JPH1014148A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転子巻線端部の冷却構造において、保持環の
強度を損なうことなく、回転子巻線側面に設けられた巻
線通風孔入口あるいは保持環内回転子鉄心端面に設けら
れたサブスロット入口に冷媒ガスを効率よく導くこと。 【解決手段】回転子鉄心３に多重環状に巻層された複数
の鞍形コイルからなる回転子巻線２端部を、回転子軸８
端部に設けたファンから回転子巻線２端部の内周側に供
給される冷媒ガスにより冷却する冷却構造を有する回転
電機の回転子において、回転子巻線２端部の回転子巻線
２間に、回転子巻線２端部の外周側を覆う保持環５の内
面側をターン部とする流路を形成するような湾曲した案
内板１６を回転子軸８に設置して成る。また、保持環５
内回転子鉄心３端面には、サブスロット入口１５へ保持
環５内巻線間の冷媒ガスを導く案内板を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばタービン発
電機等の回転電機の回転子巻線端部の冷却構造に係り、
特に保持環の強度を損なうことなく、回転子巻線側面に
設けられた巻線通風孔入口あるいは保持環内回転子鉄心
端面に設けられたサブスロット入口に冷媒ガスを効率よ
く導くようにした回転子巻線端部の冷却構造を備えた回
転電機の回転子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、タービン発電機全体の冷却構
造を模式化して示す断面図である。図１３において、回
転子１は、回転子巻線２と回転子鉄心３とからなり、図
示しない軸受機構部を介して固定子４に回転自在に支持
され、回転子鉄心３の両端に突出した回転子巻線端部
は、その外周側が保持環５で覆われ、回転子１が回転す
る際に回転子巻線端部に作用する強大な遠心力で回転子
巻線２が変形しないように保護されている。

【０００３】また、固定子４は、固定子巻線６と固定子
鉄心７とからなり、回転子１の冷却装置として回転子軸
８の両端に対称に設けたファン９と、回転子鉄心内３に
形成されたスロット１０と、固定子鉄心７の積層面に形
成されたラジアルダクト１１とで構成され、ファン９で
加圧された冷媒ガスは、保持環５により固定子側冷媒ガ
ス流と回転子側冷媒ガス流とに分岐される。

【０００４】そして、固定子側冷媒ガス流は、ラジアル
ダクト１１を通る過程で固定子４を冷却し、排気ダクト
を通って外部に排出される。また、回転子側冷媒ガス流
は、回転子側８の周囲から保持環５内の回転子巻線端部
の隙間に流れ込み、スロット１０を通って固定子側に排
出される過程で巻線端部を含む回転子１を冷却し、回転
子１の外周側の回転子１と固定子２との隙間で固定子側
の冷媒ガスと合流し、ラジアルダクト１１および排気ダ
クトを通って外部に排出される。

【０００５】図１４は、タービン発電機の従来の回転子
巻線端部の冷却構造を示す斜視断面図である。図１４に
おいて、回転子１は、その回転子軸８が貫通する回転子
鉄心３と、鞍形コイル１２を多重環状に複数ターン巻き
した回転子巻線２とを備えている。回転子巻線２の軸方
向両端に突出した回転子巻線端部の外周は、保持環５で
覆われると共に、回転子巻線端部の相互の隙間には絶縁
性の間隔片１３を配して隙間を保持することにより、回
転子１の回転に伴なって回転子巻線端部に作用する加速
度および遠心力に耐える回転子巻線２が形成される。

【０００６】保持環５内へ流入した冷媒ガスは、保持環
５内の回転子巻線２を冷却し、回転子巻線側面に形成さ
れた通風孔入口１４、あるいは巻層された回転子巻線２
下の回転子鉄心内３に形成されたサブスロット入口１５
を通り、回転子鉄心３内の巻線スロット１０の出口から
固定子４側へ排出される。

【０００７】ところで、回転電機の巻線の可使用寿命時
間が、巻線導体を絶縁被覆する絶縁材料の耐熱性寿命特
性に依存していることは公知であり、耐熱性に優れた絶
縁被覆材料を用いて絶縁被覆の耐熱寿命特性を向上させ
ることが重要な技術課題とされている。

【０００８】一方、タービン発電機のように、回転子巻
線がその長手方向に大きな温度差を有する場合には、耐
熱寿命特性は最高温度となる回転子巻線端部の冷却性能
に依存する。また、温度分布が一様でない回転子巻線に
は、熱膨張の増大にも起因している高レベルの歪と振動
が発生する。その結果、温度分布が一様な回転子巻線と
比較して信頼度が低下する。

【０００９】すなわち、回転子巻線端部の温度が、絶縁
被覆の許容耐熱温度を超えない範囲内で回転子巻線導体
の発熱密度を決定することになるため、これが原因で巻
線導体の断面積の増大、換言すれば回転電機の大型化、
あるいは回転電機の出力の抑制を余儀なくされるという
問題がある。

【００１０】また、従来の回転子巻線端部では、保持環
５内へ流れ込んだ冷媒ガスは、保持環５内の回転子巻線
側面に設けられた通風孔入口１４あるいは巻層された回
転子巻線２下の回転子鉄心３内に設けられたサブスロッ
ト入口１５を通り、回転子鉄心３内の回転子巻線２を冷
却して固定子４側へ排出される。

