WO2016059700A1 - 回転電機 - Google Patents

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洋介 内田
山本 直樹
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine such as a turbine generator, and more particularly to improvement of ventilation cooling performance in a rotor of the rotating electrical machine.
  • a plurality of slots extending in the axial direction in the rotor core are provided in the circumferential direction of the rotor core, and field windings are provided in the slots.
  • a rotor winding is mounted as a distributed winding, and the coil end portion of the rotor winding is disposed so as to protrude from the end surface of the rotor core.
  • a rotor gas is cooled to cool the rotor winding.
  • the protruding end surface protruding from the core end surface of the rotor core of the U-shaped channel protrudes from the core end surface of the rotor core of the adjacent spacing piece. It protrudes in the axial direction from the protruding end surface, and the refrigerant gas is difficult to flow.
  • a rotor winding 3 is attached to the slot 2 of the rotor core 1, and the coil end portion of the rotor winding 3 extends axially outward from the core end surface 1 a of the rotor core 1.
  • a U-shaped channel 4 that contacts the bottom of the rotor winding 3 and extends in the axial direction is disposed on the slot bottom 2a of the slot 2 of the rotor core 1, and the protruding end face 4a of the U-shaped channel 4 is provided on the rotor end surface 4a. Projecting outward in the axial direction from the core end surface 1 a of the iron core 1, the refrigerant gas flows through the U-shaped channel 4 to cool the rotor winding 3.
  • a slot cell 5 is mounted in the slot 2 of the rotor core 1, and the rotor winding 3 and the U-shaped channel 4 in the slot 2 of the rotor core 1 are insulated from the rotor core 1 by the slot cell 5.
  • the end surface in the axial direction of the slot cell 5 protrudes from the core end surface 1a of the rotor core 1 in the axial direction and is insulated.
  • the U-shaped channel 4 protrudes outward in the axial direction so that the protruding end surface 4 a of the U-shaped channel 4 and the protruding end surface of the slot cell 5 are the same.
  • the spacing piece 6 disposed between the rotor windings 3 of the portion protruding from the core end surface 1 a of the rotor core 1 protrudes from the core end surface 1 a of the rotor core 1 with a predetermined dimension. And extending across the U-shaped channel 4 to maintain the spacing between the rotor winding 3 and the U-shaped channel 4.
  • the protruding end surface 4a of the U-shaped channel 4 is disposed so as to protrude outward in the axial direction by a P value from the protruding end surface 6a of the spacing piece 6 in order to facilitate confirmation of the positional relationship after assembly of peripheral components.
  • the refrigerant gas is vented into the U-shaped channel 4 from the protruding end face 4a side of the U-shaped channel 4 as indicated by an arrow R1 to cool the rotor winding 3.
  • the protruding end surface 4a of the U-shaped channel 4 is moved outward in the axial direction by a P value from the protruding end surface 6a of the spacing piece 6 in order to facilitate confirmation of the positional relationship after assembling peripheral components.
  • Protrusively arranged Since the protruding end surface 4a of the U-shaped channel 4 protrudes more than the protruding end surface 6a of the spacing piece 6, the position of the U-shaped channel 4 can be visually confirmed, and the protruding end surface 4a of the U-shaped channel 4 and the spacing piece 6 is measured to obtain a P value by measuring the dimension of the projecting end surface 6a, and the mounting of the U-shaped channel 4 at a predetermined position is completed.
  • the refrigerant gas is vented into the U-shaped channel 4 as indicated by the arrow R1, but the refrigerant gas indicated by the arrow R2 has the U-shaped channel 4 as a wall formed by the protruding portion of the U-shaped channel 4. Since it is not ventilated inside, there is a problem that the amount of refrigerant gas flowing into the U-shaped channel 4 is limited, and the cooling performance of the rotor winding 3 cannot be said to be sufficient.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
  • the object of the present invention is to improve the cooling performance by making the protruding end surface of the U-shaped channel axially inside the protruding end surface of the spacing piece.
  • a rotating electrical machine that can be improved is provided.
  • the rotating electrical machine according to the present invention is mounted in a rotor core provided with a plurality of slots extending in the circumferential direction in the axial direction, and in the slots provided in the rotor core, and a coil end portion is provided in the rotor.
