特許 6867970 突極形回転電機および回転子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6867970

(24)【登録日】2021年4月13日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】突極形回転電機および回転子

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/24 20060101AFI20210426BHJP

【ＦＩ】

   H02K3/24 P

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-55931(P2018-55931)

(22)【出願日】2018年3月23日

(65)【公開番号】特開2019-170062(P2019-170062A)

(43)【公開日】2019年10月3日

【審査請求日】2019年7月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 竜馬

【審査官】 宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０５０９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１１２０４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−３０９９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０９８２４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭６０−０３１１５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５２−１４９３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５８１８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【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取り付けられて周方向に互いに間隔をおいて配され前記軸方向に延びた複数の鉄心突極部が形成された回転子鉄心と、前記回転子鉄心に巻回された回転子巻線導体を有する回転子巻線と、前記回転子巻線導体を保持する巻線導体保持構造と、を有する回転子と、
前記回転子鉄心の径方向外側に前記回転子鉄心を囲むように設けられた固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
前記回転子鉄心を挟んで前記ロータシャフトの前記軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受と、
を備える突極形回転電機であって、
前記巻線導体保持構造は、
前記複数の鉄心突極部のそれぞれとその周方向の両側に配された前記回転子巻線導体の径方向外側に配されて径方向外側への遠心力に抗する複数のポールヘッドと、
前記複数の鉄心突極部の互いに隣接する同士に挟まれた周方向区画空間内に配された２つの前記回転子巻線導体の互いに対向する側面の外側に前記軸方向に互いに間隔をおいて配された複数のコイルブラケットと、
前記コイルブラケットを前記回転子鉄心に固定する複数のボルトと、
を具備し、
前記コイルブラケットには、冷却用気体の前記軸方向の通過を可能とする冷却用気体軸方向流通路が形成されており、
前記回転子は、前記回転子鉄心に対して前記軸方向の両側で前記ロータシャフトに配されて、前記軸方向に沿って前記回転子鉄心側に冷却用気体を駆動する二つのファンを有し、
二つの前記ファンのうちの一方と前記周方向区画空間の前記軸方向の中心位置との間と、二つの前記ファンのうちの他方と前記中心位置との間とに、互いに同じ数の複数の前記コイルブラケットが配され、
前記中心位置には、前記コイルブラケットが配されておらず、
二つの前記ファンによって駆動された前記冷却用気体が、前記中心位置に対して前記軸方向の両側から前記中心位置に向かって進み、前記中心位置で互いに衝突し、前記周方向区画空間から前記径方向外側に流出する、ことを特徴とする突極形回転電機。

【請求項2】

前記コイルブラケットは、
前記周方向区画空間の周方向の中央に配されて前記ボルトのボルト孔が形成された中央部と、
前記中央部から周方向の両側に延びて前記互いに対向する前記回転子巻線導体のそれぞれに対応する周方向の部分である２つの押さえ翼と、
を有し、
前記２つの押さえ翼のそれぞれには、冷却用気体軸方向流通路としての通風孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の突極形回転電機。

【請求項3】

前記コイルブラケットは、
前記周方向区画空間の周方向の中央に配された前記ボルトのボルト孔が形成された中央部と、
前記互いに隣接する前記回転子巻線導体のそれぞれに対応するように前記中央部から周方向の両側に延びて周方向の部分である２つの押さえ翼と、
を有し、
前記中央部と前記２つの押さえ翼は互いに相俟って、前記固定子鉄心の径方向内側との間で、冷却用気体軸方向流通路としての開放空間を形成していることを特徴とする請求項１に記載の突極形回転電機。

【請求項4】

前記コイルブラケットは、前記中央部に設けられた中間ブレードをさらに有することを特徴とする請求項３に記載の突極形回転電機。

【請求項5】

前記コイルブラケットは、前記２つの押さえ翼同士を結合する補強部材をさらに有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の突極形回転電機。

【請求項6】

前記ファンは、軸流ファンであり、前記ロータシャフトに取り付けられたファンディスクと、前記ファンディスクの径方向外側に取り付けられた複数のファンブレードとを有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の突極形回転電機。

