(57)【要約】  回転子および回転子を備えている発電電動機械が開示されている。回転子は、半径方向で回転子本体の周りに配置されている複数の軸方向伸張スロットを有する回転子本体と、複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの内に位置している少なくとも１つのターンを有する少なくとも１つのコイルとを備えている。回転子は、回転子本体に配置されている複数のサブスロットであって、各サブスロットは、回転子本体の回転軸と平行な回転子本体を通って軸方向に伸びて、スロットの半径方向内側端と流体連通するようになっている複数のサブスロットと、スロットに配置されている少なくとも１つのターンを冷却するための各軸方向伸張スロットに沿って実質的に半径方向で外側に伸びる通路と、スロット内で少なくとも１つのターンを保持するためのスロットのそれぞれにおける保持部材と、をさらに備えている。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向で回転子本体（３００）の周りに配置されている複数の軸方向伸張スロットを有している前記回転子本体（３００）と、
前記複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの内に位置している少なくとも１つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）を有する少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）と、
前記回転子本体（３００）に配置されている複数のサブスロット（１６０）であって、各サブスロット（１６０）が、前記回転子本体（３００）の回転軸と実質的に平行な前記回転子本体（３００）を通って軸方向に伸びて、スロット（１４０）の半径方向内側端と流体連通するようになっている、複数のサブスロット（１６０）と、
前記スロット（１４０）に配置されている前記複数のターン（１３１、１３２、１３３、１３４）を冷却するための各軸方向伸張スロットに沿って実質的に半径方向で外側に伸びている通路（１５５）と、
前記スロット（１４０）内の前記複数のターン（１３１、１３２、１３３、１３４）を保持するための前記スロット（１４０）のそれぞれにおける保持部材（１５０）と、
を備えている回転子（１２０）。
【請求項２】
前記通路（１５５）は、少なくとも１つのオフセット（１５６）をさらに備えており、前記少なくとも１つのオフセット（１５６）は、前記通路（１５５）を通る流路に屈曲を含んでいる、請求項１に記載の回転子（１２０）。
【請求項３】
前記通路（１５５）は、前記通路（１５５）の周りに配置されている絶縁筒（１８１）をさらに備えており、
前記通路（１５５）は、
前記少なくとも１つのサブスロット（１６０）と前記少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）との間の接点（Ｅ）、
前記少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）と前記保持部材（１５０）との間の接点（Ａ、Ｂ）、または
第１ターン（１３１）と第２ターン（１３２）との間の接点（Ｃ、Ｄ）であって、前記少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）が、少なくとも２つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）をさらに備えており、前記第２ターン（１３２）が、半径方向で前記第１ターン（１３１）の外側にある接点（Ｃ、Ｄ）、の少なくとも１つに最も近い、請求項１に記載の回転子（１２０）。
【請求項４】
絶縁板（１８２）の中央を通って配置されている通路（１５５）を有する前記絶縁板（１８２）を、さらに備えており、
前記絶縁板（１８２）は、前記絶縁筒（１８１）の縦軸を実質的に二分するように配置されている、請求項３に記載の回転子（１２０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）のそれぞれは、前記複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの中央平面に沿って実質的に二分されており、二分された前記ターン（１３１、１３２、１３３、１３４）のそれぞれの合わせ面に、表面積を増加させるための複数の乱流生成刻み目（１９０）を備えており、
前記通路（１５５）を通り抜けるガスは、前記乱流生成刻み目（１９０）を通り抜ける、請求項１に記載の回転子（１２０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）のそれぞれは、前記複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの中央平面に沿って実質的に二分されており、二分された前記ターン（１３１）のそれぞれの各半分（１３１Ａ、１３１Ｂ）は、絶縁材料（１７５）で覆われており、
前記絶縁材料（１７５）は、二分された前記ターン（１３１）のそれぞれの各半分（１３１Ａ、１３１Ｂ）の合わせ面の部分から取り除かれており、
