(57)【要約】【課題】冷却を要する回転電機の小型化および低コスト化を図る。【解決手段】回転電機１５０は、ロータシャフト１１と径方向の流路１６が形成された回転子鉄心１５とを有する回転子１０と、径方向の流路２３が形成された固定子鉄心２１と固定子巻線２２とを有する固定子２０と、フレーム４０と、軸受３０と、軸受ブラケット４５と、固定子鉄心２１の軸方向端部とともに閉空間４７の一部を分割して固定子巻線２２の結線部２２ａ、２２ｂをそれぞれ収納し内側第１空間４７ａおよび内側第２空間４７ｂをそれぞれ形成する第１の仕切り板４２ａおよび第２の仕切り板４２ｂとを備える。回転電機１５０には、冷却された冷却用気体を受け入れる給気口４８ｃ、４８ｄと、排出口４９が形成され、給気口４８ｃ、４８ｄから内側第１空間４７ａおよび内側第２空間４７ｂのそれぞれに至る連通用の流路４８ａ、４８ｂが形成されている。【選択図】図１
2019103275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられて前記軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された回転子鉄心とを有する回転子と、
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ前記軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内部を前記軸方向に貫通し前記固定子鉄心の前記軸方向の外側部分がそれぞれ結線される固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、
前記回転子鉄心を挟んで前記軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する２つの軸受と、
前記２つの軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの前記軸方向の端部に接続し、前記フレームとともに閉空間を形成する２つの軸受ブラケットと、
前記固定子鉄心の軸方向端部とともに前記閉空間の一部を分割して前記固定子巻線の前記軸方向の外側の結線部をそれぞれ収納し内側第１空間および内側第２空間をそれぞれ形成する第１の仕切り板および第２の仕切り板と、
を備える回転電機であって、
冷却された冷却用気体を前記閉空間に受け入れる給気口が形成され、
前記給気口から前記内側第１空間および内側第２空間のそれぞれに至る連通用の流路が形成されており、
前記冷却用気体を前記閉空間から排出するための排出口が形成されている、
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記連通用の流路として、前記給気口から前記内側第１空間および内側第２空間のそれぞれに至る給気連通管を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記ロータシャフトには、
受け入れた前記冷却用気体を通過させる軸方向流路と、
前記軸方向流路から前記内側第１空間および前記内側第２空間にそれぞれ連通する第１分岐流路および第２分岐流路と、
前記軸方向流路から前記回転子鉄心に連通する中央分岐流路と、
が形成されており、
前記ロータシャフトが外部冷却装置から冷却用気体を受け入れるために、前記ロータシャフトの第１の端部と前記外部冷却装置の供給配管とを接続する接続構造をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記接続構造は、
前記ロータシャフトの第１の端部において前記ロータシャフトの前記軸方向流路内に一端が挿入され、他端は前記供給配管と接続可能に形成されて静止支持された接続管と、
前記接続管の外面と前記ロータシャフトの内面との間を塞ぐように前記接続管の外面に取り付けられたシール部材と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記接続構造は、
前記ロータシャフトの第１の端部において前記ロータシャフトの端面と接触するように配され静止支持された円環状のすべり部材と、
その第１の端部は前記すべり部材と間隔をあけて前記すべり部材に対向し、その第２の端部は前記供給配管と接続可能に形成されて前記ロータシャフトと同軸に静止支持された接続管と、
前記すべり部材を前記ロータシャフトの第１の端部に押し付けるように、前記接続管の第１の端部の先端に同軸に取り付けられた可撓性部材と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回転電機と、
