(57)【要約】【課題】  小径長尺の回転電機においても、エアギャップ内にバッフルリングを簡便に設置できる方法を提供すること、およびエアギャップ内にバッフルリングを備えた小径長尺の回転電機を提供すること。【解決手段】  バッフルリングを周方向に複数の部材に分割し、この部材の各々を少なくとも一つの楔と一体に形成し、部材と一体に形成した楔を軸方向の同じ位置に打ち込むことで、複数の部材を互いに接するように周方向に並べてバッフルリングを設置した回転電機。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、前記固定子よりも径方向内周側にエアギャップを介して前記固定子と対向して配置される回転子とを備えた回転電機であって、前記固定子は、その内周側に周方向に所定の間隔で複数配設されたスロットの内部にコイルと、前記コイルを固定する楔とを有し、
前記エアギャップの内部に、互いに接するように周方向に配置され、前記楔と一体で構成される複数の部材を有する回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機であって、前記部材と、前記楔の軸方向長さが同じである回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機であって、前記部材と前記楔の軸方向長さは、前記固定子に形成された通風ダクトの軸方向幅より長く、かつ、前記固定子の鉄心の１パケットの軸方向幅より短い回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機であって、前記部材は隣接する前記スロット２つ分の周方向長さを有する回転電機。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機であって、前記部材は、複数の楔と一体で構成される回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機の通風構造に係わり、特に、エアギャップ内のバッフルリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動機などの回転電機は回転子と固定子を冷却する必要があり、そのための冷却構造が設けられている。代表的な冷却構造としては、電動機の内部に冷却媒体を流通させて冷却する方式がある。比較的大容量の回転電機においては、回転子と固定子の間の間隙（エアギャップ）の軸方向外側から内側に向かって冷却媒体を流入させ、さらにこの冷却媒体を、軸方向に所定の間隔で固定子に設けた複数の通風ダクトを内径側から外径側へと流通させる構造（以下ではフォワードフローと称す）が知られている。
【０００３】
エアギャップに流入した冷却媒体は、軸方向中心部に向かうほど回転電機の発熱を吸収して温度が上昇する。軸方向に長い形状の回転電機の場合には、エアギャップ内の冷却媒体の温度上昇が大きくなり、軸方向中心付近の冷却が十分できなくなる場合がある。そのような場合には、固定子の通風ダクトを軸方向に複数のゾーンに分け、冷却媒体の一部を固定子外周側へ導き、一つ以上のゾーンにおいて固定子通風ダクトの外径側から内径側へと冷却媒体を流通させる構造（以下ではリバースフローと称す）を用いる場合がある。
【０００４】
冷却媒体は直接エアギャップに流入するので、エアギャップ内の圧力は上昇する。リバースフローゾーンの冷却媒体は、圧力が上昇したエアギャップに流入しようとするため、このゾーンの冷却媒体の流量が少ないという問題が生じる。これを解決するために、エアギャップ内にリング状のバッフル板（以下ではバッフルリングと称す）を設置し、エアギャップを軸方向に区切ることが行われる。
【０００５】
このようなバッフルリングの設置方法として、〔特許文献１〕には、バッフルリング外周部にネジ穴を突起させて設け、固定子に固定する方法が開示されている。また、〔非特許文献１〕には、固定子コイルを保持するためにコイルスロット内径側に挿入した楔に、ガラスロービングなどのひも状部材で結びつけて固定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７４８６６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日立評論、VOL.67、No.7、p.536、1982
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１および非特許文献１に記載の従来技術は、固定子が十分大きく、その内部で取り付け作業することが可能な場合には有用であり、電力用のタービン発電機などの大型の回転電機において採用されている方法である。
【０００９】
しかし、例えば固定子内径が200〜300ｍｍで、軸方向長さが1000ｍｍ前後となるような、比較的小径長尺の回転電機においては、バッフルリングを固定する作業が困難であり、従来の方法ではバッフルリングの設置ができず、固定子のリバースフロー部分の冷却が十分でないという問題があった。
【００１０】
