JP2001258190A - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】回転子へ冷却ガスを流すための軸方向流路への
入口部流路の圧力損失を低減し、回転子の効率よい通風
冷却を低コストで実現する。 【解決手段】回転子１内部を冷却するための軸方向流路
９への入口部流路８が、回転子コイルエンド６の間の下
方における回転子スピンドル表面に軸方向に形成された
凸状部８ａと、この凸状部間に形成された凹溝部８ｂと
により構成されている。また、凸状部はその高さが下流
側ほど高いテーパ状に構成され、凸状部の軸方向長さを
Ｌとしたとき、凸状部の最大半径Ｒ２の位置と最小半径
Ｒ１の位置との半径差（Ｒ２−Ｒ１）よりも前記Ｌは大
きく構成されている。
入口部流路の圧力損失を低減し、回転子の効率よい通風
冷却を低コストで実現する。 【解決手段】回転子１内部を冷却するための軸方向流路
９への入口部流路８が、回転子コイルエンド６の間の下
方における回転子スピンドル表面に軸方向に形成された
凸状部８ａと、この凸状部間に形成された凹溝部８ｂと
により構成されている。また、凸状部はその高さが下流
側ほど高いテーパ状に構成され、凸状部の軸方向長さを
Ｌとしたとき、凸状部の最大半径Ｒ２の位置と最小半径
Ｒ１の位置との半径差（Ｒ２−Ｒ１）よりも前記Ｌは大
きく構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン発電機等
の回転電機に関し、特にその回転子の冷却構造に関する
ものである。
の回転電機に関し、特にその回転子の冷却構造に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】回転電機において、その回転子の通風冷
却は、軸方向流路を回転子内に設け、回転子内に冷却ガ
スを流すような構造になっている。軸方向流路へ冷却ガ
スが流れ込む入口部においては、流路面積が急激に縮小
するため、圧力損失が非常に大きくなる。したがって、
軸方向流路入口部の圧力損失を低減することが、回転子
内の高効率な冷却に対して重要となる。軸方向流路入口
部の圧力損失の低減方法としては、特開平１１−１５０
８９８号公報に記載されたものがある。これは、軸方向
流路入口部に直接Ｒを付ける、あるいは軸方向流路の間
に設けた案内板または間隔片にＲを付けるものである。
これにより、軸方向流路入口部の流れにはく離が生じに
くくなり、入口部における圧力損失を低減することがで
きる。
却は、軸方向流路を回転子内に設け、回転子内に冷却ガ
スを流すような構造になっている。軸方向流路へ冷却ガ
スが流れ込む入口部においては、流路面積が急激に縮小
するため、圧力損失が非常に大きくなる。したがって、
軸方向流路入口部の圧力損失を低減することが、回転子
内の高効率な冷却に対して重要となる。軸方向流路入口
部の圧力損失の低減方法としては、特開平１１−１５０
８９８号公報に記載されたものがある。これは、軸方向
流路入口部に直接Ｒを付ける、あるいは軸方向流路の間
に設けた案内板または間隔片にＲを付けるものである。
これにより、軸方向流路入口部の流れにはく離が生じに
くくなり、入口部における圧力損失を低減することがで
きる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のもので
は以下の課題がある。第１の課題は圧力損失低減効果の
大きさである。軸方向流路入口部に直接Ｒを付ける方法
の場合、強度の関係から軸方向流路入口部の回転子鉄心
の周方向幅をある程度大きくする必要があるため、実際
にはあまり大きなＲを付けられない。また、案内板や間
隔片にＲを付ける方法の場合、特に大容量機では軸方向
流路の周方向間隔が小さく、軸方向流路の周方向間隔よ
り大きなＲは付けられない。そのため、流れ方向の流路
面積の変化率を小さくできず、大幅な圧力損失低減効果
は期待できない。
は以下の課題がある。第１の課題は圧力損失低減効果の
大きさである。軸方向流路入口部に直接Ｒを付ける方法
の場合、強度の関係から軸方向流路入口部の回転子鉄心
の周方向幅をある程度大きくする必要があるため、実際
にはあまり大きなＲを付けられない。また、案内板や間
隔片にＲを付ける方法の場合、特に大容量機では軸方向
流路の周方向間隔が小さく、軸方向流路の周方向間隔よ
り大きなＲは付けられない。そのため、流れ方向の流路
面積の変化率を小さくできず、大幅な圧力損失低減効果
は期待できない。
【０００４】第２の課題はコストである。軸方向流路入
口部に直接Ｒを付ける場合、周方向に多数設置されてい
る軸方向流路入口部のそれぞれにＲを付けるための加工
をする必要があるため、加工費が増大する。案内板や間
隔片にＲを付ける場合、その分の材料費や加工費が増大
してしまう。
口部に直接Ｒを付ける場合、周方向に多数設置されてい
る軸方向流路入口部のそれぞれにＲを付けるための加工
