特開 2024-176791 回転電機

(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】P2024176791

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/06 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02K9/06 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095594

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 慶士郎

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609PP02

5H609PP06

5H609PP07

5H609PP12

5H609QQ01

5H609RR02

5H609RR53

5H609RR54

5H609RR55

(57)【要約】

【課題】固定子および回転子の冷却性が低下するのを抑制することができる新規な構成の回転電機を得る。
【解決手段】回転電機１は、収容体１０と、第１の固定子３０と、第１の回転子２０と、励磁装置１００と、内扇２５ｂと、第１の冷却器６６Ａと、第２の冷却器６６Ｂと、を備える。収容体１０は、第１の室１０ａと、第１の室１０ａと通じた第２の室１０ｂと、第１の室１０ａおよび第２の室１０ｂと通じた第３の室１０ｃとが内部１０ｎに設けられ、内部１０ｎに気体を収容している。内扇２５ｂは、気体の流れを生じさせる。第１の冷却器６６Ａは、気体を冷却する。第２の冷却器６６Ｂは、冷却用気体の流れ方向において励磁装置１００の下流側かつ固定子３０および回転子鉄心２２の上流側に位置し、冷却用気体を冷却する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の室と、前記第１の室と通じた第２の室と、前記第１の室および前記第２の室と通じた第３の室と、が内部に設けられ、前記内部に気体を収容した収容体と、
前記第１の室に収容され、前記収容体に固定された第１の固定子と、
一部が前記第１の固定子の内側に位置し前記収容体に対して回転可能なシャフトと、前記第１の固定子の内側に位置し前記シャフトと一体に回転する回転子鉄心と、を有した第１の回転子と、
前記第３の室に収容され、一部が前記シャフトと一体に回転する励磁装置と、
前記シャフトに設けられ、前記シャフトと一体に回転することにより、前記第１の室から前記第２の室を介して前記第３の室へ入り当該第３の室から前記第１の室に戻る前記気体の流れを生じさせる内扇と、
前記第２の室に収容され、前記気体を冷却する第１の冷却器と、
前記収容体に収容され、前記気体の流れ方向において前記励磁装置の下流側かつ前記第１の固定子および前記回転子鉄心の上流側に位置し、前記気体を冷却する第２の冷却器と、
を備えた回転電機。

【請求項2】

前記収容体は、
前記第１の室と、前記第２の室と、前記第３の室と、が設けられたベース部と、
前記ベース部に着脱可能に結合され、前記第３の室と前記第１の室とを接続し、前記励磁装置を通った前記気体を前記第３の室から前記第１の室へ案内するダクトと、
を備え、
前記第２の冷却器は、前記ダクトの内部に設けられた、
請求項１に記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、固定子、回転子、励磁装置、内扇、および冷却器を収容体に収容し、内扇によって収容体内の気体を循環させる構成の回転電機が知られている。この回転電機では、冷却器で冷却された気体により、固定子、回転子、および励磁装置を冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－７２５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の回転電機では、例えば、回転電機の出力の増大化に伴い、励磁装置の出力の増加が必要とされる。励磁装置の出力が増加すると、励磁装置の放熱量が増加し、励磁装置側から固定子および回転子側へ流れる気体の温度が上昇してしまい、気体による固定子および回転子の冷却性が低下する場合がある。

【0005】

そこで、本発明の課題の一つは、固定子および回転子の冷却性が低下するのを抑制することができる新規な構成の回転電機を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態の回転電機は、第１の室と、前記第１の室と通じた第２の室と、前記第１の室および前記第２の室と通じた第３の室と、が内部に設けられ、前記内部に気体を収容した収容体と、前記第１の室に収容され、前記収容体に固定された第１の固定子と、一部が前記第１の固定子の内側に位置し前記収容体に対して回転可能なシャフトと、前記第１の固定子の内側に位置し前記シャフトと一体に回転する回転子鉄心と、を有した第１の回転子と、前記第３の室に収容され、一部が前記シャフトと一体に回転する励磁装置と、前記シャフトに設けられ、前記シャフトと一体に回転することにより、前記第１の室から前記第２の室を介して前記第３の室へ入り当該第３の室から前記第１の室に戻る前記気体の流れを生じさせる内扇と、前記第２の室に収容され、前記気体を冷却する第１の冷却器と、前記収容体に収容され、前記気体の流れ方向において前記励磁装置の下流側かつ前記第１の固定子および前記回転子鉄心の上流側に位置し、前記気体を冷却する第２の冷却器と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、固定子および回転子の冷却性が低下するのを抑制することができる新規な構成の回転電機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態の回転電機の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、実施形態の回転電機の一部を示す断面図である。