【００１１】この場合、冷媒ガスが逆流・停滞すること
なく流動することが均一な温度分布につながるが、保持
環５内には巻線・保持環５内面・間隔片１３あるいは回
転子鉄心３端面で形成されるコーナー部があり、遠心力
の影響によりその箇所に冷媒ガスが停滞し易くなってい
る。保持環５・間隔片１３は、高遠心力場に置かれてい
る回転子巻線２を保護する目的上、強度を損なうことは
避けなくてはならない。

【００１２】また、回転子鉄心３端近傍の回転子巻線２
は、保持環５内の回転子巻線２を冷却することにより熱
を受け取った冷媒ガスによって冷却されるので、鉄心端
近傍での巻線内流路を流れる冷媒ガスの冷却性能が低下
してしまうという問題がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転電機の回転子に
おいては、一様な温度分布と良好な冷却が困難であるこ
とから、信頼度の低下、回転電機の大型化、回転電機の
出力の抑制を余儀なくされるという問題があった。

【００１４】本発明の目的は、保持環の強度を損なうこ
となく、回転子巻線側面に設けられた巻線通風孔入口あ
るいは保持環内回転子鉄心端面に設けられたサブスロッ
ト入口に冷媒ガスを効率よく導くことが可能な回転子巻
線端部の冷却構造を備えた回転電機の回転子を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に対応する発明では、回転子鉄心
に多重環状に巻層された複数の鞍形コイルからなる回転
子巻線端部を、回転子軸端部に設けたファンから回転子
巻線端部の内周側に供給される冷媒ガスにより冷却する
冷却構造を備えた回転電機の回転子において、回転子巻
線端部の回転子巻線間に、回転子巻線端部の外周側を覆
う保持環の内面側をターン部とする流路を形成するよう
な湾曲した案内板を回転子軸に設置して成る。

【００１６】また、請求項２に対応する発明では、回転
子鉄心に多重環状に巻層された複数の鞍形コイルからな
る回転子巻線端部を、回転子軸端部に設けたファンから
回転子巻線端部の内周側に供給される冷媒ガスにより冷
却する冷却構造を備えた回転電機の回転子において、回
転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線端部の外周
側を覆う保持環の内面側をターン部とする流路を形成す
るような突起を取り付けた案内板を回転子軸に設置して
成る。

【００１７】従って、請求項１および請求項２に対応す
る発明の回転電機の回転子においては、回転子巻線端部
の回転子巻線間に、保持環の内面側をターン部とし当該
ターン部前後の流路における流れ方向に流路幅が狭くな
るような流路を形成する案内板を回転子軸に設置するこ
とにより、流れる方向に沿って冷媒ガスの流速を増加さ
せ、圧力を低下させることが可能となるため、保持環方
向には遠心力と圧力、回転子軸方向には圧力の効果によ
って、それぞれ冷媒ガスを誘導することができる。

【００１８】これにより、冷媒ガスが保持環内面側に停
滞することを避けることができ、回転子巻線端部の局部
的な温度上昇を抑制することができる。一方、請求項３
に対応する発明では、回転子鉄心に多重環状に巻層され
た複数の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転子
軸端部に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に供
給される冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回転
電機の回転子において、回転子巻線端部の回転子巻線間
に、回転子巻線内流路に冷却ガスを取り込むために回転
子巻線側面に設けられた通風孔入口に冷媒ガスを導くよ
うな案内面を有する間隔片を通風孔入口に近接するよう
に設置して成る。

【００１９】また、請求項４に対応する発明では、上記
請求項３に対応する発明の回転電機の回転子において、
案内面の通風孔入口付近に突起を取り付けるようにして
いる。

【００２０】従って、請求項３および請求項４に対応す
る発明の回転電機の回転子においては、回転子巻線端部
の回転子巻線間に、回転子巻線内流路に冷却ガスを取り
込むために回転子巻線側面に設けられた通風孔入口に冷
媒ガスを導くような案内面を有する間隔片を通風孔入口
に近接するように設置することにより、冷媒ガスを通風
孔入口へ効率よく導くことができる。

【００２１】これにより、回転子巻線・保持環内面・間
隔片で形成されるコーナー部に冷却ガスが停滞すること
を避けることができ、回転子巻線端部の局部的な温度上
昇を抑制することができる。

【００２２】一方、請求項５に対応する発明では、回転
子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガスを取り込むために、
回転子鉄心に多重環状に巻層された複数の鞍形コイルか
らなる回転子巻線端部を、回転子軸端部に設けたファン
から回転子巻線端部の内周側に供給される冷媒ガスによ
り冷却する冷却構造を備えた回転電機の回転子におい
て、回転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線下の
回転子鉄心内に設けられたサブスロット入口へ回転子巻
線端部の外周側を覆う保持環内巻線間の冷媒ガスを導く
案内面を有する案内板を設置して成る。

