(57)【要約】【課題】回転電機の効率確保を妨げずに冷却効率を確保する。【解決手段】回転電機は、ロータシャフトと回転子鉄心とを有する回転子と、軸方向に配列された複数の積層構造体２３とそれを冷却する固定子冷却構造１００と積層構造体２３を軸方向に締め付ける複数の締め付けボルト２７とを具備する円筒状の固定子鉄心と、固定子鉄心内を貫通する固定子巻線とを有する固定子と、フレームと、結合側軸受および反結合側軸受と、冷却用気体を前記固定子鉄心側に送る内扇とを備える。固定子冷却構造１００は、積層構造体２３に挟まれるダクトを形成するスペーサと、積層構造体２３のそれぞれと接するように軸方向に貫通し、熱伝導率の高い材料を用いた複数の冷却用ボルトおよび複数のナットと、積層構造体２３の外周面に密着するように配されて熱伝導率の高い材料を用いた複数の放熱板１０１とを有する。【選択図】図５
2019022296.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設けら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、それぞれが複数の電磁鋼板を有し軸方向に配列された複数の積層構造体と前記積層構造体を冷却する固定子冷却構造と前記積層構造体を軸方向に締め付ける複数の締め付けボルトとを具備する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、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結合側軸受および反結合側軸受と、
前記ロータシャフトに取り付けられて冷却用気体を前記固定子鉄心の方向に送る内扇と、
を備える回転電機であって、
前記固定子冷却構造は、
互いに軸方向に隣接する前記積層構造体に挟まれて前記冷却用気体が径方向内側から径方向外側に流れる複数のダクトのそれぞれを形成するスペーサと、
前記複数の積層構造体のそれぞれと接するように軸方向に貫通し、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の冷却用ボルトおよび前記複数の冷却用ボルトのそれぞれに螺合する複数のナットと、
前記複数の積層構造体のそれぞれの外周面に密着するように配されて、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の放熱板と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記放熱板は、外表面に放熱面積拡大部材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】
前記放熱面積拡大部材は、前記放熱板を折り曲げた形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記放熱面積拡大部材は、
前記放熱板に取り付けられたフィンと、
前記フィンの長手方向に間隔をあけて取り付けられた複数の直交板を有することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
ロータシャフトおよび回転子鉄心を有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ、固定子冷却構造とそれぞれが複数の電磁鋼板を有し軸方向に配列された複数の積層構造体と、前記積層構造体を軸方向に締め付ける複数の締め付けボルトとを具備する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、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結合側軸受および反結合側軸受と、前記ロータシャフトに取り付けられて冷却用気体を駆動する内扇と、を備える回転電機の前記固定子鉄心を冷却する固定子冷却構造であって、
互いに軸方向に隣接する前記積層構造体に挟まれて前記冷却用気体が径方向内側から径方向外側に流れる複数のダクトのそれぞれを形成するスペーサと、
前記複数の積層構造体のそれぞれと接するように軸方向に貫通し、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の冷却用ボルトおよび前記複数の冷却用ボルトのそれぞれに螺合する複数のナットと、
前記複数の積層構造体のそれぞれの外周面に密着するように配されて、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の放熱板と、
を有することを特徴とする固定子冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機および固定子冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、回転子、固定子を備えており、また、全閉形の回転電機では、通常、さらに冷却器も備えている。全閉形の回転電機においては、フレームと冷却器カバーとで閉空間を形成している。冷却器を構成する冷却管はこの閉空間内を貫通しており、冷却管の外側は、閉空間の雰囲気である。通常は、空気などの冷却用気体がこの閉空間内を循環する。
【０００３】
冷却用気体は、回転子鉄心、固定子鉄心および固定子巻線等を冷却する。冷却用気体は、冷却器において冷却される。
【０００４】
