JPH08317580A - 回転電機の回転子 - Google Patents
回転電機の回転子Info
- Publication number
- JPH08317580A JPH08317580A JP11545995A JP11545995A JPH08317580A JP H08317580 A JPH08317580 A JP H08317580A JP 11545995 A JP11545995 A JP 11545995A JP 11545995 A JP11545995 A JP 11545995A JP H08317580 A JPH08317580 A JP H08317580A
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- JP
- Japan
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- field winding
- rotor
- cooling
- slot
- iron core
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- Pending
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、界磁巻線の冷却効率を向上さ
せ回転子を縮小化した回転電機の回転子を提供すること
にある。 【構成】本発明の回転電機の回転子は、回転子１の鉄心
１Ａと、鉄心１Ａの周方向に設けた複数のスロット溝５
と、スロット溝５に絶縁物２を介して挿入した界磁巻線
１Ｃと、鉄心１Ａと界磁巻線１Ｃとの軸方向に貫通する
サブスロット６と、サブスロット６に連通する絶縁物２
と界磁巻線１Ｃとの軸方向に設けた複数の冷却穴８とを
備え、複数の冷却穴８は界磁巻線端部より中央部に行く
に従い順次径を小さくした冷却穴８Ａを設けることあ
る。
せ回転子を縮小化した回転電機の回転子を提供すること
にある。 【構成】本発明の回転電機の回転子は、回転子１の鉄心
１Ａと、鉄心１Ａの周方向に設けた複数のスロット溝５
と、スロット溝５に絶縁物２を介して挿入した界磁巻線
１Ｃと、鉄心１Ａと界磁巻線１Ｃとの軸方向に貫通する
サブスロット６と、サブスロット６に連通する絶縁物２
と界磁巻線１Ｃとの軸方向に設けた複数の冷却穴８とを
備え、複数の冷却穴８は界磁巻線端部より中央部に行く
に従い順次径を小さくした冷却穴８Ａを設けることあ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転電機の回転子の冷
却構造及び界磁巻線の改良に関するものである。
却構造及び界磁巻線の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】タービン発電機における回転子の界磁巻
線の冷却は、界磁巻線に径方向の通風穴を開けることに
より行っている。通風穴に通す冷却風は、界磁巻線の下
に回転子の軸方向に開けられた冷却用通風路(以下サブ
スロットと言う)から供給される。
線の冷却は、界磁巻線に径方向の通風穴を開けることに
より行っている。通風穴に通す冷却風は、界磁巻線の下
に回転子の軸方向に開けられた冷却用通風路(以下サブ
スロットと言う)から供給される。
【０００３】現在の方法では、冷却風の通路壁面は比較
的に風が流れやすい構造となっており、界磁巻線の通風
穴は軸方向に同サイズのものが均一な配置となってい
る。また、サブスロットは軸方向に同じサイズとなって
いるので、回転子の軸方向中央部が風量が多い分布とな
っている。
的に風が流れやすい構造となっており、界磁巻線の通風
穴は軸方向に同サイズのものが均一な配置となってい
る。また、サブスロットは軸方向に同じサイズとなって
いるので、回転子の軸方向中央部が風量が多い分布とな
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、界磁
巻線で発生した熱の冷却風への効率的な熱伝達について
の配慮がされていない点と、回転子軸方向中央部に冷却
風が集中するため冷却効率が悪いという問題点があっ
た。また冷却効率を良くするために界磁巻線に冷却風穴
をあけそのまま冷却風を流すと、冷却風の通風抵抗とな
って、冷却効率を悪したり、穴をあけることにより界磁
巻線の強度が落ちてしまう。尚、界磁巻線を冷却する技
術として実開昭61−185240号公報を挙げることが出来
る。
巻線で発生した熱の冷却風への効率的な熱伝達について
の配慮がされていない点と、回転子軸方向中央部に冷却
風が集中するため冷却効率が悪いという問題点があっ
た。また冷却効率を良くするために界磁巻線に冷却風穴