【００２３】また、請求項６に対応する発明では、上記
請求項５に対応する発明の回転電機の回転子において、
案内板を、回転子鉄心端面および保持環内面に密着する
ように回転子巻線間に設置するようにしている。

【００２４】従って、請求項５および請求項６に対応す
る発明の回転電機の回転子においては、回転子巻線端部
の回転子巻線間に、回転子巻線下の回転子鉄心内に設け
られたサブスロット入口へ保持環内巻線間の冷媒ガスを
導く案内面を有する案内板を、鉄心端面および保持環内
面に密着するように設置することにより、冷媒ガスをサ
ブスロット入口へ効率よく導くことができる。

【００２５】これにより、回転子巻線・保持環内面・回
転子鉄心端面で形成されるコーナー部に冷却ガスが停滞
することを避けることができ、回転子巻線端部の局部的
な温度上昇を抑制することができる。

【００２６】一方、請求項７に対応する発明では、回転
子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガスを取り込むために、
回転子鉄心に多重環状に巻層された複数の鞍形コイルか
らなる回転子巻線端部を、回転子軸端部に設けたファン
から回転子巻線端部の内周側に供給される冷媒ガスによ
り冷却する冷却構造を備えた回転電機の回転子におい
て、回転子巻線下の回転子鉄心内に設けられたサブスロ
ットの入口流路に、流れを乱流化させる乱流促進体を設
置して成る。

【００２７】従って、請求項７に対応する発明の回転電
機の回転子においては、回転子巻線下の回転子鉄心内に
設けられたサブスロットの入口流路に、流れを乱流化さ
せる乱流促進体を設置することにより、乱流促進体によ
って乱流化された流れは、サブスロット上面の回転子鉄
心内回転子巻線の最下層下面の冷却性能を向上させるこ
とができる。

【００２８】また、回転子鉄心端近傍の回転子巻線内流
路を流れる冷媒ガスは、保持環内回転子巻線を冷却する
ことによって熱を受け取るため、サブスロット入口流路
における上記冷却効果は、回転子巻線内流路を流れる冷
媒ガスの冷却性能の低下を緩和することができる。

【００２９】これにより、回転子鉄心端近傍での温度上
昇を抑制することができる。一方、請求項８に対応する
発明では、回転子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガスを取
り込むために、回転子鉄心に多重環状に巻層された複数
の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転子軸端部
に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に供給され
る冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回転電機の
回転子において、回転子巻線下の回転子鉄心内に設けら
れたサブスロットの入口流路に、流路高さが入口から徐
々に狭くなるような流路形状の斜面を取り付けて成る。

【００３０】従って、請求項８に対応する発明の回転電
機の回転子においては、回転子巻線下の回転子鉄心内に
設けられたサブスロットの入口流路を、流路高さが入口
から徐々に狭くなるような流路形状とすることにより、
流速の増加に伴なう熱伝達率の向上によって、サブスロ
ット上面の回転子鉄心内回転子巻線の最下層下面の冷却
性能を向上させることができる。

【００３１】また、回転子鉄心端近傍の回転子巻線内流
路を流れる冷媒ガスは、保持環内回転子巻線を冷却する
ことによって熱を受け取るため、サブスロット入口流路
における上記冷却効果は、回転子巻線内流路を流れる冷
媒ガスの冷却性能の低下を緩和することができる。

【００３２】これにより、回転子鉄心端近傍での温度上
昇を抑制することができる。さらに、流速の増加に伴な
う圧力の低下によって、保持環内の冷媒ガスをサブスロ
ット内へ効率よく導くことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は本実施形態による回転電機の
回転子における回転子巻線端部の構成例を示す断面図で
あり、図１３および図１４と同一要素には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【００３４】すなわち、本実施形態では、回転子巻線端
部の回転子巻線２間に、保持環５の内面側をターン部と
する流路を形成するような湾曲した案内板１６を、回転
子軸８に設置している。

【００３５】図２は、案内板１６を拡大して示す斜視図
である。なお、本実施形態では、案内板１６を、円周方
向の回転子巻線２間の間隔片１３の取り付けられていな
い箇所に設置した場合について示している。

【００３６】次に、以上のように構成した本実施形態の
回転電機の回転子においては、保持環５の内側へ流れ込
んだ冷媒ガスは、案内板１６に沿って保持環５方向に向
かって流れ、保持環５側をターン部として回転子軸８方
向へ流れ出す。この場合、案内板１６を湾曲させている
ことにより、保持環５方向および回転子軸８方向への流
れは共に、出口部分の流路幅が急激に狭くなっており、
流速が増加する。

【００３７】そして、この流速が増加するにつれて圧力
が低下するので、保持環５方向へは遠心力と圧力の効果
によって、回転子軸８方向へは圧力の効果によって、そ
れぞれ冷媒ガスが流れる。

【００３８】この場合、回転子軸８方向の流れは、遠心
力に逆らって流れるので、圧力の効果を大きくするため
に、回転子軸８方向の流路が保持環５方向の流路よりも
流路傾斜が大きくなるように湾曲してある。