前記回転子（１２０）は、二分された前記ターン（１３１）のそれぞれの各半分（１３１Ａ、１３１Ｂ）の前記合わせ面の間に配置されている導電性スペーサー（１８５）をさらに備えており、
前記導電性スペーサー（１８５）は、表面積を増加させるための複数の乱流生成刻み目（１９０）を備えており、
前記通路（１５５）を通り抜けるガスは、前記乱流生成刻み目（１９０）を通り抜ける、請求項１に記載の回転子（１２０）。
【請求項７】
前記保持部材（１５０）は、楔を備えており、
前記楔は、半径方向内向面上の凹部（２１０）をさらに備えている、請求項１に記載の回転子（１２０）。
【請求項８】
前記通路（１５５）は、前記スロット（１４０）の少なくとも１つの外面に沿って配置されている一対の横ダクト（２２０）をさらに備えており、前記一対の横ダクト（２２０）のそれぞれは、前記サブスロット（１６０）と流体連通している、請求項１に記載の回転子（１２０）。
【請求項９】
前記回転子本体（３００）は、
薄板積み重ねであって、前記薄板積み重ねが、複数の積み重ねられた薄板（４００）を備えており、各薄板（４００）が第１厚さを有している、薄板積み重ねと、
前記薄板積み重ね内の少なくとも１つの孔を縦方向に通り抜ける少なくとも１つの中央穴スタッド部材（５００）と、
をさらに備えている、請求項１に記載の回転子（１２０）。
【請求項１０】
前記複数のサブスロット（１６０）は、前記薄板積み重ね内の各薄板（４００）における環状隙間（５２０）をさらに備えており、前記環状隙間（５２０）は、前記回転子本体（３００）の外径と実質的に同心であり、
前記環状隙間（５２０）は、少なくとも１つの薄板（４００）における半径方向伸張通路によって前記スロット（１４０）のそれぞれと流体連通している、請求項９に記載の回転子（１２０）。
【請求項１１】
前記複数のサブスロット（１６０）は、前記薄板積み重ねにおける複数の軸方向伸張開口（５３０）をさらに備えており、前記軸方向伸張開口（５３０）は、前記回転子本体（３００）を軸方向で通り抜ける中央穴スタッド部材（５００）の周りに配置されており、
前記スロット（１４０）のそれぞれは、少なくとも１つの薄板（４００）における半径方向伸張通路によって前記少なくとも１つの軸方向伸張開口（５３０）との流体連通を維持されている、請求項９に記載の回転子（１２０）。
【請求項１２】
回転子（１２０）であって、
半径方向で回転子本体（３００）の周りに配置されている複数の軸方向伸張スロットを有している前記回転子本体（３００）と、
前記複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの内に位置している少なくとも１つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）を有する少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）と、
前記回転子本体（３００）に配置されている複数のサブスロット（１６０）であって、各サブスロット（１６０）が、前記回転子本体（３００）の回転軸と平行な前記回転子本体（３００）を通って軸方向に伸びて、スロット（１４０）の半径方向内側端と流体連通するようになっている、複数のサブスロット（１６０）と、
前記スロット（１４０）に配置されている前記複数のターン（１３１、１３２、１３３、１３４）を冷却するための各軸方向伸張スロットに沿って実質的に半径方向で外側に伸びている通路（１５５）と、
前記スロット（１４０）内の前記複数のターン（１３１、１３２、１３３、１３４）を保持するための前記スロット（１４０）のそれぞれにおける保持部材（１５０）と、
を備えている回転子（１２０）と、
前記回転子（１２０）を囲んでいる固定子（２４０）と、
を備えている発電電動機械（２００）。
【請求項１３】
前記通路（１５５）は、少なくとも１つのオフセット（１５６）をさらに備えており、
前記少なくとも１つのオフセット（１５６）は、前記通路（１５５）を通る流路に屈曲を含んでいる、請求項１２に記載の発電電動機械（２００）。
【請求項１４】
前記通路（１５５）は、前記通路（１５５）の周りに配置されている絶縁筒（１８１）をさらに備えており、
前記通路（１５５）は、
前記少なくとも１つのサブスロット（１６０）と前記少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）との間の接点（Ｅ）、
前記少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）と前記保持部材（１５０）との間の接点（Ａ、Ｂ）、または
第１ターン（１３１）と第２ターン（１３２）との間の接点（Ｃ、Ｄ）であって、前記少なくとも１つのコイル（１３５、１３６）が、少なくとも２つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）をさらに備えており、前記第２ターン（１３２）が、半径方向で前記第１ターン（１３１）の外側にある接点（Ｃ、Ｄ）、の少なくとも１つに最も近い、請求項１２に記載の発電電動機械（２００）。
【請求項１５】
絶縁板（１８２）の中央を通って配置されている通路（１５５）を有する前記絶縁板（１８２）を、さらに備えており、
