WO2020021673A1 - 回転電機の回転子 - Google Patents

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WO2020021673A1
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axial direction
electric machine
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    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/08—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium circulating wholly within the machine casing

Definitions

  • the present application relates to a rotor of a rotating electric machine.
  • the rotor of the rotating electric machine described in Patent Literature 1 includes a cylindrical holding ring on the outer peripheral side of the coil end portion.
  • the coil extending in the axial direction from each slot of the rotor core is bent 90 degrees in the circumferential direction, drawn around in the circumferential direction along the inner peripheral surface of the retaining ring, and further bent 90 degrees in the axial direction. It is stored again in the slot of the rotor core.
  • the rotor has four sets of such coils.
  • the space radially inside the coil end portion of the rotor is divided into four spaces in the circumferential direction by four rotor baffles arranged in the circumferential direction. This space is defined as a first space.
  • An insulating baffle exists radially outside the first space, and a gap is opened between the insulating baffle and the rotor core. Outside this gap, there is a coil end that rises in the axial direction.
  • the radially outer space of the insulating baffle is connected in the circumferential direction, and is integrated with the radially outer space (converging portion) of the rotor baffle. In this portion, a transition portion of the coil end portion is housed. A series of spaces existing radially outside of the above-described gap is defined as a second space.
  • the flow of the cooling gas is separated, so that the ventilation resistance at the entrance of the rotor internal air passage provided inside the rotor increases, and the cooling gas flows into the rotor internal air passage. There was a problem that it became difficult to enter. Further, the cooling gas flows from the first space to the converging portion of the second space through the space between the conductors of the rotor coil end, and the flow rate of the cooling gas for cooling the coil end is also insufficient. There is a problem that the coil temperature rises due to shortage.
  • the present application discloses a technique for solving the above-described problem, and provides a rotor of a rotating electric machine that can sufficiently supply a cooling gas to a coil end portion of the rotor and the inside of the rotor.
  • the purpose is to:
  • the rotor of the rotating electric machine disclosed in the present application is: A shaft, a rotor core, and a rotor of a rotary electric machine having a coil incorporated in a slot of the rotor core;
  • the rotor is a cylindrical holding ring that covers the coil end portion of the coil and that is open on the outside in the axial direction.
  • the space in the retaining ring is divided into a radially inner first space in which the coil end portion does not exist and a radially outer second space in which a circumferential center portion of the coil end portion exists, in a circumferential direction.
  • the rotor baffle is arranged radially inward of a portion where the transition portion of the coil end portion is formed,
  • the insulating baffle is installed along a radially inner end face of the extending portion of the plurality of conductors constituting the coil end portion,
  • a gap exists between an end of the insulating baffle on the center side of the rotor and an end face of the rotor core,
  • the first space is formed around the entire circumference of the shaft,
  • the rotor baffle includes a first tapered portion that is inclined toward the axial center of the rotor so as to be separated from the transition portion, at a portion where the transition portion exists radially outside the rotor baffle. It is.
  • the space in the second space, in the radially outer portion of the first tapered portion, the space expands radially toward the axial center,
  • the cooling gas collected in the converging portion through the plurality of gaps S between the conductors W1 to W6 can be efficiently discharged to the first air passage F1.
  • FIG. 3 is a perspective view of a rotor of the rotary electric machine according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view of a rotor of the rotary electric machine according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state where a coil is removed from FIG. 3. It is the perspective view which looked at the principal part shown in FIG. 3 from a different angle.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state where a coil is removed from FIG. 5.
  • FIG. 2 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to Embodiment 1 as viewed from an axial direction.
  • FIG. 6 is an essential part cross-sectional perspective view of the rotor cut in the axial direction along the line AA in FIG. 5.
  • FIG. 6 is an essential part cross-sectional perspective view of the rotor cut in the axial direction along a line BB in FIG. 5.
  • It is a schematic diagram which shows the flow of the cooling gas in a 1st space and a 2nd space.
  • FIG. 9 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to Embodiment 2 as viewed from an axial direction.
  • FIG. 13 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to a third embodiment as viewed from an axial direction.
  • FIG. 13 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to Embodiment 4 as viewed from an axial direction.
  • FIG. 15 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to a fifth embodiment viewed from an axial direction.
  • FIG. 15 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to a sixth embodiment as viewed from an axial direction.
  • FIG. 16 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to a seventh embodiment viewed from an axial direction.
  • FIG. 16 is a diagram of a rotor core, a rotor baffle, and an insulating baffle according to an eighth embodiment viewed from an axial direction.
  • Embodiment 1 the rotor of the rotary electric machine according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings.
  • the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction refer to the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction of the rotor, respectively, unless otherwise specified.
  • the term “center side” refers to the center side of the rotor when viewed from the members and portions referred to. Further, when referring to the number without any particular designation, it refers to the number provided on one end side of the rotor core.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rotor 100 of a two-pole rotating electric machine.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the rotor 100.
  • the rotor 100 includes a shaft 1, a rotor core 2, and a coil 4 as main components.
  • the shaft 1 and the rotor core 2 are integrally formed.
  • the rotor core may be separately fitted to the outer peripheral surface of the shaft 1.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state where the coil 4 is removed from FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the main part shown in FIG. 3 viewed from a different angle.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state where the coil is removed from FIG.
  • slots 21 for inserting the coils 4 are formed in the rotor core 2 at intervals in the circumferential direction.
  • slots 21 arranged in the circumferential direction are provided on the outer peripheral portion of the rotor core 2, and the same number of slots 21 are provided at positions symmetrical to these with respect to the central axis of the shaft 1. .
  • the slot 21 is provided so as to penetrate from one end to the other end in the axial direction of the rotor core 2.
  • a notch 22 is provided at the end of the rotor core 2 in the circumferential direction of the two sets of slots 21 from the end surface 2t of the rotor core 2 to the outer peripheral surface.
  • the rotor 100 is a two-pole rotor, and two sets of coils 4 are incorporated in the rotor core 2.
  • the coil 4 for one pole is made of a conductor W.
  • a rectangular wire is used as the conductor W.
  • Each conductor W extends from the axial end of the rotor core 2 with a gap between the conductors W adjacent in the axial direction to form an extended portion, and is bent 90 degrees in the circumferential direction to form a rotor. It is routed so as to overlap in the circumferential direction in accordance with the curve of the outer peripheral surface of the iron core 2 and further in the axial direction via a gap to form a crossover portion.
  • the conductor W in the lower layer closest to the rotor core 2 is defined as the conductor W1, and the conductor W2, the conductor W3, the conductor W4, the conductor W5, and the conductor W6 are arranged outward in the axial direction.
  • a portion including the above-described extending portion and the transition portion, that is, the entire portion where the conductors W1 to W6 protrude from the iron core in the axial direction is referred to as a coil end portion K.
  • a portion where the conductors W1 to W6 overlap in the axial direction is referred to as a crossover portion.
  • the conductors W4, W5, and W6 are depicted as being cut, but this is omitted for convenience of the following description, and the conductors W1, W2, and W3 are actually cut. Similarly to the above, they are connected in the circumferential direction.