【００３９】以上により、保持環５方向には遠心力と圧
力、回転子軸８方向には圧力の効果によって、それぞれ
冷媒ガスが誘導されるため、冷媒ガスが保持環５内面側
に停滞することを避けることが可能となり、回転子巻線
端部の局部的な温度上昇を抑制することができる。

【００４０】上述したように、本実施形態の回転電機の
回転子においては、回転子巻線２間に、保持環５内面側
をターン部とする流路を形成するような湾曲した案内板
１６を回転子軸８に設置するようにしたので、保持環５
の強度を損なうことなく、保持環５内面側に、冷媒ガス
が遠心力によって停滞することを避けることができる。

【００４１】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２の通
風孔入口１４へ効率よく導かれ、局部的な温度上昇を抑
制して、回転電機の大容量化を図ることを可能とする回
転子巻線端部の冷却構造を備えた回転電機の回転子を得
ることができる。

【００４２】（第２の実施形態）図３は、本実施形態に
よる回転電機の回転子における案内板１６を拡大して示
す斜視図であり、図１および図２と同一要素には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【００４３】すなわち、本実施形態では、回転子巻線端
部の回転子巻線２間に、保持環５の内面側をターン部と
する流路を形成するような突起１７を取り付けた案内板
１６を、回転子軸８に設置している。

【００４４】ここで、特に案内板１６を傾斜して回転子
軸８に取り付け、突起１７を回転子軸８方向の流路を形
成する案内面に取り付けて、回転子軸８方向の流れに遠
心力による逆流が流れ込まないようにしている。

【００４５】次に、以上のように構成した本実施形態の
回転電機の回転子においては、保持環５の内側へ流れ込
んだ冷媒ガスは、案内板１６に沿って保持環５方向に向
かって流れ、保持環５側をターン部として回転子軸８方
向へ流れ出す。この場合、案内板１６に突起１７を取り
付けていることにより、保持環５方向および回転子軸８
方向への流れは共に、出口部分の流路幅が急激に狭くな
っており、流速が増加する。

【００４６】そして、この流速が増加するにつれて圧力
が低下するので、保持環５方向へは遠心力と圧力の効果
によって、回転子軸８方向へは圧力の効果によって、そ
れぞれ冷媒ガスが流れる。

【００４７】以上により、保持環５方向には遠心力と圧
力、回転子軸８方向には圧力の効果によって、それぞれ
冷媒ガスが誘導されるため、冷媒ガスが保持環５内面側
に停滞することを避けることが可能となり、回転子巻線
端部の局部的な温度上昇を抑制することができる。

【００４８】上述したように、本実施形態の回転電機の
回転子においては、回転子巻線２間に、保持環５内面側
をターン部とする流路を形成するような突起１７を取り
付けた案内板１６を回転子軸８に設置するようにしたの
で、保持環５の強度を損なうことなく、保持環５内面側
に、冷媒ガスが遠心力によって停滞することを避けるこ
とができる。

【００４９】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２の通
風孔入口１４へより一層効率よく導かれ、局部的な温度
上昇を抑制して、回転電機の大容量化を図ることを可能
とする回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転電機の回
転子を得ることができる。

【００５０】（第３の実施形態）図４は本実施形態によ
る回転電機の回転子における回転子巻線端部の構成例を
示す斜視図であり、図１３および図１４と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【００５１】すなわち、本実施形態では、回転子巻線端
部の回転子巻線２間に、回転子巻線２内流路に冷却ガス
を取り込むために回転子巻線２側面に設けられた通風孔
入口１４に冷媒ガスを導くような案内面１９を有する間
隔片１８を、通風孔入口１４に近接するように設置して
いる。

【００５２】図５は、間隔片１８を拡大して示す斜視図
である。次に、以上のように構成した本実施形態の回転
電機の回転子においては、間隔片１８側面に停滞し易い
流れは、間隔片１８を回転子巻線２の通風孔入口１４に
近接するように取り付けていることにより、さらには案
内面１９を通風孔入口１４に向けていることにより、効
率よく通風孔入口１４へと導かれる。

【００５３】以上により、回転子巻線２・保持環５内面
・間隔片１３で形成されるコーナー部に冷媒ガスが停滞
することを避けることが可能となり、回転子巻線端部の
局部的な温度上昇を抑制することができる。

【００５４】なお、本実施形態では、案内面１９を湾曲
させているが、加工のし易さから、間隔片１８の通風孔
入口１４側の面を、通風孔入口１４に冷媒ガスを導くよ
うに傾斜させただけでも、十分に同様の効果を得ること
ができる。

【００５５】上述したように、本実施形態の回転電機の
回転子においては、回転子巻線２間に、回転子巻線２内
流路に冷却ガスを取り込むために回転子巻線２側面に設
けられた通風孔入口１４に冷媒ガスを導くような案内面
１９を有する間隔片１８を、通風孔入口１４に近接する
ように設置するようにしたので、保持環５の強度を損な
うことなく、回転子巻線端部の回転子巻線２・保持環５
内面・間隔片１３で形成されるコーナー部の保持環５内
面側に、冷媒ガスが遠心力によって停滞することを避け
ることができる。