前記絶縁板（１８２）は、前記絶縁筒（１８１）の縦軸を実質的に二分するように配置されている、請求項１４に記載の発電電動機械（２００）。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）のそれぞれは、前記回転子（１２０）の中央平面に沿って二分されており、二分された前記ターン（１３１、１３２、１３３、１３４）のそれぞれの合わせ面に、表面積を増加させるための複数の乱流生成刻み目（１９０）を備えており、
前記通路（１５５）を通り抜けるガスは、前記乱流生成刻み目（１９０）を通り抜ける、請求項１２に記載の発電電動機械（２００）。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのターン（１３１、１３２、１３３、１３４）のそれぞれは、前記複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの中央平面に沿って実質的に二分されており、少なくとも１つの二分された前記ターン（１３１）のそれぞれの各半分（１３１Ａ、１３１Ｂ）は、絶縁材料（１７５）で覆われており、
前記絶縁材料（１７５）は、少なくとも１つの二分された前記ターン（１３１）のそれぞれの各半分（１３１Ａ、１３１Ｂ）の合わせ面の部分から取り除かれており、
前記回転子（１２０）は、少なくとも１つの二分された前記ターン（１３１）のそれぞれの各半分（１３１Ａ、１３１Ｂ）の前記合わせ面の間に配置されている導電性スペーサー（１８５）をさらに備えており、
前記導電性スペーサー（１８５）は、表面積を増加させるための複数の乱流生成刻み目（１９０）を備えており、
前記通路（１５５）を通り抜けるガスは、前記乱流生成刻み目（１９０）を通り抜ける、請求項１２に記載の発電電動機械（２００）。
【請求項１８】
前記保持部材（１５０）は、楔を備えており、
前記楔は、半径方向内向面上の凹部（２１０）をさらに備えている、請求項１２に記載の発電電動機械（２００）。
【請求項１９】
前記回転子本体（３００）は、
薄板積み重ねであって、前記積み重ねが、複数の積み重ねられた薄板（４００）を備えており、各薄板（４００）が第１厚さを有している、薄板積み重ねと、
前記薄板積み重ね内の少なくとも１つの孔を縦方向に通り抜ける少なくとも１つの中央穴スタッド部材（５００）と、
をさらに備えている、請求項１２に記載の発電電動機械（２００）。
【請求項２０】
前記発電電動機械（２００）は、二重給電誘導機である、請求項１２に記載の発電電動機械（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、発電機（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、特に高電圧で作動する発電機のような、発電電動機械（ｄｙｎａｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｃｈｉｎｅ）用の回転子に関する。より詳しくは、本発明は、改善された通風および沿面条件を含むような発電電動機械用の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の大きな高速発電機は、典型的には、固定子および回転子を備えており、回転子は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するように、固定子内で、縦軸（Ｚ軸、図１を参照せよ）の周りで回転する。固定子は、典型的には、電力が出力される巻線を備えている。
【０００３】
回転子は、回転子本体の外周の周りで半径方向にカットスロット（ｃｕｔ  ｓｌｏｔ）を備えており、回転子は、回転子本体に沿って軸方向に伸びている。これらのスロットは、電流を運ぶための回転子界磁巻線を形成するコイルを含んでいる。回転子界磁巻線は、多数の異なる保持部材の１つを用いて遠心力に対して定位置に支持されており、保持部材は、例えば、スロット表面に重みがかかるコイル楔を備えている。回転子本体の軸方向端を越えて伸びるコイルの領域は、巻線端と呼ばれており、保持リングによって遠心力に対して支持されている。
【０００４】
二重給電誘導機のようないくつかの回転子の適用は、従来の同期機におけるＤＣ回転子よりも高い所要電力となる。これらの機械では、ＤＣ巻線は、回転子の外周の周りで均一に間隔が設けられている（ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ  ｐｉｔｃｈｅｄ）二相または三相の巻線と取り替えられている。コイルは、例えば、約５，０００ボルト以内のような比較的高電圧で、作動する。可変周波数発電機（ＶＦＧ）におけるそれらの命令での電圧は、非常に高い絶縁および冷却の要求をもたらす。これは、コイルが機械の合計電力の大部分を運ぶためである。したがって、それらは、必要な熱除去能力を提供するために、通風通路に割り付けられた追加空間を有するより大きな導電性（通常は銅の）断面を必要とする。より大きな銅コイル断面は、回転する回転子に固有の遠心力によって増幅されて、重みを増し、それにより例えば、コイルを定位置に保つ回転子楔への構造上の要求を増加させる。