JP5755521B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、回転子のコイル電力を供給する接続導体を冷却する回転電機に関する。 Embodiments described herein relate generally to a rotating electrical machine that cools connection conductors that supply rotor coil power.
回転電機の回転子のコイルを励磁するために、回転子のシャフトの中心を通して電力が供給される。回転電機の１機あたりの出力が増大すると、回転子のコイルに流す界磁電流もこれに伴って増大する。回転子のシャフトを通る導体およびこの導体をコイルに接続するための接続導体に流れる電流量が増えると、各導体の持つ抵抗や接続抵抗などの抵抗加熱によって導体の温度が上昇する。 In order to excite the rotor coil of the rotating electrical machine, power is supplied through the center of the rotor shaft. When the output per rotating electrical machine increases, the field current flowing through the rotor coil also increases accordingly. When the amount of current flowing through the conductor passing through the rotor shaft and the connection conductor for connecting the conductor to the coil increases, the temperature of the conductor rises due to resistance heating such as resistance and connection resistance of each conductor.
そのため、導体を冷却する機構を備えない従来の回転子の場合、導体の温度が回転子の軸と各導体との間に設けられる絶縁部材の耐熱温度を超えると、絶縁部材の絶縁性能が低下して短絡や地絡する可能性があり、回転電機の信頼性が低下する。また、導体の温度が絶縁部材の耐熱温度を超えない場合であっても、線膨張係数の差に起因して導体とシャフトとの間に熱伸び差が生じ、導体あるいはシャフトが変形する。シャフトが変形すると、振動モードなどの回転中の振動特性が変わってしまう。 Therefore, in the case of a conventional rotor that does not have a mechanism for cooling the conductor, if the temperature of the conductor exceeds the heat resistance temperature of the insulating member provided between the rotor shaft and each conductor, the insulating performance of the insulating member is reduced. As a result, a short circuit or a ground fault may occur, reducing the reliability of the rotating electrical machine. Even if the temperature of the conductor does not exceed the heat resistance temperature of the insulating member, a difference in thermal expansion occurs between the conductor and the shaft due to the difference in coefficient of linear expansion, and the conductor or the shaft is deformed. When the shaft is deformed, vibration characteristics during rotation such as a vibration mode change.
導体の温度が上昇しないように、導体および接続導体の数を増やして各導体あたりの電流量を小さくすることは有効である。しかし、分解および組立の作業効率の低下や、シャフトが長くなるなど回転電機が大型化してしまう。 It is effective to increase the number of conductors and connecting conductors to reduce the current amount per conductor so that the temperature of the conductor does not rise. However, the rotating electrical machine becomes large in size, such as a reduction in work efficiency of disassembly and assembly, and a long shaft.
接続導体を冷却するために、接続導体の内部で折り返す複雑な流路を設けて冷却ガスを循環させる方法が知られている。また、回転子のシャフトに半径方向に中心まで通じる流路を形成し、接続導体の長手方向に延びる冷却孔または接続導体を挿着する穴と接続導体との間に設けられるギャップを設け、流路と冷却孔またはギャップとを使って冷却ガスを循環させる方法が知られている。 In order to cool the connection conductor, a method of circulating a cooling gas by providing a complicated flow path that turns back inside the connection conductor is known. In addition, a flow path leading to the center in the radial direction is formed in the rotor shaft, a cooling hole extending in the longitudinal direction of the connection conductor or a gap provided between the connection conductor and a connection conductor is provided. A method of circulating a cooling gas using a passage and a cooling hole or gap is known.
しかしながら、接続導体の内部で折り返すような流路を設ける方法の場合、流路が入り組んでいるため冷却ガスが流れ難いし、接続導体の断面積が小さくなるため抵抗加熱による発熱量が増え、冷却効率を下げる。また、回転子のシャフトおよび接続導体に半径方向の流路および冷却の孔またはギャップを開けて連通させる方法の場合、シャフトに半径方向に流路を精度よく開通させるのが難しく、流路の位置が少しずれるだけで、回転子のバランスにも影響が出るかもしれない。そして、これらのいずれにおいても、接続導体の加工が複雑になるとともに組立精度が要求される。 However, in the case of a method of providing a flow path that folds inside the connection conductor, the flow path is complicated, so that the cooling gas does not flow easily, and the cross-sectional area of the connection conductor is reduced, so that the amount of heat generated by resistance heating increases and cooling is reduced. Reduce efficiency. In addition, in the case of a method in which a radial flow path and a cooling hole or gap are opened to communicate with the rotor shaft and connection conductor, it is difficult to accurately open the flow path in the radial direction to the shaft, and the position of the flow path A slight deviation may affect the balance of the rotor. In any of these, the processing of the connection conductor becomes complicated and assembly accuracy is required.
そこで、本発明は、回転子のシャフトの半径方向に組み込まれる接続導体の断面積や本数を変えることなく、これら接続導体を冷却する機構を有する回転電機を提供する。 Therefore, the present invention provides a rotating electrical machine having a mechanism for cooling these connection conductors without changing the cross-sectional area and the number of connection conductors incorporated in the radial direction of the shaft of the rotor.
一実施形態の回転電機は、回転子と固定子との間に冷却ガスが流されるガス冷却式の回転電機である。この回転電機の回転子は、シャフトと、第１の導体および第２の導体と、第１のスタッドと、第２のスタッドと、流入口と、流出口とを備える。シャフトは、回転中心に沿う中心孔、およびこの中心孔から半径方向に外周面まで連通するスタッド用孔、が端部に形成されている。第１の導体および第２の導体は、シャフトに対して互いに電気的に絶縁された状態で回転中心に沿う方向へ中心孔に挿入され、回転中心と交差する方向にそれぞれ連通孔を有している。第１のスタッドは、シャフトの半径方向に開通して連通孔につながる第１の通気孔を有し、シャフトに対して電気的に絶縁された状態にスタッド用孔に装着され、第１の導体に接続される。第２のスタッドは、シャフトの半径方向に開通して連通孔につながる第２の通気孔を有し、シャフトに対して電気的に絶縁された状態に第１のスタッドに対して回転中心に線対称の位置のスタッド用孔に装着され、第２の導体に接続される。流入口は、第１の通気孔に連通し、シャフトの外周面に開口する。流出口は、第２の通気孔に連通し、シャフトの回転中心に対して流入孔と線対称の位置に開口するとともに、シャフトの外周面の近傍の位置で回転中心に対して離心方向に冷却ガスに作用する力が流入孔よりも大きい。流出口は、流入口よりも回転中心に対して遠位に配置される。
The rotating electrical machine according to an embodiment is a gas-cooled rotating electrical machine in which a cooling gas flows between the rotor and the stator. The rotor of the rotating electrical machine includes a shaft, a first conductor and a second conductor, a first stud, a second stud, an inflow port, and an outflow port. The shaft is formed with a center hole along the rotation center and a stud hole communicating from the center hole to the outer peripheral surface in the radial direction. The first conductor and the second conductor are inserted into the center hole in a direction along the center of rotation while being electrically insulated from each other with respect to the shaft, and each has a communication hole in a direction crossing the center of rotation. Yes. The first stud has a first ventilation hole that opens in the radial direction of the shaft and is connected to the communication hole, and is attached to the stud hole in a state of being electrically insulated from the shaft. Connected to. The second stud has a second ventilation hole that opens in the radial direction of the shaft and connects to the communication hole, and is in a state of being electrically insulated with respect to the shaft. It is attached to the stud hole at the symmetrical position and connected to the second conductor. The inflow port communicates with the first ventilation hole and opens on the outer peripheral surface of the shaft. The outflow port communicates with the second vent hole, opens at a position symmetrical to the inflow hole with respect to the rotation center of the shaft, and cools in an eccentric direction with respect to the rotation center at a position near the outer peripheral surface of the shaft. The force acting on the gas is greater than the inflow hole. The outlet is disposed more distal to the center of rotation than the inlet.
