(57)【要約】【課題】  この発明は、回転子の保持環の下にある導体に加工が容易な通風回路を設けることで、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる回転電機の回転子を得ることである。【解決手段】  この発明は、前記課題を解決するために、回転電機の回転子１の保持環５の下にある導体２及び絶縁物３に通風穴６を設け、回転子１の保持環５の下にあるウェッジ４に通風溝７を設け、かつ、その通風溝７を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴６に接続させる通風回路を設けることを特徴とする。【選択図】  図１
2011055625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延び、かつ、周方向に所定の間隔をもって形成される複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記回転子鉄心の各スロット内に、複数の導体が積層されて収納される回転子巻線と、前記回転子巻線を拘束するウェッジと、前記回転子巻線と前記ウェッジを電気的に絶縁する絶縁物と、前記回転子巻線の軸方向端部を覆って保持する保持環とを備え、前記回転子巻線及び前記絶縁物、前記ウェッジには径方向の通風穴が設けられている回転電機の回転子において、
前記保持環の下にある前記回転子巻線及び前記絶縁物に径方向の通風穴を設け、前記保持環の下にある前記ウェッジに、軸方向に沿って通風溝が形成され、かつ、前記通風溝が前記回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
軸方向に延び、かつ、周方向に所定の間隔をもって形成される複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記回転子鉄心の各スロット内に、複数の導体が積層されて収納される回転子巻線と、前記回転子巻線を拘束するウェッジと、前記回転子巻線と前記ウェッジを電気的に絶縁する絶縁物と、前記回転子巻線の軸方向端部を覆って保持する保持環とを備え、前記回転子巻線及び前記絶縁物、前記ウェッジには径方向の通風穴が設けられている回転電機の回転子において、
前記保持環の下にある前記回転子巻線及び前記絶縁物に径方向の通風穴を設け、前記保持環の下にある前記ウェッジに、軸方向に沿って通風溝が形成され、かつ、前記通風溝が前記回転子鉄心の端側へ開放されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項３】
軸方向に延び、かつ、周方向に所定の間隔をもって形成される複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記回転子鉄心の各スロット内に、複数の導体が積層されて収納される回転子巻線と、前記回転子巻線を拘束するウェッジと、前記回転子巻線と前記ウェッジを電気的に絶縁する絶縁物と、前記回転子巻線の軸方向端部を覆って保持する保持環とを備え、前記回転子巻線及び前記絶縁物、前記ウェッジには径方向の通風穴が設けられている回転電機の回転子において、
前記保持環の下にある前記回転子巻線に径方向の通風穴を設け、前記保持環の下にある前記絶縁物に、軸方向に沿って通風溝が形成され、かつ、前記通風溝が前記回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続されることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項４】
軸方向に延び、かつ、周方向に所定の間隔をもって形成される複数のスロットを有する回転子鉄心と、前記回転子鉄心の各スロット内に、複数の導体が積層されて収納される回転子巻線と、前記回転子巻線を拘束するウェッジと、前記回転子巻線と前記ウェッジを電気的に絶縁する絶縁物と、前記回転子巻線の軸方向端部を覆って保持する保持環とを備え、前記回転子巻線及び前記絶縁物、前記ウェッジには径方向の通風穴が設けられている回転電機の回転子において、
前記保持環の下にある前記回転子巻線に径方向の通風穴を設け、前記保持環の下にある前記絶縁物に、軸方向に沿って通風溝が形成され、かつ、前記通風溝が前記回転子鉄心の端側へ開放されることを特徴とする回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の回転子に係わり、より具体的にはタービン発電機の回転子の如く、回転子巻線を構成する導体の冷却通風回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、回転軸を回転可能に支持された回転子が固定子と対向配置して概略構成されている。回転子を構成する回転子鉄心は、軸方向に延び、かつ、周方向に所定間隔をもって形成された複数のスロットを有し、このスロット内に回転子巻線を形成する複数の導体を積層し格納している。導体は、スロットの外周側に配置した金属製のウェッジに拘束されており、ウェッジは、高速回転時にも導体を保持できるように設計されている。さらに、導体とウェッジの間には両者を電気的に絶縁する絶縁物が配置される。回転子巻線の軸方向端部には、この部分を覆うように絶縁筒を介して保持環が嵌着され、保持環で軸端部の導体の遠心力を保持するようにしている。
【０００３】
ところで、大型の回転電機の回転子冷却方法は、回転子に取り付けたファンにより、回転電機機内のガスを循環させ、ガス冷却器により冷却しており、回転子鉄心内を軸方向に延びるスロットに格納される回転子巻線及び絶縁物、ウェッジに半径方向の通風穴を設け、回転子中心付近より導入した冷却風（ガス）を半径方向へ流通させることで、導体を冷却している。しかし、回転子の保持環の下の導体付近には、明確な冷却風（ガス）が流通する流路が無いため、この部分の温度が高くなる。この部分の温度上昇を低減する方法として、導体の長手方向に沿って冷却風（ガス）が流通する通風溝を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１６７５６号公報
