転子軸の軸方向中央付近では小さく、回転子軸の軸方
向中央付近以外では大きく形成されているので、径方向
通風孔の配置が回転子軸の軸方向中央付近で密状態とな
り、径方向通風孔を介してチャンネルから外部に排出さ
れる冷却ガス通風量の回転子軸の軸方向における分布
が、回転子軸の軸方向中央付近で大きくなる分布とな
る。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１はこの発明の実施例１に係る回転電機の
回転子を回転子軸心を通る面で切断した状態を示す要部
断面図、図２はこの発明の実施例１に係る回転電機の回
転子における回転子巻線の１層を示す要部斜視図であ
り、図において図７および図８に示した従来の回転電機
の回転子と同一または相当部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図において、２０ａは回転子軸１の
軸方向中央付近で回転子巻線２の導体４および層間絶縁
層５に径方向にスリット形状に穿設された回転子巻線通
風孔、２０ｂは回転子軸１の軸方向中央付近を除く部位
で回転子巻線２の導体４および層間絶縁層５に径方向に
スリット形状に穿設された回転子巻線通風孔であり、こ
れらの回転子巻線通風孔２０ａ、２０ｂは２個１組で回
転子軸１の軸方向に一定間隔毎に形成されている。そし
て、回転子巻線通風孔２０ａはそのスリット長軸の長さ
が、回転子巻線通風孔２０ｂのスリット長軸の長さより
長い形状に形成され、断面積が大きく構成されている。
なお、絶縁物８および回転子楔７にも、回転子巻線通風
孔２０ａ、２０ｂと同軸的に絶縁物通風孔１１および回
転子楔通風孔１２が形成されている。そして、回転子巻
線通風孔２０ａ（２０ｂ）、絶縁物通風孔１１および回
転子楔通風孔１２が径方向に連設されて径方向通風孔を
構成している。

【００２１】つぎに、この実施例１の動作について説明
する。冷却ガスが回転子の軸方向端部よりチャンネル９
に供給される。そして、冷却ガスは、チャンネル９内を
回転子軸１の軸方向に流通し、該軸方向に一定の間隔毎
に設けられた径方向通風孔に分岐する。軸方向中央付近
以外に位置する径方向通風孔に導かれた冷却ガスは、ま
ず回転子巻線通風孔２０ｂ中を回転子巻線２および層間
絶縁層５を冷却しつつ径方向外方に流通し、ついで絶縁
物通風孔１１中を絶縁物８を冷却しつつ径方向外方に流
通し、その後回転子楔通風孔１２中を回転子楔７を冷却
しつつ径方向外方に流通し、空隙部１３に排出される。
また、軸方向中央付近に位置する径方向通風孔に導かれ
た冷却ガスは、まず回転子巻線通風孔２０ａ中を回転子
巻線２および層間絶縁層５を冷却しつつ径方向外方に流
通し、ついで絶縁物通風孔１１中を絶縁物８を冷却しつ
つ径方向外方に流通し、その後回転子楔通風孔１２中を
回転子楔７を冷却しつつ径方向外方に流通し、空隙部１
３に排出される。このとき、回転子巻線通風孔２０ａ
は、回転子巻線通風孔２０ｂに比べてスリット長軸の長
さが長く形成されているので、通風断面積が大きい。し
たがって、回転子巻線通風孔２０ａを流通する冷却ガス
の通風量が、回転子巻線通風孔２０ｂを流通する冷却ガ
スの通風量より大きくなる。また、径方向通風孔の配置
が回転子軸１の軸方向で均一となっている。そこで、チ
ャンネル９から径方向通風孔を介して空隙部１３に排出
される冷却ガスの回転子軸１の軸方向における通風量分
布は軸方向中央付近で大きくなる分布となる。

