(57)【要約】【課題】回転子鉄心外側の回転子コイルに通風溝を設けることにより、回転子コイルを効率的かつ均一に冷却し、大きな界磁電流を許容し信頼性の高い回転電機の回転子を提供することを目的とする。【解決手段】円筒状の回転子鉄心３０に鉄心スロットが所定の間隔で設けられ、前記鉄心スロットに前記回転子の磁極を中心として多重環状に回転子コイル１０が積層して装着され、前記回転子コイルはエンドリングにより前記回転子鉄心に固定され、前記回転子の周方向の前記回転子コイル相互間の間隙に間隔片２０が配されてなる回転電機の回転子において、前記間隔片２０は、前記回転子コイル１０の直線部１２と同等以下の長さを有し、前記間隔片の少なくとも一方の側面に冷却ガス通流用の切欠き部２２を有し、前記回転子の径方向最内部および他の任意位置で前記間隔片の両側にある前記回転子コイルと接することを特徴とする回転電機の回転子。【選択図】図２
2007300718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の回転子鉄心に鉄心スロットが間隔を保って設けられ、前記鉄心スロットに前記回転子の磁極を中心として多重環状に回転子コイルが積層して装着され、前記回転子コイルの端部はエンドリングにより固定され、前記回転子コイル端部相互間の円周方向の間隙に間隔片を配置してなる回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記回転子コイル端部の直線部と同等以下の長さを有し、当該回転子コイル端部の直線部に接触する側面のうち、少なくとも一方の側面に前記回転子の径方向内部および他の任意部位を除いて切欠き部を設け、軸方向終端部分を前記回転子鉄心のティース部に形成された貫通孔と連通する冷却ガス通風路を形成し、残余部である前記回転子の径方向内部および他の任意部位で前記回転子コイルに接するようにしたことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
円筒状の回転子鉄心に鉄心スロットが間隔を保って設けられ、前記鉄心スロットに前記回転子の磁極を中心として多重環状に回転子コイルが積層して装着され、前記回転子コイルの端部はエンドリングにより固定され、前記回転子コイル端部相互間の円周方向の間隙に間隔片を配置してなる回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記回転子コイル端部の直線部と同等以下の長さを有し、当該回転子コイル端部の直線部に接触する側面のうち、少なくとも一方の側面に前記回転子の径方向内部および他の任意部位を除いて切欠き部を設け、軸方向終端部分を前記回転子コイルの下部に形成されている空間部側に曲がる冷却ガス通風路を形成し、残余部である前記回転子の径方向内部および他の任意部位で前記回転子コイルに接するようにし、
前記回転子鉄心は、前記回転子コイルの下部に形成された空間と連通するサブスロットを形成したことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記回転子の径方向内部および他の任意位置に両側のコイルと接する接触部を有し、前記接触部以外の少なくとも一方の側面に冷却ガス通流用の切欠き部を有し、かつ前記切欠き部は蛇行していることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項４】
請求項１または２記載の回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記回転子の径方向内部および他の任意位置で、前記回転子鉄心側からコイル直線部の全長の過半で両側のコイルと接する接触部を有する
ことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項５】
請求項１または２記載の回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記任意位置で前記接触部の終端位置から前記コイルの曲線部側の終端位置の前記回転子の径方向最内部にかけて斜め方向に延びた延長部を有する
ことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項６】
請求項２記載の回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記接触部の前記回転子の軸方向終端部分を前記コイルの下側まで延長した
ことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の回転子を備えた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の回転子に係わり、特にコイル端部から隣接するコイル相互間に冷却ガスを流すようにした回転子コイルの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機などの回転電気機械は、中空円筒形状の固定子と、この中空部の直径よりも幾分直径の小さい円筒形状の回転子とが、空隙（エアーギャップ）を介して同心上に配置された状態で構成されている。この固定子及び回転子は、各々銅などの電気導電性のバー、いわゆるコイルを鉄心スロットの軸方向に配しており、回転子側のコイルを励磁した状態で回転子を回転させると、固定子側に電流が誘起される。
【０００３】
このとき、固定子や回転子には電気的な損失などに起因する大きな熱が発生するため、特別な冷却を必要とし、回転子にファンを設置するなどして、機内に冷却ガスを送ることで強制冷却を行なっている。特に、回転遠心力を冷却ガス駆動力とする回転子コイルの冷却性能は、発電機の性能や体格を左右する重要な要素となっている。
【０００４】
従来の回転子コイル端部の断面図を図２９に、回転子コイル端部の水平展開図を図３０に示す。図２９、図３０で示すように、従来の回転電機の回転子は、回転子コイル１０の長手方向に通風溝１０Ａを設けており、その溝に冷却ガスＡを通風させて冷却を行っている。
【０００５】
回転子コイル１０は、回転子シャフト１３と一体に構成された鉄心３０に所定の間隔で円周方向に設けたスロット内に多重環状に積層して装着されており、回転子鉄心端部から外側に位置する回転子コイル１０の端部１０Ｅは、エンドリング３４及びエンドリング支え３５により、回転遠心力に対し保持される。図２９で示すように、エンドリング３４によって外側を囲繞された回転子コイル１０の端部１０Ｅは、コイル間に図３１に示す間隔片２０を配置して所定の間隔で保持され、回転子コイル端部１０Ｅの最外周部とエンドリング３４との間の電気的絶縁を保つために、絶縁筒４０が挿入される。
【０００６】
回転子コイル１０には、励磁するための界磁電流が流れるため電気的に発熱し、コイル温度が上昇する。回転子コイル１０は、絶縁筒４０や図示していないが積層された回転子コイル間や鉄心スロットと回転子コイルとの間に絶縁物が挿入されており、それらの絶縁物の耐熱温度などにより温度上限が規定されている。
【０００７】
前述のように冷却ガスは、回転子シャフト１３とエンドリング支え３５との空隙を通ってエンドリング３４内部へ導入され、その一部は回転子コイル１０側面に設けられた通風取入れ口より回転子コイル１０内の通風路へ導入される。回転子コイル１０の通風路に導入された冷却ガスは、通風路内を回転子コイル１０の長手方向に流れて回転子コイル１０を冷却した後、鉄心内部において半径方向ダクト１４を通って回転子外周へ排出される。
【０００８】
この他に、コイル自体には通風溝を設けず、コイル相互間に配置した間隔片の両側面に通風溝を設けると共に、回転子コイルの下部全周に仕切り板を設けてコイル間の冷却を強化する方式が、特許文献１などに示されている。この仕切り板は、図３２に示すように、コイル直線部１２とコイル円弧部１１の境界近傍に開口部が設けられており、矢印方向に冷却ガスを通過させて冷却を行っている。
【特許文献１】特表2000-508508号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、回転子コイルに通風溝１０Ａを設けた冷却方式では、冷却ガスが長手方向に流れるため、冷却ガス温度が流れの下流ほど高くなり、図３０で示すように回転子コイル温度は、冷却ガスの取入れ口１０Ｂのある磁極中心付近のコイル温度に比べて磁極中心から周方向に離れた位置にある鉄心端付近のコイル温度の方が高くなり、さらに外周側に巻線された回転子コイルほど回転子コイルが長くなるため、内周側のコイルよりも外周側のコイルの方が温度は高くなり、回転子コイルの軸方向および周方向に温度分布が大きくなる可能性が大きい。この温度分布の一例を、図３３に示す。
【００１０】