前記回転電機の冷却用気体を冷却する外部冷却装置と、
を具備し、
前記外部冷却装置は、
外部冷却器と、
前記外部冷却器と前記回転電機内に循環させる前記冷却用気体を駆動するファンと、
前記外部冷却器で冷却された前記冷却用気体を前記回転電機に導く供給配管と、
前記回転電機から排出された前記冷却用気体を前記外部冷却器に導く排気配管と、
を備えることを特徴とする回転電機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機およびその冷却用気体を冷却する外部冷却装置を有する回転電機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機においては、固定子鉄心および回転子鉄心において生ずる鉄損、固定子巻線における銅損、および回転子巻線が設けられている場合は回転子巻線における銅損が生ずる。鉄損は、ヒステリシス損および渦電流損による。また、銅損は、ジュール熱である。これらの損失による発熱は、回転子および固定子の温度を上昇させ、絶縁の劣化等の要因となる。このため、回転電機においては、これらの熱を除去するための冷却が重要である。
【０００３】
全閉内冷形の回転電機は、通常、固定子の上部、側部、あるいは下部等に冷却ユニットを有している。機内は、回転子に取り付けられた内扇により通風を行い、発熱部の冷却および内気の冷却を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１８９５４８号公報
【特許文献２】特開昭６４−３５３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷却ユニットでは、外気による冷却に比べて冷却効率がよいため水クーラによる冷却を行う場合も多い。水クーラを用いる場合、外扇が不要なため騒音が少ないという利点はあるが、外気による冷却に比べて大形かつ高額な冷却ユニットを必要とする。また、水クーラから冷却水が漏えいした場合には、たとえば、回転電機の地絡などが生ずる危険があり、信頼できる漏洩検出装置を設ける必要がある（特許文献１、２参照）。
【０００６】
そこで、本発明は、冷却を要する回転電機について、その小型化および低コスト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられて前記軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ前記軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内部を前記軸方向に貫通し前記固定子鉄心の前記軸方向の外側部分がそれぞれ結線される固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで前記軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する２つの軸受と、前記２つの軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの前記軸方向の端部に接続し、前記フレームとともに閉空間を形成する２つの軸受ブラケットと、前記固定子鉄心の軸方向端部とともに前記閉空間の一部を分割して前記固定子巻線の前記軸方向の外側の結線部をそれぞれ収納し内側第１空間および内側第２空間をそれぞれ形成する第１の仕切り板および第２の仕切り板と、を備える回転電機であって、冷却された冷却用気体を前記閉空間に受け入れる給気口が形成され、前記給気口から前記内側第１空間および内側第２空間のそれぞれに至る連通用の流路が形成されており、前記冷却用気体を前記閉空間から排出するための排出口が形成されている、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る回転電機システムは、上記実施形態の回転電機と、前記回転電機の冷却用気体を冷却する外部冷却装置と、を具備し、前記外部冷却装置は、外部冷却器と、前記外部冷却器と前記回転電機内に循環させる前記冷却用気体を駆動するファンと、前記外部冷却器で冷却された前記冷却用気体を前記回転電機に導く供給配管と、前記回転電機から排出された前記冷却用気体を前記外部冷却器に導く排気配管と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷却を要する回転電機について、その小型