をあけそのまま冷却風を流すと、冷却風の通風抵抗とな
って、冷却効率を悪したり、穴をあけることにより界磁
巻線の強度が落ちてしまう。尚、界磁巻線を冷却する技
術として実開昭61−185240号公報を挙げることが出来
る。
【０００５】本発明の目的は、通風抵抗を減らすことに
よる冷却効率の向上を計ると共に、界磁巻線の強度が向
上した回転電機の回転子を提供することにある。
よる冷却効率の向上を計ると共に、界磁巻線の強度が向
上した回転電機の回転子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の回転電機の回転
子は、回転子の鉄心と、鉄心の周方向に設けた複数のス
ロット溝と、スロット溝に絶縁物を介して挿入した界磁
巻線と、鉄心と界磁巻線との軸方向に貫通するサブスロ
ットと、サブスロットに連通する絶縁物と界磁巻線との
軸方向に設けた複数の冷却穴とを備え、複数の冷却穴は
界磁巻線端部より中央部に行くに従い順次径を小さくす
る。又冷却穴は界磁巻線端部に有しないことを特徴とす
る回転電機の回転子。
子は、回転子の鉄心と、鉄心の周方向に設けた複数のス
ロット溝と、スロット溝に絶縁物を介して挿入した界磁
巻線と、鉄心と界磁巻線との軸方向に貫通するサブスロ
ットと、サブスロットに連通する絶縁物と界磁巻線との
軸方向に設けた複数の冷却穴とを備え、複数の冷却穴は
界磁巻線端部より中央部に行くに従い順次径を小さくす
る。又冷却穴は界磁巻線端部に有しないことを特徴とす
る回転電機の回転子。
【０００７】
【作用】この結果、サブスロットからの冷却風は界磁巻
線の中央部に流れにくくなり、界磁巻線両端部で流れ易
くなり、発生熱は回転子で均一になり、冷却効率が向上
し、回転子を小型化できるようになった。また回転子の
遠心力により界磁巻線端部が変形しなくなり、更に回転
子の冷却効率が良くなった。
線の中央部に流れにくくなり、界磁巻線両端部で流れ易
くなり、発生熱は回転子で均一になり、冷却効率が向上
し、回転子を小型化できるようになった。また回転子の
遠心力により界磁巻線端部が変形しなくなり、更に回転
子の冷却効率が良くなった。
【０００８】
【実施例】図２はタービン発電機に使用される回転子１
の外観図を示す。回転子１にはロータシャフト１０を有
している。回転子１の鉄心１Ａは周方向に所定間隔に複
数のスロット溝５を堀り、各スロット溝５に図１及び図
７の界磁巻線１Ｃを収納し、界磁巻線１Ｃの外形は矩形
形状で内部は中空状である。矩形形状の界磁巻線１Ｃは
端部１２Ａと長手部１２Ｂとより成り、長手部１２Ｂに
は複数の冷却穴８を形成している。冷却穴８はウェッジ
４にも形成されている。複数の界磁巻線１Ｃを積層した
スロット溝５は、外周部でウェッジ４により界磁巻線１
Ｃを押圧しながら支持している。ウェッジ４の左右溝に
はティース４Ａを嵌め込み界磁巻線１Ｃを支持してお
り、この詳細を図３ないし図６により説明する。
の外観図を示す。回転子１にはロータシャフト１０を有
している。回転子１の鉄心１Ａは周方向に所定間隔に複
数のスロット溝５を堀り、各スロット溝５に図１及び図
７の界磁巻線１Ｃを収納し、界磁巻線１Ｃの外形は矩形
形状で内部は中空状である。矩形形状の界磁巻線１Ｃは
端部１２Ａと長手部１２Ｂとより成り、長手部１２Ｂに
は複数の冷却穴８を形成している。冷却穴８はウェッジ
４にも形成されている。複数の界磁巻線１Ｃを積層した
スロット溝５は、外周部でウェッジ４により界磁巻線１
Ｃを押圧しながら支持している。ウェッジ４の左右溝に
はティース４Ａを嵌め込み界磁巻線１Ｃを支持してお
り、この詳細を図３ないし図６により説明する。
【０００９】図３の界磁巻線１Ｃと巻線間絶縁２及びク
リページブロック３が、回転子１の周方向に形成した複
数のスロット溝５に収められ、金属製の界磁巻線押さえ
用ウェッジ４で押さえられている。クリページブロック
３は界磁巻線１Ｃとウェッジ４を絶縁するため、絶縁物
で構成される。
リページブロック３が、回転子１の周方向に形成した複
数のスロット溝５に収められ、金属製の界磁巻線押さえ
用ウェッジ４で押さえられている。クリページブロック
３は界磁巻線１Ｃとウェッジ４を絶縁するため、絶縁物
で構成される。
【００１０】界磁巻線１Ｃの下、つまり回転子の半径方
向中心側には、界磁巻線１Ｃを冷却するためのガスの通
風穴であるサブスロット６があり、冷却ガス７が回転子
両端から流れてきて、回転子１の径方向の通風穴８内を
通過する。この時、界磁巻線１Ｃに開けられた径方向の
通風穴８の側面の界磁巻線１Ｃが露出している巻線間絶
縁２の間の部分から、界磁巻線１Ｃで発生した熱が冷却
ガス７に伝達され、界磁巻線１Ｃが冷却される構成とな
り、図３のＣ部断面を示したものが図４である。
