JPH10145998A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】界磁巻線端部において損失のない通風路を形成
して、風量を稼ぎ効率よく冷却を行う通風路がなく、冷
却効率が悪く回転電機が大きくなる欠点があった。 【解決手段】界磁巻線１の端部における通風経路を、端
部から入気した冷却風４を回転子胴部の通風出口５へ導
く軸方向通風路１０と、端部取入口４Ａから端部排気口
７への通風路８Ａの２系統を配置する。 【効果】この結果、冷却効率を向上させることができる
ので、回転電機のマシンサイズを縮小させることができ
るようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転電機の回転子に
関し、特に、界磁巻線端部の最適な冷却構造を有する回
転電機の回転子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置においては、界磁巻線端部の
冷却方法は主に次の３つの方法があげられる。

【０００３】第１は、界磁巻線端部の内径側から入気し
た冷却風は、遠心力によりコイルを冷却しながら外径側
に流れ温度上昇すると密度が下がるため、再び内径側に
流れる。これを各コイル間で行った後回転子胴部の通風
溝を通過して回転子胴部表面に排出されるというもので
ある。この構造は界磁巻線間のスペーサの構造を簡単な
ものにできる利点があるが、界磁巻線間に強制的に通風
を行っていないので冷却効率が悪いという欠点がある。

【０００４】第２は、界磁巻線側面とスペーサ間の隙間
を狭くした構造のスペーサを採用することにより、界磁
巻線側面での風速を上げ冷却効率を上げようとするもの
である。公知例として特開平7−75272号公報が挙げられ
る。界磁巻線端部におけるすべての部分においてこの方
式を採用すると、通風路が狭いことにより通風損失が大
きくなり充分な風量が得られない欠点がある。また、軸
方向外側に行くほど界磁巻線側面における冷却通風路が
長くなるため、通風損失が大きくなり風量が減り、出口
付近における冷却風の温度も上昇してしまう。よって最
も発熱量が大きい部分にも関わらず冷却効率が悪くなっ
てしまうという欠点があげられる。

【０００５】第３は、界磁巻線端部より入気した冷却風
を界磁巻線の内径側から外径側に通過させて、界磁巻線
と界磁巻線の保持環であるリティニングリングの間に設
置された胴張絶縁の通風溝を通過して界磁巻線端部から
排出するというものである。この方式では、すべての冷
却風は胴張絶縁の通風溝を通過するため、この溝をある
程度通風面積の稼げる大きいものにするために、胴張絶
縁を厚くする必要がある。これにより、端部における最
外径の界磁巻線を、胴部における最外径の界磁巻線より
内径側に落とし込む様に、界磁巻線を曲げて胴張絶縁の
厚さ分を稼ぐ必要がある。これは、界磁巻線に働く応力
上不利な構造であり、また、界磁巻線を曲げて成形しな
ければならないため余分な作業が発生してしまう。ま
た、胴張絶縁に高強度が要求されるという欠点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】界磁巻線端部において
は上記の様にいかに損失のない通風路を形成して、風量
を稼ぎ効率よく冷却を行うかが重要である。しかし、従
来技術の第１の方式では強制的に通風を行っていないた
め冷却効率は悪い。また、第２の方式では通風損失が大
きくなり風量が減少してしまう点と、界磁巻線外側にお
いては通風路が長いためその間で冷却風の温度が上昇し
てしまい、冷却効率が落ちる欠点がある。第３の方式で
は、通風面積を稼ぐために界磁巻線の端部を胴部の最外
径界磁巻線に比べて内径側に落とし、界磁巻線とリティ
ニングリング間の距離を大きくする必要がある。

【０００７】本発明の目的は、冷却効率の向上及びマシ
ンサイズを縮小した回転電機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の回転電機の回転子では、界磁巻線端部間に
スペーサとスペーサ片とを配置し、スペーサ片と対応す
るスペーサ側面に設けた流通溝を調整して界磁巻線端部
より界磁巻線中央側に設けた流通出口から外部に冷気を
排気する軸方向通風路と、鉄心側保持環端部に設けた取
入口及び排気出口と、取入口からの冷気を胴張絶縁物に
設けた冷却穴より、胴張絶縁物と保持環との間に形成
し、且つ排気出口から外部に冷気を排気する通風路とを
備えたことにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１な
いし図６により説明する。

【００１０】まず、図２は回転電機の回転子の全体を表
した図である。図２におけるＡの部分が図１に示す詳細
図である回転電機の回転子における界磁巻線端部断面図
である。回転子胴部１１においては界磁巻線１はスロッ
ト内に納められている。界磁巻線１の端部においては図
１の様にむき出しの状態になり、外径側に設置されたリ
ティニングリングである保持環２が回転時の遠心力によ
り界磁巻線が飛び出すのを防いでいる。

【００１１】図１中のＢの部分を、図３に示す。界磁巻
線１間に設置されたスペーサ３Ａの流通溝３Ｃをスペー
サ片３Ｂで調整した冷却風４が図のように流れている。
回転子軸方向に関しては、端部から入気した冷却風４は
スペーサ３と界磁巻線１間を通って回転子胴部１１に空
けられたベントホール６に抜ける。また、回転子周方向
に関しては軸方向と同じ様にスペーサ３と界磁巻線１間
を通って、中央部において界磁巻線１の内径側に設置さ
れた軸方向通風路１０より、回転子胴部の通風出口５に
導かれる。