【００２２】ここで、比較例として回転子巻線２の導体
４および層間絶縁層５に径方向に穿設してなる通風孔
（回転子巻線通風孔２０ｂと同一形状）を回転子軸１の
軸方向に一定間隔毎に形成して回転電機の回転子を作製
し、この実施例１による回転電機の回転子と同一条件で
動作させて、回転子巻線２の軸方向の温度分布を測定し
た結果を図３に示す。比較例による回転子では、図３に
曲線Ｂで示されるように、回転子巻線２の温度が回転子
軸１の軸方向中央付近で急激に上昇する結果が得られ
た。一方、実施例１による回転子では、図３に曲線Ａで
示されるように、回転子軸１の軸方向中央付近での回転
子巻線２の急激な温度上昇が抑えられ、回転子巻線２の
軸方向温度分布が均一な温度分布となる結果が得られ
た。これは、軸方向中央付近に位置する回転子巻線通風
孔２０ａの通風断面積を他の回転子巻線通風孔２０ｂの
通風断面積より大きくし、回転子軸１の軸方向中央付近
で通風量が大きくなる冷却ガス通風量分布としたので、
軸方向中央付近における回転子巻線２での発熱が効率的
に除熱されたためと考えられる。

【００２３】したがって、この実施例１によれば、軸方
向中央付近に位置する回転子巻線通風孔２０ａの通風断
面積を他の回転子巻線通風孔２０ｂの通風断面積より大
きくしたので、回転子軸１の軸方向中央付近で通風量が
大きくなる冷却ガス通風量分布が得られる。そして、軸
方向中央付近における回転子巻線２の発熱が効率的に除
熱され、軸方向で均一な回転子巻線２の軸方向温度分布
が得られ、回転子巻線２に局所的な高温部が発生せず、
絶縁物の絶縁劣化が抑えられる。そこで、回転子軸１と
回転子巻線２との短絡事故の発生が防止でき、回転電機
の安全性を向上させることができる。また、従来、回転
子巻線２の軸方向中央部が局所的に高温となり、この回
転子巻線２の最高温度によって回転電機の出力が制限さ
れていたが、この実施例１によれば、回転子巻線２の軸
方向中央部での局所的な高温の発生が抑えられるので、
その分回転電機の出力増大が可能となる。

【００２４】実施例２．図４はこの発明の実施例２に係
る回転電機の回転子を回転子軸心を通る面で切断した状
態を示す要部断面図である。図において、２１ａは回転
子軸１の軸方向中央付近で回転子楔７に径方向に穿設さ
れた回転子楔通風孔、２１ｂは回転子軸１の軸方向中央
付近を除く部位で回転子楔７に径方向に穿設された回転
子楔通風孔であり、これらの回転子楔通風孔２１ａ、２
１ｂは回転子軸１の軸方向に一定間隔毎に形成されてい
る。そして、回転子楔通風孔２１ａはその通風断面積
が、回転子楔通風孔２１ｂの通風断面積より大きく構成
されている。なお、回転子巻線２および絶縁物８にも、
回転子楔通風孔２１ａ、２１ｂと同軸的に回転子巻線通
風孔１０および絶縁物通風孔１１が形成されている。そ
して、回転子巻線通風孔１０、絶縁物通風孔１１および
回転子楔通風孔２１ａ（２１ｂ）が径方向に連設されて
径方向通風孔を構成している。

