JP2000350395A - 回転電気機械の円筒形回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転子巻線端部の導電体が持つ円弧状部の温度
上昇の低減を図った回転電気機械の円筒形回転子を提供
する。 【解決手段】回転電気機械の円筒形回転子１は従来例に
対し、各極毎の回転子巻線２に合計６個が用いられてい
る鞍形コイルの内、外側に配設される２個の鞍形コイル
に鞍形コイル３が用いられている。鞍形コイル３は、端
部８９における導電体の長さが相対的に長いために導電
体中の発熱量が相対的に大きくなる鞍形コイルに適用さ
れており、巻回層４には直線状部５１Ａの幅寸法Ｗ_A よ
りも大きな幅寸法Ｗ₄ を持つ円弧状部４１が用いられて
いる。この円弧状部４１は直線状部５１Ａとは別部材と
して作製され、直線状部５１Ａの長さ方向の端部にろう
付け法によって接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、タービン発電機
などの回転電気機械の円筒形回転子に係わり、回転子巻
線端部の導電体が持つ円弧状部の温度上昇の低減に好適
なその構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】円筒形回転子を持つ回転電気機械は各種
の用途に用いられているが、大容量のものとしてはター
ビン発電機が著名である。以下に、タービン発電機に代
表させて、従来例の回転電気機械の円筒形回転子の説明
を行うことにするが、まずは、一般例の円筒形回転子を
持つ回転電気機械の構成の概要について図１２を用いて
説明する。ここで図１２は、一般例の回転電気機械の主
要部を模式化して示す縦断面図である。図１２におい
て、Ｘ−Ｘは回転軸部の中心軸線であり、Ｚ−Ｚは回転
子鉄心部の軸長方向に関する中心線である。

【０００３】図１２において、９は、円筒形回転子８，
固定子７，冷媒ガス９９の通流路を持つケーシング６，
軸流ファン６９，６９と、図示しない冷却装置とを備え
た円筒形回転子を有する一般例の２極の回転電気機械で
ある。円筒形回転子８の外周面と固定子７の内周面と間
には空隙部９１が介在されている。円筒形回転子８は、
回転軸部８１，回転軸部８１と一体に構成されて回転軸
部８１と同心の円柱状の外径を持つ回転子鉄心部８２，
２極機に対応した１対の回転子巻線５および保持体８３
とを備え、図示しない軸受部を介して回転自在に支持さ
れている。

【０００４】回転電気機械９では、両回転子巻線５は断
面が平角状の導電体（平角銅線）を巻回して形成された
鞍形コイルの複数個を用いて構成されている。それぞれ
の鞍形コイルは、回転子鉄心部８２の外周の円周方向に
沿わせて形成されている図示しない複数のコイルスロッ
トに、互いに同心状となる配置関係で装填されている。
回転子巻線５の各鞍形コイルがコイルスロットに装填さ
れている部位には、回転軸部８１の軸長方向に分布して
多数の通気孔８８が形成されている。回転子巻線５のコ
イルスロット内に収納されないことで回転子鉄心部８２
の両端部から突き出されて配置される部位である端部８
９，８９は、円筒状をした保持体８３によってその外周
側が保持され、円筒形回転子８が回転することで発生さ
れる強大な遠心力に対して保持されている。

【０００５】両軸流ファン６９は円筒形回転子８，固定
子７を冷却する冷媒ガス（例えば、空気や水素ガス）９
９を回転電気機械９内に循環させるために設けられ、こ
の事例の場合には、図示のように回転子巻線５の両端部
８９の回転軸部８１の軸長方向に関する外側の位置のそ
れぞれに配設されている。固定子７は、多数の薄板材製
の鉄心板を積層して形成されて回転軸部８１と同心の円
形の内径を持つ固定子鉄心７１と、固定子鉄心７１に形
成されている図示しない複数のコイルスロットに装填さ
れた固定子巻線７２とを備える。固定子鉄心７１の鉄心
板の積層方向の要所には、冷媒ガス９９を通流させるた
めの通風ダクト７３の複数個が形成されている。

【０００６】回転電気機械９では、ケーシング６は固定
子鉄心７１の外周面に外接させて合計４枚の仕切板が固
定子鉄心７１の鉄心板の積層方向に間隔を隔てて配設さ
れ、端部側の仕切板と内側の仕切板とを接続するように
して複数の円筒状の連絡ダクトが配設されている。この
４枚の仕切板により区切られることで、固定子鉄心７１
の外周側の空間には鉄心板の積層方向に関する中央部に
中央給気ダクト６１が、鉄心板の積層方向の中央部を除
く両端部のそれぞれには排気ダクト６２，６２が形成さ
れている。またケーシング６の両端部には、それぞれの
軸流ファン６９に対応させて吸気ダクト６３，６３が備
えられている。冷却装置は、円筒形回転子８，固定子７
を冷却することで高温となった冷媒ガス９９から熱を除
去する図示しない冷却器を備えている。

【０００７】一般例の回転電気機械９は上述のごとくに
構成されているので、それぞれの軸流ファン６９で加圧
されたそれぞれの冷媒ガス９９の流れは、まず保持体８
３が配置されている付近で大きく３つに分岐される。す
なわち、それぞれの保持体８３の外周部を経て両端部か
ら空隙部９１に直接流入する冷媒ガス流９９Ａと、固定
子巻線７２の両端部のそれぞれを冷却した後に連絡ダク
トを経て中央給気ダクト６１に流入する冷媒ガス流９９
Ｂと、それぞれの回転軸部８１の外周面と保持体８３と
の間の空間のそれぞれから円筒形回転子８に流入する冷
媒ガス流９９Ｃとである。

【０００８】これ等の冷媒ガス流の内冷媒ガス流９９Ｃ
は、回転子巻線５の端部８９を強制対流により冷却しつ
つ回転子鉄心部８２の端部に到り、冷媒ガス流９９Ｃの
内の多くの部分はこの端部からコイルスロット部に流入
し、回転子巻線５および回転子鉄心部８２を強制対流に
より冷却した後、通気孔８８から空隙部９１に順次流入
する。このようにして、空隙部９１で合流されたそれぞ
れの冷媒ガス９９は、排気ダクト６２，６２に連通して
いる通風ダクト７３中を通流し、固定子鉄心７１および
固定子巻線７２を冷却しつつ排気ダクト６２，６２に到
る。排気ダクト６２，６２に到達した冷媒ガス９９は、
円筒形回転子８，固定子７を冷却したので比較的に高温
になっているが、この高温の冷媒ガス９９は図示しない
排気風胴（前記冷却装置が備える）を経て冷却器に流入
して除熱される。冷却器で除熱されて再び低温に戻った
冷媒ガス９９は、図示しない吸気風胴（前記冷却装置が
備える）を経て軸流ファン６９に流入される。