【請求項7】

前記回転子は、前記複数の鉄心突極部の互いに隣接する同士に挟まれたそれぞれの周方向区画空間において互いに隣接する前記回転子巻線導体の互いに対向する側の側面を囲むように前記軸方向に延びて前記コイルブラケットの径方向内側に配された巻線導体側部板をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の突極形回転電機。

【請求項8】

突極形回転電機の回転子であって、
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取付けられて周方向に互いに間隔をおいて前記軸方向に延びた複数の鉄心突極部が形成された回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に巻回された回転子巻線と、
前記回転子鉄心に対して前記軸方向の両側で前記ロータシャフトに配されて、前記軸方向に沿って前記回転子鉄心側に冷却用気体を駆動する二つのファンと、
を具備し、
前記回転子巻線は、
前記複数の鉄心突極部のそれぞれに巻回された回転子巻線導体と、
前記複数の鉄心突極部の互いに隣接する同士に挟まれたそれぞれの周方向区画空間において互いに隣接する前記回転子巻線導体の２つの径方向外側を囲むように配されて前記軸方向に延びる巻線導体側部板と、
前記周方向区画空間の前記軸方向に互いに間隔をあけて配されて、前記巻線導体側部板の幅に対応した幅を有して前記巻線導体側部板に密着して設けられた複数のコイルブラケットと、
前記コイルブラケットを前記回転子鉄心に固定する複数のボルトと、
を具備し、
前記コイルブラケットは、前記軸方向の冷却用気体が通過可能に形成され、
二つの前記ファンのうちの一方と前記周方向区画空間の前記軸方向の中心位置との間と、二つの前記ファンのうちの他方と前記中心位置との間とに、互いに同じ数の複数の前記コイルブラケットが配され、
前記中心位置には、前記コイルブラケットが配されておらず、
二つの前記ファンによって駆動された前記冷却用気体が、前記中心位置に対して前記軸方向の両側から前記中心位置に向かって進み、前記中心位置で互いに衝突し、前記周方向区画空間から前記径方向外側に流出する、ことを特徴とする回転子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転子には突極形回転電機およびその回転子に関する。

【背景技術】

【0002】

巻線型回転電機は、回転子および固定子を備えており、回転子には回転子巻線が設けられている。巻線形回転電機としては、たとえば、巻線型誘導回転電機、あるいは同期回転電機がある。巻線型回転電機の回転子の形状としては、一般的には、円筒形および突極形がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−４２５０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

突極形回転電機においては、ロータシャフトとともに回転する回転子巻線導体の遠心力に起因する飛び出しを防止するために、回転子巻線導体をロータシャフト側に確実に固定するための固定用の部材が設けられる。