【図3】図３は、実施形態の回転電機における第２の冷却器を含む部分を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成（技術的特徴）、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。

【0010】

また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。

【0011】

図１は、実施形態の回転電機１の構成を示す模式図である。図２は、実施形態の回転電機１の一部を示す断面図である。

【0012】

図１および図２に示されるように、回転電機１は、収容体１０と、回転子２０と、固定子３０と、内扇２５ａ，２５ｂと、第１の冷却器６６Ａと、第２の冷却器６６Ｂと、励磁装置１００と、を有する。以後、第１の冷却器６６Ａと第２の冷却器６６Ｂとの総称として冷却器６６を用いる。なお、本明細書中では、ブラシレス回転電機を挙げて説明するが、回転電機１はブラシレス回転電機に限定されない。回転子２０は、第１の回転子の一例であり、固定子３０は、第１の固定子の一例である。収容体１０は、筐体とも称される。内扇２５ａ，２５ｂは、ファンとも称される。

【0013】

各図には、互いに直交する三方向が示されている。Ｘ方向は、収容体１０の長手方向および回転子２０の回転中心軸Ａｘの軸方向に沿う。Ｙ方向は、収容体１０の短手方向および回転中心軸Ａｘの軸方向と直交する方向に沿う。Ｚ方向は、収容体１０の上下方向に沿う。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交する。ここで、回転中心軸Ａｘは、回転子２０のシャフト２１の中心軸（中心線）である。すなわち、回転中心軸Ａｘの軸方向、径方向、および周方向は、シャフト２１の軸方向、径方向、および周方向と同じである。なお、以下の説明では、特に言及しない限り、軸方向、径方向、および周方向は、回転中心軸Ａｘの軸方向、径方向、および周方向、すなわちシャフト２１の軸方向、径方向、および周方向である。

【0014】

収容体１０の内部１０ｎには、第１の室１０ａと、第２の室１０ｂと、第３の室１０ｃと、が設けられている。第２の室１０ｂは、第１の室１０ａと隣接し、第１の室１０ａと通じている。第３の室１０ｃは、第１の室１０ａおよび第２の室１０ｂと隣接し、第１の室１０ａと第２の室１０ｂとに通じている。具体的には、第３の室１０ｃは、励磁装置入口ダクト６４を介して第２の室１０ｂと通じ、励磁装置出口ダクト６５を介して第１の室１０ａと通じている。このように、第１の室１０ａと、第２の室１０ｂと、第３の室１０ｃとは、互いに通じている。励磁装置入口ダクト６４および励磁装置出口ダクト６５は、収容体１０を構成する。

【0015】

第１の室１０ａには、回転子２０、固定子３０、内扇２５ａ，２５ｂが収容されている。第２の室１０ｂには、第１の冷却器６６Ａが収容されている。第３の室１０ｃには、励磁装置１００が収容されている。励磁装置出口ダクト６５には、第２の冷却器６６Ｂが収容されている。

【0016】

収容体１０の内部１０ｎは、冷媒である冷却用の気体（以下、冷却用気体とも称する）で満たされている。すなわち収容体１０の内部１０ｎは、閉空間であり、冷却用気体を収容している。冷却用気体は、例えば空気である。気体は、内扇２５ａ，２５ｂの動作によって収容体１０の内部１０ｎを循環する。気体は、回転子２０、固定子３０、および励磁装置１００を通過する際にこれら各部を冷却する。この際に、上記各部の熱によって加熱された気体は、冷却器６６にて冷却水（冷媒）と熱交換されることにより冷却され、回転子２０、固定子３０、および励磁装置１００を再び冷却することが可能となる。