【特許文献２】特表２００３−５２３１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、保持環の下の導体に通風溝を加工することが必要である。一般に、導体は回転子巻線を形成するため、長尺の帯状であるため、導体表面に通風溝を加工することは容易なことでなく、コスト増加を招く。
【０００６】
この発明は、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることで、回転子の保持環の下にある導体を冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回転電機の回転子は、回転子の保持環の下にある導体及び絶縁物に通風穴を設け、回転子の保持環の下にあるウェッジに通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けるものである。
【０００８】
また、この発明に係る回転電機の回転子は、回転子の保持環の下にある導体に通風穴を設け、回転子の保持環の下にある絶縁物に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る回転電機の回転子は、回転子の保持環の下にある導体及び絶縁物に通風穴を設け、回転子の保持環の下にあるウェッジに通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けることで、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることができ、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる。
【００１０】
また、この発明に係る回転電機の回転子は、回転子の保持環の下にある導体に通風穴を設け、回転子の保持環の下にある絶縁物に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けることで、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることができ、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる。
また、導体の加工が、通風穴だけになるので、通風穴と通風溝がある場合に比べて、加工時間、加工の容易さがともに改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転子の断面図。
【図２】図１のa-b切断面図。
【図３】この発明の実施の形態２に係る回転子の断面図。
【図４】この発明の実施の形態３に係る回転子の断面図。
【図５】この発明の実施の形態４に係る回転子の断面図。
【図６】この発明の実施の形態５に係る回転子の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子の一部を概略的に示し、軸方向に沿って切断した断面図である。図２は、図１のa-b切断面図である。図１の右側には回転子１の鉄心が、左側には導体２が延びており、導体２端は保持環５にて拘束されている。３は絶縁物、４はウェッジ、６は通風穴、７は通風溝、８は冷却風の流れである。
【００１３】
次に動作について、図１と図２で説明する。冷却風の流れ８は、図中の矢印で示すように、回転子鉄心の端側から流入し、導体２下の開口部、導体２及び絶縁物３、ウェッジ４の通風穴６を通過し、回転子１外周側へ至る。保持環５の下には、ウェッジ４の下面に軸方向に沿って通風溝７を形成し、その通風溝７が回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴６に接続される通風回路を設けることで、保持環５の下の冷却風の流れ８が留まることなく流れて、保持環５の下の導体２を冷却する。
なお、前記のものは、ウェッジの下面に通風溝を設けたが、ウェッジに通風穴を設け、ウェッジの上面に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けても良い。
また、前記のものは、保持環の下に、１つの通風穴と１つの通風溝を備えているが、通風穴と通風溝を複数箇所設けても良いことは勿論である。
【００１４】
前記のように、この発明に係る回転電機の回転子は、回転子の保持環の下にある導体及び絶縁物に通風穴を設け、回転子の保持環の下にあるウェッジの下面に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けることで、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることができ、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる。
また、導体の加工が、通風穴だけになるので、通風穴と通風溝がある場合に比べて、加工時間、加工の容易さがともに改善される。
【００１５】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る回転電機の回転子の一部を概略的に示し、軸方向に沿って切断した断面図である。実施の形態１では、ウェッジ４の下面の通風溝７が、回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続されていたが、回転子鉄心の端側へ開放することもできる。
次に動作について、図３で説明する。保持環５の下には、ウェッジ４の下面に軸方向に沿って通風溝７を形成し、その通風溝７が回転子鉄心の端側へ開放する通風回路を設けることで、保持環５の下の冷却風の流れ８が留まることなく流れて、保持環５の下の導体２を冷却する。
