(57)【要約】【課題】冷却性能を向上し、回転子コイルを効果的に冷却する。【解決手段】回転電機の回転子において、径方向貫通流路は、回転子スロットにおいて回転軸の径方向に延在して貫通しており、サブスロットを介して冷却ガスが流入して外部へ流出する。ここでは、径方向貫通流路が軸方向に複数が配置されており、複数の径方向貫通流路のそれぞれにサブスロットから冷却ガスが流入する。軸方向流路は、回転子スロットにおいて軸方向に延在している。軸方向流路は、複数の径方向貫通流路のうち軸方向で隣り合う径方向貫通流路の間を連通させている。【選択図】図１
2018191386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対して同軸に設置される円筒形状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周側に形成されており、内部に回転子コイルを収容している回転子スロットと、
前記回転子鉄心において前記回転子スロットよりも内周側に形成されており、冷却ガスが前記回転軸の軸方向に沿って流れるサブスロットと、
前記回転子スロットにおいて前記回転軸の径方向に延在して貫通しており、前記サブスロットを介して前記冷却ガスが流入して外部へ流出する径方向貫通流路と
を備え、前記径方向貫通流路が前記軸方向に複数が配置されており、前記複数の径方向貫通流路のそれぞれに前記サブスロットから前記冷却ガスが流入する、回転電機の回転子であって、
前記回転子スロットにおいて前記軸方向に延在している軸方向流路
を有し、
前記軸方向流路は、前記複数の径方向貫通流路のうち前記軸方向で隣り合う径方向貫通流路の間を連通させていることを特徴とする、
回転電機の回転子。
【請求項２】
前記軸方向流路の入口部は、前記径方向貫通流路において前記サブスロットの下流側に位置する壁面のうち前記径方向で当該入口部よりも内側に位置する壁面部分に対して、前記サブスロットの上流側に突き出ていると共に、前記径方向において内側に位置する部分が開口している、
請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記軸方向流路の入口部は、前記径方向貫通流路において前記サブスロットの下流側に位置する壁面のうち前記径方向で当該入口部よりも外側に位置する壁面部分に対して、前記サブスロットの下流側に位置している、
請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記軸方向流路の出口部は、前記径方向貫通流路において前記サブスロットの上流側に位置する壁面のうち前記径方向で当該出口部よりも内側に位置する壁面部分に対して、前記サブスロットの上流側に位置している、
請求項１から３のいずれかに記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記回転子スロットにおいて前記径方向に延在している径方向非貫通流路
を有し、
前記冷却ガスが前記径方向貫通流路および前記径方向非貫通流路を介して外部へ流出される、
請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項６】
前記軸方向流路は、複数の径方向貫通流路のうち前記軸方向で隣り合う径方向貫通流路の間が前記径方向非貫通流路を介して連通するように形成されている、
請求項５に記載の回転電機の回転子。
【請求項７】
前記径方向非貫通流路は、前記複数の径方向貫通流路のうち最も前記サブスロットの上流側に位置する径方向貫通流路よりも上流側に設けられており、
前記冷却ガスの一部が、前記径方向非貫通流路を介して、最も上流側の径方向貫通流路に流入するように構成されている、
請求項５または６に記載の回転電機の回転子。
【請求項８】
回転軸に対して同軸に設置される円筒形状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周側に形成されており、内部に回転子コイルを収容している回転子スロットと、
前記回転子鉄心において前記回転子スロットよりも内周側に形成されており、冷却ガスが前記回転軸の軸方向に沿って流れるサブスロットと、
前記回転子スロットにおいて前記回転軸の径方向に延在して貫通しており、前記サブスロットを介して前記冷却ガスが流入して外部へ流出する径方向貫通流路と
を備え、前記径方向貫通流路が前記軸方向に複数が配置されており、前記複数の径方向貫通流路のそれぞれに前記サブスロットから前記冷却ガスが流入する、回転電機の回転子であって、
前記回転子スロットにおいて前記軸方向に延在している軸方向流路と、
前記回転子スロットにおいて前記径方向に延在しており、前記軸方向に並ぶ複数の径方向貫通流路の間に介在している径方向非貫通流路と
を有し、
前記軸方向流路は、前記径方向非貫通流路と前記径方向貫通流路との間を連通しており、
前記冷却ガスが前記径方向貫通流路および前記径方向非貫通流路を介して外部へ流出される、
回転電機の回転子。
【請求項９】
回転軸に対して同軸に設置される円筒形状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周側に形成されており、内部に回転子コイルを収容している回転子スロットと、
前記回転子鉄心において前記回転子スロットよりも内周側に形成されており、冷却ガスが前記回転軸の軸方向に沿って流れるサブスロットと、
前記回転子スロットにおいて前記回転軸の径方向に延在して貫通しており、前記サブスロットを介して前記冷却ガスが流入して外部へ流出する径方向貫通流路と
を備え、前記径方向貫通流路が前記軸方向に複数が配置されており、前記複数の径方向貫通流路のそれぞれに前記サブスロットから前記冷却ガスが流入する、回転電機の回転子であって、
前記回転子スロットにおいて前記径方向に延在している径方向非貫通流路と、
前記回転子スロットにおいて前記軸方向に延在している軸方向流路と、
を有し、
前記径方向非貫通流路は、前記複数の径方向貫通流路のうち最も前記サブスロットの上流側に位置する径方向貫通流路よりも上流側に設けられており、
前記軸方向流路は、前記径方向非貫通流路と、最も上流側に位置する径方向貫通流路との間を連通しており、前記冷却ガスの一部が、前記径方向非貫通流路を介して、最も上流側の径方向貫通流路に流入する、
回転電機の回転子。
【請求項１０】
回転軸に対して同軸に設置される円筒形状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周側に形成されており、内部に回転子コイルを収容している回転子スロットと、
前記回転子鉄心において前記回転子スロットよりも内周側に形成されており、冷却ガスが前記回転軸の軸方向に沿って流れるサブスロットと、
前記回転子スロットにおいて前記回転軸の径方向に延在して貫通しており、前記サブスロットを介して前記冷却ガスが流入して外部へ流出する径方向貫通流路と
を備え、前記径方向貫通流路が前記軸方向に複数が配置されており、前記複数の径方向貫通流路のそれぞれに前記サブスロットから前記冷却ガスが流入する、回転電機の回転子であって、
前記径方向貫通流路は、複数の径方向貫通流路部が径方向の内側から外側に向けて順次連結された構成であり、
前記複数の径方向貫通流路部のそれぞれは、前記軸方向の幅が異なっていると共に、配置位置が径方向において内側から外側に移動するに伴って、それぞれの中心軸が、順次、前記サブスロットの下流側にシフトするように設けられている、
回転電機の回転子。
【請求項１１】
前記複数の径方向貫通流路部の壁面は、前記サブスロットの下流側に位置する端部が前記軸方向で同じ位置にある、
請求項１０に記載の回転電機の回転子。
【請求項１２】
前記回転子コイルに前記径方向貫通流路部として径方向コイル流路部が形成され、
前記回転子スロットの内部において前記回転子コイルの外周側に設置されたクリページブロックに前記径方向貫通流路部として径方向クリページブロック流路部ＲＰ２が形成され、
