特開 2017-216837 回転電気機械およびそのロータに付設されるファンブレード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-216837(P2017-216837A)

(43)【公開日】2017年12月7日

(54)【発明の名称】回転電気機械およびそのロータに付設されるファンブレード

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/32 20060101AFI20171110BHJP

   H02K 9/02 20060101ALI20171110BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/32 D

   H02K9/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-110046(P2016-110046)

(22)【出願日】2016年6月1日

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137486

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 雅直

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼井 信男

【テーマコード（参考）】

5H601

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601CC02

5H601CC14

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD25

5H601DD29

5H601EE11

5H601EE18

5H601EE25

5H601GE01

5H609BB03

5H609BB18

5H609PP02

5H609PP07

5H609QQ02

5H609QQ23

5H609RR73

5H609RR75

(57)【要約】

【課題】冷却空気の移動方向を変えるファンブレードを特別な固定部材なしにロータに取付け、安価に冷却効果を得る回転電気機械を提供する。
【解決手段】
半径方向外方に延びる４個の突極６ｃを有するロータ６を備え、各突極６ｃに巻回されるロータコイル９の隣接する二つを押さえるコイル押さえ１１を配置し、このコイル押さえ１１をボルト１２によりロータ６に一体に固定するとともに、このボルト１２に座金を兼用する板部１５ａおよびロータ６の回転方向後方または回転方向前方に延びる羽部１５ｂを持つファンブレード１５を組込むことを特徴としている。この構成によれば、ロータ６の回転にともなって半径方向外方に移動する冷却空気の移動速度を低下させずに、その移動方句を変えるファンブレード１５が特別な固定部材を用いず、ロータ６に取付けることができ、部品点数の増加を招くことなく、安価に冷却効果を得ることができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコイルが巻回されるスロットを内周側に有するステータと、ロータコイルが巻回されかつ半径方向外方に延びる複数の突極を有し、前記ステータ内に配置されるロータとを備え、当該ロータに巻回される隣接する二つのロータコイルを押さえるコイル押さえを少なくとも１個配置し、このコイル押さえをボルトによりロータに一体に固定するとともに、このボルトに座金を兼用する板部およびロータの回転方向後方または回転方向前方に延びる羽部を持つファンブレードを組込むことを特徴とする回転電気機械。

【請求項2】

ステータが半径方向に延びる通風ダクトを有し、ファンブレードがロータからステータに向かってギャップ中間位置を越えたステータの内周近くにまで延びていることを特徴とする請求項１に記載の回転電気機械。

【請求項3】

前記ファンブレードは、ロータの回転方向後方側または回転方向前方側に延びる複数の羽部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電気機械。

【請求項4】

回転電気機械のロータに付設されるファンブレードであって、座金を兼用する板部およびロータの回転方向後方または回転方向前方に延びる羽部を持つことを特徴とするファンブレード。

【請求項5】

ステータコイルが巻回される磁極を内周側に有するステータと、ロータコイルが巻回されかつ半径方向外方に延びる複数の突極を有し、前記ステータ内に配置されるロータとを備え、当該ロータに巻回される隣接する二つのロータコイルを押さえるコイル押さえを少なくとも１個配置し、このコイル押さえは隣接する二つの突極間にロータの全長方向に延びるように配置されるファンブレードのボルト取付用切欠内にて固定されるボルトとこれに螺合するナットとにより固定され、前記ファンブレードはロータの回転方向後方または回転方向前方に延びる羽部を持つことを特徴とする回転電気機械。

【請求項6】

前記ファンブレードはＴ型係止部を有し、このＴ型係止部をロータ基部に形成されるＴ型溝に挿通してファンブレードをロータに取付けることを特徴とする請求項５に記載の回転電気機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円筒状のステータ内で回転するロータを備える同期機のような回転電気機械およびそのロータに付設可能なファンブレードに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、電気から機械，または機械から電気へとエネルギーを変換する役割を担う同期機のような回転電気機械５１にあっては、図１３に示すように円筒形状のステータ５４と、このステータ５４内で回転するように配置された４個の突極５６ｃ，５６ｃ（図中、２個のみ記載）を有するロータ５６とを備えたものが知られている。前記ステータ５４にあっては、円板状の薄板を多数積層して積層筒部５４ｂを形成し、この積層筒部５４ｂをダクトピース５４ｃを介して複数個重ね合わせて、隣接する積層筒部５４ｂ，５４ｂ間に通風ダクト５４ｄを形成し、ステータ５４の冷却効果を高めるようにしたものが多用されている。この円筒状のステータ５４の内周側にはその全長にわたって放射状に延びる複数のスロット５４ｅが設けられており、これらスロット５４ｅにはステータコイル５５が嵌入されている。このステータコイル５５には位相の異なる交流電流（以下、電流という）が流れるように構成されている。