【0017】

また、第１の室１０ａには、連結側軸受４５ａと、励磁機側軸受４５ｂとが設けられている。また、第１の室１０ａには、連結側軸受ブラケット５５ａと、励磁機側軸受ブラケット５５ｂとが設けられている。連結側軸受４５ａは連結側軸受ブラケット５５ａに、励磁機側軸受４５ｂは励磁機側軸受ブラケット５５ｂにそれぞれ固定されている。

【0018】

また、収容体１０には、隔壁部１５と隔壁部６７が設けられている。隔壁部１５は、第１の室１０ａと第３の室１０ｃとの間に位置し、第１の室１０ａと第３の室１０ｃとを仕切る。隔壁部１５には、シャフト２１が通る第１の孔１６（図２）が設けられている。第１の孔１６の内周面には、例えば、シャフト２１に対向してラビリンスシールが設けられている。ラビリンスシールのシャフト２１を向いた先端は、第１の孔１６を通るシャフト２１の外周面から径方向に第１の間隙を空けて離間する。なお、隔壁部１５は油止環とも称される。

【0019】

隔壁部１５は、励磁機側軸受ブラケット５５ｂに取り付けられている。図２に示されるように、励磁機側軸受ブラケット５５ｂは、励磁機側軸受４５ｂを径方向に囲う。また、励磁機側軸受ブラケット５５ｂに取り付けられた隔壁部１５は、励磁機側軸受４５ｂを軸方向に囲う。励磁機側軸受ブラケット５５ｂと隔壁部１５とは、励磁機側軸受４５ｂを径方向および軸方向に囲う励磁機側軸受封止部５６ｂを形成する。励磁機側軸受封止部５６ｂは、潤滑油が充填されており、例えばオイルボックスとも称される。

【0020】

図１に示されるように、隔壁部６７は、第１の室１０ａと第２の室１０ｂとの間に位置し、第１の室１０ａと第２の室１０ｂを仕切る。隔壁部６７には、冷却器入口開口５１ａと、冷却器出口開口５１ｂ，５１ｃとが設けられている。

【0021】

回転子２０は、シャフト２１と、回転子鉄心２２と、回転子巻線２３（界磁巻線）とを有する。シャフト２１は、回転中心軸Ａｘに沿って第１の室１０ａと第３の室１０ｃとに亘って延び、連結側軸受４５ａおよび励磁機側軸受４５ｂによって、回転中心軸Ａｘまわりに回転可能に支持されている。また、シャフト２１の一端には、連結部１３が形成されている。シャフト２１は、回転電機１が電動機の場合は駆動対象と、また回転電機１が発電機の場合は原動機と、連結部１３において結合する。

【0022】

回転子鉄心２２は、回転中心軸Ａｘ回りに円筒状に形成されている。回転子鉄心２２は、例えば、強磁性体製で中央に開口を有する円板状の鋼板が軸方向に積層された積層構造である。回転子鉄心２２は、第１の室１０ａにおいて、シャフト２１の径方向の外側に取り付けられている。回転子鉄心２２には回転子巻線２３が設けられている。回転子巻線２３は、回転子鉄心２２に固定されている。詳細には、回転子巻線２３は、回転子鉄心２２内を軸方向に貫通した状態で回転子鉄心２２に固定されている。

【0023】

内扇２５ａ，２５ｂは、第１の室１０ａにおいて、シャフト２１に固定されている。内扇２５ａ，２５ｂは、シャフト２１と一体に回転中心軸Ａｘまわりに回転することで、第１の室１０ａひいては収容体１０の内部１０ｎの全域に気流を発生させる。より詳細には、少なくとも内扇２５ｂは、シャフト２１と一体に回転することにより、第１の室１０ａから第２の室１０ｂを介して第３の室１０ｃへ入り当該第３の室１０ｃから第１の室１０ａに戻る冷却用気体の流れを生じさせる。回転子鉄心２２は、内扇２５ａと内扇２５ｂとの間に位置する。