冷却器は、たとえば、冷却管内を冷却水が流れる方式の場合がある。あるいは、全閉外扇形の回転電機の場合は、回転子のロータシャフトの一端（反結合側）に外扇が設けられ、外扇により駆動された外気が、冷却器の軸方向に延びた冷却管のそれぞれの一方の開口から冷却管内に流入し、他方の開口から外部に流出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６６３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、冷却用気体は、回転子鉄心、固定子鉄心および固定子巻線等を冷却するとともに、冷却器において冷却される。特に発熱量の大きな固定子については、通常、固定子鉄心の軸方向に互いに間隔をあけて複数のダクトを設け、ダクトにおいて冷却用気体を径方向外側に流すことにより冷却効率を上げている。
【０００７】
すなわち、固定子鉄心は、通常は、たとえば、透磁率が比較的高く低価格であるケイ素鋼板などの電磁鋼板が軸方向に積層された積層構造であるので、軸方向に互いに間隔をあけた位置に、スペーサを設けて、互いに隣接する積層構造体の間に隙間を設けてダクトを形成し、固定子鉄心の径方向内側から径方向外側への流路を確保している。
【０００８】
固定子鉄心の内部では、固定子巻線からは、銅損すなわちジュール熱による発熱、積層構造体の内部では鉄損すなわち渦電流損あるいは磁気的なヒステリシス損による発熱がある。このため固定子内部では熱伝導によりその外表面に至る熱流束が生じる。したがって、冷却効率の上では、ダクトを多く設けることにより放熱のための表面積を増やすのが好ましいことになる。
【０００９】
一方、強磁性体である電磁鋼板が存在しないダクトが形成された幅の狭い空間においては、磁気抵抗が大きい。このため、トルクの確保などの電磁気的性能上は、固定子鉄心においてダクトの占める割合が小さいことが好ましい。
【００１０】
このような課題を解決する方法として、固定子鉄心を軸方向に貫通する固定子鉄心締め付け用のボルトを孔あきボルトとして、この軸方向に貫通する孔を、冷却用気体の流路とすることにより、冷却能力を向上させる方法が知られている（特許文献１参照）。この場合、冷却能力をさらに確保するために孔あきボルトの径を大きくすることは、磁力線の通路に、磁気抵抗となる径の大きなものが存在することになるため、回転電機の効率上は好ましいことではない。
【００１１】
そこで、本発明は、回転電機の効率確保に大きな影響を及ぼさずに冷却効率を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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設けら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、それぞれが複数の電磁鋼板を有し軸方向に配列された複数の積層構造体と前記積層構造体を冷却する固定子冷却構造と前記積層構造体を軸方向に締め付ける複数の締め付けボルトとを具備する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線と、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結合側軸受および反結合側軸受と、前記ロータシャフトに取り付けられて冷却用気体を前記固定子鉄心の方向に送る内扇と、を備える回転電機であって、前記固定子冷却構造は、互いに軸方向に隣接する前記積層構造体に挟まれて前記冷却用気体が径方向内側から径方向外側に流れる複数のダクトのそれぞれを形成するスペーサと、前記複数の積層構造体のそれぞれと接するように軸方向に貫通し、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の冷却用ボルトおよび前記複数の冷却用ボルトのそれぞれに螺合する複数のナットと、前記複数の積層構造体のそれぞれの外周面に密着するように配されて、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の放熱板と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、ロータシャフトおよび回転子鉄心を有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ、固定子冷却構造とそれぞれが複数の電磁鋼板を有し軸方向に配列された複数の積層構造体と、前記積層構造体を軸方向に締め付ける複数の締め付けボルトとを具備する円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、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結合側軸受および反結合側軸受と、前記ロータシャフトに取り付けられて冷却用気体を駆動する内扇と、を備える回転電機の前記固定子鉄心を冷却する固定子冷却構造であって、互いに軸方向に隣接する前記積層構造体に挟まれて前記冷却用気体が径方向内側から径方向外側に流れる複数のダクトのそれぞれを形成するスペーサと、前記複数の積層構造体のそれぞれと接するように軸方向に貫通し、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の冷却用ボルトおよび前記複数の冷却用ボルトのそれぞれに螺合する複数のナットと、前記複数の積層構造体のそれぞれの外周面に密着するように配されて、前記締め付けボルトの材料より熱伝導率の高い材料を用いた複数の放熱板と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転電機の効率確保に大きな影響を及ぼさずに冷却効率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す回転軸に沿って切断した立断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の構成を示す図３のＩＩ−ＩＩ線矢視２分の１縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の軸方向外側からみた図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視２分の１正面図である。
【図４】第１の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造を示す図２のＩＶ−ＩＶ線矢視２分の１断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造の構成を説明するための回転軸に垂直方向に切断した固定子の部分断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造の作用を説明するための図５のＶＩ−ＶＩ線矢視方向に沿った固定子の部分断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造の作用を説明するための図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視方向に沿った固定子の部分断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造の構成を説明するための回転軸に垂直方向に切断した固定子の部分断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造の変形例の構成を説明するための回転軸に垂直方向に切断した固定子の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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固定子冷却構造について説明する。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。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る回転電機の構成を示す回転軸に沿って切断した立断面図である。回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、および固定子冷却構造１００（図２、図５）を有する。
【００１８】
回転子１０は、回転軸方向に水平に延びて反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂによって回転可能に支持されたロータシャフト１１、およびロータシャフト１１の径方向外側に設けられた回転子鉄心１２を有する。
【００１９】
ロータシャフト１１の一方の端部には、駆動対象や原動機などの結合対象と機械的に結合するためのたとえばフランジなどのカップリング部１１ａが形成されている。なお、以下、回転軸に平行な２つの方向のうち、回転子鉄心１２から反結合側軸受３０ａに向かう方向（図１の右方向）を反結合側方向、回転子鉄心１２から結合側軸受３０ｂに向かう方向（図１の左方向）を結合側方向と呼ぶこととする。
【００２０】
ロータシャフト１１には、回転子鉄心１２の軸方向の両外側であってそれぞれ反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂの内側に内扇５１ａおよび内扇５１ｂが取り付けられている。
【００２１】
固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側にアニュラス状の空間であるギャップ１８を介して設けられた円筒状の固定子鉄心２１、および固定子鉄心２１の径方向内側表面近傍を回転軸方向に貫通し周方向に互いに間隔をおいて配された固定子巻線２２を有する。
【００２２】
フレーム４０は、固定子２０および回転子鉄心１２を収納するように、これらの径方向外側を囲んでいる。フレーム４０の回転軸方向の両側には、反結合側軸受ブラケット４５ａおよび結合側軸受ブラケット４５ｂが設けられており、それぞれ反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂを固定支持している。
【００２３】
フレーム４０の上部には、冷却器６０が設けられている。冷却器６０は、複数の冷却管６１、これらの冷却管６１を収納する冷却器カバー６３、端板６２ａ、６２ｂおよびガイド板６６ａ、６６ｂを有する。端板６２ａ、６２ｂは冷却器カバー６３の回転軸方向の両側に設けられている。
【００２４】
複数の冷却管６１は、互いに並列に配され回転軸方向に延びている。それぞれの冷却管６１は、両端が端板６２ａ、６２ｂを貫通し、端板６２ａ、６２ｂにより固定支持されている。それぞれの冷却管６１の両端は開口している。