コイル断面を減少させる１つの方法は、冷却ガスがコイルと直接的に接触する構成において、コイルを直接的に冷やすことである。そのような設計は、冷却ガスの進入および退出を可能にする複数の場所を備えていなければならない。これは、コイルの周りの絶縁における開口を必要とし、この開口は、フラッシュオーバーを防ぐように、適切な電気的沿面のための要件を導入する。しかし、必要な絶縁を提供するために沿面ブロックの大きさを増加させることは、巻線端および他の構造部品のためのスロットにおいて利用可能な半径方向スペースを減少させるという不適当な効果を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６４５９１８０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本開示の第１の態様は、半径方向で回転子本体の周りに配置されている複数の軸方向伸張スロットを有する回転子本体と、複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの中に位置する少なくとも１つのターンを有する少なくとも１つのコイルと、を備えている回転子を提供する。各サブスロットが、回転子本体の回転軸と実質的に平行な回転子本体を通って軸方向に伸びて、スロットの半径方向内側端と流体連通するように、複数のサブスロットが、回転子本体に配置されている。通路は、スロットに配置されている複数のターンを冷却するための各軸方向伸張スロットに沿って、実質的に半径方向で外側に伸びている。スロットのそれぞれにおける保持部材は、スロット内で複数のターンを保持する。
【０００７】
本開示の第２の態様は、回転子を備えている電気機械を提供しており、回転子が、半径方向で回転子本体の周りに配置されている複数の軸方向伸張スロットを有する回転子本体と、複数の軸方向伸張スロットのそれぞれの中に位置する少なくとも１つのターンを有する少なくとも１つのコイルと、各サブスロットが、回転子本体の回転軸と平行な回転子本体を通って軸方向に伸びて、スロットの半径方向内側端と流体連通するように、複数のサブスロットが回転子本体に配置されている複数のサブスロットと、スロットに配置されている複数のターンを冷却するための各軸方向伸張スロットに沿って、実質的に半径方向で外側に伸びている通路と、を備えている。保持部材は、保持部材は、スロット内で複数のターンを保持するためのスロットのそれぞれに位置している。
【０００８】
本発明の、これらのまたは他の態様、利点、および顕著な特徴は、詳細な説明から明らかになるだろう。詳細な説明は、同じ部分が図面を通じて同じ参照符号で示されている添付図面と併用され、本発明の実施形態を開示している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】後の図で使用される円柱座標を含む、回転子の三次元の斜視図である。
【図２】回転子の一部の三次元図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回転子および固定子を有する発電機の横断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る、Ｒ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図８のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る、Ｒ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図８のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態に係る、Ｒ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図８のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態に係る、Ｒ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図８のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るＲ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図１１のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るＲ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図１１のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るＲ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図１１のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るＲ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図１１のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係るＲ−θ平面およびＲ−Ｚ平面に沿う図１１のスロットにおけるコイルの横断面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図１９】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図２０】本発明の実施形態に係るスロット１４０（図２）の横断面図である。