【0024】

図１に示されるように、固定子３０は、回転子２０の径方向の外側に設けられて、軸方向に延びた円筒状に形成されている。固定子３０は、固定子鉄心３１と、固定子巻線３２と、を有する。固定子鉄心３１は、例えば、強磁性体製で中央に開口を有する円板状の鋼板が軸方向に積層された積層構造である。回転子鉄心２２の径方向の外側に対向する固定子鉄心３１の内側には、回転中心軸Ａｘの周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びた図示しないスロットが形成されている。それぞれのスロット内および固定子鉄心３１の軸方向の両外側には固定子巻線３２が設けられている。

【0025】

収容体１０は、第１の室１０ａの上部に、冷却器カバー６２を有する。冷却器カバー６２は、第１の冷却器６６Ａを収納している。第１の冷却器６６Ａは、例えば熱交換器である。第１の室１０ａと冷却器カバー６２の内部の空間とは、冷却器入口開口５１ａと、冷却器出口開口５１ｂ，５１ｃとによって連通している。冷却器入口開口５１ａは、冷却器出口開口５１ｂと冷却器出口開口５１ｃとの間に位置する。

【0026】

第１の室１０ａ内には、仕切り板５１ｄ，５１ｆが設けられている。仕切り板５１ｄ，５１ｆには、軸方向に当該仕切り板５１ｄ，５１ｆを貫通する円形の開口が形成されている。

【0027】

仕切り板５１ｄは、軸方向において固定子鉄心３１と連結側軸受４５ａとの間に設けられている。仕切り板５１ｆは、軸方向において固定子鉄心３１と励磁機側軸受４５ｂとの間に設けられている。

【0028】

シャフト２１の励磁機側軸受４５ｂによって支持されている部分の延長部分には、励磁装置用シャフト２６が設けられている。励磁装置用シャフト２６は、第３の室１０ｃに設けられたシャフト２１の一部であり、回転中心軸Ａｘまわりに回転可能である。なお、励磁装置用シャフト２６は、第１の室１０ａに設けられたシャフト２１の一部と別体であってもよい。

【0029】

励磁装置１００は、第３の室１０ｃの内部に設けられ、回転体１１０と、励磁機１２０と、を有する。

【0030】

図２に示されるように、回転体１１０は、例えば、回転整流器１１５を有する。回転整流器１１５は、例えば、周方向に等間隔に配置されるとともに放射状に延びる複数の整流器を有する。回転体１１０は、第３の室１０ｃで励磁装置用シャフト２６に設けられ、励磁装置用シャフト２６と一体に回転中心軸Ａｘまわりに回転可能である。

【0031】

励磁機１２０は、励磁回転子１２１と、励磁固定子１２２と、スパイダ１５０と、を有する。

【0032】

励磁固定子１２２は、回転中心軸Ａｘ回りの円筒状に形成されている。励磁固定子１２２は、径方向に励磁回転子１２１に対向するように設けられ、収容体１０に固定されている。励磁固定子１２２には電源から直流電力が供給される。なお、励磁固定子１２２は、巻線による電磁石によって構成されている。なお、励磁固定子１２２は、これに限定されない。例えば、回転電機１の界磁電流すなわち回転子２０の巻線に流れる電流の制御が不要な場合は、永久磁石であってもよい。

【0033】

励磁回転子１２１は、励磁回転子鉄心１３１と、励磁回転子巻線１３２と、を有する。

【0034】

励磁回転子鉄心１３１は、回転中心軸Ａｘまわりの円筒状に形成されている。励磁回転子鉄心１３１は、例えば、強磁性体製で中央に開口を有する円板状の鋼板が軸方向に積層された積層構造である。励磁回転子鉄心１３１は、その径方向の内側にスパイダ１５０が入れられ、スパイダ１５０を介して励磁装置用シャフト２６に固定されている。また、励磁回転子鉄心１３１は、励磁固定子１２２の径方向の内側に入れられている。また、励磁回転子鉄心１３１の外周部には、回転中心軸Ａｘの周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びた複数のスロットが形成されている。これら複数のスロットに励磁回転子巻線１３２が入れられている。励磁回転子巻線１３２は、励磁回転子鉄心１３１に固定されている。