  • a rotary electric machine comprising: a slot cell that insulates the rotor core; and a spacing piece disposed between the rotor windings of a portion protruding from an end surface of the rotor core of the rotor core. Protruding end face of the channel is obtained by axially disposed inside the protruding end face of the distance piece.
  • the pressure loss of the protruding end surface portion of the U-shaped channel can be reduced by making the protruding end surface of the U-shaped channel axially inside the protruding end surface of the spacing piece.
  • a rotating electrical machine that can improve the cooling performance can be obtained.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4 showing the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention. It is a bird's-eye view which shows the principal part of the rotary electric machine concerning Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 9 showing a conventional rotating electrical machine.
  • FIG. 1 is a bird's-eye view showing a main part of a rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the main part of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a bird's-eye view showing the main part of the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 4 showing the rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the rotor 10 of the rotating electrical machine penetrates the rotor core 12 positioned in the center of the rotor shaft 11 and the rotor core 12 in the axial direction, and extends in the circumferential direction of the rotor core 12.
  • a plurality of slots 13, and a rotor winding 14 mounted in each of the slots 13 and having a coil end extending axially outward from the core end surface 12a of the rotor core 12.
  • the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 is disposed axially inward from the protruding end surface 17a of the spacing piece 17, and the pressure loss of the refrigerant gas ventilation at the protruding end surface 15a portion of the U-shaped channel 15 is reduced.
  • a chamfered portion 15b is provided at the protruding end surface 15a portion of the U-shaped channel 15 to further reduce the pressure loss of the ventilation of the refrigerant gas to the protruding end surface 15a portion of the U-shaped channel 15.
  • a chamfered portion 17b is also provided on the protruding end surface 17a portion of the spacing piece 17, and the pressure loss of the ventilation of the refrigerant gas to the protruding end surface 15a portion of the U-shaped channel 15 is further reduced.
  • the protruding end surface 15 a of the U-shaped channel 15 is arranged so as to be positioned on the inner side in the axial direction than the chamfered portion 17 b of the protruding end surface 17 a portion of the spacing piece 17.
  • a retaining ring 18 for holding the coil end portion of the rotor winding 14 is disposed on the rotor shaft 11, and the rotor winding 14 mounted in the slot 13 of the rotor core 12 is fixed by a rotor wedge 19. ing.
  • the rotor winding 14 is provided with a radial coil ventilation hole 14 a communicating with the inside of the U-shaped channel 15, and the rotor wedge 19 is provided with a wedge ventilation hole 19 a communicating with the coil ventilation hole 18 a of the rotor winding 14. Is provided.
  • the refrigerant gas flows in between the rotor shaft 11 and the retaining ring 18, is axially ventilated into the U-shaped channel 15 from the protruding end surface 15 a of the U-shaped channel 15, and rotates from the U-shaped channel 15.
  • the air is passed through the coil ventilation hole 14a of the rotor winding 14 in the radial direction and flows out from the wedge ventilation hole 19a of the rotor wedge 19 to the surface of the rotor 10 to cool the rotor winding 14.
  • the mounting position of the U-shaped channel 15 is confirmed so that the Q value which is the protruding amount of the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 from the core end surface 12a of the rotor core 12 is obtained. Therefore, the projecting end surface 15a of the U-shaped channel 15 can be arranged axially inward from the projecting end surface 17a of the spacing piece 17, and the projecting end surface 15a of the U-shaped channel 15 can be The pressure loss of the refrigerant gas ventilation can be reduced.
  • the refrigerant gas is vented into the U-shaped channel 15 as indicated by the arrows R3 and R4, and the refrigerant gas indicated by the arrow R3 is U-shaped by the chamfered portion 15b provided on the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15. Since it is easy to flow into the channel 15, the refrigerant gas ventilation amount is R 3> R 1 and the protruding end surface 15 a of the U-shaped channel 15 is replaced with the protruding end surface of the spacing piece 17 as compared with the conventional rotating electric machine described above.
  • the refrigerant gas R2 could not be vented into the U-shaped channel 4 because it was arranged on the inner side in the axial direction from the chamfered portion 17b of 17a.