回転子コイル温度は、コイルの絶縁物に用いる部材の温度上限により厳しく制限されており、局所的にコイル温度の高い部位が生じた場合、他の部位のコイル温度は十分に温度上限より低い場合でも界磁電流を制限して発熱量を抑える必要が生じ、回転電機の出力を上げることができないという問題がある。さらに、多数巻いたコイル間でコイル温度が異なると、回転子コイルの熱膨張のアンバランスに因る軸振動が生じ、発電機の信頼性が低下するという問題点がある。
【００１１】
一方、特許文献１のように、コイル相互間に配置した間隔片の側面に通風溝を設け、かつ回転子鉄心外側の回転子コイル下に仕切り板を設けて、コイル間を冷却する方式では、コイルの通風溝に比べて通過する冷却ガスの流速が遅いため冷却能力が低く、また仕切り板の部品と組み立て工数が必要となるなど、コストアップに繋がる問題点がある。
【００１２】
ところで、タービン発電機の回転子コイルは、通常数ｍｍ程度の厚みを有したコイルを複数層積層して成形されており、この薄いコイルは互いに緊縛、保持されているわけではないので、発電機の運転中、温度上昇に伴って個々に熱伸びする。このため、間隔片としては、できるだけ同じ位置で全てのコイルと接触していることが望ましい。
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、間隔片の側面にジグザグ状の通風溝を設けている関係で、間隔片のコイルと接触する面は、千鳥形となって長手方向に不連続である。このため、特許文献１に記載の技術では、側面に通風溝を設けていない無垢の間隔片を採用した回転子に比べてコイル端部の保持力が損なわれるという欠点がある。
【００１４】
本発明は、以上述べた従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、仕切り板等の部品を設けることなく、簡潔な構成で回転子コイルの冷却を充分に行なえるとともに、回転子コイル端部におけるコイル保持力が損なわれることのない回転電機の回転子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的達成のため、本発明では、
円筒状の回転子鉄心に鉄心スロットが間隔を保って設けられ、前記鉄心スロットに前記回転子の磁極を中心として多重環状に回転子コイルが積層して装着され、前記回転子コイルの端部はエンドリングにより固定され、前記回転子コイル端部相互間の円周方向の間隙に間隔片を配置してなる回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記回転子コイル端部の直線部と同等以下の長さを有し、当該回転子コイル端部の直線部に接触する側面のうち、少なくとも一方の側面に前記回転子の径方向内部および他の任意部位を除いて切欠き部を設け、軸方向終端部分を前記回転子鉄心のティース部に形成された貫通孔と連通する冷却ガス通風路を形成し、残余部である前記回転子の径方向内部および他の任意部位で前記回転子コイルに接するようにしたことを特徴とする回転電機の回転子、
および
円筒状の回転子鉄心に鉄心スロットが間隔を保って設けられ、前記鉄心スロットに前記回転子の磁極を中心として多重環状に回転子コイルが積層して装着され、前記回転子コイルの端部はエンドリングにより固定され、前記回転子コイル端部相互間の円周方向の間隙に間隔片を配置してなる回転電機の回転子において、
前記間隔片は、前記回転子コイル端部の直線部と同等以下の長さを有し、当該回転子コイル端部の直線部に接触する側面のうち、少なくとも一方の側面に前記回転子の径方向内部および他の任意部位を除いて切欠き部を設け、軸方向終端部分を前記回転子コイルの下部に形成されている空間部側に曲がる冷却ガス通風路を形成し、残余部である前記回転子の径方向内部および他の任意部位で前記回転子コイルに接するようにし、
前記回転子鉄心は、前記回転子コイルの下部に形成された空間と連通するサブスロットを形成したことを特徴とする回転電機の回転子、
を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、回転子コイル端部の導体間に挿入される間隔片の側面のうち、回転子の径方向内部および他の任意部位を除いた部分に切欠き部を設けて冷却ガスの通流を促進したため、簡潔な構成で回転子コイルを有効に冷却することができるとともに、回転子端部におけるコイル保持力が損なわれることのない回転電機の回転子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【実施形態１】