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る回転電機システムの構成を示す縦断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る回転電機システムの構成を示す縦断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る回転電機内の冷却に係る部分の構成を示す縦断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る回転電機の接続構造の構成を示す部分縦断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る回転電機の接続構造の構成を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機および回転電機システムについて説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る回転電機システムの構成を示す縦断面図である。回転電機システム２００は、回転電機１５０および外部冷却装置１００を備える。
【００１３】
回転電機１５０は、回転子１０、固定子２０、軸受３０、フレーム４０、および軸受ブラケット４５を有する。
【００１４】
回転子１０は、回転軸方向（以下、軸方向）に延びたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向の外側に取り付けられた円筒状の回転子鉄心１５と、回転子鉄心１５中を貫通する回転子巻線１７とを有する。
【００１５】
ロータシャフト１１は、回転子鉄心１５の軸方向の両外側において、それぞれ軸受３０により回転可能に支持されている。ロータシャフト１１の一方の端部（第１の端部）には結合部は設けられていないが、他方の端部（第２の端部）には、結合対象、すなわち回転電機１５０が電動機の場合は駆動対象であり、回転電機１５０が発電機の場合は原動機であるが、その結合対象との結合のための結合部１１ａが設けられている。以下、回転電機１５０について、結合部１１ａが設けられている側を結合側、その反対側を反結合側と呼ぶ。
【００１６】
ロータシャフト１１の表面には、回転子鉄心１５との間で軸方向に延びた流路となる軸方向流路１１ｂが形成されている。なお、ロータシャフト１１の表面に周方向に互いに間隔を有して軸方向に延びた溝部を形成することによって軸方向流路１１ｂを形成することができる。あるいは、ロータシャフト１１と回転子鉄心１５との間にリブを設けて、リブにより形成される軸方向に延びた環状空間を軸方向流路としてもよい。
【００１７】
回転子鉄心１５には、軸方向に沿って互いに間隔をあけて複数の径方向の流路である回転子鉄心内ダクト１６が設けられている。回転子鉄心内ダクト１６は、回転子鉄心１５の径方向内側から径方向外側に通じる流路である。
【００１８】
回転子巻線１７は、回転子鉄心１５の軸方向の反結合部側の外側、および結合部側の外側のそれぞれにおいて、互いに結線され、あるいは外部と結線されている結線部１７ａおよび結線部１７ｂを有する。
【００１９】
固定子２０は、固定子鉄心２１および固定子巻線２２を有する。固定子鉄心２１は、回転子鉄心１５の径方向外側に空隙１８を介して設けられ、円筒形状である。固定子鉄心２１には、軸方向に沿って互いに間隔をあけて径方向流路である複数の固定子鉄心内ダクト２３が設けられている。固定子鉄心内ダクト２３は、固定子鉄心２１の径方向内側から径方向外側に通じる流路である。
【００２０】
固定子鉄心２１の径方向内側表面には、周方向に互いに間隔を以て固定子鉄心２１を軸方向に貫通する複数のスロット（図示せず）が形成されている。
【００２１】
固定子巻線２２は、この複数のスロットを貫通し、固定子鉄心２１の軸方向の反結合部側の外側、および結合部側の外側のそれぞれにおいて、互いに結線され、あるいは外部と結線されている結線部２２ａおよび結線部２２ｂを有する。
【００２２】
回転子鉄心１５および固定子２０は、フレーム４０内に収納されている。フレーム４０の軸方向の両端には、軸受ブラケット４５が設けられている。軸受ブラケット４５のそれぞれは、軸受３０を静止支持している。
【００２３】
フレーム４０と２つの軸受ブラケット４５は、互いに相俟って閉空間４７を形成している。フレーム４０には、外部から冷却された冷却用気体を受け入れる給気口４８ｃ、４８ｄが形成されている。ここで、給気口４８ｃ、４８ｄは、軸受ブラケット４５のいずれかあるいは両方にそれぞれ設けられることでもよい。また、２つの軸受ブラケット４５のそれぞれには、回転電機１５０内の冷却用気体を排出するための排出口４９が形成されている。なお、排出口４９は、いずれかの軸受ブラケット４５のみにあってもよい。あるいは、フレーム４０に形成されていてもよい。