  • a cylindrical holding ring 3 is provided around the coil end portion K so as to cover the coil end portion K.
  • the above-described notch 22 shown in FIG. 4 forms a first air path F ⁇ b> 1 that extends from the end surface 2 t of the rotor core 2 to the outer peripheral surface of the rotor core 2. .
  • the outer peripheral surfaces W1out to W6out of the conductors W1 to W6 constituting the coil end portion K extend along the inner peripheral surface 3in of the holding ring 3 via the insulator 35.
  • a gap S exists between each of the adjacent conductors W1 to W6. This gap S exists continuously between the extending portions of the conductors W1 to W6 in the axial direction from the slot 21 and between the bridging portions drawn around in the circumferential direction.
  • the slot 21 for accommodating the conductors W1 to W6 is actually formed to be longer than the radial width of the conductors W1 to W6.
  • a rotor internal air path F2 (second air path) is formed axially along the conductors W1 to W6 inside the conductors W1 to W6 in the radial direction.
  • each member that is attached inside the conductors W1 to W6 in the radial direction and that partitions the internal space of the holding ring 3 into two spaces in the radial direction.
  • a ring-shaped end plate 6 is attached to an end of the holding ring 3 in the axial direction.
  • the outer peripheral edge 61 of the end plate 6 is on the outer peripheral surface side of the holding ring 3.
  • the inside surrounded by the holding ring 3 and the end plate 6 accommodates two coil end portions K each composed of conductors W1 to W6. Are two large spaces.
  • FIG. 7 is a view of the rotor baffle 7 and the insulating baffle 8 as members that partition the inner space of the holding ring 3 into two spaces in the radial direction as viewed from the axial direction.
  • a symbol with a plus sign in the triangle indicates that the cooling gas flows from the near side of the drawing to the far side of the drawing.
  • FIG. 8 is a perspective view of the rotor baffle 7 viewed from the outer peripheral side.
  • FIG. 9 is a perspective view of the rotor baffle 7 as viewed from the inner peripheral side.
  • FIG. 10 is a cross-sectional perspective view of a main part of the rotor 100 cut along the line AA in FIG. 5 in the axial direction.
  • FIG. 10 is a cross-sectional perspective view of a main part of the rotor 100 cut along the line AA in FIG. 5 in the axial direction.
  • FIG. 11 is a cross-sectional perspective view of a main part of the rotor 100 cut along a line BB of FIG. 5 in the axial direction.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the flow of the cooling gas in the first space and the second space.
  • the air passage F2 in the rotor is illustrated on the same plane.
  • the air passage F2 in the rotor and the rotor baffle 7 are shifted in the circumferential direction as shown in FIG. It has a positional relationship.
  • the rotor baffle 7 includes an arc-shaped end member 71 formed along the inner edge 62 of the end plate 6, and an axially central portion from the inner edge of the end member 71.
  • the partition wall 72 includes a partition wall portion 72 extending to the end surface 2t of the rotor core 2 and partition portions 73 extending radially outward from both circumferential ends of the partition wall portion 72.
  • the space in the retaining ring 3 is divided into the radially inner first space SP1 where the coil end portion K does not exist, and the radially outer second space SP2 where the circumferential center portion of the coil end portion K exists.
  • a rotor baffle 7 and an insulating baffle 8 are alternately connected in the circumferential direction so as to partition.
  • the partition wall portion 72 is curved in the circumferential direction coaxially with the central axis O of the rotor 100.
  • the portion of the partition wall portion 72 where the conductors W1 to W6 are present in the radially outer portion is shaped so as to be inclined away from the conductors W1 to W6 from the axial end toward the axial center of the rotor 100. You are. This portion is referred to as a first tapered portion 72t1.
  • the portion of the partition wall portion 72 where the conductors W1 to W6 do not exist radially outside is formed by moving the rotor core from the axially central end of the first tapered portion 72t1 toward the axially central side of the rotor 100. 2 has a shape inclined toward the outer peripheral surface side. This portion is referred to as a second tapered portion 72t2.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rotor baffle 7 is radially outward from both ends in the circumferential direction of the arc portion concentric with the cross-section perpendicular to the axial direction of the outer peripheral surface of the rotor core 2. It is a shape having a linear portion extending toward.
  • the rotor baffle 7 is configured such that the notch 22 at the end of the rotor core 2 exists radially outside the partition wall 72 between the two partition portions 73, and the partition wall 72 has the coil end portion K. Are arranged so as to be located radially inward of the portion where the circumferential central portion of the crossover portion is formed.
  • the rotor baffle 7 is provided at a position symmetrical with respect to the center axis of the shaft 1.
  • a radially outer end portion 73out of the partitioning portion 73 of the rotor baffle 7 is parallel to the central axis of the shaft 1 and extends over the entire length in the axial direction. Located radially outwardly.
  • An insulating baffle 8 is provided so as to connect between the radially outer ends 73out of the circumferentially adjacent partitioning portions 73 of the rotor baffle 7 located symmetrically with respect to the center axis O of the shaft 1. I have.
  • the insulating baffle 8 has a shape obtained by curving a rectangular plate coaxially with the central axis O of the shaft 1. That is, the cross section perpendicular to the axial direction of the insulating baffle 8 is arc-shaped.
  • the insulating baffle 8 is not in contact with the rotor core 2, and an axial end portion 81 of the insulating baffle 8 and an end surface 2 t of the rotor core 2.
  • a gap S1 is open between and.
  • the axial width of the gap S1 is substantially the same as the distance between the lower surface of the crossover of the conductor W1 and the end surface 2t of the rotor core 2.
  • the axially outer end of the insulating baffle 8 is in contact with the lower surface of the end plate 6.
  • a space SP1 is defined as a radially outer space surrounded by the two rotor baffles 7, the two insulating baffles 8, the retaining ring 3, the end face 2t of the rotor core 2, and the end plate 6.
  • the first air path F1 is an air path formed by the notch 22 and the holding ring 3, as described above.
  • the first space SP1 is open to the outside in the axial direction.
  • the cooling gas sucked in from the opening toward the center in the axial direction flows radially outward from the first space SP1 by centrifugal force through a gap S1 formed between the insulating baffle 8 and the end face 2t of the rotor core 2.
  • the second space SP2 is an air path formed by the notch 22 and the holding ring 3, as described above.
  • the radially inner end surface of the extending portion of each of the conductors W1 to W6 constituting the coil end portion K is in contact with the outer peripheral surface 8out of the insulating baffle 8, so that the gap S1
  • the cooling gas entering the second space SP2 travels first in the radial direction and then in the circumferential direction through the gap S formed between the adjacent conductors W1 to W6 in the radial direction. That is, since the gap S between the adjacent conductors W1 to W6 extends outward in the axial direction and is connected to the left side in the circumferential direction, the cooling gas moves as indicated by the arrow.