前記回転子スロットの内部において前記クリページブロックの外周側に設置された回転子ウェッジに前記径方向貫通流路部として径方向ウェッジ流路部が形成されている、
請求項１０または１１に記載の回転電機の回転子。
【請求項１３】
前記回転子コイルに径方向コイル流路部が形成されており、
前記径方向コイル流路部は、前記複数の径方向貫通流路部として、前記軸方向の幅が異なった複数の部分を含む、
請求項１０または１１に記載の回転電機の回転子。
【請求項１４】
前記複数の径方向貫通流路は、配置位置が前記軸方向において上流側から下流側に移動するに伴って、前記軸方向における幅が、順次、狭くなる部分を含む、
請求項１０から１３のいずれかに記載の回転電機の回転子。
【請求項１５】
回転軸に対して同軸に設置される円筒形状の回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周側に形成されており、内部に回転子コイルを収容している回転子スロットと、
前記回転子鉄心において前記回転子スロットよりも内周側に形成されており、冷却ガスが前記回転軸の軸方向に沿って流れるサブスロットと、
前記回転子スロットにおいて前記回転軸の径方向に延在して貫通しており、前記サブスロットを介して前記冷却ガスが流入して外部へ流出する径方向貫通流路と
を備え、前記径方向貫通流路が前記軸方向に複数が配置されており、前記複数の径方向貫通流路のそれぞれに前記サブスロットから前記冷却ガスが流入する、回転電機の回転子であって、
前記複数の径方向貫通流路は、配置位置が前記軸方向において上流側から下流側に移動するに伴って、前記軸方向における幅が、順次、狭くなる部分を含む、
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】
関連技術に係る回転電機１０は、たとえば、タービン発電機であって、図１８に示すように、回転子２０および固定子４０がケーシング６０に収容されている。回転電機１０は、ケーシング６０の内部において冷却ガスＣＧ（水素、空気などの冷却媒体）が循環して流れるように構成されている。
【０００３】
具体的には、回転電機１０において、回転子２０は、円筒形状の回転子鉄心２００が回転シャフト２０１の回転軸ＡＸに対して同軸に設けられている。ここでは、回転シャフト２０１は、回転軸ＡＸの軸方向が水平方向ｘに沿っている。また、回転子２０においては、冷却ガスＣＧが流れる冷却流路が形成されている。回転子２０の詳細な構成については、後述する。
【０００４】
回転電機１０において、固定子４０は、固定子鉄心４１に固定子コイル４２が設置されている。固定子鉄心４１は、円筒形状であって、エアギャップＡＧを介して、回転子鉄心２００の周りを囲うように設置されている。固定子鉄心４１には回転軸ＡＸの軸方向に貫通する固定子スロットが内側に形成されており、固定子コイル４２は、その固定子スロットに挿入されている。
【０００５】
この他に、固定子４０においては、固定子給気部４１１および固定子排気部４１２が設けられている。固定子給気部４１１は、固定子４０の外周側から内周側のエアギャップＡＧへ冷却ガスＣＧが流れる通風ダクトを有する。これに対して、固定子排気部４１２は、固定子４０の内周側に位置するエアギャップＡＧから固定子４０の外周側へ冷却ガスＣＧが流れる通風ダクトを有する。
【０００６】
回転電機１０において、ケーシング６０は、２重構造であって、内部ケーシング６１の外側に外部ケーシング６２が設けられている。内部ケーシング６１は、回転シャフト２０１が貫通する貫通孔Ｋ６１を有しており、回転子２０と固定子４０とを内部に収容している。外部ケーシング６２は、回転シャフト２０１が貫通する貫通孔Ｋ６２を有しており、内部ケーシング６１を内部に収容している。
【０００７】
ケーシング６０において、内部ケーシング６１の上方には開口部Ｋ６１１が設けられており、その開口部Ｋ６１１にはガス冷却器８０が取り付けられている。また、内部ケーシング６１の貫通孔Ｋ６１の内部には、ファン９０が設けられている。
【０００８】
ファン９０は、軸流ファンであって、回転子２０を挟むように回転シャフト２０１の一方の側部および他方の側部のそれぞれに設置されている。
【０００９】
回転電機１０において、冷却ガスＣＧは、回転シャフト２０１と共にファン９０が回転することによって、内部ケーシング６１の外部から内部へ流入する。ここでは、回転シャフト２０１の一方の側部および他方の側部のそれぞれから中央部へ向かうように、冷却ガスＣＧが流れる。
【００１０】
内部ケーシング６１の内部において、冷却ガスＣＧは、回転子２０の内部に形成された冷却流路に流入した後に、回転子２０の外周面と固定子４０の内周面との間に位置するエアギャップＡＧに流出する。回転子２０の内部を流れる冷却ガスＣＧの詳細な様子については、回転子２０の詳細な構成と共に、後述する。
【００１１】
また、内部ケーシング６１の内部において、冷却ガスＣＧは、エアギャップＡＧを経由して、固定子４０の内部に形成された冷却流路を流れる。固定子４０の内部のうち、固定子排気部４１２では、冷却ガスＣＧは、固定子４０の内周側に位置するエアギャップＡＧから固定子４０の外周側へ流れる。そして、固定子給気部４１１では、固定子４０の外周側から内周側のエアギャップＡＧへ冷却ガスＣＧが流れる。
【００１２】
固定子４０の外部へ排出された冷却ガスＣＧは、ガス冷却器８０を介して、内部ケーシング６１の内部から外部へ流れる。このとき、冷却ガスＣＧは、ガス冷却器８０において冷却される。ガス冷却器８０で冷却された冷却ガスＣＧは、外部ケーシング６２のうち内部ケーシング６１の外部に位置する空間を流れた後に、上述したように、ファン９０の回転によって内部ケーシング６１の外部から内部へ流入する。
【００１３】
このように、回転電機１０では、ケーシング６０の内部において冷却ガスＣＧが循環して流れることで各部が冷却される。
【００１４】
以下より、上記の回転子２０の詳細な構成、および、回転子２０の内部を流れる冷却ガスＣＧの詳細な様子について、図１９から図２３を用いて説明する。
【００１５】
回転子２０において、回転子鉄心２００には、回転子スロットＣＳ（コイルスロット）が形成されている。回転子スロットＣＳは、回転子鉄心２００の外周側において、径方向に凹んだ溝である。回転子スロットＣＳは、回転軸ＡＸに沿った軸方向において延在している。ここでは、回転子スロットＣＳは、回転子鉄心２００の磁極部以外の部分において、複数が周方向に間を隔てて並ぶように設けられている（図１９参照）。
【００１６】
回転子鉄心２００において回転子スロットＣＳの内部には、回転子コイル２１がスロット絶縁物２４を介して収容されている。回転子コイル２１は、複数の界磁導体がターン絶縁物（図示省略）を介して径方向に積層されることで構成されている。回転子コイル２１の外周側には、絶縁物であるクリページブロック２２を介して回転子ウェッジ２３が設置されており、回転子コイル２１は、回転子ウェッジ２３によって回転子スロットＣＳに固定されている。
【００１７】
回転子２０において、回転子鉄心２００には、冷却ガスＣＧの流路として、サブスロットＳＳおよび径方向貫通流路ＲＰが設けられている。
【００１８】
回転子鉄心２００において、サブスロットＳＳは、回転子スロットＣＳよりも内径側に形成されている。サブスロットＳＳは、回転子スロットＣＳと同様に、径方向に凹んだ溝である。サブスロットＳＳは、軸方向に延在しており、冷却ガスＣＧが軸方向に沿って流れる。
【００１９】
径方向貫通流路ＲＰは、回転子スロットＣＳの内部に設置された各部を径方向に貫通する貫通孔である。径方向貫通流路ＲＰは、内側の一端がサブスロットＳＳに連結されており、サブスロットＳＳから内側の一端に冷却ガスＣＧが流入し、外側の他端から流出するように形成されている。ここでは、径方向貫通流路ＲＰは、回転軸ＡＸに沿った軸方向において複数が間を隔てて設けられている。このため、複数の径方向貫通流路ＲＰのそれぞれは、サブスロットＳＳから冷却ガスＣＧが流入する。