【図２１】本発明の実施形態に係る回転子の部分の横断面図である。
【図２２】本発明の実施形態に係る回転子の部分の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の図面が必ずしも縮尺にしたがっていないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを図示するように意図されており、したがって、本開示の範囲を制限するものとして考慮されるべきではない。図面において、同じ番号は、図面間での同じ要素を示している。
【００１１】
本発明の少なくとも１つの実施形態が、発電電動機械の作動に関するその適用を参照して、以下で説明されている。本発明の実施形態は、２極同期発電機であってもよい発電機の形態で、発電電動機械に関連して説明されているにもかかわらず、その教示が他の電気機械に等しく適用可能であることが理解される。他の電気機械は、他の種類の発電機、例えば、４以上の極を有する発電機、三相の回転子巻線を有する非同期発電機、可変周波数発電機（ＶＦＧ）のような二重給電誘導機、およびモーターを含むが、これらに限定されるものではない。さらに、本発明の少なくとも１つの実施形態は、呼び径（ｎｏｍｉｎａｌ  ｓｉｚｅ）を参照して以下で説明されており、一組の呼び寸法（ｎｏｍｉｎａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）を含んでいる。しかし、本発明が任意の適切な発電機および／またはモーターに同様に適用可能であることは、当業者にとって明白であるに違いない。さらに、本発明が呼び径および／または呼び寸法の様々な尺度（ｓｃａｌｅ）に同様に適用可能であることは、当業者にとって明白であるに違いない。
【００１２】
上に示されているように、本発明の態様は、回転子コイルに対する通風および電気的沿面（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｒｅｅｐａｇｅ）を改善した回転子および電気機械を、提供する。図１〜図２２は、回転子１２０の異なる態様、特に、１つ以上のオフセット冷却通路、絶縁挿入物、および、ここで図面を参照して説明されている他の特徴を提供する構成を、示している。
【００１３】
図１は、本発明のさらなる態様および実施形態を説明するのに使用される円柱座標を含む、回転子１２０の斜視図を示している。図２は、スピンドル１００およびスピンドル１００の周りに配置されているコイル１３０の群を備えている、回転子１２０の追加的な詳細を示している。コイル１３０の各群は、複数のスロット１４０内に含まれていてもよく、回転子本体の周りで半径方向に配置されており、回転子１２０に沿って軸方向に伸びている。さらに、コイル１３０の各群は、コイル１３０を冷却するのを助けるように、複数のダクト１１０を含んでもよい。各スロット１４０は、コイル１３０を備えており、コイル１３０は、回転子界磁巻線を形成する。
【００１４】
図３は、固定子２４０、および固定子２４０内に位置する回転子１２０を備えている発電電動機械２００の横断面の概略図を示している。固定子２４０は、コイル２４５の群を備えており、既知のまたは後に開発されるいかなる固定子構造を備えてもよい。示されているように、回転子１２０は、スピンドル１００、およびスピンドル１００の周りに配置されているコイル１３０の群を有してもよい。スピンドル１００は、例えば鉄または鋼から作られてもよい。回転子１２０は、固定子２４０内で縦方向またはＺ軸２５０の周りで回転する。回転子１２０は、さらに回転子本体３００を備えており、回転子本体３００は、多重極磁心を備えている。図３に描かれている回転子１２０の実施形態では、磁心は２極を備えているが、これは、多数の可能な実施形態のうちのたった１つである。
【００１５】
図４Ａ〜図４Ｃに示されているように、１つの実施形態では、ターン（ｔｕｒｎ）１３１、１３２、１３３、１３４を有するコイル１３５、１３６は、保持部材１５０によって、スロット（ｓｌｏｔ）１４０内で定位置に保持されてもよい。保持部材１５０は、例えば、スチール合金で作られていてもよい楔を備えてもよい。図４Ａに示されているように、２つのターンをそれぞれ有する第１および第２コイル１３５、１３６が設けられてもよく、第１コイル１３５が半径方向で第２コイル１３６の外側に配置されるように、配置されてもよい。第１コイル１３５は、第１および第２ターン１３１、１３２を備えていてもよく、第２コイル１３６は、さらに第３および第４ターン１３３、１３４を備えていてもよい。さらなる実施形態では、２つ以上のコイルが設けられてもよく、および／または１つのコイルにつき２つ以上のターンが設けられてもよい。