【0003】

前記ロータ５６の各突極５６ｃには、ロータコイル５９が多層に巻回され、その表面が凹凸となって冷却フィンとなっており（図示せず）、ロータコイル５９の露出面積が多くなるように構成されている。また、前記突極５６ｃには前記ロータコイル５９がロータ５６の回転時に生じる遠心力で突極５６ｃから飛散しないように、絶縁板（図示せず）を介してポールシュー６０が、また隣接する二つのロータコイル５９を押さえて遠心力による膨らみを防止するコイル押さえ６１が取付けられている。

【0004】

この種の回転電気機械５１にあっては、ステータ５４のスロット５４ｅに嵌入されるステータコイル５５に電流が流れると、ステータコイル５５および磁極を持つステータ５４に熱が発生し、これらを冷却する必要が生じている。そのため、ステータ５４の両端の近くに軸流ファン（図示せず）が配置され、ステータ５４とロータ５６との間のエアギャップ内はもとより隣接する二つの突極５６ｃ，５６ｃ間の空間からステータ５４の内部に冷却空気が送られている。これにより、この冷却空気が積層筒部５４ｂ間の通風ダクト５４ｄに流入することとなり、ステータ５４の冷却が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実公平２−１８６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述の回転電気機械５１によれば、軸流ファンから送られる冷却空気はステータ５４の中央部分で衝突することにより半径方向外方に移動し、積層筒部５４ｂ、５４ｂ間の通風ダクト５４ｄに流入することができる。しかしながら、ステータ５４の両端付近では冷却空気の流れる方向と通風ダクト５４ｄとがほぼ直交する方向となっていることから、冷却空気が通風ダクト５４ｄ内に流入しにくく、冷却効率の悪いものとなっている。

【0007】

また、ロータ５６の回転にともなってロータ５６の突極５６ｃも回転することから、ロータ５６のファン効果により隣接する二つの突極５６ｃ，５６ｃ間に収容された冷却空気はロータ５６の遠心力を受けてロータ５６の半径方向外方に移動する。この時、突極５６ｃの先端にポールシュー６０が取付けられ、またロータコイル５９の表面も凹凸に形成されている。これにより、冷却空気はポールシュー６０やロータコイル５９の凹凸と直交する方向に移動することとなってステータ５４に向かう方向に円滑に移動できず、前述のステータ５４の通風ダクト５４ｄに流入する冷却空気の量が制限されることとなる。

【0008】

しかも、前述のロータ５６の回転にともなって隣接する二つの突極５６ｃ，５６ｃ間の冷却空気は半径方向外方に移動するが、突極５６ｃとステータ５４の内壁部５４ｆとの間にエアギャップが形成されていることから、冷却空気の大部分はポールシュー６０の表面に沿って移動する。そのため、ステータ５４の近くでは冷却空気の半径方向外方の速度Ｖｐ２は極めて小さくなってしまう。この時、当該冷却空気の絶対速度Ｖｐ０はロータ５６の周速Ｖｐ１と前述の半径方向外方の移動速度Ｖｐ２との合成速度となるものの、ロータ５６の周速Ｖｐ１が半径方向の移動速度Ｖｐ２よりも極めて大きいことから、ロータ５６の周速方向とほぼ同方向に送り出される。そのため、突極５６ｃ、５６ｃ間の冷却空気はステータ５４に形成された半径方向に延びる通風ダクト５４ｄに斜め方向から流入することとなり、その流入量が減少する。