【０００９】すなわち一般例の回転電気機械９は、冷却
器を介して冷媒ガス９９を循環させることで比較的に安
定な運転状態を得ることができているが、この種の回転
電気機械に採用されている円筒形回転子８では、回転子
巻線５の最高温度が端部８９で発生し易いので、端部８
９の温度低減に関する検討が種々行われてきている。次
に、このような検討の結果得られた従来例の回転電気機
械の円筒形回転子を説明する。

【００１０】まず、従来の一例の回転電気機械の円筒形
回転子を図１３〜図１５を用いて説明する。なお、以降
の説明では、図１２に示した一般例の回転電気機械９と
同一部分には同じ符号を付しその説明を省略する。ここ
で、図１３は図１２のＱ部に対応した部位における従来
の一例の円筒形回転子の斜視図であり、図１４は図１２
のＲ部に対応した部位の図１３に示した円筒形回転子の
要部の断面図であり、図１５は図１２のＳ部に対応した
部位の図１３におけるＡ−Ａ断面図である。なお、図１
３は保持体およびその周辺部を取り除いて回転子巻線の
外周部が露出された状態として図示している。

【００１１】図１３〜図１５において、８Ａは、回転軸
部８１，回転子鉄心部８２Ａ，１対の回転子巻線５Ａ，
それぞれ複数のスペーサ５４および５４Ａ，隔壁体５
５，仕切壁体５６，外周部絶縁体５７，複数の楔５８お
よび楔下絶縁層５９，保持体８３とを備えた２極の円筒
形回転子である。円筒形回転子８Ａでは、回転子巻線５
Ａには、それぞれの磁極毎に平角銅線を用いた複数層の
巻回層５１により構成とされた６個の鞍形コイル５２が
用いられ、回転子鉄心部８２に形成された異なるコイル
スロット８４に、互いに同心状となる配置関係で装填さ
れている。この鞍形コイル５２を構成するそれぞれの巻
回層５１は、中央部分がコイルスロット８４内に装填さ
れる１対の直線状部５１Ａと、直線状部５１Ａの長さ方
向の端部の間を接続して配置される１対の円弧状部５１
Ｂとを組み合わせて形成されている。

【００１２】直線状部５１Ａは長さ方向の中央部分でコ
イルスロット８４に装填され、円弧状部５１Ｂは回転子
巻線５Ａの端部８９の主要部分を構成している。直線状
部５１Ａのコイルスロット８４内に収納される部分に
は、回転軸部８１の軸長方向に沿って多数の貫通孔５１
ａが形成されており、回転子巻線５Ａでは鞍形コイル５
２を構成する全ての巻回層５１が持つ貫通孔５１ａの位
置は合致している（図１５参照）。回転子巻線５Ａで
は、直線状部５１Ａと円弧状部５１Ｂとは長尺の平角銅
線を直角状に曲げ加工することで一体に形成されてお
り、したがって、円弧状部５１Ｂの幅寸法Ｗ_B は直線状
部５１Ａの幅寸法Ｗ_A と等しい。そうして、同一の鞍形
コイル５２に属すこれ等の巻回層５１は、回転子鉄心部
８２Ａの径方向，すなわちコイルスロット８４の高さ方
向に、図示しない電気絶縁層を介して互いに積層される
ようにして配設されている。

【００１３】端部８９における鞍形コイル５２の相互間
にはスペーサ５４が、最外位置の鞍形コイル５２の外側
面と最内位置の鞍形コイル５２の内側面とにはスペーサ
５４Ａがそれぞれ配置されて、円筒形回転子８Ａの加減
速時に発生する加速度などに対応して端部８９に働く強
大な応力に対処している。スペーサ５４は、電気絶縁材
からなるほぼ平板状の基板部と、基板部の両側面のそれ
ぞれに一定の厚さを持たせて形成された電気絶縁材製の
複数の突起部とで構成されている。この突起部は端部８
９における鞍形コイル５２の側面に沿わせて冷媒ガス９
９を通流させる通流路を確保するために設けられてい
る。スペーサ５４Ａのスペーサ５４に対する相異点は、
複数の突起部が基板部の一方の側面のみに備えられてい
ることである。

【００１４】スペーサ５４，５４Ａによって端部８９に
おける鞍形コイル５２を構成する導電体５１の側面に
は、冷媒ガス流９９Ｃが通流される通流路が突起部によ
ってジグザグ状とされて形成されることになる。この通
流路を後記する貫通孔５５ａと関連付けて視察すると、
貫通孔５５ａから鞍形コイル５２の直線状部５１Ａに沿
って冷媒ガス流９９Ｃが通流する通流路と、貫通孔５５
ａから鞍形コイル５２の円弧状部５１Ｂに沿って冷媒ガ
ス流９９Ｃが通流する通流路として把握することができ
る。

【００１５】円筒形回転子８Ａでは、それぞれの端部８
９に配置される隔壁体５５は、複数の部材を用いて全体
として円筒を構成するようにして電気絶縁材を用いて作
製されており、端部８９における鞍形コイル５２の内周
側に回転軸部８１の外周面との間に空間を隔てて配置さ
れている。隔壁体５５には冷媒ガス通流路として、鞍形
コイル５２の直線状部５１Ａと円弧状部５１Ｂとの結合
部位のそれぞれの近傍に、各鞍形コイル５２の両側面に
連通する貫通孔５５ａが、また後記する排気室５６Ｘに
対向する部位に貫通孔５５ｂが、それぞれ形成されてい
る。仕切壁体５６は１対が１組になって合計２組が用い
られており、排気室５６Ｘを形成すべき部位を仕切るよ
うにして隔壁体５５の内周面に当接されて配置されてい
る。

【００１６】両側を仕切壁体５６，５６で仕切られるこ
とで隔壁体５５の内周側に形成される４個の空間の内、
磁極の中間部の直下に位置している２個の空間が、冷媒
ガス流９９Ｃが流入される流入室５５Ｘであり、また、
磁極の中心位置の直下に位置している２個の空間が排気
室５６Ｘである。この排気室５６Ｘは軸流ファン（例え
ば、軸流ファン６９）側の端部は閉塞され、反軸流ファ
ン側の端部は後記する排気溝８６に連通されている。な
お、流入室５５Ｘは軸流ファン側の端部は開口され、反
軸流ファン側の端部は後記する通気ダクト８４ａに連通
されている。外周部絶縁体５７は電気絶縁材を用いて円
筒状に形成され、端部８９における鞍形コイル５２の外
周側と保持体８３の内周側との間に配置されている。

