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技術 全閉外扇形回転電機

出願人 東芝三菱電機産業システム株式会社
発明者 池永健児
出願日 2016年9月13日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-178420
公開日 2018年3月22日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-046621
状態 特許登録済
技術分野 電動機、発電機の冷却
主要キーワード 反結合 挿入距離 軸方向流路 ダブテイル 冷却器入口 部連通空間 閉止板 冷却用気体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

より簡素化された構成により全閉外扇形回転電機冷却効率を確保する。

解決手段

全閉外扇形回転電機は、回転子10、固定子20、フレーム、結合側軸受および反結合側軸受、結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケット、および内扇を備える。回転子10は、ロータシャフト11と、軸方向流量配分構造100と、回転子鉄心12とを有する。軸方向流量配分構造100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た軸方向流路を形成する径方向スペーサ110aと、軸方向流路における回転軸方向の中央からみて外扇より遠い側に設けられ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121とを有する。

概要

背景

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。

概要

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。全閉外扇形回転電機は、回転子10、固定子20、フレーム、結合側軸受および反結合側軸受、結合側軸受ブラケットおよび反結合側軸受ブラケット、および内扇を備える。回転子10は、ロータシャフト11と、軸方向流量配分構造100と、回転子鉄心12とを有する。軸方向流量配分構造100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た軸方向流路を形成する径方向スペーサ110aと、軸方向流路における回転軸方向の中央からみて外扇より遠い側に設けられ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121とを有する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項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、を有することを特徴とする全閉外扇形回転電機

請求項2

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に記載の全閉外扇形回転電機。

請求項3

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請求項1に記載の全閉外扇形回転電機。

請求項4

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。

請求項5

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4に記載の全閉外扇形回転電機。

技術分野

0001

本発明は、全閉外扇形回転電機に関する。

背景技術

0002

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。

0003

全閉外扇形回転電機においては、フレーム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。

0004

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。

先行技術

0005

実開昭63−109560号公報
特開2008−172968号公報

発明が解決しようとする課題

0006

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。

0007

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。

0008

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。

0009

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)。

0010

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。

0011

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。

課題を解決するための手段

0012

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、を有することを特徴とする。

発明の効果

0013

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。

図面の簡単な説明

0014

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。

実施例

0015

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。

0016

[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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

周方向区画板111の幅方向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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

以上のように構成された本実施形態の作用を説明する。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

[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。

0056

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。

0057

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。

0058

軸方向仕切り部材122は、扇状区画閉止板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。

0059

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。

0060

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。

0061

[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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

[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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

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。

0072

[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。

0073

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。

0074

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。

0075

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

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