をする必要があるため、加工費が増大する。案内板や間
隔片にＲを付ける場合、その分の材料費や加工費が増大
してしまう。
【０００５】本発明の目的は、低コストでかつ圧力損失
低減効果の大きい回転子の冷却構造を有する回転電機を
得ることにある。
低減効果の大きい回転子の冷却構造を有する回転電機を
得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の特徴は、回転子内部を冷却するため
の軸方向流路を有する回転電機において、前記軸方向流
路への入口部流路が、回転子コイルエンド間下方の回転
子スピンドル表面軸方向に形成された凸状部と、この凸
状部間に形成された凹溝部により構成され、前記凸状部
はその高さが下流側ほど高いテーパ状に構成されている
ことにある。
め、本発明の第1の特徴は、回転子内部を冷却するため
の軸方向流路を有する回転電機において、前記軸方向流
路への入口部流路が、回転子コイルエンド間下方の回転
子スピンドル表面軸方向に形成された凸状部と、この凸
状部間に形成された凹溝部により構成され、前記凸状部
はその高さが下流側ほど高いテーパ状に構成されている
ことにある。
【０００７】前記凸状部の軸方向長さＬを、当該凸状部
の最大半径Ｒ２の位置と最小半径Ｒ１の位置との半径差
（Ｒ２−Ｒ１）よりも大きく構成するとさらに良い。前
記凹溝部の底面の高さを、下流側ほど高いテーパ状に構
成することも効果的である。さらに、軸方向流路への前
記入口部流路の最小半径部分の径を、軸方向流路内部の
最小半径部分の径よりも小さくしても良い。
の最大半径Ｒ２の位置と最小半径Ｒ１の位置との半径差
（Ｒ２−Ｒ１）よりも大きく構成するとさらに良い。前
記凹溝部の底面の高さを、下流側ほど高いテーパ状に構
成することも効果的である。さらに、軸方向流路への前
記入口部流路の最小半径部分の径を、軸方向流路内部の
最小半径部分の径よりも小さくしても良い。
【０００８】本発明の第2の特徴は、回転子内部を冷却
するための軸方向流路を有する回転電機において、前記
軸方向流路への入口部流路を備え、この入口部流路の流
路面積が、前記軸方向流路への流入直後の部分における
流路幅方向の流速分布を結ぶ曲線に変曲点が生じないよ
うに、軸方向に緩やかに縮小する構成としたことにあ
る。
するための軸方向流路を有する回転電機において、前記
軸方向流路への入口部流路を備え、この入口部流路の流
路面積が、前記軸方向流路への流入直後の部分における
流路幅方向の流速分布を結ぶ曲線に変曲点が生じないよ
うに、軸方向に緩やかに縮小する構成としたことにあ
る。
【０００９】本発明の第3の特徴は、回転子内部を冷却
するための軸方向流路を有する回転電機において、前記
軸方向流路の上流側部分の最小半径Ｒ４を、当該軸方向
流路の下流側である内部の最小半径Ｒ３よりも小さく構
成したことにある。これにより、冷却ガスの軸方向流路
への流入直後の部分の実質的な流路面積を大きくできる
ため、圧力損失を低減できる。
するための軸方向流路を有する回転電機において、前記
軸方向流路の上流側部分の最小半径Ｒ４を、当該軸方向
流路の下流側である内部の最小半径Ｒ３よりも小さく構
成したことにある。これにより、冷却ガスの軸方向流路
への流入直後の部分の実質的な流路面積を大きくできる
ため、圧力損失を低減できる。
【００１０】本発明の第4の特徴は、回転子内部を冷却
するための軸方向流路を有する回転電機において、前記
軸方向流路への入口部流路が、回転子コイルエンド間下
方の回転子スピンドル表面に軸方向に設けられた流路形
成部材と、流路形成部材間に形成された凹状流路により
構成され、前記流路形成部材はその高さが下流側ほど高
いテーパ状に構成されていることにある。ここで、回転
子コイルエンド間に間隔片を設け、前記流路形成部材は
この間隔片と一体に構成しても良い。
するための軸方向流路を有する回転電機において、前記
軸方向流路への入口部流路が、回転子コイルエンド間下
方の回転子スピンドル表面に軸方向に設けられた流路形
成部材と、流路形成部材間に形成された凹状流路により
構成され、前記流路形成部材はその高さが下流側ほど高
いテーパ状に構成されていることにある。ここで、回転
子コイルエンド間に間隔片を設け、前記流路形成部材は
この間隔片と一体に構成しても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を図１から
図５を用いて説明する。図1は、回転電機の構造と冷却
ガスの流れを説明する図である。ファン４を出た冷却ガ
スは、矢印１２に示すように、リティニングリング（保
持リング）５と固定子コイルエンド７とのすきまを通り
エアギャップ３へ流れるものと、リティニングリング５
に押さえられた回転子コイルエンド６と回転子１とのす
きまに流れるものとに分かれる。後者の流れは、回転子
１の内部に冷却ガスを流すために回転子１に開けられた