【0035】

スパイダ１５０は、回転中心軸Ａｘまわりの環状（円筒状）であり、その径方向の内側に励磁装置用シャフト２６が入れられ、励磁装置用シャフト２６に固定されている。スパイダ１５０は、ブラケットや固定部材とも称される。

【0036】

励磁固定子１２２による直流の界磁の内側で、励磁回転子１２１が回転中心軸Ａｘまわりに回転すると、励磁回転子１２１の励磁回転子１２１には、交流の誘導起電力が発生する。励磁回転子巻線１３２に発生する交流電力は、回転整流器１１５によって直流電力に変換され、同じく回転中心軸Ａｘまわりに回転する回転子鉄心２２に設けられた回転子巻線２３（界磁巻線）に供給される。この界磁によって、固定子巻線３２すなわち電機子巻線に誘導起電力が発生する。

【0037】

次に、収容体１０についてより詳細に説明する。図１に示されるように、収容体１０は、連結側軸受ブラケット５５ａと、励磁機側軸受ブラケット５５ｂと、フレーム６１と、冷却器カバー６２と、励磁装置カバー６３と、励磁装置入口ダクト６４と、励磁装置出口ダクト６５と、隔壁部１５，６７と、を有する。連結側軸受ブラケット５５ａと、励磁機側軸受ブラケット５５ｂと、フレーム６１と、冷却器カバー６２と、励磁装置カバー６３と、隔壁部１５，６７とは、ベース部１１を構成している。ベース部１１には、第１の室１０ａと、第２の室１０ｂと、第３の室１０ｃと、が設けられている。励磁装置入口ダクト６４および励磁装置出口ダクト６５は、ベース部１１に着脱可能に結合されている。図２に示されるように、例えば、励磁装置出口ダクト６５は、ボルトなどの結合具１６０によってベース部１１に固定されており、結合具１６０を取り外すことにより、ベース部１１から取り外すことが可能となる。

【0038】

励磁装置カバー６３は、第３の室１０ｃを囲う。励磁装置カバー６３と、冷却器カバー６２との間には、励磁装置カバー６３と冷却器カバー６２を連通する励磁装置入口ダクト６４が設けられている。また、励磁装置カバー６３と励磁機側軸受ブラケット５５ｂとの間には、励磁装置カバー６３と励磁機側軸受ブラケット５５ｂを連通する励磁装置出口ダクト６５が設けられている。

【0039】

第１の室１０ａは、軸方向の両端に設けられる連結側軸受ブラケット５５ａおよび励磁機側軸受ブラケット５５ｂと、連結側軸受ブラケット５５ａおよび励磁機側軸受ブラケット５５ｂの間でシャフト２１に沿って設けられたフレーム６１と、隔壁部１５，６７とにより形成されている。第２の室１０ｂは、冷却器カバー６２と隔壁部６７とにより形成されている。第３の室１０ｃは、隔壁部１５と、励磁機側軸受ブラケット５５ｂと、励磁装置カバー６３により形成される。

【0040】

励磁装置出口ダクト６５には、第１の室１０ａと第３の室１０ｃとを連通する流路５９ｃが設けられる。流路５９ｃの一方の端部である第１の開口端５９ａは、励磁機側軸受ブラケット５５ｂの上端部に開口する。これにより、第１の開口端５９ａは、第１の室１０ａに開口する。また、流路５９ｃの他方の端部である第２の開口端５９ｂは、回転体１１０から径方向に離間した位置で励磁装置カバー６３に開口する。これにより、第２の開口端５９ｂは、第３の室１０ｃに開口する。本実施形態では、第２の開口端５９ｂは、回転体１１０から上方向に離間した位置で第３の室１０ｃに開口する。