  • the refrigerant gas R4 can be vented into the U-shaped channel 15. Therefore, compared with the above-described conventional rotating electrical machine, the refrigerant gas ventilation amount can be (R3 + R4)> R1, and the refrigerant gas ventilation amount into the U-shaped channel 15 is greatly increased. The cooling performance of the rotor winding 14 can be remarkably improved.
  • a chamfered portion 15 b is provided on the protruding end surface 15 a portion of the U-shaped channel 15, and a chamfered portion 17 b is also provided on the protruding end surface 17 a portion of the spacing piece 17, to the protruding end surface 15 a portion of the U-shaped channel 15 of the refrigerant gas.
  • the cooling performance of the rotor winding 14 can be further improved.
  • the pressure loss of the refrigerant gas flow to the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 was confirmed by CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis and model verification test.
  • CFD Computer Fluid Dynamics
  • the conditions are: rotational speed 3600 min ⁇ 1 (rated rotational speed), inlet wind speed About 20 m / s, the refrigerant gas was air.
  • the pressure loss at the protruding end surface 4a of the conventional U-shaped channel 4 is 100%
  • the pressure loss at the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 in this embodiment is about 35%.
  • the pressure loss could be reduced by about 65%.
  • the pressure loss of the ventilation of the refrigerant gas to the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 can be greatly reduced, the refrigerant gas can be efficiently vented into the U-shaped channel 15. .
  • the inflow amount of the refrigerant gas into the U-shaped channel 15 can be remarkably increased, and the cooling performance of the rotor winding 14 can be remarkably improved.
  • the U-shaped channel 15 can be shortened, and the cost can be reduced.
  • FIG. 6 is a bird's-eye view showing the main part of the rotary electric machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • an adjacent portion of the spacing piece 17 extending between the U-shaped channels 15 is formed as a block 20 that covers the U-shaped channel 15, and is formed on the protruding end surface 20 a of the block 20.
  • the chamfered portion 20b is provided, and the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 is disposed so as to be positioned on the inner side in the axial direction from the chamfered portion 20b of the protruding end surface 20a of the block 20.
  • the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 is disposed so as to be located on the inner side in the axial direction from the chamfered portion 20b of the protruding end surface 20a of the block 20, so that the U-shaped channel 15 of the refrigerant gas is formed. Since the pressure loss of ventilation to the projecting end face 15a is reduced, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
  • FIG. 7 is a bird's-eye view showing the main part of the rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the chamfered portion 15b is provided on the protruding end surface 15a portion of the U-shaped channel 15 and the chamfered portion 17b is provided on the protruding end surface 17a portion of the spacing piece 17, respectively, has been described.
  • the chamfered portion is provided only on one of the protruding end surface 15a portion of the U-shaped channel 15 or the protruding end surface 17a portion of the spacing piece 17, and the figure shows, as an example, the U-shaped channel.
  • the chamfered portion 15 b is not provided in the protruding end surface 15 a portion of 15, but the chamfered portion 17 b is provided only in the protruding end surface 17 a portion of the spacing piece 17.