第１の実施形態の回転電機１について、図１および図５を参照して説明する。図１に示す回転電機１は、回転子２と固定子３との間に冷却ガスＧが流されるガス冷却式の回転電機１である。回転子２の外周に配置される固定子３は、フレーム４の内面に取り付けられている。回転子２の端部２Ａは、フレーム４を貫通して延びており、軸受５によって支持され、軸受５よりも中央寄りの位置でオイルシール６によってフレーム４の中に冷却ガスＧを密封している。回転子２の鉄心部２Ｂに装着されるコイル７を励磁するための電力は、回転子２の端部２Ａから供給される。
A rotating
回転子２は、図２に示すように、シャフト２０と、第１の導体２１１および第２の導体２２１と、第１のスタッド２１２と、第２のスタッド２２２と、流入口８１と、流出口８２とを備える。シャフト２０は、中心孔２０１とスタッド用孔２０２を給電装置が接続される側の端部２Ａに有している。中心孔２０１は、回転中心Ｌに沿って形成されている。スタッド用孔２０２は、中心孔２０１から半径方向へシャフト２０の外周面２０ａまで連通しており、図２および図３に示すように、回転中心Ｌに対して線対称に一対に、つまりシャフト２０を直径方向へ貫通するように形成されている。
As shown in FIG. 2, the
第１の導体２１１および第２の導体２２１は、シャフト２０に対しておよび互いに電気的に絶縁された状態で、回転中心Ｌに沿う方向へ中心孔２０１に挿入されている。第１の実施形態では第１の導体２１１および第２の導体２２１と中心孔２０１との間には、絶縁筒２６１が装着されている。また、第１の導体２１１および第２の導体２２１の間を互いに電気的に絶縁する絶縁板２６２が挿入されている。中心孔２０１の奥に位置する第１の導体２１１および第２の導体２２１の端に、絶縁部材のエンドブロック２６１Ａが配置されている。第１の導体２１１および第２の導体２２１は、回転中心Ｌに交差する方向にそれぞれ連通孔２１１Ａ，２２１Ａを有している。それぞれの連通孔２１１Ａ，２２１Ａは、スタッド用孔２０２と同軸に配置される。絶縁板２６２は、第１の導体２１１および第２の導体２２１の連通孔２１１Ａ，２２１Ａと同軸上に連通孔どうしを繋ぐ横断孔２６２Ａを有している。
The
第１のスタッド２１２は、シャフト２０に対して電気的に絶縁された状態にスタッド用孔２０２に装着され第１の導体２１１に接続される。第１の実施形態の場合、第１のスタッド２１２とシャフト２０との間を電気的に絶縁するために絶縁筒２６３Ａが装着される。また、第１のスタッド２１２は、シャフト２０の半径方向に開通されて第１の導体２１１の連通孔２１１Ａにつながる第１の通気孔２１２Ａを有している。
The
第２のスタッド２２２は、シャフト２０に対して電気的に絶縁された状態に、第１のスタッド２１２に対して回転中心Ｌに線対称の位置のスタッド用孔２０２に装着され第２の導体２２１に接続される。第１の実施形態の場合、第２のスタッド２２２とシャフト２０との間を電気的に絶縁するために、第１のスタッド２１２と同様に、絶縁筒２６３Ｂが装着される。また、第２のスタッド２２２は、シャフト２０の半径方向に開通されて第２の導体２２１の連通孔２２１Ａにつながる第２の通気孔２２２Ａを有している。
The
なお、回転電機１の出力が大きい場合、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２は、軸方向にそれぞれ複数ずつ、図１における回転子２の場合は２つずつ並べて配置されていてもよい。本実施形態では、説明の都合上、図２ではそれぞれ１つずつ有している場合を示す。
When the output of the rotating
回転子２は、第１のスタッド２１２をシャフト２０に保持する第１の楔２１３と第２のスタッド２２２をシャフト２０に保持する第２の楔２２３とを備えている。第１の楔２１３および第２の楔２２３は、図２および図３に示すようにシャフト２０の回転中心Ｌと平行にシャフト２０の外周に装着され、シャフト２０の外周面２０ａの一部を構成する。このとき第２の楔２２３の外周面２２３ａは、第１の楔２１３の外周面２１３ａよりもシャフト２０の回転中心Ｌから遠位に配置される。第１の楔２１３の外周面２１３ａと第２の楔２２３の外周面２２３ａの位置がシャフト２０の半径方向に異なっていることによって生じるシャフト２０の重心の偏りは、第２の楔２２３の内側を一部刳り貫くなど、重量調整を行なうことで補正される。
The
流入口８１は、第１の通気孔２１２Ａに連通してシャフト２０の外周面に開口する。第１の実施形態では、図２、図３および図４に示すように、流入口８１は、シャフト２０の半径方向に第１の通気孔２１２Ａの延長上の位置にある第１の楔２１３に開口する。流出口８２は、第２の通気孔２２２Ａに連通しシャフト２０の回転中心Ｌに対して流入口８１の線対称の位置のシャフト２０の外周面に開口する。第１の実施形態では、図２、図３および図５に示すように、流出口８２は、回転中心Ｌから第１の通気孔２１２Ａと反対方向に延びる第２の通気孔２２２Ａの延長上にある第２の楔２２３に開口している。そして、シャフト２０の外周面の近傍の位置において、回転中心Ｌに対して離心方向に冷却ガスＧに作用する力は、流入口８１の場合に比べて流出口８２のほうが大きくなるように設定される。
The
第１の実施形態の場合、図３に示すように、流出口８２が設けられる第２の楔２２３の外周面２２３ａは、流入口８１が設けられる第１の楔２１３の外周面２１３ａよりも回転中心Ｌから遠位に形成される。図２および図３に示すように、回転中心Ｌから第１の楔２１３の外周面２１３ａまでの距離Ｒ１、回転中心Ｌから第２の楔２２３の外周面２２３ａまでの距離Ｒ２とすると、Ｒ１＜Ｒ２である。そして、図３に示すように流出口８２は、流入口８１よりも回転中心Ｌに対して遠位に開口する。
In the case of the first embodiment, as shown in FIG. 3, the outer
図４および図５に矢印Ｗで示す方向に回転子２が回転すると、流出口８２の孔口近傍にある冷却ガスＧは、流入口８１の孔口近傍にある冷却ガスＧよりも回転中心Ｌから遠位に位置する分だけ、大きい遠心力が作用する。その結果、流出口８２の孔口近傍の冷却ガスＧは、図５に矢印Ａ２で示すように流出口８２の外に排出され、流出口８２の孔口近傍の圧力が流入口８１の孔口近傍の圧力よりも低下する。流出口８２は、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａ、連通孔２１１Ａ，２２１Ａ、横断孔２６２Ａを介して流入口８１まで連通している。したがって、流入口８１の孔口近傍の冷却ガスＧは、図４に矢印Ａ１で示すように流入口８１へ引き込まれる。その結果、冷却ガスＧを流入口８１から吸い込み、流出口８２から排出するように気流が生じる。
When the
第１の実施形態の回転子２は、図２に示すようにフレーム４よりも外側に延びたシャフト２０の外周に、第１のコレクタリング２１４および第２のコレクタリング２２４が装着されている。第１のコレクタリング２１４および第２のコレクタリング２２４は、シャフト２０に対して絶縁部材２６４で電気的に絶縁された状態でシャフト２０の軸方向に並べて装着されており、外周面が給電装置に接続される。第１のコレクタリング２１４は、中心孔２０１の第１の導体２１１までシャフト２０の半径方向に貫通する第１の接続端子２１５によって第１の導体２１１に接続される。第２のコレクタリング２２４は、中心孔２０１の第２の導体２２１までシャフト２０の半径方向に貫通する第２の接続端子２２５によって第２の導体２２１に接続される。第１の接続端子２１５および第２の接続端子２２５は、いずれも絶縁筒２６５Ａ，２６５Ｂを装着されシャフト２０に対して絶縁されている。
In the
回転子２の外周に配置されるコイル７は、回転中心Ｌと平行にシャフト２０の外周面２０ａに形成された溝２０ｂに装着されるストレート部７１、および、シャフト２０の端部に取り付けられたエンドリング２０３の内面に沿って装着されストレート部７１の端部を接続するベンド部７２を備える。コイル７のストレート部７１およびベンド部７２は、電流が流れるときに回転子２の鉄心にＮ極とＳ極の磁極を形成するために一筆書きのように直列に一続きに接続されている。
The
第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２は、第１の中継導体２１６および第２の中継導体２２６によって、図２に示すようにベンド部７２の一つとして用意されるコイル７の端部７２１，７２２にそれぞれ接続されている。第１の中継導体２１６は、回転中心Ｌに沿う方向にシャフト２０の外周面２０ａに形成される第１のスロット２０４Ａに収納され、第１のスロット２０４Ａを覆うように取り付けられる第１の蓋２１７によって保持される。第２の中継導体２２６は、回転中心Ｌに沿う方向にシャフト２０の外周面２０ａに形成される第２のスロット２０４Ｂに収納され、第２のスロット２０４Ｂを覆うように取り付けられる第２の蓋２２７によって保持される。
The
