(57)【要約】【課題】軸方向の風量バランスの不均衡を低減することを可能とした回転電機の固定子を提供する。【解決手段】軸方向に積層された電磁鋼板１１と、積層された電磁鋼板１１に対し軸方向に沿う複数個所に挿入されて通風ダクト１３を形成するダクトピース１４とを有する回転電機の固定子において、ダクトピース１４を、棒状に形成するとともにその長手方向が半径方向に沿うように配設し、回転子の回転方向に対して回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度θｉが軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い小さくなるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に積層された電磁鋼板と、積層された電磁鋼板に対し軸方向に沿う複数個所に挿入されて通風ダクトを形成するダクトピースとを有する回転電機の固定子において、
前記ダクトピースは、棒状に形成されるとともにその長手方向が半径方向に沿って配設され、回転子の回転方向に対して回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度が軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い小さくなっている
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
軸方向に積層された電磁鋼板と、積層された電磁鋼板に対し軸方向に沿う複数個所に挿入されて通風ダクトを形成するダクトピースとを有する回転電機の固定子において、
前記ダクトピースは、棒状に形成されるとともにその長手方向が半径方向に沿って配設され、半径方向外側の端部の位置が軸方向によらず一定である一方、半径方向に沿う長さが軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い短くなっている
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１に係る回転電機の固定子において、
前記ダクトピースは、半径方向外側の端部の位置が軸方向によらず一定である一方、半径方向に沿う長さが軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い短くなっている
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機の固定子には、複数の電磁鋼板を積層して形成された固定子鉄心を備え、電磁鋼板の所定積層枚数位置ごとに配設されたダクトピースにより通風ダクトを形成したものが公知となっている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、通風ダクト入口における通風抵抗を低減し、周方向に複数配設されたダクトピースで区切られた通風ダクト間の通風量の不均衡を緩和するために、固定子鉄心の一つのティース部に配置され周方向に隣り合う複数のダクトピースの固定子鉄心内側先端の形状を、回転子の回転方向上流側に配設されたダクトピースと回転方向下流側に配設されたダクトピースとで異なる形状としたものも公知となっている（例えば、下記特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９２７６１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０６１６１１号公報
【特許文献３】特許第３７９７７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、例えば突極型片吸込エンジン発電機では、回転子コイル間にあるコイルオサエという構造物により、吸気側から回転子極間に入る軸方向の冷却ガスの風量が排気側にいくにつれ減少する。しかしながら、従来の回転電機の固定子は、軸方向の風量バランスを考慮していないため、上述したように冷却ガスの風量が吸気側から排気側へ向かうにしたがって減少するような構造を有する回転電機においては、軸方向の風量バランスに不均衡が生じるおそれがあるという問題があった。
【０００６】
このようなことから本発明は、軸方向の風量バランスの不均衡を低減することを可能とした回転電機の固定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】
【０００７】
上記の課題を解決するための第１の発明に係る回転電機の固定子は、
軸方向に積層された電磁鋼板と、積層された電磁鋼板に対し軸方向に沿う複数個所に挿入されて通風ダクトを形成するダクトピースとを有する回転電機の固定子において、
前記ダクトピースは、棒状に形成されるとともにその長手方向が半径方向に沿って配設され、回転子の回転方向に対して回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度が軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い小さくなっている
ことを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明に係る回転電機の固定子は、
軸方向に積層された電磁鋼板と、積層された電磁鋼板に対し軸方向に沿う複数個所に挿入されて通風ダクトを形成するダクトピースとを有する回転電機の固定子において、