  • the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 is arranged so as to be positioned on the inner side in the axial direction from the protruding end surface 17a of the spacing piece 17, and the protruding end surface of the U-shaped channel 15 of the refrigerant gas Since the pressure loss of ventilation to the portion 15a can be reduced, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
  • FIG. 8 is a bird's-eye view showing the main part of the rotating electrical machine according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the protruding end surface 15a of the U-shaped channel 15 is disposed so as to be located on the inner side in the axial direction from the protruding end surface 17a of the spacing piece 17, and the protruding end surface of the U-shaped channel 15 of the refrigerant gas Since the pressure loss of ventilation to the portion 15a can be reduced, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
  • the present invention is suitable for realizing a rotating electrical machine that can reduce the pressure loss of the protruding end surface portion of the U-shaped channel of the refrigerant gas and can improve the cooling performance.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

 この発明に係わる回転電機は、軸方向に貫通するスロットが設けられた回転子鉄心と、回転子鉄心のスロットに装着され、コイルエンド部が回転子鉄心の鉄心端面より軸方向外側に延在する回転子巻線と、回転子鉄心のスロットに回転子巻線の底部に当たって接触し軸方向に延在し回転子鉄心の鉄心端面より軸方向外側に突出して配置されたU字状チャンネルと、回転子鉄心のスロット内に装着され、回転子巻線およびU字状チャンネルと回転子鉄心とを絶縁するスロットセルと、回転子鉄心の鉄心端面より突出した部分の回転子巻線間に配置された間隔片とを備えた回転電機であって、U字状チャンネルの突出端面は間隔片の突出端面より軸方向内側に配置したものである。

Description

回転電機
 この発明は、例えばタービン発電機のような回転電機に関し、特に回転電機の回転子における通風冷却性能の改善に関するものである。
 従来の円筒形回転子を有する回転電機では、回転子鉄心に軸方向に貫通するスロットをその回転子鉄心の円周方向に複数個設けられており、それらの各スロット内に界磁巻線である回転子巻線を分布巻にして装着し、回転子巻線のコイルエンド部が回転子鉄心の鉄心端面より突出して配置されている。
 また、回転子鉄心に設けた各スロットのスロット底部に、幅の細いサブスロットや回転子巻線を支持するU字状チャンネルによって空間を設けた円筒形回転子を有する回転電機では、この空間に冷媒気体を通気して回転子巻線を冷却している。
 従来の円筒形回転子を有する回転電機において、回転子鉄心のスロットの底部にサブスロットを有する回転子では、サブスロットに隣接して流線形ボディウエッジブロックを配置することによって冷却性能を改善させている。(例えば、特許文献1参照)。
 また、回転子鉄心のスロットの底部にU字状チャンネルを有する回転子では、U字状チャンネルの回転子鉄心の鉄心端面より突出する突出端面が隣接する間隔片の回転子鉄心の鉄心端面より突出する突出端面より軸方向に突出しており、冷媒気体が流れ難い構造となっていた。
 ところで、回転子鉄心のスロットの底部にU字状チャンネルを有する回転子を備えた回転電機としては、例えば図9および図10に示す構成のものがある。回転子鉄心1のスロット2には回転子巻線3が装着され、回転子巻線3のコイルエンド部は回転子鉄心1の鉄心端面1aより軸方向外側に延在している。回転子鉄心1のスロット2のスロット底部2aには回転子巻線3の底部に当たって接触し軸方向に延在するU字状チャンネル4が配置され、U字状チャンネル4の突出端面4aは回転子鉄心1の鉄心端面1aより軸方向外側に突出しており、U字状チャンネル4内を冷媒気体が流通して回転子巻線3を冷却する。