【００２５】つぎに、この実施例２の動作について説明
する。冷却ガスが回転子の軸方向端部よりチャンネル９
に供給される。そして、冷却ガスは、チャンネル９内を
回転子軸１の軸方向に流通し、該軸方向に一定の間隔毎
に設けられた径方向通風孔に分岐する。軸方向中央付近
以外に位置する径方向通風孔に導かれた冷却ガスは、ま
ず回転子巻線通風孔１０中を回転子巻線２および層間絶
縁層５を冷却しつつ径方向外方に流通し、ついで絶縁物
通風孔１１中を絶縁物８を冷却しつつ径方向外方に流通
し、その後回転子楔通風孔２１ｂ中を回転子楔７を冷却
しつつ径方向外方に流通し、空隙部１３に排出される。
また、軸方向中央付近に位置する径方向通風孔に導かれ
た冷却ガスは、まず回転子巻線通風孔１０中を回転子巻
線２および層間絶縁層５を冷却しつつ径方向外方に流通
し、ついで絶縁物通風孔１１中を絶縁物８を冷却しつつ
径方向外方に流通し、その後回転子楔通風孔２１ａ中を
回転子楔７を冷却しつつ径方向外方に流通し、空隙部１
３に排出される。このとき、回転子楔通風孔２１ａは、
回転子楔通風孔２１ｂに比べて通風断面積が大きく形成
されているので、回転子巻線通風孔１０、絶縁物通風孔
１１および回転子楔通風孔２１ａからなる軸方向中央付
近に位置する径方向通風孔を流通する冷却ガスの通風量
が、回転子巻線通風孔１０、絶縁物通風孔１１および回
転子楔通風孔２１ｂからなる他の径方向通風孔を流通す
る冷却ガスの通風量より大きくなり、回転子軸１の軸方
向における冷却ガス通風量分布は軸方向中央付近で大き
くなる分布となる。

【００２６】このように、この実施例２によれば、回転
子軸１の軸方向における冷却ガス通風量分布が軸方向中
央付近で大きくなる分布となるので、上記実施例１と同
様の効果が得られる。また、上記実施例１では、軸方向
中央付近に位置する径方向通風孔の回転子巻線２に設け
た回転子巻線通風孔２０ａの寸法を大きくしている。そ
して、回転子巻線２は導体４と層間絶縁層５とを多層に
積層して構成されているので、通風孔１ケ所当たりの孔
数が多数となり、寸法の大きな通風孔の加工数も多くな
るため、機械加工費用が高くなっていた。しかしなが
ら、この実施例２によれば、軸方向中央付近に位置する
径方向通風孔の回転子楔７に設けた回転子楔通風孔２１
ａの寸法を大きくしているので、通風孔当たり１ケ所の
加工ですみ、上記実施例１に比べて、機械加工費用を削
減することができるというメリットがある。

【００２７】実施例３．図５はこの発明の実施例３に係
る回転電機の回転子を回転子軸心を通る面で切断した状
態を示す要部断面図である。図において、２２ａは回転
子軸１の軸方向中央付近で絶縁物８に径方向に穿設され
た絶縁物通風孔、２２ｂは回転子軸１の軸方向中央付近
を除く部位で絶縁物８に径方向に穿設された絶縁物通風
孔であり、これらの絶縁物通風孔２２ａ、２２ｂは回転
子軸１の軸方向に一定間隔毎に形成されている。そし
て、絶縁物通風孔２２ａは断面円形形状に形成され、絶
縁物通風孔２２ｂは通風絞りを有する形状に形成されて
いる。なお、回転子巻線２および回転子楔７にも、絶縁
物通風孔２２ａ、２２ｂと同軸的に回転子巻線通風孔１
０および回転子楔通風孔１２が形成されている。そし
て、回転子巻線通風孔１０、絶縁物通風孔２２ａ（２２
ｂ）および回転子楔通風孔１２が径方向に連設されて径
方向通風孔を構成している。

