JP6515074B2 - 全閉外扇形回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、全閉外扇形回転電機に関する。

全閉外扇形回転電機は、回転子、固定子を備えており、さらに、通常は冷却器も備えている。回転子のロータシャフトの一端（反結合側）には、通常、外扇が設けられている。外扇により駆動された外気は、冷却器の軸方向に延びた冷却管のそれぞれの一方の開口から冷却管内に流入し、他方の開口から外部に流出する。

全閉外扇形回転電機においては、フレームと冷却器カバーとで閉空間を形成している。冷却管はこの閉空間内を貫通しており、冷却管の外側は、閉空間の雰囲気である。通常は、空気などの冷却用気体がこの閉空間内を循環する。

冷却管内を通過する外気は、冷却管の外側の冷却用気体を冷却する。冷却用気体は、回転子鉄心、固定子鉄心および固定子巻線等を冷却する。

実開昭６３−１０９５６０号公報 特開２００８−１７２９６８号公報

冷却管内を流れる外気は、冷却管外の冷却用気体と熱交換し、冷却用気体を冷却する結果、流れるに従って、冷却用気体から交換熱を受け取り、温度が上昇する。この結果、冷却管内の外気の温度は、外扇が取り付けられた反結合側領域に比べて、結合側領域の方が高い状態となる。

一方、冷却管の外部の密閉空間内の冷却用気体の冷却器内の流れは、通常、ガイド板等によりガイドされ、回転軸方向について、結合側の領域と反結合側の領域とにほぼ均等に流れる。

この結果、反結合側領域での交換熱量に比べて、結合側領域の交換熱量が低くなり、冷却器全体としての冷却効率が低下することとなる。

固定子の軸方向温度分布の均一化を図る方法としては、フレームの軸方向に沿って複数の排気孔を設けて、それぞれの開口面積を調節可能にする技術が知られている（特許文献１参照）。また、固定子の径方向外側に軸方向に沿って分割された流路を形成して、各流路の風量の調節を行う方法が知られている（特許文献２参照）。

しかしながら、これらの技術では、それぞれの風量を調節する必要があり、前記のような冷却器の構成に適用すると、構造が複雑化するという問題があり、より簡素化された構成が望まれていた。

そこで、本発明は、より簡素化された構成により全閉外扇形回転電機の冷却効率を確保することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る全閉外扇形回転電機は、軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられて冷却用気体の軸方向の流量配分を調節する軸方向流量配分構造と、前記軸方向流量配分構造の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する結合側軸受および反結合側軸受と、前記結合側軸受および反結合側軸受をそれぞれ固定支持し軸方向の前記フレームの端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、前記ロータシャフトに取り付けられて前記冷却用気体を駆動する内扇と、軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管を有する冷却器と、前記冷却器を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記ロータシャフトの反結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記複数の冷却管の内部に外気を供給する外扇と、を備え、前記軸方向流量配分構造は、軸方向に両端まで延びて互いに周方向に間隔をあけて配されて前記回転子鉄心とともに軸方向流路を形成する径方向スペーサと、前記軸方向流路における軸方向の中央からみて前記外扇より遠い側に設けられ、前記軸方向流路を軸方向の２つの部分に仕切る軸方向仕切り部材と、を有し、前記径方向スペーサは、環状であって軸方向に延びて周方向に互いに間隔をあけて配された複数の凹部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る全閉外扇形回転電機は、軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられて冷却用気体の軸方向の流量配分を調節する軸方向流量配分構造と、前記軸方向流量配分構造の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する結合側軸受および反結合側軸受と、前記結合側軸受および反結合側軸受をそれぞれ固定支持し軸方向の前記フレームの端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、前記ロータシャフトに取り付けられて前記冷却用気体を駆動する内扇と、軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管を有する冷却器と、前記冷却器を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記ロータシャフトの反結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記複数の冷却管の内部に外気を供給する外扇と、を備え、前記軸方向流量配分構造は、軸方向に両端まで延びて互いに周方向に間隔をあけて配されて前記回転子鉄心とともに軸方向流路を形成する径方向スペーサと、前記軸方向流路における軸方向の中央からみて前記外扇より遠い側に設けられ、前記軸方向流路を軸方向の２つの部分に仕切る軸方向仕切り部材と、を有し、前記軸方向仕切り部材は、前記径方向スペーサにより形成された軸方向流路の断面形状および寸法に対応した断面形状および寸法を有し、軸方向位置を調節可能に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、より簡素化された構成により全閉外扇形回転電機の冷却効率を確保することができる。