【００１８】
（構成）
本発明の実施形態１を、図１ないし図１３を参照して説明する。図１は、発電機の回転子端部のエンドリングおよび絶縁筒を外した状態で回転子コイル１０を上方から見た展開図を示しており、回転子コイル１０の端部１０Ｅのうち、回転子鉄心３０の外側に位置するコイル円弧部１１のコイル導体相互間は空間とし、コイル直線部１２の相互間には詳細を図２に示す一体型の間隔片２０が設けられている。
【００１９】
間隔片２０は、詳細を後述するが両側面をコイル接触部とし、このコイル接触部の一部に長手方向に複数個の切欠き部を設け、切欠き部のない部分には、連通孔を設け、これら切欠き部および連通孔から成る通風路を通して冷却ガスを流し、冷却を終えたガスを鉄心のティース部に設けた貫通孔３１に流すように構成されている。なお、この貫通孔３１は、図６で示すように、回転子鉄心３０のティース部（歯部）３３に上下に２個設けられている。
【００２０】
図２は間隔片の一例を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は側面図、(c)は上面図、(d)は図２(b)を冷却ガスの出口側から見たIV−IV線の端面図である。この例の間隔片２０は、図１で示す回転子コイル１０の直線部１２の側面と接する面、すなわちコイル接触部２１の両側に長手方向に所定間隔を空けて複数個の切欠き部２２を設け、この切欠き部２２の間に挟まれた残余部に連通孔２３を穿設し、これら切欠き部２２および連通孔２３を通して矢印のように、冷却ガスを流すように構成されている。回転子コイル１０の端部の直線部１２は、切欠き部２２において直接冷却ガスと熱交換を行なって冷却される。図２の間隔片２０の場合、図２(a)のように切欠き部２２で挟まれた部分２１ｈおよび側面下部に位置する回転子の径方向内側部２１ａが残余部となってコイル接触部２１を構成し、回転子コイル１０端部１０Ｅの直線部１２の側面を保持する。
【００２１】
なお、間隔片２０は図２の形状に限定されるものではなく、図３あるいは図４で示すような形状に形成してもよい。図３は、切欠き部２２を図示左側の一側面にのみ有する間隔片２０Ａを示し、図４は、コイル接触部２１が左右非対称となるようにした間隔片２０Ｂを示す。なお、図４(a)，(b)および(c)はそれぞれ間隔片２０Ｂの正面図、背面図および右側面図である。
【００２２】
図５は、図２の間隔片２０を回転子コイル１０端部の直線部１２間に設置し、切欠き部２２で切断した場合の軸方向断面図を示しており、間隔片２０によって回転子コイル１０の側面にコイル１０端部の直線部１２と回転子シャフトとの間に形成された下面空間とは独立した通風路２６が形成されている。
【００２３】
図６は、間隔片２０の端面が接触する回転子鉄心３０の横断面図であり、回転子コイル１０を収納するスロット３２間のティース部３３に前記間隔片２０の通風路２６と連通し、かつ回転子と固定子との間の空隙（エアーギャップ）に連通する冷却ガス排出用の貫通孔３１が設けられている。
【００２４】
間隔片の形状は、前述の２０，２０Ａ，２０Ｂのように一側面あたり１つの通風路２６を形成するような形状に限定する必要はなく、間隔片２０の径方向内側面２１ａと間隔片２０の高さ方向中央部付近２１ｂとが回転子コイル１０側面に接する接触部とするように形成することで、例えば、図７、図８のようにコイル１０の直線部１２の側面に上下に２分割された通風路２６Ｕ，２６Ｄを設けるようにしてもよい。
【００２５】
図７(a)，(b)は切欠き部２２を高さ方向中央部付近に設けた直線状の接触部２１ｂにより上部と下部とに分離した間隔片２０Ｃ、図８は、前記接触部２１ｂを波線状とした間隔片２０Ｄを示したものである。冷却ガスの流れ方向は、間隔片２０Ｃ，２０Ｄの長手方向の２つの通風路２６Ｕ，２６Ｄを通る２本の矢印列Ａ，Ｂとなる。
【００２６】
図９は、冷却ガスの入口側に位置する接触部２１ｂを全長の１／３〜１／４の範囲において下側すなわち回転子シャフト側にくの字状に屈曲させた間隔片２０Ｅの例を示している。
【００２７】
図９で示す間隔片２０Ｅは、その通風路２６を上下に２６Ｕ，２６Ｄとして分割する接触部２１ｂの形状は、直線的であり、図１０に示す間隔片２０Ｆは波線状としたものである。
【００２８】