【００２４】
閉空間４７には、第１の仕切り板４２ａおよび第２の仕切り板４２ｂが設けられている。
【００２５】
第１の仕切り板４２ａは、回転子巻線１７の反結合側の結線部１７ａ、および固定子巻線２２の反結合側の結線部２２ａを囲んでいる。第１の仕切り板４２ａは、回転対称で軸方向の一方が開放された形状であり、開放側の端部は固定子鉄心２１の軸方向の端部と結合しており、固定子鉄心２１の軸方向の端部と相俟って内側第１空間４７ａを形成している。内側第１空間４７ａと給気口４８ｃとの間には連通用の流路である給気連通管４８ａが設けられており、内側第１空間４７ａと給気口４８ｃとは給気連通管４８ａにより連通している。
【００２６】
第１の仕切り板４２ａの中央は、ロータシャフト１１が貫通するが、ロータシャフト１１の貫通部分には、筒状のシール部４３ａが形成されている。シール部４３ａの内径は、ロータシャフト１１の外径より、ロータシャフト１１の径方向への振動分等を考慮した余裕分だけ大きくなるように形成されている。
【００２７】
第２の仕切り板４２ｂは、回転子巻線１７の結合側の結線部１７ｂ、および固定子巻線２２の結合側の結線部２２ｂを囲んでいる。第２の仕切り板４２ｂの形状は、第１の仕切り板４２ａの形状と同様であり、固定子鉄心２１の軸方向の端部と相俟って内側第２空間４７ｂを形成している。ロータシャフト１１の貫通部分には、筒状のシール部４３ｂが形成されている。この結果、第２の仕切り板４２ｂは、閉空間４７内に、内側第２空間４７ｂを形成する。内側第２空間４７ｂと給気口４８ｄとの間には連通用の流路である給気連通管４８ｂが設けられており、内側第２空間４７ｂと給気口４８ｄとは給気連通管４８ｂにより連通している。
【００２８】
第１の仕切り板４２ａおよび第２の仕切り板４２ｂは、それぞれ、ロータシャフト１１を囲んで取り付けるために結合可能な分割構造でもよい。
【００２９】
以上のように、閉空間４７は、内側第１空間４７ａ、内側第２空間４７ｂ、およびこれらの外側の仕切り外空間４７ｃの３つの空間に区分される。
【００３０】
なお、シール部４３ａ、４３ｂは、単に筒状ではなく、たとえば、ロータシャフト１１と相俟ってロータシャフト１１との間の空間を軸方向に分割するようなラビリンス構造とするなど、内側第１空間４７ａから仕切り外空間４７ｃへの漏えい、内側第２空間４７ｂから仕切り外空間４７ｃへの漏えいをできるだけ抑制するための構造でもよい。
【００３１】
外部冷却装置１００は、外部冷却器１０１、ファン１０２、供給配管１０３、および排気配管１０４を有する。
【００３２】
外部冷却器１０１は、回転電機１５０内の冷却用の気体である冷却用気体を冷却する。外部冷却器１０１の冷却用気体を冷却する冷却媒体は、空気でも水でもよい。また、非接触式の熱交換器でも、接触式の熱交換器でもよい。設置場所に応じて、適切なものを利用できる。また、場合によっては、通常の市販品でもよい。
【００３３】
ファン１０２は、回転電機１５０と外部冷却器１０１との間で冷却用気体を循環させる。また、図１では、ファンの台数は１台の場合を示しているが、２台以上でもよい。
【００３４】
供給配管１０３は、外部冷却器１０１で冷却された冷却用気体を、回転電機１５０に導く。また、排気配管１０４は、回転電機１５０に形成された排出口４９に接続されており、回転電機１５０内を冷却し回転電機１５０から排出された冷却用気体を、ファン１０２に導く。２本の排気配管１０４は、ファン１０２の上流で１本になっている。
【００３５】
なお、図１においては、ファン１０２が外部冷却器１０１の上流にある場合が示されているが、ファン１０２が外部冷却器１０１の下流側にあってもよい。
【００３６】
次に、本実施形態による回転電機システム２００における冷却用気体の流れを説明する。図１中の矢印は、冷却用気体の流れ方向を示す。
【００３７】
まず、冷却用気体は、ファン１０２により、外部冷却器１０１に送られ、水などの冷却媒体により冷却され、供給配管１０３により、回転電機１５０に送られる。
【００３８】
回転電機１５０に到達した冷却用気体は、まず、供給配管１０３から、フレーム４０に形成された給気口４８ｃに入り、これに連通する給気連通管４８ａを経由して、内側第１空間４７ａに流入する。内側第１空間４７ａに流入した冷却用気体は、回転子巻線１７の反結合側の結線部１７ａおよび固定子巻線２２の結合側の結線部２２ａを冷却しながら内側第１空間４７ａを通過し、ロータシャフト１１に形成された軸方向流路１１ｂおよび回転子鉄心１５と固定子鉄心２１との間の空隙１８に流入する。