【００２８】つぎに、この実施例３の動作について説明
する。冷却ガスが回転子の軸方向端部よりチャンネル９
に供給される。そして、冷却ガスは、チャンネル９内を
回転子軸１の軸方向に流通し、該軸方向に一定の間隔毎
に設けられた径方向通風孔に分岐する。軸方向中央付近
以外に位置する径方向通風孔に導かれた冷却ガスは、ま
ず回転子巻線通風孔１０中を回転子巻線２および層間絶
縁層５を冷却しつつ径方向外方に流通し、ついで絶縁物
通風孔２２ｂ中を絶縁物８を冷却しつつ径方向外方に流
通し、その後回転子楔通風孔１２中を回転子楔７を冷却
しつつ径方向外方に流通し、空隙部１３に排出される。
また、軸方向中央付近に位置する径方向通風孔に導かれ
た冷却ガスは、まず回転子巻線通風孔１０中を回転子巻
線２および層間絶縁層５を冷却しつつ径方向外方に流通
し、ついで絶縁物通風孔２２ａ中を絶縁物８を冷却しつ
つ径方向外方に流通し、その後回転子楔通風孔１２中を
回転子楔７を冷却しつつ径方向外方に流通し、空隙部１
３に排出される。このとき、絶縁物通風孔２２ｂは、通
風絞りを有する形状に形成されているので、冷却ガスが
絶縁物通風孔２２ｂを流通する際の通風抵抗が大きくな
る。そこで、回転子巻線通風孔１０、絶縁物通風孔２２
ａおよび回転子楔通風孔１２からなる軸方向中央付近に
位置する径方向通風孔を流通する冷却ガスの通風量が、
回転子巻線通風孔１０、絶縁物通風孔２２ｂおよび回転
子楔通風孔１２からなる他の径方向通風孔を流通する冷
却ガスの通風量より大きくなり、回転子軸１の軸方向に
おける冷却ガス通風量分布は軸方向中央付近で大きくな
る分布となる。

【００２９】このように、この実施例３によれば、回転
子軸１の軸方向における冷却ガス通風量分布が軸方向中
央付近で大きくなる分布となるので、上記実施例１と同
様の効果が得られる。また、この実施例３によれば、軸
方向中央付近以外の部位に設けられた絶縁物通風孔２２
ｂを通風絞りを有する形状に形成して、回転子軸１の軸
方向における冷却ガス通風量分布が軸方向中央付近で大
きくなる分布となるようにしているので、回転子巻線２
や回転子楔７のような高強度金属材料に比べて、切削性
に優れた絶縁物８を機械加工すればよく、その分加工時
間を短縮できるというメリットがある。

【００３０】実施例４．図６はこの発明の実施例４に係
る回転電機の回転子を回転子軸心を通る面で切断した状
態を示す要部断面図である。この実施例４では、回転子
巻線２の導体４および層間絶縁物５に径方向に穿設され
る回転子巻線通風孔１０が、軸方向中央付近では隣接す
る回転子巻線通風孔１０間の間隔が小さく、他の部分で
は隣接する回転子巻線通風孔１０間の間隔が大きく、軸
方向に複数設けられている。また、絶縁物８および回転
子楔７にも、回転子巻線通風孔１０と同軸的に絶縁物通
風孔１１および回転子楔通風孔１２が形成されている。
すなわち、回転子巻線通風孔１０、絶縁物通風孔１１お
よび回転子楔通風孔１２から構成される径方向通風孔
が、軸方向中央付近で密状態で配置されている。

【００３１】つぎに、この実施例４の動作について説明
する。冷却ガスが回転子の軸方向端部よりチャンネル９
に供給される。そして、冷却ガスは、チャンネル９内を
回転子軸１の軸方向に流通し、該軸方向に一定の間隔毎
に設けられた径方向通風孔に分岐する。各径方向通風孔
に導かれた冷却ガスは、まず回転子巻線通風孔１０中を
回転子巻線２および層間絶縁層５を冷却しつつ径方向外
方に流通し、ついで絶縁物通風孔１１中を絶縁物８を冷
却しつつ径方向外方に流通し、その後回転子楔通風孔１
２中を回転子楔７を冷却しつつ径方向外方に流通し、空
隙部１３に排出される。このとき、回転子巻線通風孔１
０、絶縁物通風孔１１および回転子楔通風孔１２からな
る径方向通風孔は、回転子軸１の軸方向中央付近で密状
態に配置されているので、回転子軸１の軸方向における
冷却ガス通風量分布は軸方向中央付近で大きくなる分布
となる。そこで、軸方向中央付近における回転子巻線２
の軸方向単位長さ当たりの冷却面積が、それ以外の部分
の回転子巻線２の軸方向単位長さ当たりの冷却面積より
大きくなり、軸方向中央付近の回転子巻線２の熱が効率
的に除熱される。