【００１７】楔５８は、コイルスロット８４に装填され
た部分の回転子巻線５Ａが円筒形回転子８Ａが回転する
ことで発生される強大な遠心力によってコイルスロット
８４から飛び出さないようにするなどのために、それぞ
れのコイルスロット８４の最外周部の付近に装着されて
いる。楔５８には回転軸部８１の軸長方向に沿って多数
の貫通孔５８ａが形成されており、それぞれの貫通孔５
８ａは鞍形コイル５２に形成されている貫通孔５１ａに
対向して形成されている。楔下絶縁層５９は鞍形コイル
５２を楔５８に対して電気絶縁する役目を担っており、
貫通孔５１ａと対向する部位には、貫通孔５１ａとほぼ
同一形状の貫通孔５９ａが形成されている。

【００１８】したがって、貫通孔５１ａ，５８ａおよび
５９ａは冷媒ガス流９９Ｃに関して互いに連通し合って
おり、通気ダクト８４ａに連通されている。この通気ダ
クト８４ａは、各コイルスロット８４の底部に回転軸部
８１の軸長方向に沿って形成されており、通気ダクト８
４ａの両端部はそれぞれ流入室５５Ｘに連通されてい
る。なお、前述通気孔８８は円筒形回転子８Ａでは、貫
通孔５１ａ，５８ａおよび５９ａによって構成されてい
ることになり、冷媒ガス流９９Ｃはこの貫通孔内を鞍形
コイル５２の巻回層５１の積層方向に沿って通流する。

【００１９】回転子鉄心部８２Ａは、一般例の前記回転
子鉄心部８２に対して、１対の回転子巻線５Ａ，５Ａが
持つ鞍形コイル５２に対応した個数と位置とに従う複数
のコイルスロット８４と、同一のハーフ磁極に属すると
共に互いに隣接するコイルスロット８４の相互間の部位
である複数の歯部８５と、複数の排気溝８６とが図示の
如くに形成されている。各コイルスロット８４の底部に
は前記したように通気ダクト８４ａが形成されている。
また、最外，最内位置の鞍形コイル５２が装填されるコ
イルスロット８４の反歯部８５側を形成する回転子鉄心
部８２Ａの部位，および各歯部８５のそれぞれの軸長方
向の両端部には、排気路８５ａが形成されている。

【００２０】従来の一例の円筒形回転子８Ａは上述の如
くに構成されているので、回転子巻線５Ａの端部８９で
は、スペーサ５４，５４Ａが持つ突起部により冷媒ガス
流９９Ｃの通流路がジグザグ状に形成されることによ
り、冷媒ガス流９９Ｃが鞍形コイル５２の側面と十分に
接触できることになり、鞍形コイル５２を効果的に冷却
することができている。このような冷却構成を備えるこ
とによって、円筒形回転子８Ａでは回転子巻線５Ａの端
部８９に対する冷却性能の向上を図ることができてい
る。

【００２１】次に、鞍形コイルを構成する複数の巻回層
５１がそれぞれに持つ貫通孔５１ａの相互位置関係を回
転子巻線５Ａとは異ならせるようにした、従来の異なる
例の回転電気機械の円筒形回転子を図１６を用いて説明
する。なお、以降の説明では、図１３〜図１５に示した
従来の一例の円筒形回転子８Ａと同一部分には同じ符号
を付しその説明を省略する。ここで、図１６は、図１２
におけるＳ部に対応した部位における従来の異なる例の
円筒形回転子の要部の断面図である。図１６において、
８Ｂは図１３〜図１５に示した従来の一例による円筒形
回転子８Ａに対して、回転子巻線５Ａに替えて回転子巻
線５Ｂを用いるようにした円筒形回転子である。

【００２２】回転子巻線５Ｂは、回転子巻線５Ａと対比
して鞍形コイルに鞍形コイル５２Ａを用いることのみが
異なっている。この鞍形コイル５２Ａは、導電体５１を
用いて作製されたそれぞれの巻回層５１の直線状部５１
Ａには鞍形コイル５２の場合と同様に多数の貫通孔５１
ａが形成されるが、鞍形コイル５２Ａでは複数の巻回層
５１がそれぞれに持つ貫通孔５１ａの軸長方向の形成位
置を、通気ダクト８４ａに近い巻回層５１ほど冷媒ガス
流９９Ｃの流入側に順次ずらすようにしている（図１６
参照）。すなわち、回転子巻線５Ｂでは、導電体５１に
貫通孔５１ａによって形成される冷媒ガス流９９Ｃ用の
全ての通気孔は、冷媒ガス流９９Ｃの流入側に傾斜して
形成されている。

【００２３】従来の異なる例の円筒形回転子８Ｂは上述
の如くに構成されているので、貫通孔５１ａにおける冷
媒ガス流９９Ｃの流体抵抗は、曲がり抵抗が減少される
ことで円筒形回転子８Ａの場合よりも低減される。これ
により、用いる軸流ファン（例えば、軸流ファン６９）
が円筒形回転子８Ａの場合と同一であることを前提にす
ると、円筒形回転子８Ｂでは貫通孔５１ａを通流する冷
媒ガス流９９Ｃの流量が円筒形回転子８Ａの場合よりも
増大され、コイルスロット８４内に装填される部位の直
線状部５１Ａの温度上昇値を低減することができる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る回転電気機械の円筒形回転子８Ａ，８Ｂでは、回転子
巻線５Ａ，５Ｂの端部８９に対する冷却性能の向上をあ
る程度は達成することが出来ているが、まだ後記するよ
うな理由で回転子巻線５Ａ，５Ｂの最高温度は、図１７
および後記する図３，図５，図９に点線で示すように多
くの場合に端部８９に配設されている円弧状部５１Ｂで
発生している。図１７は、発明者らにより従来例の円筒
形回転子に対して得られた回転子巻線の導電体の温度分
布を示すグラフであり、横軸に導電体長に沿う回転子巻
線（鞍形コイル）位置の回転子鉄心中心位置（図１２の
中心線Ｚ−Ｚの位置）からの距離を採り、縦軸に回転子
巻線（鞍形コイル）の主要部の導電体の温度上昇値を採
っている。

【００２５】また図１７を視察すると、円弧状部５１
Ｂ，直線状部５１Ａ共に、導電体の温度上昇値は鞍形コ
イル５２の巻回層５１の積層方向にかなりの差が発生し
ていることが分かる。導電体の巻回層５１の積層方向に
対するこの温度差の主原因は、導電体を冷却する冷媒ガ
ス流９９Ｃが導電体で発生される熱を吸収することでし
だいに温度が上昇するためである。端部８９では、これ
に保持体８３からの放熱の影響が加わることで、最外径
側の巻回層５１の導電体よりも若干内径側に配設されて
いる中間部の巻回層５１の導電体で温度上昇値の最高値
が発生している。