【００３９】
また、供給配管１０３から、フレーム４０に形成された給気口４８ｄに入った冷却用気体は、これに連通する給気連通管４８ｂを経由して、内側第２空間４７ｂに流入する。内側第２空間４７ｂ内に流出した冷却用気体は、回転子巻線１７の結合側の結線部１７ｂおよび固定子巻線２２の結合側の結線部２２ｂを冷却しながら内側第２空間４７ｂを通過し、ロータシャフト１１に形成された軸方向流路１１ｂおよび回転子鉄心１５と固定子鉄心２１との間の空隙１８に流入する。
【００４０】
軸方向流路１１ｂに流入した冷却用気体は、回転子鉄心内ダクト１６が設けられている部分で順次分流し、回転子鉄心内ダクト１６に流入する。複数の回転子鉄心内ダクト１６のそれぞれに流入した冷却用気体は、回転子鉄心１５および回転子巻線１７を冷却しながら回転子鉄心内ダクト１６を径方向外側に向かって通過し、回転子鉄心１５から空隙１８に流出する。
【００４１】
空隙１８に流入した冷却用気体は、空隙１８から固定子鉄心２１に形成された複数の固定子鉄心内ダクト２３に流入し、固定子鉄心２１および固定子巻線２２を冷却しながら、固定子鉄心内ダクト２３を径方向外側に向かって通過し、固定子鉄心２１から径方向外側の仕切り外空間４７ｃに流出する。
【００４２】
仕切り外空間４７ｃに流出した冷却用気体は、結合側および反結合側に分かれた後、それぞれの軸受ブラケット４５に形成された排出口４９から排気配管１０４に流出する。排気配管１０４に流出した冷却用気体は、再び、ファン１０２により外部冷却器１０１に送られる。
【００４３】
以上のように構成された本実施形態においては、回転電機１５０のロータシャフト１１には内扇が設けられておらず、内扇を設けている場合に比べて回転電機１５０の軸長を短縮することができる。また、回転電機１５０には、冷却用気体を冷却する冷却器が設けられていない。このため、回転電機１５０を大幅に小型化することができる。
【００４４】
また、外部冷却器１０１およびファン１０２は、それぞれ回転電機１５０の構造とは独立に、それぞれ冷却機能および送風機能を確保するだけでよいので、場合によっては、それぞれの標準品等を使用することも可能となる。
【００４５】
さらに、回転電機システム２００が、回転電機１５０と外部冷却装置１００に分割できることから、配置上の制約が少なくなり、従来よりも狭い場所でも、設置可能となるケースが増える。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、回転電機の小型化および製造の低コスト化を図ることができる。
【００４７】
［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態に係る回転電機システムの構成を示す縦断面図である。本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。
【００４８】
本第２の実施形態における回転電機１５０においては、ロータシャフト１１の内部に流路が形成されており、ロータシャフト１１の反結合側の第１の端部には接続構造１１０が設けられている。供給配管１０３は、接続構造１１０に接続されている。この結果、給気口および連通用の流路は、第１の実施形態とは異なる。その他の点では、第１の実施形態と同様である。
【００４９】
図３は、回転電機内の冷却に係る部分の構成を示す縦断面図である。図３中の矢印は、冷却用気体の流れ方向を示す。なお、給気口が形成されている接続構造１１０については図４を用いて後に説明する。
【００５０】
ロータシャフト１１には、ロータシャフト１１の内部の軸中心の位置に、反結合側の端部からロータシャフト１１の途中まで軸方向に延びた軸方向流路１２が形成されている。軸方向流路１２からは、複数の流路が分岐している。具体的には、軸方向流路１２から内側第１空間４７ａに連通する第１分岐流路１３ａ、軸方向流路１２から内側第２空間４７ｂに連通する第２分岐流路１３ｂ、および軸方向流路１２から回転子鉄心内ダクト１６に連通する中央分岐流路１３ｃが形成されている。
【００５１】
第１分岐流路１３ａおよび第２分岐流路１３ｂは軸方向に少なくとも一か所、中央分岐流路１３ｃは、軸方向に複数個所の回転子鉄心内ダクト１６が設けられている軸方向位置に対応して設けられている。
【００５２】