図１１および図１２は、径方向内側の接触部２１ａおよび斜め方向に延長する接触部２１ｂを、コイル円弧部１１側終端の内径側２１ａを超えて２１ｃ，２１ｄのように内側に更に延長し、コイル１０の内周部よりも内側に突き出した構造とした例を示すものである。この場合、その通風路２６を２６Ｕ，２６Ｄのように上下に分割する接触部２１ｂの形状は、図１１の間隔片２０Ｇに示すように、直線的としてもよく、また図１２の間隔片２０Ｈに示すように、波線状としてもよい。
【００２９】
図１３は、間隔片２０Ｉの回転子外径側接触部２１ｅと径方向内側部２１ａとを通風路２６側に交互に突出するように形成することにより、矢印Ａで示すような蛇行状にコイル１０直線部１２の側面の通風路２６を構成したものである。
【００３０】
（作用）
コイル直線部１２相互間に設置する間隔片２０，２０Ａ…２０Ｉにおいて、径方向内側接触部２１ａで両側のコイル１０と接し、それ以外を切り欠いた形状とし、かつ連結板等を用いて一体型とすることによって、コイル１０の直線部１２の側面にコイル１０端部直線部１２と回転子シャフト間に形成された流路と分離した通風路２６を確保できる。また、間隔片を一体型とするためにコイル１０間の断面積が減少することになり、コイル１０間を流れる冷却ガスの流速を上昇させることができる。また、回転子鉄心３０のスロット間のティース部３３に貫通孔３１を設けることにより、コイル１０の直線部１２間を流れる冷却ガスの排出部分を確保することができる。
【００３１】
さらに、間隔片２０の径方向内側接触部２１ａと同様に、間隔片２０の高さ方向の中央部付近の接触部２１ｂでコイル１０と接するようにすることにより、コイル１０側面の通風路２６を上下に分割することができる。また、間隔片２０のコイル円弧部１１側の終端から全長の１／３〜１／４程度の範囲において、接触部２１ｂを斜め方向に設けることにより、間隔片２０の下面に冷却ガスの取り込み口を設けることができる。
【００３２】
また、間隔片２０の接触面の外径側２１ｅと内径側２１ａとを通風路２６側に交互に突出するように形成することにより、間隔片２１による保持能力を強化することができる。
【００３３】
（効果）
上述のように実施形態１によれば、間隔片２０〜２０Ｉによってコイル１０の側面にコイル１０の下の流路と分離した通風路２６を設けることにより、回転遠心力により外径側へ誘導される冷却ガスを取り込み、かつ再びコイル１０の下の流路に戻ることがないため、コイル１０の側面を冷却するために有効に利用することができる。これにより、図３３で示す従来の回転子の温度分布よりも改善された図２８に示すような温度分布を実現することが可能となる。また、間隔片２０の接触部２１の位置を変化させることにより、冷却を均一に行なうことができる。
【００３４】
また、回転子鉄心３０のティース部３３にコイル１０間を流れる冷却ガスを空隙（エアギャップ）側に排出する貫通孔３１を設けることにより、コイル１０間を冷却して高温になった冷却ガスを回転子側に流入させることなく、エアギャップ側に排出させることができ、回転子側に流入するガス温度を極力低く抑えたい大型の回転機に有利な構成となる。
【００３５】
また、コイル１０の側面の通風路２６を上下に２分することにより、冷却ガスが遠心力により外径側に多く流れるアンバランスを軽減し、均一に冷却できる。また、通風路２６を２分するための間隔片２０のコイル接触部２１ｂを波形状とすることにより、冷却されないコイルのターン位置を軸方向位置によって変化させることができ、均一な冷却が期待できる。
【００３６】
さらに、冷却ガスの取り込み口をコイル１０の下面に配置することにより、回転遠心力の効果をより多く利用することができ、また開口面積も拡大するため、取り込み口における圧力損失を低減することができる。また、コイル１０との接触部２１ａ，２１ｂを２１ｃ，２１ｄのようにコイル下まで延長することにより、取り込みガス量を増大させることが期待される。また、間隔片２０の外径側接触部２１ｅと内径側接触部２１ａとを通風路２６側に交互に突出させることにより、コイル１０との接触面積を増加させることができ、コイル１０の熱伸び量が大きい大容量機においては、冷却能力と保持能力とを確保することができる。
【実施形態２】
【００３７】
（構成）