向中心側には、界磁巻線１Ｃを冷却するためのガスの通
風穴であるサブスロット６があり、冷却ガス７が回転子
両端から流れてきて、回転子１の径方向の通風穴８内を
通過する。この時、界磁巻線１Ｃに開けられた径方向の
通風穴８の側面の界磁巻線１Ｃが露出している巻線間絶
縁２の間の部分から、界磁巻線１Ｃで発生した熱が冷却
ガス７に伝達され、界磁巻線１Ｃが冷却される構成とな
り、図３のＣ部断面を示したものが図４である。
【００１１】図４の下の方向が、回転子の半径方向中心
で、図４の上の方向が回転子の半径方向外側である。図
４は、界磁巻線１Ｃの径方向の冷却穴８の部分の断面図
であるので、冷却ガス７が、サブスロット６から界磁巻
線１Ｃ及び巻線間絶縁２に開けられた径方向の冷却穴８
を通過し、クリページブロック３，ウェッジ４にも同様
に開けられている冷却穴８を通過する経路が示されてい
る。
で、図４の上の方向が回転子の半径方向外側である。図
４は、界磁巻線１Ｃの径方向の冷却穴８の部分の断面図
であるので、冷却ガス７が、サブスロット６から界磁巻
線１Ｃ及び巻線間絶縁２に開けられた径方向の冷却穴８
を通過し、クリページブロック３，ウェッジ４にも同様
に開けられている冷却穴８を通過する経路が示されてい
る。
【００１２】図４のＡ部分を拡大したものが図５であ
る。各界磁巻線１Ｃの間には巻線間絶縁２が配置してあ
る。この巻線間絶縁２の径方向の冷却穴８の軸方向中心
の位置を、回転子の軸方向中心から回転子の周方向にず
らし、界磁巻線１Ｃの間に巻線間絶縁２を配置する際
に、巻線間絶縁２に凹凸を設けて冷却面積を増して冷却
を良くした構成を示す。このとき、界磁巻線１Ｃと巻線
間絶縁２のｎ番目の層と、その上に重ねられるｎ＋１番
目の層を周方向から見たのが図５である。この配置によ
り冷却ガス７が乱流を起こし、界磁巻線１Ｃから発生す
る熱の冷却ガス７への熱伝達率が向上する。
る。各界磁巻線１Ｃの間には巻線間絶縁２が配置してあ
る。この巻線間絶縁２の径方向の冷却穴８の軸方向中心
の位置を、回転子の軸方向中心から回転子の周方向にず
らし、界磁巻線１Ｃの間に巻線間絶縁２を配置する際
に、巻線間絶縁２に凹凸を設けて冷却面積を増して冷却
を良くした構成を示す。このとき、界磁巻線１Ｃと巻線
間絶縁２のｎ番目の層と、その上に重ねられるｎ＋１番
目の層を周方向から見たのが図５である。この配置によ
り冷却ガス７が乱流を起こし、界磁巻線１Ｃから発生す
る熱の冷却ガス７への熱伝達率が向上する。
【００１３】図６は図２で示した回転子１を模式的に示
したものである。ロータボディ９に、冷却用通風路とし
てサブスロット６を軸方向に設けてある。サブスロット
６の中央付近にオリフィス１１が設置してある。オリフ
ィス１１により、回転子両端からサブスロット６に入っ
てきた冷却ガス７を、サブスロット６の軸方向中央部に
おいて風量を絞ることによって、従来回転子軸方向中央
部に集中していた風量分布が改善され、軸方向に均一な
風量分布となる。
したものである。ロータボディ９に、冷却用通風路とし
てサブスロット６を軸方向に設けてある。サブスロット
６の中央付近にオリフィス１１が設置してある。オリフ
ィス１１により、回転子両端からサブスロット６に入っ
てきた冷却ガス７を、サブスロット６の軸方向中央部に
おいて風量を絞ることによって、従来回転子軸方向中央
部に集中していた風量分布が改善され、軸方向に均一な
風量分布となる。
【００１４】即ち、オリフィス１１の詳細構造は図１に
示し説明する。図１（ａ）界磁巻線１Ｃと巻線間絶縁２
の冷却穴８は両端部より中央部に行くに従い順次穴径を
小さくした冷却穴８Ａを形成している。または図１(ｂ)
の複数の冷却穴８間のピッチＫ１，Ｋ２の面積を変える
ことにより、軸方向中心部のピッチＫ１は端部のピッチ
Ｋ２より大きくして、軸方向中心部の冷却ガス７を絞
り、軸方向の風量分布を均一化させる。又冷却穴８，８
Ａはいずれも長手部１２Ｂに設けて、端部１２Ａには設
けていない。これにより回転子１の冷却効率を向上させ
ることができ、また、回転子１の縮小化を計ることが出
来る。
示し説明する。図１（ａ）界磁巻線１Ｃと巻線間絶縁２
の冷却穴８は両端部より中央部に行くに従い順次穴径を
小さくした冷却穴８Ａを形成している。または図１(ｂ)
の複数の冷却穴８間のピッチＫ１，Ｋ２の面積を変える
ことにより、軸方向中心部のピッチＫ１は端部のピッチ
Ｋ２より大きくして、軸方向中心部の冷却ガス７を絞
り、軸方向の風量分布を均一化させる。又冷却穴８，８
Ａはいずれも長手部１２Ｂに設けて、端部１２Ａには設
けていない。これにより回転子１の冷却効率を向上させ
ることができ、また、回転子１の縮小化を計ることが出
来る。