図４Ｂに示されているように、別の実施形態では、それぞれ１つのターンを有する第１および第２コイル１３５、１３６が設けられてもよく、さらに第１コイル１３５が半径方向で第２コイル１３６の外側に配置されるように、配置されてもよい。第１コイル１３５は、第１ターン１３１を備えていてもよく、第２コイル１３６は、第２ターン１３２を備えていてもよい。以前に述べたように、さらなる実施形態では、２つ以上のコイルが設けられてもよい。図４Ｃに示されているように、さらに実施形態では、２つのターンを有する第１コイル１３５が設けられてもよい。第１コイル１３５は、第１ターン１３１および第２ターン１３２を備えていてもよく、第１ターン１３１が半径方向で第２ターン１３２の外側に配置されるように、配置されてもよい。以前に述べたように、さらなる実施形態では、２つ以上のターンが、第１コイル１３５に設けられてもよい。
【００１６】
図４Ａ〜図４Ｃに示される実施形態では、ターン１３１〜１３４は、通路１５５を通って移動するガスによって、直接的に冷やされてもよい。ガスは、例えば、サブスロット（ｓｕｂｓｌｏｔ）１６０を通って（図１で符号が付けられた）回転子１２０のＺ軸と並列に移動し、放出される、空気または水素であってもよい。ガスは、サブスロット１６０から、通路１５５に沿って半径方向で外側に移動し、ターン１３１〜１３４に直接的に接触してターン１３１〜１３４を冷却する。各サブスロット１６０が回転子１２０（図１）のＺ軸と平行な回転子１２０を通って軸方向に伸びて、スロット１４０（図２）の半径方向内側端と流体連通するように、サブスロット１６０が回転子本体３００に配置されている。さらに沿面ブロック１７０が、ターン間のフラッシュオーバーを防ぐための絶縁を提供するために使用されてもよい。通路１５５は、スロット１４０に配置されている複数のターン１３１〜１３４を冷却するために、各スロット１４０に沿って実質的に半径方向で外側に伸びている。さらに絶縁材料１７５が、ターン１３１〜１３４の周りに配置されてもよい。１つの実施形態では、絶縁材料１７５は、雲母テープを備えてもよい。図４Ａ〜図４Ｃに示されているコイル１３５、１３６およびターン１３１、１３２、１３３、１３４の任意の配置が次の実施形態に適用可能であってもよいことに留意されたい。
【００１７】
図５に示される実施形態では、通路１５５は、通路１５５の長さに沿っていくつかのオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）１５６を備えてもよい。これらのオフセット１５６は、通路１５５を通る流路に少なくとも１つの屈曲または曲がりを備えており、ガスがスロット１４０に沿って半径方向で外側に移動するように回旋状経路を作り出す。さらに、それらのオフセット１５６は、追加的な半径方向長さを必要とすることなく、冷却ガスが移動する通路１５５の長さだけでなくターン１３１〜１３４の表面積を増加させる。
【００１８】
図６および図７に示されているように、通路１５５の周りに配置されている絶縁挿入物１８０が、スロット１４０の半径方向伸張長さの周りのいずれかの位置にさらに設けられてもよい。これらの位置は、フラッシュオーバーの予防が特に望まれるあらゆる場所を含んでいる。そのような場所は、第１ターン１３１と保持部材１５０（図６でのＡ／Ｂ）との間の接点、第３ターン１３３と第２ターン１３２（図６でのＣ／Ｄ）との間の接点、およびサブスロット１６０と第４ターン１３４（Ｅ、図６）との間の接点を含むが、これらに限定されるものではない。他の実施形態では、追加の位置は、コイル１３５、１３６およびターン１３１、１３２、１３３、１３４の配置によって決定されてもよい。例えば、それぞれ１つのターン１３１、１３２を有する２つのコイル１３５、１３６をそれぞれ有する１つの実施形態（図４Ｂ）では、絶縁挿入物１８０は、第１ターン１３１と第２ターン１３２、または第２ターン１３２とサブスロット１６０との間の接点のような位置に、設けられてもよい。これは、単に１つの追加的な例であり、限定することを意図していない。
【００１９】
さらに図６および図７に示されているように、絶縁挿入物１８０は、通路１５５の周りに配置されている絶縁筒１８１を備えていてもよい。絶縁筒１８１は、実質的に通路１５５の周りのスリーブのように機能する。絶縁挿入物１８０は、図７におけるように、または図６に示されるように、絶縁筒１８１だけを備えてもよく、さらに絶縁板１８２を備えてもよい。絶縁板１８２が、絶縁筒１８１の縦軸を実質的に二分し、通路１５５を実質的に横切って置かれるように、絶縁板１８２が配置される。絶縁板１８２の両側における絶縁筒１８１の部分が、等しい必要はなく、または高さにおいてほとんど等しい必要さえない。絶縁板１８２が通路１５５を塞がないように、絶縁板１８２は、絶縁板１８２の中心を通って配置されている通路または孔（ｈｏｌｅ）を備えている。さらに図７に示されているように、絶縁挿入物１８０を備えている実施形態は、図５を参照して上述したオフセット１５６を備えている実施形態と組み合わせて使用されてもよい。
【００２０】