【0041】

励磁装置入口ダクト６４は、励磁装置出口ダクト６５よりも第１の室１０ａから離間した位置で、励磁装置カバー６３に連結される。軸方向において、励磁装置入口ダクト６４が励磁装置カバー６３に連結された位置と、第２の開口端５９ｂとの間に、励磁機１２０が設けられる。

【0042】

収容体１０は、フレーム６１と、冷却器カバー６２と、励磁装置カバー６３と、励磁装置入口ダクト６４と、励磁装置出口ダクト６５等により、内部１０ｎに密閉空間７０を形成する。密閉空間７０は、第１の室１０ａ、第２の室１０ｂ、および第３の室１０ｃを含む。また、密閉空間７０は、励磁装置カバー部７５と、フレーム中央部７６と、冷却器カバー部７７と、ファン入口部７８，７９と、を有する。励磁装置カバー部７５は、第３の室１０ｃに含まれる。フレーム中央部７６およびファン入口部７８，７９は、第１の室１０ａに含まれる。

【0043】

フレーム中央部７６は、仕切り板５１ｄと仕切り板５１ｆとの間に位置し、回転子鉄心２２および固定子３０が設けられている領域である。ファン入口部７８は、内扇２５ａおよび仕切り板５１ｄと連結側軸受４５ａとの間の部分である。ファン入口部７９は、励磁機側軸受４５ｂと内扇２５ｂおよび仕切り板５１ｆとの間の部分である。ファン入口部７９は、流路５９ｃを通じて励磁装置カバー部７５に連通する。

【0044】

冷却器カバー部７７は、冷却器カバー６２により形成されている。冷却器カバー部７７は、冷却器入口開口５１ａを通じてフレーム中央部７６に連通し、冷却器出口開口５１ｂ，５１ｃを通じてファン入口部７８，７９に連通する。また、冷却器カバー部７７は、励磁装置入口ダクト６４を通じて励磁装置カバー部７５に連通する。

【0045】

次に、冷却器６６について詳細に説明する。第１の冷却器６６Ａは、第２の室１０ｂに設けられ、隔壁部６７に固定されている。一方、第２の冷却器６６Ｂは、励磁装置出口ダクト６５の内部すなわち第３の室１０ｃと第１の室１０ａとの間に設けられ、励磁装置出口ダクト６５に固定されている。すなわち、第２の冷却器６６Ｂは、冷却用気体の流れ方向において、第１の冷却器６６Ａの下流側に配置されている。

【0046】

第１の冷却器６６Ａと第２の冷却器６６Ｂとは、ともに熱交換器によって構成されており、基本構成は同じである。ただし、第２の冷却器６６Ｂは、第１の冷却器６６Ａよりも大きさが小さい。すなわち、第２の冷却器６６Ｂは、第１の冷却器６６Ａよりも小型であり冷却性能が小さい。なお、第１の冷却器６６Ａと第２の冷却器６６Ｂとは、異なる構成のものであってもよい。

【0047】

以下、図２および図３を参照して冷却器６６の構成を説明する。図３は、実施形態の回転電機１における第２の冷却器６６Ｂを含む部分を示す断面図である。

【0048】

図２および図３に示されるように、冷却器６６は、冷却器６６は、フレーム６６ａと、フレーム６６ａに支持された複数の冷却管（不図示）と、複数の冷却管に接続された複数のフィンと、を有する。