  • the first tapered portion 72t1 which is the portion of the partition wall portion 72 where the conductors W1 to W6 exist radially outward, is formed by a conductor extending from the axial end toward the axial center of the rotor 100. It has a shape that is inclined away from W1 to W6. Therefore, the first space SP1 in the radially inner portion of the first tapered portion 72t1 has a larger diameter on the outside in the axial direction than on the center side in the axial direction. Thereby, the cross-sectional area of the air passage at the entrance of the first space SP1 can be increased, and the ventilation resistance of the cooling gas to the first space SP1 can be reduced to smoothly inhale the cooling gas. Conversely, in the radially outer portion (referred to as an aggregated portion) of the first tapered portion 72t1 of the second space SP2, the space expands radially toward the center in the axial direction.
  • the cooling gas flowing through the gap S between the adjacent conductors W1 to W6 merges toward the center in the axial direction. Therefore, the amount of the flowing cooling gas increases as the position approaches the center in the axial direction. .
  • the first tapered portion 72t1 has the above-mentioned shape in order to smoothly flow the cooling gas that is sequentially exchanged.
  • the cooling gas that has joined the space outside the rotor baffle 7 in the radial direction is discharged from the first air passage F1 to a gap between the rotor 100 and a stator (not shown).
  • the cooling gas sucked from the first space SP1 is separated from the gap S1 into the space S between the adjacent conductors W1 to W6 in the second space SP2, passes through the conductors W1 to W6, and After joining the converging portion on the radially outer side of the baffle 7, it is discharged to the outside. In this manner, the heat generated at the coil end portion K can be efficiently cooled.
  • the suction port of the rotor internal air path F ⁇ b> 2 opens radially inside the insulating baffle 8 and axially outside.
  • the cooling gas is drawn into the first space SP1 from the outside in the axial direction as indicated by the arrow C, and a part of the cooling gas is drawn. Flows directly into the air passage F2 in the rotor, and the remainder enters the gap S between the conductors W1 to W6 from the gap S1 as described above.
  • the cooling gas flows into the rotor internal air passage F2 also from the end of the rotor 100 shown in FIG. 6 and the end opposite to the axial direction shown in FIG.
  • the cooling gas flowing from the both ends in the axial direction into the air passage F2 in the rotor is discharged to the air gap between the rotor 100 and the stator (not shown) through the cooling holes (not shown) of the conductors W1 to W6 by centrifugal force. Is done.
  • the rotor internal air path F2 extends inside the rotor core 2 along the conductors W1 to W6, the portion housed in the slot 21 of the coil 4 as a heat source and the surrounding rotation The iron core 2 can be cooled efficiently.
  • Patent Document 1 the portion corresponding to the first space SP1 of the present application is separated in the circumferential direction, and the space is not connected over the entire circumference.
  • the cooling gas is separated and the cooling gas cannot be sufficiently supplied to the air passage F2 in the rotor.
  • the rotor baffle 7 according to the embodiment since the first space SP1 exists around the shaft 1 in the holding ring 3 over the entire circumference, the cooling air is separated on the side of the rotor baffle 7 that is delayed in the rotation direction. And sufficient cooling gas can be supplied to all the rotor internal air paths F2.
  • the rotation direction of rotor baffle 7 On the delay side, the separation of the cooling air is suppressed, and a sufficient cooling gas can be supplied to all the rotor internal air paths F2. This makes it possible to provide the rotor 100 of the rotating electric machine having excellent cooling efficiency.
  • the first tapered portion 72t1 of the rotor baffle 7 has a shape that is inclined from the axial end toward the axial center of the rotor 100 so as to be separated from the conductors W1 to W6.
  • the cross-sectional area of the air passage at the entrance of the space SP1 can be increased, and the ventilation resistance of the cooling gas to the first space SP1 can be reduced to smoothly inhale the cooling gas.
  • the space expands radially toward the center in the axial direction, so that the space between the conductors W1 to W6 is increased.
  • the cooling gas collected at the converging portion through the plurality of voids S can be efficiently discharged to the first air passage F1.
  • FIG. 13 is a diagram of the rotor core 202, the rotor baffle 207, and the insulating baffle 208 viewed from the axial direction.
  • the first embodiment has been described using a two-pole rotor, two rotor baffles 7 and two insulating baffles 8 are provided at one end, but in the present embodiment, a four-pole rotor is used. Therefore, the number of the rotor baffles 207 and the number of the insulating baffles 208 are each four at one end.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rotor baffle 207 is an arc shape that protrudes radially inward.
  • the tapered shape in the axial direction is the same as that of the first embodiment, the rotor baffle 207 does not include the radially protruding partition 73 used in the rotor baffle 7 of the first embodiment. Therefore, the connection between the rotor baffle 207 and the insulating baffle 208 is obliquely connected in the circumferential direction.
  • the cooling gas to rotor internal air passage F202 can be formed. And the flow of the cooling gas into the second space from the gap S1 between the insulating baffle 208 and the rotor core 202 can be smoothly performed. Thereby, the cooling efficiency of the rotor can be improved.
  • FIG. 14 is a diagram of the rotor core 202, the rotor baffle 307, and the insulating baffle 308 viewed from the axial direction.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rotor baffle 307 is linear.
  • the tapered shape in the axial direction (in the present embodiment, inclined with respect to the center axis of the rotating shaft) is the same as that of the first embodiment, but the rotor baffle 307 is the same as the rotor baffle 207 of the second embodiment. No partition is provided as in. Therefore, the connection between the rotor baffle 307 and the insulating baffle 308 is obliquely connected in the circumferential direction.
  • the configuration of the rotor baffle 307 can be simplified, so that the manufacturing cost of the rotor can be reduced.
  • FIG. 15 is a diagram of the rotor core 202, the rotor baffle 407, and the insulating baffle 408 viewed from the axial direction.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rotor baffle 407 is a chevron shape that protrudes radially inward.
  • the tapered shape in the axial direction is the same as that of the first embodiment, the rotor baffle 407 does not include a partition like the rotor baffle 207 of the second embodiment. Therefore, the connection between the rotor baffle 407 and the insulating baffle 408 is obliquely connected in the circumferential direction.
  • the configuration of rotor baffle 407 can be simplified, so that the rotor manufacturing cost can be reduced while the rotor is manufactured. Cooling efficiency can be improved.
  • FIG. 16 is a diagram of the rotor core 202, the rotor baffle 507, and the insulating baffle 508 viewed from the axial direction.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rotor baffle 507 is a trapezoidal shape that protrudes radially inward.
  • the taper shape in the axial direction is the same as that of the first embodiment, the rotor baffle 507 does not include a partition portion, like the rotor baffle 207 of the second embodiment. Therefore, the connection between the rotor baffle 507 and the insulating baffle 508 is obliquely connected in the circumferential direction.
  • the configuration of rotor baffle 507 can be simplified, so that the rotor manufacturing cost can be reduced while the rotor is manufactured. Cooling efficiency can be improved.
  • FIG. 17 is a diagram of the rotor core 202, the rotor baffle 607, and the insulating baffle 608 viewed from the axial direction.
  • the shape of the rotor baffle 607 is similar to the shape of the rotor baffle 207 described in the second embodiment.