【００５６】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２の通
風孔入口１４へ効率よく導かれ、局部的な温度上昇を抑
制して、回転電機の大容量化を図ることを可能とする回
転子巻線端部の冷却構造を備えた回転電機の回転子を得
ることができる。

【００５７】（第４の実施形態）図６は、本実施形態に
よる回転電機の回転子における間隔片１８を拡大して示
す斜視図であり、図５と同一要素には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。

【００５８】すなわち、本実施形態では、前記間隔片１
８の案内面１９の通風孔入口１４付近に、複数個の突起
２０を取り付けている。次に、以上のように構成した本
実施形態の回転電機の回転子においては、間隔片１８の
案内面１９の通風孔入口１４付近に、複数個の突起２０
を取り付けていることにより、流れが突起２０間を通る
ことによって、巻層された回転子巻線２のそれぞれの通
風孔入口１４へ、冷媒ガスが効率よく導かれる。

【００５９】以上により、回転子巻線２・保持環５内面
・間隔片１３で形成されるコーナー部に冷媒ガスが停滞
することを避けることが可能となり、回転子巻線端部の
局部的な温度上昇を抑制することができる。

【００６０】上述したように、本実施形態の回転電機の
回転子においては、回転子巻線２間に、回転子巻線２内
流路に冷却ガスを取り込むために回転子巻線２側面に設
けられた通風孔入口１４に冷媒ガスを導くような案内面
１９を有する間隔片１８を、通風孔入口１４に近接する
ように設置し、かつ間隔片１８の案内面１９の通風孔入
口１４付近に複数個の突起２０を取り付けるようにした
ので、保持環５の強度を損なうことなく、回転子巻線端
部の回転子巻線２・保持環５内面・間隔片１３で形成さ
れるコーナー部の保持環５内面側に、冷媒ガスが遠心力
によって停滞することを避けることができる。

【００６１】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２の通
風孔入口１４へより一層効率よく導かれ、局部的な温度
上昇を抑制して、回転電機の大容量化を図ることを可能
とする回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転電機の回
転子を得ることができる。

【００６２】（第５の実施形態）図７は本実施形態によ
る回転電機の回転子における回転子巻線端部の構成例を
示す斜視断面図であり、図１３および図１４と同一要素
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【００６３】すなわち、本実施形態では、回転子巻線端
部の回転子巻線２間に、回転子巻線２下の回転子鉄心３
端面に設けられたサブスロット入口１５へ保持環５内巻
線間の冷媒ガスを導く案内面を有する案内板２１を設置
している。

【００６４】ここで、特に案内板２１を、回転子鉄心３
端面および保持環５内面に密着するように取り付けてい
る。図８は、案内板２１を拡大して示す斜視図である。

【００６５】次に、以上のように構成した本実施形態の
回転電機の回転子においては、巻層された回転子巻線２
下の回転子鉄心３端面に設けられたサブスロット入口１
５に冷媒ガスを導く案内面を有する案内板２１を、回転
子鉄心３端面および保持環５内面に密着するように回転
子巻線２間に取り付けていることにより、回転子鉄心３
端面と保持環５内面で形成されるコーナー部に停滞し易
い流れは、案内板２１によって案内面の向いたサブスロ
ット入口１５へと効率よく導かれる。

【００６６】以上により、回転子巻線２・保持環５内面
・回転子鉄心３端面で形成されるコーナー部に冷媒ガス
が停滞することを避けることが可能となり、回転子巻線
端部の局部的な温度上昇を抑制することができる。

【００６７】上述したように、本実施形態の回転電機の
回転子においては、回転子巻線２間に、回転子巻線２下
の回転子鉄心３端面に設けられたサブスロット入口１５
へ保持環５内巻線間の冷媒ガスを導く案内面を有する案
内板２１を、回転子鉄心３端面および保持環５内面に密
着するように取り付けるようにしたので、保持環５の強
度を損なうことなく、回転子巻線端部の回転子巻線２・
保持環５内面・回転子鉄心３端面で形成されるコーナー
部の保持環５内面側に、冷媒ガスが遠心力によって停滞
することを避けることができる。

【００６８】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２下の
サブスロット入口１５へ効率よく導かれ、局部的な温度
上昇を抑制して、回転電機の大容量化を図ることを可能
とする回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転電機の回
転子を得ることができる。

【００６９】（第６の実施形態）図９は本実施形態によ
る回転電機の回転子における回転子巻線端部の構成例を
示す斜視断面図、図１０は案内板２１を拡大して示す斜
視図であり、図７および図８と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。

【００７０】すなわち、本実施形態では、回転子巻線２
下の回転子鉄心３端面に設けられたサブスロット入口１
５へ保持環５内巻線間の冷媒ガスを導く案内面を有する
案内板２１を、図１０に示すように、２つの案内面を有
する対称的な形状としている。

【００７１】次に、以上のように構成した本実施形態の
回転電機の回転子においては、巻層された回転子巻線２
下の回転子鉄心３端面に設けられたサブスロット入口１
５に冷媒ガスを導く２つの案内面を有する対称的な形状
の案内板２１を、回転子鉄心３端面および保持環５内面
に密着するように回転子巻線２間に取り付けていること
により、回転子鉄心３端面と保持環５内面で形成される
コーナー部に停滞し易い流れは、案内板２１によって案
内面の向いたサブスロット入口１５へと効率よく導かれ
る。