軸方向流路９とラジアルダクト１０の中を通り、エアギ
ャップ３内に流出し、前記エアギャップ３に流入したガ
ス流れと合流する。合流後は、固定子２を冷却しながら
固定子冷却流路１１を通る。また、ファン４からリティ
ニングリング５と固定子コイルエンド７とのすきまに向
かった流れの一部分は、エアギャップ３へ向かわずに、
固定子コイルエンド７を通り抜け固定子コイルエンド７
を冷却する。なお、８は軸方向流路９への入口部流路で
あり、その構造は図2及び図3により詳細に説明する。
図５を用いて説明する。図1は、回転電機の構造と冷却
ガスの流れを説明する図である。ファン４を出た冷却ガ
スは、矢印１２に示すように、リティニングリング（保
持リング）５と固定子コイルエンド７とのすきまを通り
エアギャップ３へ流れるものと、リティニングリング５
に押さえられた回転子コイルエンド６と回転子１とのす
きまに流れるものとに分かれる。後者の流れは、回転子
１の内部に冷却ガスを流すために回転子１に開けられた
軸方向流路９とラジアルダクト１０の中を通り、エアギ
ャップ３内に流出し、前記エアギャップ３に流入したガ
ス流れと合流する。合流後は、固定子２を冷却しながら
固定子冷却流路１１を通る。また、ファン４からリティ
ニングリング５と固定子コイルエンド７とのすきまに向
かった流れの一部分は、エアギャップ３へ向かわずに、
固定子コイルエンド７を通り抜け固定子コイルエンド７
を冷却する。なお、８は軸方向流路９への入口部流路で
あり、その構造は図2及び図3により詳細に説明する。
【００１２】図２は図1に示す軸方向流路９への入口部
流路８の回転子回転軸を含む断面図、図３は図1及び図2
に示す軸方向流路９への入口部流路８の部分の斜視図で
ある。これらの図に示すように、軸方向流路への入口部
流路８は、回転子コイルエンド６間下方の回転子スピン
ドル１７の表面軸方向に形成された凸状部８ａと、この
凸状部８ａ間に形成された凹溝部８ｂにより構成され、
前記凸状部８ａはその高さが下流側ほど高いテーパ状に
構成されている。また、前記テーパ状に形成された凸状
部の軸方向長さＬは、凸状部の最大半径Ｒ２の位置と最
小半径Ｒ１の位置との半径差（Ｒ２−Ｒ１）よりも十分
大きく構成されている。また、軸方向流路への入口部流
路８の最小半径Ｒ１は軸方向流路９内部の最小半径Ｒ３
よりも小さく構成されている。
流路８の回転子回転軸を含む断面図、図３は図1及び図2
に示す軸方向流路９への入口部流路８の部分の斜視図で
ある。これらの図に示すように、軸方向流路への入口部
流路８は、回転子コイルエンド６間下方の回転子スピン
ドル１７の表面軸方向に形成された凸状部８ａと、この
凸状部８ａ間に形成された凹溝部８ｂにより構成され、
前記凸状部８ａはその高さが下流側ほど高いテーパ状に
構成されている。また、前記テーパ状に形成された凸状
部の軸方向長さＬは、凸状部の最大半径Ｒ２の位置と最
小半径Ｒ１の位置との半径差（Ｒ２−Ｒ１）よりも十分
大きく構成されている。また、軸方向流路への入口部流
路８の最小半径Ｒ１は軸方向流路９内部の最小半径Ｒ３
よりも小さく構成されている。
【００１３】なお、軸方向流路への入口部流路８は、回
転子コイルエンド６間下方の回転子スピンドル１７表面
に、スピンドル１７とは別部材の流路形成部材を軸方向
に配設して上記凸状部８ａと同様の機能を持たせる構成
とし、これら流路形成部材とそれら部材間に形成された
凹状流路とにより構成されるようにしても良い。前記流
路形成部材はその高さが下流側ほど高いテーパ状に構成
される。さらに、回転子コイルエンド間に間隔片１３を
設け、前記流路形成部材をこの間隔片と一体に構成して
も良い。
転子コイルエンド６間下方の回転子スピンドル１７表面
に、スピンドル１７とは別部材の流路形成部材を軸方向
に配設して上記凸状部８ａと同様の機能を持たせる構成
とし、これら流路形成部材とそれら部材間に形成された
凹状流路とにより構成されるようにしても良い。前記流
路形成部材はその高さが下流側ほど高いテーパ状に構成
される。さらに、回転子コイルエンド間に間隔片１３を
設け、前記流路形成部材をこの間隔片と一体に構成して
も良い。
【００１４】図４は、本発明の第１実施例と従来技術に
おける、入口部流路８における面積の軸方向変化を比較
して示す図、図５は、本発明の第１実施例と従来技術に
おける、入口部流路８における軸方向圧力分布を比較し
て示す図である。軸方向流路への入口部流路８の形状を
図２及び図３に示したような形状とすることにより、図
４に実線で示した本実施例と破線で示した従来技術の勾
配から明らかなように、軸方向すなわち流れ方向の流路
面積変化率は従来技術の変化率よりも小さくなってい
る。これに伴って図５に示すように、流れ方向（軸方
向）の圧力の変化量も、本発明の方が従来技術よりも大
幅に小さくでき、圧力損失を大幅に低減できる。また、
本実施例によれば、回転子１のスピンドル部表面を上記
のように加工することは、ＮＣ加工のプログラムを多少