  • the rotor baffle 207 is arranged evenly with respect to the coil end portion K (not shown) inside the two notches 22 in the radial direction, but in the present embodiment, the rotor baffle 607 is ,
  • the coil end portion K is shifted to the rotation destination side in the rotation direction R of the rotor, and is disposed between the rotation delay side of the rotor baffle 607 and the rotor internal air passage F202 adjacent to the rotation delay side. There is a gap between them.
  • the position of rotor baffle 607 is shifted to the rotation destination side of the rotor with respect to the coil end portion. Since the cooling gas is provided, it is possible to avoid the influence of the separation of the cooling gas on the rotation delay side of the rotor baffle, and to smoothly suck the cooling gas into the air passage F202 in the rotor. Thereby, the cooling efficiency of the rotor can be improved.
  • the shift arrangement of the rotor baffle in the circumferential direction can be adopted in other embodiments.
  • FIG. 18 is a diagram of the rotor core 202, the rotor baffle 707, and the insulating baffle 708 viewed from the axial direction.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the rotor baffle 607 is a wing shape that protrudes radially inward, and that the rotation destination side in the rotation direction R of the rotor projects more radially inward than the rotation delay side. I have.
  • rotor baffle 707 has a wing cross-sectional shape in which the rotation destination side of the rotor protrudes largely inward in the radial direction, cooling gas on the rotation delay side of rotor baffle 707 is not provided. Can be effectively prevented from peeling off. Thereby, the cooling efficiency of the rotor can be improved.
  • FIG. 19 is a diagram of the rotor core 202, the rotor baffle 807, and the insulating baffle 808 viewed from the axial direction.
  • one rotor baffle is provided on each radial inside of the transition portion of the coil.
  • the rotor baffles 807 are individually provided radially inside the respective notches 22. Therefore, two rotor baffles 807 are provided radially inward of the transition portion of one coil, and a second insulating baffle 808b is provided between the two rotor baffles 807.
  • the rotor baffle does not need to be a single member, and the same effect as that of each embodiment can be obtained even if a plurality of rotor baffles are used.

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Abstract

回転子（１００）は、コイルのコイルエンド部を覆う、軸方向外側が開放している筒状の保持リング（３）と、保持リング（３）内の空間を、第一空間と第二空間とに仕切る、周方向に交互に接続されたローターバッフル（７）と絶縁バッフル（８）とを備え、第一空間（ＳＰ１）は、シャフト（１）の周囲に全周に渡って形成され、ローターバッフル（７）は、ローターバッフル（７）の径方向外側に渡り部が存在する部分に、回転子（１００）の軸方向中心側に向かって渡り部から離れるように傾斜する第一テーパ形状部（７２ｔ１）を備える。

Description

回転電機の回転子
　本願は、回転電機の回転子に関するものである。
　従来、回転電機の回転子として、回転子のコイルエンド冷却ガスの通風路を形成するために、コイルエンド部が形成される空間を周方向に仕切る技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００９－１１０５９号公報
　特許文献１に記載の回転電機の回転子は、コイルエンド部の外周側に筒状の保持リングを備える。回転子鉄心の各スロットから軸方向に延出したコイルは、周方向に９０度曲げられて、保持リングの内周面に沿って周方向に引き回され、更に軸方向に９０度曲げられて回転子鉄心のスロット内に再度収納されている。上記回転子は、このようなコイルを４セット備えている。そして、回転子のコイルエンド部の径方向内側の空間は、周方向に配設された４個のローターバッフルによって、周方向に４つの空間に仕切られている。この空間を第一空間とする。この第一空間の径方向外側には、絶縁バッフルが存在し、絶縁バッフルと回転子鉄心との間には隙間が開いている。この隙間の外側には軸方向に立ち上がるコイルエンド部が存在する。
　そして、絶縁バッフルの径方向外側の空間は、周方向に繋がっており、ローターバッフルの径方向外側の空間（集約部）と一体となっている。この部分には、コイルエンド部の渡り部が収納されている。上述の隙間よりも径方向外側に存在する一連の空間を第二空間とする。