【００７２】すなわち、案内板２１が、２つの案内面を
有する対称的な形状となっているため、案内板２１とこ
れに接する回転子巻線２との接触面積は小さく、案内面
２１を取り付けることによって、回転子巻線２の周囲か
らの冷却性能を低下させることはない。

【００７３】以上により、回転子巻線２・保持環５内面
・回転子鉄心３端面で形成されるコーナー部に冷媒ガス
が停滞することを避けることが可能となり、回転子巻線
端部の局部的な温度上昇を抑制することができる。

【００７４】上述したように、本実施形態の回転電機の
回転子においては、回転子巻線２間に、回転子巻線２下
の回転子鉄心３端面に設けられたサブスロット入口１５
へ保持環５内巻線間の冷媒ガスを導く２つの案内面を有
する対称的な形状の案内板２１を、回転子鉄心３端面お
よび保持環５内面に密着するように取り付けるようにし
たので、保持環５の強度を損なうことなく、回転子巻線
端部の回転子巻線２・保持環５内面・回転子鉄心３端面
で形成されるコーナー部の保持環５内面側に、冷媒ガス
が遠心力によって停滞することを避けることができる。

【００７５】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２下の
サブスロット入口１５へより一層効率よく導かれ、局部
的な温度上昇を抑制して、回転電機の大容量化を図るこ
とを可能とする回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転
電機の回転子を得ることができる。

【００７６】（第７の実施形態）図１１は本実施形態に
よる回転電機の回転子における回転子巻線端部の構成例
を示す断面図であり、図１３および図１４と同一要素に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。

【００７７】すなわち、本実施形態では、回転子巻線２
下の回転子鉄心３内に設けられたサブスロット入口流路
２３に、流れを乱流化させる乱流促進体である突起２２
を設置している。

【００７８】なお、図１１中、２４は回転子巻線２の最
も下層、２５は回転子鉄心端スロットをそれぞれ示して
いる。次に、以上のように構成した本実施形態の回転電
機の回転子においては、サブスロット入口流路２３の流
れを突起２２によって乱流化させることにより、サブス
ロット入口１５の上面、すなわち回転子鉄心３内の回転
子巻線２の最下層２４の下面を、効率よく冷却すること
ができる。

【００７９】この場合、回転子鉄心端スロット２５内を
流れる冷媒ガスは、保持環５内の回転子巻線２を冷却す
ることによって熱を受け取るが、サブスロット入口流路
２３における上記冷却効果によって冷却性能の低下が緩
和され、回転子鉄心３端近傍での温度上昇を抑制するこ
とができる。

【００８０】なお、本実施形態では、乱流促進体として
突起２２による乱流促進を行なっているが、表面を荒く
することによっても、十分に同様の効果を得ることがで
きる。

【００８１】以上により、回転子鉄心３端近傍での局部
的な温度上昇を抑制することができる。上述したよう
に、本実施形態の回転電機の回転子においては、回転子
巻線２下の回転子鉄心３内に設けられたサブスロット入
口流路２３に、流れを乱流化させる乱流促進体である突
起２２を設置するようにしたので、回転子鉄心３端近傍
での局部的な温度上昇を抑制することができる。

【００８２】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２下の
サブスロット入口１５へより一層効率よく導かれ、局部
的な温度上昇を抑制して、回転電機の大容量化を図るこ
とを可能とする回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転
電機の回転子を得ることができる。

【００８３】（第８の実施形態）図１２は本実施形態に
よる回転電機の回転子における回転子巻線端部の構成例
を示す断面図であり、図１１、図１３および図１４と同
一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここで
は異なる部分についてのみ述べる。

【００８４】すなわち、本実施形態では、回転子巻線２
下の回転子鉄心３内に設けられたサブスロット入口流路
２３に、流路高さが入口から徐々に狭くなるような流路
形状の斜面を取り付けている。

【００８５】次に、以上のように構成した本実施形態の
回転電機の回転子においては、サブスロット入口流路２
３の流路高さが入口から徐々に狭くなることにより、流
速が増加して当該部分での熱伝達率が向上し、前記第７
の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。

【００８６】この場合、流路高さを徐々に狭くしたサブ
スロット入口流路２３は、バックステップ流れにおける
再付着領域のような逆流が生じないように徐々に広くし
ていく。

【００８７】また、サブスロット入口流路２３に沿って
圧力が低くなるため、保持環５内の冷媒ガスをサブスロ
ット１５内へ容易に導くことができる。以上により、回
転子鉄心３端近傍での局部的な温度上昇を抑制すること
ができる。

【００８８】上述したように、本実施形態の回転電機の
回転子においては、回転子巻線２下の回転子鉄心３内に
設けられたサブスロット入口流路２３に、流路高さが入
口から徐々に狭くなるような流路形状の斜面を取り付け
るようにしたので、回転子鉄心３端近傍での局部的な温
度上昇を抑制することができる。

