(57)【要約】【課題】  コイル通風路の冷却ガス入口部におけるサブスロット上流側の壁面で発生する冷却ガスの流れの剥離を低減し、回転子コイルを効率的に冷却する。【解決手段】  実施形態によれば、回転子コイルを収納するコイルスロットと、冷却ガスを回転子軸方向に通風するサブスロットと、前記回転子コイルに設けられ前記サブスロットから冷却ガスを導入して回転子外径方向に通風する複数のコイル通風路とを備え、冷却ガスが回転子鉄心端から前記サブスロットに流入し、さらに個々のコイル通風路に分岐して流入するように構成された回転電機の回転子において、少なくとも１つのコイル通風路は、当該コイル通風路の少なくとも冷却ガス入口部において、回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側よりも前記サブスロットの下流側の方が狭くなるように形成されている、回転電機の回転子が提供される。【選択図】図１
2020182325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子コイルを収納するコイルスロットと、冷却ガスを回転子軸方向に通風するサブスロットと、前記回転子コイルに設けられ前記サブスロットから冷却ガスを導入して回転子外径方向に通風する複数のコイル通風路とを備え、冷却ガスが回転子鉄心端から前記サブスロットに流入し、さらに個々のコイル通風路に分岐して流入するように構成された回転電機の回転子において、
少なくとも１つのコイル通風路は、当該コイル通風路の少なくとも冷却ガス入口部において、回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側よりも前記サブスロットの下流側の方が狭くなるように形成されている、
回転電機の回転子。
【請求項２】
前記回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側から下流側へ向けて段階的に狭くなるように形成されている、
請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側から下流側へ向けて連続的に狭くなるように形成されている、
請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記少なくとも１つのコイル通風路は、回転子内径側よりも回転子外径側の方が、前記サブスロットの下流側における回転子回転方向の流路幅が広くなるように形成されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記少なくとも１つのコイル通風路は、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、前記回転子回転方向の流路幅を前記サブスロットの上流側から下流側に狭める部分が前記サブスロットの下流方向へ段階的に移動するように形成されている、
請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記少なくとも１つのコイル通風路は、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、前記回転子回転方向の流路幅を前記サブスロットの上流側から下流側に狭める部分が前記サブスロットの下流方向へ連続的に移動する範囲が存在するように形成されている、
請求項１に記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転電機の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な回転電機、例えばタービン発電機の回転子の構造の例を、図１４〜図１６に示す。
【０００３】
図１４は、回転子鉄心を回転子軸方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図であり、図１５は図１４中に示されるコイルスロット周辺を拡大して示す断面図であり、図１６は回転子（片側の鉄心端から鉄心中央付近までの範囲）を回転子回転方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図である。
【０００４】
図１４に示されるように、回転子鉄心１には、周方向に複数のコイルスロット２が所定の間隔で配置され、各コイルスロット２の内周側には、サブスロット３が設けられている。各コイルスロット２には回転子コイル４が収納されている。
【０００５】
各回転子コイル４は、図１５に示されるように、複数の界磁導体を積層して構成されている。当該回転子コイル４は、絶縁材５により回転子シャフト１０や回転子楔６と絶縁され、回転子楔６をコイルスロット開口端部（図示せず）に挿入することで固定される。具体的には、図１５に示されるように絶縁材５が、回転子鉄心１と回転子コイル４との間、回転子楔６と回転子コイル４との間、更には図１６に示されるように保持環９と回転子コイル４との間に挿入されることで、回転子コイル４の絶縁性が確保されている。また、図１５には図示されていないが、個々の回転子コイル４の間にも絶縁材が挿入されている。
【０００６】
各サブスロット３は、図１５および図１６に示されるように、回転子シャフト１０に施され、各コイルスロット２の内径側において、回転子軸方向に延在する冷却ガス流路を構成している。各サブスロット３の回転子外径側には、当該サブスロット３と連通するように回転子径方向に延在する複数のコイル通風路７（回転子コイル４の通風流路）が回転子軸方向に所定の間隔で設けられている。各コイル通風路７の回転子外径側には、絶縁材５および回転子楔６を回転子外径方向に貫通する通風路が設けられている。
【０００７】
冷却ガスＦは、回転子の回転による遠心ファン効果により、図１６に示されるように回転子鉄心端１１よりサブスロット３に導入され、回転子鉄心１の軸方向中央部に向かって流れ、個々のコイル通風路７に分岐して流入する。各コイル通風路７を流れる冷却ガスＦは、回転子コイル４で発生した熱を冷却・吸収した後、回転子楔６の通風路より排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５６４９１５号公報
【特許文献２】特許第３７３６１９２号公報
