JPWO2016013108A1 - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、回転電機の回転子の回転子巻線端部の冷却性能を改善し、回転電機の出力を増加させても、絶縁不良が発生しない回転子を有する回転電機を得ることを目的としている。
また、この発明に係わる回転電機は、回転子鉄心の周りに間隔を空けて巻回された回転子巻線と、回転子巻線が回転子鉄心の軸方向端面に突出して形成された回転子巻線端部と、隣接する回転子巻線端部間に配置された間隔片と、間隔片の両側表面に設けられた円弧状の巻線支持部と、間隔片の両側表面に円弧状の巻線支持部により形成された蛇行通風路と、蛇行通風路中に蛇行通風路に沿って形成され、円弧状の巻線支持部を繋いだ形状を有する波状の巻線支持部と、を備えたことを特徴とするものである。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
なお、各図面中において、同一符号は同一あるいは相当のものであることを示す。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における回転電機を用いたタービン発電機の断面側面図である。また、図2は、図1における回転子巻線端部回りの要部拡大断面であり、図1の点線で囲んだ領域の側面図である。図3は、図1におけるコイル保持環及びエンドリングを外した状態を示す回転子の斜視図であり、図4は、図1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。
各間隔片16a、16b、16cの両側面部には、当接した各直線部分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17である17a、17b、17cが設けられている。また、各間隔片18a、18b、18cの両側面部には、当接する各連結部分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19である19a、19b、19cが構成されている。
仕切り板20は、下部が回転軸13(図2参照)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2参照)に配置された端板20bとで構成されている。
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8である8a、8b、8c、8dにおける電気抵抗損失は吸収され、回転子巻線端部8の温度上昇が抑制される。
図5及び図6に示すように、間隔片16aに設けられた蛇行通風路17aに流入した冷却ガス48は、波状の巻線支持部42の端部において二手に分かれる。実施の形態1においては、山型の巻線支持部41の頂角47が鈍角となっているため、山型の巻線支持部41の頂点における流れの剥離は抑制され、山型の巻線支持部41の背後に発生する渦流領域を生じることなく、蛇行流路全体にわたって冷却ガスが均一に流れる。
なお、山型の巻線支持部41の形状は、三角形に限らず、台形であってもよい(図示せず)。あるいは、図9に示すように、間隔片16aの山型の巻線支持部41の形状は、円弧状であってもよい。この場合は、波状の巻線支持部42は円弧を繋いだ形状とし、波状の巻線支持部42によって仕切られた各蛇行通風路17aは、流れ方向に対する断面積をなるべく一定にするのがよい。
図10は、この発明の実施の形態2における回転電機の間隔片を示す側面図である。間隔片16aは、山型の巻線支持部41と、蛇行通風路17a中に波状の巻線支持部42を備えている。ここで、山型の巻線支持部41の山の高さ46は、間隔片の幅45の1/3以上で、かつ1/2以下とし、頂角47は鈍角となっている。このため、山型の巻線支持部41の頂点と波状の巻線支持部42の谷の部分は、周方向に関して重複する領域43を有している。
これにより、実施の形態1で得られる効果に加え、重複領域43を有するため、積層された回転子巻線端部8の保持力が増加する。
なお、山型の巻線支持部41の形状は、三角形に限らず台形であってもよい。あるいは、山型の巻線支持部41の形状は、円弧状であってもよい。
図11は、この発明の実施の形態3における回転電機の間隔片を示す側面図である。実施の形態3において、間隔片16aは、山型の巻線支持部41と、蛇行通風路17a中に設けられた波状の巻線支持部42とを備えている。冷却ガス流入口50側において、波状の巻線支持部42は、冷却ガス流入口50の中央付近まで延びた端部44を有している。
よって、実施の形態3においては、実施の形態1または実施の形態2による効果に加え、波状の巻線支持部42の端部44が突出する長さによって、波状の巻線支持部42の左右を流れる流量が均等になるように調節することができる。そのため、回転子巻線端部8の局所的な温度分布をさらに抑制することが可能となる。
よって、実施の形態3における変形例においても、実施の形態1または実施の形態2による効果に加え、波状の巻線支持部42の端部44が突出する長さによって、波状の巻線支持部42の左右を流れる流量が均等になるように調節することができる。そのため、回転子巻線端部8の局所的な温度分布をさらに抑制することが可能となる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
5 回転子、6 回転子鉄心、7 回転子巻線、
8、8a、8b、8c、8d 回転子巻線端部、
9、9a、9b、9c、9d 直線部分、
10、10a、10b、10c、10d 連結部分、
11 回転子コイル、13 回転軸、14 回転子磁極、
15 切欠排気路、16、16a、16b、16c 間隔片、
17、17a、17b、17c 蛇行通風路、
18、18a、18b、18c 間隔片、
19、19a、19b、19c 蛇行通風路、20 仕切り板、
21 蛇行溝、25 空隙、26 ファン、27 冷却器、
30 コイル保持環、31 エンドリング、41 山型の巻線支持部、
42 波状の巻線支持部、47 頂角、48 冷却ガス、
50 冷却ガス流入口。
Claims (5)
- 回転子鉄心の周りに間隔を空けて巻回された回転子巻線と、
前記回転子巻線が前記回転子鉄心の軸方向端面に突出して形成された回転子巻線端部と、
隣接する前記回転子巻線端部間に配置された間隔片と、
前記間隔片の両側表面に設けられ、頂角が鈍角である山型の巻線支持部と、
前記間隔片の両側表面に前記山型の巻線支持部により形成された蛇行通風路と、
前記蛇行通風路中に前記蛇行通風路に沿って形成された波状の巻線支持部と、を備えたことを特徴とする回転電機。 - 前記間隔片は、隣接する前記回転子巻線端部間の軸方向と周方向に設けられることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
- 前記山型の巻線支持部の山の高さは、前記間隔片の幅の1/3以上であり、かつ1/2以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機。
- 前記間隔片は、冷却ガスの流入口を有しており、
前記波状の巻線支持部の端部が、前記冷却ガスの流入口の中央付近まで突出していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。 - 回転子鉄心の周りに間隔を空けて巻回された回転子巻線と、
前記回転子巻線が前記回転子鉄心の軸方向端面に突出して形成された回転子巻線端部と、
隣接する前記回転子巻線端部間に配置された間隔片と、
前記間隔片の両側表面に設けられた円弧状の巻線支持部と、
前記間隔片の両側表面に前記円弧状の巻線支持部により形成された蛇行通風路と、
前記蛇行通風路中に前記蛇行通風路に沿って形成され、前記円弧状の巻線支持部を繋いだ形状を有する波状の巻線支持部と、を備えたことを特徴とする回転電機。
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