【0005】

固定用の部材により、コイル導体で生じたジュール熱の除去を確実に行う必要があるという課題が生じている。

【0006】

そこで、本発明は、突極形回転電機において、回転子巻線導体の冷却をより確実に行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の目的を達成するため、本発明は、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取り付けられて周方向に互いに間隔をおいて配され前記軸方向に延びた複数の鉄心突極部が形成された回転子鉄心と、前記回転子鉄心に巻回された回転子巻線導体を有する回転子巻線と、前記回転子巻線導体を保持する巻線導体保持構造と、を有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に前記回転子鉄心を囲むように設けられた固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記回転子鉄心を挟んで前記ロータシャフトの前記軸方向の両側で前記ロータシャフトを回転可能に支持する２つの軸受と、を備える突極形回転電機であって、前記巻線導体保持構造は、前記複数の鉄心突極部のそれぞれとその周方向の両側に配された前記回転子巻線導体の径方向外側に配されて径方向外側への遠心力に抗する複数のポールヘッドと、前記複数の鉄心突極部の互いに隣接する同士に挟まれた周方向区画空間内に配された２つの前記回転子巻線導体の互いに対向する側面の外側に前記軸方向に互いに間隔をおいて配された複数のコイルブラケットと、前記コイルブラケットを前記回転子鉄心に固定する複数のボルトと、を具備し、前記コイルブラケットには、冷却用気体の前記軸方向の通過を可能とする冷却用気体軸方向流通路が形成されており、前記回転子は、前記回転子鉄心に対して前記軸方向の両側で前記ロータシャフトに配されて、前記軸方向に沿って前記回転子鉄心側に冷却用気体を駆動する二つのファンを有し、二つの前記ファンのうちの一方と前記周方向区画空間の前記軸方向の中心位置との間と、二つの前記ファンのうちの他方と前記中心位置との間とに、互いに同じ数の複数の前記コイルブラケットが配され、前記中心位置には、前記コイルブラケットが配されておらず、二つの前記ファンによって駆動された前記冷却用気体が、前記中心位置に対して前記軸方向の両側から前記中心位置に向かって進み、前記中心位置で互いに衝突し、前記周方向区画空間から前記径方向外側に流出する、ことを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、突極形回転電機の回転子であって、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取付けられて周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びた複数の鉄心突極部が形成された回転子鉄心と、前記回転子鉄心に巻回された回転子巻線と、前記回転子鉄心に対して前記軸方向の両側で前記ロータシャフトに配されて、前記軸方向に沿って前記回転子鉄心側に冷却用気体を駆動する二つのファンと、を具備し、前記回転子巻線は、前記複数の鉄心突極部のそれぞれに巻回された回転子巻線導体と、前記複数の鉄心突極部の互いに隣接する同士に挟まれたそれぞれの周方向区画空間において互いに隣接する前記回転子巻線導体の２つの径方向外側を囲むように配されて前記軸方向に延びる巻線導体側部板と、前記周方向区画空間の前記軸方向に互いに間隔をあけて配されて、前記巻線導体側部板の幅に対応した幅を有して前記巻線導体側部板に密着して設けられた複数のコイルブラケットと、前記コイルブラケットを前記回転子鉄心に固定する複数のボルトと、を具備し、前記コイルブラケットは、前記軸方向の冷却用気体が通過可能に形成され、二つの前記ファンのうちの一方と前記周方向区画空間の前記軸方向の中心位置との間と、二つの前記ファンのうちの他方と前記中心位置との間とに、互いに同じ数の複数の前記コイルブラケットが配され、前記中心位置には、前記コイルブラケットが配されておらず、二つの前記ファンによって駆動された前記冷却用気体が、前記中心位置に対して前記軸方向の両側から前記中心位置に向かって進み、前記中心位置で互いに衝突し、前記周方向区画空間から前記径方向外側に流出する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、突極形回転電機において、回転子巻線導体の冷却をより確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る突極形回転電機の構成を示す縦断面図である。

【図2】第１の実施形態に係る突極形回転電機の回転子の構成を示す図３のＩＩ−ＩＩ線矢視横断面図である。

【図3】第１の実施形態に係る突極形回転電機の回転子の構成を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視平面図である。

【図4】第１の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図である。

【図5】第１の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す正面図である。

【図6】第１の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す側面図である。

【図7】第１の実施形態に係る回転子のファンブレードを中心にファンの一部を示す部分平面図である。

【図8】第１の実施形態に係る回転子のファンブレードを中心にファンの一部を示す図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視部分正面図である。

【図9】第１の実施形態に係る回転子のファンブレードを中心にファンの一部を示す図７のＩＸ−ＩＸ矢視部分側面図である。

【図10】第２の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図である。

【図11】第２の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す正面図である。

【図12】第２の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す側面図である。

【図13】第３の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図である。

【図14】第３の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す正面図である。

【図15】第３の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す側面図である。

【図16】第４の実施形態に係る突極形回転電機の回転子の構成を示す図１７のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視横断面図である。

【図17】第４の実施形態に係る突極形回転電機の回転子の構成を示す図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線矢視平面図である。

【図18】第４の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図である。

【図19】第４の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す正面図である。

【図20】第４の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明に係る突極形回転電機および回転子について説明する。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。

【0012】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る突極形回転電機の構成を示す縦断面図である。突極形回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、軸受３０、フレーム４０、および軸受ブラケット４５を有する。

【0013】

回転子１０は、ロータシャフト１１、回転子鉄心１２、回転子巻線１３、ファン１５、および巻線導体保持構造１００（図２）を有する。ロータシャフト１１は、軸方向に延びて、両側を２つの軸受３０により回転可能に支持されている。回転子鉄心１２は、ロータシャフト１１の径方向外側に取り付けられている。回転子鉄心１２には、回転子巻線１３が巻回されており、通常は、回転子１０側に回転磁界を形成する。回転子１０については、後に、図２以下を引用しながら詳細を説明する。