【特許文献３】特開平７−１７０６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したサブスロット３内の冷却ガスは、回転子鉄心端１１付近では流量が多く流れが速いため、特に回転子鉄心端１１に近いコイル通風路７に分岐する際に、当該コイル通風路７のサブスロット下流側の壁面に沿ってコイル通風路７内に流入する。このとき、当該コイル通風路７の冷却ガス入口部では大きな分岐圧力損失が発生する。具体的には、コイル通風路７の冷却ガス入口部に流入した冷却ガスはそのままコイル通風路７のサブスロット下流側の壁面に沿って流れるため、図１７に示されるように、コイル通風路７の冷却ガス入口部におけるサブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが剥離して渦などが発生し、大きな流路抵抗が発生する。このときの圧力損失により、回転子鉄心端１１に近いコイル通風路７における冷却ガスＦの流量は、鉄心中央側のコイル通風路７における冷却ガスＦの流量よりも少なく、また、サブスロット下流側に大きく偏った冷却ガスの流量分布が生じる。回転子コイル４の温度は、コイル通風路７を流れる冷却ガスの流量に大きく依存するため、冷却ガスの流量の少ない回転子鉄心端１１側にあるコイルの方が、鉄心中央側にあるコイルよりも温度が高くなる。
【００１０】
一方で、各回転子コイル４はそれらを構成する絶縁材の耐熱性能により厳しく温度上限が制限されている。従って、回転子鉄心端１１に近いコイル通風路７において回転子コイル４を十分に冷却できる冷却ガスの流量を確保するため、サブスロット３内の冷却ガスＦを過剰に流しているという問題がある。また、回転電機の大容量化に伴い回転電機の鉄心長が長くなると、回転子コイル４のコイル通風路７も軸方向に配列する本数が増加することになるため、ますます過剰に冷却ガスＦを流す必要が生じるという問題もある。
【００１１】
発明が解決しようとする課題は、コイル通風路の冷却ガス入口部におけるサブスロット上流側の壁面で発生する冷却ガスの流れの剥離を低減し、回転子コイルを効率的に冷却することを可能にする回転電機の回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態に係る回転電機の回転子は、回転子コイルを収納するコイルスロットと、冷却ガスを回転子軸方向に通風するサブスロットと、前記回転子コイルに設けられ前記サブスロットから冷却ガスを導入して回転子外径方向に通風する複数のコイル通風路とを備え、冷却ガスが回転子鉄心端から前記サブスロットに流入し、さらに個々のコイル通風路に分岐して流入するように構成された回転電機の回転子において、少なくとも１つのコイル通風路は、当該コイル通風路の少なくとも冷却ガス入口部において、回転子回転方向の流路幅が前記サブスロットの上流側よりも前記サブスロットの下流側の方が狭くなるように形成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図２】同実施形態に係る回転電機の回転子における絶縁板５を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図３】同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子楔６を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図４】同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図５】同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６などを周方向から見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図６】第２の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図７】第３の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図８】第４の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂのうちの回転子コイル部４ａを外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図９】同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂのうちの回転子コイル部４ｂを外径側から見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図１０】同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図１１】同実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向に見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図１２】第５の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図１３】第６の実施形態に係る回転電機の回転子における回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ｇ，４ｈ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図。
【図１４】回転子鉄心を回転子軸方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図。
【図１５】図１４中に示されるコイルスロット周辺を拡大して示す断面図。
【図１６】回転子（片側の鉄心端から鉄心中央付近までの範囲）を回転子回転方向に見たときの断面形状の一例を示す断面図。
【図１７】従来技術においてコイル通風路の冷却ガス入口部でサブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが大きく剥離して渦などが発生する様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
最初に、図１乃至図５を参照して、第１の実施形態について説明する。ここでは、前述した図１４乃至図１７も適宜参照する。