【００２６】一般に電気機械の寿命は巻線の電気絶縁の
ために採用されている電気絶縁材の耐熱寿命特性によっ
て決められるので、回転子巻線５Ａ，５Ｂの端部８９の
温度が相対的に高いことは、端部８９の温度が使用され
ている電気絶縁材の許容温度を越えないように回転子巻
線５Ａ，５Ｂの電流密度を設定しなければならないこと
を意味する。この結果として円筒形回転子８Ａ，８Ｂ
の、したがって回転電気機械の体格の大形化を招いた
り、または、回転電気機械の定格出力の低減を余儀なく
される。ところで、回転子巻線５Ａ，５Ｂの最高温度が
いまだに端部８９において発生している主な理由は次記
するとおりである。

【００２７】円筒形回転子８Ａ，８Ｂが備える回転子
巻線５Ａ，５Ｂでは、円弧状部５１Ｂを冷却する冷媒ガ
ス流９９Ｃは、隔壁体５５に形成された貫通孔５５ａか
ら流入して円弧状部５１Ｂの側部端面に沿って通流する
が、その際、冷媒ガス流９９Ｃの流れ方向は軸長方向か
ら円周方向に急激に変化する必要がある。他方、端部８
９における直線状部５１Ａを冷却する冷媒ガス流９９Ｃ
では、その流れ方向は貫通孔５５ａから流入した後も軸
長方向をそのまま維持する。このために、貫通孔５５ａ
部を通流する冷媒ガス流９９Ｃの流体抵抗は、直線状部
５１Ａと対比して円弧状部５１Ｂの方が相対的に大きく
なり、円弧状部５１Ｂを冷却する冷媒ガス流９９Ｃの流
量が相対的に少なくなる。このことが主因で円弧状部５
１Ｂの温度上昇が高くなる。

【００２８】前記項による問題点を解決するために
幾つかの提案がすでになされており、その一例を図１８
に示す。図１８は、図１３のＴ部に対応した部位におけ
る従来のさらに異なる例の円筒形回転子の要部の斜視図
である。なお図１８では、回転子巻線の円弧状部とスペ
ーサとを直線状に展開して図示している。図１８におい
て、８Ｃは、図１３〜図１５に示した従来の一例による
円筒形回転子８Ａに対して、回転子巻線５Ａに替えて、
鞍形コイルの円弧状部に円弧状部５１Ｃを採用した回転
子巻線５Ｃを用いるようにした円筒形回転子である。す
なわち、回転子巻線５Ｃに用いられる鞍形コイル５２Ｃ
を構成するそれぞれの巻回層は、円弧状部５１Ｃと図示
しない直線状部５１Ａとを組み合わせて形成されてい
る。

【００２９】円弧状部５１Ｃは、冷媒ガス流９９Ｃを円
弧状部内にも通流させるための通流路が貫通孔５１ｂと
して形成されていることが、円弧状部５１Ｂと大きく異
なっている。この円弧状部５１Ｃには、貫通孔５１ｂに
対応させ、貫通孔５１ｂ内を通流する冷媒ガス流９９Ｃ
の円弧状部５１Ｃからの出口として、図示しない隔壁体
５５に形成されている図示しない貫通孔５５ｂに対向す
る部位に、溝部５１ｃが形成されている。そうして、貫
通孔５１ｂ内を通流した冷媒ガス流９９Ｃは、溝部溝部
５１ｃを経て貫通孔５５ｂから図示しない排気室５６Ｘ
に流入することができる。

【００３０】円弧状部５１Ｃはこの部位を通流する電流
の密度値を直線状部５１Ａ部の密度値と同等とするため
に、その断面積を直線状部５１Ａの断面積とほぼ同等に
設定されており、このために円弧状部５１Ｃの幅寸法Ｗ
_C は直線状部５１Ａの幅寸法Ｗ_A とほぼ同一もしくは若
干ではあるが大きく設定されている。そうして、円弧状
部５１Ｃは貫通孔５１ｂと溝部５１ｃの加工が必要なた
めに直線状部５１Ａとは別部材として作製され、直線状
部５１Ａの長さ方向の端部で機械的にも電気的にもした
がって熱伝導的にも、ろう付けなどの方法によって接合
されている。この接合部位は回転子巻線５Ａの場合の直
線状部５１Ａと円弧状部５１Ｂとの結合部位と同等の位
置に設定されている。

【００３１】このような構造を持つ回転子巻線５Ｃは、
円弧状部を冷却する冷媒ガス流９９Ｙの流量の増大と，
冷媒ガス流９９Ｙに関する円弧状部の放熱面積の増大と
を同時に得て、円弧状部の冷却性能の増大を意図したも
のである。しかしながらこの回転子巻線５Ｃが持つ構造
は、貫通孔５１ｂ内の流体抵抗が円弧状部５１Ｃ外面部
の流体抵抗よりも相対的に大きくなってしまうことで、
円弧状部５１Ｃによる放熱面積の増加率に比較して円弧
状部５１Ｃの温度上昇の低減率が多くの場合に小さくな
っていることが、発明者らが調査したところにより分か
ってきている。また、回転子巻線５Ｃでは円弧状部５１
Ｃに貫通孔５１ｂと溝部５１ｃの加工が必要なために、
その製造原価が高価になることも問題点である。

【００３２】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされ、その目的は、回転子巻線端部の導電体が持つ
円弧状部の温度上昇の低減を図った回転電気機械の円筒
形回転子を提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）複数のコイルスロットを持つ円柱状の回転子鉄心部
と、導電材を複数層巻回して形成されてそれぞれが異な
るコイルスロットに装填されると共に冷媒ガスによって
冷却される複数の鞍形コイルを有する回転子巻線とを備
えた回転電気機械の円筒形回転子において、鞍形コイル
は、平角状断面の導電体を用いて形成され互いにほぼ平
行して配置されると共に長さ方向の中央部分が前記コイ
ルスロットに装填される１対の直線状部と、前記直線状
部に用いられている導電体よりも大きな断面積を持つ平
角状断面の導電体を用いて形成され直線状部の長さ方向
の端部の間を接続して配置される１対の円弧状部とを組
み合わせて用い、直線状部の電流密度よりも円弧状部の
電流密度を低減するようにした構成とすること、また
は、 ２）複数のコイルスロットを持つ円形状の回転子鉄心部
と、導電材を複数層巻回して形成されてそれぞれが異な
るコイルスロットに装填されると共に冷媒ガスによって
冷却される複数の鞍形コイルを有する回転子巻線とを備
えた回転電気機械の円筒形回転子において、鞍形コイル
は回転子鉄心部の径方向に積層されて巻回された複数の
巻回層を有し、この巻回層は平角状断面の導電体を用い
て互いにほぼ平行して配置されると共に長さ方向の中央
部分が前記コイルスロットに装填される１対の直線状部
と前記直線状部の長さ方向の端部の間を接続して配置さ
れる１対の円弧状部とを組み合わせて形成され、温度上
昇が高くなる部位に配設される前記導電体は前記積層方
向の寸法を大きく設定して電流密度を低減するようにし
た構成とすること、さらにまたは、 ３）前記２項に記載の手段において、鞍形コイルの温度
上昇が高くなる部位に配設される前記巻回層は、積層方
向の寸法が同等の直線状部および円弧状部の前記導電体
である構成とすることにより達成される。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる
図には、図１２〜図１６で付した符号については、極力
代表的な符号のみを記すようにしている。図１は、この
発明の実施の形態の一例による回転電気機械の円筒形回
転子を図１４と同様部位に関して示す要部の断面図であ
り、図２は、図１による円筒形回転子が持つ一部の鞍形
コイルを構成している巻回層を示す要部の斜視図であ
る。