【0014】

固定子２０は、固定子鉄心２１および固定子巻線２２を有する。固定子鉄心２１は、空隙１８を介して回転子鉄心１２の径方向外側に配されており、円筒形状である。固定子巻線２２は、固定子鉄心２１の径方向内側の表面近傍に形成され周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びた複数の固定子スロット（図示せず）内を貫通している。

【0015】

フレーム４０は、固定子２０の径方向の外側に配され、回転子鉄心１２および固定子２０を収納する。フレーム４０の軸方向の両端は、軸受ブラケット４５によりそれぞれ閉止されている。それぞれの軸受３０は、軸受ブラケット４５により固定支持されている。

【0016】

図２は、第１の実施形態に係る突極形回転電機の回転子の構成を示す図３のＩＩ−ＩＩ線矢視横断面図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視平面図である。なお、以下の説明では、回転子１０を構成する各部分が、組み立てられた状態にあるものとして、その構成等を説明する。その際、回転子１０の軸方向をｚ方向、回転子１０の径方向をｒ方向、回転子の周方向をθ方向と呼ぶこととする。また、それぞれの設置状態については、上下の区別はないが、図３および後述する図４以下では、平面図、正面図、および側面図として表示している。

【0017】

回転子鉄心１２は、たとえば軸方向に電磁鋼板を積層した積層構造となっている。あるいは、塊状回転子の場合は、一体で形成されている。

【0018】

回転子１０は、ロータシャフト１１上に、回転子鉄心１２を挟んでｚ方向の両側に設けられた２つのファン１５を有する。ファン１５は、ロータシャフト１１と同軸の円板状のファンディスク１５ａと、ファンディスク１５ａの径方向外側表面にθ方向に互いに等間隔に取り付けられた複数のファンブレード１５ｂを有する。ファン１５は、回転子鉄心１２側と逆方向すなわち軸受３０側から冷却用気体を吸い込んで、軸方向に沿って冷却用気体を回転子鉄心１２側に駆動する。ファンディスク１５ａおよびファンブレード１５ｂは、ファン１５が軸流ファンとして機能するように形成されている。また、ファンディスク１５ａの外径は、ファンブレード１５ｂの径方向の位置が、後述する周方向区画空間１２ｂの径方向の範囲にほぼ対応する範囲にあるように形成されている。

【0019】

突極形回転電機２００においては、回転子鉄心１２には、θ方向に互いに間隔をあけてｚ方向に延びた複数の鉄心突極部１２ａが形成されている。鉄心突極部１２ａは、それぞれほぼ直方体形状である。図２では、鉄心突極部１２ａが、４つ形成されている場合を示している。複数の鉄心突極部１２ａのθ方向に互いに隣接する同士は、それらが挟むことにより、ｒ方向内側には軸中心に向いた直角の凸部を形成する２つの鉄心突極部１２ａのそれぞれの側面とｒ方向外側には断面が円弧状であり軸方向に延びた仮想的な曲面とに囲まれた周方向区画空間１２ｂを形成する。周方向区画空間１２ｂは、周方向に互いに間隔をもって４つ形成されている。

【0020】

鉄心突極部１２ａの周方向の両側には、軸方向に沿って回転子巻線導体１３ａが配されている。複数の回転子巻線導体１３ａは、回転子鉄心１２の軸方向の両外側で、互いに結合し、あるいは、励磁回路（図示せず）や励磁回路との接続電線等と結合する。ここで、回転子巻線導体１３ａのそれぞれは、単一の導体の場合もあり、あるいは、複数の導体が並列に束ねられている場合もある。これらを、まとめて、１つの回転子巻線導体１３ａと呼ぶこととする。

【0021】

巻線導体保持構造１００は、ポールヘッド１０５、巻線導体側部板１１０、押さえ板１１５、コイルブラケット１３０、およびボルト１２０を有する。

【0022】

鉄心突極部１２ａの径方向外側には、それぞれ、ポールヘッド１０５が設けられている。ポールヘッド１０５は、鉄心突極部１２ａおよびそのθ方向の両側に配された回転子巻線導体１３ａのｒ方向外側を塞ぐように配されている。ポールヘッド１０５は、回転子巻線導体１３ａに作用する径方向外側への遠心力に抗するよう、ボルト等（図示しない）で回転子鉄心１２に固定されている。