【００３２】このように、この実施例４によれば、回転
子軸１の軸方向における冷却ガス通風量分布が軸方向中
央付近で大きくなる分布となるので、上記実施例１と同
様の効果が得られる。また、上記実施例１〜３では、径
方向通風孔を形成するために回転子巻線２、絶縁物８お
よび回転子楔７毎に２種類以上の機械加工工具が必要と
なるが、この実施例４によれば、それぞれ１種類の機械
加工工具ですみ、その分機械加工費用を削減できるとい
うメリットがある。

【００３３】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３４】この発明の第１の発明によれば、径方向通
風孔を介してチャンネルから外部に排出される冷却ガス
通風量の回転子軸の軸方向における分布が、回転子軸の
軸方向中央付近で大きくなるように、径方向通風孔が構
成されているので、回転子軸の軸方向中央付近の回転子
巻線の熱が効率的に除熱されて回転子巻線の軸方向温度
分布が均一となり、回転電機の運転可能な出力を大きく
できるとともに、回転子軸と回転子巻線との短絡を防止
でき、高性能でかつ安全性に優れた回転電機の回転子が
得られるという効果がある。

【００３５】また、この発明の第２の発明によれば、上
記第１の発明において、径方向通風孔が、回転子軸の軸
方向に一定の間隔で設けられ、回転子軸の軸方向中央付
近に位置する径方向通風孔の回転子巻線を貫通する回転
子巻線通風孔の断面積が、回転子軸の軸方向中央付近以
外に位置する径方向通風孔の回転子巻線を貫通する回転
子巻線通風孔の断面積より大きく形成されているので、
径方向通風孔を介してチャンネルから外部に排出される
冷却ガス通風量の回転子軸の軸方向における分布が、回
転子軸の軸方向中央付近で大きくなり、上記第１の発明
と同様の効果が得られる。

【００３６】また、この発明の第３の発明によれば、上
記第１の発明において、径方向通風孔が、回転子軸の軸
方向に一定の間隔で設けられ、回転子軸の軸方向中央付
近に位置する径方向通風孔の回転子楔を貫通する回転子
楔通風孔の断面積が、回転子軸の軸方向中央付近以外に
位置する径方向通風孔の回転子楔を貫通する回転子楔通
風孔の断面積より大きく形成されているので、径方向通
風孔を介してチャンネルから外部に排出される冷却ガス
通風量の回転子軸の軸方向における分布が、回転子軸の
軸方向中央付近で大きくなり、上記第１の発明と同様の
効果が得られるとともに、回転子楔通風孔の穴加工が径
方向通風あたり１ケ所となり、上記第２の発明に比べて
機械加工費用を削減することができる。

【００３７】また、この発明の第４の発明によれば、上
記第１の発明において、径方向通風孔が、回転子軸の軸
方向に一定の間隔で設けられ、回転子軸の軸方向中央付
近を除く部位に位置する径方向通風孔の絶縁物を貫通す
る絶縁物通風孔が、通風絞りを有する形状に形成されて
いるので、径方向通風孔を介してチャンネルから外部に
排出される冷却ガス通風量の回転子軸の軸方向における
分布が、回転子軸の軸方向中央付近で大きくなり、上記
第１の発明と同様の効果が得られるとともに、穴加工す
る絶縁物が回転子巻線や回転子楔の金属材料に比べて切
削性に優れ、上記第２および第３の発明に比べて機械加
工時間を低減することができる。

【００３８】また、この発明の第５の発明によれば、上
記第１の発明において、回転子軸の軸方向の隣接する径
方向通風孔間の間隙が、回転子軸の軸方向中央付近では
小さく、回転子軸の軸方向中央付近以外では大きく形成
されているので、径方向通風孔を介してチャンネルから
外部に排出される冷却ガス通風量の回転子軸の軸方向に
おける分布が、回転子軸の軸方向中央付近で大きくな
り、上記第１の発明と同様の効果が得られるとともに、
穴加工する機械加工工具が回転子巻線通風孔、絶縁物通
風孔および回転子楔通風孔毎に１種類ですみ、上記第２
乃至第４の発明に比べて機械加工費用を削減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に係る回転電機の回転子
を回転子軸心を通る面で切断した状態を示す要部断面図
である。