【００３５】図１，図２において、１は、図１３〜図１
５に示した従来例による円筒形回転子８Ａに対し、回転
子巻線５Ａに替えて回転子巻線２を用いるようにした円
筒形回転子である。回転子巻線２は、円弧状部の温度上
昇の低減を図るために、発熱量が多いために温度上昇が
相対的に高くなる一部の鞍形コイルの円弧状部に用いら
れる導電体の断面積を、直線状部に用いられる導電体の
断面積よりも大きく設定していることが従来例による回
転子巻線５Ａと異なっている。すなわち、回転子巻線２
の場合に各極毎の回転子巻線に合計６個が用いられる鞍
形コイルの内、外側に配設される２個の鞍形コイルに鞍
形コイル３が用いられ、残りに従来例と同一の鞍形コイ
ル５２が用いられている。

【００３６】鞍形コイル３は、端部８９における導電体
（平角銅線など）の長さが相対的に長いために端部８９
における導電体中の発熱量（回転子巻線２に通流する回
転子電流による）が相対的に大きくなる鞍形コイルに適
用されており、巻回層には巻回層４が用いられている。
巻回層４はこの発明の特長的な構成として、直線状部５
１Ａの幅寸法Ｗ_A よりも大きな幅寸法Ｗ₄ を持つ円弧状
部４１が用いられている（図２を参照）。なお、円弧状
部４１の厚さ寸法は、直線状部５１Ａの厚さ寸法と同一
である。

【００３７】換言すると、巻回層４は直線状部５１Ａ用
の導電体（平角銅線）よりも大きな断面積を持つ導電体
（平角銅線）を円弧状部４１に用いることで形成されて
おり、鞍形コイル３は複数の巻回層４を用いて形成され
ている。そうして、円弧状部４１は直線状部５１Ａとは
別部材として作製され、直線状部５１Ａの長さ方向の端
部で機械的にも電気的にもしたがって熱伝導的にも、ろ
う付けなどの方法によって接合されている。この接合部
位は従来例の回転子巻線５Ａの場合の直線状部５１Ａと
円弧状部５１Ｂとの結合部位と同等の位置に設定されて
いる。

【００３８】図１，図２に示すこの発明の実施の形態の
一例による回転電気機械の円筒形回転子１では前記のよ
うに、端部８９内の導電体長さが相対的に長い鞍形コイ
ルである鞍形コイル３では、直線状部５１Ａよりも大き
な断面積を持つ円弧状部４１を用い、回転子巻線２に通
流する回転子電流に関して直線状部５１Ａの電流密度よ
りも円弧状部４１の電流密度を相対的に低減させてい
る。

【００３９】従来技術の円筒形回転子用の回転子巻線で
は、鞍形コイルの巻回層５１は前述したように多くの場
合に直線状部５１Ａと円弧状部５１Ｂとを長尺の平角銅
線から一体に形成することが定着している。したがっ
て、直線状部５１Ａと円弧状部５１Ｂの断面積や電流密
度値を同一値に設定することが当然のこととされてきて
いる。このために、直線状部５１Ａとは別個の部材とし
て作製される円弧状部５１Ｃを用いる回転子巻線５Ｃの
場合も、円弧状部５１Ｃと直線状部５１Ａの電流密度値
を同等値にすることは当然のこととされ、円弧状部５１
Ｃと直線状部５１Ａの電流密度値とを異ならせるような
ことは全く考慮されていなかった。

【００４０】発明者らは従来技術の問題点を詳細に検討
してその盲点を突き、端部８９内の導電体長さが相対的
に大きくなる一部の鞍形コイル３の巻回層４の円弧状部
４１に用いられる導電体の断面積を、直線状部５１Ａに
用いられる導電体の断面積よりも大きく設定することに
より、回転子巻線２の巻回層４が持つ円弧状部４１の温
度上昇を効果的に低減できることを見出した。すなわ
ち、このことによって円弧状部４１の回転子電流に関す
る電流密度値ｉ₄ 〔Ａ／ｍ² 〕は、直線状部５１Ａの回
転子電流に関する電流密度値ｉ_5A〔Ａ／ｍ² 〕よりも低
減される。導電体（平角銅線など）の抵抗率値をρ〔Ω
・ｍ〕とすると、回転子電流により導電体に発生する単
位体積当たりの発熱量ｑ〔Ｗ／ｍ³ 〕は、直線状部５１
Ａに関してはｑ_5A＝ρ（ｉ_5A）² であり、円弧状部４１
に関してはｑ₄ ＝ρ（ｉ₄ ）² である。すなわち、ｉ₄
＜ｉ_5Aに設定することによって、ｑ₄ はｑ_5Aよりも低減
される。

【００４１】また直線状部５１Ａ，円弧状部４１は冷媒
ガス流９９Ｃによる強制対流によって冷却されているの
で、両者を冷却する冷媒ガス流９９Ｃの流速が同一値で
あると仮定すると、冷媒ガス流９９Ｃに対する両者の温
度上昇値ΔＴ〔Ｋ〕は、単位体積当たりの発熱量ｑ〔Ｗ
／ｍ³ 〕が低減されるほど小さくなる。すなわち、ｉ ₄
＜ｉ_5Aに設定することによって、円弧状部４１の温度上
昇値ΔＴ₄ を効果的に低減できる。

【００４２】発明者らがこの発明になる円筒形回転子１
が持つ回転子巻線２の導電体（平角銅線など）の温度上
昇値を、従来例の円筒形回転子８Ａが持つ回転子巻線５
Ａの導電体の温度上昇値と比較して求めた試験結果例を
図３に示す。すなわち図３は、この発明の実施の形態の
一例の場合の導電体の温度上昇値を従来例の場合と比較
して示すグラフである。図３では横軸に導電体長に沿う
回転子巻線（鞍形コイル）位置の回転子鉄心中心位置
（図１２の中心線Ｚ−Ｚの位置）からの距離を採り、縦
軸に回転子巻線（鞍形コイル）の中間部の巻回層の導電
体の温度上昇値を採っている。また図３では回転子巻線
２の導電体の温度上昇値を実線で、従来例の回転子巻線
５Ａの導電体の温度上昇値を点線で示している。