変更するのみで実現できるため、余分な材料費や加工費
をほとんど必要としないから、コスト面でも従来より有
利に製作することができる。
おける、入口部流路８における面積の軸方向変化を比較
して示す図、図５は、本発明の第１実施例と従来技術に
おける、入口部流路８における軸方向圧力分布を比較し
て示す図である。軸方向流路への入口部流路８の形状を
図２及び図３に示したような形状とすることにより、図
４に実線で示した本実施例と破線で示した従来技術の勾
配から明らかなように、軸方向すなわち流れ方向の流路
面積変化率は従来技術の変化率よりも小さくなってい
る。これに伴って図５に示すように、流れ方向（軸方
向）の圧力の変化量も、本発明の方が従来技術よりも大
幅に小さくでき、圧力損失を大幅に低減できる。また、
本実施例によれば、回転子１のスピンドル部表面を上記
のように加工することは、ＮＣ加工のプログラムを多少
変更するのみで実現できるため、余分な材料費や加工費
をほとんど必要としないから、コスト面でも従来より有
利に製作することができる。
【００１５】図６及び図7はそれぞれ入口部流路８と軸
方向流路９の通路面積の変化を２次元的に説明する図
で、図６は従来技術の場合、図７は本発明の上記第１実
施例の場合を示している。従来技術においては、図６に
示すように、入口角部にＲ部を設けた効果によりはく離
は生じていないものの、軸方向流路９へ流入直後の流路
幅方向の流速分布は曲線Ｆで示すように、流路壁面近傍
に流速の遅い領域が生じ、流速曲線分布Ｆに変曲点１４
が存在するような流速分布になる。したがって、変曲点
１４の間の距離Ｂが実質的な流路幅となり、実質的に流
路が縮流される。このため、縮流部の最大流速１６は大
きくなり、これに伴い圧力損失も大きくなる。なお、入
口角部にＲ部を設けない場合には、はく離が生じるため
変曲点間距離Ｂがさらに小さくなって大きな圧力損失が
生じる。
方向流路９の通路面積の変化を２次元的に説明する図
で、図６は従来技術の場合、図７は本発明の上記第１実
施例の場合を示している。従来技術においては、図６に
示すように、入口角部にＲ部を設けた効果によりはく離
は生じていないものの、軸方向流路９へ流入直後の流路
幅方向の流速分布は曲線Ｆで示すように、流路壁面近傍
に流速の遅い領域が生じ、流速曲線分布Ｆに変曲点１４
が存在するような流速分布になる。したがって、変曲点
１４の間の距離Ｂが実質的な流路幅となり、実質的に流
路が縮流される。このため、縮流部の最大流速１６は大
きくなり、これに伴い圧力損失も大きくなる。なお、入
口角部にＲ部を設けない場合には、はく離が生じるため
変曲点間距離Ｂがさらに小さくなって大きな圧力損失が
生じる。
【００１６】これに対し本発明の場合、図７に示すよう
に入口部流路８の流路面積が徐々に狭まることから、軸
方向流路９へ流入直後の流路幅方向の流速分布曲線Ｆに
変曲点のない流速分布が得られる。したがって、実質的
な流路幅Ｂが軸方向流路９の実際の幅とほぼ等しくな
り、従来縮流が生じていた部分の最大流速１６を従来の
ものより小さくでき、圧力損失も大幅に低減できる。
に入口部流路８の流路面積が徐々に狭まることから、軸
方向流路９へ流入直後の流路幅方向の流速分布曲線Ｆに
変曲点のない流速分布が得られる。したがって、実質的
な流路幅Ｂが軸方向流路９の実際の幅とほぼ等しくな
り、従来縮流が生じていた部分の最大流速１６を従来の
ものより小さくでき、圧力損失も大幅に低減できる。
【００１７】図８は、本発明の第１実施例における回転
子（回転子回転軸を含む）及び回転子鉄心の部分の断面
図である。回転子鉄心１５のコイルが存在する部分の軸
方向幅をＬ１、その根元部分の幅をＬ２とすると、従来
技術においては、Ｌ２はほぼＬ１と等しかった。これに
対して、本実施例においては、凸状部８ａが形成されて
いるため、Ｌ２がＬ１よりもかなり大きく構成されてい
る。回転子鉄心１５には大きな遠心力が働くため、根元
部の幅Ｌ２は回転子鉄心１５の強度に大きな影響を及ぼ
すが、本実施例においては、根元部の幅Ｌ２が大きくな
るため、回転子鉄心１５の強度を向上できる。
子（回転子回転軸を含む）及び回転子鉄心の部分の断面
図である。回転子鉄心１５のコイルが存在する部分の軸
方向幅をＬ１、その根元部分の幅をＬ２とすると、従来
技術においては、Ｌ２はほぼＬ１と等しかった。これに
対して、本実施例においては、凸状部８ａが形成されて
いるため、Ｌ２がＬ１よりもかなり大きく構成されてい
る。回転子鉄心１５には大きな遠心力が働くため、根元
部の幅Ｌ２は回転子鉄心１５の強度に大きな影響を及ぼ
すが、本実施例においては、根元部の幅Ｌ２が大きくな
るため、回転子鉄心１５の強度を向上できる。
【００１８】図９は、回転子１の回転子鉄心１５部分の
回転軸に垂直な断面（側断面）を示す図である。一般
に、軸方向流路９の幅Ｔ１は半径方向に変化せず、回転
子鉄心１５の周方向幅Ｔ２は半径が小さい位置の方が狭