第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す回転軸に沿って切断した立断面図である。 第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子および固定子鉄心内の構成を示す縦断面図である。 第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の径方向スペーサを示す横断面図である。 第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す正面図である。 第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す正面図である。 第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す斜視図である。 第３の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の径方向スペーサを示す横断面図である。 第３の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す正面図である。 第４の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る全閉外扇形回転電機について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す回転軸に沿って切断した立断面図である。全閉外扇形回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、反結合側軸受３０ａ、結合側軸受３０ｂ、および冷却器６０を有する。

回転子１０は、回転軸方向（以下、軸方向という。）に水平に延びたロータシャフト１１、およびロータシャフト１１の径方向外側に設けられた軸方向流量配分構造１００、および軸方向流量配分構造１００の径方向外側に設けられた回転子鉄心１２を有する。

ロータシャフト１１の軸方向の一方の端部は、結合対象、すなわち、当該全閉外扇形回転電機が電動機ならば駆動対象負荷、当該全閉外扇形回転電機が発電機ならば原動機と結合する結合部１１ａが形成されている。以下、軸方向に、結合部１１ａの方向を結合側、これと反対の方向を反結合側と言うこととする。

ロータシャフト１１は、反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂにより回転可能に支持されている。ロータシャフト１１には、軸方向に回転子鉄心１２を挟んで、反結合部側に内扇５１ａが、結合部１１ａ側に内扇５１ｂが、それぞれ取り付けられている。また、ロータシャフト１１の反結合側軸受３０ａの軸方向の外側には、当該全閉外扇形回転電機２００を自ら冷却するために、外扇５５が設けられている。また、外扇５５を覆うように外扇カバー５６が取り付けられている。外扇カバー５６には、外気の取入のための流入口５６ａが形成されている。

固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側にギャップ１８を介して設けられた円筒状の固定子鉄心２１、および固定子鉄心２１の径方向内側表面近傍を回転軸方向に貫通する固定子巻線２２を有する。

フレーム４０は、固定子２０および回転子鉄心１２を収納するように、これらの径方向を囲んでいる。フレーム４０の回転軸方向の両側は、反結合側軸受ブラケット４５ａおよび結合側軸受ブラケット４５ｂが設けられている。反結合側軸受ブラケット４５ａおよび結合側軸受ブラケット４５ｂは、それぞれ反結合側軸受３０ａおよび結合側軸受３０ｂを固定支持している。

フレーム４０の上方には、冷却器６０が設けられている。冷却器６０は、複数の冷却管６１、冷却器カバー６３、端板６２ａ、６２ｂおよびガイド板６６ａ、６６ｂを有する。端板６２ａは冷却管６０のそれぞれの反結合側の端部を支持し、端板６２ｂは冷却管６０のそれぞれの結合側の端部を支持する。

複数の冷却管６１は、互いに並列に配され軸方向に延びている。それぞれの冷却管６１の両端は開口している。また、それぞれの冷却管６１は、両端が端板６２ａ、６２ｂを貫通し、端板６２ａ、６２ｂにより固定支持されている。複数の冷却管６１は、冷却器カバー６３に収納されている。

フレーム４０、反結合側軸受ブラケット４５ａ、結合側軸受ブラケット４５ｂ、冷却器カバー６３、および端板６２ａ、６２ｂは、互いに相俟って閉空間４０ａを形成している。また、冷却器６０においては、冷却管６１も閉空間４０ａを形成する要素であり、冷却管６１の外側が閉空間４０ａとなっている。フレーム４０側の空間と、冷却器カバー６３側の空間とは、冷却器入口開口６４および冷却器出口開口６５ａ、６５ｂで連通している。冷却器入口開口６４は軸方向の中央に、また、冷却器出口開口６５ａ、６５ｂはこれを挟んで軸方向の両側に設けられている。