【００１６】
第１の実施形態に係る回転電機の回転子の基本的な構造は、図１４乃至図１６に示したものと同様であるが、回転子コイル４におけるコイル通風路７の形状などが異なる。
【００１７】
図１乃至図３は、第１の実施形態に係る回転電機の回転子においてサブスロットから回転子外径側へ通風する通風路を形成する回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６をそれぞれ外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００１８】
一方、図４は、上記回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。図５は、上記回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６などを周方向に見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００１９】
なお、各図において、Ｐは回転子の回転方向を表し、Ａは回転子の軸方向を表し、Ｒは回転子の外径方向もしくは内径方向を表している。
【００２０】
図１に示される回転子コイル４の断面は、図４及び図５の矢視Ｉに示される箇所の断面に相当する。図２に示される絶縁板５の断面は、図４及び図５の矢視IIに示される箇所の断面に相当する。図３に示される回転子楔６の断面は、図４及び図５の中の矢視IIIに示される箇所の断面に相当する。
【００２１】
一方、図４に示される回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６の断面は、図１乃至図３のそれぞれの矢視IVに示される箇所の断面に相当する。図５に示される回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６の断面は、図１乃至図３のそれぞれの矢視Ｖに示される箇所の断面に相当する。
【００２２】
図１４でも示したように、回転子鉄心１には、周方向に複数のコイルスロット２が所定の間隔で配置され、各コイルスロット２の内周側には、サブスロット３が設けられている。各コイルスロット２には回転子コイル４が収納されている。
【００２３】
また、各サブスロット３は、図１５及び図１６でも示したように、回転子シャフト１０に施され、各コイルスロット２の内径側において、回転子軸方向に延在する冷却ガス流路を構成している。各サブスロット３の回転子外径側には、当該サブスロット３と連通するように回転子径方向に延在する複数のコイル通風路７（回転子コイル４の通風流路）が回転子軸方向に所定の間隔で設けられている。各コイル通風路７の回転子外径側には、絶縁材５および回転子楔６を回転子外径方向に貫通する通風路が設けられている。
【００２４】
冷却ガスＦは、回転子の回転による遠心ファン効果により、図１６に示されるように回転子鉄心端１１よりサブスロット３に導入され、回転子鉄心１の軸方向中央部に向かって流れ、個々のコイル通風路７に分岐して流入する。各コイル通風路７を流れる冷却ガスＦは、回転子コイル４で発生した熱を冷却・吸収した後、回転子楔６の通風路より排出される。
【００２５】
本実施形態では、図１６に示した複数のコイル通風路７のうち、少なくとも回転子鉄心端１１に一番近いコイル通風路７は、当該コイル通風路７の少なくとも冷却ガス入口部（サブスロット３側の端部）において、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側よりもサブスロット下流側の方が狭くなるように形成される。
【００２６】
図１は、コイル通風路７のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄの方が狭くなるように形成した場合を例示している。
【００２７】
なお、図１に示されるようなコイル通風路７の形成は、回転子鉄心端１１に最も近い位置にある１つのコイル通風路にのみ施すようにしてもよいが、これに限らず、回転子鉄心端１１に近い所定数の複数のコイル通風路に施してもよく、また、存在する全てのコイル通風路に施しても構わない。その場合、回転子鉄心端１１に近いコイル通風路ほど、図１のように流路幅Ｗｄと流路幅Ｗｕとの差が大きくなるように（流路幅Ｗｕが広く流路幅Ｗｄが狭くなるように）、回転子鉄心端１１から遠いコイル通風路ほど、流路幅Ｗｄと流路幅Ｗｕとの差が小さくなるように、回転子鉄心端１１からの距離に応じて個々のコイル通風路の形状が段階的に変化するように構成してもよい。
【００２８】
また、図１に示されるようなコイル通風路７の形成は、コイル通風路７の冷却ガス入口部（サブスロット３側の端部）にのみ施すようにしてもよいが、これに限らず、当該コイル通風路７の冷却ガス入口部（サブスロット３側の端部）からコイル通風路７の冷却ガス出口部（絶縁板５側の端部）までの全範囲にわたって施してもよい。図１乃至図５は、コイル通風路７の冷却ガス入口部から冷却ガス出口部まで全範囲にわたって上記形成を施した場合を例示している。
【００２９】
図２及び図３に示されるように、絶縁材５の通風孔２１の断面形状および回転子楔６の通風孔２２の断面形状は、一般的に採用されている円形としてもよいが、これに限定されるものではない。通風孔２１，２２の形状や大きさは、適宜変形してもよい。
【００３０】
図２及び図３の例では、絶縁材５の通風孔２１の回転子回転方向の最大流路幅Ｗ２は、回転子楔６の通風孔２２の回転子回転方向の最大流路幅Ｗ３よりも広く、絶縁材５の通風孔２１の回転子軸方向の最大流路幅Ｌ２は、回転子楔６の通風孔２２の回転子軸方向の最大流路幅Ｌ１よりも広くなるように形成されている。この場合において、図１に示されるコイル通風路７の回転子軸方向の最大流路幅Ｌ１は、絶縁材５の通風孔２１の回転子軸方向の最大流路幅Ｌ２よりも広いが、コイル通風路７のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕは、絶縁材５の通風孔２１の回転子回転方向の最大流路幅Ｗ２よりも狭く形成され、さらにコイル通風路７のサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄはより狭く形成されている。
【００３１】