【００４３】図３を視察することにより、従来例の円筒
形回転子８Ａの場合に円弧状部５１Ｂの中心位置（磁極
中心位置に合致）で最高になっていた中間部の導電体の
温度上昇値が、この発明になる円筒形回転子１が持つ円
弧状部４１の中間部の導電体の最高温度上昇値では、回
転子鉄心８２Ａの端部における導電体（直線状部５１
Ａ）の温度上昇値と同等程度にまで低減されていること
が確認できる。また、この発明による回転子巻線２は導
電体の温度上昇値を低減するに当たって円弧状部４１用
の導電体に従来例の回転子巻線５Ｃの場合のような貫通
孔や溝部などの形成が不要であるので、製造原価が高価
になるとの問題点も解決できる。

【００４４】次に、図４を用いてこの発明の実施の形態
の異なる例による回転電気機械の円筒形回転子を説明す
る。ここで図４は、この発明の実施の形態の異なる例に
よる回転電気機械の円筒形回転子を図１６と同様部位に
関して示す要部の断面図である。図４において、１Ａ
は、図１６に示した従来例による円筒形回転子８Ｂに対
して、回転子巻線５Ｂに替えて回転子巻線２Ａを用いる
ようにした円筒形回転子である。回転子巻線２Ａは、円
弧状部の温度上昇の低減を図るために、各極毎の回転子
巻線に合計６個が用いられる鞍形コイルの内、外側に配
設される２個の鞍形コイルに鞍形コイル３Ａが用いら
れ、残りに従来例と同一の鞍形コイル５２Ａが用いられ
ている。

【００４５】そうして回転子巻線２Ａの場合にも、前述
したこの発明になる回転子巻線２の場合と全く同様に、
鞍形コイル３Ａの巻回層４に用いられる円弧状部には円
弧状部４１が，また直線状部には直線状部５１Ａが用い
られる。したがって、回転子巻線２Ａが回転子巻線５Ｂ
に対して持つ作用・効果は、回転子巻線２が回転子巻線
５Ａに対して持つ作用・効果と同一のため重複を避けて
その説明は省略する。

【００４６】図５は、この発明の実施の形態の異なる例
の場合の導電体の温度上昇値を従来例の場合と比較して
示すグラフである。図５では回転子巻線２Ａの中間部の
導電体の温度上昇値を実線で、従来例の回転子巻線５Ｂ
の中間部の導電体の温度上昇値を点線で示している。図
５を視察することにより、従来例の円筒形回転子８Ｂの
場合に円弧状部５１Ｂの中心位置で最高になっていた中
間部の導電体の温度上昇値が、この発明になる円筒形回
転子１Ａが持つ円弧状部４１の導電体の最高温度上昇値
では回転子鉄心８２Ａの端部における導電体５１Ａの温
度上昇値と同等程度にまで低減されていることが確認で
きる。

【００４７】次に、図６，図７を用いてこの発明の実施
の形態の異なる例による回転電気機械の円筒形回転子を
説明する。ここで図６は、この発明の実施の形態の異な
る例による回転電気機械の円筒形回転子を図１４と同様
部位に関して示す要部の断面図であり、図７は図６に示
した回転子巻線の鞍形コイルの要部を示す斜視図であ
る。図６，図７において、１Ｂは、図１３〜図１５に示
した従来例による円筒形回転子８Ａに対し、回転子巻線
５Ａに替えて回転子巻線２Ｂを用いるようにした円筒形
回転子である。回転子巻線２Ｂは、従来例において温度
上昇が相対的に高い中間部の巻回層に用いられる導電体
の断面積を、温度上昇が相対的に低い部位の巻回層に用
いられる導電体の断面積よりも大きく設定していること
が従来例による回転子巻線５Ａと異なっている。

【００４８】すなわち、回転子巻線２Ｂの鞍形コイル３
Ｂには、合計１０個が用いられる巻回層の内、従来例の
回転子巻線５Ｂで最高温度上昇が発生していた最外径側
から３番目と４番目にこの発明による特徴的な巻回層４
Ｂが用いられている。巻回層４Ｂは用いる導電体（平角
銅線など）の厚さ寸法（巻回層の積層方向の寸法）を、
円弧状部４１Ｂ，直線状部４２Ｂ共に、従来例の巻回層
５１の直線状部５１Ａ，円弧状部５１Ｂに用いられてい
る導電体の厚さ寸法よりも大きく設定している。

【００４９】巻回層４Ｂおよび巻回層５１を用いて形成
される鞍形コイル３Ｂの高さ（巻回層の積層方向の寸
法）Ｈは、円弧状部と直線状部とで同一である（図６，
図７を参照）。したがって、鞍形コイル３Ｂに用いられ
る巻回層５１では、従来例の鞍形コイル５２に用いられ
る巻回層５１の場合よりも若干厚さ寸法の小さい導電体
が用いられることになる。そうして、鞍形コイル３Ｂに
用いられる巻回層５１および巻回層４Ｂは、従来例によ
る鞍形コイル５２またはこの発明による鞍形コイル３の
場合と同様な方法によって作製できるのでその説明は省
略する。

【００５０】この発明の実施の形態の異なる例による回
転電気機械の円筒形回転子１Ｂでは前述の構成とするこ
とで、回転子巻線２Ｂを通流する回転子電流により巻回
層４Ｂに発生する電流密度は巻回層５１の場合よりも低
減される。したがって回転子巻線２Ｂでは、前述回転子
巻線２について説明したところと同様な理由で、円弧状
部４１Ｂの温度上昇を効果的に低減できる。また回転子
巻線２Ｂでは、巻回層４Ｂの円弧状部４１Ｂの側面の面
積などは巻回層５１の場合よりも増大されるので、巻回
層４Ｂに関する放熱量が増大される。さらに回転子巻線
２Ｂでは、巻回層４Ｂの直線状部４２Ｂの断面積が大き
いために、円弧状部４１Ｂで発生した熱の一部はこの直
線状部４２Ｂを通流し、コイルスロット８４内に装填さ
れた部位などの直線状部４２Ｂから冷媒ガス流９９Ｃに
放熱される。すなわち、回転子巻線２Ｂは、巻回層４Ｂ
部の電流密度の低減および放熱量の増大により、中間部
の温度上昇を低減できる。

【００５１】図８はこの発明の回転子巻線２Ｂの導電体
の温度分布を示すグラフであり、横軸に導電体長に沿う
回転子巻線（鞍形コイル）位置の回転子鉄心中心位置
（図１２の中心線Ｚ−Ｚの位置）からの距離を採り、縦
軸に回転子巻線（鞍形コイル）の主要部の導電体の温度
上昇値を採っている。また図９はこの発明の回転子巻線
２Ｂの最も外側の鞍形コイル３Ｂの磁極中心直下の部位
の導電体の巻回層の積層方向に沿う温度分布を従来例の
場合と比較して示すグラフである。図９では回転子巻線
２Ｂの導電体の温度上昇値を実線で、従来例の回転子巻
線５Ａの導電体の温度上昇値を点線で示している。