【００２０】
具体的には、径方向貫通流路ＲＰは、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３とが、径方向において内側から外側へ向かって、順次、並ぶように設けられている（図２０から図２２参照）。
【００２１】
径方向貫通流路ＲＰのうち、径方向コイル流路部ＲＰ１は、回転子コイル２１の積層体に形成された貫通孔である。径方向コイル流路部ＲＰ１において、径方向に直交する断面は、軸方向の幅が周方向の幅よりも広くなっている。径方向コイル流路部ＲＰ１の断面は、矩形形状において軸方向に並ぶ両端部に半円形状を付加した形状である（図２３参照）。
【００２２】
径方向クリページブロック流路部ＲＰ２は、クリページブロック２２に形成された貫通孔であって、径方向コイル流路部ＲＰ１に連結している。径方向クリページブロック流路部ＲＰ２は、径方向に直交する断面が円形であり、径方向コイル流路部ＲＰ１の軸方向における幅よりも直径が小さい。
【００２３】
径方向ウェッジ流路部ＲＰ３は、回転子ウェッジ２３に形成された貫通孔であって、径方向クリページブロック流路部ＲＰ２に連結されている。径方向ウェッジ流路部ＲＰ３は、径方向に直交する断面が円形であり、直径が径方向クリページブロック流路部ＲＰ２よりも小さい。
【００２４】
径方向貫通流路ＲＰにおいては、径方向コイル流路部ＲＰ１の中心軸ＲＣ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２の中心軸ＲＣ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３の中心軸ＲＣ３とのそれぞれは、一致している。つまり、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３とが同軸である。
【００２５】
回転子２０において、冷却ガスＣＧは、保持環２１１（図２１参照）が外周面側に設置された回転子鉄心２００の鉄心端側Ｕｓ（サブスロット上流側）からサブスロットＳＳに流入する。そして、サブスロットＳＳでは、冷却ガスＣＧは、回転軸ＡＸに沿った軸方向において、鉄心端側Ｕｓから鉄心中央側Ｄｓ（サブスロット下流側）へ向かって流れる。このとき、回転子２０の回転による遠心ファン効果によって、冷却ガスＣＧは、サブスロットＳＳから、軸方向に並ぶ複数の径方向貫通流路ＲＰのそれぞれに、順次、分岐して導入される。
【００２６】
径方向貫通流路ＲＰにおいて、冷却ガスＣＧは、径方向の内側から外側へ向かって流れた後に、外部へ流出する。つまり、冷却ガスＣＧは、径方向貫通流路ＲＰにおいて、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３とを順次流れた後に、エアギャップＡＧ（図１８参照）へ排出される。
【００２７】
このように、回転子２０においては、回転子コイル２１の通電で生じたジュール熱が、ラジアルフロー方式によって冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特許公報３５６４９１５公報
【特許文献２】特許公報３７３６１９２公報
【特許文献３】特開平０７−１７０６８３公報
【特許文献４】特開平１０−２８５８５３号公報
【特許文献５】特開２０１０−１０１５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
回転電機１０においては、回転子２０の構成部材である絶縁材（ターン絶縁物、スロット絶縁物など）の耐熱性能に起因して温度の上限が厳しく制限されている。回転電機１０は、単機の容量の増大化と共に、回転子コイル２１の電流密度が上昇する一方で、回転子コイル２１の温度を絶縁材の耐熱温度よりも低く抑える必要がある。このため、回転子２０の直径を大きくすると共に鉄心長を長くして、より多くの界磁導体を回転子鉄心２００に設置することで、回転子コイル２１による発熱量を減少させている。この他に、冷却ガスＣＧが流れる流路の通風面積を広くしている。上記のように、冷却性能を向上させるために、回転電機１０の大型化が必要になる。
【００３０】
上記した回転電機１０のようにサブスロットＳＳを用いた通風冷却方式で冷却を行う場合、サブスロットＳＳにおいて鉄心端側Ｕｓに位置する入口部分では、冷却ガスＣＧは、鉄心中央側Ｄｓよりも流量が多く流速が高い。その結果、大きな圧力損失が発生するので、サブスロットＳＳから径方向貫通流路ＲＰへ流入する冷却ガスＣＧの流量が十分に確保されず、冷却が不十分になる場合がある。回転電機１０の容量の増大化に伴って回転子鉄心を長くしたときには、サブスロットＳＳが同様に長くなるので、更に、圧力損失が増加し、冷却ガスＣＧが流れにくくなる。特に、冷却ガスＣＧとして空気を利用する空冷方式の場合には、空気の熱容量が小さく、冷却ガスＣＧの温度が大きく上昇するため、上述した問題が顕在化する。
【００３１】
上記のように、冷却ガスＣＧは、サブスロットＳＳにおいて軸方向に沿って流れるに伴って流量および流速が減少するので、図２２に示すように、冷却ガスＣＧがサブスロットＳＳから径方向貫通流路ＲＰに分岐して流入したときには、鉄心中央側Ｄｓの壁側に偏って流れる。このため、大きな分岐圧力損失が発生する。これと共に、径方向貫通流路ＲＰでは、鉄心端側Ｕｓの壁で流れの剥離が生じて渦が発生するので、冷却ガスＣＧの流れに対して、渦が大きな抵抗になる。その他、径方向貫通流路ＲＰは、上記のように内部に段差があるので、大きな圧力損失が生じる。
【００３２】
上記のような圧力損失の発生に起因して、冷却ガスＣＧの流量は、鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰの方が、鉄心中央側Ｄｓに位置する径方向貫通流路ＲＰよりも少なくなる。回転子コイル２１の温度は、径方向貫通流路ＲＰを通過する冷却ガスＣＧの流量に大きく依存する。このため、回転子コイル２１の温度は、鉄心端側Ｕｓの方が鉄心中央側Ｄｓよりも高くなる。したがって、鉄心端側Ｕｓに配置された回転子コイル２１を十分に冷却するように冷却ガスＣＧを流す必要があるので、鉄心中央側Ｄｓに配置された回転子コイル２１においては、冷却ガスＣＧの流量が過剰な状態になる。特に、回転電機１０の容量を増大化するために回転子鉄心２００を長くしたときには、軸方向に配置する径方向貫通流路ＲＰの数を増加させる必要があるので、鉄心中央側Ｄｓでは冷却ガスＣＧの流量が更に過剰になる。すなわち、冷却ガスＣＧの流量は、軸方向に配置された複数の径方向貫通流路ＲＰのそれぞれにおいて一定でなく、軸方向における流量分布が大きいので、軸方向で均一に冷却を行うことは、容易でない。
【００３３】
回転電機１０においては、冷却性能を向上させるために、さまざまな技術が提案されている（たとえば、特許文献１から５参照）。
【００３４】
しかしながら、従来においては冷却性能を十分に向上させることが困難であって、回転子コイル２１を効果的に冷却することが容易でない。
【００３５】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、冷却性能を向上し、回転子コイルを効果的に冷却することができる、回転電機の回転子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