【図２】 この発明の実施例１に係る回転電機の回転子
における回転子巻線の１層を示す要部斜視図である。

【図３】 この発明の実施例１と比較例との回転電機の
回転子における回転子巻線の軸方向温度分布を示す図で
ある。

【図４】 この発明の実施例２に係る回転電機の回転子
を回転子軸心を通る面で切断した状態を示す要部断面図
である。

【図５】 この発明の実施例３に係る回転電機の回転子
を回転子軸心を通る面で切断した状態を示す要部断面図
である。

【図６】 この発明の実施例４に係る回転電機の回転子
を回転子軸心を通る面で切断した状態を示す要部断面図
である。

【図７】 従来の回転電機の回転子を回転子軸心を通る
面で切断した状態を示す要部断面図である。

【図８】 従来の回転電機の回転子を回転子軸心を直交
する面で切断した状態を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ 回転子軸、２ 回転子巻線、３ 回転子溝、７ 回
転子楔、８ 絶縁物、９ チャンネル、１０、２０ａ、
２０ｂ 回転子巻線通風孔（径方向通風孔）、１１、２
２ｂ、２２ｂ 絶縁物通風孔（径方向通風孔）、１２、
２１ａ、２１ｂ回転子楔通風孔（径方向通風孔）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子軸と、前記回転子軸の外周面に軸
   方向に延設された回転子溝と、前記回転子溝に巻回され
   た回転子巻線と、前記回転子溝内に前記回転子巻線の外
   周に覆うように配設された絶縁物と、前記回転子軸の外
   周面に前記回転子溝を塞口するように配設されて前記絶
   縁物を介して前記回転子巻線の径方向外方への移動を阻
   止する回転子楔と、前記回転子溝の底部に前記回転子軸
   の軸方向に延設されて冷却ガスが流通されるチャンネル
   とを備え、前記回転子巻線、前記絶縁物および前記回転
   子楔を一体に径方向に貫通する径方向通風孔が前記回転
   子軸の軸方向に複数設けられて、前記チャンネルに流通
   される前記冷却ガスを前記複数の径方向通風孔を介して
   外部に排出するようにした回転電機の回転子において、 前記径方向通風孔を介して前記チャンネルから外部に排
   出される冷却ガス通風量の前記回転子軸の軸方向におけ
   る分布が、前記回転子軸の軸方向中央付近で大きくなる
   ように、前記径方向通風孔が構成されていることを特徴
   とする回転電機の回転子。
2. 【請求項２】 径方向通風孔が、回転子軸の軸方向に一
   定の間隔で設けられ、前記回転子軸の軸方向中央付近に
   位置する前記径方向通風孔の回転子巻線を貫通する回転
   子巻線通風孔の断面積が、前記回転子軸の軸方向中央付
   近以外に位置する前記径方向通風孔の回転子巻線を貫通
   する回転子巻線通風孔の断面積より大きく形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
3. 【請求項３】 径方向通風孔が、回転子軸の軸方向に一
   定の間隔で設けられ、前記回転子軸の軸方向中央付近に
   位置する前記径方向通風孔の回転子楔を貫通する回転子
   楔通風孔の断面積が、前記回転子軸の軸方向中央付近以
   外に位置する前記径方向通風孔の回転子楔を貫通する回
   転子楔通風孔の断面積より大きく形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
4. 【請求項４】 径方向通風孔が、回転子軸の軸方向に一
   定の間隔で設けられ、前記回転子軸の軸方向中央付近を
   除く部位に位置する前記径方向通風孔の絶縁物を貫通す
   る絶縁物通風孔が、通風絞りを有する形状に形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転
   子。
5. 【請求項５】 回転子軸の軸方向の隣接する径方向通風
   孔間の間隙が、前記回転子軸の軸方向中央付近では小さ
   く、前記回転子軸の軸方向中央付近以外では大きく形成
   されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の
   回転子。