くなる場合が多く、根元部で幅Ｔ２は最小となる。本実
施例によれば、回転子鉄心１５の根元の軸方向幅Ｌ２を
大きくして強度を増加した分だけ、図９に示した軸方向
流路９の高さＨを大きくすることが可能となり、鉄心根
元部の周方向幅Ｔ２も小さくすることが可能となるか
ら、軸方向流路９の内部の平均流速を小さくすることが
可能となり、軸方向流路９の入口部及び流路内部の圧力
損失を低減することができる効果がある。
回転軸に垂直な断面（側断面）を示す図である。一般
に、軸方向流路９の幅Ｔ１は半径方向に変化せず、回転
子鉄心１５の周方向幅Ｔ２は半径が小さい位置の方が狭
くなる場合が多く、根元部で幅Ｔ２は最小となる。本実
施例によれば、回転子鉄心１５の根元の軸方向幅Ｌ２を
大きくして強度を増加した分だけ、図９に示した軸方向
流路９の高さＨを大きくすることが可能となり、鉄心根
元部の周方向幅Ｔ２も小さくすることが可能となるか
ら、軸方向流路９の内部の平均流速を小さくすることが
可能となり、軸方向流路９の入口部及び流路内部の圧力
損失を低減することができる効果がある。
【００１９】次に、本発明の第２の実施例を図１０〜図
１２を用いて説明する。図１０は本発明の第２実施例に
おける軸方向流路９と入口部流路８の部分の回転子回転
軸を含む断面図（図2に相当する図）である。この実施
例においては、軸方向流路９の上流側部分（入口部流路
８の最下流側部分）の最小半径Ｒ４を、軸方向流路９の
より下流側である内部の最小半径Ｒ３よりも小さく構成
している。他の構成は図1〜図３に示す第１実施例と同
様である。
１２を用いて説明する。図１０は本発明の第２実施例に
おける軸方向流路９と入口部流路８の部分の回転子回転
軸を含む断面図（図2に相当する図）である。この実施
例においては、軸方向流路９の上流側部分（入口部流路
８の最下流側部分）の最小半径Ｒ４を、軸方向流路９の
より下流側である内部の最小半径Ｒ３よりも小さく構成
している。他の構成は図1〜図３に示す第１実施例と同
様である。
【００２０】図１１は、本発明の第１実施例と第２実施
例における軸方向流路への入口部流路８の軸方向におけ
る流路面積変化を比較して示す図、図１２は、同じく第
１実施例と第２実施例の入口部流路８の軸方向における
圧力分布（全圧）を比較して示す図である。上記第２実
施例に示す構造とすることにより、図１１に示すよう
に、軸方向（流れ方向）の流路面積変化率を、第１実施
例の場合よりもさらに小さくすることができる。このた
め第２実施例の場合、図１２に示すように、第１実施例
よりもさらに圧力損失を低減できる効果がある。また、
第2実施例の構造に製作することも上記第1実施例と同様
に、ＮＣ加工のプログラムを多少変更するのみで実現で
きるため、製作コストの面に関しても従来より低く押さ
えることができる。
例における軸方向流路への入口部流路８の軸方向におけ
る流路面積変化を比較して示す図、図１２は、同じく第
１実施例と第２実施例の入口部流路８の軸方向における
圧力分布（全圧）を比較して示す図である。上記第２実
施例に示す構造とすることにより、図１１に示すよう
に、軸方向（流れ方向）の流路面積変化率を、第１実施
例の場合よりもさらに小さくすることができる。このた
め第２実施例の場合、図１２に示すように、第１実施例
よりもさらに圧力損失を低減できる効果がある。また、
第2実施例の構造に製作することも上記第1実施例と同様
に、ＮＣ加工のプログラムを多少変更するのみで実現で
きるため、製作コストの面に関しても従来より低く押さ
えることができる。
【００２１】なお、上記第２の実施例においても、軸方
向流路への入口部流路８の形状を実現するのに、回転子
スピンドル１７表面を加工する他、間隔片１３（図３参
照）などと一体構造とした他の流路形成部材と、流路形
成部材間に形成された凹状流路とにより構成しても良
い。
向流路への入口部流路８の形状を実現するのに、回転子
スピンドル１７表面を加工する他、間隔片１３（図３参
照）などと一体構造とした他の流路形成部材と、流路形
成部材間に形成された凹状流路とにより構成しても良
い。
【００２２】また、上記第１、第２実施例において、軸
方向流路９の入口角部が形成される部分にＲを付ける
（すなわち、形状が滑らかに変化するように角部に丸み
を付ける）ようにすれば、圧力損失をさらに低減するこ
とも可能となる。
方向流路９の入口角部が形成される部分にＲを付ける
（すなわち、形状が滑らかに変化するように角部に丸み
を付ける）ようにすれば、圧力損失をさらに低減するこ
とも可能となる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の回転電機は、回転子への冷却ガ
スの入口である入口部流路を、テーパ状の凸状部や凹溝
部などで構成することにより、入口部流路の軸方向にお
ける流路面積変化率が小さくなるように構成している。