閉空間４０ａ内は、たとえば空気などの冷却用気体が満たされている。冷却用気体は、内扇５１ａおよび内扇５１ｂに駆動されて、閉空間４０ａ内を循環する。具体的には、内扇５１ａは、反結合側軸受３０ａ側から回転子１０側に冷却用気体を圧送する。また、内扇５１ｂは、結合側軸受３０ｂ側から回転子１０側に冷却用気体を圧送する。

軸方向流量配分構造１００は、径方向にロータシャフト１１と回転子鉄心１２に挟まれて、ロータシャフト１１と回転子鉄心１２間のトルクの伝達を行うとともに、軸方向流路を形成している。

反結合側および結合側からそれぞれ内扇５１ａ、５１ｂにより回転子１０側に圧送された冷却用気体は、軸方向流量配分構造１００およびギャップ１８に流入し、回転子鉄心１２および固定子鉄心２１を冷却しながら通過し、冷却器入口開口６４を経由して、冷却器６０に流入する。

冷却器入口開口６４を経由して冷却器６０に流入した冷却用気体は、ガイド板６６ａとガイド板６６ｂの間を、冷却管６１の内部の外気に冷却されながら、冷却管６１の外側を上昇した後、上部連通空間６７内に流入する。上部連通空間６７に流入した冷却用気体は、軸方向の両側、すなわち反結合側および結合側にそれぞれ分流する。

反結合側に分流した冷却用気体は、下方に方向転換した後に、冷却管６１により冷却されながら冷却管６１の外側を下降し、冷却器出口開口６５ａを介して、フレーム４０内に流入する。フレーム４０内に流入した冷却用気体は、内扇５１ａに流入し、内扇５１ａによって回転子鉄心１２および固定子２０側に圧送される。このように、冷却用気体は、反結合側の循環流路を循環する。

結合側に分流した冷却用気体は、下方に方向転換した後に、冷却管６１により冷却されながら冷却管６１の外側を下降し、冷却器出口開口６５ｂを介して、フレーム４０内に流入する。フレーム４０内に流入した冷却用気体は、内扇５１ｂに流入し、内扇５１ｂによって回転子鉄心１２および固定子２０側に圧送される。このように、冷却用気体は、結合側の循環流路を循環する。

以上のように、冷却用気体は、閉空間４０ａ内で、結合側の循環流路、反結合側の循環流路の２つの流路に分かれて循環する。

一方、外気は、外扇５５により、外扇カバー５６に形成されている流入口５６ａから外扇カバー５６内に吸い込まれ、端板６２ａ側から複数の冷却管６１のそれぞれの内部に圧送される。複数の冷却管６０のそれぞれの内部を通過する外気は、まず、反結合側の循環流路を循環する冷却用気体を冷却しながら温度上昇し、次に、結合側の循環流路を循環する冷却用気体を冷却しながら温度上昇した後、端板６２ｂ側で、冷却管６０から流出する。

図２は、回転子および固定子鉄心内の構成を示す縦断面図である。軸方向流量配分構造１００は、径方向スペーサ１１０ａおよび軸方向仕切り部材１２１を有する。径方向スペーサ１１０ａは、回転子鉄心１２の径方向内側に沿って軸方向に延びている。詳細は図３で説明するが、径方向スペーサ１１０ａの設置により、矢印で図示したような軸方向流路１０１ａおよび軸方向流路１０１ｂが形成される。

軸方向流路１０１ａおよび軸方向流路１０１ｂは、軸方向仕切り部材１２１で、軸方向に分割されている。軸方向流路１０１ａは、軸方向仕切り部材１２１から反結合側、軸方向流路１０１ｂは、軸方向仕切り部材１２１から結合側の流路である。

回転子鉄心１２の軸方向に間隔をあけて、回転子鉄心内径方向流路１３が形成されている。回転子鉄心内径方向流路１３は、回転子鉄心１２を構成する鋼板に挟まれて図示しないガイド板等により軸方向流路１０１ａからギャップ１８に向かって径方向外側に冷却用気体が流れるような流路である。なお、回転子鉄心内径方向流路１３の軸方向の数および位置は、回転子鉄心１２内の温度分布および固定子鉄心２１内の流れ等から設定される。