【００５２】図９および図８を従来例に関する図１７と
対比して視察することにより、従来例の円筒形回転子８
Ｂの場合に円弧状部５１Ｂの磁極中心位置で最高になっ
ていた中間部の導電体の温度上昇値が、この発明になる
円筒形回転子２Ｂが持つ巻回層４Ｂの円弧状部４１Ｂの
最高温度上昇値では、回転子鉄心８２Ａの端部における
巻回層５１の直線状部５１Ａの温度上昇値と同等程度に
まで低減されていること、および、回転子巻線２Ｂの全
体として温度上昇が均等化されていることを確認でき
る。

【００５３】最後に、図１０を用いてこの発明の実施の
形態のさらに異なる例による回転電気機械の円筒形回転
子を説明する。ここで図１０は、この発明の実施の形態
のさらに異なる例による回転電気機械の円筒形回転子の
鞍形コイルを図７と同様部位に関して示す要部の斜視図
である。図１０において、３Ｃは、図６，図７に示した
この発明による円筒形回転子１Ｂの鞍形コイル３Ｂに替
えて用いられるこの発明の鞍形コイルである。鞍形コイ
ル３Ｃは、合計１０個が用いられる巻回層の内、最外径
側および最外径側から２番目に巻回層４Ｃを用い、従来
例の回転子巻線５Ｂで最高温度上昇が発生していた最外
径側から３番目と４番目に巻回層４Ｄが用いられてい
る。

【００５４】巻回層４Ｃは、円弧状部に従来例と同じ円
弧状部５１Ｂを用い、直線状部に従来例の巻回層５１の
直線状部５１Ａよりも厚さ寸法が大きな導電体で作製さ
れた直線状部４２Ｃが用いられている。また、巻回層４
Ｄは、円弧状部に従来例の巻回層５１の円弧状部５１Ｂ
よりも厚さ寸法が大きな導電体で作製された円弧状部４
１Ｂが用いられ、直線状部に従来例と同じ直線状部５１
Ａを用いている。巻回層４Ｃ，４Ｄおよび巻回層５１を
用いて形成される鞍形コイル３Ｃの高さ（巻回層の積層
方向の寸法）Ｈは、円弧状部と直線状部とで同一であ
る。

【００５５】したがって、鞍形コイル３Ｃに用いられる
巻回層５１では、従来例の鞍形コイル５２に用いられる
巻回層５１の場合よりも若干厚さ寸法の小さい導電体が
用いられることになる。そうして、鞍形コイル３Ｃに用
いられる巻回層５１および巻回層４Ｃは、従来例による
鞍形コイル５２またはこの発明による鞍形コイル３の場
合と同様な方法によって作製できるのでその説明は省略
する。

【００５６】鞍形コイル３Ｃを用いたこの発明の実施の
形態のさらに異なる例による回転電気機械の円筒形回転
子では前述の構成とすることで、回転子巻線の鞍形コイ
ル３Ｃを通流する回転子電流により巻回層４Ｄの円弧状
部４１Ｂおよび巻回層４Ｃの直線状部４２Ｃに発生する
電流密度は巻回層５１の場合よりも低減される。したが
って鞍形コイル３Ｃを用いたこの発明の回転子巻線で
は、前述回転子巻線２について説明したところと同様な
理由で、円弧状部４１Ｂの温度上昇を効果的に低減でき
る。

【００５７】また鞍形コイル３Ｃでは、巻回層４Ｄの円
弧状部４１Ｂの側面の面積は巻回層５１の場合よりも増
大されるので、円弧状部４１Ｂに関する放熱量が増大さ
れる。さらに鞍形コイル３Ｃでは、巻回層４Ｃの直線状
部４２Ｃの断面積が大きいために、円弧状部５１Ｂで発
生した熱の一部はこの直線状部４２Ｃを通流し、コイル
スロット８４内に装填された部位などの直線状部４２Ｃ
から冷媒ガス流９９Ｃに放熱される。すなわち、鞍形コ
イル３Ｃを用いた回転子巻線は、円弧状部４１Ｂ部，直
線状部４２Ｃ部の電流密度の低減および直線状部４２Ｃ
部の放熱量の増大により、中間部および中間部よりも外
径側の部位の温度上昇を低減できる。

【００５８】図１１はこの発明の鞍形コイル３Ｃを用い
る回転子巻線の導電体の温度分布を示すグラフであり、
横軸に導電体長に沿う回転子巻線（鞍形コイル）位置の
回転子鉄心中心位置（図１２の中心線Ｚ−Ｚの位置）か
らの距離を採り、縦軸に回転子巻線（鞍形コイル）の主
要部の導電体の温度上昇値を採っている。図１１を従来
例に関する図１７と対比して視察することにより、従来
例の円筒形回転子８Ｂの場合に円弧状部５１Ｂの磁極中
心位置で最高になっていた中間部の導電体の温度上昇値
が、この発明になる円筒形回転子が持つ鞍形コイル３Ｃ
の円弧状部４１Ｂの最高温度上昇値では、回転子鉄心８
２Ａの端部における巻回層５１の直線状部５１Ａの温度
上昇値と同等程度にまで低減されていること、および、
鞍形コイル３Ｃの最外径部の直線状部４２Ｃの温度上昇
値が、回転子鉄心８２Ａの鞍形コイル５２の最外径部の
直線状部５１Ａの温度上昇値に対して低減されているこ
とを確認できる。

【００５９】すなわち、この発明の鞍形コイル３Ｃを用
いる円筒形回転子は、この発明の鞍形コイル３Ｂを用い
る円筒形回転子１Ｂと対比して、円弧状部の最高温度上
昇値をほぼ同等値としながら、回転子巻線全体として温
度上昇の均等化をさらに向上することができている。

【００６０】前述の説明では、円筒形回転子の各極毎の
回転子巻線２，２Ａ，２Ｂなどが持つ鞍形コイルの全個
数は６個であるとしてきたが、これに限定されるもので
はなく、鞍形コイルの全個数は円筒形回転子の仕様など
に対応して適宜に設定することができる。また前述の説
明では、円筒形回転子の各極毎の回転子巻線２，２Ａに
用いられる鞍形コイルの内の端部８９部分の導電体長が
相対的に長くなる外側に配設される２個に、円弧状部に
断面積が相対的に大きな導電体を用いた鞍形コイル３，
３Ａが採用されるとしてきたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、断面積が相対的に大きな導電体を円
弧状部に用いた鞍形コイルの使用個数は、円筒形回転子
の仕様などに対応して適宜に設定することができる。