　特許文献１の構成では、４つの第一空間は、周方向に独立していて、この部分からのみ、回転子のコイルエンド部を冷却する冷却ガスが吸入される。そこで、冷却ガスの吸入効率を上げるべく第一空間への入り口に案内板を設けている。しかしながら上述のように、冷却ガスの入り口が周方向に４箇所に分離されており、これらの間の軸方向端部は、閉塞されているので、回転子内に吸入する冷却ガスの風路の入口の断面積が狭くなり通風抵抗が増加するという課題があった。
　また、回転方向に対し遅れ側部分では、冷却ガスの流れが剥離することで、回転子の内部に設けた回転子内風路の入口の通風抵抗が増加し、回転子内風路に冷却ガスが入りづらくなるという課題があった。
　更に、回転子コイルエンドの導体間を通って第一空間から第二空間の集約部へ流れ、コイルエンドを冷却する冷却ガスの風量も不足し、回転電機の出力を増加させる際に冷却能力が不足しコイル温度が上昇するという課題があった。
　本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、冷却ガスを回転子のコイルエンド部及び回転子内部に十分に供給することができる回転電機の回転子を提供することを目的とする。
　本願に開示される回転電機の回転子は、
シャフトと、回転子鉄心と、前記回転子鉄心のスロットに組み込まれたコイルとを有する回転電機の回転子において、
前記回転子は、前記コイルのコイルエンド部を覆う、軸方向外側が開放している筒状の保持リングと、
前記保持リング内の空間を、前記コイルエンド部が存在しない径方向内側の第一空間と、前記コイルエンド部の周方向の中央部が存在する径方向外側の第二空間とに仕切る、周方向に交互に接続されたローターバッフルと絶縁バッフルとを備え、
前記ローターバッフルは、前記コイルエンド部の渡り部が形成されている部分の径方向内側に配置され、
前記絶縁バッフルは、前記コイルエンド部を構成する複数の導体の延出部の径方向内側の端面に沿って設置され、
前記絶縁バッフルの、前記回転子の中心側の端部と、前記回転子鉄心の端面との間には隙間が存在し、
前記第一空間は、前記シャフトの周囲に全周に渡って形成され、
前記ローターバッフルは、前記ローターバッフルの径方向外側に前記渡り部が存在する部分に、前記回転子の軸方向中心側に向かって前記渡り部から離れるように傾斜する第一テーパ形状部を備えるものである。
　本願に開示される回転電機の回転子によれば、第二空間の、第一テーパ形状部の径方向外側部分では、軸方向中心側に向かって、径方向に空間が広がることになるので、導体Ｗ１～Ｗ６の間の複数の空隙Ｓを通って集約部に集まる冷却ガスを効率よく第一風路Ｆ１に排出できる。
実施の形態１に係る回転電機の回転子の斜視図である。 実施の形態１に係る回転電機の回転子の一部断面斜視図である。 図２の要部拡大図である。 図３からコイルを取り除いた状態を示す斜視図である。 図３に示す要部を違う角度から見た斜視図である。 図５からコイルを取り除いた状態を示す斜視図である。 実施の形態１に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。 ローターバッフルを外周側から見た斜視図である。 ローターバッフルを内周側から見た斜視図である。 回転子を図５のＡ－Ａ線部分で軸方向に切断した要部断面斜視図である。 回転子を図５のＢ－Ｂ線部分で軸方向に切断した要部断面斜視図である。 第一空間と第二空間における冷却ガスの流れを示す模式図である。 実施の形態２に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。 実施の形態３に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。 実施の形態４に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。 実施の形態５に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。 実施の形態６に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。 実施の形態７に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。 実施の形態８に係る回転子鉄心とローターバッフルと、絶縁バッフルとを軸方向から見た図である。
実施の形態１．
　以下、実施の形態１に係る回転電機の回転子を、図を用いて説明する。
本明細書中において、特に断り無く軸方向、径方向、周方向というときは、回転子の軸方向、径方向、周方向をいうものとする。また、中心側というときは、言及している部材、部分から見て、回転子の中心側をいうものとする。また、特に指定せずに個数について言及するときは、回転子鉄心の一端側に備える個数を指すものとする。
　図１は、２極の回転電機の回転子１００の斜視図である。
図２は、回転子１００の一部断面斜視図である。
回転子１００は、主な部品として、シャフト１と、回転子鉄心２と、コイル４とからなる。本実施の形態では、シャフト１と、回転子鉄心２とを一体に加工しているが、回転子鉄心を別体としてシャフト１の外周面に嵌合しても良い。
　図３は、図２の要部拡大斜視図である。
図４は　図３からコイル４を取り除いた状態を示す斜視図である。
図５は、図３に示す要部を違う角度から見た斜視図である。
図６は、図５からコイルを取り除いた状態を示す斜視図である。
図４、図６に示すように、回転子鉄心２には、コイル４を挿入するスロット２１が周方向に間隔を開けて形成されている。詳細には、回転子鉄心２の外周部に、周方向に並べて配置されたスロット２１と、これらとシャフト１の中心軸に対して対称となる位置に更に同数のスロット２１とが設けられている。スロット２１は、回転子鉄心２の軸方向の一端から他端まで、貫通するように設けられている。
　回転子鉄心２の端部の、上述の２セットのスロット２１の周方向の間には、回転子鉄心２の端面２ｔから外周面にかけて切り欠いた、切り欠き２２が設けられている。
　回転子１００は、２極の回転子であり、回転子鉄心２に２セットのコイル４が組み込まれている。図５に示すように、１極分のコイル４は、導体Ｗからなる。導体Ｗとしては平角線を利用する。各導体Ｗは、回転子鉄心２の軸方向端部から軸方向に隣り合う導体Ｗの間に隙間を介して延出して延出部を形成し、周方向に９０度折り曲げられて、回転子鉄心２の外周面のカーブに合わせて周方向に、さらに空隙を介して軸方向に重なるように引き回されて渡り部を形成する。
　ここで、渡り部を形成する導体Ｗの内、一番回転子鉄心２に近い下層の導体Ｗを導体Ｗ１とし、軸方向外側に、順に導体Ｗ２、導体Ｗ３、導体Ｗ４、導体Ｗ５、導体Ｗ６とする。また、上述の延出部と、渡り部とから構成される部分、すなわち、導体Ｗ１～Ｗ６が、鉄心から軸方向に飛び出している部分全体をコイルエンド部Ｋという。なお、本明細書では、導体Ｗ１～Ｗ６が軸方向に重なる部分を渡り部とする。
　図３、図５では、導体Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６が切断されているように描かれているが、これは、以下の説明の都合上、省略しており、実際には導体Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３と同様に、周方向に繋がっている。
　図５に示すように、コイルエンド部Ｋを覆うように、コイルエンド部Ｋの周囲に筒状の保持リング３が設けられている。回転子鉄心２に保持リング３を取り付けることによって、図４に示す上述の切り欠き２２が、回転子鉄心２の端面２ｔから、回転子鉄心２の外周面に抜ける第一風路Ｆ１を形成する。