回転電機の回転子は、回転子鉄心、回転子スロット、サブスロット、径方向貫通流路、および、軸方向流路を備える。回転子鉄心は、円筒形状であって、回転軸に対して同軸に設置される。回転子スロットは、回転子鉄心の外周側に形成されており、内部に回転子コイルを収容している。サブスロットは、回転子鉄心において回転子スロットよりも内周側に形成されており、冷却ガスが回転軸の軸方向に沿って流れる。径方向貫通流路は、回転子スロットにおいて回転軸の径方向に延在して貫通しており、サブスロットを介して冷却ガスが流入して外部へ流出する。ここでは、径方向貫通流路が軸方向に複数が配置されており、複数の径方向貫通流路のそれぞれにサブスロットから冷却ガスが流入する。軸方向流路は、回転子スロットにおいて軸方向に延在している。軸方向流路は、複数の径方向貫通流路のうち軸方向で隣り合う径方向貫通流路の間を連通させている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、回転軸ＡＸに沿った水平方向ｘ（軸方向に相当）と鉛直方向ｚ（一部の径方向に相当）とで規定される鉛直面（ｘｚ面）の一部断面（図２１中のＺ３部分）を拡大して示した図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図３】図３は、第３実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図４】図４は、第４実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図５】図５は、第５実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図６】図６は、第５実施形態の変形例に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図７】図７は、第６実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図８】図８は、第７実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図９】図９は、第８実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図１０】図１０は、第９実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図１１】図１１は、第９実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、径方向貫通流路ＲＰに関して径方向を視線としたときの様子を示す図である。
【図１２】図１２は、第９実施形態の変形例に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図１３】図１３は、第９実施形態の変形例に係る回転電機１０の回転子２０において、径方向貫通流路ＲＰに関して径方向を視線としたときの様子を示す図である。
【図１４】図１４は、第９実施形態の変形例に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図１５】図１５は、第９実施形態の変形例に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を拡大して示した図である。
【図１６】図１６は、第１０実施形態に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面（図２１中のＺ３部分）を拡大して示した図である。
【図１７】図１７は、第１０実施形態の変形例に係る回転電機１０の回転子２０において、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面（図２１中のＺ３部分）を拡大して示した図である。
【図１８】図１８は、関連技術に係る回転電機１０において、回転軸ＡＸに沿った水平方向ｘ（軸方向に相当）と鉛直方向ｚ（一部の径方向に相当）とで規定される鉛直面（ｘｚ面）の断面を示した図である。
【図１９】図１９は、関連技術に係る回転電機１０の回転子２０において、水平方向ｘに直交する鉛直面（ｙｚ面）の一部断面を示した図である。
【図２０】図２０は、関連技術に係る回転電機１０の回転子２０において、水平方向ｘに直交する鉛直面（ｙｚ面）の一部断面を拡大して示した図である（図１９中のＺ１部分）。
【図２１】図２１は、関連技術に係る回転電機１０の回転子２０において、水平方向ｘと鉛直方向ｚとで規定される鉛直面（ｘｚ面）の一部断面（図１８中のＺ２部分）を示した図である。
【図２２】図２２は、関連技術に係る回転電機１０の回転子２０において、水平方向ｘと鉛直方向ｚとで規定される鉛直面（ｘｚ面）の一部断面（図２１中のＺ３部分）を拡大して示した図である。
【図２３】図２３は、関連技術に係る回転電機１０の回転子２０において、径方向貫通流路ＲＰに関して径方向を視線としたときの様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態の回転子２０においては、上記の関連技術（図２２参照）の場合と異なり、軸方向流路ＡＰが回転子コイル２１に更に形成されている。
【００３９】
軸方向流路ＡＰは、軸方向に沿って延在した孔であって、軸方向で隣り合う径方向貫通流路ＲＰの間を連通させている。軸方向流路ＡＰは、回転子コイル２１のうち最も外側に位置する界磁導体の外周面に形成されている。
【００４０】
本実施形態の回転子２０では、軸方向で隣り合う径方向貫通流路ＲＰのうち鉄心端側Ｕｓ（サブスロット上流側）に位置する径方向貫通流路ＲＰに流入した冷却ガスＣＧの一部は、軸方向流路ＡＰを経由して、鉄心中央側Ｄｓ（サブスロット下流側）に位置する他の径方向貫通流路ＲＰへ流れる。
【００４１】
具体的には、鉄心端側Ｕｓの径方向貫通流路ＲＰでは、冷却ガスＣＧは、径方向コイル流路部ＲＰ１において鉄心中央側Ｄｓの壁に沿って流れる。そして、径方向貫通流路ＲＰでは、冷却ガスＣＧの一部が、径方向コイル流路部ＲＰ１から径方向クリページブロック流路部ＲＰ２へ流入する前に、軸方向流路ＡＰに流入する。ここでは、冷却ガスＣＧの一部は、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２との間の段差に衝突し、軸方向流路ＡＰに流入する。このため、衝突で流れが乱れた冷却ガスＣＧが軸方向流路ＡＰに流入し、流路抵抗の増加を抑制することできるので、冷却ガスＣＧが多く流れて回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００４２】
軸方向流路ＡＰにおいて冷却ガスＣＧが軸方向に沿って流れることで、冷却ガスＣＧが鉄心端側Ｕｓの径方向貫通流路ＲＰから鉄心中央側Ｄｓの径方向貫通流路ＲＰに流入する。鉄心中央側Ｄｓの径方向貫通流路ＲＰにおいては、冷却ガスＣＧは、径方向コイル流路部ＲＰ１の鉄心端側Ｕｓに流入する。上述したように径方向コイル流路部ＲＰ１の鉄心端側Ｕｓでは流れの剥離が生じている。このため、径方向貫通流路ＲＰにおいて、軸方向流路ＡＰを流れる冷却ガスＣＧと径方向コイル流路部ＲＰ１を流れる冷却ガスＣＧとが合流したときには、大きな通風抵抗が生じない。
【００４３】
以上のように、本実施形態の回転子２０は、軸方向で隣り合う径方向貫通流路ＲＰの間を軸方向流路ＡＰが連通しているので、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。その結果、より大きな界磁電流値を許容する回転電機１０の回転子２０を提供可能である。
【００４４】
＜第２実施形態＞
図２に示すように、本実施形態の回転子２０は、軸方向流路ＡＰの構成の一部が第１実施形態（図１参照）の場合と異なっている。本実施形態では、軸方向流路ＡＰは、回転子コイル２１のうち最も外側に位置する界磁導体の外周面側でなく、内周面側に形成されている。
【００４５】
この他に、軸方向流路ＡＰは、鉄心端側Ｕｓに位置する入口部が、径方向貫通流路ＲＰの径方向コイル流路部ＲＰ１において鉄心端側Ｕｓに突き出るように形成されている。
【００４６】
具体的には、軸方向流路ＡＰの入口部は、径方向コイル流路部ＲＰ１において鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち軸方向流路ＡＰの入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、軸方向で鉄心端側Ｕｓに位置している。これに伴い、軸方向流路ＡＰの入口部は、径方向において内側に位置する部分が開口している。また、径方向コイル流路部ＲＰ１の軸方向における幅は、軸方向流路ＡＰが位置する外側部分が内側部分よりも狭くなっている。