前記ダクトピースは、棒状に形成されるとともにその長手方向が半径方向に沿って配設され、半径方向外側の端部の位置が軸方向によらず一定である一方、半径方向に沿う長さが軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い短くなっている
ことを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明に係る回転電機の固定子は、第１の発明に係る回転電機の固定子において、
前記ダクトピースは、半径方向外側の端部の位置が軸方向によらず一定である一方、半径方向に沿う長さが軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い短くなっている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回転電機の固定子によれば、軸方向の風量バランスを均一化することができるとともに通風ダクト入口における通風抵抗を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る回転電機の固定子を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る回転電機の固定子の一部を模式的に示す正面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す拡大図であり、図３（ａ）は最も吸気側、図３（ｂ）は吸気側と排気側の間、図３（ｃ）は排気側を示す。
【図４】本発明の実施例２に係る回転電機の固定子の一部を拡大して示す拡大図であり、図４（ａ）は最も吸気側、図４（ｂ）は吸気側と排気側の間、図４（ｃ）は排気側を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る回転電機の固定子について詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００１３】
図１から図３を用いて本発明の実施例１に係る回転電機の固定子について説明する。
図１に示すように、本実施例において回転電機の固定子は、軸方向に積層された多数枚の電磁鋼板１１を備えている。電磁鋼板１１は、複数枚ごとにブロック１２を構成し、隣接するブロック１２とブロック１２との間には通風ダクト（以下、固定子ダクトという）１３が設けられている。
【００１４】
すなわち、図２に示すように、各ブロック１２の軸方向端部に配設された電磁鋼板１１には、周方向に所定のピッチで形成されたスロット１１ａとスロット１１ａとの間に、棒状のダクトピース１４がその長手方向を電磁鋼板１１の半径方向に向けて放射状に配設されており、このダクトピース１４により固定子ダクト１３が形成されている。
【００１５】
そして、本実施例においてダクトピース１４は、半径方向内側の端部からスロット１１ａの底部（以下、スロット底部という）１１ｂに対応する位置までの間の形状が、軸方向の位置に応じて相互に異なっている。具体的には、ダクトピース１４の半径方向内側の端部からスロット底部１１ｂに対応する位置までの間の形状（体積）が、吸気側ほど大きく、排気側に向かうにしたがって徐々に小さくなっている。
【００１６】
より詳しくは、ダクトピース１４の総数をＮ，ダクトピース１４のスロット底部１１ｂに対応する位置から半径方向内側の端部までの回転方向上流側の長さ（上流側ダクトピース長さ）をＤｉ［ｍｍ］，ダクトピース１４のスロット底部１１ｂに対応する位置から半径方向内側の端部までの回転方向下流側の長さ（下流側ダクトピース長さ）をＤ［ｍｍ］とし、最も吸気側にあるダクトピース１４を１番目のダクトピース１４−１、最も排気側にあるダクトピース１４をＮ番目のダクトピース１４−Ｎとしたとき、本実施例では、ｉ番目（ｉ＝１，２，…，Ｎ）のダクトピース１４−ｉの上流側ダクトピース長さＤｉを下式（１）のように定めている。
Ｄｉ＝Ｄ（１−（ｉ−１）／Ｎ）    …（１）
【００１７】
これにより、図３（ａ）に示すように１番目のダクトピース１４−１が正面視矩形状（回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度θ１がほぼ直角）であるのに対し、２番目以降のダクトピース１４−２〜１４−Ｎは図３（ｂ），（ｃ）に示すように正面視台形状、より具体的には、回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度θｉ（ここではｉ＝２〜Ｎ）が鋭角に形成された台形状となり、かつ、角度θｉは吸気側から排気側に向かうにしたがって小さくなって、図３（ｃ）に示すようにＮ番目のダクトピース１４−Ｎの回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度θＮが最も小さくなっている。
【００１８】
このように構成される本実施例に係る回転機械の固定子によれば、吸気側から排気側に向かうにしたがって回転子側からの冷却ガスを半径方向外側へ導く固定子ダクト１４の通風抵抗が小さくなるため、吸気側から排気側までの間の固定子ダクト１４の通風抵抗を一定にし、風量バランスを均一化して発電機全体の冷却効率を向上させることができる。
【００１９】
すなわち、一例として突極型片吸込エンジン発電機を対象として考えると、吸気側から回転子極間に入る軸方向の冷却ガスは、回転子コイル間にあるコイルオサエという構造物により排気側にいくにつれ風量が減少する。また、ダクトピース１４を挟んで回転方向上流側と回転方向下流側とで通風ダクト１４の形状が同じである場合、風速が大きい場合はダクトピース１４よりも回転方向上流側に冷却ガスがよく流れ、風速が小さい場合はダクトピース１４よりも回転方向下流側に冷却ガスがよく流れる。