　コイルエンド部Ｋを構成する導体Ｗ１～Ｗ６の外周面Ｗ１ｏｕｔ～Ｗ６ｏｕｔは、保持リング３の内周面３ｉｎに、絶縁物３５を介して沿っている。また、隣り合う導体Ｗ１～導体Ｗ６のそれぞれの間には、空隙Ｓが存在する。この空隙Ｓは、スロット２１から各導体Ｗ１～Ｗ６が軸方向に延出部間及び、周方向に引き回される渡り部間に連続して存在する。
　図６、図７に示すように、導体Ｗ１～Ｗ６が収納されるスロット２１は、実際には、導体Ｗ１～Ｗ６の径方向の幅よりも長く形成されており、スロット２１の中に導体Ｗ１～Ｗ６を収納すると、導体Ｗ１～Ｗ６の径方向内側に、導体Ｗ１～Ｗ６に沿って、軸方向に回転子内風路Ｆ２（第二風路）が形成される。
　次に、導体Ｗ１～Ｗ６の径方向内側に取り付けられ、保持リング３の内部空間を、径方向に２つの空間に仕切る各部材について説明する。
図５に示すように、保持リング３の軸方向端部には、リング状のエンドプレート６が取り付けられている。エンドプレート６の外周側の縁６１は、保持リング３の外周面側にある。そしてエンドプレート６の内周側の縁６２と、シャフト１の外周面との間には周方向に空間が存在する。
　これまでに説明した部材だけが取り付けられている状態では、保持リング３及びエンドプレート６とで囲まれた内部は、それぞれ導体Ｗ１～Ｗ６で構成される２つのコイルエンド部Ｋが収容された１つの大きな空間である。
　図７は、上記保持リング３の内部空間を、径方向に２つの空間に仕切る各部材であるローターバッフル７と、絶縁バッフル８とを軸方向から見た図である。〇印の中に＋を記した記号は、冷却ガスが、紙面手前側から、紙面奥側に流れていることを示している。
図８は、ローターバッフル７を外周側から見た斜視図である。
図９は、ローターバッフル７を内周側から見た斜視図である。
図１０は、回転子１００を図５のＡ－Ａ線部分で軸方向に切断した要部断面斜視図である。
図１１は、回転子１００を図５のＢ－Ｂ線部分で軸方向に切断した要部断面斜視図である。
図１２は、第一空間と第二空間における冷却ガスの流れを示す模式図である。なお、図１２において、回転子内風路Ｆ２を同一平面に記載しているが、実際には、回転子内風路Ｆ２と、ローターバッフル７とは、図７に示すように周方向にシフトした位置関係にある。
　ローターバッフル７は、エンドプレート６の内周側の縁６２に沿うように形成された弧状の端部部材７１と、この端部部材７１の内周側の縁から軸方向、中心側に向かって回転子鉄心２の端面２ｔまで延びる隔壁部７２と隔壁部７２の周方向両端から、径方向外側に向かって張り出した仕切部７３とからなる。
　こうして、保持リング３内の空間を、コイルエンド部Ｋが存在しない径方向内側の第一空間ＳＰ１と、コイルエンド部Ｋの周方向の中央部が存在する径方向外側の第二空間ＳＰ２とに仕切るように、周方向に交互に接続されたローターバッフル７と絶縁バッフル８とが備えられる。
　各図に示すように、隔壁部７２は、回転子１００の中心軸Ｏと同軸に、周方向にカーブしている。また、隔壁部７２の、径方向外側部分に導体Ｗ１～Ｗ６が存在する部分は、軸方向端部から、回転子１００の軸方向中心側に向かって導体Ｗ１～Ｗ６から離れるように傾斜する形状をしている。この部分を第一テーパ形状部７２ｔ１とする。
　隔壁部７２の、径方向外側に導体Ｗ１～Ｗ６が存在しない部分は、第一テーパ形状部７２ｔ１の軸方向中心側の端部から、回転子１００の軸方向中心側に向かって、回転子鉄心２の外周面側に近づくように傾斜する形状をしている。この部分を第二テーパ形状部７２ｔ２とする。図７に示すように、ローターバッフル７の軸方向に垂直な断面形状は、回転子鉄心２の外周面の軸方向に垂直な断面と同心の円弧部の周方向両端部から、それぞれ径方向外側に向かって延びる直線部を有する形状である。
　ローターバッフル７は、回転子鉄心２の端部の切り欠き２２が、２つの仕切部７３の間において、隔壁部７２の径方向外側に存在するように、かつ、隔壁部７２がコイルエンド部Ｋの渡り部の周方向中央部が形成されている部分の径方向内側に存在するように配置されている。また、ローターバッフル７は、シャフト１の中心軸を挟んで対称となる位置に設けられている。
　図６に示すように、ローターバッフル７の仕切部７３の径方向外側の端部７３ｏｕｔは、シャフト１の中心軸に対して平行となっていて、その軸方向の全長に渡って、隔壁部７２よりも径方向外側に位置する。
　シャフト１の中心軸Ｏを挟んで対称となる位置にあるローターバッフル７の、周方向に隣り合う仕切部７３の径方向外側の端部７３ｏｕｔ間を接続するように、絶縁バッフル８が備えられている。絶縁バッフル８は、矩形状の板を、シャフト１の中心軸Ｏと同軸にカーブさせた形状をしている。すなわち、絶縁バッフル８の軸方向に垂直な断面は、弧状である。
　また、図５、図６に示すように、絶縁バッフル８は、回転子鉄心２とは接触しておらず、絶縁バッフル８の軸方向中心側の端部８１と、回転子鉄心２の端面２ｔとの間には、隙間Ｓ１が開いている。隙間Ｓ１の軸方向の幅は、概ね、導体Ｗ１の渡り線の下面と回転子鉄心２の端面２ｔとの間の距離と同じである。
　図６に示すように、絶縁バッフル８の軸方向外側の端部は、エンドプレート６の下面に当接している。ここで、図６、図１２に示す、２個のローターバッフル７と、２個の絶縁バッフル８と、シャフト１と、回転子鉄心２の端面２ｔとによって囲まれた径方向内側の空間を第一空間ＳＰ１とし、２個のローターバッフル７と、２個の絶縁バッフル８と、保持リング３と、回転子鉄心２の端面２ｔと、エンドプレート６とによって囲まれた径方向外側の空間を第二空間ＳＰ２とすると、第一空間ＳＰ１と第二空間ＳＰ２との間には、隙間Ｓ１以外に、これら２つの空間が繋がっている部分は無い。コイルエンド部Ｋは、第二空間ＳＰ２内に存在する。
　次に、回転子１００を冷却するための冷却ガスが通る風路について説明する。
まず、第一風路Ｆ１は、上述の通り、切り欠き２２と保持リング３とによって形成される風路である。図５に示すように、第一空間ＳＰ１の軸方向外側は、外部に開放されている。この開口部から軸方向中心側に吸入された冷却ガスは、絶縁バッフル８と回転子鉄心２の端面２ｔとの間に形成された隙間Ｓ１から、遠心力によって、第一空間ＳＰ１から径方向外側の第二空間ＳＰ２に移動する。
　ところで、図５に示すように、コイルエンド部Ｋを構成する各導体Ｗ１～Ｗ６の延出部の径方向内側の端面は、絶縁バッフル８の外周面８ｏｕｔに接触しているので、隙間Ｓ１から第二空間ＳＰ２に入った冷却ガスは、隣り合う導体Ｗ１～Ｗ６の径方向の間に形成された空隙Ｓを伝って、まず径方向に、次に、周方向に移動する。すなわち、隣り合う導体Ｗ１～Ｗ６間の空隙Ｓは、軸方向外側に延びた後、周方向左側に繋がっているので、冷却ガスは、矢印のように移動する。
　そして、冷却ガスが、ローターバッフル７と絶縁バッフル８との境界部分を越えて更に、図５、左側に移動すると、隣り合う導体Ｗ１～Ｗ６間の空隙Ｓは、径方向内側の空間、すなわち、ローターバッフル７の外周側の空間に繋がる。そして、それぞれの導体Ｗ１～Ｗ６の間に形成された空隙Ｓを通って流れてきた冷却ガスは、図５、図１２に示すように、径方向内側かつ、軸方向中心側に落ちるように合流する。
　上述のように、隔壁部７２の、径方向外側に導体Ｗ１～Ｗ６が存在する部分である第一テーパ形状部７２ｔ１は、軸方向端部から、回転子１００の軸方向中心側に向かって導体Ｗ１～Ｗ６から離れるように傾斜する形状をしている。したがって、第一テーパ形状部７２ｔ１の径方向内側部分の第一空間ＳＰ１は、軸方向外側の方が、軸方向中心側よりも径が大きい。これによって、第一空間ＳＰ１の入口の風路断面積を増加することができ、第一空間ＳＰ１への冷却ガスの通風抵抗を減らしてスムーズに冷却ガスを吸入できる。反対に、第二空間ＳＰ２の、第一テーパ形状部７２ｔ１の径方向外側部分（集約部という）では、軸方向中心側に向かって、径方向に空間が広がることになる。