 回転子鉄心1のスロット2内にはスロットセル5が装着され、回転子鉄心1のスロット2内の回転子巻線3とU字状チャンネル4はスロットセル5によって回転子鉄心1と絶縁されており、スロットセル5の軸方向端面は回転子鉄心1の鉄心端面1aより軸方向に突出して絶縁している。U字状チャンネル4はスロットセル5を保護するため、例えばU字状チャンネル4の突出端面4aとスロットセル5の突出端面は同じとなるように軸方向外側に突出している。
 回転子鉄心1の鉄心端面1aより突出した部分の回転子巻線3間に配置された間隔片6は回転子鉄心1の鉄心端面1aより所定の寸法で突出されており、回転子巻線3とU字状チャンネル4にまたがって延在して配置され、回転子巻線3およびU字状チャンネル4のそれぞれの相互間の間隔を保持している。
 U字状チャンネル4の突出端面4aは、周辺部品組立後の位置関係の確認を容易にするため、間隔片6の突出端面6aよりもP値だけ軸方向外側に突出して配置している。そして、冷媒気体は矢印R1に示すようにU字状チャンネル4の突出端面4a側からU字状チャンネル4内に通気されて回転子巻線3を冷却するようにしている。
特開2007-282488号公報(第6-9頁、第6図)
 上述した従来の回転電機においては、周辺部品組立後の位置関係の確認を容易にするため、U字状チャンネル4の突出端面4aを間隔片6の突出端面6aよりもP値だけ軸方向外側に突出して配置している。U字状チャンネル4の突出端面4aが間隔片6の突出端面6aよりも突出していることにより、U字状チャンネル4の位置を目視により確認でき、U字状チャンネル4の突出端面4aと間隔片6の突出端面6aとの寸法を測定してP値とすることにより、U字状チャンネル4を所定の位置への取り付けが完了する。
 このように、U字状チャンネル4の突出端面4aが間隔片6の突出端面6aよりもP値だけ軸方向外側に突出しているので、U字状チャンネル4内への冷媒気体が流れ難いものとなるという問題があった。 
 すなわち、冷媒気体は矢印R1に示すようにU字状チャンネル4内に通気されるが、冷媒気体の矢印R2に示すものはU字状チャンネル4の突出部が壁となってU字状チャンネル4内に通気されないので、U字状チャンネル4内への冷媒気体の通気量が制限され、回転子巻線3の冷却性能としては十分であるとは言えないという問題があった。
 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、その目的は、U字状チャンネルの突出端面が間隔片の突出端面よりも軸方向内側とすることにより、冷却性能を向上させることができる回転電機を提供するものである。
 この発明に係わる回転電機は、軸方向に貫通するスロットを円周方向に複数個設けられた回転子鉄心と、前記回転子鉄心に設けられた前記スロットに装着され、コイルエンド部は前記回転子鉄心の鉄心端面より軸方向外側に延在する回転子巻線と、前記回転子鉄心の前記スロットのスロット底部に前記回転子巻線の底部に当たって接触し軸方向に延在し前記回転子鉄心の鉄心端面より軸方向外側に突出して配置されたU字状チャンネルと、前記回転子鉄心の前記スロット内に装着され、前記回転子鉄心の前記スロット内の前記回転子巻線および前記U字状チャンネルと前記回転子鉄心とを絶縁するスロットセルと、前記回転子鉄心の鉄心端面より突出した部分の前記回転子巻線間に配置された間隔片とを備えた回転電機であって、前記U字状チャンネルの突出端面は前記間隔片の突出端面より軸方向内側に配置したものである。
 この発明に係る回転電機によれば、U字状チャンネルの突出端面を間隔片の突出端面よりも軸方向内側とすることにより、U字状チャンネルの突出端面部の圧力損失を低減することができ、冷却性能を向上させることができる回転電機を得ることができる。
この発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す要部鳥瞰図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す断面図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機の要部を示す要部断面図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。 この発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図4のV-V線における断面図である。 この発明の実施の形態2に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。 この発明の実施の形態3に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。 この発明の実施の形態4に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。 従来の回転電機の要部を示す鳥瞰図である。 従来の回転電機を示す図9のX-X線における断面図である。
実施の形態1.
 以下、この発明の実施の形態1を図1ないし図5に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す要部鳥瞰図である。図2はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す断面図である。図3はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機の要部を示す要部断面図である。図4はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。図5はこの発明の実施の形態1に係わる回転電機を示す図4のV-V線における断面図である。