サブスロット３内の冷却ガスＦは、図１６に示される回転子鉄心端１１付近では特に流量が多く流速が速い。このため、従来の構成であれば、回転子鉄心端１１に近いコイル通風路７ほど、図１７に示されるようにサブスロット３内の冷却ガスＦの一部が当該コイル通風路７に分岐して流入する際に、コイル通風路７の冷却ガス入口部において当該サブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが大きく剥離して渦などが発生する。一方、本実施形態の構成によれば、図１に示されるようにコイル通風路７のサブスロット下流側の流路幅Ｗｄがサブスロット上流側の流路幅Ｗｕよりも狭くなっており、流路幅を狭める段差７ａがあるため、段差７ａの壁面に冷却ガスの一部が衝突してコイル通風路７内を回転子外径側へ流れ、サブスロット下流側への冷却ガスの流入が抑制されるため、従来の構造においてサブスロット上流側の壁面から冷却ガスの流れが剥離して渦などが発生していた領域（以下、「剥離領域」）に冷却ガスが流入し、剥離領域が縮小する。
【００３２】
この剥離領域は、従来の構成においては、サブスロット３を流れる冷却ガスＦの一部がコイル通風路７に分岐して流入する際の大きな流路抵抗発生の一因となっていたが、本実施形態の構成では、剥離領域が縮小するため、流路抵抗が低減され、コイル通風路７を流れる冷却ガスの流量が増加し、回転子コイル４が効率的に冷却される。
【００３３】
また、本実施形態の構成によれば、コイル通風路７のサブスロット下流側の流路幅Ｗｄがサブスロット上流側の流路幅Ｗｕよりも狭くなっているため、コイル通風路７内のサブスロット下流側に大きく偏った流量分布の偏りも解消され、絶縁材５の通風孔２１や回転子楔６の通風孔２２を通過する際の圧力損失も低減される。そのため、このような作用によっても、コイル通風路７を流れる冷却ガスの流量が増加し、回転子コイル４が効率的に冷却される。
【００３４】
また、本実施形態の構成によれば、サブスロット３内の冷却ガスの流速の速いサブスロット上流側に位置するコイル通風路７ほど剥離領域の低減効果が大きく、圧力損失の低減効果も大きいため、複数のコイル通風路７間での冷却ガス流量分布の偏りも解消され、個々の回転子コイル４が効率的に冷却される。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、効率的に冷却ガスがコイル通風路を通るようにすることができるため、結果としてコイル通風路の冷却ガス流量が増加し、回転子コイルを効率的に冷却することができ、ひいては、より大きな界磁電流値を許容する回転電機の回転子を提供することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、図６を参照して、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００３７】
図６は、第２の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路７を有する回転子コイル４を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００３８】
コイル通風路７のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄの方が狭くなるように形成されている点については、前述した第１の実施形態と共通するが、コイル通風路７の内壁面の詳細な構造が前述した第１の実施形態とは異なる。
【００３９】
前述した第１の実施形態では、図１６に示される複数のコイル通風路７のうち、少なくとも回転子鉄心端１１に一番近いコイル通風路７に対し、図１に示されるように１段の段差７ａを設けることにより、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて狭くなるように形成される場合の例を挙げたが、この第２の実施形態では、当該コイル通風路７に対し、図６に示されるように複数段の段差７ｂを設けることにより、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて段階的に狭くなるように形成される。
【００４０】
本実施形態の構成によれば、図６に示されるようにコイル通風路７の流路幅がサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕからサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄまで複数段の段差７ｂによって徐々に狭まるように構成されているため、冷却ガスは、個々の段差７ｂの壁面にそれぞれ衝突しながらコイル通風路７内を回転子外径側へ流れる。図１のように１段の段差７ａを設けるよりも、図６のようにより小さな段差を複数設けた方が、当該段差で生じる壁面からの流れの剥離を小さく抑えて渦などの発生をより抑制することができるため、流路抵抗をより低減させることができ、冷却ガスがより効率的にコイル通風路を通るようにすることができる。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、冷却ガスがより効率的にコイル通風路を通るようにすることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより増加し、回転子コイルをより効率的に冷却することができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、図７を参照して、第３の実施形態について説明する。以下では、第２の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
図７は、第３の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路７を有する回転子コイル４を外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００４４】
コイル通風路７のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄの方が狭くなるように形成されている点では、前述した第２の実施形態と共通するが、コイル通風路７の内壁面の詳細な構造が前述した第２の実施形態とは異なる。
【００４５】