【００８９】これにより、冷媒ガスが回転子巻線２下の
サブスロット入口１５へより一層効率よく導かれ、局部
的な温度上昇を抑制して、回転電機の大容量化を図るこ
とを可能とする回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転
電機の回転子を得ることができる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に対応す
る発明によれば、回転子鉄心に多重環状に巻層された複
数の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転子軸端
部に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に供給さ
れる冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回転電機
の回転子において、回転子巻線端部の回転子巻線間に、
回転子巻線端部の外周側を覆う保持環の内面側をターン
部とする流路を形成するような湾曲した案内板を回転子
軸に設置するようにしたので、保持環の強度を損なうこ
となく、回転子巻線側面に設けられた巻線通風孔入口に
冷媒ガスを効率よく導くことが可能な回転子巻線端部の
冷却構造を備えた回転電機の回転子が提供できる。

【００９１】また、請求項２に対応する発明によれば、
回転子鉄心に多重環状に巻層された複数の鞍形コイルか
らなる回転子巻線端部を、回転子軸端部に設けたファン
から回転子巻線端部の内周側に供給される冷媒ガスによ
り冷却する冷却構造を備えた回転電機の回転子におい
て、回転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線端部
の外周側を覆う保持環の内面側をターン部とする流路を
形成するような突起を取り付けた案内板を回転子軸に設
置するようにしたので、保持環の強度を損なうことな
く、回転子巻線側面に設けられた巻線通風孔入口に冷媒
ガスを効率よく導くことが可能な回転子巻線端部の冷却
構造を備えた回転電機の回転子が提供できる。

【００９２】一方、請求項３に対応する発明によれば、
回転子鉄心に多重環状に巻層された複数の鞍形コイルか
らなる回転子巻線端部を、回転子軸端部に設けたファン
から回転子巻線端部の内周側に供給される冷媒ガスによ
り冷却する冷却構造を備えた回転電機の回転子におい
て、回転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線内流
路に冷却ガスを取り込むために回転子巻線側面に設けら
れた通風孔入口に冷媒ガスを導くような案内面を有する
間隔片を通風孔入口に近接するように設置するようにし
たので、保持環の強度を損なうことなく、回転子巻線側
面に設けられた巻線通風孔入口に冷媒ガスを効率よく導
くことが可能な回転子巻線端部の冷却構造を備えた回転
電機の回転子が提供できる。

【００９３】また、請求項４に対応する発明によれば、
上記請求項３に対応する発明の回転電機の回転子におい
て、案内面の通風孔入口付近に突起を取り付けるように
したので、保持環の強度を損なうことなく、回転子巻線
側面に設けられた巻線通風孔入口に冷媒ガスをより一層
効率よく導くことが可能な回転子巻線端部の冷却構造を
備えた回転電機の回転子が提供できる。

【００９４】一方、請求項５および請求項６に対応する
発明によれば、回転子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガス
を取り込むために、回転子鉄心に多重環状に巻層された
複数の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転子軸
端部に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に供給
される冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回転電
機の回転子において、回転子巻線端部の回転子巻線間
に、回転子巻線下の回転子鉄心内に設けられたサブスロ
ット入口へ回転子巻線端部の外周側を覆う保持環内巻線
間の冷媒ガスを導く案内面を有する案内板を、回転子鉄
心端面および保持環内面に密着するように設置するよう
にしたので、保持環の強度を損なうことなく、保持環内
回転子鉄心端面に設けられたサブスロット入口に冷媒ガ
スを効率よく導くことが可能な回転子巻線端部の冷却構
造を備えた回転電機の回転子が提供できる。

【００９５】一方、請求項７に対応する発明によれば、
回転子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガスを取り込むため
に、回転子鉄心に多重環状に巻層された複数の鞍形コイ
ルからなる回転子巻線端部を、回転子軸端部に設けたフ
ァンから回転子巻線端部の内周側に供給される冷媒ガス
により冷却する冷却構造を備えた回転電機の回転子にお
いて、回転子巻線下の回転子鉄心内に設けられたサブス
ロットの入口流路に、流れを乱流化させる乱流促進体を
設置するようにしたので、保持環の強度を損なうことな
く、保持環内回転子鉄心端面に設けられたサブスロット
入口に冷媒ガスを効率よく導くことが可能な回転子巻線
端部の冷却構造を備えた回転電機の回転子が提供でき
る。

【００９６】一方、請求項８に対応する発明によれば、
回転子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガスを取り込むため
に、回転子鉄心に多重環状に巻層された複数の鞍形コイ
ルからなる回転子巻線端部を、回転子軸端部に設けたフ
ァンから回転子巻線端部の内周側に供給される冷媒ガス
により冷却する冷却構造を備えた回転電機の回転子にお
いて、回転子巻線下の回転子鉄心内に設けられたサブス
ロットの入口流路に、流路高さが入口から徐々に狭くな
るような流路形状の斜面を取り付けるようにしたので、
保持環の強度を損なうことなく、保持環内回転子鉄心端
面に設けられたサブスロット入口に冷媒ガスを効率よく
導くことが可能な回転子巻線端部の冷却構造を備えた回
転電機の回転子が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の回転子における回転子
巻線端部の第１の実施形態を示す断面図。