【００４７】
本実施形態の回転子２０において、冷却ガスＣＧは、径方向貫通流路ＲＰの径方向コイル流路部ＲＰ１において鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面に沿って多くが流れる。径方向コイル流路部ＲＰ１において鉄心中央側Ｄｓを流れる冷却ガスＣＧは、軸方向流路ＡＰにおいて、鉄心端側Ｕｓに位置する入口部へ向かう。上述したように、軸方向流路ＡＰの入口部は、径方向コイル流路部ＲＰ１において鉄心端側Ｕｓに突き出ており、径方向で内側に位置する部分が開口している。このため、冷却ガスＣＧが軸方向流路ＡＰに流入しやすくなるので、径方向貫通流路ＲＰを流れる冷却ガスＣＧの流量が増加する。
【００４８】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
図３に示すように、本実施形態の回転子２０は、第１実施形態（図１参照）の場合と異なり、複数の軸方向流路ＡＰが設けられている。ここでは、軸方向流路ＡＰとして、第１軸方向流路ＡＰ１および第２軸方向流路ＡＰ１が設けられている。
【００５０】
第１軸方向流路ＡＰ１は、回転子コイル２１のうち最も外側に位置する界磁導体よりも１つ内側に位置する界磁導体の外周面側に形成されている。第２軸方向流路ＡＰ２は、回転子コイル２１のうち最も外周側に位置する界磁導体の外周面側に形成されている。第２軸方向流路ＡＰ２の入口部は、径方向コイル流路部ＲＰ１において鉄心端側Ｕｓに突き出るように形成されている。つまり、第２軸方向流路ＡＰ２の入口部は、第１軸方向流路ＡＰ１の入口部に対して、軸方向で鉄心端側Ｕｓに位置している。これに伴い、径方向コイル流路部ＲＰ１の軸方向における幅は、第２軸方向流路ＡＰ２が位置する外側部分が、内側部分よりも狭くなっている。
【００５１】
具体的には、第１軸方向流路ＡＰ１の入口部は、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち第１軸方向流路ＡＰ１の入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、軸方向で同じ位置にある。第２軸方向流路ＡＰ２の入口部は、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち第２軸方向流路ＡＰ２の入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、軸方向で鉄心端側Ｕｓに位置している。
【００５２】
ここでは、第１軸方向流路ＡＰ１の入口部は、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち径方向で第１軸方向流路ＡＰ１の入口部よりも外側に位置する壁面部分に対しては、鉄心中央側Ｄｓに位置している。同様に、第２軸方向流路ＡＰ２の入口部は、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち径方向で第２軸方向流路ＡＰ２の入口部よりも外側に位置する壁面部分（径方向クリページブロック流路部ＲＰ２の下流側の壁面）に対しては、鉄心中央側Ｄｓに位置している。このため、本実施形態は、冷却ガスＣＧが軸方向流路ＡＰに流入しやすくなるので、径方向貫通流路ＲＰを流れる冷却ガスＣＧの流量が増加する。
【００５３】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００５４】
＜第４実施形態＞
図４に示すように、本実施形態の回転子２０は、第２実施形態（図２参照）の場合と異なり、軸方向流路ＡＰが複数であって、軸方向流路ＡＰとして第１軸方向流路ＡＰ１から第５軸方向流路ＡＰ５が設けられている。
【００５５】
第１軸方向流路ＡＰ１は、回転子コイル２１のうち内側から２番目に位置する界磁導体の内周面側に形成されている。同様に、第２軸方向流路ＡＰ２から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれは、径方向の内側から数えて、３番目から６番目に位置する界磁導体のそれぞれに、順次、形成されている。
【００５６】
第１軸方向流路ＡＰ１の入口部は、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち第１軸方向流路ＡＰ１の入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、軸方向で鉄心端側Ｕｓに位置している。これに伴い、第１軸方向流路ＡＰ１の入口部は、径方向において内側に位置する部分が開口している。第２軸方向流路ＡＰ２から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部は、配置位置が径方向において内側から外側に移動するに伴って、順次、鉄心端側Ｕｓにシフトしている。第２軸方向流路ＡＰ２から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部は、第１軸方向流路ＡＰ１と同様に、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち各入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、軸方向で鉄心端側Ｕｓに位置している。
【００５７】
これに対して、第１軸方向流路ＡＰ１の出口部は、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心端側Ｕｓに位置する壁面のうち径方向で第１軸方向流路ＡＰ１の出口部よりも内側に位置する壁面部分に対して、鉄心端側Ｕｓに位置している。第２軸方向流路ＡＰ２から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの出口部は、入口部と同様に、配置位置が径方向において内側から外側に移動するに伴って、順次、鉄心端側Ｕｓにシフトしている。第２軸方向流路ＡＰ２から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの出口部は、第１軸方向流路ＡＰ１と同様に、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心端側Ｕｓに位置する壁面のうち径方向で各出口部よりも内側に位置する壁面部分に対して、鉄心端側Ｕｓに位置している。
【００５８】
本実施形態の回転子２０では、冷却ガスＣＧは、第２実施形態の場合と同様に、複数の軸方向流路ＡＰ（ＡＰ１〜ＡＰ５）のそれぞれの入口部へ流入した後に、複数の軸方向流路ＡＰのそれぞれの出口部から流出する。複数の軸方向流路ＡＰ（ＡＰ１〜ＡＰ５）のそれぞれの出口部は、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心端側Ｕｓに位置する壁面のうち径方向で各出口部よりも内側に位置する壁面部分に対して、鉄心端側Ｕｓに位置している。このため、冷却ガスＣＧが軸方向流路ＡＰに流入しやすくなると共に軸方向流路ＡＰから流出しやすくなるので、径方向貫通流路ＲＰを流れる冷却ガスＣＧの流量が増加する。
【００５９】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００６０】
＜第５実施形態＞
図５に示すように、本実施形態の回転子２０は、第４実施形態（図４）の場合と異なり、径方向非貫通流路ＲＧが更に形成されている。径方向非貫通流路ＲＧは、回転軸ＡＸに沿った軸方向において複数が設けられている。
【００６１】