第１分岐流路１３ａ、第２分岐流路１３ｂ、および中央分岐流路１３ｃは、それぞれ、軸方向流路１２からロータシャフト１１の表面に至る貫通孔であり、同じ軸方向位置において、周方向に少なくとも１つ形成されている。また、これらは、一つの軸方向位置において、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられていてもよい。
【００５３】
以上のように、本第２の実施形態においては、接続構造１１０で受け入れた冷却用気体を内側第１空間４７ａおよび内側第２空間４７ｂに移送する連通用の流路は、ロータシャフト１１内に形成されている。
【００５４】
次に、回転電機１５０における冷却用気体の流れについて説明する。
【００５５】
回転電機１５０に流入する冷却用気体は、まず、供給配管１０３から接続構造１１０を経由して、ロータシャフト１１に形成された軸方向流路１２に流入する。軸方向流路１２に流入した冷却用気体は、軸方向流路１２の終点に到達するまでに、第１分岐流路１３ａ、中央分岐流路１３ｃ、および第２分岐流路１３ｂに順次分岐していく。
【００５６】
第１分岐流路１３ａに分岐した冷却用気体は、ロータシャフト１１から内側第１空間４７ａ内に流出する。内側第１空間４７ａ内に流出した冷却用気体は、回転子巻線１７の反結合側の結線部１７ａおよび固定子巻線２２の反結合側の結線部２２ａを冷却しながら内側第１空間４７ａを通過し、空隙１８に流入する。
【００５７】
中央分岐流路１３ｃに分岐した冷却用気体は、ロータシャフト１１から回転子鉄心１５に形成された複数の回転子鉄心内ダクト１６に流入する。回転子鉄心１５内に形成された複数の回転子鉄心内ダクト１６のそれぞれに流入した冷却用気体は、回転子鉄心１５および回転子巻線１７を冷却しながら回転子鉄心内ダクト１６を径方向外側に向かって通過し、回転子鉄心１５から空隙１８に流出する。
【００５８】
第２分岐流路１３ｂに分岐した冷却用気体は、ロータシャフト１１から内側第２空間４７ｂ内に流出する。内側第２空間４７ｂ内に流出した冷却用気体は、回転子巻線１７の結合側の結線部１７ｂおよび固定子巻線２２の結合側の結線部２２ｂを冷却しながら内側第２空間４７ｂを通過し、空隙１８に流入する。
【００５９】
以上のように、３種類の流路を経た冷却用気体は、空隙１８で合流し、空隙１８から固定子鉄心２１に形成された複数の固定子鉄心内ダクト２３に流入し、固定子鉄心２１および固定子巻線２２を冷却しながら、固定子鉄心内ダクト２３を径方向外側に向かって通過し、固定子鉄心２１から径方向外側の仕切り外空間４７ｃに流出する。
【００６０】
仕切り外空間４７ｃに流出した冷却用気体は、結合側および反結合側に分かれた後、それぞれの軸受ブラケット４５に形成された排出口４９から排気配管１０４に流出する。
【００６１】
図４は、回転電機の接続構造の構成を示す部分縦断面図である。接続構造１１０は、接続管１１１およびシール部材１１２を有する。
【００６２】
接続管１１１は、一方の端部が給気口４８ｆとなっている。給気口４８ｆにはフランジ１１１ａが設けられており、供給配管１０３と接続可能である。接続管１１１は、他の端部がロータシャフト１１の軸方向流路１２内に挿入された状態で、支持部材１１３により固定支持されている。
【００６３】
シール部材１１２は、接続管１１１の外面とロータシャフト１１の軸方向流路１２側の内面との間を塞ぐように、接続管１１１の外面に取り付けられている。シール部材１１２は、たとえば、パッキン、オーリングなどである。材料としては、たとえば、黒鉛などが使用できる。
【００６４】
以上のように構成された本実施形態においては、回転電機１５０のロータシャフト１１には内扇が設けられておらず、内扇を設けている場合に比べて回転電機１５０の軸長を短縮することができる。また、回転電機１５０には、冷却用気体を冷却する冷却器が設けられていない。このため、回転電機１５０を大幅に小型化することができる。
【００６５】
また、外部冷却器１０１およびファン１０２は、それぞれ回転電機１５０の構造とは独立に、それぞれ冷却機能および送風機能を確保するだけでよいので、場合によっては、それぞれの標準品等を使用することも可能となる。
【００６６】
さらに、回転電機システム２００が、回転電機１５０と外部冷却装置１００に分割できることから、配置上の制約が少なくなり、従来よりも狭い場所でも、設置可能となるケースが増える。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、回転電機の小型化および製造の低コスト化を図ることができる。
【００６８】