【0049】

フレーム６６ａの縦壁６６ｂには、流入口６６ｃと流出口６６ｄとが設けられている。流入口６６ｃおよび流出口６６ｄは、それぞれ配管２０１，２０２が接続されている。配管２０１，２０２は、励磁装置出口ダクト６５の側壁６５ａを貫通している。配管２０１，２０２と側壁６５ａとの間には、シール部材が設けられている。流入口６６ｃは、入口側水室を介して複数の冷却管の一端部と接続されている。流出口６６ｄは、出口側水室を介して複数の冷却管の他端部と接続されている。冷却器６６では、配管２０１から流入口６６ｃに流入した水等の冷却液（冷媒）が、冷却管の内部を流れ、流出口６６ｄから配管２０２流出する。ここで、第１の冷却器６６Ａおよび第２の冷却器６６Ｂの冷却水は、一つの共用の冷却水供給装置によって供給されてもよいし、別々の冷却水供給装置によって供給されてもよい。また、冷却水を循環させる構成の場合、第１の冷却器６６Ａおよび第２の冷却器６６Ｂの冷却水を、一つの共用の冷却水供給装置によって回収して一緒に冷却し、冷却した冷却水を第１の冷却器６６Ａと第２の冷却器６６Ｂに分配してもよい。

【0050】

また、フレーム６６ａの縦壁６６ｂには、水抜き口６６ｅ（ドレン）と、空気抜き口６６ｆとが設けられている。水抜き口６６ｅおよび空気抜き口６６ｆは、蓋によって閉じられている。

【0051】

冷却器６６では、冷却器６６の冷却管の外側を流れる冷却用気体と冷却管の内部を流れる冷却液との間で熱交換がなされ、冷却用気体が冷却液によって冷却される。

【0052】

第２の冷却器６６Ｂは、流入口６６ｃおよび流出口６６ｄが、励磁装置出口ダクト６５以外の収容体１０と対向しない姿勢で配置されている。すなわち、第２の冷却器６６Ｂは、流入口６６ｃおよび流出口６６ｄが、ベース部１１および励磁装置入口ダクト６４と対向しない姿勢で配置されている。例えば、第２の冷却器６６Ｂは、流入口６６ｃおよび流出口６６ｄが、回転電機１の側方に向かう姿勢で配置されている。

【0053】

以上のように構成された本実施形態において、回転電機１の運転中、シャフト２１が回転する。この結果、内扇２５ａ，２５ｂが回転し、密閉空間７０内で冷却用気体を循環させる。図１は、冷却用気体の流れ（気流）を矢印で図示する。

【0054】

冷却用気体は、フレーム中央部７６から冷却器入口開口５１ａを経て冷却器カバー部７７に流入する。冷却用気体は、冷却器カバー部７７内の第１の冷却器６６Ａにおいて冷却された後、一部が、冷却器出口開口５１ｂを経由してファン入口部７８に流入し、さらにフレーム中央部７６に流入する。また他の一部は、冷却器出口開口５１ｃを経由してファン入口部７９に流入し、さらにフレーム中央部７６に流入する。このようにして、冷却用気体は、回転子鉄心２２および固定子３０を冷却する。

【0055】

また、冷却器カバー部７７からファン入口部７９への流れに並行して、励磁装置カバー部７５を経由する流れが存在する。すなわち、冷却用気体が、冷却器カバー部７７内の第１の冷却器６６Ａにおいて冷却された後、励磁装置入口ダクト６４を通過して励磁装置カバー部７５に流入し、さらに、励磁装置出口ダクト６５内の流路５９ｃを経由して、ファン入口部７９に流入する。励磁装置カバー部７５を流れる冷却用気体が、励磁装置１００を通過する際に、励磁装置１００を冷却する。

【0056】

冷却用気体は、励磁装置１００を冷却する際に、励磁回転子１２１や励磁固定子１２２の熱によって温度が上昇する。温度が上昇した冷却用気体は、励磁装置出口ダクト６５を通過する過程で、第２の冷却器６６Ｂによって冷却され、比較的低温となる。その後、冷却用気体は、ファン入口部７９から第１の室１０ａに流入し、固定子３０および回転子鉄心２２を通過する際に固定子３０および回転子鉄心２２を冷却する。