第１の中継導体２１６は、第１の楔２１３の内側で第１のスタッド２１２の外周端に接続され、第１のスロット２０４Ａからシャフト２０の半径方向に延び出た部分がコイル７の第１の端部７２１に接続される。第２の中継導体２２６は、第２の楔２２３の内側で第２のスタッド２２２の外周端に接続され、第２のスロット２０４Ｂからシャフト２０の半径方向に延び出た部分がコイル７の第２の端部７２２に接続される。
The
以上のように構成された回転電機１において、第１のコレクタリング２１４が正極側の給電ブラシに接する場合、給電ブラシから流れる直流電流は、第１の接続端子２１５、第１の導体２１１、第１のスタッド２１２および第１の中継導体２１６を介して回転子２のコイル７に供給され、負極側になる第２の中継導体２２６、第２のスタッド２２２、第２の導体２２１および第２の接続端子２２５を経て、第２のコレクタリング２２４から負極側の給電ブラシへ流れる。給電装置によってコイル７が励磁された状態で、蒸気タービンなどの外部駆動力によって回転子２が回ると、回転電機１は、誘導起電力によって固定子３側のコイルで発電する。
In the rotating
このとき、第１の接続端子２１５および第２の接続端子２２５、第１の導体２１１および第２の導体２２１、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２は、給電装置から供給される電流によりそれぞれ抵抗加熱され、膨張する。第１の実施形態の場合、図２および図３に示すように、第１の楔２１３に開口する流入口８１から、第１のスタッド２１２の第１の通気孔２１２Ａ、第１の導体２１１の連通孔２１１Ａ、絶縁板２６２の横断孔２６２Ａ、第２の導体２２１の連通孔２２１Ａ、第２のスタッド２２２の第２の通気孔２２２Ａを経て、第２の楔２２３に開口する流出口８２まで、冷却ガスＧの流路が構成されている。そして、流出口８２は、流入口８１よりもシャフト２０の回転中心Ｌに対して遠位に位置している。つまり、流出口８２の孔口近傍の冷却ガスＧに作用する遠心力は、流入口８１の孔口近傍の冷却ガスＧに作用する遠心力よりも大きい。
At this time, the
その結果、冷却ガスＧは、流入口８１から吸い込まれ流出口８２へ排出されるように、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａを流れ、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２を冷却する。第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の温度を低く保つことで、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の抵抗が小さくなり、コイル７に流せる界磁電流が増大する。
As a result, the cooling gas G flows through the
第１の導体２１１および第２の導体２２１は、シャフト２０の回転中心Ｌに沿って中心孔２０１に入っているのに対し、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２は、シャフト２０の半径方向に配置されている。そのため通電されることによって温度が上がると、第１の導体２１１および第２の導体２２１は、シャフト２０の回転中心Ｌに沿う方向に主に伸びるのに対し、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２は、シャフト２０の半径方向に主に伸びる。第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の長さが変化すると、回転中心Ｌに対するそれぞれの慣性モーメントおよび回転子２の回転モードが変化する。
The
第１の実施形態の回転電機１によれば、回転子２の第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２を冷却ガスＧで冷やすことによって、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の熱伸びを抑えるので、回転子２の回転モードが安定し、回転電機１としての信頼性が向上する。
According to the rotating
また、この回転電機１の場合、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２を冷却するための機構として設けられた流路は、流入口８１から流出口８２まで、シャフト２０の回転中心Ｌを横切る直径方向にしかも直線状に開通している簡単な構造なので、大幅な設計変更をすることなく、組立も簡単である。さらに流路がシャフト２０の直径方向に直線状に構成されているので、冷却ガスＧを循環させる駆動力が冷却ガスＧに作用する遠心力のみであっても、冷却ガスＧが淀みなく流れやすい。
In the case of the rotating
なお、第１の接続端子２１５および第２の接続端子２２５は、回転子２の端部２Ａを支持する軸受５を越えたフレーム４の外側に配置されており、シャフト２０の半径方向の長さも小さい。したがって、磁界電流によって第１の接続端子２１５および第２の接続端子２２５が加熱されても、回転子２の回転モードにほとんど影響がない。
The
また、回転子２のコイル７に界磁電流を供給する場合、第１の実施形態のようにコレクタリング２１４，２２４に給電ブラシを接触させている方法以外に、ブラシレス励磁装置を用いてもよい。この場合は、シャフト２０に搭載されるブラシレス励磁機が中心孔２０１の第１の導体２１１および第２の導体２２１に接続される。
Further, when supplying a field current to the
以下に第２から第７の実施形態について、各図を参照して説明する。なお、回転電機１の回転子２の構成は、第１の実施形態の回転電機１の回転子２と同じである。そこで、各実施形態において同じ機能を有する構成は、各図中において同じ符号を付し、詳細な説明は、第１の実施形態の記載および図面を参酌することとする。
The second to seventh embodiments will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure of the
第２の実施形態の回転電機１について、図６を参照して説明する。図６に示す回転子２において、絶縁板２６２に設けられる横断孔２６２Ａは、シャフト２０の回転中心Ｌに沿う方向へ第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａから離れた位置に形成される。第１の導体２１１は、連通孔２１１Ａを横断孔２６２Ａにつなげるための第１の通風溝２１１Ｂを絶縁板２６２に沿って有している。第２の導体２２１は、連通孔２２１Ａを横断孔２６２Ａにつなげるための第２の通風溝２２１Ｂを絶縁板２６２に沿って有している。連通孔２１１Ａ，２２１Ａを設けずに、第１の通風溝２１１Ｂおよび第２の通風溝２２１Ｂの深さを大きくすることで、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａを横断孔２６２Ａに連通させてもよい。
A rotating
第１の通風溝２１１Ｂおよび第２の通風溝２２１Ｂの流路断面積は、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａの流路断面積と同じか、それよりも大きくする。第１の導体２１１および第２の導体２２１と冷却ガスＧとの熱伝達面積を広くするために、第１の通風溝２１１Ｂと第２の通風溝２２１Ｂは、絶縁板２６２に沿って幅広に形成する。
The flow passage cross-sectional areas of the
また、シャフト２０と第１の導体２１１および第２の導体２２１との温度差に起因する変形を少なくするために、横断孔２６２Ａは、シャフト２０に対して冷却ガスＧを封止しているオイルシール６の近傍から第１の接続端子２１５や第２の接続端子２２５が設けられる手前の位置までの間に配置する。フレーム４の内側において冷却ガスＧに接している範囲のシャフト２０と少なくとも同じ範囲にある第１の導体２１１および第２の導体２２１を冷却ガスＧで冷やすことで、シャフト２０と第１の導体２１１および第２の導体２２１との温度差を小さくする。
Further, in order to reduce deformation due to a temperature difference between the
このように、第２の実施形態の回転電機１によれば、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２に加えて第１の導体２１１および第２の導体２２１の温度を低く抑えてシャフト２０との温度差による回転子２の変形を防止することによって、回転子２の回転モードを安定させ、回転電機１の信頼性を向上する。
As described above, according to the rotating