【００１５】また図７の界磁巻線端部１２Ａに冷却穴を
設けていないことは、回転子１が回転すると、界磁巻線
１Ｃに発生する発生熱により界磁巻線１Ｃが多少柔らか
くなること及び回転子１の回転中の遠心力により、特に
界磁巻線端部１２Ａは変形しやすいが、本発明では界磁
巻線端部１２Ａに冷却穴を設けなかったので、機械的強
度が冷却穴有りに比べて著しく向上し、遠心力により変
形しにくくなった。図１の界磁巻線端部にも冷却穴を設
けていない。
設けていないことは、回転子１が回転すると、界磁巻線
１Ｃに発生する発生熱により界磁巻線１Ｃが多少柔らか
くなること及び回転子１の回転中の遠心力により、特に
界磁巻線端部１２Ａは変形しやすいが、本発明では界磁
巻線端部１２Ａに冷却穴を設けなかったので、機械的強
度が冷却穴有りに比べて著しく向上し、遠心力により変
形しにくくなった。図１の界磁巻線端部にも冷却穴を設
けていない。
【００１６】図８の界磁巻線１Ｃの冷却穴８をパンチン
グで冷間加工により開け、この冷却穴８の周囲縁近傍を
硬化させた硬化層８Ｂを設け、この硬化層８Ｂの表面は
平滑化されており、界磁巻線１Ｃの強度を向上させる。
この冷却穴８の壁面及び、穴の端部の面を、界磁巻線の
ほかの面に比べてより平滑化することにより、図９のよ
うに界磁巻線１Ｃを重ねて配置して形成される径方向の
冷却風の通風路壁面を滑らかにする。これにより、通風
抵抗が減少し冷却効率が向上すると共に、冷却穴８が変
形しにくくなった。
グで冷間加工により開け、この冷却穴８の周囲縁近傍を
硬化させた硬化層８Ｂを設け、この硬化層８Ｂの表面は
平滑化されており、界磁巻線１Ｃの強度を向上させる。
この冷却穴８の壁面及び、穴の端部の面を、界磁巻線の
ほかの面に比べてより平滑化することにより、図９のよ
うに界磁巻線１Ｃを重ねて配置して形成される径方向の
冷却風の通風路壁面を滑らかにする。これにより、通風
抵抗が減少し冷却効率が向上すると共に、冷却穴８が変
形しにくくなった。
【００１７】
【発明の効果】以上により本発明によれば、回転子両端
からサブスロット６に入ってきた冷却ガス７を、サブス
ロット６の軸方向中央部において風量を絞ることによっ
て、従来回転子軸方向中央部に集中していた風量分布が
改善され、軸方向に均一な風量にすることにより、回転
子の熱が均一に成り、回転子１を縮小することが出来る
要になった。
からサブスロット６に入ってきた冷却ガス７を、サブス
ロット６の軸方向中央部において風量を絞ることによっ
て、従来回転子軸方向中央部に集中していた風量分布が
改善され、軸方向に均一な風量にすることにより、回転
子の熱が均一に成り、回転子１を縮小することが出来る
要になった。
【００１８】また、冷却穴８，８Ａは長手部１２Ｂに設
けても、端部１２Ａには設けていないので、機械的強度
が冷却穴有りに比べて著しく向上し、変形しにくくな
り、更に回転子１の冷却効率を向上させることができる
ようになり、回転子１が縮小化出来るようになった。
けても、端部１２Ａには設けていないので、機械的強度
が冷却穴有りに比べて著しく向上し、変形しにくくな
り、更に回転子１の冷却効率を向上させることができる
ようになり、回転子１が縮小化出来るようになった。
【図１】図は図２に使用した界磁巻線の平面図である。
【図２】この図は、本発明の実施例であるタービン発電
機に使用される回転子１の外観図である。
機に使用される回転子１の外観図である。
【図３】この図は、図２の界磁巻線付近の斜視図であ
る。
る。
【図４】この図は図３のＣより切断した断面図である。
【図５】この図は図４のＡ付近の部分断面図である。
【図６】図２に使用した回転子１の冷却通風路を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図７】この図は図２に使用した界磁巻線の平面図であ
る。
る。
【図８】この図は図７の部分拡大した界磁巻線の平面図
である。
である。
【図９】この図は複数の界磁巻線を積層した斜視図であ
る。
る。
１Ｃ…界磁巻線、２…巻線間絶縁、３…クリページブロ
ック、４…ウェッジ、５…スロット溝、６…サブスロッ
ト、７…冷却ガス、８…冷却穴、９…ロータボディ、１
０…ロータシャフト、１１…オリフィス、１２…界磁巻
線端部。
ック、４…ウェッジ、５…スロット溝、６…サブスロッ
ト、７…冷却ガス、８…冷却穴、９…ロータボディ、１
０…ロータシャフト、１１…オリフィス、１２…界磁巻
線端部。
Claims (5)
- 【請求項１】回転子の鉄心と、鉄心の周方向に設けた複
数のスロット溝と、スロット溝に絶縁物を介して挿入し
た界磁巻線と、鉄心と界磁巻線との軸方向に貫通するサ
ブスロットと、サブスロットに連通する絶縁物と界磁巻