【0057】

以上のように、本実施形態では、回転電機１は、収容体１０と、固定子３０（第１の固定子）と、回転子２０（第１の回転子）と、励磁装置１００と、内扇２５ｂと、第１の冷却器６６Ａと、第２の冷却器６６Ｂと、を備える。収容体１０は、第１の室１０ａと、第１の室１０ａと通じた第２の室１０ｂと、第１の室１０ａおよび第２の室１０ｂと通じた第３の室１０ｃとが内部１０ｎに設けられ、内部１０ｎに冷却用気体（気体）を収容している。固定子３０は、第１の室１０ａに収容され、収容体１０に固定されている。回転子２０は、一部が固定子３０の内側に位置し収容体１０に対して回転可能なシャフト２１と、固定子３０の内側に位置しシャフト２１と一体に回転する回転子鉄心２２と、を有する。励磁装置１００は、第３の室１０ｃに収容され、一部（励磁固定子１２２、回転体１１０）がシャフト２１と一体に回転する。内扇２５ｂは、シャフト２１に設けられ、シャフト２１と一体に回転することにより、第１の室１０ａから第２の室１０ｂを介して第３の室１０ｃへ入り当該第３の室１０ｃから第１の室１０ａに戻る気体の流れを生じさせる。第１の冷却器６６Ａは、第２の室１０ｂに収容され、気体を冷却する。第２の冷却器６６Ｂは、収容体１０に収容され、冷却用気体の流れ方向において励磁装置１００の下流側かつ固定子３０および回転子鉄心２２の上流側に位置し、冷却用気体を冷却する。

【0058】

このような構成によれば、第１の冷却器６６Ａによって冷却された冷却用気体が励磁装置１００の熱により温度上昇しても、その後、当該冷却用気体は第２の冷却器６６Ｂによって冷却される。よって、比較的低温となった冷却用気体が固定子３０および回転子鉄心２２に流れるので、当該冷却用気体によって固定子３０および回転子鉄心２２を冷却することができる。したがって、固定子３０および回転子２０の冷却性が低下するのを抑制することができる。これにより、回転電機１の固定子３０、回転子２０を含む本体側（タービン側）と励磁装置１００側とで冷却量のバランスが崩れるのを抑制することができる。

【0059】

また、収容体１０は、ベース部１１と、励磁装置出口ダクト６５（ダクト）と、有する。ベース部１１には、第１の室１０ａと、第２の室１０ｂと、第３の室１０ｃと、が設けられている。励磁装置出口ダクト６５は、ベース部１１に着脱可能に結合され、第３の室１０ｃと第１の室１０ａとを接続し、励磁装置１００を通った冷却用気体を第３の室１０ｃから第１の室１０ａへ案内する。第２の冷却器６６Ｂは、励磁装置出口ダクト６５の内部１０ｎに設けられている。

【0060】

このような構成によれば、励磁装置出口ダクト６５をベース部１１から取り外すことにより、第２の冷却器６６Ｂをベース部１１から取り外すことができるので、第２の冷却器６６Ｂのメンテナンス等がし易い。

【0061】

また、第２の冷却器６６Ｂは、流入口６６ｃおよび流出口６６ｄが、励磁装置出口ダクト６５以外の収容体１０と対向しない姿勢で配置されている。

【0062】

よって、配管２０１，２０２が励磁装置出口ダクト６５以外の収容体１０に干渉しない構成を容易に実現することができる。

【0063】

なお、上記実施形態では、第２の冷却器６６Ｂが励磁装置出口ダクト６５の内部に設けられた例が示されたが、これに限定されない。例えば、第２の冷却器６６Ｂは、第１の室１０ａにおいて、冷却用気体の流れ方向において励磁装置１００の下流側かつ固定子３０および回転子鉄心２２の上流側に位置するように設けられてもよい。

【0064】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

【符号の説明】

【0065】

１…回転電機、１０…収容体、１０ａ…第１の室、１０ｂ…第２の室、１０ｃ…第３の室、１０ｎ…内部、１１…ベース部、２０…回転子（第１の回転子）、２１…シャフト、２２…回転子鉄心、２５ｂ…内扇、３０…固定子（第１の固定子）、６５…励磁装置出口ダクト（ダクト）、６６Ａ…第１の冷却器、６６Ｂ…第２の冷却器、１００…励磁装置、１２１…励磁回転子、１２２…励磁固定子。

【図1】

【図2】

【図3】