したがって、本発明によれば、軸方向流路への入口部に
おける圧力損失を低減でき、圧力損失低減効果の大きい
回転子の冷却構造を有する回転電機を得ることができ
る。
スの入口である入口部流路を、テーパ状の凸状部や凹溝
部などで構成することにより、入口部流路の軸方向にお
ける流路面積変化率が小さくなるように構成している。
したがって、本発明によれば、軸方向流路への入口部に
おける圧力損失を低減でき、圧力損失低減効果の大きい
回転子の冷却構造を有する回転電機を得ることができ
る。
【００２４】また、本発明は、ＮＣ加工のプログラムを
多少変更する等の手段で製作できるため、低コストで容
易に製作することも可能となる。
多少変更する等の手段で製作できるため、低コストで容
易に製作することも可能となる。
【図１】本発明の第１実施例を示す回転電機の主要部の
構造を示す縦断面図である。
構造を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す軸方向流路入口部の要部拡大断面図
である。
である。
【図３】図１に示す軸方向流路入口部の要部拡大斜視図
である。
である。
【図４】軸方向流路への入口部流路の流れ方向における
流路面積の変化率を、本発明の第１実施例と従来技術と
で比較して示す線図である。
流路面積の変化率を、本発明の第１実施例と従来技術と
で比較して示す線図である。
【図５】軸方向流路への入口部流路の流れ方向における
圧力分布を、本発明の第１実施例と従来技術とで比較し
て示す線図である。
圧力分布を、本発明の第１実施例と従来技術とで比較し
て示す線図である。
【図６】従来技術における入口部流路と軸方向流路の通
路面積の変化を２次元的に説明する図である。
路面積の変化を２次元的に説明する図である。
【図７】本発明の第１実施例における入口部流路と軸方
向流路の通路面積の変化を２次元的に説明する図であ
る。
向流路の通路面積の変化を２次元的に説明する図であ
る。
【図８】本発明の第１実施例における回転子の縦断面形
状を説明する説明図である。
状を説明する説明図である。
【図９】本発明の第１実施例における回転子鉄心部分の
要部側断面図である。
要部側断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例を示す軸方向流路入口部
の要部拡大断面図で、図２に相当する図である。
の要部拡大断面図で、図２に相当する図である。
【図１１】軸方向流路への入口部流路の流れ方向におけ
る流路面積の変化率を、本発明の第１実施例と第２実施
例とで比較して示す線図である。
る流路面積の変化率を、本発明の第１実施例と第２実施
例とで比較して示す線図である。
【図１２】軸方向流路への入口部流路の流れ方向におけ
る圧力分布を、本発明の第１実施例と第２実施例とで比
較して示す線図である。
る圧力分布を、本発明の第１実施例と第２実施例とで比
較して示す線図である。
１…回転子、２…固定子、３…エアギャップ、４…ファ
ン、５…リティニングリング、６…回転子コイルエン
ド、７…固定子コイルエンド、８…軸方向流路への入口
部流路、８ａ…凸状部、８ｂ…凹溝部、９…軸方向流
路、１０…ラジアルダクト、１１…固定子冷却流路、１
２…冷却ガスの流れ、１３…間隔片、１４…変曲点、１
５…回転子鉄心、１６…縮流部最大流速、１７…回転子
スピンドル、１８…回転子コイル。
ン、５…リティニングリング、６…回転子コイルエン
ド、７…固定子コイルエンド、８…軸方向流路への入口
部流路、８ａ…凸状部、８ｂ…凹溝部、９…軸方向流
路、１０…ラジアルダクト、１１…固定子冷却流路、１
２…冷却ガスの流れ、１３…間隔片、１４…変曲点、１
５…回転子鉄心、１６…縮流部最大流速、１７…回転子
スピンドル、１８…回転子コイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木枝 茂和 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 塩原 亮一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 服部 憲一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 小村 昭義 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Ｆターム(参考） 5H002 AA10 AD03 AD05 AE07 AE08 5H609 BB13 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 QQ02 QQ12 QQ14 RR07 RR10 RR13 RR21 RR27 RR36 RR42 RR43 RR69
Claims (8)
- 【請求項１】回転子内部を冷却するための軸方向流路を
有する回転電機において、前記軸方向流路への入口部流