また、固定子鉄心２１の軸方向に間隔をあけて、固定子鉄心内径方向流路２３が形成されている。固定子鉄心内径方向流路２３は、固定子鉄心２１を構成する鋼板に挟まれて図示しないガイド板等によりギャップ１８から固定子鉄心２１の径方向外側に向かって冷却用気体が流れるような流路である。図２では、固定子鉄心内径方向流路２３の軸方向位置が回転子鉄心内径方向流路１３の軸方向位置と一致した例を示したが、これに限定せず、異なる軸方向位置でもよい。固定子鉄心内径方向流路２３の軸方向の数および位置は、固定子鉄心２１内の温度分布および回転子鉄心１２内の流れ等から設定される。

図３は、軸方向流量配分構造の径方向スペーサを示す横断面図である。径方向スペーサ１１０ａは、複数の周方向区画板１１１を有する。周方向区画板１１１のそれぞれは、径方向に広がった幅を有し、軸方向に延びている。周方向区画板１１１の径方向の幅は、同心のロータシャフト１１の外面から回転子鉄心１２の径方向内面間の間隔に対応した幅である。

複数の周方向区画板１１１のそれぞれは、ロータシャフト１１に周方向に互いに間隔をあけて取り付けられている。なお、図３では、周方向区画板１１１の数が６つの場合を示しているがこれに限定されない。ただし、径方向スペーサ１１０ａは回転子鉄心１２を支持する機能も有するため、周方向区画板１１１の数は少なくとも３つは必要である。また、周方向区画板１１１は、ロータシャフト１１のトルクを回転子鉄心１２へ伝達する必要があるため、これに必要な強度を有するものとする。

周方向区画板１１１の幅方向の軸心に近い側の端部は、ロータシャフト１１にたとえば、溶接により取り付けられている。また、回転子鉄心１２との接触部分では、周方向の回り止めを設けてもよい。

なお、周方向区画板１１１のロータシャフト１１への取り付けは、溶接に限定されない。たとえば、周方向区画板１１１の幅方向の一方の断面をダブテイル形状とし、ロータシャフト１１にこれに対応する軸方向に延びた凹部を形成し、嵌め合い方式としてもよい。また、周方向区画板１１１の幅方向の軸心から遠い側の端部は、回転子鉄心１２の径方向内側の面に対向するが、回転子鉄心１２の内面の曲面にあわせて曲面形状としてもよい。

周方向区画板１１１、ロータシャフト１１および回転子鉄心１２により軸方向に延びた軸方向流路１０１ａ、１０１ｂが形成される。

周方向区画板１１１は、軸方向仕切り部材１２１により、軸方向に反結合側の周方向区画板１１１と結合側の周方向区画板１１１の２つの部分に分割されている。したがって、軸方向流路１０１ａと軸方向流路１０１ｂとに分割されている。ここで、反結合側の周方向区画板１１１の軸方向の長さは、結合側の周方向区画板１１１の軸方向の長さよりも長くなっている。したがって、組み立て状態においては、軸方向仕切り部材１２１の軸方向の位置は、外扇５５の側すなわち反結合側からみて中央より遠い位置にある。

図４は、軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す正面図である。軸方向仕切り部材１２１は、円板状で中央に同心の中央開口１２１ｂが形成されている環状閉止板１２１ａである。

環状閉止板１２１ａは、その外径は回転子鉄心１２の内面の径に、また、中央開口１２１ｂの径は、ロータシャフト１１と嵌め合える径となっている。環状閉止板１２１ａは、反結合側の周方向区画板１１１と結合側の周方向区画板１１１に前後を挟まれている。

以上のように構成された本実施形態の作用を説明する。

内扇５１ａに駆動されて反結合側軸受３０ａ側から回転子１０側に圧送された冷却用気体は、軸方向流路１０１ａあるいはギャップ１８に流入する。軸方向流路１０１ａに流入した冷却用気体は、軸方向流路１０１ａを軸方向仕切り部材１２１に向かって進みながら、回転子鉄心内径方向流路１３が設けられている軸方向位置では、一部が回転子鉄心内径方向流路１３に分流して径方向外側に流れる。

同様に、内扇５１ｂに駆動されて結合側軸受３０ｂ側から回転子１０側に圧送された冷却用気体は、軸方向流路１０１ｂあるいはギャップ１８に流入する。軸方向流路１０１ｂに流入した冷却用気体は、軸方向流路１０１ｂを軸方向仕切り部材１２１に向かって進みながら、回転子鉄心内径方向流路１３が設けられている軸方向位置では、一部が複数の回転子鉄心内径方向流路１３に順次分流して径方向外側に流れる。