【0009】

これを防止するため、図１４に示すように特許文献１に記載された回転電気機械１０１の回転子（以下、ロータという）１０６が創案されている。このロータ１０６は、外周に複数個の磁極１０６ｇを有し、隣接する二つの磁極１０６ｇ，１０６ｇにより形成される空間を塞ぐようにガイドカバー１１６が取付けられている。また、このガイドカバー１１６は回転方向後方に位置する磁極１０６ｇとの間に冷却空気の噴出路１０６ｈが形成されるように取付けられており、この噴出路１０６ｈから冷却空気が回転方向後方に噴出されるように構成されている。この構成によれば、ロータ１０６の回転にともなってガイドカバー１１６に沿って移動する冷却空気の噴出速度が大きくなる上に、その噴出方向がロータ１０６の周速の影響を受けることから、当該冷却空気の噴出方向はステータ１０４の半径方向に近づくように変化する。

【0010】

しかしながら、当該冷却空気の噴出速度を増加させて、その移動方向をステータ１０４の半径方向に延びる通風ダクト１０４ｄに向かうように変えることができるものの、当該冷却空気の噴出量が前述の噴出路１０６ｈの開口面積により制限される。そのため、結局のところ冷却空気の流入量を増加させることが困難で、依然としてステータ１０４を十分に冷却できないという問題が生じている。しかも、前述の構成であれば、冷却空気の移動方向を変えるガイドカバー１１６の取付けに際して、ガイドカバー１１６をロータ１０６に取付ける固定部材と、隣接する二つの磁極１０６ｇの一方との間隙を確保するためのスペーサ１１７とが必要となっている。そのため、部品点数の増加を招くばかりか、ガイドカバー１１６を磁極１０６ｇの形状に合わせて加工しなければならず、装置のコストアップを招くという問題が発生している。

【0011】

本発明の目的は、上記問題を解消することであり、ロータの回転にともなってほぼ回転方向（円周方向）に移動する冷却空気の移動方向を半径方向外側に変えるファンブレードを部品点数の増加なしにロータに取付けることができ、安価にステータの冷却効果が得られる回転電気機械および当該回転電気機械のロータに付設可能なファンブレードを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の回転電気機械は、上記目的を達成するために、ステータコイルが巻回されるスロットを内周側に有するステータと、ロータコイルが巻回されかつ半径方向外方に延びる複数の突極を有して前記ステータ内に配置されるロータを備え、当該ロータに巻回される隣接する二つのロータコイルを押さえるコイル押さえを少なくとも１個配置し、このコイル押さえをボルトによりロータに一体に固定するとともに、このボルトに座金を兼用する板部およびロータの回転方向後方または回転方向前方に延びる羽部を持つファンブレードを組込むことを特徴としている。

【0013】

この構成によれば、ロータの回転にともなって半径方向外方に移動する冷却媒体の大部分はファンブレードの回転方向前方を通過する。これにより、当該冷却媒体はロータの回転方向後方または回転方向前方に案内されながら、その速度を低下させることなくステータの近くに達する。この時、ロータの周速の影響で、ファンブレードに沿って移動する冷却媒体の移動方向はロータの周速との合成速度となる。しかも、このようなファンブレードであれば突極間の開口を狭めることがなく、そこに存在する冷却媒体を適切な方向に設定することにより、冷却媒体をステータ側に案内することができる。そのため、前述の冷却媒体がロータの回転方向後方に移動する時には、冷却媒体の移動方向はロータが配置されるステータの半径方向に近くなるばかりか、冷却媒体がステータの内周近くで半径方向に噴出される。これにより、当該ステータの冷却したい部位に冷却媒体を適切に供給して、ステータを効率よく冷却することができる。

【0014】

また、前述の冷却媒体がロータの回転方向前方に移動する時には、ステータの周速に、ファンブレードにより生じる冷却媒体の周速方向成分が加わることとなる。そのため、ステータに対して冷却媒体の移動方向は大して変わらないとしても、冷却媒体が周速以上に加速されることでステータに多量に供給して、ステータを効率よく冷却することができる。

【0015】

しかも、冷却媒体の移動方向を変えるファンブレードは遠心力によるロータコイルの膨らみを押さえるためのコイル押さえをロータに取付けるボルトに座金として組込まれる。そのため、ファンブレードを取付けるための特別な固定部材が不要となり、部品点数を少なくして安価にステータの冷却効果が得られる回転電気機械を提供することができる。