【００２５】
ロータシャフト１１の反結合側方向の端部近傍には、当該回転電機２００を自ら冷却するために、外扇５５が設けられている。フレーム４０および端板６２ａには、外扇５５を覆うように外扇カバー５６が取り付けられている。外扇カバー５６には、外気の取り入れ口である流入口５６ａが形成されている。外扇カバー５６内の空間は、それぞれの冷却管６１の内部に連通している。
【００２６】
フレーム４０、反結合側軸受ブラケット４５ａ、結合側軸受ブラケット４５ｂ、冷却器カバー６３、および端板６２ａ、６２ｂは、互いに相俟って閉空間４０ａを形成する。また、冷却器６０においては、冷却管６１も閉空間４０ａを形成する要素であり、冷却管６１の外側が閉空間４０ａの一部となっている。閉空間４０ａを構成するフレーム４０内の空間と冷却器カバー６３内の空間とは、冷却器入口開口６４および冷却器出口開口６５ａ、６５ｂで連通している。
【００２７】
閉空間４０ａ内は、たとえば空気などの冷却用気体により満たされている。冷却用気体は、内扇５１ａ、５１ｂに駆動されて、閉空間４０ａ内を循環する。内扇５１ａ、５１ｂにより駆動された冷却用気体は、軸方向の両側から回転子鉄心１２および固定子２０に流入する。
【００２８】
回転子鉄心１２および固定子２０を通過してこれらを冷却した冷却用気体は、固定子鉄心径方向外側空間４１に流出し、冷却器入口開口６４を経由して、冷却器６０に流入する。冷却器６０に流入した冷却用気体は、冷却器カバー６３内でガイド板６６ａとガイド板６６ｂとの間を、複数の冷却管６１の外表面で冷却されながら、冷却管６１の外側を通過する。その後、冷却器カバー６３内の上部連通空間６７で方向を転換して、２方向に分離する。
【００２９】
反結合側方向に方向転換した冷却用気体は、さらに下方に方向転換し、ガイド板６６ａと端板６２ａの間の複数の冷却管６１の外表面で冷却されながら、冷却管６１の外側を通過し、その後、冷却器出口開口６５ａを経由して冷却器６０から流出する。冷却器６０から流出した冷却用気体は、フレーム４０内に流入し、内扇５１ａに流入する。
【００３０】
結合側方向に方向転換した冷却用気体は、さらに下方に方向転換し、ガイド板６６ｂと端板６２ｂの間の複数の冷却管６１の外表面で冷却されながら、冷却管６１の外側を通過し、その後、冷却器出口開口６５ｂを経由して冷却器６０から流出する。冷却器６０から流出した冷却用気体は、フレーム４０内に流入し、内扇５１ｂに流入する。
【００３１】
図２は、固定子鉄心の構成を示す図３のＩＩ−ＩＩ線矢視２分の１縦断面図である。また、図３は、固定子鉄心の軸方向外側からみた図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視２分の１正面図である。いずれも固定子鉄心２１の上半部分を示している。
【００３２】
固定子鉄心２１は、複数の積層構造体２３、軸方向に積層された複数の積層構造体２３を軸方向の両側から挟む２枚の端部締め付け板２５、端部締め付け板２５を締め付ける複数の締め付けボルト２７およびナット２７ａ、ならびに固定子冷却構造１００を有する。複数の積層構造体２３のそれぞれは、軸方向に積層された強磁性体であるたとえばケイ素鋼板などの複数の電磁鋼板を有する。
【００３３】
固定子冷却構造１００は、複数の冷却用ボルト２８およびナット２８ａ、積層構造体２３間にダクト２４ａを形成する複数のスペーサ２４（図４）、および放熱板１０１（図５）を有する。冷却用ボルト２８および放熱板１０１の材質は、たとえばアルミニウムあるいは銅などの熱的に良導体、すなわち、鉄などの構造材料に比べて熱伝導率の高い材料である。なお、図２において、放熱板１０１の図示を省略している。
【００３４】
軸方向に積層されることにより積層構造体２３を構成する複数の電磁鋼板は、それぞれが、中央に回転子１０が貫通する円形の開口が形成された孔明き円板である。互いに隣接する積層構造体２３は、軸方向に間隙を有する空間であるダクト２４ａを形成する。それぞれのダクト２４ａは、スペーサ２４により軸方向の間隙寸法が維持されている。ダクト２４ａは、ギャップ１８に流入した冷却用気体、あるいは回転子鉄心１２から径方向に流出した冷却用気体が、径方向内側から径方向外側に流れる流路となる。
【００３５】
２枚の端部締め付け板２５は、中央に、積層構造体２３を構成する電磁鋼板の開口よりは大きく、かつ電磁鋼板の外径よりは小さな径の円形の開口が形成された孔明き円板である。端部締め付け板２５には、円周方向に互いに間隔をあけて、締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８が交互に貫通している。締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８は、それぞれの積層構造体２３の径方向の表面を軸方向に貫通し周方向に互いに間隔をもって形成された溝２１ｃ（図５）に沿って、溝２１ｃに密着するように配されている。
【００３６】
複数の締め付けボルト２７およびそれぞれに対応するナット２７ａは、端部締め付け板２５を介して、固定子鉄心２１を軸方向の両側から締め付けるので、本数は、それぞれの締め付けボルト２７の強度と、固定子鉄心２１からの反力とを考慮して決められる。
【００３７】