【0023】

図３の破線矢印は、回転する回転子鉄心１２からみた冷却用気体の流れＦ１ないし流れＦ３を示している。冷却用気体の流れについては、図６までの説明を終えた後に述べる。

【0024】

巻線導体側部板１１０は、後述するコイルブラケット１３０よりも軸方向にやや長い板状であり、幅方向の中央で曲げられている。鉄心突極部１２ａが４つの場合は、図２に示すように、折り曲げの角度は９０度である。鉄心突極部１２ａが５つ以上の場合は、折り曲げの角度は９０度未満、すなわち鋭角となる。巻線導体側部板１１０は、折り曲げられて形成された２つの面のそれぞれを、同一の周方向区画空間１２ｂ内に配された２つの回転子巻線導体１３ａのそれぞれの互いに対向する側の側面のθ方向の外側に沿うようにして、配されている。

【0025】

巻線導体側部板１１０は、軸方向に互いに間隔をおいて配されてロータシャフト１１に形成されたねじ穴１１ｂと螺合してロータシャフト１１に固定されているボルト１２０により、それぞれ、径方向外側への移動を拘束されている。ボルト１２０は、コイルブラケット１３０を介して、間接的に巻線導体側部板１１０を拘束している。

【0026】

複数のコイルブラケット１３０は、それぞれの周方向区画空間１２ｂ内で、軸方向に互いに間隔をおいて配されている。それぞれのコイルブラケット１３０は、巻線導体側部板１１０の径方向外側に設けられており、ボルト１２０により、ロータシャフト１１に向けて締め付けられている。この結果、巻線導体側部板１１０が、回転子巻線導体１３ａをロータシャフト１１側に締め付けており、この締め付け力の回転子巻線導体１３ａの側部に垂直な方向の成分が、回転子巻線導体１３ａを鉄心突極部１２ａ側に押し付けている。

【0027】

それぞれのコイルブラケット１３０には、軸方向に貫通する２つの通風孔１３５が形成されている。コイルブラケット１３０の詳細については、図４ないし図６を引用しながら説明する。

【0028】

巻線導体側部板１１０は、絶縁機能を有するように、絶縁材料を用いる。

【0029】

なお、元々、回転子巻線導体１３ａ自体が剛性を有しており、遠心力による荷重は、コイルブラケット１３０とボルト１２０が担っていることから、巻線導体側部板１１０の構造部材としての機能については、要求されない。

【0030】

図４は、第１の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図である。図５は、正面図である。また、図６は、側面図である。

【0031】

コイルブラケット１３０は、一体に形成され、中央部１３１および中央部１３１のθ方向の両側にそれぞれ配された押さえ翼１３３を有する。コイルブラケット１３０は、全体としてほぼ二等辺三角形に近い断面形状を有し、その中央部１３１および２つの押さえ翼１３３の巻線導体側部板１１０に対向する部分に、巻線導体側部板１１０に密着するように形成された押さえ面１３４を有する。したがって、中央部１３１が、巻線導体側部板１１０の折れ曲がり部に密着するように対向している。

【0032】

コイルブラケット１３０の中央部１３１には、ｒ方向に貫通するボルト孔１３２が２つｚ方向に並んで形成されている。押さえ翼１３３は、中央部１３１のｚ方向の両端部を除いた部分からθ方向に張り出している。押さえ翼１３３は、ほぼ三角形の断面形状を有する。コイルブラケット１３０が配されている箇所を冷却用気体がｚ方向に通過可能とするための冷却用気体軸方向流通路１８０として、それぞれの押さえ翼１３３にはｚ方向に貫通する通風孔１３５が形成されている。図５では、通風孔１３５の断面が三角形の場合を例にとって示しているが、これに限定されな。たとえば、他の多角形あるいは楕円形形状でもよい。あるいは、剛性に余裕を持たせるため小さい複数の孔が形成されていてもよい。

【0033】

図７は、第１の実施形態に係る回転子のファンブレードを中心にファンの一部を示す部分平面図、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視部分正面図、また、図９は、図７のＩＸ−ＩＸ矢視部分側面図である。