第３の実施形態の回転電機１について、図７から図９を参照して説明する。この実施形態の回転電機１の回転子２は、コイル７が４極型に構成される。図９に示すように、コイル７は、直列に接続される４つの捲回部７３１，７３２，７３３，７３４をシャフト２０の外周面２０ａに有している。図９は、回転子２の端部２Ａ側を中心にコイル７を展開して示す。図９中における各矢印の向きは、電流の流れる向きを示す。第１の端部７２１と第２の端部７２２が設けられる捲回部７３１，７３３は、回転中心Ｌに対して線対称に配置され、これらの間に回転中心Ｌに対して線対称に捲回部７３２，７３４が配置されている。コイル７に界磁電流が供給されると、捲回部７３１，７３３は、シャフト２０の外周面２０ａに同じ磁極を励磁し、捲回部７３２，７３４は、捲回部７３１，７３３と反対の磁極をシャフト２０の外周面２０ａに励磁する。
A rotating
この回転子２は、図７および図８に示すように、第３のスタッド２３１と、第３の楔２３２と、第４の楔２３３と、第２の流入口８３および第２の流出口８４とをさらに備える。第３のスタッド２３１は、図９に示すようにシャフト２０の回転中心Ｌに対して線対称の位置に形成される捲回部７３２，７３４どうしを直列に接続する。第３のスタッド２３１は、図７および図９に示すように、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２に対して回転子２の回転中心Ｌに立体交差の位置関係に配置されている。第３のスタッド２３１は、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２と同様に、第３の中継導体２３４によって捲回部７３２に接続され、第４の中継導体２３５によって捲回部７３４に接続される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
シャフト２０は、図８に示すように、回転中心Ｌに沿う方向に第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２よりも中央寄りの位置で回転中心Ｌを横切ってシャフト２０の直径方向に開通される貫通孔２０５を備えている。第３のスタッド２３１は、シャフト２０に対して電気的に絶縁された状態に貫通孔２０５に装着される。図８に示すように第３の実施形態では第３のスタッド２３１とシャフト２０との間に絶縁筒２６６が挿入される。この第３のスタッド２３１は、シャフト２０の直径方向に開通する第３の通気孔２３１Ａを有している。
As shown in FIG. 8, the
図８に示すように第３の楔２３２は、シャフト２０の外周面２０ａの一部を構成する外周面２３２ａを有し、シャフト２０の外周に取り付けられて第３のスタッド２３１の端部を保持する。第４の楔２３３は、シャフト２０の外周面２０ａの一部を構成する外周面２３３ａを有し、シャフト２０の外周に取り付けられて第３のスタッド２３１のもう一方の端部を第３の楔２３２と反対側から保持する。
As shown in FIG. 8, the
第２の流入口８３および第２の流出口８４は、いずれも第３の通気孔２３１Ａに連通しシャフト２０の外周面２０ａに開口する。第３の実施形態では図８に示すように、第２の流入口８３は、第３の通気孔２３１Ａの延長上の位置の第３の楔２３２に開口している。第２の流出口８４は、第３の通気孔２３１Ａの延長上の位置の第４の楔２３３に開口している。
The
第２の流出口８４は、シャフト２０の回転中心Ｌに対して第２の流入口８３と線対称の位置に開口し、かつ、シャフト２０の外周面２０ａの近傍の位置でシャフト２０の回転中心Ｌに対して離心方向に冷却ガスＧに作用する力が第２の流入口８３の場合よりも大きくなるように構成される。
The
第３の実施形態の場合、第１および第２の実施形態の流入口８１および流出口８２の関係と同様に、第２の流出口８４は、図８に示すように、シャフト２０の回転中心Ｌに対して第２の流入口８３よりも遠位に配置される。この場合、第４の楔２３３の外周面２３３ａがシャフト２０の回転中心に対して第３の楔２３２の外周面２３２ａよりも遠位に形成されていることによって、第２の流出口８４は第２の流入口８３よりもシャフト２０の回転中心Ｌから遠位に配置される。
In the case of the third embodiment, similarly to the relationship between the
つまり、図８に示すように回転中心Ｌから第３の楔の外周面２３２ａまでの距離Ｒ３、回転中心Ｌから第４の楔２３３の外周面２３３ａまでの距離Ｒ４とすると、Ｒ３＜Ｒ４である。また、第４の楔２３３の外周面２３３ａが第３の楔２３２の外周面２３２ａよりもシャフト２０の回転中心Ｌから遠位に形成されることによって生じる慣性モーメントの偏りは、第４の楔２３３の内面側に穴を設けて調整する。
In other words, as shown in FIG. 8, assuming that the distance R3 from the rotation center L to the outer
慣性モーメントの偏りを相殺するために、第２の流出口８４の開口面積を第２の流入口８３の開口面積よりも大きくしてもよい。第２の流出口８４の開口面積を第２の流入口８３の開口面積よりも大きくすると、回転子２が回転するときに第２の流出口８４の孔口の近傍において遠心力が作用する冷却ガスＧの体積は、第２の流入口８３の孔口の近傍において遠心力が作用する冷却ガスＧの体積よりも大きくなる。そして、第２の流入口８３の孔口の近傍よりも第２の流出口８４の孔口の近傍にある冷却ガスＧのほうがシャフト２０の回転中心Ｌから離心方向へより多く引き出される。
In order to cancel the bias of the moment of inertia, the opening area of the
第２の流出口８４の孔口の近傍の圧力が第２の流入口８３の孔口の近傍の圧力よりも低下するので、第３の通気孔２３１Ａ中の冷却ガスＧが第２の流出口８４側へ流れる。その結果、第２の流入口８３から吸い込まれて第２の流出口８４から吐出される冷却ガスＧの流れは、促進される。同様に、第１の楔２１３と第２の楔２２３との慣性モーメントの偏りを相殺するために、流出口８２の開口面積を流入口８１の開口面積よりも大きくしてもよい。
Since the pressure in the vicinity of the hole of the
以上のように構成された第３の実施形態の回転電機１において、回転子２に設けられるコイル７が４極に構成される場合であっても、捲回部７３２，７３４どうしを直列に接続するためにシャフト２０の回転中心Ｌを横切るように配置される第３のスタッド２３１を冷却する機構として、回転子２は、第３の通気孔２３１Ａと、この第３の通気孔２３１Ａに連通する第２の流入口８３および第２の流出口８４を有している。
In the rotating
そしてこの回転子２は、第１の実施形態の回転子２と同様に、コイル７の第１の端部７２１に接続される第１のスタッド２１２に第１の通気孔２１２Ａを有し、コイル７の第２の端部７２２に接続される第２のスタッド２２２に第２の通気孔２２２Ａを有している。回転子２が回転すると第１の通気孔２１２Ａと第２の通気孔２２２Ａと第３の通気孔２３１Ａにそれぞれ冷却ガスＧの気流が発生し、第１のスタッド２１２、第２のスタッド２２２、および第３のスタッド２３１が冷却される。
And this
このように、第３の実施形態の回転電機１によれば、シャフト２０と第１のスタッド２１２、第２のスタッド２２２および第３のスタッド２３１との温度差による熱伸びの差が小さくなり、シャフト２０に生じる変形が抑えられる。その結果、回転子２の回転モードが安定するので、回転電機１の信頼性が向上する。
Thus, according to the rotating
また、第３の実施形態において、第１のスタッド２１２、第２のスタッド２２２、および第３のスタッド２３１を冷却するための機構は、簡単であるため、大幅な設計変更が不要であり、組立も容易である。さらに、冷却ガスＧを流すための流路も直線状であるので、冷却ガスＧが淀みなく流れやすく、第１のスタッド２１２、第２のスタッド２２２、および第３のスタッド２３１がそれぞれ斑なく均質に冷却される。
In the third embodiment, since the mechanism for cooling the
第４の実施形態の回転電機１について、図１０を参照して説明する。この実施形態の回転電機１は、流入口８１および流出口８２が第１の実施形態の回転電機１と異なっている。その他の構成は、第１から第３の実施形態のいずれかの回転電機１と同じであるので、これらを図面とともに参酌することとする。なお、第３の実施形態の回転電機１に対応させる場合は、流入口８１および流出口８２のみならず第２の流入口８３および第２の流出口８４にも第４の実施形態の流入口８１および流出口８２に係る技術を適用する。
A rotating