　隣り合う導体Ｗ１～Ｗ６の間の空隙Ｓを分かれて流れてきた冷却ガスは、軸方向中心側に向かって合流するので、軸方向中心側に近づくほど、流れる冷却ガスの量は増えることになる。順次交流してくる冷却ガスをスムーズに流すために、第一テーパ形状部７２ｔ１を上述の形状としている。
　一方、全ての冷却ガスが合流した第二空間ＳＰ２の集約部から軸方向中心側の部分では、径方向外側に導体は存在しなくなる。そのため、当該部分では、隔壁部７２の径方向内側のスペースを更に広げる必要は無いので、第二テーパ形状部７２ｔ２は、反対に、径方向内側の第一空間ＳＰ１側を広げるような形状としている。
　ローターバッフル７の径方向外側の空間に合流した冷却ガスは、第一風路Ｆ１から、回転子１００と、図示しない固定子との間の空隙に排出される。このように、第一空間ＳＰ１から吸入された冷却ガスは、隙間Ｓ１から、第二空間ＳＰ２内の隣り合う導体Ｗ１～Ｗ６の間の空隙Ｓに分かれ、導体Ｗ１～Ｗ６間を通過し、ローターバッフル７の径方向外側の集約部に合流した後、外部に排出される。このようにして、コイルエンド部Ｋの発熱を効率よく冷却することができる。
　次に、回転子鉄心２内の導体Ｗ１～Ｗ６及び回転子鉄心２を冷却する回転子内風路Ｆ２への冷却ガスの流れについて説明する。
図７に示すように、回転子内風路Ｆ２（第二風路）の吸入口は、絶縁バッフル８よりも径方向内側において、軸方向外側に開口している。ここで、回転子１００が、図６の矢印で示す回転方向Ｒに回転しているとすると、冷却ガスは、第一空間ＳＰ１に軸方向外側から、矢印Ｃのように吸入されてその一部が、回転子内風路Ｆ２に直接流れ込み、その残りが前述のように隙間Ｓ１から導体Ｗ１～Ｗ６間の空隙Ｓに入る。
　実際には、図６に示す回転子１００の端部と、図１に示す軸方向に反対側の端部からも回転子内風路Ｆ２に冷却ガスが流れ込む。回転子内風路Ｆ２に軸方向両端側から流れ込んだ冷却ガスは、遠心力によって導体Ｗ１～Ｗ６の図示しない冷却孔を通って、回転子１００と図示しない固定子との間のエアギャップに放出される。
　また、回転子内風路Ｆ２は、回転子鉄心２の内部を導体Ｗ１～Ｗ６に沿って延びているので、発熱源であるコイル４のスロット２１内に収納された部分と、その周囲の回転子鉄心２を効率的に冷却できる。
　また、特許文献１では、本願の第一空間ＳＰ１に相当する部分は、周方向に分離されており、全周に渡って空間が繋がっていなかったため、ローターバッフルの回転方向遅れ側（図５、図６の導体Ｗ１が収納されているスロット２１側に相当する部分）において、冷却ガスの剥離が発生して回転子内風路Ｆ２に十分に冷却ガスを供給できないという問題があったが、本実施の形態に係るローターバッフル７によれば、保持リング３内において、シャフト１の周囲に全周に渡って第一空間ＳＰ１が存在するので、ローターバッフル７の回転方向遅れ側において冷却風の剥離を抑え、全ての回転子内風路Ｆ２に十分な冷却ガスを供給できる。
　実施の形態１に係る回転電機の回転子によれば、保持リング３内において、回転子１００のシャフト１の周囲に全周に渡って第一空間ＳＰ１が存在するので、ローターバッフル７の回転方向遅れ側において冷却風の剥離を抑え、全ての回転子内風路Ｆ２に十分な冷却ガスを供給できる。これによって、冷却効率に優れた回転電機の回転子１００を提供できる。
　また、ローターバッフル７の第一テーパ形状部７２ｔ１は、軸方向端部から、回転子１００の軸方向中心側に向かって導体Ｗ１～Ｗ６から離れるように傾斜する形状をしているので、第一空間ＳＰ１の入口の風路断面積を増加することができ、第一空間ＳＰ１への冷却ガスの通風抵抗を減らしてスムーズに冷却ガスを吸入できる。
　また、第二空間ＳＰ２の、第一テーパ形状部７２ｔ１の径方向外側部分（集約部）では、軸方向中心側に向かって、径方向に空間が広がることになるので、導体Ｗ１～Ｗ６の間の複数の空隙Ｓを通って集約部に集まる冷却ガスを効率よく第一風路Ｆ１に排出できる。
　以下、実施の形態２に係る回転電機の回転子を、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１３は、回転子鉄心２０２とローターバッフル２０７と、絶縁バッフル２０８とを軸方向から見た図である。
実施の形態１では、２極の回転子を用いて説明したので、ローターバッフル７及び絶縁バッフル８は、一端部当たり、それぞれ２個備えていたが、本実施の形態では、４極の回転子としているので、ローターバッフル２０７、絶縁バッフル２０８の数は、一端部当たりそれぞれ４個となる。
　本実施の形態では、ローターバッフル２０７の軸方向に垂直な断面形状を、径方向内側に凸となる円弧状としている。軸方向へのテーパ形状は実施の形態１と同様であるが、ローターバッフル２０７は、実施の形態１のローターバッフル７で用いた径方向に突出する仕切部７３を備えていない。よってローターバッフル２０７と絶縁バッフル２０８との接続部は、周方向に斜めに接続されている。
　実施の形態２に係る回転電機の回転子によれば、ローターバッフル２０７と絶縁バッフル２０８とが、相互の接続部において、周方向になだらかに接続できるので、回転子内風路Ｆ２０２への冷却ガスの流入及び、絶縁バッフル２０８と回転子鉄心２０２との間の隙間Ｓ１からの第二空間への冷却ガスの流入をスムーズにできる。これによって、回転子の冷却効率を向上できる。
　以下、実施の形態３に係る回転電機の回転子を、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
図１４は、回転子鉄心２０２とローターバッフル３０７と、絶縁バッフル３０８とを軸方向から見た図である。
　本実施の形態では、ローターバッフル３０７の軸方向に垂直な断面形状を、直線状としている。軸方向へのテーパ形状（本実施の形態では、回転軸の中心軸に対して傾斜している）は実施の形態１と同様であるが、ローターバッフル３０７は、実施の形態２のローターバッフル２０７と同様に仕切部を備えていない。よってローターバッフル３０７と絶縁バッフル３０８との接続部は、周方向に斜めに接続されている。
　実施の形態３に係る回転電機の回転子によれば、実施の形態２と同様の効果に加えて、ローターバッフル３０７の構成を単純化できるので、回転子の製造コストを低減できる。
　以下、実施の形態４に係る回転電機の回転子を、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
図１５は、回転子鉄心２０２とローターバッフル４０７と、絶縁バッフル４０８とを軸方向から見た図である。
　本実施の形態では、ローターバッフル４０７の軸方向に垂直な断面形状を、径方向内側に凸となる山形形状としている。軸方向へのテーパ形状は実施の形態１と同様であるが、ローターバッフル４０７は、実施の形態２のローターバッフル２０７と同様に仕切部を備えていない。よってローターバッフル４０７と絶縁バッフル４０８との接続部は、周方向に斜めに接続されている。
　実施の形態４に係る回転電機の回転子によれば、実施の形態２と同様の効果に加えて、ローターバッフル４０７の構成を単純化できるので、回転子の製造コストを低減しつつ、回転子の冷却効率を向上できる。
　以下、実施の形態５に係る回転電機の回転子を、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
図１６は、回転子鉄心２０２とローターバッフル５０７と、絶縁バッフル５０８とを軸方向から見た図である。