【0016】

特に、ステータが半径方向に延びる通風ダクトを有する構造であり、ファンブレードがロータからステータに向かってギャップ中間位置を越えたステータの内周の近くにまで延びていることが望ましい。

【0017】

さらに、本発明に係るファンブレードはステータの冷却効果を倍増するために、ロータの回転方向後方側もしくは回転方向前方側に延びる複数の羽部を有することが望ましい。

【0018】

その他、本発明はロータの回転にともなってその半径方向に移動する冷却媒体の移動方向を変える種々の用途に適用するにあたり、座金を兼用する板部およびロータの回転方向後方もしくは回転方向前方に延びる羽部を持つファンブレードとして構成することが望ましい。

【0019】

また、他の構成に係る本発明の回転電気機械は、ステータコイルが巻回される磁極を内周側に有するステータと、ロータコイルが巻回されかつ半径方向外方に延びる複数の突極を有して前記ステータ内に配置されるロータとを備え、当該ロータに巻回される隣接する二つのロータコイルを押さえるコイル押さえを少なくとも１個配置し、このコイル押さえは隣接する二つの突極間にロータの全長方向に延びるように配置されるファンブレードのボルト取付用切欠内にて固定されるボルトとこれに螺合するナットとにより固定され、前記ファンブレードはロータの回転方向後方または回転方向前方に延びる羽部を持つことを特徴としている。

【0020】

このように構成しても、先に述べた回転電気機械と同様に、ロータの周速の影響で、ファンブレードに沿って移動する冷却媒体の移動方向はロータの周速との合成速度となるので、そこに存在する冷却媒体を適切な方向に設定することにより、冷却媒体をステータ側に案内することができる。そのため、前述の冷却媒体がロータの回転方向後方に移動する時には、冷却媒体の移動方向はロータが配置されるステータの半径方向に近くなるばかりか、冷却媒体がステータの内周近くで半径方向に噴出される。これにより、当該ステータの冷却したい部位に冷却媒体を適切に供給して、ステータを効率よく冷却することができる。

【0021】

この場合、ファンブレードはＴ型係止部を有し、このＴ型係止部をロータ基部に形成されるＴ型溝に挿通してファンブレードをロータに取付けることが望ましい。これにより、ファンブレードをロータ基部へ取付ける際には、Ｔ型係止部をＴ型溝に挿通するだけでよく、簡単な作業で済む。

【発明の効果】

【0022】

以上説明した本発明によれば、ロータの回転にともなって半径方向外方に移動する冷却媒体の速度を低下させることなく、その移動方向を変えるファンブレードを実質的な部品点数の増加なく、ロータに取付けることができ、安価にステータ冷却効果が得られる回転電気機械および当該ロータに付設可能なファンブレードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る回転電気機械の一例である同期機の要部を説明する説明図。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る同期機の概略構造を示す要部切欠き正面図。

【図3】図２のＡ−Ａ線に沿った要部拡大断面図。

【図4】図３の要部拡大断面図。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る同期機のロータに付設されるファンブレードの要部外観図。

【図6】本発明の第１の実施形態に係る同期機のロータに付設されるファンブレードの変形例を示す要部外観図。

【図7】本発明の第１の実施形態に係る同期機のロータに付設されるファンブレードの別の変形例を示す外観図。

【図8】本発明の第１の実施形態に係る同期機のロータに付設されるファンブレードのもう一つの変形例を示す外観図。

【図9】本発明の第１の実施形態に係るファンブレードの変形例を重ねて使用する応用例を示す要部断面図。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る回転電気機械の一例である同期機の要部を説明する説明図。

【図11】本発明の第２の実施形態に係るファンブレードの正面図。

【図12】図１０のＢ−Ｂ線に沿った要部拡大断面図。

【図13】従来の同期機を説明する要部説明図。

【図14】従来の同期機のロータにガイドカバーを取付けた状態を説明する要部断面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る回転電気機械の一例である同期機を図面に基づき説明する。