径方向非貫通流路ＲＧは、回転子スロットＣＳの内部に設置された各部において、径方向に延在する孔である。ここでは、径方向非貫通流路ＲＧは、非貫通孔であって、径方向において外側に位置する一端は開口部であるのに対して、内側に位置する他端は閉口部である。径方向非貫通流路ＲＧは、軸方向において径方向貫通流路ＲＰと交互に並ぶように配置されている。
【００６２】
具体的には、径方向非貫通流路ＲＧは、径方向コイル流路部ＲＧ１と径方向クリページブロック流路部ＲＧ２と径方向ウェッジ流路部ＲＧ３とが径方向において順次並ぶように形成されている。
【００６３】
径方向非貫通流路ＲＧにおいて、径方向コイル流路部ＲＧ１は、回転子コイル２１の積層体に形成された孔であって、径方向において外側に位置する一端は開口部であるのに対して、内側に位置する他端は閉口部である。径方向コイル流路部ＲＧ１は、回転子コイル２１のうち径方向の内側から数えて４番目から６番目に位置する界磁導体に形成されている。図示を省略しているが、径方向コイル流路部ＲＧ１は、径方向に直交する断面が、径方向貫通流路ＲＰの径方向コイル流路部ＲＰ１と同様である（図２３参照）。
【００６４】
径方向クリページブロック流路部ＲＧ２は、クリページブロック２２に形成された貫通孔であって、径方向コイル流路部ＲＧ１に連結している。図示を省略しているが、径方向クリページブロック流路部ＲＧ２は、径方向に直交する断面が、径方向貫通流路ＲＰの径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と同様である（図２３参照）。
【００６５】
径方向ウェッジ流路部ＲＧ３は、回転子ウェッジ２３に形成された貫通孔であって、径方向クリページブロック流路部ＲＧ２に連結されている。図示を省略しているが、径方向ウェッジ流路部ＲＧ３は、径方向に直交する断面が、径方向貫通流路ＲＰの径方向ウェッジ流路部ＲＰ３と同様である（図２３参照）
【００６６】
本実施形態において、径方向非貫通流路ＲＧと、その径方向非貫通流路ＲＧよりも鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰとの両者の間は、第３軸方向流路ＡＰ３から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれを介して連通している。つまり、複数の軸方向流路ＡＰのうち、径方向の外側に設けられた軸方向流路ＡＰ（ＡＰ３〜ＡＰ５）が両者の間に介在している。ここでは、第３軸方向流路ＡＰ３から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部は、鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰの径方向コイル流路部ＲＰ１に連結されている。そして、第３軸方向流路ＡＰ３から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの出口部は、鉄心中央側Ｄｓに位置する径方向非貫通流路ＲＧの径方向コイル流路部ＲＧ１に連結されている。
【００６７】
本実施形態の回転子２０では、冷却ガスＣＧは、第４実施形態の場合と異なり、第３軸方向流路ＡＰ３から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部へ流入した場合には、径方向貫通流路ＲＰへ流出せずに、径方向非貫通流路ＲＧへ流出する。そして、その径方向非貫通流路ＲＧに流入した冷却ガスＣＧは、径方向コイル流路部ＲＧ１と径方向クリページブロック流路部ＲＧ２と径方向ウェッジ流路部ＲＧ３とを順次流れて、外部へ排出される。このように、軸方向流路ＡＰから流出した冷却ガスＣＧは、径方向貫通流路ＲＰを流れる冷却ガスＣＧに合流することなく外部へ排出される。このため、本実施形態では、径方向貫通流路ＲＰを流れる冷却ガスＣＧの流量が増加する。
【００６８】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００６９】
本実施形態の変形例について、図６を用いて説明する。
【００７０】
本変形例では、図６に示すように、径方向に並ぶ複数の軸方向流路ＡＰ（ＡＰ１〜ＡＰ５）の全てが、径方向貫通流路ＲＰと径方向非貫通流路ＲＧとの間を連通するように設けている。つまり、径方向に並ぶ複数の軸方向流路ＡＰ（ＡＰ１〜ＡＰ５）において、外周側に位置する軸方向流路ＡＰ（ＡＰ３〜ＡＰ５）の他に、内周側に位置する軸方向流路ＡＰ（ＡＰ１，ＡＰ２）を、径方向貫通流路ＲＰと径方向非貫通流路ＲＧとの間に設けている。
【００７１】
本変形例のように、軸方向で隣り合う径方向貫通流路ＲＰの間を軸方向流路ＡＰで連通させない場合においても、上記と同様な作用および効果が得られる。
【００７２】
＜第６実施形態＞
図７に示すように、本実施形態の回転子２０は、第４実施形態（図４参照）の場合と異なり、径方向非貫通流路ＲＧｂが形成されている。径方向非貫通流路ＲＧｂは、回転軸ＡＸに沿った軸方向において複数が設けられている。
【００７３】
径方向非貫通流路ＲＧｂは、径方向に延在する孔であって、回転子スロットＣＳの内部に設置された回転子コイル２１の積層体に設けられている。ここでは、径方向非貫通流路ＲＧｂは、非貫通孔であって、径方向において外側に位置する一端、および、内側に位置する他端が、開口部でなく、閉口部である。
【００７４】
径方向非貫通流路ＲＧｂは、回転子コイル２１のうち径方向の内側から数えて２番目から６番目に位置する界磁導体に形成されている。図示を省略しているが、径方向非貫通流路ＲＧｂは、径方向に直交する断面が、径方向貫通流路ＲＰの径方向コイル流路部ＲＰ１と同様である（図２３参照）。径方向非貫通流路ＲＧｂは、軸方向において径方向貫通流路ＲＰと交互に並ぶように配置されている。
【００７５】
本実施形態において、径方向非貫通流路ＲＧｂと、その径方向非貫通流路ＲＧｂよりも鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰとの両者の間は、第１軸方向流路ＡＰ１から第３軸方向流路ＡＰ３のそれぞれを介して連通している。つまり、複数の軸方向流路ＡＰのうち、径方向の内側に設けられた軸方向流路ＡＰ（ＡＰ１〜ＡＰ３）が両者の間に介在している。ここでは、第１軸方向流路ＡＰ１から第３軸方向流路ＡＰ３のそれぞれの入口部は、鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰに連結されている。そして、第１軸方向流路ＡＰ１から第３軸方向流路ＡＰ３のそれぞれの出口部は、鉄心中央側Ｄｓに位置する径方向非貫通流路ＲＧｂに連結されている。
【００７６】
これに対して、径方向非貫通流路ＲＧｂと、その径方向非貫通流路ＲＧｂよりも鉄心中央側Ｄｓに位置する径方向貫通流路ＲＰとの両者の間は、第４軸方向流路ＡＰ４および第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれを介して連通している。つまり、複数の軸方向流路ＡＰのうち、径方向の外側に設けられた軸方向流路ＡＰ（ＡＰ４，ＡＰ５）が両者の間に介在している。ここでは、第４軸方向流路ＡＰ４および第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部は、鉄心端側Ｕｓに位置する径方向非貫通流路ＲＧｂに連結されている。そして、第４軸方向流路ＡＰ４および第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの出口部は、鉄心中央側Ｄｓに位置する径方向貫通流路ＲＰに連結されている。
【００７７】