前述した第２の実施形態では、図１６に示される複数のコイル通風路７のうち、少なくとも回転子鉄心端１１に一番近いコイル通風路７に対し、図６に示されるように複数段の段差７ｂを設けることにより、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて段階的に狭くなるように形成される場合の例を挙げたが、この第３の実施形態では、当該コイル通風路７に対し、図７に示されるように、段差を設けず、回転子回転方向の流路幅がサブスロット上流側からサブスロット下流側へ向けて連続的に狭くなるように形成される。
【００４６】
本実施形態の構成によれば、図７に示されるようにコイル通風路７の流路幅がサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕからサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄまで連続的に狭まるように構成されているため、冷却ガスは、コイル通風路７壁面により絞られながらコイル通風路７内を回転子外径側へ流れる。図６のように複数段の段差７ｂを設けるよりも、図７のように段差を無くした方が、当該段差で生じる壁面からの流れの剥離をより一層抑えて渦などの発生をより一層抑制することができるため、流路抵抗をより一層低減させることができ、冷却ガスがより一層効率的にコイル通風路を通るようにすることができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、冷却ガスがより一層効率的にコイル通風路を通るようにすることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより一層増加し、回転子コイルをより一層効率的に冷却することができる。
【００４８】
（第４の実施形態）
次に、図８乃至図１１を参照して、第４の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
図８は、第４の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路７を有する回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂのうちの回転子コイル部４ａを外径側から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。図９は、上記回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂのうちの回転子コイル部４ｂを外径側から見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００５０】
一方、図１０は、上記回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向から見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。図１１は、上記回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向に見たときの別の部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００５１】
図８に示される回転子コイル部４ａの断面は、図１０及び図１１の矢視VIIIに示される箇所の断面に相当する。図９に示される回転子コイル部４ａの断面は、図１０及び図１１の矢視IXに示される箇所の断面に相当する。
【００５２】
一方、図１０に示される回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６の断面は、図８及び図９のそれぞれの矢視Ｘに示される箇所の断面に相当する。図１１に示される回転子コイル４、絶縁板５、回転子楔６の断面は、図８及び図９のそれぞれの矢視XIに示される箇所の断面に相当する。
【００５３】
本実施形態では、コイル通風路７は、回転子内径側よりも回転子外径側の方が、サブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅が広くなるように形成される。
【００５４】
前述した第１の実施形態では、コイル通風路７のサブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄの方が狭くなるようにする形成を、コイル通風路７の冷却ガス入口部（サブスロット３側の端部）からコイル通風路７の冷却ガス出口部（絶縁板５側の端部）までの全範囲にわたって施す場合の例を挙げたが、この第４の実施形態では、上記形成を、回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ａ，４ｂのうち、回転子外径側（絶縁板５側）の回転子コイル部４ｂには施さず、回転子内径側（サブスロット３側）の回転子コイル部４ａにのみ施す。
【００５５】
図８に示されるように、回転子内径側（サブスロット３側）の回転子コイル部４ａのコイル通風路７は、サブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕよりもサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄの方が狭くなるように形成されている。
【００５６】
一方、図９に示されるように、回転子外径側（絶縁板５側）の回転子コイル部４ｂのコイル通風路７は、サブスロット上流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｕとサブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄとが同じであり、双方の間の流路幅も同じとなるように形成されている。
【００５７】
また、図８及び図９の例では、冷却効率をより上げるため、回転子コイル部４ａにおけるコイル通風路７を通過する冷却ガスの流速と、回転子コイル部４ｂにおけるコイル通風路７を通過する冷却ガスの流速とが同じになるよう、回転子コイル部４ａにおけるコイル通風路７の流路面積と、回転子コイル部４ｂにおけるコイル通風路７の流路面積とが同じとなるように形成している。但し、この例に限定されるものではない。
【００５８】