【0025】

図２および図３に示すように、１は発電機として使用される同期機であり、基台２にステータ取付台３が固定されている。このステータ取付台３は、その両端付近では横断面が小径のＵ字状をなしかつ中央付近では横断面が拡開されたＵ字状をなすＵ字部３ａを有している。また、このＵ字部３ａは両端部で円筒形状のステータ４を支持してこれと一体となるように固定され、同時に中央付近でステータ４の外周との間に冷却媒体の一例である冷却空気が通過する空気通過路４ａが形成されるように構成されている。

【0026】

前記ステータ４は、円板状の薄板を多数積層してなる積層筒部４ｂを複数個放射状に延びる複数のダクトピース４ｃを介して重ね合わせる構造となっている。これにより、隣接する積層筒部４ｂ、４ｂ間にはその半径方向に延びる通風ダクト４ｄが形成され、この通風ダクト４ｄを通過する冷却空気によりステータ４が冷却され、また通風ダクト４ｄを通過する冷却空気がステータ４の熱を吸収後、前述の空気通過路４ａから排出されるように構成されている。この円筒状のステータ４の内周側には、その全長にわたって放射状に延びる複数のスロット４ｅが設けられており、隣接する二つのスロット４ｅ，４ｅにより内壁部４ｆが形成されている。前記スロット４ｅには、内壁部４ｆを囲むように亀の甲形状に巻き上げられたステータコイル５が嵌入されており、このステータコイル５は絶縁処理され、また、前記ステータコイル５には交流電流（以下、電流という）が位相を変えて流れるように構成されている。

【0027】

前記ステータ５の内周側には、両端中央部から水平方向に延びるロータ軸６ａを有するロータ６が配置されており、このロータ６のロータ軸６ａは後記軸受ケース７により軸支され、しかも軸受ケース７から外部に露出するように配置されている。このロータ軸６ａにはそれぞれファン６ｂが取付けられており、ロータ軸６ａの回転にともなって、ロータ６の端面側から冷却空気がロータ６の内部に供給されるように構成されている。また、前記ロータ軸６ａの一方の端部には接合部（図示せず）が形成されており、外部からの回転を受けたり、外部に回転を伝達したりできるように構成されている。さらに、前記ロータ軸６ａの他方には本発明の同期機１が発電機として利用されることから、永久磁石発電ユニット８が付設されており、前述の接合部に外部から回転が加わると、永久磁石発電ユニット８が作動して補助発電が行われるように構成されている。

【0028】

前記ロータ６は、ロータ軸６ａを中心に直交する方向に延びる４個の突極６ｃ（部品番号は、１個のみ付す）を有し、各突極６ｃには絶縁処理されたロータコイル９が多層に巻回され、対向する一対の突極６ｃ，６ｃおよび隣接する突極６ｃ，６ｃがＮ極、Ｓ極をなすように構成されている。

【0029】

前記突極６ｃには、前記ロータコイル９がロータ６の回転時に生じる遠心力で突極６ｃから飛散しないように、絶縁板（図示せず）を介してポールシュー１０が取付けられている。さらに、隣接する二つの突極６ｃ，６ｃ間には各突極６ｃに巻回されるロータコイル９，９を押さえて遠心力による膨らみを防止するコイル押さえ１１が突極６ｃの延びる方向に所定間隔をおいて２個所に配置されており、これらがそれぞれボルト１２によりロ−タ６に一体に固定されている。これにより、ロータコイル９に遠心力が加わっても、ロータコイル９が遠心力により飛散しない構成が得られている。

【0030】

前記基台２には、前記ロータ軸６ａを露出させながらステータ取付台３およびロータ６の周囲を取り囲むように軸受ケース７が取付けられている。この軸受ケース７の上部にはトップカバー１３が取付けられており、これら軸受ケース７およびトップカバー１３により冷却空気循環空間が形成されている。前記トップカバー１３には空気冷却器１４が取付けられており、この空気冷却器１４の下方には前記ステータ取付台３の上部を囲む空気取込口１４ａが、また空気冷却器１４の上部には冷却空気を吐出する吐出口（図示せず）が設けられている。これにより、ステータ４に形成される通風ダクト４ｄを通過して発電機の熱を吸収した冷却空気が空気冷却器１４に取り込まれて、再び冷却された冷却空気が吐出口から前述の冷却空気循環空間に吐出される構成が得られる。