図８〜図１１に示されているさらなる実施形態の中で、乱流生成刻み目（ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ−ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）１９０が、ターン１３１〜１３４に沿って表面積をさらに増加させるために、設けられている。図９〜図１１は、示されているようなＲ−θおよびＲ−Ｚ平面に沿って、第１ターン１３１（図８）に関する本実施形態を説明する。図９および図１０に示されているように、第１ターン１３１は、実質的に二分され、第１ターン１３１を、回転子スロットの中央平面に実質的に沿って２つのおおよそ半分１３１Ａおよび１３１Ｂに分割しており、順にＲ軸およびＺ軸に沿って整列している（図１を参照せよ）。図１１Ｂに示されているように、乱流生成刻み目１９０は、それから、二分された第１ターン１３１の半分Ａ、Ｂのそれぞれの合わせ面に機械加工される。乱流生成刻み目１９０が第１ターン１３１の半分Ａ、Ｂに機械加工された後に、半分１３１Ａ、１３１Ｂは、図１１Ａに示されているように、一緒に戻される。乱流生成刻み目１９０は、例えば第１ターン１３１の半分１３１Ａ、１３１Ｂの合わせ面における刻み目であり、特徴の、深さ、長さ、互いからの距離、および全体的な形状において、不規則であってもよいことに留意されたい。これらの乱流生成刻み目１９０は、サブスロット１６０から半径方向で外側に保持部材１５０（図８）を通って出るガスと接触するターン１３１の表面積の合計を増大させるのに役立つ。それらは、ガス内における乱流を増加させるのに役立っており、第１ターン１３１を冷やすその能力を増加させる。簡潔さの目的のため第１ターン１３１のみが示されているにもかかわらず、乱流生成刻み目１９０がターン１３１〜１３４のそれぞれに設けられてもよいことにも留意されたい。
【００２１】
図１２〜図１８は、乱流生成刻み目１９０を備えているさらなる実施形態を示している。上述のように、図１３〜図１７は、図１２に示されており、示されているようにＲ−θおよびＲ−Ｚ平面に沿っている、第１ターン１３１に関する本実施形態を示している。図１３〜図１４に示されているように、第１ターン１３１は、Ｒ軸およびＺ軸に沿って実質的に二分されており（図１を参照せよ）、第１ターン１３１を、半径方向に向いた通風のために、２つのおおよそ半分１３１Ａおよび１３１Ｂに分割しており、２つの半分１３１Ａおよび１３１Ｂの間に隙間がある（図１４）。図１５に示されているように、半分１３１Ａ、１３１Ｂのそれぞれは、個別に絶縁材料１７５で覆われている。絶縁材料１７５は、例えば、第１ターン１３１の部分に、成型されるか、巻き付けられるか、または押し出されてもよい。図１６に示されているように、絶縁材料１７５は、第１ターン１３１の各半分１３１Ａ、１３１Ｂの合わせ面の部分から取り除かれている。絶縁材料１７５の十分な半径方向長さは、電気的沿面経路１７６を提供するために残されるべきである。図１７に示されているように、スペーサー１８５は、第１ターン１３１の各半分１３１Ａ、１３１Ｂの合わせ面の部分の間に配置されている。スペーサー１８５は、２つの合わせ面部分１８５Ａおよび１８５Ｂから成ってもよく、例えば銅のような導電材料から作られてもよい。さらに図１７に示されているように、スペーサー１８５は、図１１で提供される乱流生成刻み目に関して上述したように、表面積を増加させるために複数の乱流生成刻み目１９０を実質的に備えている。図１１を参照して議論された乱流生成刻み目１９０と同様に、図１７で提供される乱流生成刻み目１９０は、サブスロット１６０（図１２）から半径方向で外側に保持部材１５０（図１２）を通って出るガスと接触する第１ターン１３１の表面積の合計を増大させるのに役立つ。それらは、ガス内における乱流を増加させるのに役立っており、第１ターン１３１を冷やすその能力を増加させる。簡潔さの目的のため第１ターン１３１のみが示されているにもかかわらず、乱流生成刻み目１９０を備えるスペーサー１８５がターン１３１〜１３４のそれぞれに設けられてもよい。
【００２２】
図１９に示される実施形態では、保持部材１５０は、半径方向内向面上の凹部２１０をさらに備えている楔である。この凹部２１０は、通路１５５を通る改善された通風を提供してもよい。凹部２１０は、図１８の実施形態と結合して図１９に示されているが、上述の実施形態のうちのいずれかと結合して使用されてもよい。
【００２３】
図２０に示されるさらなる実施形態において、通路１５５が、スロット１４０の外面に沿って配置されている一対の横ダクト２２０をさらに備えている。一対の横ダクト２２０のそれぞれは、サブスロット１６０と流体連通している。この実施形態では、ターン１３１〜１３４は、間接的に冷やされており、すなわち、熱が、絶縁材料１７５を通って横ダクト２２０中の冷却ガスに移り、半径方向で外側に運ばれる。
【００２４】
さらなる実施形態では、上述のいずれも、薄板回転子に改善された通風および電気的沿面提供するように使用されてもよい。薄板回転子は、当技術分野で既知であり、薄板（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）４００の積み重ねを備えている。それらの例は、図２１および図２２に示されている。薄板４００は、端から端まで積み重ねられており、各薄板４００の中央で孔を通り抜ける中央穴スタッド部材（ｃｅｎｔｒａｌ  ｂｏｒｅ  ｓｔｕｄ  ｍｅｍｂｅｒ）５００を有している。中央孔は、各薄板４００の全層を通り抜けている。薄板４００は、（図３で符号が付けられた）回転子本体３００を形成するように、中央スタッドの端から圧縮されている。