そこで本発明の目的は、小径長尺の回転電機においても、エアギャップ内にバッフルリングを簡便に設置できる方法を提供すること、およびエアギャップ内にバッフルリングを備えた小径長尺の回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一例によれば、回転電機は、
固定子と、前記固定子よりも径方向内周側にエアギャップを介して前記固定子と対向して配置される回転子とを備えた回転電機であって、前記固定子は、その内周側に周方向に所定の間隔で複数配設されたスロットの内部にコイルと、前記コイルを固定する楔とを有し、
前記エアギャップの内部に、互いに接するように周方向に配置され、前記楔と一体で構成される複数の部材を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、固定子内部で作業することが不可能な小径長尺の電動機のエアギャップ部にも容易にバッフルリングを設置することができ、固定子のリバースフロー部分の通風量が増大し、冷却を強化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の回転電機の第１の実施例の説明図である。
【図２】本発明の回転電機の第１の実施例の楔と一体に形成したバッフルリングの配置の説明図である。
【図３】本発明の回転電機の第１の実施例の楔と一体に形成したバッフルリングの形状の説明図である。
【図４】本発明の回転電機の第２の実施例の説明図である。
【図５】本発明の回転電機の第３の実施例の説明図である。
【図６】本発明の回転電機の第４の実施例の説明図である。
【図７】従来の回転電機の説明図である。
【図８】従来の回転電機の楔の配置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では比較例として、固定子を軸方向に三つのゾーンに分け、エアギャップ入口側の二つのゾーンをフォワードフロー、中心部の一つのゾーンをリバースフローとした場合に、回転電機全体の概略を図７を用いて説明する。
【００１５】
冷却媒体はシャフト両端に設置したファン７により、回転電機の軸方向中心側へ送られる。冷却媒体はエアギャップ３に流入し、固定子２の通風ダクト８へと分流してゆく。また冷却媒体の一部は、ファン７通過後に固定子コイル端部９側へと分流し、固定子枠に設けた軸方向のダクト10を通って、固定子２の外周側から内周側へと流入する。この、冷却媒体が固定子２外周側から内周側へ流入する部分がリバースフローのゾーンとなる。また、エアギャップ３から流入した冷却媒体、およびリバースフローのゾーンにおいてエアギャップ３に流入した冷却媒体が、固定子２の内周側から外周側へと流出する部分がフォワードフローのゾーンとなる。
【００１６】
図８に固定子の詳細を示す。スロット４内にはコイル５が挿入されており、スロット４の内径側に楔11を打ち込んでコイル５を固定してある。また、スロット４深さをコイル５高さよりも大きくすることで、スロット４の内径側（エアギャップ３側）にベントスペース12を設ける場合もある。これは、エアギャップ３の通風断面積を大きくして通風量を増大させる場合に用いる。  以下、実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明による回転電機の第１の実施例を、図１、図２および図３に基づいて説明する。全体の構造については、比較例と略同じである。
【００１８】
本実施例では、バッフルリング13はエアギャップ内に二か所設置されている。
【００１９】
本実施例の回転電機は、回転子1と回転子の外周に所定の間隔で対向するように設置された固定子２を備えている。固定子と回転子の間にはエアギャップ３が形成されている。固定子の内径側には周方向に複数のスロット４が設けられており、スロット内には固定子コイル５が挿入されている。固定子は鋼板を積層した鉄心６を有している。鋼板間に間隔片を放射状に配置し固定子の通風ダクト８を形成している。
【００２０】
楔は、スロットの内径側切欠き部に挿入し、固定子コイル５を固定保持する。本実施例では、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13を、スロット切欠き部の所定の軸方向位置まで挿入した。周方向の全てのスロットに対し、構成部材13を同一の軸方向位置に挿入することで、隣接するバッフル構成部材が全体としてバッフルリングを構成する。図2では見やすいように、構成部材13と固定子鉄心２との内径側や、隣接する構成部材13同士の間に比較的大きな隙間があるように表示しているが、これは製作公差の範囲で小さくすることができる。また回転子１との隙間は、例えば回転子１を固定子２内に納める際に必要な最小限の間隔とする。
【００２１】
本実施例における、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13の形状を図３に示す。本実施例では、バッフルリングを周方向に複数の部材に分割し、この部材の各々を少なくとも一つの楔と一体に形成し、部材と一体に形成した楔を軸方向の同じ位置に打ち込むことで、複数の部材を互いに接するように周方向に並べてバッフルリングの構成部材を設置した。本実施例では、従来の楔と同様の形状の部分13aの内径側にスロットのベントスペース12を閉塞する部分13bがあり、さらに内径側にバッフルリングの本体を構成する部材13cがある形状となっている。楔部13aの軸方向長さは、軸方向位置が固定子ダクトと一致したときに脱落しないよう、ダクトの軸方向幅よりも長いことが望ましい。また、バッフルリング構成部13cは、軸方向に隣接する固定子ダクト間の積層鋼板一組分（以下、パケット）の軸方向幅より短いことが望ましい。これは、これ以上バッフルリング構成部13cの軸方向長さが長いと、パケット位置に配置した時パケットに隣接するダクトにはみ出して、ダクトの通風を妨げるからである。