図３に示すように、締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８は交互に配されている。ただし、これに限定されない。端部締め付け板２５の強度が問題なく、また、寸法的に成立するならば、互いに隣接する締め付けボルト２７どうしの間に、２本またはそれ以上の冷却用ボルト２８を配することでもよい。
【００３８】
図３でも示されているが、前述のように、締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８の貫通位置は、それぞれの中心位置が、積層構造体２３の径方向外周面とほぼ同じ位置となっている。これは、固定子鉄心２１において、磁力線が通過する領域に、締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８のように磁気的な抵抗となるものができるだけ存在しないようにするためである。ただし、磁気的な性能上、問題が無ければ、冷却用ボルト２８は、より温度の高い領域である固定子鉄心２１の径方向内側に配されることが、冷却性能上は好ましい。
【００３９】
積層構造体２３の径方向内側には、それぞれ軸方向に延びた複数のスロット２１ｂが、周方向に互いに間隔をあけて形成されている。また、この結果、複数のティース２１ａが形成されている。それぞれのスロット２１ｂには、固定子巻線２２の導体（図示せず）が配される。
【００４０】
積層構造体２３のうち軸方向に最も外側のものと、端部締め付け板２５との間には、孔明き円板状の端部押さえ２６が配されている。端部押さえ２６は径方向内側に複数の突起を有し、それぞれが、ティース２１ａの端部を軸方向内側に押すようになっている。なお、端部押さえ２６は、端部締め付け板２５より径方向内側部分が端部締め付け板２５と一体に形成されている方式でもよい。
【００４１】
図４は、固定子冷却構造を示す図２のＩＶ−ＩＶ線矢視２分の１断面図である。軸方向に垂直な断面でダクト２４ａの位置で切断した断面を示している。積層構造体２３を構成する軸方向端部の電磁鋼板には、径方向に延びて放射状に配列された複数のスペーサ２４が取り付けられている。各スペーサの周方向の角度位置は、締め付けボルト２７が設けられている角度位置であり、これらに挟まれたそれぞれの角度領域を、径方向内側から外側に冷却用気体が流れる。なお、図４において、放熱板１０１の図示を省略している。
【００４２】
図５は、固定子冷却構造の構成を説明するための回転軸に垂直方向に切断した固定子の部分断面図である。
【００４３】
固定子鉄心２１の径方向表面には、前述のように、周方向に間隔をおいて配されて、軸方向に延びた複数の溝２１ｃが形成されている。これらの溝２１ｃに嵌合するように、固定子鉄心２１の径方向外側には、締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８のいずれかが配されている。
【００４４】
締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８が取り付けられた状態の固定子鉄心２１の積層構造体２３の径方向外側表面を周方向に密着して周方向全体を覆うように、放熱板１０１が設けられている。放熱板１０１は、積層構造体２３に密着するように形成された積層構造体密着部１０１ａと、締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８が設けられている箇所で締め付けボルト２７および冷却用ボルト２８の外面に密着するように形成されているボルト密着部１０１ｂを有する。
【００４５】
放熱板１０１は、固定子鉄心２１の径方向外周面に密着するような形状に成形加工されている。放熱板１０１は、その形状に固定されていてもよいし、あるいは他の構造材料よりも弾性的な材料を使用し、固定子鉄心２１の径方向外周面に密着することでもよい。また、必要に応じて、周方向に分割し、固定子鉄心２１の外周に周方向に並べて装着した後に、たとえばボルトとナットにより、あるいはロー付や溶接により結合させてもよい。
【００４６】
図６は、固定子冷却構造の作用を説明するための図５のＶＩ−ＶＩ線矢視方向に沿った固定子の部分断面図である。また、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視方向に沿った固定子の部分断面図である。
【００４７】
なお、ダクト２４ａの軸方向の幅を確保するスペーサの図示は省略している。実線は冷却用気体の流れ方向を示す。また、破線矢印は、固定子鉄心２１中に発生する熱の移動方向を示す。
【００４８】
互いに隣接する積層構造体２３間にはダクト２４ａが形成されている。図６に示すように、放熱板１０１が設けられている軸方向の範囲は、軸方向に積層構造体２３が設けられている範囲である。
【００４９】
固定子２０で発生した熱の一部は、ダクト２４ａを流れる冷却用気体によって除去されるが、発生した熱を全て除去できるわけではない。
【００５０】
積層構造体２３は、複数の電磁鋼板がたとえば絶縁膜などを介して軸方向に積層されており、基本的に熱の流れは、それぞれの電磁鋼板の内部での熱移動が主である。また、ジュール熱が発生する固定子巻線２２用の導体が径方向内側に配されている。放熱可能なのは径方向外側であるため、固定子鉄心２１内の温度分布は、基本的に径方向外側になるほど低くなる。したがって、図６の破線矢印Ｈ１で示すように、熱は、主として、径方向内側から外側へ移動する。
【００５１】