　本実施の形態では、ローターバッフル５０７の軸方向に垂直な断面形状を、径方向内側に凸となる台形形状としている。軸方向へのテーパ形状は実施の形態１と同様であるが、ローターバッフル５０７は、実施の形態２のローターバッフル２０７と同様に仕切部を備えていない。よってローターバッフル５０７と絶縁バッフル５０８との接続部は、周方向に斜めに接続されている。
　実施の形態５に係る回転電機の回転子によれば、実施の形態２と同様の効果に加えて、ローターバッフル５０７の構成を単純化できるので、回転子の製造コストを低減しつつ、回転子の冷却効率を向上できる。
　以下、実施の形態６に係る回転電機の回転子を、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
図１７は、回転子鉄心２０２とローターバッフル６０７と、絶縁バッフル６０８とを軸方向から見た図である。
　ローターバッフル６０７の形状は、実施の形態２で説明したローターバッフル２０７の形状と同様である。実施の形態２では、ローターバッフル２０７は、２個の切り欠き２２の径方向内側に、図示しないコイルエンド部Ｋに対して均等に配置していたが、本実施の形態では、ローターバッフル６０７を、コイルエンド部Ｋに対して、回転子の回転方向Ｒの回転先側にシフトして配置し、ローターバッフル６０７の回転遅れ側と、更に回転遅れ側に隣り合う回転子内風路Ｆ２０２との間に間隔を開けている。
　実施の形態６に係る回転電機の回転子によれば、実施の形態２と同様の効果に加えて、ローターバッフル６０７の位置を、コイルエンド部に対して回転子の回転先側にシフトして設けているので、ローターバッフルの回転遅れ側での冷却ガスの剥離の影響を回避して、回転子内風路Ｆ２０２への冷却ガスの吸入をスムーズにできる。これによって、回転子の冷却効率を向上できる。
なお、ローターバッフルの周方向へのシフト配置は、他の実施の形態でも採用可能である。
　以下、実施の形態７に係る回転電機の回転子を、実施の形態１～６と異なる部分を中心に説明する。
図１８は、回転子鉄心２０２とローターバッフル７０７と、絶縁バッフル７０８とを軸方向から見た図である。
　ローターバッフル６０７の軸方向に垂直な断面形状は、径方向内側に凸、かつ、回転子の回転方向Ｒの回転先側の方が、回転遅れ側よりも径方向内側に大きく突出する翼形状としている。
　実施の形態７に係る回転電機の回転子によれば、ローターバッフル７０７は、回転子の回転先側が径方向内側に大きく突出する断面翼形状としているので、ローターバッフル７０７の回転遅れ側における冷却ガスの剥離を効果的に防止できる。これによって、回転子の冷却効率を向上できる。
　以下、実施の形態８に係る回転電機の回転子を、実施の形態２～７と異なる部分を中心に説明する。
図１９は、回転子鉄心２０２とローターバッフル８０７と、絶縁バッフル８０８とを軸方向から見た図である。
　これまで説明した各実施の形態では、ローターバッフルは、コイルの渡り部の径方向内側にそれぞれ１個ずつ備えられていた。本実施の形態では、ローターバッフル８０７が、それぞれの切り欠き２２の径方向内側に個別に設けられている。よって、１つのコイルの渡り部の径方向内側には、ローターバッフル８０７が２個ずつ備えられており、２個のローターバッフル８０７の間には、第二絶縁バッフル８０８ｂを備える。このように、ローターバッフルは、１個の部材である必要はなく、複数に分割されたものを用いても各実施の形態と同様の効果を奏する。
　本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　１００　回転子、１　シャフト、２，２０２　回転子鉄心、２ｔ　端面、２１　スロット、２２　切り欠き、３　保持リング、３ｉｎ　内周面、４　コイル、６　エンドプレート、６１，６２　縁、７，２０７，３０７，４０７，５０７，６０７，７０７，８０７　ローターバッフル、７１　端部部材、７２　隔壁部、７２ｔ１　第一テーパ形状部、７２ｔ２　第二テーパ形状部、７３　仕切部、７３ｏｕｔ　端部、８，２０８，３０８，４０８，５０８，６０８，７０８，８０８　絶縁バッフル、８ｏｕｔ　外周面、８０８ｂ　第二絶縁バッフル、８１　端部、Ｃ　矢印、Ｋ　コイルエンド部、Ｏ　中心軸、Ｒ　回転方向、Ｓ　空隙、Ｆ１　第一風路、Ｆ２，Ｆ２０２　回転子内風路（第二風路）、Ｓ１　隙間、Ｗ１～Ｗ６　導体、Ｗ１ｏｕｔ，Ｗ６ｏｕｔ　外周面、ＳＰ１　第一空間、ＳＰ２　第二空間、３５　絶縁物。

Claims (8)

  1. シャフトと、回転子鉄心と、前記回転子鉄心のスロットに組み込まれたコイルとを有する回転電機の回転子において、
    前記回転子は、前記コイルのコイルエンド部を覆う、軸方向外側が開放している筒状の保持リングと、
    前記保持リング内の空間を、前記コイルエンド部が存在しない径方向内側の第一空間と、前記コイルエンド部の周方向の中央部が存在する径方向外側の第二空間とに仕切る、周方向に交互に接続されたローターバッフルと絶縁バッフルとを備え、
    前記ローターバッフルは、前記コイルエンド部の渡り部が形成されている部分の径方向内側に配置され、
    前記絶縁バッフルは、前記コイルエンド部を構成する複数の導体の延出部の径方向内側の端面に沿って設置され、
    前記絶縁バッフルの、前記回転子の中心側の端部と、前記回転子鉄心の端面との間には隙間が存在し、
    前記第一空間は、前記シャフトの周囲に全周に渡って形成され、
    前記ローターバッフルは、前記ローターバッフルの径方向外側に前記渡り部が存在する部分に、前記回転子の軸方向中心側に向かって前記渡り部から離れるように傾斜する第一テーパ形状部を備える回転電機の回転子。
  2. 前記第一テーパ形状部は、前記第一空間の軸方向外側の方が、軸方向中心側よりも径が大きくなるように配置されている請求項１に記載の回転電機の回転子。
  3. 前記ローターバッフルは、前記第一テーパ形状部の軸方向中心側の端部から、前記回転子の軸方向中心側に向かって、前記回転子鉄心の外周面側に近づくように傾斜する第二テーパ形状部を備える請求項１又は請求項２に記載の回転電機の回転子。
  4. 前記ローターバッフルの径方向外側に前記第二空間の気体を外部に排出する第一風路を備え、
    前記スロットに挿入された前記コイルを構成する前記導体の径方向内側に、軸方向に延びる第二風路を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
  5. 前記渡り部は、複数の前記導体が、互いに空隙を介して軸方向に重なっている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
  6. 前記ローターバッフルの軸方向に垂直な断面形状は、
    前記回転子鉄心の外周面の軸方向に垂直な断面と同芯の円弧部の周方向両端から、径方向外側に向かって延びる直線部を有する形状、
    直線状、
    径方向内側に凸となる円弧状、
    径方向内側に凸となる山形形状、
    径方向内側に凸となる台形形状、
    径方向内側に凸、かつ、回転子の回転方向の回転先側の方が、回転遅れ側よりも径方向内側に大きく突出する翼形状、
    の内のいずれかである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
  7. 前記ローターバッフルは、前記コイルエンド部に対して、前記回転子の回転方向の回転先側にシフトして配置されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
  8. １つの前記渡り部の径方向内側には、前記ローターバッフルが複数備えられている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
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