流入口８１および流出口８２の断面を拡大したものおよびそれぞれの平面図を図１０に示す。図１０に示すように、流入口８１は、シャフト２０の回転方向の上流に向かって斜めに延びる導入部８１１を有している。また、流出口８２は、シャフト２０の回転方向の下流に向かって斜めに延びる導出部８２１を有している。そして、第１の楔２１３の外周面２１３ａおよび第２の楔２２３の外周面２２３ａは、シャフト２０の回転中心Ｌから半径方向にシャフト２０の外周面２０ａと同じ位置に形成されている。
FIG. 10 shows an enlarged cross section of the
第４の実施形態の場合、図１０に示す導入部８１１は、第１の楔２１３を越えてシャフト２０の外周面２０ａにまで延びている。シャフト２０の外周から見た流入口８１の孔口の形状は、図１０中の平面図に示すようにシャフト２０の回転方向の上流側に向かって先細りになった滴形である。また、流入口８１の下流側の縁は、図１０中の断面図に示すように上流側へ迫り出し第１の通気孔２１２Ａの一部を覆っている。そして、冷却ガスＧがなだらかに流れるように、流入口８１は、孔口から第１の通気孔２１２Ａに向かって円弧を描くように緩やかに曲がっている。
In the case of the fourth embodiment, the
シャフト２０の外周から見た流出口８２の孔口の形状は、図１０中の平面図に示すようにシャフト２０の回転方向の上流側で第２の通気孔２２２Ａに外接する円形であり、したがって孔口の円の中心は、下流側に偏心した位置にある。また、流出口８２は、図１０中の断面図に示すように孔口に向かって拡がるいわゆる「すり鉢型」である。形状が簡単であるので、加工するのに高度な技術を要しない。流出口８２は、流入口８１のように第２の通気孔２２２Ａから孔口に向かって緩やかにシャフト２０の回転方向の下流側へ曲がった形状であってもよい。また、第４の実施形態において、流出口８２の孔口の開口面積Ｓ２は、流入口８１の孔口の開口面積Ｓ１よりも大きい。
The shape of the hole of the
なお、流出口８２の孔口の開口面積Ｓ２を流入口８１の孔口の開口面積Ｓ１よりも大きくする代わりに、第１から第３の実施形態のように、第２の楔２２３の外周面２２３ａの位置をシャフト２０の回転中心Ｌに対して第１の楔２１３の外周面２１３ａの位置よりも遠位にすることで、流出口８２の位置をシャフト２０の回転中心Ｌに対して流入口８１よりも遠位にしてもよい。ただし、この場合でも、流出口８２の孔口の近傍で回転中心Ｌに対して離心方向に冷却ガスＧに作用する力のほうが、流入口８１の孔口の近傍で回転中心Ｌに対して離心方向に冷却ガスＧに作用する力よりも大きくなるように設定される。
In addition, instead of making the opening area S2 of the hole of the
以上のように流入口８１および流出口８２が形成された回転電機１は、図１０中の矢印Ｗで示す方向に回転子２が回転すると、冷却ガスＧは、流入口８１から吸い込まれ、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａと通って、流出口８２から排出される。このとき第４の実施形態の回転電機１の流入口８１は導入部８１１を有しており、回転子２が回転することによってシャフト２０の外周面２０ａに沿って相対的に生じる冷却ガスＧの流れから流入口８１へ向かって冷却ガスＧが分流される角度が小さくなるので、流入抵抗が小さくなり冷却ガスＧが流入口８１から流入しやすくなる。このとき、分流される冷却ガスＧの流線に沿うように流入口８１の孔口に導入部８１１を形成することによって、流入抵抗が最小限に抑えられる。流入口８１から入る冷却ガスＧの流量が増えるので、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の冷却効果が高まる。また、流れに剥離が生じなくなるので、騒音を発することも無い。回転子２が第３のスタッド２３１も備えている場合は、第３のスタッド２３１に対応する第２の流入口８３にも流入口８１と同様に導入部を設けることで、同じ効果を得る。
In the rotating
第４の実施形態の回転電機１は、流出口８２に導出部８２１も有している。回転子２が回転することによってシャフト２０の外周面２０ａに沿って相対的に生じる冷却ガスＧの流れに対して流出口８２から冷却ガスＧが合流する角度が小さくなるので、出口損失抵抗が軽減されて流出口８２から冷却ガスＧが排出されやすくなる。シャフト２０の外周面２０ａに沿う冷却ガスＧの流れに流出口８２から合流する冷却ガスＧの流線に沿うように流出口８２の孔口の導出部８２１を形成すると、出口損失抵抗が最小に抑えられ、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａを流れる冷却ガスＧの流量が増える。その結果、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の冷却効果が高まる。
The rotating
第４の実施形態の回転電機１によれば、流入口８１および流出口８２の孔口における冷却ガスＧの流れが安定することによって、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の温度設計が容易になる。したがって、回転子２の回転モードが安定し、回転電機１の信頼性が向上する。
According to the rotating
第５の実施形態の回転電機１について、図１１を参照して説明する。この実施形態の回転電機１は、流入口８１の孔口の形状が第１から第３の実施形態のいずれかの回転電機１の流入口８１と同じであり、流出口８２の孔口の形状が第４の実施形態と異なっている。その他の構成は、第１から第４の実施形態のいずれかの回転電機１と同じであるので、それらの説明を図面とともに参酌することとする。
A rotating
第５の実施形態において流入口８１と流出口８２が形成される位置は、第４の実施形態の場合と同様に、図１１に示すようにシャフト２０の回転中心Ｌから半径方向に同じ距離であって、流出口８２の孔口の開口面積は、流入口８１の孔口の開口面積よりも大きく設定されている。流出口８２の孔口は、第２の通気孔２２２Ａと同心で第２の楔２２３の外周面２２３ａに向かって拡がる「すり鉢型」に形成された導出部８２１を有している。つまり、この導出部８２１は、流出口８２の孔口にチャンファ加工を施した状態である。導出部８２１の形状は簡単であるので複雑な加工を要さない。
In the fifth embodiment, the positions where the
導出部８２１の角度は、流出口８２から吐出される冷却ガスＧがシャフト２０の外周面２０ａに沿って流れる冷却ガスＧに合流するときの流線に近似した角度にすると、出口損失抵抗が小さくなり、冷却ガスＧの流れが安定するので、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａを流れる冷却ガスＧの流量が増える。
When the angle of the lead-out
また、シャフト２０の回転中心Ｌに対する慣性モーメントが釣合うように流入口８１および流出口８２の周囲を形成する。第５の実施形態において、流入口８１は第１の楔２１３に設けられ、流出口８２は、第２の楔２２３に設けられる。そこで、図１１に示すように、回転中心Ｌに面した第１の楔２１３の内周面に調整穴２１３Ｃを設ける。調整穴２１３Ｃの大きさおよび数は、流出口８２の大きさや形状に応じて適宜決定される。
Moreover, the periphery of the
以上のように構成された回転電機１は、流出口８２の孔口の近傍の冷却ガスＧが流出口８２から排出されやすいので、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａを流れる冷却ガスＧの流量が増え、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の冷却効果が高まる。シャフト２０と第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２との温度差が小さくなり、回転子２の変形が抑制され、回転子２の回転モードが安定するので、回転電機１の信頼性が向上する。
In the rotating
この実施形態における流出口８２の導出部８２１を形成するための加工は容易である。さらに導出部８２１を設けることによって第１の楔２１３と第２の楔２２３との間に生じる慣性モーメントの偏りは、第２の楔２２３の内周面に調整穴２２３Ｃを加工することで相殺される。つまり、他の実施形態と同様の効果を上述の簡単な加工で得られる。
Processing for forming the
第６の実施形態の回転電機１について、図１２を参照して説明する。第６の実施形態の回転電機１は、回転子２における流入口８１および流出口８２の配置と、冷却ガスＧが流れる経路とが、第１から第５の実施形態の場合と異なっている。この実施形態の第１のスタッド２１２は、第１のスロット２０４Ａに連通する第１の横孔２１２Ｂを有している。第２のスタッド２２２は、第２のスロット２０４Ｂに連通する第２の横孔２２２Ｂを有している。