［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係る回転電機の接続構造の構成を示す部分縦断面図である。本第３の実施形態は、第２の実施形態の変形である。本第３の実施形態においては、回転電機システム２００は、第２の実施形態における接続構造１１０に代えて接続構造１２０を有する。その他の点では、第２の実施形態と同様である。
【００６９】
接続構造１２０は、接続管１２１、すべり部材１２２、および可撓性部材１２３を有する。
【００７０】
接続管１２１は、その第１の端部が可撓性部材１２３と同軸に可撓部材１２３に対向するように配されている。また、その第２の端部には、フランジ１２１ａが設けられており、供給配管１０３と接続可能である。また、接続管１２１は、支持部材１２５により固定支持されている。
【００７１】
すべり部材１２２は、円環状であり、一方の面は、ロータシャフト１１の端面に接触している。すべり部材１２２の他方の面は、可撓性部材１２３と結合している。すべり部材１２２としては、たとえば、黒鉛などが使用できる。すべり部材１２２は、外周を支持部材１２４により軸方向のみ移動可能に支持されている。
【００７２】
可撓性部材１２３は、たとえば、金属製のベローズである。可撓性部材１２３は、すべり部材１２２とすべり部材に対向する接続管１２１との間にあって、軸方向に圧縮された状態で設けられている。この結果、可撓性部材１２３は、接続管１２１に支持されてすべり部材１２２をロータシャフト１１の端面に押し付けている。
【００７３】
なお、本実施形態においては。軸方向流路１２は必ずしもロータシャフト１１の回転中心と同軸である必要はなく、また、１つではなく複数本でもよく、その点で、回転電機としての設計上の自由度が増す。
【００７４】
以上のように構成された本実施形態の接続構造１２０においては、すべり部材１２２が、取り外し可能であり、点検時にも容易に状態を確認することができ、また、容易に交換可能である。この結果、メンテナンスが容易となる。
【００７５】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。たとえば、実施形態においては、全閉形の回転電機の場合を例にとって示したが、全閉形に限らない。すなわち、開放形の場合であってもよい。
【００７６】
第１の実施形態においては、ロータシャフト１１の表面には、回転子鉄心１５との間に軸方向に延びる軸方向流路１１ｂが形成されている場合を例にとって示したが、たとえば、回転子巻線が設けられていても回転子での発熱が小さい場合などで、回転子鉄心部分を直接冷却しなくともよい場合には、軸方向流路１１ｂは設けなくともよい。この場合には、回転子鉄心１５に回転子鉄心内ダクト１６を形成することも必要ない。
【００７７】
さらに、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。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００７８】
１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…結合部、１１ｂ…軸方向流路、１２…軸方向流路、１３ａ…第１分岐流路、１３ｂ…第２分岐流路、１３ｃ…中央分岐流路、１５…回転子鉄心、１６…回転子鉄心内ダクト（流路）、１７…回転子巻線、１７ａ、１７ｂ…結線部、１８…空隙、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、２２ａ、２２ｂ…結線部、２３…固定子鉄心内ダクト（流路）、３０…軸受、４０…フレーム、４２ａ…第１の仕切り板、４２ｂ…第２の仕切り板、４３ａ、４３ｂ…シール部、４５…軸受ブラケット、４７…閉空間、４７ａ…内側第１空間、４７ｂ…内側第２空間、４７ｃ…仕切り外空間、４８ａ、４８ｂ…給気連通管（流路）、４８ｃ、４８ｄ、４８ｆ…給気口、４９…排出口、１００…外部冷却装置、１０１…外部冷却器、１０２…ファン、１０３…供給配管、１０４…排気配管、１１０…接続構造、１１１…接続管、１１１ａ…フランジ、１１２…シール部材、１１３…支持部材、１２０…接続構造、１２１…接続管、１２１ａ…フランジ、１２２…すべり部材、１２３…可撓性部材、１２４、１２５…支持部材、１５０…回転電機、２００…回転電機システム
【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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