本発明の実施形態２を、図１４ないし図２７を参照して説明する。図１４は、発電機の回転子端部の回転子コイル１０を上面から見た展開図を示しており、回転子鉄心３０の外側に位置する回転子コイル１０の端部間において、コイル直線部１２には図１５に示す一体型の間隔片２０Ｊを設けている。間隔片２０Ｊは図１５(a)で示すように冷却ガスＡを出口付近で内径側に曲げて流出させる接触部２１ｆを有する。冷却ガスＡはコイル１０と回転子シャフトとの間に排出された後、鉄心スロット部３２の下部に形成されているサブスロット３３に流入するようになっている。なお、間隔片２０Ｊはコイル円弧部１１に設置してもよい。図１５の間隔片２０Ｊでは、回転子コイル１０端部の直線部１２と接する面の両側を切り欠いているが、図１６に示す間隔片２０Ｋのように、何れか一方を切り欠くことや、図１７に示す間隔片２０Ｌのようにコイル１０と接する接触部２１を左右非対称となるように切り欠いてもよく、基本的に間隔片の内径側でコイル直線部１２と接触している構造であればよい。なお、図１７(a)は平面図、図１７(b)は横断面図、図１７(c)は正面図、図１７(d)は背面図である。
【００３８】
図１８は、図１５の間隔片２０Ｊを回転子コイル１０端部の直線部１２相互間に設置したときの軸方向断面図を示しており、間隔片２０Ｊによってコイル１０の側面に、コイル１０と回転子シャフト間に形成された下部空間と独立した通風路２６が形成されている。この通風路２６の延長上の回転子鉄心３０の鉄心端直前では、間隔片２０Ｊの内径側でのコイル接触部２１ａを削って排出口２５とし、コイル１０と回転子シャフトとの間に形成されたコイル端部の内周側の空間に冷却ガスを排出する構成としている。
【００３９】
なお、間隔片２０の形状は、間隔片２０の内径側接触部２１ａと同様に間隔片２０の高さ方向の中央接触部２１ｂ付近でコイル１０と接することでコイル１０の側面の通風路２６を分割する形状でもよく、分割方法は、図１９の間隔片２０Ｍで示すようにコイル１０と接する接触部２１ｂを直線的としてもよく、図２０で示す間隔片２０Ｎのように波線状として、排出口２５から排出させるようにしてもよい。
【００４０】
一方、図２１に示すように、間隔片２０Ｏのコイル円弧部１１側の終端から全長の１／３〜１／４程度の範囲において間隔片２０Ｏの下面でコイル１０の直線部１２と接しない部分を設け、その部分においてはコイル１０端部１０Ｅの側面に形成されている通風路２６を上下に分割する接触部２１ｂの端部から間隔片２０のコイル円弧部１２側終端の内径側まで、斜め方向にその接触部２１ｂを延長した形状であってもよい。このとき、その通風路２６を上下に分割する接触部２１ｂの形状は、図２１に示すように、直線的としてもよく、図２２に示す間隔片２０Ｐのように波線状としてもよい。
【００４１】
さらに、図２３に示す間隔片２０Ｑのように、斜め方向に延長する接触部２１をコイル円弧部１１側の終端の内径側２１ａを超えて２１ｃ，２１ｄのように内側に延長し、コイル１０の下にまで突き出した形状としてもよい。このとき、その通風路２２を分割する接触部２１ｂの形状は、図２３に示す間隔片２０Ｑのように、直線的としてもよく、図２４に示す間隔片２０Ｒのように波線状とすることも有効である。また、図２５に示す間隔片２０Ｓのように、図２７の絶縁筒に接する外径側２１ｅと鉄心３０側の内径側２１ａとで交互に通風路２６側に突出するように設け、蛇行状にコイル１０の側面流路を構成することも有効である。
【００４２】
図２６は、間隔片２０Ｑを採用した回転子の端部断面図を示す。図２７は間隔片２０Ｊ〜２０Ｓの排出ガスと冷却ガス（主流）との関係を示す図である。
【００４３】
この図２６に示すように、回転子シャフトに沿って図示左側から流入した冷却ガス流は、エンドリング３４の図示左端に設けられたエンドリング支え３５を通過すると回転子シャフトに沿って図示右方向に直進する主流の流れと、間隔片２０に設けられた通風路２６Ｕ，２６Ｄを通る流れＡ，Ｂ、および回転子シャフトから離れて図示上方に向かう流れＣとに別れる。
【００４４】
そして、間隔片２０Ｑに設けられた通風路２６Ｕ，２６Ｄを通った流れＡ，Ｂは、鉄心端に達すると回転子シャフトに沿って流れてきた主流Ｃと合流して軸方向に貫通して設けられたサブスロット３３に流れ込み、回転子鉄心を冷却した後空隙から排出される。
【００４５】
この２つの流れの合流ポイントでは、図２７に示すような損失が発生する。すなわち、回転子シャフトに沿った流れを主流Ｃ、間隔片を通った流れを支流Ａ，Ｂとし、支流対主流の流量比を横軸に、圧力損失を縦軸にとって流量比に対する圧力損失を表すと図２７に示すように、流量比が小さいときは負の損失で流量比が増すに連れて正の値となりかつ値が増す、右肩上がりの特性となる。
【００４６】