【００２０】
よって吸気側の風速が大きく排気側の風速が小さい場合、吸気側から排気側にかけて回転方向上流側の風量Ｑｉと回転方向下流側の風量ＱはＱｉ>Ｑ，Ｑｉ≒Ｑ，Ｑｉ＜Ｑと変化し、軸方向の風量バランスに不均衡が生じる。
【００２１】
これに対し、本実施例に係る回転電機の固定子では、吸気側から排気側に向かって冷却ガスの風量が減少すること、及び回転方向上流側の風量Ｑｉと回転方向下流側の風量Ｑとの風量バランスを考慮し、図３に示し上述したようにダクトピース１４の形状を排気側に向かうにしたがって回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度θｉが小さくなるようにしたことにより、軸方向及び回転方向の風量バランスの不均衡を低減することを可能としている。
【実施例２】
【００２２】
図１，２及び図４を用いて本発明の実施例２に係る回転電機の固定子について説明する。
本実施例は、図３に示し上述した実施例１のダクトピース１４に代えて、図４に示すダクトピース１５を適用するものである。それ以外の基本的な構造については実施例１と概ね同様であり、以下、重複する説明は省略し異なる部分を中心に説明する。
【００２３】
本実施例においてダクトピース１５（１５−１〜１５−N）は、半径方向内側の端部からスロット底部１１ｂに対応する位置までの間の形状が、軸方向の位置に応じて相互に異なっている。具体的には、ダクトピース１５の半径方向外側の端部の位置が軸方向によらず一定である一方、ダクトピース１５の長さが排気側に向かうにしたがって徐々に短くなっている。これにより、ダクトピース１５の半径方向内側の端部の位置は排気側に向かうにしたがって徐々に半径方向外側に位置するようになっている。
【００２４】
より詳しくは、ダクトピース１５の総数をＮ，ダクトピース１５のスロット底部１１ｂに対応する位置から半径方向内側の端部までの長さ（ダクトピース長さ）をＤｉ［ｍｍ］とし、最も吸気側にあるダクトピースを１番目のダクトピース、最も排気側にあるダクトピースをＮ番目のダクトピースとしたとき、本実施例では、ｉ番目（ｉ＝１，２，…，Ｎ）のダクトピース長さＤｉを下式（２）のように定める。
Ｄｉ＝Ｄ（１−（ｉ−１）／Ｎ）    …（２）
【００２５】
これにより、図４（ａ）に示すように１番目のダクトピース１５−１に対し、図４（ｂ），（ｃ）に示すように２番目以降のダクトピース１５−２〜１５−Ｎは段階的にダクトピース長さＤｉ（ここではｉ＝２〜Ｎ）が短くなり、図４（ｃ）に示すＮ番目のダクトピース１５−Ｎのダクトピース長さＤｉが最も短くなっている。
【００２６】
このように構成される本実施例に係る回転電機の固定子によれば、排気側にいくにつれ回転子側からの風を上部へ通す固定子ダクト入口の通風抵抗を小さくし、吸気側と排気側およびその間の通風抵抗を一定にし、風量バランスを均一化することで発電機全体の冷却効率を向上させることができる。
【００２７】
すなわち上述したように、例えば突極型片吸込エンジン発電機を対象として考えると、吸気側から回転子極間に入る軸方向の冷却ガスは回転子コイル間にあるコイルオサエという構造物により排気側にいくにつれ風量が減少し、周方向及び径方向の風量も吸気側から排気側にいくに従い減少する。また、固定子ダクト１３を通過する風量Ｑｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）に関しても吸気側から排気側にいくにつれ減少する。このように軸方向に関して固定子ダクト１３の風量が不均一となると、温度斑が生じるという問題が生じる。
【００２８】
これに対し、本実施例に係る回転電機の固定子では、図４に示し上述したように、ダクトピース１５の形状を上記（２）式に基づき吸気側から排気側にいくに従い短くして、固定子ダクト１３の入口の通風抵抗を排気側にいくほど小さくしたことにより、軸方向の風量を一定にすることができるため、軸方向に関して固定子ダクト１３内の風量を均一化し、温度斑の発生を抑制することを可能としている。
【実施例３】
【００２９】
上述した実施例１，２に対し、棒状に形成され、長手方向を半径方向に沿って配設されたダクトピースを、半径方向外側の端部の位置が軸方向によらず一定でかつ半径方向に沿う長さが軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い短くなるようにするとともに、回転子の回転方向に対して回転方向下流側の面と半径方向内側の面とがなす角度が軸方向に沿って吸気側から排気側へいくに従い小さくなるようにしてもよい。このような構成とすれば、より効果的に軸方向の風量バランスの不均衡を低減し、かつ温度斑の発生を抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ダクトピースを配設することにより形成された通風ダクトを備える回転電機の固定子に適用して好適なものである。
【符号の説明】
【００３１】
１１  電磁鋼板
１１ａ  スロット
１１ｂ  スロット底部
１２  ブロック
１３  固定子ダクト
１４，１４−１〜１４−Ｎ，１５−１〜１５−Ｎ  ダクトピース
【図１】
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【図２】
2016158343.tif 000004
【図３】
2016158343.tif 000005
【図４】
2016158343.tif 000006