A rotating
第１のスロット２０４Ａは、第１の中継導体２１６がシャフト２０の外周面２０ａよりもベンド部７２に向かって延びる位置に流入口８１を有している。第２のスロット２０４Ｂは、第２の中継導体２２６がシャフト２０の外周面２０ａよりもベンド部７２に向かって延びる位置に流出口８２を有している。このとき、流出口８２は、第２のスロットに装着される第２の蓋２２７の端部に形成された拡張部２２７Ａに配置される。この拡張部２２７Ａは、第１のスロット２０４Ａおよび第２のスロット２０４Ｂの縁よりもシャフト２０の回転中心Ｌに対して遠位な位置まで第２の中継導体２２６の外周を囲うように形成されている。したがって、流出口８２は、この拡張部２２７Ａに配置されることで、シャフト２０の回転中心Ｌに対して半径方向に流入口８１よりも遠位に配置される。
The first slot 204 </ b> A has an
以上のように構成された回転電機１において、回転子２が回転すると、他の実施形態と同様に、流入口８１から周囲の冷却ガスＧを吸い込み、流出口８２から排出する。流入口８１から吸い込まれた冷却ガスＧは、第１のスロット２０４Ａ、第１の横孔２１２Ｂ、第１の通気孔２１２Ａ、連通孔２１１Ａ、横断孔２６２Ａ、連通孔２２１Ａ、第２の通気孔２２２Ａ、第２の横孔２２２Ｂ、第２のスロット２０４Ｂ、および拡張部２２７Ａの順に、流出口８２まで流れる。
In the rotating
なお、第２の実施形態のように、連通孔２１１Ａから第１の通風溝２１１Ｂ、横断孔２６２Ａ、第２の通風溝２２１Ｂを通って、連通孔２２１Ａまで冷却ガスＧを流す流路を備えていてもよい。また、第２の蓋２２７の拡張部２２７Ａを設ける代わりに、第４および第５の実施形態のように、流出口８２の開口面積を流入口８１の開港面積よりも大きくしてもよい。
Note that, as in the second embodiment, a flow path is provided through which the cooling gas G flows from the
第６の実施形態の回転電機１によれば、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２に加えて第１の中継導体２１６および第２の中継導体２２６も冷却される。したがって、第１の中継導体２１６および第２の中継導体２２６の変形およびこれらに起因するシャフト２０の変形が抑えられる。その結果、回転子２の回転モードが安定し、回転電機１の信頼性が向上する。
According to the rotating
第７の実施形態の回転電機について、図１３を参照して説明する。第７の実施形態の回転電機１の回転子２は、図１３に示すように端部２Ａにファン９を備える。このファン９は、回転子２が回転することによって、回転子２の端部２Ａから中央に向かって回転子２と固定子３との間に冷却ガスＧを流す。ファン９は、複数のブレード９１とこれを支持するボス９２とを有している。
A rotating electrical machine according to a seventh embodiment will be described with reference to FIG. The
流入口８１は、ファン９の上流側に開口する。図１３に示す第７の実施形態において、第１の楔２１３は、シャフト２０の回転中心Ｌに沿う方向に内周面に楔流路２１３Ａを有している。この楔流路２１３Ａは、第１のスタッド２１２の第１の通気孔２１２Ａを流入口８１に連通する。楔流路２１３Ａは、内周面に溝として加工されるか、第１の楔２１３の中を通る孔として加工される。流出口８２は、第２の楔２２３の外周面２２３ａに開口している。流入口８１は、楔流路２１３Ａの延長上となる第１の楔２１３の端面に開口している。
The
したがって、流出口は、シャフト２０の回転中心Ｌに対して半径方向に流入口８１よりも遠位に位置する。楔流路２１３Ａが設けられることによって第１の楔２１３と第２の楔２２３との間に生じる慣性モーメントの偏りは、第２の楔２２３の内周面に調整穴あるいは溝を追加加工して相殺する。
Accordingly, the outflow port is located distal to the
第７の実施形態の回転電機１において、回転子２が回転すると、流入口８１の孔口の近傍に位置する冷却ガスＧおよび流出口８２の孔口の近傍に位置する冷却ガスＧにそれぞれ作用する遠心力などの力の差によって流入口８１から流出口８２へと冷却ガスＧが流れるとともに、ファン９によって生じるヘッドによっても冷却ガスＧが流入口８１から流出口８２へ流れやすくなる。このときファン９によって生じる冷却ガスＧの流れによって、流出口８２から冷却ガスＧを強制的に吸いだすような減圧領域が流出口８２の孔口近傍に発生する。
In the rotating
第７の実施形態の回転電機１によれば、ファン９の上流側に流入口を配置するので、第１の通気孔２１２Ａおよび第２の通気孔２２２Ａに流れる冷却ガスＧの流量が増え、第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の温度を低く保持されやすくなる。シャフト２０と第１のスタッド２１２および第２のスタッド２２２の温度差に起因する回転子２の変形が抑えられるので、回転子２の回転モードが安定する。したがって、回転電機の信頼性が向上する。
According to the rotating
流入口８１の孔口の近傍の冷却ガスＧに作用する力よりも、流出口８２の孔口の近傍の冷却ガスＧに作用する力を大きくするためには、第１、第２、第３、第６および第７の実施形態のように回転中心Ｌから半径方向に流入口８１よりも流出口８２を遠位にするか、第４および第５の実施形態のように流入口８１の孔口の開口面積よりも流出口８２の孔口の開口面積を大きくするか、第４および第５の実施形態のように流入口８１および流出口８２の孔口の形状を冷却ガスＧの流線に倣うような形状にする。したがって、これらのいずれの技術を単独で各実施形態に採用してもよいし、組み合わせて各実施形態に採用することも可能である。組み合わせて採用することで、冷却ガスＧの流量が増えるので、その分だけ冷却効果が高まる。
In order to make the force acting on the cooling gas G in the vicinity of the hole of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１…回転電機、２…回転子、２Ａ…端部、２０…シャフト、２０１…中心孔、２０２…スタッド用孔、２０４Ａ…第１のスロット、２０４Ｂ…第２のスロット、２０５…貫通孔、２１１…第１の導体、２１１Ａ…（第１の導体の）連通孔、２１１Ｂ…第１の通風溝、２１２…第１のスタッド、２１２…第１の通気孔、２１３…第１の楔、２１６…第１の中継導体、２２１…第２の導体、２２１Ａ…（第２の導体の）連通孔、２２１Ｂ…第２の通風溝、２２２…第２のスタッド、２２２Ａ…第２の通気孔、２２３…第２の楔、２２３ａ…（第２の楔の）外周面、２２６…第２の中継導体、２３１…第３のスタッド、２３１Ａ…第３の通気孔、２３２…第３の楔、２３３…第４の楔、２３３ａ…（第４の楔の）外周面、２６２…絶縁板、２６２Ａ…横断孔、３…固定子、７…コイル、７１…ストレート部、７２…ベンド部、８１…流入口、８１１…導入部、８２…流出口、８２１…導出部、８３…第２の流入口、８４…第２の流出口、９…ファン。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記回転子は、
回転中心に沿う中心孔、および前記中心孔から半径方向に外周面まで連通するスタッド用孔、が端部に形成されたシャフトと、
前記シャフトに対しておよび互いに電気的に絶縁された状態で前記回転中心に沿う方向へ前記中心孔に挿入され前記回転中心と交差する方向にそれぞれ連通孔を有した第１の導体および第２の導体と、
前記シャフトの半径方向に開通して前記連通孔につながる第１の通気孔を有し前記シャフトに対して電気的に絶縁された状態に前記スタッド用孔に装着され前記第１の導体に接続される第１のスタッドと、
前記シャフトの半径方向に開通して前記連通孔につながる第２の通気孔を有し前記シャフトに対して電気的に絶縁された状態に前記第１のスタッドに対して前記回転中心に線対称の位置の前記スタッド用孔に装着され前記第２の導体に接続される第２のスタッドと、
前記第１の通気孔に連通し前記シャフトの外周面に開口する流入口と、
前記第２の通気孔に連通し前記シャフトの前記回転中心に対して前記流入口と線対称の位置に開口するとともに前記シャフトの外周面の近傍で前記回転中心に対して離心方向に前記冷却ガスに作用する力が前記流入口よりも大きい流出口と
を備え、
前記流出口は、前記流入口よりも前記回転中心に対して遠位に配置されることを特徴とする回転電機。 A gas-cooled rotary electric machine in which a cooling gas flows between a rotor and a stator,