本実施形態の回転子２０では、鉄心端側Ｕｓの径方向貫通流路ＲＰに導入された冷却ガスＣＧの一部は、第１軸方向流路ＡＰ１から第３軸方向流路ＡＰ３のそれぞれを経由して、径方向非貫通流路ＲＧｂに流入する。そして、その径方向非貫通流路ＲＧｂに導入された冷却ガスＣＧは、第４軸方向流路ＡＰ４および第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれを経由して、鉄心中央側Ｄｓに位置する他の径方向貫通流路ＲＰへ流出する。このように、鉄心端側Ｕｓの径方向貫通流路ＲＰに流入した冷却ガスＣＧの一部は、鉄心中央側Ｄｓに位置する他の径方向貫通流路ＲＰを流れる冷却ガスＣＧと、外径側で合流する。このため、径方向貫通流路ＲＰにおいて冷却ガスＣＧの流量が増加する距離が短い。その結果、流路抵抗の増加が抑制されるので、径方向貫通流路ＲＰを流れる冷却ガスＣＧの流量が増加する。
【００７８】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００７９】
＜第７実施形態＞
図８に示すように、本実施形態の回転子２０は、第５実施形態（図５参照）と同様に径方向非貫通流路ＲＧ（第１径方向非貫通流路）が形成されている他に、その径方向非貫通流路ＲＧと構成が異なる他の径方向非貫通流路ＲＧｃ（第２径方向非貫通流路）が更に形成されている。
【００８０】
径方向非貫通流路ＲＧｃは、回転軸ＡＸに沿った軸方向において、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰよりも更に鉄心端側Ｕｓに設けられている。
【００８１】
径方向非貫通流路ＲＧｃは、径方向に延在する孔であって、回転子スロットＣＳの内部に設置された回転子コイル２１の積層体に設けられている。ここでは、径方向非貫通流路ＲＧｃは、非貫通孔であって、径方向において内側に位置する一端が開口部であるが、外側に位置する他端が開口部でなく閉口部である。
【００８２】
径方向非貫通流路ＲＧｃは、回転子コイル２１のうち径方向の内側から数えて１番目から３番目に位置する界磁導体に形成されている。図示を省略しているが、径方向非貫通流路ＲＧｃは、径方向に直交する断面が、径方向貫通流路ＲＰの径方向コイル流路部ＲＰ１と同様である（図２３参照）。
【００８３】
径方向非貫通流路ＲＧｃと、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰとの両者の間は、第１軸方向流路ＡＰ１および第２軸方向流路ＡＰ２のそれぞれを介して連通している。つまり、複数の軸方向流路ＡＰのうち、径方向の内側に設けられた軸方向流路ＡＰ（ＡＰ１，ＡＰ２）が両者の間に介在している。ここでは、第１軸方向流路ＡＰ１および第２軸方向流路ＡＰ２のそれぞれの入口部は、径方向非貫通流路ＲＧｃに連結されている。そして、第１軸方向流路ＡＰ１および第２軸方向流路ＡＰ２のそれぞれの出口部は、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰに連結されている。
【００８４】
本実施形態の回転子２０では、鉄心端側ＵｓにおいてサブスロットＳＳから径方向非貫通流路ＲＧｃに冷却ガスＣＧが流入する。その径方向非貫通流路ＲＧｃに流入した冷却ガスＣＧは、第１軸方向流路ＡＰ１および第２軸方向流路ＡＰ２のそれぞれを介して、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰに導入される。このため、本実施形態では、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰにおいて、冷却ガスＣＧの流量が増加する。
【００８５】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００８６】
＜第８実施形態＞
図９に示すように、本実施形態の回転子２０は、第４実施形態（図４参照）と異なり、径方向非貫通流路ＲＧｃが更に形成されている。
【００８７】
径方向非貫通流路ＲＧｃは、第７実施形態（図８参照）の場合と同様に、回転軸ＡＸに沿った軸方向において、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰよりも更に鉄心端側Ｕｓに設けられている。本実施形態では、径方向非貫通流路ＲＧｃは、回転子コイル２１のうち径方向の内側から数えて１番目から６番目に位置する界磁導体に形成されている。
【００８８】
径方向非貫通流路ＲＧｃと、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰとの両者の間は、第１軸方向流路ＡＰ１から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれを介して連通している。ここでは、第１軸方向流路ＡＰ１から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部は、径方向非貫通流路ＲＧｃに連結されている。そして、第１軸方向流路ＡＰ１から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの出口部は、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰに連結されている。
【００８９】
第１軸方向流路ＡＰ１の入口部は、径方向非貫通流路ＲＧｃにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち第１軸方向流路ＡＰ１の入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、鉄心端側Ｕｓに位置している。そして、第１軸方向流路ＡＰ１の入口部は、径方向において内側に位置する部分が開口している。径方向非貫通流路ＲＧｃにおいて、第２軸方向流路ＡＰ２から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部は、配置位置が径方向の内側から外側に移動するに伴って、順次、鉄心端側Ｕｓにシフトしている。ここでは、第２軸方向流路ＡＰ２から第５軸方向流路ＡＰ５のそれぞれの入口部は、径方向非貫通流路ＲＧｃにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面のうち各入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、鉄心端側Ｕｓに位置している。
【００９０】
本実施形態の回転子２０では、鉄心端側ＵｓにおいてサブスロットＳＳから径方向非貫通流路ＲＧｃに冷却ガスＣＧが流入する。その径方向非貫通流路ＲＧｃに流入した冷却ガスＣＧは、複数の軸方向流路ＡＰ１〜ＡＰ５のそれぞれに導入される。ここでは、複数の軸方向流路ＡＰ１〜ＡＰ５のそれぞれの入口部は、各入口部よりも径方向の内側に位置する壁面部分に対して、鉄心端側Ｕｓに位置しているので、冷却ガスＣＧが軸方向流路ＡＰに導入されやすい。そして、複数の軸方向流路ＡＰ１〜ＡＰ５のそれぞれに導入された冷却ガスＣＧは、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰに導入される。このため、本実施形態では、最も鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰにおいて、冷却ガスＣＧの流量が増加する。
【００９１】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００９２】
＜第９実施形態＞
図１０および図１１に示すように、本実施形態の回転子２０において、径方向貫通流路ＲＰは、径方向コイル流路部ＲＰ１、径方向クリページブロック流路部ＲＰ２、および、径方向ウェッジ流路部ＲＰ３が、複数の径方向貫通流路部として径方向の内側から外側に向けて順次連結されているが、径方向貫通流路ＲＰの形状が上記の関連技術（図２２，図２３参照）の場合と異なっている。本実施形態の径方向貫通流路ＲＰは、径方向コイル流路部ＲＰ１の中心軸ＲＣ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２の中心軸ＲＣ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３の中心軸ＲＣ３とのそれぞれが、同軸でなく、一致していない。