【0031】

前記軸受ケース７には、永久磁石発電ユニット８に冷却空気を送る空気ダクト８ａが設けられており、空気冷却器１４から吐出される冷却空気が永久磁石発電ユニット８内にも供給されるように構成されている。

【0032】

次に本発明の要部について説明する。本発明の要部は前述のロータ６の回転にともなって、隣接する二つの突極６ｃ，６ｃ間に収容される冷却空気がロータ６の遠心力によりその半径方向外方に移動する際に、その移動方向を変えるファンブレードにある。このファンブレードは、図４および図５に示すように座金を兼用する板部１５ａおよびロータ６の回転方向後方に延び、遠心ファンとして機能する羽部１５ｂからなっている。前記羽部１５ｂの先端はステータ４とロータ６との間のギャップ内にあって、ロータ６からステータ４に向かってギャップ中間位置を越えたステータ４の内周近くにまで延びている。これにより、隣接する二つの突極６ｃ，６ｃ間に収容される冷却空気の大部分が羽部１５ｂに沿ってロータ６の回転方向後方に案内されてファンブレード１５からステータ４の通風ダクト４ｄの入口に送り出され、ファンブレード１５がターボファンとして機能する。このファンブレード１５の板部１５ａには、前述する２個のコイル押さえ１１に対応する位置それぞれに下穴１５ｃが設けられ、この下穴１５ｃを利用して前記ファンブレード１５が前述のコイル押さえ１１を固定するボルト１２に組込まれ、２個のコイル押さえ１１，１１を跨ぐように固定されている。これにより、前記板部１５ａは座金の機能を果たし、羽部１５ｂは冷却空気の移動方向を変える機能を果たす。前記コイル押さえ１１と板部１５ａに設けられる下穴１５ｃとは２個に限定されるものではなく、１個でもよく、また３個以上であってもよい。また、前記ファンブレード１５の板厚は１．０〜１６ｍｍの間の値であればよい。

【0033】

上記同期機において、図１に示すようにファンブレード１５がロータ６からステータ４に向かってギャップ中間位置を越えたステータ４の内周近くにまで延びていることから、ロータ６の回転にともなって半径方向外方に移動する冷却空気の大部分はファンブレード１５の回転方向前方を円滑に通過する。これにより、当該冷却空気はロータ６の回転方向後方に案内されながら、ステータ４の通風ダクト４ｄの入口近くに達する。この時、冷却空気の半径方向外方の速度の低下はない。

【0034】

また、前記ファンブレード１５に案内される冷却空気の絶対速度Ｖ０はロータ６の周速Ｖ１の影響を受けることから、当該冷却空気の移動速度Ｖ２とロータ６の周速Ｖ１との合成速度となる。そのため、前述の冷却空気がロータ６の回転方向後方に移動する時には、冷却空気の移動方向がステータ４の半径方向に近くなる。これにより、ロータ６が配置されるステータ４には半径方向に延びる通風ダクト４ｄが設けられていることから、冷却空気はこの通風ダクト４ｄに向かって移動することができ、ロータ６のファン効果を高めて、ステータ４を効率よく冷却し、同期機１の絶縁の信頼性を向上させることができる。この時、当該冷却空気の移動方向を変えるファンブレード１５は遠心力によるロータコイル９の膨らみを防止するために設けられるコイル押さえ１１の固定用のボルト１２に座金として組込まれている。そのため、ファンブレード１５を取付けるための特別な固定部材が不要となり、部品点数の増加を招くことなく、安価に冷却効果が得られる回転電気機械を提供することができる。