 これら各図において、回転電機の回転子10は、回転子軸11の中央部に位置する回転子鉄心12と、回転子鉄心12に軸方向に貫通し、その回転子鉄心12の円周方向に複数個設けられたスロット13と、それらの各スロット13内に装着され、コイルエンド部が回転子鉄心12の鉄心端面12aより軸方向外側に延在して配置された回転子巻線14と、回転子鉄心12のスロット13のスロット底部13aに回転子巻線14の底部に当たって接触し軸方向に延在し回転子鉄心12の鉄心端面12aより軸方向外側に突出して配置されたU字状チャンネル15と、回転子鉄心12のスロット13内に装着され、回転子鉄心12のスロット13内の回転子巻線14およびU字状チャンネル15と回転子鉄心12とを絶縁するスロットセル16と、回転子鉄心12の鉄心端面12aより突出した部分の回転子巻線14間に配置された間隔片17とから構成されている。この間隔片17は例えばU字状チャンネル15間まで延在されている。
 U字状チャンネル15の突出端面15aは間隔片17の突出端面17aより軸方向内側に配置し、U字状チャンネル15の突出端面15a部の冷媒気体の通気の圧力損失を低減している。そして、U字状チャンネル15の突出端面15a部には面取り部15bを設けており、冷媒気体のU字状チャンネル15の突出端面15a部への通気の圧力損失をさらに低減している。また、間隔片17の突出端面17a部にも面取り部17bを設けており、冷媒気体のU字状チャンネル15の突出端面15a部への通気の圧力損失をさらに一層低減している。U字状チャンネル15の突出端面15aは間隔片17の突出端面17a部の面取り部17bよりも軸方向内側に位置するように配置している。
 回転子軸11には回転子巻線14のコイルエンド部を保持するリテイニングリング18が配置され、回転子鉄心12のスロット13に装着された回転子巻線14は回転子楔19により固定されている。回転子巻線14にはU字状チャンネル15内と連通する径方向のコイル通気孔14aが設けられ、回転子楔19には回転子巻線14のコイル通気孔18aと連通する楔通気孔19aが設けられている。
 次に動作について説明する。冷媒気体は回転子軸11とリテイニングリング18との間から流入し、U字状チャンネル15の突出端面15a部からU字状チャンネル15内に軸方向に通気され、U字状チャンネル15から回転子巻線14のコイル通気孔14aに径方向に通気され、回転子楔19の楔通気孔19aから回転子10表面に流出され、回転子巻線14を冷却している。
 この実施の形態1においては、U字状チャンネル15の取り付け位置の確認をU字状チャンネル15の突出端面15aの回転子鉄心12の鉄心端面12aよりの突出量であるQ値となるように取り付けて確認することができるようにしたので、U字状チャンネル15の突出端面15aを間隔片17の突出端面17aより軸方向内側に配置することができ、U字状チャンネル15の突出端面15a部の冷媒気体の通気の圧力損失を低減することができる。
 すなわち、冷媒気体は矢印R3および矢印R4に示すようにU字状チャンネル15内に通気され、矢印R3の冷媒気体はU字状チャンネル15の突出端面15a部に設けた面取り部15bによりU字状チャンネル15内に流入し易くなるので、上述した従来の回転電機と比較すると、冷媒気体の通気量としてはR3>R1となるとともに、U字状チャンネル15の突出端面15aを間隔片17の突出端面17aの面取り部17bより軸方向内側に配置したので、上述した従来の回転電機においては、冷媒気体のR2はU字状チャンネル4内に通気できなかったが、この実施の形態においては、冷媒気体のR4をU字状チャンネル15内に通気することができる。したがって、上述した従来の回転電機と比較すると、冷媒気体の通気量としては、(R3+R4)>R1とすることができ、U字状チャンネル15内への冷媒気体の通気量を大幅に増大することができ、回転子巻線14の冷却性能を著しく向上させることができる。
 そして、U字状チャンネル15の突出端面15a部には面取り部15bを設け、間隔片17の突出端面17a部にも面取り部17bを設け、冷媒気体のU字状チャンネル15の突出端面15a部への通気の圧力損失をさらに低減しているので、回転子巻線14の冷却性能をより一層向上させることができる。
 U字状チャンネル15の突出端面15a部への冷媒気体の通気の圧力損失は、CFD(Computational Fluid Dynamics、数値流体力学)解析とモデル検証試験により確認した。モデルとしては、リテイニングリング入口→U字状チャンネルの突出端面部→U字状チャンネル中(約1m)までをモデル化し、条件としては、回転数3600min-1(定格回転数)、入口風速を約20m/s、冷媒気体を空気として実施した。その結果、上述した従来のU字状チャンネル4の突出端面4a部の圧力損失を100%としたとき、この実施の形態におけるU字状チャンネル15の突出端面15a部の圧力損失は約35%となり、圧力損失を約65%低減することができた。
 このように、冷媒気体のU字状チャンネル15の突出端面15a部への通気の圧力損失を大幅に低減することができるので、冷媒気体を効率よくU字状チャンネル15内に通気することができる。これにより、U字状チャンネル15内への冷媒気体の流入量を著しく増大させることができ、回転子巻線14の冷却性能を著しく向上させることができる。
 また、U字状チャンネル15の突出端面15aを間隔片17の突出端面17aより軸方向内側に配置したことにより、U字状チャンネル15を短縮することができ、コスト低減を図ることができる。
実施の形態2.