本実施形態の構成によれば、コイル通風路７を回転子内径側から回転子外径側へと向かうと、サブスロット下流側における回転子回転方向の流路幅Ｗｄが広がり、サブスロット下流側の流路面積が拡大し、冷却ガスＦの流れが遅くなるため、圧力損失をより低減させることができる。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、圧力損失をより低減させることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより増加し、回転子コイルをより効率的に冷却することができる。
【００６０】
（第５の実施形態）
次に、図１２を参照して、第５の実施形態について説明する。以下では、第４の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００６１】
図１２は、第５の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路７を有する回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００６２】
前述した第１の実施形態では、コイル通風路７は、図１１に示されるように、回転子回転方向の流路幅をサブスロット３の上流側から下流側に狭める部分が１段である場合の例を挙げたが、この第５の実施形態では、図１２に示されるように、コイル通風路７は、回転子コイル部４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの順に、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分がサブスロット下流方向へ段階的に移動するように形成される。
【００６３】
本実施形態の構成によれば、コイル通風路７の流路幅が回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ徐々に拡がるため、第４の実施形態の場合と比較して、流路面積が拡大する場合に発生する圧力損失をより低減させることができる。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、圧力損失をより低減させることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより増加し、回転子コイルをより効率的に冷却することができる。
【００６５】
（第６の実施形態）
次に、図１３を参照して、第６の実施形態について説明する。以下では、第５の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００６６】
図１３は、第６の実施形態に係る回転電機の回転子においてコイル通風路７を有する回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ｇ，４ｈ、絶縁板５、回転子楔６などを周方向に見たときのある部分の断面形状の一例を示す断面図である。
【００６７】
前述した第５の実施形態では、図１２に示されるように、コイル通風路７は、回転子コイル部４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆの順に、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ、回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分が、サブスロット下流方向へ段階的に移動するように形成される場合の例を挙げたが、この第６の実施形態では、図１３に示されるように、コイル通風路７は、回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分がサブスロット下流方向へ連続的に移動する範囲が存在するように形成される。
【００６８】
図１３の例では、回転子コイル４を構成する回転子コイル部４ｇ，４ｈのうち、回転子コイル部４ｇに、回転子回転方向の流路幅をサブスロット上流側からサブスロット下流側に狭める部分がサブスロット下流方向へ連続的に移動する範囲が存在するように形成されている。
【００６９】
本実施形態の構成によれば、コイル通風路７の流路幅が回転子内径側から回転子外径側へ向かうにつれ連続的に拡がるため、第５の実施形態の場合と比較して、流路面積が拡大する場合に発生する圧力損失をより一層低減させることができる。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、圧力損失をより一層低減させることができるため、結果としてコイル通風路の流量がより一層増加し、回転子コイルをより一層効率的に冷却することができる。
【００７１】
以上詳述したように、各実施形態によれば、コイル通風路の冷却ガス入口部におけるサブスロット上流側の壁面で発生する冷却ガスの流れの剥離を低減し、回転子コイルを効率的に冷却することを可能にする回転電機の回転子を提供することができる。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１…回転子鉄心、２…コイルスロット、３…サブスロット、４…回転子コイル、５…絶縁板、６…回転子楔、７…コイル通風路、９…保持環、１０…回転子シャフト、１１…回転子鉄心端、１２…軸方向流路、２１，２２…通風孔。
【図１】
2020182325.tif 000003
【図２】
2020182325.tif 000004
【図３】
2020182325.tif 000005
【図４】
2020182325.tif 000006
【図５】
2020182325.tif 000007
【図６】
2020182325.tif 000008
【図７】
2020182325.tif 000009
【図８】
2020182325.tif 000010
【図９】
2020182325.tif 000011
【図１０】
2020182325.tif 000012
【図１１】
2020182325.tif 000013
【図１２】
2020182325.tif 000014
【図１３】
2020182325.tif 000015
【図１４】
2020182325.tif 000016
【図１５】
2020182325.tif 000017
【図１６】
2020182325.tif 000018
【図１７】
2020182325.tif 000019