The rotor is
A shaft formed at the end of a center hole along the center of rotation, and a hole for studs communicating from the center hole to the outer peripheral surface in the radial direction;
A first conductor and a second conductor, which are inserted into the center hole in a direction along the rotation center in a state electrically insulated from the shaft and from each other, and each have a communication hole in a direction intersecting the rotation center. Conductors,
A first vent hole that opens in the radial direction of the shaft and connects to the communication hole is provided in the stud hole in a state of being electrically insulated from the shaft and connected to the first conductor. A first stud,
The shaft has a second ventilation hole that opens in the radial direction of the shaft and is connected to the communication hole, and is electrically insulated from the shaft and is line-symmetric with respect to the rotation center with respect to the first stud. A second stud attached to the stud hole in position and connected to the second conductor;
An inflow opening that communicates with the first vent and opens to the outer peripheral surface of the shaft;
The cooling gas communicates with the second vent hole and opens at a position symmetrical with the inflow port with respect to the rotation center of the shaft, and in an eccentric direction with respect to the rotation center in the vicinity of the outer peripheral surface of the shaft. Bei example forces acting are a larger outlet than the inlet to,
The outflow port, the rotary electric machine you being disposed distal to the center of rotation than the inlet.
前記回転子は、
回転中心に沿う中心孔、および前記中心孔から半径方向に外周面まで連通するスタッド用孔、が端部に形成されたシャフトと、
前記シャフトに対しておよび互いに電気的に絶縁された状態で前記回転中心に沿う方向へ前記中心孔に挿入され前記回転中心と交差する方向にそれぞれ連通孔を有した第１の導体および第２の導体と、
前記シャフトの半径方向に開通して前記連通孔につながる第１の通気孔を有し前記シャフトに対して電気的に絶縁された状態に前記スタッド用孔に装着され前記第１の導体に接続される第１のスタッドと、
前記シャフトの半径方向に開通して前記連通孔につながる第２の通気孔を有し前記シャフトに対して電気的に絶縁された状態に前記第１のスタッドに対して前記回転中心に線対称の位置の前記スタッド用孔に装着され前記第２の導体に接続される第２のスタッドと、
前記第１の通気孔に連通し前記シャフトの外周面に開口する流入口と、
前記第２の通気孔に連通し前記シャフトの前記回転中心に対して前記流入口と線対称の位置に開口するとともに前記シャフトの外周面の近傍で前記回転中心に対して離心方向に前記冷却ガスに作用する力が前記流入口よりも大きい流出口と
を備え、
前記流出口は、前記流入口よりも開口面積が大きいことを特徴とする回転電機。 A gas-cooled rotary electric machine in which a cooling gas flows between a rotor and a stator,
The rotor is
A shaft formed at the end of a center hole along the center of rotation, and a hole for studs communicating from the center hole to the outer peripheral surface in the radial direction;
A first conductor and a second conductor, which are inserted into the center hole in a direction along the rotation center in a state electrically insulated from the shaft and from each other, and each have a communication hole in a direction intersecting the rotation center. Conductors,
A first vent hole that opens in the radial direction of the shaft and connects to the communication hole is provided in the stud hole in a state of being electrically insulated from the shaft and connected to the first conductor. A first stud,
The shaft has a second ventilation hole that opens in the radial direction of the shaft and is connected to the communication hole, and is electrically insulated from the shaft and is line-symmetric with respect to the rotation center with respect to the first stud. A second stud attached to the stud hole in position and connected to the second conductor;
An inflow opening that communicates with the first vent and opens to the outer peripheral surface of the shaft;
The cooling gas communicates with the second vent hole and opens at a position symmetrical with the inflow port with respect to the rotation center of the shaft, and in an eccentric direction with respect to the rotation center in the vicinity of the outer peripheral surface of the shaft. An outlet having a greater force acting on the inlet than the inlet;
With
The outflow port, rotary electric machine, wherein the larger opening area than the inlet.