【0035】

また、本発明に係るファンブレード１５は先端がステータ４の近くに達しかつ出口角度θが１５°から１７５°の範囲とする羽部１５ｂを有しておればよい。この出口角度θは、ロータ６の周速度を考慮して、冷却空気がステータ４の通風ダクト４ｄへ流れ易くなって通風ダクト４ｄの入口での流体損失が極力小さくなるよう適宜選択される。この一例として、ファンブレード１５は図６に示すように回転方向前方に延びる羽部１５ｂ１を有することにより、シロッコファンとして機能する構成であってもよい。この場合、ロータ（図示せず）の回転にともなって半径方向外方に移動する冷却空気はファンブレード１５の回転方向前方を通過しながら、ロータの回転方向前方に案内される。この時、前述の冷却空気がロータの回転方向前方に移動する時には、その絶対速度Ｖ００はその移動速度Ｖ２２と、ステータの周速Ｖ１１との合成速度、すなわち周速Ｖ１１にファンブレード１５に沿って案内される冷却空気の移動速度Ｖ２２の周速方向成分Ｖ２２ｘが加わることとなる。そのため、前述の場合と同様にロータが配置されるステータに通風ダクトが設けられている場合には、冷却空気が多量に通風ダクトに向かって移動することができ、ステータを効率よく冷却することができる。

【0036】

本発明に係るファンブレード１５の別の変形例として、ファンブレード１５の板部１５ａ２は図７に示すようにボルトが挿通される下穴１５ｃ２付近のみとし、しかもこれを羽部１５ｂ２に対して鋭角に折り曲げておいてもよい。この場合、羽部１５ｂ２がロータの中心近くから冷却空気を案内できるので、冷却空気の移動方向を円滑に変えることができる。

【0037】

本発明に係るファンブレードのもう一つの変形例として、ファンブレード１５の板部１５ａ３は図８に示すようにボルトが挿通される下穴１５ｃ３付近のみとし、しかもこれを羽部１５ｂ３に対して鈍角に折り曲げておいてもよい。この場合も同様に、羽部１５ｂ３がロータの中心近くから冷却空気を案内できるので、冷却空気の移動方向を円滑に変えることができる。

【0038】

本発明に係るファンブレード１５のその他の変形例として、ロータ６の回転方向後方側または回転方向前方側に延びる複数の羽部（図示せず）を有する構成であってもよい。また、複数の羽部は１枚のファンブレード１５に設けられる必要はなく、図７および図８に示す前述の二つの変形例に記載のファンブレード１５、１５を、図９に示すように重ね合わせて複数の羽部１５ｂ２，１５ｂ３が構成されてもよい。これらの場合、ファンブレード１５により移動方向を変える冷却空気の量が倍増し、ステータの冷却効果を倍増させることができる。

【0039】

本発明は、回転電気機械に限定されるものではなく、ロータ６に付設されるファンブレード１５（図１参照）であって、座金を兼用する板部１５ａおよびロータ６の回転方向後方もしくは回転方向前方に延びる羽部１５ｂを持つファンブレード１５であればよい。この場合、ファンブレード１５はロータ６の回転にともなってその半径方向に移動する冷却空気の移動速度を低下させることなく、当該冷却空気の移動方向を変えることができるばかりか、ロータ６の任意の個所に部品を取付ける際の座金を兼用することができる。
（第２の実施形態）

【0040】

本発明の第２の実施形態に係る回転電気機械の一例である同期機を図面に基づき説明する。図１０および図１２に示す同期機３１は、ステータコイル５が巻回されるスロット４ｅを内周側に有するステータ４と、ロータコイル９が巻回されかつ半径方向外方に延びる複数の突極６ｃ，６ｃを有して前記ステータ４内に配置されるロータ６とを備える同期機である。この同期機３１と第１の実施形態の同期機１とは、ファンブレード４５を取付けるための構造において相違するのみであるので、相違点であるファンブレード４５の取付構造についてのみ説明する（第１の実施形態に係る同期機１と同一の部品については、同一符号を付して説明を省略する）。前記ロータ６の隣接する二つの突極６ｃ，６ｃ間に位置するロータ基部３６ｄには、ロータ６の軸心に沿った全長方向に延びるＴ型溝３６ｅが設けられている。また、前記ロータ基部３６ｄには、Ｔ型溝３６ｅに対応するＴ型係止部４５ｄを備えるファンブレード４５がそのＴ型係止部４５ｄをＴ型溝３６ｅに挿通させて取付けられている。これにより、ファンブレード４５をロータ基部３６ｄへ取付ける際には、Ｔ型係止部４５ｄをＴ型溝３６ｅに挿通するだけでよく、簡単な作業で済む。