 この発明の実施の形態2を図6に基づいて説明する。図6はこの発明の実施の形態2に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。
 この実施の形態2においては、U字状チャンネル15間まで延在している間隔片17の隣接する部分をU字状チャンネル15を覆うブロック20としたものであり、ブロック20の突出端面20aには面取り部20bが設けられ、U字状チャンネル15の突出端面15aはブロック20の突出端面20aの面取り部20bより軸方向内側に位置するように配置されている。
 この実施の形態2においても、U字状チャンネル15の突出端面15aはブロック20の突出端面20aの面取り部20bより軸方向内側に位置するように配置したことにより、冷媒気体のU字状チャンネル15の突出端面15a部への通気の圧力損失を低減しているので、上述した実施の形態1と同様の効果を奏する。
実施の形態3.
 この発明の実施の形態3を図7に基づいて説明する。図7はこの発明の実施の形態3に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。
 上述した実施の形態1においては、U字状チャンネル15の突出端面15a部に面取り部15bおよび間隔片17の突出端面17a部に面取り部17bをそれぞれ設けた場合について述べたが、この実施の形態3においては、U字状チャンネル15の突出端面15a部あるいは間隔片17の突出端面17a部のいずれか一方にのみ面取り部を設けた構成としたものであり、図は一例として、U字状チャンネル15の突出端面15a部には面取り部15bを設けずに、間隔片17の突出端面17a部にのみ面取り部17bを設けたものである。
 この実施の形態3においても、U字状チャンネル15の突出端面15aは間隔片17の突出端面17aより軸方向内側に位置するように配置しており、冷媒気体のU字状チャンネル15の突出端面15a部への通気の圧力損失を低減できるので、上述した実施の形態1と同様の効果を奏する。
実施の形態4.
 この発明の実施の形態4を図8に基づいて説明する。図8はこの発明の実施の形態4に係わる回転電機の要部を示す鳥瞰図である。
 上述した実施の形態1においては、U字状チャンネル15の突出端面15a部に面取り部15bおよび間隔片17の突出端面17a部に面取り部17bをそれぞれ設けた場合について述べたが、この実施の形態4においては、U字状チャンネル15の突出端面15a部および間隔片17の突出端面17a部には面取り部を設けていないものである。
 この実施の形態4においても、U字状チャンネル15の突出端面15aは間隔片17の突出端面17aより軸方向内側に位置するように配置しており、冷媒気体のU字状チャンネル15の突出端面15a部への通気の圧力損失を低減できるので、上述した実施の形態1と同様の効果を奏する。
 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。
 この発明は、冷媒気体のU字状チャンネルの突出端面部の圧力損失を低減することができ、冷却性能を向上させることができる回転電機の実現に好適である。

Claims (7)

  1.  軸方向に貫通するスロットを円周方向に複数個設けられた回転子鉄心と、前記回転子鉄心に設けられた前記スロットに装着され、コイルエンド部は前記回転子鉄心の鉄心端面より軸方向外側に延在する回転子巻線と、前記回転子鉄心の前記スロットのスロット底部に前記回転子巻線の底部に当たって接触し軸方向に延在し前記回転子鉄心の鉄心端面より軸方向外側に突出して配置されたU字状チャンネルと、前記回転子鉄心の前記スロット内に装着され、前記回転子鉄心の前記スロット内の前記回転子巻線および前記U字状チャンネルと前記回転子鉄心とを絶縁するスロットセルと、前記回転子鉄心の鉄心端面より突出した部分の前記回転子巻線間に配置された間隔片とを備えた回転電機であって、前記U字状チャンネルの突出端面は前記間隔片の突出端面より軸方向内側に配置したことを特徴とする回転電機。
  2.  前記間隔片は前記U字状チャンネル間に延在して配置されたことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。
  3.  前記U字状チャンネルの突出端面部に面取り部を設けた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。
  4.  前記間隔片の突出端面部に面取り部を設けた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。
  5.  前記U字状チャンネルと前記間隔片にそれぞれ面取り部を設けた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。
  6.  前記U字状チャンネルの突出端面は前記間隔片の前記面取り部より軸方向内側に配置したことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の回転電機。
  7.  前記間隔片の前記U字状チャンネル間に延在する隣接する部分は前記U字状チャンネルを覆うブロックとしたことを特徴とする請求項2に記載の回転電機。
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