【００２２】
以上のような構成によれば、軸方向の所定の位置に、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材を打ち込むだけで、バッフルリングを構成することができ、固定子内部での設置作業が困難な小径長尺の回転電機においても、エアギャップ内に容易にバッフルリングを設置できる。これにより、固定子ダクトのリバースフロー部の出口に相当する、エアギャップの軸方向中心部３aの圧力を低く保つことができ、リバースフローの通風量を増加できる。その結果、冷却は強化され、軸方向中心部のコイルや鉄心の温度を低くできるので、回転電機の信頼性が向上する。
【００２３】
また、ベントスペースが大きい場合、単純なリング状の構造のバッフルリングでは隙間が大きくなり、バッフルリングを挟んだ圧力差を維持できない問題があった。  しかし、本実施例においては、バッフルリングを構成する部材と楔とを一体に形成することで、コイルスロット内径側のベントスペース12も、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13の打ち込みと同時に塞ぐことができるので、エアギャップの軸方向中心部３aの圧力を低く保つことができ、バッフルリングを挟んだ圧力差を維持可能とし、リバースフロー部の通風量を維持できる。
【実施例２】
【００２４】
本発明による回転電機の第２の実施例を、図４に基づいて説明する。本実施例の概略構成は、実施例１と略同じである。
【００２５】
本実施例では、バッフルリングを構成する部材と楔部の軸方向長さを同じにした。
【００２６】
このような構成によれば、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13は、軸方向長さと同じ厚みの板材を、切断、打ち抜き等の比較的簡単な加工により製作することができる。
【００２７】
さらに、本実施例の変形例として、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13の軸方向長さを、固定子ダクトの軸方向幅より長く、かつ固定子鉄心の１パケットの軸方向長さより短くした。このような構成とすることで、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13が、固定子ダクト部から内径側に脱落したり、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13が固定子ダクトを塞いだりすることを防止できる。
【実施例３】
【００２８】
本発明による回転電機の第３の実施例を、図５に基づいて説明する。本実施例の概略構成は、実施例１と略同じである。
【００２９】
本実施例では、バッフルリングを構成する部材が２スロット分の周方向長さを持つように構成してある。
【００３０】
このような構成によれば、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13は、周方向に１スロットおきに設置するので、通常の楔11をより多く用いることができる。これにより、通常の楔11よりは製作コストがかかる、楔と一体に形成したバッフルリングの構成部材13の使用量を減らせるメリットがある。
【実施例４】
【００３１】
本発明による回転電機の第４の実施例を、図６に基づいて説明する。本実施例の概略構成は、実施例１と略同じである。
【００３２】
本実施例では、バッフルリングを構成する部材が、複数の楔と一体に形成されている。実施例では、周方向に隣接する二つの楔と一体に形成しているが、二つ以上の楔と一体に形成してもよい。また、隣接しない、例えば周方向にスロット一つ分間を置いた二つの楔と一体に形成してもよい。
【００３３】
本実施例によれば、バッフルリングを形成する部材を、より強固に支持することができる。また、隣接するバッフルリングを形成する部材の間の隙間の数が減るので、バッフルリングを挟んだ圧力差を維持する機能が高まるので、リバースフロー部の通風量をさらに増加させられる。
【符号の説明】
【００３４】
１  回転子
２  固定子
３  エアギャップ
４  スロット
５  固定子コイル
６  固定子鉄心
７  ファン
８  通風ダクト
９  固定子コイル端部
10  固定子枠の軸方向ダクト
11  楔
12  ベントスペース
13  楔と一体に形成したバッフルリング構成部材
【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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