前記回転子は、
回転中心に沿う中心孔、および前記中心孔から半径方向に外周面まで連通するスタッド用孔、が端部に形成されたシャフトと、
前記シャフトに対しておよび互いに電気的に絶縁された状態で前記回転中心に沿う方向へ前記中心孔に挿入され前記回転中心と交差する方向にそれぞれ連通孔を有した第１の導体および第２の導体と、
前記シャフトの半径方向に開通して前記連通孔につながる第１の通気孔を有し前記シャフトに対して電気的に絶縁された状態に前記スタッド用孔に装着され前記第１の導体に接続される第１のスタッドと、
前記シャフトの半径方向に開通して前記連通孔につながる第２の通気孔を有し前記シャフトに対して電気的に絶縁された状態に前記第１のスタッドに対して前記回転中心に線対称の位置の前記スタッド用孔に装着され前記第２の導体に接続される第２のスタッドと、
前記第１の通気孔に連通し前記シャフトの外周面に開口する流入口と、
前記第２の通気孔に連通し前記シャフトの前記回転中心に対して前記流入口と線対称の位置に開口するとともに前記シャフトの外周面の近傍で前記回転中心に対して離心方向に前記冷却ガスに作用する力が前記流入口よりも大きい流出口と
を備え、
前記回転子は、
前記シャフトの外周に取り付けられて前記第１のスタッドを保持するとともに前記シャフトの外周面の一部を構成し前記第１の通気孔の延長上の位置に前記流入口を有する第１の楔と、
前記シャフトの外周に取り付けられて前記第２のスタッドを保持するとともに前記シャフトの外周面の一部を構成し前記第２の通気孔の延長上の位置に前記流出口を有する第２の楔と、
をさらに備え、
前記第２の楔は、前記回転中心に対して前記第１の楔よりも遠位に外周面を形成することを特徴とする回転電機。 A gas-cooled rotary electric machine in which a cooling gas flows between a rotor and a stator,
The rotor is
A shaft formed at the end of a center hole along the center of rotation, and a hole for studs communicating from the center hole to the outer peripheral surface in the radial direction;
A first conductor and a second conductor, which are inserted into the center hole in a direction along the rotation center in a state electrically insulated from the shaft and from each other, and each have a communication hole in a direction intersecting the rotation center. Conductors,
A first vent hole that opens in the radial direction of the shaft and connects to the communication hole is provided in the stud hole in a state of being electrically insulated from the shaft and connected to the first conductor. A first stud,
The shaft has a second ventilation hole that opens in the radial direction of the shaft and is connected to the communication hole, and is electrically insulated from the shaft and is line-symmetric with respect to the rotation center with respect to the first stud. A second stud attached to the stud hole in position and connected to the second conductor;
An inflow opening that communicates with the first vent and opens to the outer peripheral surface of the shaft;
The cooling gas communicates with the second vent hole and opens at a position symmetrical with the inflow port with respect to the rotation center of the shaft, and in an eccentric direction with respect to the rotation center in the vicinity of the outer peripheral surface of the shaft. An outlet having a greater force acting on the inlet than the inlet;
With
The rotor is
A first wedge attached to an outer periphery of the shaft to hold the first stud and constituting a part of the outer peripheral surface of the shaft and having the inlet at a position on an extension of the first air hole; ,
A second wedge attached to the outer periphery of the shaft to hold the second stud and to constitute a part of the outer peripheral surface of the shaft and having the outlet at a position on the extension of the second vent hole; ,
Further comprising
The rotary electric machine is characterized in that the second wedge forms an outer peripheral surface distal to the first wedge with respect to the rotation center .
前記第１の導体と前記第２の導体との間に配置されて前記シャフトの回転中心に沿う方向に前記第１の通気孔および前記第２の通気孔から離れた位置で前記回転中心と交差する方向へ開口する横断孔を有した絶縁板をさらに備え、
前記第１の導体は、前記連通孔を前記横断孔につなげる第１の通風溝を前記絶縁板に沿って有し、
前記第２の導体は、前記連通孔を前記横断孔につなげる第２の通風溝を前記絶縁板に沿って有する、
ことを特徴とする請求項１、２または３いずれかに記載された回転電機。 The rotor is
The rotation center is disposed between the first conductor and the second conductor and intersects the rotation center at a position away from the first ventilation hole and the second ventilation hole in a direction along the rotation center of the shaft. Further comprising an insulating plate having a transverse hole that opens in a direction to
The first conductor has a first ventilation groove that connects the communication hole to the transverse hole along the insulating plate;
The second conductor has a second ventilation groove connecting the communication hole to the transverse hole along the insulating plate.
The rotating electric machine according to any one of claims 1 , 2, and 3 .
前記回転子は、
前記シャフトの直径方向に開通された第３の通気孔を有し前記シャフトに対して電気的に絶縁された状態に前記貫通孔に装着される第３のスタッドと、
前記第３の通気孔に連通し前記シャフトの外周面に開口する第２の流入口と、
前記第３の通気孔に連通し前記シャフトの前記回転中心に対して前記第２の流入口と線対称の位置に開口するとともに前記シャフトの外周面の近傍の位置で前記回転中心に対して離心方向に前記冷却ガスに作用する力が前記第２の流入口よりも大きい第２の流出口とをさらに備えることを特徴とする請求項１、２または３いずれかに記載された回転電機。 The shaft has a through hole opened in the diameter direction of the shaft across the rotation center at a position closer to the center than the first stud and the second stud in a direction along the rotation center,
The rotor is
A third stud that has a third ventilation hole opened in a diametrical direction of the shaft and is attached to the through hole in a state of being electrically insulated from the shaft;
A second inflow port communicating with the third vent hole and opening in the outer peripheral surface of the shaft;
Communicating with the third ventilation hole and opening at a position symmetrical to the second inlet with respect to the rotation center of the shaft, and being eccentric from the rotation center at a position near the outer peripheral surface of the shaft. 4. The rotating electrical machine according to claim 1 , further comprising a second outlet having a force acting on the cooling gas in a direction larger than that of the second inlet.
前記第３の通気孔の延長上の位置に前記第２の流入口を有し前記シャフトの外周に取り付けられて前記第３のスタッドの端部を保持する第３の楔と、
前記第３の通気孔の延長上の位置に前記第２の流出口を有し前記シャフトの外周に取り付けられて前記第３のスタッドの端部を保持する第４の楔と
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載された回転電機。 The rotor is
A third wedge having the second inflow port at a position on the extension of the third vent hole and attached to the outer periphery of the shaft to hold the end of the third stud;
A fourth wedge having the second outflow port at a position on the extension of the third ventilation hole and attached to the outer periphery of the shaft to hold the end of the third stud. The rotating electrical machine according to claim 5 , wherein
前記流出口は、前記シャフトの回転方向の下流に向かって斜めに延びる導出部を有することを特徴とする請求項１、２または３いずれかに記載された回転電機。 The inflow port has an introduction portion extending obliquely toward the upstream in the rotational direction of the shaft,
4. The rotating electrical machine according to claim 1 , wherein the outlet has a lead-out portion extending obliquely toward the downstream in the rotation direction of the shaft.
前記回転中心に沿う方向に前記シャフトの外周面に装着されるストレート部、および前記端部で折り返されるベンド部を備えるコイルと、
前記第１のスタッドを前記ベンド部に電気的に接続する第１の中継導体と、
前記第２のスタッドを前記ベンド部に電気的に接続する第２の中継導体と、
前記シャフトの前記回転中心に沿う方向に前記シャフトの外周面に形成され前記第１の中継導体を収納し前記第１の通気孔に連通しかつ前記第１の中継導体が前記シャフトの外周面よりも前記ベンド部に向かって延びる位置に前記流入口を有する第１のスロットと、
前記シャフトの前記回転中心に沿う方向に前記シャフトの外周面に形成され前記第２の中継導体を収納し前記第２の通気孔に連通しかつ前記第２の中継導体が前記シャフトの外周面よりも前記ベンド部に向かって延びる位置に前記流出口を有する第２のスロットとをさらに備えることを特徴とする請求項１、２または３いずれかに記載された回転電機。 The rotor is
A coil having a straight portion attached to the outer peripheral surface of the shaft in a direction along the rotation center, and a bend portion folded at the end;
A first relay conductor that electrically connects the first stud to the bend;
A second relay conductor that electrically connects the second stud to the bend;
The first relay conductor is accommodated in the outer peripheral surface of the shaft in a direction along the rotation center of the shaft, communicates with the first vent hole, and the first relay conductor is from the outer peripheral surface of the shaft. A first slot having the inlet at a position extending toward the bend;
The second relay conductor is formed on the outer peripheral surface of the shaft in a direction along the rotation center of the shaft, accommodates the second vent hole, and the second relay conductor is from the outer peripheral surface of the shaft. 4. The rotating electrical machine according to claim 1 , further comprising a second slot having the outflow port at a position extending toward the bend portion.
前記回転子と前記固定子との間に前記冷却ガスを流すためのファンをさらに備え、
前記流入口は、前記ファンの上流側に開口し、前記流出口は前記ファンの下流側に開口する
ことを特徴とする請求項１、２または３いずれかに記載された回転電機。 The rotor is
A fan for flowing the cooling gas between the rotor and the stator;
The inlet is open to the upstream side of the fan, the rotary electric machine according to any claim 1, 2 or 3, wherein the outlet is characterized in that the opening on the downstream side of the fan.
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