【0034】

ファンブレード１５ｂは、ファンディスク１５ａに溶接またはロー付により取り付けられている。

【0035】

図３を用いて、本実施形態による回転子１０の作用を説明する。回転子１０の回転に従って、ファン１５は、回転子鉄心１２の軸方向の反対側の冷却用気体を、回転子鉄心１２側に軸方向に沿って流れるように駆動する。

【0036】

ファン１５および回転子鉄心１２は、同一の周速度で回転しており、また、ファン１５が配されている径方向の範囲と、周方向区画空間１２ｂの径方向の範囲とはほぼ等しいので、これらの位置では互いに同程度の周速を有する。すなわち、ファン１５と周方向区画空間１２ｂとは、相対的に、周方向の速度成分の差はほぼゼロである。この結果、ファンブレード１５ｂから周方向区画空間１２ｂに向かっての冷却用気体の流れＦ１が軸方向に沿った流れである場合は、周方向区画空間１２ｂ内でも、ｒ方向への遠心力は働くが、ほぼ軸方向に向かった流れＦ２となる。

【0037】

流れＦ２に沿って進む冷却用気体は、コイルブラケット１３０に到達し、軸方向に形成された流路である通風孔１３５を通過し、軸方向の流れＦ３に沿って、周方向区画空間１２ｂの軸方向の中心位置に向かって進む。軸方向の反対側から周方向区画空間１２ｂに流入した冷却用気体も同様に、周方向区画空間１２ｂの軸方向の中心位置に向かって進む。周方向区画空間１２ｂの軸方向の中心位置に向かって両側から進んだ冷却用気体は、互いに衝突して、径方向外側に向かう流れに沿って、周方向区画空間１２ｂから径方向外側に流出する。

【0038】

このように、周方向区画空間１２ｂに流入した冷却用気体は、周方向区画空間１２ｂの全ての軸方向の範囲を流れる。

【0039】

従来のコイルブラケットには、軸方向の流路が形成されていないので、回転子鉄心の軸方向の外側から周方向区画空間に流入した冷却用気体は、コイルブラケットより軸方向の内側に流れることなく、周方向区画空間から径方向外側に流出することになる。

【0040】

回転子巻線導体１３ａにおいて発生した熱は、回転子巻線導体１３ａの径方向外側のポールヘッド１０５側に熱伝導により移動しポールヘッド１０５の表面から冷却用気体に移動するとともに、回転子巻線導体１３ａの側部からも巻線導体側部板１１０側に移動し、その表面から冷却用気体に移動する。

【0041】

本実施形態に係る回転子においては、冷却用気体は、周方向区画空間１２ｂの軸方向の全領域に亘り流れるため、回転子巻線導体１３ａの冷却をより確実に行うことができる。

【0042】

［第２の実施形態］
図１０は、第２の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図であり、図１１は正面図であり、図１２は側面図である。

【0043】

本第２の実施形態に係る回転子１０は、第１の実施形態におけるコイルブラケット１３０に代えて、コイルブラケット１４０を有する。それ以外は、第１の実施形態と同様である。

【0044】

コイルブラケット１４０は、一体に形成され、中央部１４１および中央部１４１のθ方向の両側にそれぞれ配された押さえ翼１４３を有する。コイルブラケット１４０は、その中央部１４１および２つの押さえ翼１４３の巻線導体側部板１１０に対向する部分に、巻線導体側部板１１０に密着するように形成された押さえ面１４４を有する。

【0045】

中央部１４１には、ｒ方向に貫通するボルト孔１４２が２つｚ方向に並んで形成されている。押さえ翼１４３は、中央部１４１のｚ方向の両端部を除いた部分からθ方向に張り出している。押さえ翼１４３は、ほぼ長方形の平板状である。

【0046】

コイルブラケット１４０が配されている箇所を冷却用気体がｚ方向に通過するための冷却用気体軸方向流通路１８０として、中央部１４１と２つの押さえ翼１４３とが互いに相俟って、固定子鉄心２１の径方向内内側との間で開放空間１４５を形成している。

【0047】

本実施形態に係る回転子１０におけるコイルブラケット１４０の場合は、冷却用気体軸方向流通路１８０としての開放空間１４５の軸方向の流路断面積を大きく確保することができる。