以上のように、回転子鉄心内径方向流路１３を径方向外側に流れた冷却用気体は、ギャップ１８に流出する。回転子鉄心１２から流出してきた冷却用気体と、内扇５１ａ，５１ｂから直接ギャップ１８に圧送された冷却用気体は、複数の固定子鉄心内径方向流路２３のそれぞれを径方向外側に流れる。

固定子鉄心２１から流出した冷却用気体は、冷却器入口開口６４を経て冷却器６０に流入し、冷却管６１の外側を流れ冷却される。冷却された冷却用気体は、冷却器出口開口６５ａ、６５ｂをそれぞれ経てフレーム４０内に下降した後、再び内扇５１ａ、５１ｂにより圧送される。

軸方向流路１０１ａが軸方向流路１０１ｂより長いことから、回転子鉄心１２および固定子鉄心２１を通過する冷却用気体は、反結合側の循環流路を通過する割合が、結合側の循環流路を通過する割合より大きい。したがって、反結合側の循環流路を通過する冷却用気体の熱負荷の方が、結合側の循環流路を通過する冷却用気体の熱負荷よりも大きい。

一方、外気は、外扇５５により圧送されて、複数の冷却管６１の内部を、反結合側から結合側に向かって流れる。外気は、冷却管６１の外側の冷却用気体と熱交換しながら流れるため、反結合側から結合側に流れるに従い、温度が上昇する。

このように、熱負荷の大きな反結合側の循環流路を流れる冷却用気体を、温度の低い外気で冷却し、熱負荷の小さな結合側の循環流路を流れる冷却用気体を、温度の高い外気で冷却することになる。

軸方向仕切り部材１２１の軸方向位置を適切に設定することにより、反結合側の循環流路を流れる冷却用気体と、結合側の循環流路を流れる冷却用気体の冷却器入り口温度を互いに等しくすることが可能である。

すなわち、冷却用気体の軸方向の温度分布をより均一化し、冷却効率を向上させることができる。

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す正面図である。図６は、軸方向仕切り部材を示す斜視図である。

本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。第１の実施形態と異なる第１の点は、第１の実施形態における軸方向仕切り部材１２１に代えて、各軸方向流路を閉止する複数の軸方向仕切り部材１２２が設けられている点である。第１の実施形態と異なる第２の点は、第１の実施形態においては、周方向区画板１１１が、軸方向仕切り部材１２１により軸方向に分割されているのに対して、本第２の実施形態においては、周方向区画板１１１が回転子鉄心１２の軸方向に沿って分割されておらず１体となっている点である。その他においては、本第２の実施形態は、第１の実施形態と同様である。

本第２の実施形態における軸方向仕切り部材１２２の図５に示す正面から見ての形状および寸法が、軸方向流路１０１ａ、１０１ｂの断面形状および寸法に対応している。すなわち、同様の形状、寸法となるように形成されている。ただし、寸法は、回転子１０の軸方向端部から、たとえば挿入距離が短い方の軸方向流路１０１ｂに挿入することを考慮して、軸方向流路１０１ｂの断面形状より僅かに小さい寸法とする。

軸方向仕切り部材１２２は、扇状の区画閉止板１２２ａ、区画閉止板１２２ａの両側にそれぞれ取り付けられる２枚の側板１２２ｂ、および、２枚の側板１２２ｂ間に圧縮した状態で取り付けられるバネ１２２ｃを有する。

バネ１２２ｃは、２枚の側板１２２ｂを互いに遠ざける方向に働き、２枚の側板１２２ｂをそれぞれ周方向区画板１１１の側面に押し付ける。この結果、側板１２２ｂと周方向区画板１１１との互いの摩擦力によって、軸方向仕切り部材１２２の取り付け位置が冷却用気体の風圧や回転時の振動等により軸方向にずれることを防止する。

以上のように構成された本第２の実施形態における軸方向仕切り部材１２２は、軸方向の位置の設定を修正する必要が生じた場合に、回転子１０と固定子２０が組み立てられた状態のままでも、回転子１０の軸方向の端部から、軸方向流路１０１ａ、１０１ｂを介して長い治具を用いることにより、容易に位置の調整をすることができる。