線との軸方向に設けた複数の冷却穴とを備え、上記サブ
スロットの冷却風を界磁巻線端部より中央部に行くに従
い絞る冷却手段を設けることを特徴とする回転電機の回
転子。 - 【請求項２】回転子の鉄心と、鉄心の周方向に設けた複
数のスロット溝と、スロット溝に絶縁物を介して挿入し
た界磁巻線と、鉄心と界磁巻線との軸方向に貫通するサ
ブスロットと、サブスロットに連通する絶縁物と界磁巻
線との軸方向に設けた複数の冷却穴とを備え、上記冷却
穴を界磁巻線端部に有しないことを特徴とする回転電機
の回転子。 - 【請求項３】回転子の鉄心と、鉄心の周方向に設けた複
数のスロット溝と、スロット溝に絶縁物を介して挿入し
た界磁巻線と、鉄心と界磁巻線との軸方向に貫通するサ
ブスロットと、サブスロットに連通する絶縁物と界磁巻
線との軸方向に設けた複数の冷却穴とを備え、上記冷却
穴の周囲縁の少なくとも一部表面を他の表面より堅くす
ると共に、平滑面にすることを特徴とする回転電機の回
転子。 - 【請求項４】上記冷却手段として使用した複数の冷却穴
は界磁巻線端部より中央部に行くに従い順次径を小さく
することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項
記載の回転電機の回転子。 - 【請求項５】上記冷却手段として使用した冷却穴と冷却
穴の間隔を界磁巻線端部より中央部に行くに従い順次径
を広くすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１項記載の回転電機の回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11545995A JPH08317580A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 回転電機の回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11545995A JPH08317580A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 回転電機の回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08317580A true JPH08317580A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14663081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11545995A Pending JPH08317580A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 回転電機の回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08317580A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010029060A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | General Electric Co <Ge> | ダイナモ発電機械ロータ用の通気煙突の伝熱促進 |
| WO2016171079A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の回転子および回転電機 |
| JP2021151011A (ja) * | 2020-03-17 | 2021-09-27 | 株式会社東芝 | 回転電機の回転子 |
-
1995
- 1995-05-15 JP JP11545995A patent/JPH08317580A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010029060A (ja) * | 2008-07-23 | 2010-02-04 | General Electric Co <Ge> | ダイナモ発電機械ロータ用の通気煙突の伝熱促進 |
| WO2016171079A1 (ja) * | 2015-04-23 | 2016-10-27 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の回転子および回転電機 |
| JP2021151011A (ja) * | 2020-03-17 | 2021-09-27 | 株式会社東芝 | 回転電機の回転子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040622 |