【００９３】
具体的には、径方向貫通流路ＲＰは、径方向コイル流路部ＲＰ１の中心軸ＲＣ１に対して径方向クリページブロック流路部ＲＰ２の中心軸ＲＣ２が鉄心中央側Ｄｓに位置している。そして、径方向クリページブロック流路部ＲＰ２の中心軸ＲＣ２に対して径方向ウェッジ流路部ＲＰ３の中心軸ＲＣ３が鉄心中央側Ｄｓに位置している。つまり、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３とのそれぞれは、配置位置が径方向において内側から外側に移動するに伴って、中心軸ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３が、順次、鉄心中央側Ｄｓにシフトしている。
【００９４】
ここでは、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３とのそれぞれの壁面において、鉄心中央側Ｄｓに位置する端部は、軸方向で同じ位置にある。
【００９５】
このため、本実施形態では、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面には、冷却ガスＣＧの流れに対して抵抗になる段差がないので、径方向貫通流路ＲＰにおいて冷却ガスＣＧの流量が増加する。ここでは、特に、軸方向に並ぶ複数の径方向貫通流路ＲＰのうち鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰで冷却ガスＣＧの流量が増加して、軸方向において流量が均一化する。
【００９６】
したがって、本実施形態の回転子２０は、回転子コイル２１を効果的に冷却することができる。
【００９７】
本実施形態の変形例について、図１２と図１３とを用いて説明する。上記の実施形態では、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３とのそれぞれの壁面において、鉄心中央側Ｄｓに位置する端部は、軸方向で同じ位置にある。しかし、図１２および図１３に示すように、径方向コイル流路部ＲＰ１と径方向クリページブロック流路部ＲＰ２と径方向ウェッジ流路部ＲＰ３とのそれぞれの壁面において、鉄心中央側Ｄｓに位置する端部は、鉄心中央側Ｄｓに順次シフトした位置にあってもよい。この場合も、径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心中央側Ｄｓに位置する壁面には、冷却ガスＣＧの流れに対して抵抗になる段差がないので、上記と同様な作用および効果を得ることができる。
【００９８】
本実施形態の他の２つの変形例について、図１４と図１５とを順次用いて説明する。
【００９９】
図１４に示すように、変形例において、径方向コイル流路部ＲＰ１は、第１径方向コイル流路部ＲＰ１１、第２径方向コイル流路部ＲＰ１２、および、第３径方向コイル流路部ＲＰ１３を、径方向の内側から外側に向けて、順次、連結した構成である。ここでは、第１から第３の径方向コイル流路部ＲＰ１１，ＲＰ１２，ＲＰ１３のそれぞれは、配置位置が径方向において内側から外側に移動するに伴って、軸方向の幅が、順次、小さくなっている。また、第１から第３の径方向コイル流路部ＲＰ１１，ＲＰ１２，ＲＰ１３のそれぞれは、配置位置が径方向において内側から外側に移動するに伴って、各中心軸（図示省略）が、順次、鉄心中央側Ｄｓにシフトしている。そして、第１から第３の径方向コイル流路部ＲＰ１１，ＲＰ１２，ＲＰ１３の各壁面において鉄心中央側Ｄｓに位置する端部は、軸方向で同じ位置にある。径方向クリページブロック流路部ＲＰ２および径方向ウェッジ流路部ＲＰ３は、軸方向の幅が、第３の径方向コイル流路部ＲＰ１３と同じであって、鉄心中央側Ｄｓに位置する端部が軸方向で同じ位置にある。このため、本変形例では、上記実施形態と同様な作用および効果を得ることができる。また、本変形例では、回転子コイル２１の銅の占有率が増えるので、界磁電流による発熱を抑制可能である。
【０１００】
図１５に示すように、他の変形例において、複数の径方向貫通流路ＲＰは、配置位置が軸方向において鉄心端側Ｕｓから鉄心中央側Ｄｓに移動するに伴って、径方向クリページブロック流路部ＲＰ２および径方向ウェッジ流路部ＲＰ３の軸方向における幅が、順次、狭くなっている。これにより、径方向貫通流路ＲＰの出口で生ずる流体抵抗は、鉄心端側Ｕｓよりも鉄心中央側Ｄｓの方が大きくなる。その結果、本変形例では、軸方向において流量が均一化されるので、冷却性能を向上可能である。
【０１０１】
＜第１０実施形態＞
図１６に示すように、本実施形態の回転子２０においては、上記の関連技術（図２２参照）の場合と異なり、複数の径方向貫通流路ＲＰは、配置位置が軸方向において鉄心端側Ｕｓから鉄心中央側Ｄｓに移動するに伴って、径方向コイル流路部ＲＰ１の軸方向における幅が、順次、狭くなっている。
【０１０２】
これにより、複数の径方向貫通流路ＲＰにおいて鉄心端側Ｕｓに位置する径方向貫通流路ＲＰは、関連技術の場合よりも、摩擦損失および分岐損失が減少して、冷却ガスＣＧの流量が増加する。これに対して、鉄心中央側Ｄｓに位置する径方向貫通流路ＲＰは、関連技術の場合よりも、摩擦損失および分岐損失が増加して、冷却ガスＣＧの流量が減少する。
【０１０３】
その結果、本実施形態では、軸方向において流量が均一化されるので、冷却性能を向上可能である。
【０１０４】
本実施形態の変形例について、図１７を用いて説明する。
【０１０５】
図１７に示すように、本変形例では、複数の径方向貫通流路ＲＰは、配置位置が軸方向において鉄心端側Ｕｓから鉄心中央側Ｄｓに移動するに伴って、径方向コイル流路部ＲＰ１の軸方向における幅と同様に、径方向クリページブロック流路部ＲＰ２の軸方向における幅、および、径方向ウェッジ流路部ＲＰ３の軸方向における幅が、順次、狭くなっている。これにより、径方向貫通流路ＲＰの出口で生ずる流体抵抗は、鉄心端側Ｕｓよりも鉄心中央側Ｄｓの方が大きくなる。その結果、本変形例では、軸方向において流量が均一化されるので、冷却性能を向上可能である。
【０１０６】
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】
【０１０７】
１０…回転電機、２０…回転子、２１…回転子コイル、２２…クリページブロック、２３…回転子ウェッジ、２４…スロット絶縁物、４０…固定子、４１…固定子鉄心、４２…固定子コイル、６０…ケーシング、６１…内部ケーシング、６２…外部ケーシング、８０…ガス冷却器、９０…ファン、２００…回転子鉄心、２０１…回転シャフト、２１１…保持環、４１１…固定子給気部、４１２…固定子排気部、ＡＧ…エアギャップ、ＡＰ…軸方向流路、ＡＰ１…第１軸方向流路、ＡＰ２…第２軸方向流路、ＡＰ３…第３軸方向流路、ＡＰ４…第４軸方向流路、ＡＰ５…第５軸方向流路、ＡＸ…回転軸、ＣＧ…冷却ガス、ＣＳ…回転子スロット、Ｄｓ…鉄心中央側（下流側）、Ｋ６１…貫通孔、Ｋ６１１…開口部、Ｋ６２…貫通孔、ＲＣ１…中心軸、ＲＣ２…中心軸、ＲＣ３…中心軸、ＲＧ…径方向非貫通流路、ＲＧ１…径方向コイル流路部、ＲＧ２…径方向クリページブロック流路部、ＲＧ３…径方向ウェッジ流路部、ＲＧｂ…径方向非貫通流路、ＲＧｃ…径方向非貫通流路、ＲＰ…径方向貫通流路、ＲＰ１…径方向コイル流路部、ＲＰ１１…第１径方向コイル流路部、ＲＰ１２…第２径方向コイル流路部、ＲＰ１３…第３径方向コイル流路部、ＲＰ２…径方向クリページブロック流路部、ＲＰ３…径方向ウェッジ流路部、ＳＳ…サブスロット、Ｕｓ…鉄心端側（上流側）、ｘ…水平方向（軸方向に相当）、ｚ…鉛直方向（径方向の一部に相当）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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