路が、回転子コイルエンド間下方の回転子スピンドル表
面軸方向に形成された凸状部と、この凸状部間に形成さ
れた凹溝部により構成され、前記凸状部はその高さが下
流側ほど高いテーパ状に構成されていることを特徴とす
る回転電機。 - 【請求項２】請求項１において、前記凸状部の軸方向長
さＬを、当該凸状部の最大半径Ｒ２の位置と最小半径Ｒ
１の位置との半径差（Ｒ２−Ｒ１）よりも大きく構成し
たことを特徴とする回転電機。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記凹溝部の
底面の高さが下流側ほど高いテーパ状に構成されている
ことを特徴とする回転電機。 - 【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、軸方向流
路への前記入口部流路の最小半径部分の径を、軸方向流
路内部の最小半径部分の径よりも小さくしたことを特徴
とする回転電機。 - 【請求項５】回転子内部を冷却するための軸方向流路を
有する回転電機において、前記軸方向流路への入口部流
路を備え、この入口部流路の流路面積が、前記軸方向流
路への流入直後の部分における流路幅方向の流速分布を
結ぶ曲線に変曲点（１４）が生じないように、軸方向に
緩やかに縮小する構成としたことを特徴とする回転電
機。 - 【請求項６】回転子内部を冷却するための軸方向流路を
有する回転電機において、前記軸方向流路の上流側部分
の最小半径Ｒ４を、当該軸方向流路の下流側である内部
の最小半径Ｒ３よりも小さく構成したことを特徴とする
回転電機。 - 【請求項７】回転子内部を冷却するための軸方向流路を
有する回転電機において、前記軸方向流路への入口部流
路が、回転子コイルエンド間下方の回転子スピンドル表
面に軸方向に設けられた流路形成部材と、流路形成部材
間に形成された凹状流路により構成され、前記流路形成
部材はその高さが下流側ほど高いテーパ状に構成されて
いることを特徴とする回転電機。 - 【請求項８】請求項７において、回転子コイルエンド間
に間隔片を設け、前記流路形成部材はこの間隔片と一体
に構成されていることを特徴とする回転電機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073905A JP2001258190A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 回転電機 |
| US09/665,170 US6340853B1 (en) | 2000-03-13 | 2000-09-19 | Electric rotating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073905A JP2001258190A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001258190A true JP2001258190A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18592047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000073905A Withdrawn JP2001258190A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 回転電機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6340853B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001258190A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8076805B2 (en) | 2007-03-29 | 2011-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotating electric machine with rotor cooling slots |
| WO2016059700A1 (ja) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6724107B1 (en) | 1999-09-03 | 2004-04-20 | Hitachi, Ltd. | Dynamo-electric machine |
| US6737768B2 (en) * | 2000-03-31 | 2004-05-18 | Hitachi, Ltd. | Rotating electric machine |