【００６１】また前述の説明では、円筒形回転子１Ｂな
どが備える全ての鞍形コイルに鞍形コイル３Ｂ，３Ｃが
採用されるとしてきたが、これに限定されるものではな
く、断面積が相対的に大きな導電体を巻回層に用いた鞍
形コイルは、回転子巻線に用いられる鞍形コイルの一部
だけに採用することであってもよい。また前述の説明で
は、円筒形回転子２，２Ａ，２Ｂなどの鞍形コイルの巻
回層の個数は１０個であり、また、鞍形コイルに用いら
れる巻回層の内、厚い導電体を用いた巻回層の個数は２
個であるとしてきたが、これに限定されるものではな
く、鞍形コイルの巻回層の個数や、鞍形コイルの厚い導
電体を用いる巻回層の個数は、円筒形回転子の仕様など
に対応して適宜に設定することができる。

【００６２】また前述の説明では、鞍形コイルに用いら
れる導電体の厚さ寸法は２種類であるとしてきたが、こ
れに限定されるものではなく、鞍形コイルに用いられる
導電体の厚さ寸法は３種類以上であってもよい。さらに
また鞍形コイル３Ｃの巻回層４Ｃなどに用いられる直線
状部４２Ｃなどの導電体の厚さ寸法は、同一の巻回層で
は同一の厚さ寸法であるとしてきたが、これに限定され
るものではなく、同一の巻回層の直線状部に用いられる
導電体の厚さ寸法は、２種類以上を組み合わせて用いて
もよい。

【００６３】

【発明の効果】この発明による回転電気機械の円筒形回
転子では、前記課題を解決するための手段の項で述べた
構成とすることで、次記する効果を得られる。 前記課題を解決するための手段の項の第（１）項によ
る構成とすることで、図３，図５に例示したように、回
転子巻線の円弧状部の最高温度上昇値を製造原価をほと
んど増加することなしに低減することが可能になり、ま
たこのことによって、円筒形回転子の許容電流を増加す
ることができて許容出力の増大が可能になる、また、 前記課題を解決するための手段の項の第（２）項，第
（３）項による構成とすることで、図８，図９および図
１１に例示したように、前記項による効果を得なが
ら、回転子巻線全体の温度上昇をより均等化することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例による回転電気機
械の円筒形回転子を図１４と同様部位に関して示す要部
の断面図

【図２】図１による円筒形回転子が持つ一部の鞍形コイ
ルを構成している巻回層を示す要部の斜視図

【図３】この発明の実施の形態の一例の場合の導電体の
温度上昇値を従来例の場合と比較して示すグラフ

【図４】この発明の実施の形態の異なる例による回転電
気機械の円筒形回転子を図１６と同様部位に関して示す
要部の断面図

【図５】この発明の実施の形態の異なる例の場合の導電
体の温度上昇値を従来例の場合と比較して示すグラフ

【図６】この発明の実施の形態の異なる例による回転電
気機械の円筒形回転子を図１４と同様部位に関して示す
要部の断面図

【図７】図６に示した回転子巻線の鞍形コイルの要部を
示す斜視図

【図８】この発明の回転子巻線の導電体の温度分布を示
すグラフ

【図９】この発明の回転子巻線の最も外側の鞍形コイル
の磁極中心直下の部位の導電体の巻回層の積層方向に沿
う導電体の温度分布を従来例の場合と比較して示すグラ
フ

【図１０】この発明の実施の形態のさらに異なる例によ
る回転電気機械の円筒形回転子の鞍形コイルを図７と同
様部位に関して示す要部の斜視図

【図１１】この発明の鞍形コイル３Ｃを用いる回転子巻
線の導電体の温度分布を示すグラフ

【図１２】一般例の回転電気機械の主要部を模式化して
示す縦断面図

【図１３】図１２のＱ部に対応した部位における従来の
一例の円筒形回転子の斜視図

【図１４】図１２のＲ部に対応した部位の図１３に示し
た円筒形回転子の要部の断面図

【図１５】図１２のＳ部に対応した部位の図１３におけ
るＡ−Ａ断面図

【図１６】図１２におけるＳ部に対応した部位における
従来の異なる例の円筒形回転子の要部の断面図

【図１７】従来例の円筒形回転子の回転子巻線の導電体
の温度分布を示すグラフ

【図１８】図１３のＴ部に対応した部位における従来の
さらに異なる例の円筒形回転子の要部の斜視図

【符号の説明】

１ 円筒形回転子 ２ 回転子巻線 ３ 鞍形コイル ４ 巻回層 ４１ 円弧状部 ５１Ａ 直線状部 ８９ 端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のコイルスロットを持つ円形状の回転
   子鉄心部と、導電材を複数層巻回して形成されてそれぞ
   れが異なるコイルスロットに装填されると共に冷媒ガス
   によって冷却される複数の鞍形コイルを有する回転子巻
   線とを備えた回転電気機械の円筒形回転子において、 鞍形コイルは、平角状断面の導電体を用いて形成され互
   いにほぼ平行して配置されると共に長さ方向の中央部分
   が前記コイルスロットに装填される１対の直線状部と、
   前記直線状部に用いられている導電体よりも大きな断面
   積を持つ平角状断面の導電体を用いて形成され直線状部
   の長さ方向の端部の間を接続して配置される１対の円弧
   状部とを組み合わせて用い、直線状部の電流密度よりも
   円弧状部の電流密度を低減するようにしたことを特徴と
   する回転電気機械の円筒形回転子。
2. 【請求項２】複数のコイルスロットを持つ円形状の回転
   子鉄心部と、導電材を複数層巻回して形成されてそれぞ
   れが異なるコイルスロットに装填されると共に冷媒ガス
   によって冷却される複数の鞍形コイルを有する回転子巻
   線とを備えた回転電気機械の円筒形回転子において、 鞍形コイルは回転子鉄心部の径方向に積層されて巻回さ
   れた複数の巻回層を有し、この巻回層は平角状断面の導
   電体を用いて互いにほぼ平行して配置されると共に長さ
   方向の中央部分が前記コイルスロットに装填される１対
   の直線状部と前記直線状部の長さ方向の端部の間を接続
   して配置される１対の円弧状部とを組み合わせて形成さ
   れ、温度上昇が高くなる部位に配設される前記導電体は
   前記積層方向の寸法を大きく設定して電流密度を低減す
   るようにしたことを特徴とする回転電気機械の円筒形回
   転子。
3. 【請求項３】請求項２に記載の回転電気機械の円筒形回
   転子において、 鞍形コイルの温度上昇が高くなる部位に配設される前記
   巻回層は、積層方向の寸法が同等の直線状部および円弧
   状部の前記導電体であることを特徴とする回転電気機械
   の円筒形回転子。