【００１２】図１中のＣの部分を図４乃至図６に示す。
鉄心側保持環端部に取入口４Ａ及び端部排気口７を設
け、取入口４Ａからの冷却風４を胴張絶縁物８に設けた
通風穴８Ｂより胴張絶縁物８と保持環２との間であっ
て、センタリングリング９の端部排気口７から外部に冷
気を排気する通風路８Ａを形成している。

【００１３】この様に、軸方向内側の界磁巻線１の冷却
には流通溝３Ｃの軸方向にスペーサ片３Ｂを移動し、入
口側の流通溝３Ｃを通過する冷却風４の風量を調整し、
風速を稼ぎ冷却効率を上げることが出来る。またスペー
サ３Ａ側面とスペーサ片３Ｂとの間のギャップを調整例
えば小さくしてスペーサ３Ａ及びスペーサ片３Ｂと界磁
巻線１の風速を上げ冷却効率を上げることも出来る。つ
まり簡単な構造で冷却効率を上げることが出来る。

【００１４】更に保持環側の界磁巻線端部には取入口４
Ａからの冷却風４が通風路８Ａを通り、端部排気口７よ
り外部に冷気を排気する独立した通風路８Ａを設けたの
で、更に冷却効率を上げることも出来る。内側の界磁巻
線１と鉄心１Ａとの間の外径方向に仕切板２Ｚを設け、
通風路８Ａの冷却風４を軸方向通風路１０に流してい
る。

【００１５】この結果、回転電機のマシンサイズを縮小
させることができる効果がある。また通風路８Ａにて受
け持つ風量を少なくすることができたので、胴張絶縁物
８の厚みが小さくでき、界磁巻線端部の部分を内径側に
曲げる必要がなくなる。

【００１６】また、界磁巻線端部内径側の軸方向通風路
１０と最内径側の端部界磁巻線１とが接する部分は、こ
の部分の仕切が不完全だと、スペーサの流通溝３Ｃを通
らずに冷却風４が軸方向通風路１０に抜けてしまい界磁
巻線１の冷却が行われないことになる。そこで本発明で
はこの部分即ち図３のスペーサ３Ａ′の両側面に配置し
たスペーサ片３Ｂ′と周方向の界磁巻線１との間に柔ら
かい部材のもので、通風漏れがないように仕切ることが
できる部材例えばフエルトを配置すれば、スペーサ３
Ａ′と界磁巻線１との間を通り、流通溝３Ｃから軸方向
通風路１０に入る正規の通風路が確保でき、意図した部
分で界磁巻線１の冷却が行われる。これにより、本実施
例で述べた、界磁巻線端部において、通風径路を半分に
分けて２系統にすることの効果が増大される。

【００１７】以上述べたように、本実施例によれば、界
磁巻線端部における通風損失を低減させることができ、
効率よく冷却風を流せるようになる。また、胴張絶縁物
の通風路を小さくすることができるため、胴張絶縁物は
従来程度の厚さのものを加工して使用することができ、
端部における界磁巻線１も内径側に曲げる必要がなくな
る。以上により冷却効率が向上し、マシンサイズを低減
させることができる効果がある。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、冷却効
率を上昇させることができるようになり、回転電機のマ
シンサイズを縮小させることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の本発明の一実施例を示す回転子端部の詳
細断面図である。

【図２】本発明の回転電機の回転子の概略を示す説明図
である。

【図３】図１のＢ部の詳細構造を示す部分斜視図であ
る。

【図４】図１のＣ部の詳細構造を示す部分斜視図であ
る。

【図５】図２のＡ部の詳細構造を示す部分詳細断面図で
ある。

【図６】図２のＡ部の上方から断面した部分平面図であ
る。

【符号の説明】

１…界磁巻線、２…保持環、３Ａ…スペーサ、３Ｂ…ス
ペーサ片、３Ｃ…流通溝、４…冷却風、５…通風出口、
６…ベントホール、７…端部排気口、８…胴張絶縁物、
８Ａ…通風路、９…センタリングリング、１０…軸方向
通風路、１１…回転子胴部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 邦浩 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 森 英明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄心に設けた複数の溝部内に界磁巻線を配
   置し、この界磁巻線端部の外周側に胴張絶縁物を介して
   挿入した保持環により界磁巻線端部を鉄心に保持するも
   のにおいて、界磁巻線端部間にスペーサとスペーサ片と
   を配置し、スペーサ片と対応するスペーサ側面に設けた
   流通溝を調整して界磁巻線端部より界磁巻線中央側に設
   けた流通出口から外部に冷気を排気する軸方向通風路
   と、鉄心側保持環端部に設けた取入口及び排気出口と、
   取入口からの冷気を胴張絶縁物に設けた冷却穴より、胴
   張絶縁物と保持環との間に形成し、且つ排気出口から外
   部に冷気を排気する通風路とを備えたことを特徴とする
   回転電機の回転子。
2. 【請求項２】周方向に配置された界磁巻線端部とスペー
   サとの間に上記スペーサ片を配置し、スペーサ片と界磁
   巻線端部との間に柔軟性部材を配置することを特徴とす
   る請求項１記載の回転電機の回転子。
3. 【請求項３】上記スペーサ片を移動して流通溝の流入口
   の流量を調整す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】上記スペーサ側面とスペーサ片との間のギ
   ャップを調整して流通溝を通過する流量を調整すること
   を特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。