この流量比が小さい領域での、支流（間隔片を通る冷却ガス流Ａ，Ｂ）を主流（回転子シャフトに沿る冷却ガス流Ｃ）が引き込む作用を利用してコイルの冷却効果を向上させる。
【００４７】
（作用）
コイル端部１０のコイル直線部１２相互間に設置する間隔片２０Ｊ〜２０Ｓにおいて、内径側接触面によって両側のコイル直線部１２と接し、それ以外を切り欠いた形状とし、かつ連結板等を用いて一体型とすることによって、コイル直線部１２の一側面又は両側面に当該コイル直線部１２のシャフト側に形成されている流路と分離した通風路２６を確保できる。また、一体型とするためにコイル１０間の断面積が減少することになり、コイル直線部１２間を流れる冷却ガスの流速を上昇させることができる。また、回転子鉄心３０の鉄心端の直前でコイル直線部１２の下の空間に冷却ガスを排出する形状の間隔片２０Ｊ〜２０Ｌとすることにより、コイル直線部１２間を流れる冷却ガスの排出部分を確保することができる。
【００４８】
さらに、間隔片２０Ｍ〜２０Ｒのように、内径側接触部２１ａと同様に間隔片２０の高さ方向の中央部付近でコイル１０と接する接触部２１ｂを設けることで、コイル１０の側面の通風路２６を上下に２分割することができる。また、間隔片２０Ｏ〜２０Ｒのコイル円弧部１１側の終端から全長の１／３〜１／４程度の範囲において、接触部２１ｂを斜め方向に設けることにより、間隔片２０の下面に冷却ガスの取り込み口を設けることができる。
【００４９】
また、間隔片２０Ｓのように、外径側２１ｅと内径側２１ａとを通風路２６側に交互に突出させることにより、間隔片２０による保持能力を強化することができる。
【００５０】
（効果）
上述のように、実施形態２によれば、間隔片２０Ｊ〜２０Ｓによってコイル端部１０のコイル直線部１２の側面にコイル直線部１２のシャフト側に形成されている流路と分離した通風路を設けることにより、回転遠心力により外径側へ誘導される冷却ガスを取り込み、コイル直線部１２の側面を通過する間は、コイル直線部１２の側面を冷却するために有効利用することができる。これにより、図２８に示すような従来の回転子よりも改善された温度分布を実現することができる。
【００５１】
また、間隔片２０Ｊ〜２０Ｓのコイル接触部２１の位置を軸方向に変化させることにより、冷却を均一に行なうことができる。また、この間隔片２０Ｊ〜２０Ｓの形状によると、回転子鉄心３０の直前でコイル端部１０と回転子シャフト間に形成されている流路に冷却ガスを戻し、サブスロット３３を通して流すことができるため、鉄心３０のティース部３３に貫通孔３１を設ける必要性がなく、コストが低減できるなど、小型の回転電機に有利な構成となる。
【００５２】
また、コイル直線部１２の側面の通風路２６を上下で２分することにより、冷却ガスが遠心力により外径側に多く流れるアンバランスを軽減し、均一に冷却できる。また、通風路２６を２分するための間隔片２０のコイル接触部２１を波形状とすることにより、冷却されないコイルのターン位置を軸方向に一層変化させることができ、均一な冷却が期待できる。
【００５３】
さらに、間隔片２０Ｏ〜２０Ｓの冷却ガスの取り込み口をコイル端部１０と回転子シャフト間に配置することにより、回転遠心力の効果をより多く利用することができ、また開口面積も拡大するため取り込み口における圧力損失を低減することができる。また、コイル端部１０の直線部１２の接触部２１を２１ｃ，２１ｄのようにコイル１０の下まで延長することにより、取り込みガス量を増大させることが期待される。また、間隔片２０Ｓの外径側と内径側の接触面とを通風路２６側に交互に突出させることにより、コイル端部１０の直線部１２との接触面積を増加させることができ、回転子コイルの熱伸び量が大きい大容量機においては、冷却能力と保持能力とを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１である回転電機の回転子鉄心外側の回転子コイルと間隔片の配置位置を示す平面図。
【図２】本発明の実施形態１である回転電機の回転子コイル用間隔片を示し、図２(a)は側面図、図２(b)は平面図、図２(c)は横断面図。
【図３】本発明の実施形態１の第１応用例である回転子コイル用間隔片の断面図。
【図４】本発明の実施形態１の第２応用例である回転子コイル用間隔片を示し、図４(a)は左側面図、図４(b)は右側面図、図４(c)は横断面図。
【図５】本発明の実施形態１である回転子コイルと間隔片を設置した断面を示す図。