| US7759829B2 (en) * | 2003-06-26 | 2010-07-20 | Siemens Industry, Inc. | Industrial motor assembly comprising a vented rotor shaft |
| DE102004026633A1 (de) * | 2004-06-01 | 2006-01-05 | Alstom Technology Ltd | Gasgekühlte elektrische Maschine mit Druckaufladung |
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| US8519581B2 (en) * | 2010-06-08 | 2013-08-27 | Remy Technologies, Llc | Electric machine cooling system and method |
| US8269383B2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-09-18 | Remy Technologies, Llc | Electric machine cooling system and method |
| US8456046B2 (en) * | 2010-06-08 | 2013-06-04 | Remy Technologies, Llc | Gravity fed oil cooling for an electric machine |
| US11990825B2 (en) | 2021-11-09 | 2024-05-21 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aircraft electric motor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE567309A (ja) * | 1957-05-03 | |||
| US3225231A (en) * | 1963-09-19 | 1965-12-21 | Gen Electric | Gas-cooled end winding for dynamoelectric machine rotor |
| US3997803A (en) * | 1974-08-01 | 1976-12-14 | Westinghouse Electric Corporation | Rotor member for dynamoelectric machines with longitudinal passages of decreasing area communicating with radial core vents |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000073905A patent/JP2001258190A/ja not_active Withdrawn
- 2000-09-19 US US09/665,170 patent/US6340853B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8076805B2 (en) | 2007-03-29 | 2011-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotating electric machine with rotor cooling slots |
| WO2016059700A1 (ja) * | 2014-10-16 | 2016-04-21 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
| JPWO2016059700A1 (ja) * | 2014-10-16 | 2017-04-27 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
| US10447098B2 (en) | 2014-10-16 | 2019-10-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotating electrical machine with cooling channels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6340853B1 (en) | 2002-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050912 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051018 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20051130 |