【００１６】
前記のように、回転子の保持環の下にある導体及び絶縁物に通風穴を設け、回転子の保持環の下にあるウェッジの下面に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の端側へ開放する通風回路を設けることで、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることができ、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる。
また、実施の形態１では、通風溝が隣の通風穴に接続されていたため、冷却風が合流する際、合流損が生じていたが、通風溝を回転子鉄心の端側へ開放することにより、通風溝に与える圧力変動が低減されるという効果がある。
【００１７】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る回転電機の回転子の一部を概略的に示し、軸方向に沿って切断した断面図である。実施の形態１では、ウェッジ４の下面に通風溝７を設けたが、ウェッジ４下の絶縁物３の上面に通風溝７を設けても良い。
次に動作について、図４で説明する。保持環５の下には、絶縁物３の上面に軸方向に沿って通風溝７を形成し、その通風溝７が回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続される通風回路を設けることで、保持環５の下の冷却風の流れ８が留まることなく流れて、保持環５の下の導体２を冷却する。
【００１８】
前記のように、この発明に係る回転電機の回転子は、回転子の保持環の下にある導体及び絶縁物に通風穴を設け、回転子の保持環の下にある絶縁物の上面に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けることで、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることができ、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる。
また、ウェッジは金属材料であるのに対し、絶縁物はその特性上、エポキシ樹脂等で構成されるため、ウェッジよりも絶縁物の方が、通風溝を加工する際の加工時間、加工の容易さが更に改善される。
【００１９】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４に係る回転電機の回転子の一部を概略的に示し、軸方向に沿って切断した断面図である。実施の形態３では、絶縁物３の上面に通風溝７を設けていたが、絶縁物３の下面に設けても良い。
次に動作について、図５で説明する。保持環５の下には、絶縁物３の下面に軸方向に沿って通風溝７を形成し、その通風溝７が回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続される通風回路を設けることで、保持環５の下の冷却風の流れ８が留まることなく流れて、保持環５の下の導体２を冷却する。
【００２０】
前記のように、回転子の保持環の下にある導体に通風穴を設け、回転子の保持環の下にある絶縁物の下面に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続させる通風回路を設けることで、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることができ、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる。
また、通風溝が、絶縁物と導体の間に設けられているので、導体を直接冷却することができ、冷却性能を高めることができる。
【００２１】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５に係る回転電機の回転子の一部を概略的に示し、軸方向に沿って切断した断面図である。実施の形態４では、絶縁物３の下面の通風溝７が、回転子鉄心の中央側に位置する隣の通風穴に接続されていたが、回転子鉄心の端側へ開放することもできる。
次に動作について、図６で説明する。保持環５の下には、絶縁物３の下面に軸方向に沿って通風溝７を形成し、その通風溝７が回転子鉄心の端側へ開放する通風回路を設けることで、保持環５の下の冷却風の流れ８が留まることなく流れて、保持環５の下の導体２を冷却する。
なお、前記のものは、絶縁物の下面に通風溝を設けたが、絶縁物に通風穴を設け、絶縁物の上面に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の端側へ開放する通風回路を設けても良い。
【００２２】
前記のように、回転子の保持環の下にある導体に通風穴を設け、回転子の保持環の下にある絶縁物の下面に通風溝を設け、かつ、その通風溝を回転子鉄心の端側へ開放する通風回路を設けることで、保持環の下の導体に加工が容易な通風回路を設けることができ、回転子の保持環の下にある導体を冷却することができる。
また、実施の形態３及び実施の形態４では、通風溝が隣の通風穴に接続されていたため、冷却風が合流する際、合流損が生じていたが、通風溝を回転子鉄心の端側へ開放することにより、通風溝に与える圧力変動が低減されるという効果がある。
【符号の説明】
【００２３】
１...回転子、２...導体、３...絶縁物、４...ウェッジ、５...保持環、
６...通風穴、７...通風溝、８...冷却風の流れ
【図１】
2011055625.tif 000003
【図２】
2011055625.tif 000004
【図３】
2011055625.tif 000005
【図４】
2011055625.tif 000006
【図５】
2011055625.tif 000007
【図６】
2011055625.tif 000008