【図６】本発明の実施形態１である回転子鉄心端部の冷却ガス貫通孔を示す図。
【図７】本発明の実施形態１の第３応用例である回転子コイル用間隔片を示し、図７(a)は側面図、図７(b)は横断面図。
【図８】本発明の実施形態１の第４応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図９】本発明の実施形態１の第５応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図１０】本発明の実施形態１の第６応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図１１】本発明の実施形態１の第７応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図１２】本発明の実施形態１の第８応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図１３】本発明の実施形態１の第９応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図１４】本発明の実施形態２である回転電機の回転子鉄心外側の回転子コイルと間隔片の配置位置を示す平面図。
【図１５】本発明の実施形態２である回転子コイル用間隔片を示すし、図１５(a)は側面図、図１５(b)は平面図、図１５(c)は横断面図。
【図１６】本発明の実施形態２の第１応用例である回転子コイル用間隔片の横断面図。
【図１７】本発明の実施形態２の第２応用例である回転子コイル用間隔片を示し、図１７(a)は平面図、図１７(b)は横断面図、図１７(c)は正面図、図１７(d)は背面図。
【図１８】本発明の実施形態２である回転子コイルに間隔片を設置した状態を示す断面図。
【図１９】本発明の実施形態２の第３応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図２０】本発明の実施形態２の第４応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図２１】本発明の実施形態２の第５応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図２２】本発明の実施形態２の第６応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図２３】本発明の実施形態２の第７応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図２４】本発明の実施形態２の第８応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図２５】本発明の実施形態２の第９応用例である回転子コイル用間隔片の側面図。
【図２６】本発明の実施形態２による間隔片における冷却風の流れを示す側面図。
【図２７】図２６における冷却風の流れによる冷却作用の基となる流量比対圧力損失の特性を示す特性図。
【図２８】本発明を適用した場合の、回転子コイルの長手方向温度分布を示す図。
【図２９】従来の回転電機の回転子の構成を示す軸方向断面図。
【図３０】従来の回転子コイルの水平方向展開図。
【図３１】従来の回転子コイルの間隔片を示す斜視図。
【図３２】従来の回転子コイルを示す斜視図。
【図３３】従来の回転子コイルの長手方向温度分布を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１０：回転子コイル、１０Ａ：通風溝、１０Ｂ：冷却ガスの取入れ口、
１１：コイル円弧部、１２：コイル直線部、１３：回転子シャフト、
１４：半径方向ダクト、２０，２０Ａ〜２０：間隔片、
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｅ，２１ｆ：接触部、２２：切欠き部、２３：連通孔、
２５：排出口、２６：通風路、３０：回転子鉄心、３１：貫通孔、
３２：鉄心スロット部、３３：サブスロット、３４：エンドリング、
３５：エンドリング支え、Ａ，Ｂ：冷却ガス流れ方向。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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