【0048】

［第３の実施形態］
図１３は、第３の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図であり、図１４は正面図であり、また、図１５は側面図である。本実施形態は、第２の実施形態の変形である。本第３の実施形態に係る回転子１０は、第２の実施形態に係る回転子１０のコイルブラケット１４０に、さらに補強部材１４６が設けられている。補強部材１４６は、たとえば、図１３等に示すような丸棒でもよいし、角棒でもよい。

【0049】

互いに同一の周方向区画空間１２ｂ内にある２つの回転子巻線導体１３ａに作用する遠心力は、それぞれ、コイルブラケット１４０に向かう周方向の成分を有する。これらの周方向成分は、コイルブラケット１４０を周方向の両側から挟み付けるように作用するため、この力が大きな場合には、補強部材１４６を設けるものである。

【0050】

本実施形態に係る回転子１０におけるコイルブラケット１４０の場合は、補強部材１４６を設けることにより、コイルブラケット１４０の剛性を向上させることができる。あるいは、補強部材１４６を設けることにより、押さえ翼１４３をさらに薄くすることもでき、冷却用気体軸方向流通路１８０としての開放空間１４５の軸方向の流路断面積をさらに大きく確保することができる。

【0051】

［第４の実施形態］
図１６は、第４の実施形態に係る突極形回転電機の回転子の構成を示す図１７のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視横断面図である。また、図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線矢視平面図である。

【0052】

本第４の実施形態は、第２の実施形態の変形である。本第４の実施形態におけるコイルブラケット１５０は、中間ブレード１５１およびその取付け部１５２を有する。その他の点では、第２の実施形態と同様である。

【0053】

図１８は、第４の実施形態に係る回転子のコイルブラケットを示す平面図であり、図１９は、正面図であり、また、図２０は、側面図である。

【0054】

本第４の実施形態は、第２の実施形態の変形である。第２の実施形態の構成に加えて、本第４の実施形態におけるコイルブラケット１５０は、中間ブレード１５１をさらに有する。中間ブレード１５１は、取付け部１５２を介して、中央部１４１の開放空間１４５に面した側の平坦面に、取り付けられている。なお、取付け部１５２を有さず、中間ブレード１５１を直接に中央部１４１に取付けてもよい。

【0055】

取付け部１５２のθ方向の幅は、コイルブラケット１５０の中央部１４１の平坦面のθ方向の幅の寸法以内の寸法である。

【0056】

このように構成されたコイルブラケット１５０における中間ブレード１５１は、巻線導体保持構造１００を取り付ける際に、同時に取り付け作業を行うことができる。あるいは、中間ブレード１５１をコイルブラケット１５０にすでに取り付けた状態で、あるいは、一体に形成された状態で、組み立てることができる。

【0057】

コイルブラケット１５０の取付けにより軸方向の冷却用気体の流れに対する抵抗となる。冷却用気体軸方向流通路１８０としての開放空間１４５の途中に、回転子１０の径方向の外表面内におさまる大きさの中間ブレード１５１を設けることにより、コイルブラケット１５０の取付け位置において、冷却用気体の軸方向の流れを加速することができる。この結果、さらに、回転子巻線導体の冷却性能を向上することができる。

【0058】

［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。

【0059】

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。

【0060】

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。

【符号の説明】

【0061】

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ｂ…ねじ穴、１２…回転子鉄心、１２ａ…鉄心突極部、１２ｂ…周方向区画空間、１３…回転子巻線、１３ａ…回転子巻線導体、１５…ファン、１５ａ…ファンディスク、１５ｂ…ファンブレード、１８…空隙、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３０…軸受、４０…フレーム、４５…軸受ブラケット、１００…巻線導体保持構造、１０５…ポールヘッド、１１０…巻線導体側部板、１１５…押さえ板、１２０、１２１…ボルト、１３０…コイルブラケット、１３１…中央部、１３２…ボルト孔、１３３…押さえ翼、１３４…押さえ面、１３５…通風孔、１４０…コイルブラケット、１４１…中央部、１４２…ボルト孔、１４３…押さえ翼、１４４…押さえ面、１４５…開放空間、１４６…補強部材、１５０…コイルブラケット、１５１…中間ブレード、１５２…取付け部、１８０…冷却用気体軸方向流通路、２００…突極形回転電機

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】