【図２】同第１の実施形態における案内板を拡大して示
す斜視図。

【図３】本発明による回転電機の回転子における回転子
巻線端部の第２の実施形態における案内板を拡大して示
す斜視図。

【図４】本発明による回転電機の回転子における回転子
巻線端部の第３の実施形態を示す斜視図。

【図５】同第３の実施形態における間隔片を拡大して示
す斜視図。

【図６】本発明による回転電機の回転子における回転子
巻線端部の第４の実施形態における間隔片を拡大して示
す斜視図。

【図７】本発明による回転電機の回転子における回転子
巻線端部の第５の実施形態を示す斜視断面図。

【図８】同第５の実施形態における案内板を拡大して示
す斜視図。

【図９】本発明による回転電機の回転子における回転子
巻線端部の第６の実施形態を示す斜視断面図。

【図１０】同第６の実施形態における案内板を拡大して
示す斜視図。

【図１１】本発明による回転電機の回転子における回転
子巻線端部の第７の実施形態を示す斜視断面図。

【図１２】本発明による回転電機の回転子における回転
子巻線端部の第８の実施形態を示す斜視断面図。

【図１３】タービン発電機全体の冷却構造を示す断面
図。

【図１４】従来のタービン発電機の回転子巻線端部の冷
却構造を示す斜視断面図。

【符号の説明】

１…回転子、 ２…回転子巻線、 ３…回転子鉄心、 ４…固定子、 ５…保持環、 ６…固定子巻線、 ７…固定子鉄心、 ８…回転子軸、 ９…ファン、 １０…スロット、 １１…ラジアルダクト、 １２…鞍形コイル、 １３…間隔片、 １４…通風孔入口、 １５…サブスロット入口、 １６…案内板、 １７…突起、 １８…間隔片、 １９…案内面、 ２０…突起、 ２１…案内板、 ２２…突起、 ２３…サブスロット入口流路、 ２４…巻線の最下層、 ２５…鉄心端スロット。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子鉄心に多重環状に巻層された複数
   の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転子軸端部
   に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に供給され
   る冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回転電機の
   回転子において、 前記回転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線端部
   の外周側を覆う保持環の内面側をターン部とする流路を
   形成するような湾曲した案内板を回転子軸に設置して成
   ることを特徴とする回転電機の回転子。
2. 【請求項２】 回転子鉄心に多重環状に巻層された複数
   の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転子軸端部
   に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に供給され
   る冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回転電機の
   回転子において、 前記回転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線端部
   の外周側を覆う保持環の内面側をターン部とする流路を
   形成するような突起を取り付けた案内板を回転子軸に設
   置して成ることを特徴とする回転電機の回転子。
3. 【請求項３】 回転子鉄心に多重環状に巻層された複数
   の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転子軸端部
   に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に供給され
   る冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回転電機の
   回転子において、 前記回転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線内流
   路に冷却ガスを取り込むために回転子巻線側面に設けら
   れた通風孔入口に前記冷媒ガスを導くような案内面を有
   する間隔片を前記通風孔入口に近接するように設置して
   成ることを特徴とする回転電機の回転子。
4. 【請求項４】 前記請求項３に記載の回転電機の回転子
   において、 前記案内面の通風孔入口付近に突起を取り付けるように
   したことを特徴とする回転電機の回転子。
5. 【請求項５】 回転子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガス
   を取り込むために、前記回転子鉄心に多重環状に巻層さ
   れた複数の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転
   子軸端部に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に
   供給される冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回
   転電機の回転子において、 前記回転子巻線端部の回転子巻線間に、回転子巻線下の
   回転子鉄心内に設けられたサブスロット入口へ前記回転
   子巻線端部の外周側を覆う保持環内巻線間の冷媒ガスを
   導く案内面を有する案内板を設置して成ることを特徴と
   する回転電機の回転子。
6. 【請求項６】 前記請求項５に記載の回転電機の回転子
   において、 前記案内板を、回転子鉄心端面および保持環内面に密着
   するように回転子巻線間に設置するようにしたことを特
   徴とする回転電機の回転子。
7. 【請求項７】 回転子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガス
   を取り込むために、前記回転子鉄心に多重環状に巻層さ
   れた複数の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転
   子軸端部に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に
   供給される冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回
   転電機の回転子において、 前記回転子巻線下の回転子鉄心内に設けられたサブスロ
   ットの入口流路に、流れを乱流化させる乱流促進体を設
   置して成ることを特徴とする回転電機の回転子。
8. 【請求項８】 回転子鉄心内の巻線スロットに冷媒ガス
   を取り込むために、前記回転子鉄心に多重環状に巻層さ
   れた複数の鞍形コイルからなる回転子巻線端部を、回転
   子軸端部に設けたファンから回転子巻線端部の内周側に
   供給される冷媒ガスにより冷却する冷却構造を備えた回
   転電機の回転子において、 前記回転子巻線下の回転子鉄心内に設けられたサブスロ
   ットの入口流路に、流路高さが入口から徐々に狭くなる
   ような流路形状の斜面を取り付けて成ることを特徴とす
   る回転電機の回転子。