径方向外側に配された冷却用ボルト２８は、軸方向に、積層構造体２３に接する高温の領域とダクト２４ａ内に開放された低温の領域とに、交互に接している。積層構造体２３の内部を破線矢印Ｈ１の方向に移動してきた熱の一部は、冷却用ボルト２８に到達すると、破線矢印Ｈ２およびＨ３のように、冷却用ボルト２８内を、ダクト２４ａ内に開放された低温側に移動する。
【００５２】
冷却用ボルト２８内を破線矢印Ｈ２およびＨ３のように低温側に移動した熱はそれぞれ、ダクト２４ａ内を流れる冷却用気体により冷却され、破線矢印Ｈ４およびＨ５のように、固定子鉄心径方向外側空間４１内に放散される。
【００５３】
また、積層構造体２３の内部を破線矢印Ｈ１の方向に移動し積層構造体２３の径方向の外周面に到達した熱の一部、および、積層構造体２３から冷却用ボルト２８に移動した熱の一部は、それぞれに密着している放熱板１０１に移動する。放熱板１０１に移動した熱は周方向にも広がりながら、周方向全体から固定子鉄心径方向外側空間４１内に放散される。
【００５４】
以上のように、本実施形態における固定子冷却構造１００においては、固定子鉄心２１の外面に冷却用ボルト２８が設けられ、さらに積層構造体２３の外周面に放熱板１０１が設けられていることにより、固定子２０で発生した熱の除去を増進させることができる。この結果、回転電機の効率確保に大きな影響を及ぼさずに冷却効率を確保することができる。
【００５５】
［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造の構成を説明するための回転軸に垂直方向に切断した部分断面図である。
【００５６】
本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態における放熱板１０２には、第１の実施形態における放熱板１０１と同様に、積層構造体密着部１０１ａとボルト密着部１０１ｂを有するが、さらに、放熱面積拡大部材１０３としてフィン１０２ａを有する。その他の点では、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
フィン１０２ａは、積層構造体密着部１０１ａから径方向外側に広がっている。なお、フィン１０２ａは、ボルト密着部１０１ｂから広がっていてもよく、あるいは、積層構造体密着部１０１ａおよびボルト密着部１０１ｂの両方から広がっていてもよい。
【００５８】
また、図８で示す例では、フィン１０２ａは、積層構造体密着部１０１ａと連続する部材であり、外側に折り曲げて形成されている。
【００５９】
フィン１０２ａは、この例に限らない。例えば、板材を積層構造体密着部１０１ａおよびボルト密着部１０１ｂのいずれかあるいは両者に接合させてもよい。また、放熱面積拡大部材１０３としてのフィン１０２ａを、２枚以上の複数折としてもよい。
【００６０】
図９は、第２の実施形態に係る回転電機の固定子冷却構造の変形例の構成を説明するための回転軸に垂直方向に切断した固定子の部分断面図である。図９に示すように、放熱面積拡大部材１０３として、フィン１０２ａに、さらにこれに直交するように直交板１０２ｂを、フィン１０２ａの長手方向に沿って互いに間隔をおいて設けてもよい。
【００６１】
以上のように構成された本実施形態においては、放熱面積拡大部材１０３からの放熱の寄与により、固定子２０で発生した熱の除去をさらに増進させることができる。
【００６２】
［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、実施形態では、回転電機が横型の場合を示したが、これに限定されず、立形の場合であってもよい。また、実施形態では、回転電機が、全閉外扇形の場合を示したが、これに限定されず、開放型の場合であってもよい。
【００６３】
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】
【００６４】
１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…カップリング部、１２…回転子鉄心、１８…ギャップ、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２１ａ…ティース、２１ｂ…スロット、２１ｃ…溝、２２…固定子巻線，２３…積層構造体、２４…スペーサ、２４ａ…ダクト、２５…端部締め付け板、２６…端部押さえ、２７…締め付けボルト、２７ａ…ナット、２８…冷却用ボルト、２８ａ…ナット、３０ａ…反結合側軸受、３０ｂ…結合側軸受、４０…フレーム、４０ａ…閉空間、４１…固定子鉄心径方向外側空間、４５ａ…反結合側軸受ブラケット、４５ｂ…結合側軸受ブラケット、５１ａ、５１ｂ…内扇、５５…外扇、５６…外扇カバー、５６ａ…流入口、６０…冷却器、６１…冷却管、６２ａ、６２ｂ…端板、６３…冷却器カバー、６４…冷却器入口開口、６５ａ、６５ｂ…冷却器出口開口、６６ａ、６６ｂ…ガイド板、６７…上部連通空間、１００…固定子冷却構造、１０１…放熱板、１０１ａ…積層構造体密着部、１０１ｂ…ボルト密着部、１０２…放熱板、１０２ａ…フィン、１０２ｂ…直交板、１０３…放熱面積拡大部材、２００…回転電機
【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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