［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の径方向スペーサを示す横断面図である。図８は、軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す正面図である。軸方向仕切り部材１２１の形状は、第１の実施形態と同様である。

本第３の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第３の実施形態における軸方向流量配分構造１００は、第１の実施形態における径方向スペーサ１１０ａに代えて、径方向スペーサ１１０ｂを有する。径方向スペーサ１１０ｂは、径方向に厚みを有する円筒状であり、外周面には、凹部であり軸方向に延びる流路形成部１１６が複数形成されている。

その他の点では、第１の実施形態と同様である。たとえば、第１の実施形態と同様に、軸方向仕切り部材１２１を有し、径方向スペーサ１１０ｂは、軸方向仕切り部材１２１により軸方向に分割されている。

複数の流路形成部１１６は、周方向に互いに間隔を以て配されて、回転子鉄心１２の内面に沿って軸方向に延びている。この結果、複数の軸方向流路１０２ａ、１０２ｂが形成される。また、互いに隣接する２つの流路形成部１１６に挟まれて、軸方向に延びる突出部１１５がそれぞれ形成されている。

径方向スペーサ１１０ｂの中央開口１１７は、ロータシャフト１１と嵌め合うように形成される。また、ロータシャフト１１との間で周方向にずれることのないように回り止め１１８が設けられている。回り止め１１８は、たとえば、ロータシャフト１１の径方向スペーサ１１０ｂと嵌め合う領域の断面を円形から変更することにより行ってもよい。

以上のように構成された本第３の実施形態に係る軸方向流量配分構造１００においては、トルク伝達上の構造強度の確保等の観点から、凹部である流路形成部１１６の形状について設計上の選択の幅が増える等の効果がある。

［第４の実施形態］
図９は、第４の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の回転子内に設ける軸方向流量配分構造の軸方向仕切り部材を示す斜視図である。本実施形態は、第３の実施形態における径方向スペーサと第２の実施形態における軸方向仕切り部材の方式とを組み合わせたものである。

すなわち、軸方向仕切り部材１２３の正面から見た形状、寸法は、第３の実施形態における軸方向流路１０２ａ、１０２ｂの断面形状、寸法に対応したものとなっている。ここで、対応の意味は第２の実施形態と同様である。

軸方向仕切り部材１２３は、長方形の区画閉止板１２３ａ、区画閉止板１２３ａの両側にそれぞれ取り付けられる２枚の側板１２３ｂ、および２枚の側板１２３ｂ間に圧縮した状態で取り付けられる２つのバネ１２３ｃを有する。

バネ１２３ｃは、２枚の側板１２３ｂをそれぞれ突出部１１５の側面に押し付け、側板１２３ｂと突出部１１５との互いの摩擦力によって、軸方向仕切り部材１２３の取り付け位置が冷却用気体の風圧や回転時の振動等により軸方向にずれることを防止する。

以上のように構成された本第４の実施形態における軸方向仕切り部材１２３は、軸方向の位置の設定を修正する必要が生じた場合に、回転子１０と固定子２０が組み立てられた状態のままでも、回転子１０の軸方向の端部から、軸方向流路１０２ａ、１０２ｂを介して長い治具を用いることにより、容易に位置の調整をすることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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は意図していない。たとえば、実施形態においては、横置型の回転電機の場合を例にとって示したが、立置型の場合であってもよい。

また、各実施形態においては、複数の軸方向流路が、周方向に互いに間隔を置いて形成されている場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、複数の軸方向流路間に連絡流路があってもよい。あるいは、ラーメン構造のように構造上の強度が確保されていれば、たとえば板状のように互いに完全に仕切るような要素でなくともよい。