【００２５】
図２１に示されている１つの実施形態では、各薄板４００は、中央穴スタッド部材５００の周りに環状隙間５２０を備えている。この環状隙間は、各薄板４００の外径および中央穴スタッド部材５００と実質的に同心である。冷却ガスは、薄板内の半径方向通路を介して、環状隙間５２０から軸方向貫通スタッド（ａｘｉａｌ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｓｔｕｄ）の周りで、スロット１４０に分配される。
【００２６】
環状隙間５２０は、そのような実施形態において、個々のサブスロット１６０に取って代わる。薄板４００が積み重ねられる場合、環状隙間５２０は、回転子本体３００の軸方向長さに沿って伸びる。冷却ガスは、回転子本体３００の一端または両端から環状隙間５２０へと提供される。環状隙間５２０は、少なくとも１つの薄板４００における半径方向伸張通路によって、各スロット１４０との流体連通を維持されている。これらの半径方向伸張通路は、組み立てに先立って薄板４００の面に機械加工されてもよいし、一定間隔で、例えばｎ個の薄板毎にあってもよく、冷却ガスが環状隙間５２０から外側へ、通路１５５または必要に応じて横ダクト２２０を通って染み出ることを可能にする。
【００２７】
図２２に示されている別の実施形態では、各薄板４００は、複数の軸方向伸張開口またはダクト５３０を備えている。軸方向伸張開口５３０は、回転子本体３００（図３）を形成する薄板４００における中央孔を軸方向に通り抜ける中央穴スタッド部材５００の周りに配置されている。上述の実施形態と同様に、冷却ガスは、回転子本体３００の一端または両端から軸方向伸張開口５３０に提供されている。軸方向伸張開口５３０は、少なくとも１つの薄板４００における少なくとも１つの半径方向伸張通路によって、スロット１４０との流体連通を維持されている。これらの半径方向伸張通路は、組み立てに先立って薄板４００の面に機械加工されてもよいし、一定間隔、例えばｎ個の薄板毎に、あってもよい。
【００２８】
ここで使用されている用語「第１」、「第２」、および同類のものは、どのような桁、量、または重要性を意味するのではなく、むしろ１つの要素を別の要素と区別するために用いられており、用語「１つ」（「ａ」ａｎｄ「ａｎ」）は、ここで量の限定を意味するのではなく、むしろ参照された項目の少なくとも１つの存在を意味している。量に関して使用されている修飾語句「約」は、表示された値を含んでおり、文脈によって示される意味を有している（例えば、特定の量の測定に関連する誤差の程度を含んでいる）。ここで使用されている接尾語「（群（ｓ））」は、その接尾語が修飾する用語の単数および複数の両方を含むことを意図しており、これにより１つ以上のその用語を含んでいる（例えば、１つ以上の金属を含む金属（群））。ここに示されている範囲は、包括的かつ独立して結合可能である（例えば、「約２５ｍｍまで、またはより明確に、約５ｍｍから約２０ｍｍ」の範囲は、「約２５ｍｍから約５ｍｍ」の範囲の端点およびすべての中間値を含んでいる。）。
【００２９】
様々な実施形態がここに説明されているが、当然のことながら、明細書から、その中での要素、変形、または改善の様々な組み合わせは、当業者によってなされてもよく、本発明の範囲内にある。さらに、多くの変形例が、本発明の教示に対して、その本質的な範囲から外れることなく、特別の状況または材料を適用するようになされてもよい。したがって、意図されているのは、本発明が、本発明を実行するために熟慮される最良のモードのような、開示されている特別な実施形態に限定されておらず、本発明が、添付の特許請求の範囲の範囲内にあるすべての実施形態を含むことである。
【符号の説明】
【００３０】
１００  スピンドル
１１０  ダクト
１２０  回転子
１３０  コイル
１３１  第１ターン
１３２  第２ターン
１３３  第３ターン
１３４  第４ターン
１３１Ａ、１３１Ｂ  半分
１３５  第１コイル
１３６  第２コイル
１４０  スロット
１５０  保持部材
１５５  通路
１５６  オフセット
１６０  サブスロット
１７０  沿面ブロック
１７５  絶縁材料
１７６  電気的沿面経路
１８０  絶縁挿入物
１８１  絶縁筒
１８２  絶縁板
１８５  スペーサー
１８５Ａ  合わせ面部分
１８５Ｂ  合わせ面部分
１９０  乱流生成刻み目
２００  発電電動機械
２１０  凹部
２２０  横ダクト
２４０  固定子
２４５  コイル
２５０  縦方向またはＺ軸
３００  回転子本体
４００  薄板
５００  中央穴スタッド部材
５２０  環状隙間
５３０  軸方向伸張開口またはダクト
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ  接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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