【0041】

前記ファンブレード４５は、図１１および図１２に示すようにＴ型係止部４５ｄに連なりかつロータ６の半径方向に延びる板部４５ａとこの板部４５ａに連なる羽部４５ｂとを備えている。前記羽部４５ｂは、基本形状において第１の実施形態の羽部１５ｂと同一断面形状をなしており、しかも後記コイル押さえ４１が位置できるようにこれに対応する個所が切り取られている。これにより、ファンブレード４５はコイル押さえ４１に対応する３カ所の位置に板部４５ａのみとなるボルト取付用切欠４５ｅを有する構造をなしている。なお、ファンブレード４５は３個のコイル押さえ４１に対応するように構成されているが、コイル押さえ４１は少なくとも１個あればよく、ファンブレード４５はこれに対応する数だけ設ける構成であってもよい。

【0042】

前記ファンブレード４５は、ボルト取付用切欠４５ｅ内にそれぞれコイル押さえ４１を取付けるためのスタッドボルト４２を各２本有している。このスタッドボルト４２の一端には、割溝４２ａが形成されており、この割溝４２ａに前記ファンブレード４５のボルト取付用切欠４５ｅ内に位置する板部１５ａが嵌合して、これらが溶接等の固定手段により固定されている。また、このスタッドボルト４２の一端はその固定側においてはロータコイル９との間隙が十分に保たれる位置となるように設定されており、スタッドボルト４２を経由して隣接する二つのロータコイル９，９が短絡しないように配慮されている。

【0043】

前記コイル押さえ４１は、それぞれ前記スタッドボルト４２が挿通可能な通孔４１ａを有している。この通孔４１ａには、前記ファンブレード４５のＴ型係止部４５ｄがロータ基部３６ｄの端面からＴ型溝３６ｅに挿通される時にコイル押さえ４１に対応する位置で半径方向に直立するスタッドボルト４２が挿入されている。このスタッドボルト４２は、コイル押さえ４１の上面から突出ており、このスタッドボルト４２にナット４６を螺合させてナット４６とともにコイル押さえ４１がロータ６と一体となってロータコイル９を押圧するように構成されている。

【0044】

上記同期機３１において、隣接する二つのロータコイル９，９を押さえるコイル押さえ４１は、隣接する二つの突極６ｃ，６ｃ間でファンブレード４５のボルト取付用切欠４５ｅ内にて固定されるスタッドボルト４２とこれに螺合するナット４６とにより固定される。また、前記ファンブレード４５は、ロータ６の回転方向後方または回転方向前方に延びる羽部４５ｂ（ロータ６の回転方向前方に延びる羽部は図示しないが、第１の実施形態の羽部１５ｂや１５ｂ１と同形状である）を持っている。この構成により、第１の実施形態の同期機１と同様に、ロータ６の周速の影響で、ファンブレード４５に沿って移動する空気の移動方向はロータ６の周速との合成速度となるので、そこに存在する空気を適切な方向に設定することにより、空気をステータ４側に案内することができる。そのため、前述の空気がロータ６の回転方向後方に移動する時には、空気の移動方向はロータ６が配置されるステータ４の半径方向に近くなるばかりか、空気がステータ４の内周近くで半径方向に噴出される。これにより、当該ステータ４の冷却したい部位に空気を適切に供給して、ステータ４を効率よく冷却することができる。しかも、スタッドボルト４２と隣接のロータコイル９，９との間隙も確保されているので、ロータコイル９，９間の短絡の恐れも解消し、ロータコイル９，９を一部削り取る加工を行なう必要もなくなる。

【0045】

なお、本発明の各部の具体的な構成は上述した第１の実施形態および第２の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0046】

１…同期機
４…ステータ
４ｄ…通風ダクト
５…ステータコイル
６…ロータ
６ｃ…突極
９…ロータコイル
１１…コイル押さえ
１２…ボルト
１５…ファンブレード
１５ａ…板部
１５ｂ…羽部
３１…同期機
３６ｄ…ロータ基部
３６ｅ…Ｔ型溝
４１…コイル押さえ
４２…スタッドボルト
４５…ファンブレード
４５ｂ…羽部
４５ｄ…Ｔ型係止部
４５ｅ…ボルト取付用切欠
４６…ナット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】