さらに、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。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…結合部、１２…回転子鉄心、１３…回転子鉄心内径方向流路、１８…ギャップ、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、２３…固定子鉄心内径方向流路、３０ａ…反結合側軸受、３０ｂ…結合側軸受、４０…フレーム、４０ａ…閉空間、４５ａ…反結合側軸受ブラケット、４５ｂ…結合側軸受ブラケット、５１ａ、５１ｂ…内扇、５５…外扇、５６…外扇カバー、６０…冷却器、６１…冷却管、６２ａ、６２ｂ…端板、６２ｃ…冷却管貫通孔、６３…冷却器カバー、５６ａ…流入口、６４…冷却器入口開口、６５ａ、６５ｂ…冷却器出口開口、６６ａ、６６ｂ…ガイド板、６７…上部連通空間、１００…軸方向流量配分構造、１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂ…軸方向流路、１１０ａ、１１０ｂ…径方向スペーサ、１１１…周方向区画板、１１５…突出部、１１６…流路形成部、１１７…中央開口、１１８…回り止め、１２１…軸方向仕切り部材、１２１ａ…環状閉止板、１２１ｂ…中央開口、１２２…軸方向仕切り部材、１２２ａ…区画閉止板、１２２ｂ…側板、１２２ｃ…バネ、１２３…軸方向仕切り部材、１２３ａ…区画閉止板、１２３ｂ…側板、１２３ｃ…バネ、２００…全閉外扇形回転電機

Claims (4)

1. 軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられて冷却用気体の軸方向の流量配分を調節する軸方向流量配分構造と、前記軸方向流量配分構造の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された回転子鉄心とを有する回転子と、
   前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
   前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、
   前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する結合側軸受および反結合側軸受と、
   前記結合側軸受および反結合側軸受をそれぞれ固定支持し軸方向の前記フレームの端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、
   前記ロータシャフトに取り付けられて前記冷却用気体を駆動する内扇と、
   軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管を有する冷却器と、
   前記冷却器を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、
   前記ロータシャフトの反結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記複数の冷却管の内部に外気を供給する外扇と、
   を備え、
   前記軸方向流量配分構造は、
   軸方向に両端まで延びて互いに周方向に間隔をあけて配されて前記回転子鉄心とともに軸方向流路を形成する径方向スペーサと、
   前記軸方向流路における軸方向の中央からみて前記外扇より遠い側に設けられ、前記軸方向流路を軸方向の２つの部分に仕切る軸方向仕切り部材と、
   を有し、
   前記径方向スペーサは、環状であって軸方向に延びて周方向に互いに間隔をあけて配された複数の凹部が形成されていることを特徴とする全閉外扇形回転電機。
2. 軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられて冷却用気体の軸方向の流量配分を調節する軸方向流量配分構造と、前記軸方向流量配分構造の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された回転子鉄心とを有する回転子と、
   前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
   前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、
   前記回転子鉄心を挟んで軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する結合側軸受および反結合側軸受と、
   前記結合側軸受および反結合側軸受をそれぞれ固定支持し軸方向の前記フレームの端部に接続する結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットと、
   前記ロータシャフトに取り付けられて前記冷却用気体を駆動する内扇と、
   軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管を有する冷却器と、
   前記冷却器を収納し、前記フレーム、前記結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケットとともに閉空間を形成する冷却器カバーと、
   前記ロータシャフトの反結合側軸受ブラケットの軸方向外側に取り付けられて前記複数の冷却管の内部に外気を供給する外扇と、
   を備え、
   前記軸方向流量配分構造は、
   軸方向に両端まで延びて互いに周方向に間隔をあけて配されて前記回転子鉄心とともに軸方向流路を形成する径方向スペーサと、
   前記軸方向流路における軸方向の中央からみて前記外扇より遠い側に設けられ、前記軸方向流路を軸方向の２つの部分に仕切る軸方向仕切り部材と、
   を有し、
   前記軸方向仕切り部材は、前記径方向スペーサにより形成された軸方向流路の断面形状および寸法に対応した断面形状および寸法を有し、軸方向位置を調節可能に形成されていることを特徴とする全閉外扇形回転電機。
3. 前記軸方向仕切り部材は、軸方向流路を閉止する区画閉止板と、前記区画閉止板の両側の端部のそれぞれに前記区画閉止板と垂直に取り付けられる２枚の側板と、前記２枚の側板を互いに遠ざける方向に働くバネと、を有することを特徴とする請求項２に記載の全閉外扇形回転電機。
4. 前記径方向スペーサは、径方向に広がり軸方向に延びて周方向に互いに間隔をあけて配された複数の周方向区画板を有し、前記複数の周方向区画板のそれぞれは一辺を前記ロータシャフトに取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の全閉外扇形回転電機。

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