特許 7414706 回転電機

(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】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/08 20060101AFI20240109BHJP

【ＦＩ】

H02K9/08 Z

H02K9/08 A

H02K9/08 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020208689

(22)【出願日】2020-12-16

(65)【公開番号】P2022095390

(43)【公開日】2022-06-28

【審査請求日】2023-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷川 慎次

(72)【発明者】

【氏名】加幡 安雄

(72)【発明者】

【氏名】久保 伸二

(72)【発明者】

【氏名】淵本 遼

【審査官】宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１７５４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５４５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２００２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０４６０１９８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外殻内に設けられた固定子および回転子と、前記固定子の背部に設けられたガスクーラと、前記回転子の軸方向両端部に設けられた回転子ファンとを備え、機内を循環する冷却ガスが、前記回転子ファンから、中央ガイドと内部ガイドとの間の流路を通って、前記ガスクーラを通過し、固定子コイル端部を通風し、前記固定子と前記回転子との間のエアギャップに流入した後、固定子鉄心へと流入し、前記固定子鉄心の外径側から、外殻と前記中央ガイドとの間の流路を通って、前記回転子ファンに流入する回転電機おいて、
前記外殻と前記中央ガイドとの間の流路は、前記回転子ファンの上流側において一定の流路幅で前記回転子ファンへ向けて回転子軸方向に延在する一定の長さの流路区間を有し、さらに当該流路区間の上流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が徐々に縮小する流路区間を有し、
前記中央ガイドと前記内部ガイドとの間の流路は、前記回転子ファンの下流側において一定の流路幅で前記回転子ファンから回転子軸方向に延在する一定の長さの流路区間を有し、さらに当該流路区間の下流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が徐々に拡大する流路区間を有する、
回転電機。

【請求項2】

前記中央ガイドは、前記回転子ファンの上流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が縮小する前の流路部分を構成する当該中央ガイドの一部と、前記回転子ファンの下流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が拡大した後の流路部分を構成する当該中央ガイドの一部とが、当該回転電機を周方向に見たときに重なるように形成されている、
請求項１に記載の回転電機。

【請求項3】

前記中央ガイドは、前記回転子ファンの上流側から下流側へ回転子軸方向に延在する流路部分を構成する当該中央ガイドの一部が回転子軸方向に一定以上の長さを有するように形成されている、
請求項１又は２に記載の回転電機。

【請求項4】

前記回転子ファンの上流側の流路または下流側の流路に、静翼が設置されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機。

【請求項5】

前記回転子ファンの上流側の流路および下流側の流路のそれぞれに、静翼が設置されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機。

【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】

ガス冷却タービン発電機等の密閉型の回転電機では、回転子の両側の回転子軸に取り付けたファンにより冷却ガスを固定子および回転子内に通風して、固定子コイルや固定子鉄心および回転子コイルを冷却する。

【0003】

冷却ガスの通風方式には、フォワードフロー通風方式とリバースフロー通風方式とがある。また、フォワードフロー通風方式には、ファン出口直後冷却タイプとガスクーラ出口直後冷却タイプとがある。

【0004】

図６は、従来のフォワードフロー通風方式・ファン出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。

【0005】

図６には回転電機の１／４の部分についての断面構造が示されている。それ以外の部分については断面構造の記載を省略しているが、回転電機全体としての構造は上下左右対称である。図中の矢印は冷却ガスの流れを表している。

【0006】

このフォワードフロー通風方式の回転電機は、外殻７および内部ガイド９と、この内部ガイド９の内側に設けられた固定子２と、この固定子２の中心に設けられた回転子１とを備え、冷却ガスは、回転子１の両端に取り付けられた回転子ファン１０によって、外殻７と内部ガイド９との間に形成された流路から内部ガイド９の内側へ送入される。

【0007】

冷却ガスは回転子１側、回転子１と固定子２の内径との隙間のエアギャップ３側、および固定子２の外径側の３方向に分岐する。回転子１の保持環４から回転子鉄心１a内へ入った冷却ガスは、回転子胴内の回転子コイルの軸方向または半径方向に設けられた冷却パスを通り回転子コイルを冷却し、エアギャップ３へと排出される。

【0008】

固定子２への冷却ガスの供給は、回転子ファン１０から直接エアギャップ３に流れ込む通風経路と固定子コイル端部５を冷却した後に固定子鉄心２ａの外径側に流れる通風経路から行う。固定子鉄心２ａには半径方向に多数のラジアルダクトが配設されている。それらのダクト群は、冷却ガスが鉄心の外径側から内径側へ流れる給気セクション２ｂと冷却ガスが内径から外径側へ流れる排気セクション２ｃに区切られている。

【0009】

固定子鉄心２ａの外径側に供給された冷却ガスは給気セクション２ｂに導かれ、固定子鉄心２ａと固定子コイルを冷却した後、エアギャップ３に排出され、回転子１からの冷却ガスおよび回転子ファン１０から直接エアギャップ３内に流れ込んだ冷却ガスと合流する。合流した冷却ガスは排気セクション２ｃを流れて、固定子鉄心２ａと固定子コイルを冷却し、固定子２の外径側で合流する。このようにして固定子２および回転子１を冷却して高温となった冷却ガスは、水冷式のガスクーラ６を通過して冷却され、再び回転子ファン１０へと循環する。

【0010】

前記フォワードフロー通風方式・ファン出口直後冷却タイプの冷却ガスはファンを通過する際にファンでの損失により温度が上昇する。図６に示した構成の場合、ガスクーラ６から出た低温の冷却ガスが回転子ファン１０を通過し、損失により温度上昇した後に回転電機内の冷却を行うこととなり効率的ではない。

【0011】

この点を改善するために、フォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプの通風経路が採用されることがある。このタイプの通風方式の代表的な公知例としては、特許文献１が挙げられる。

【0012】

図７は、従来のフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。

【0013】

図７に示すように、回転子１の両端に取り付けた回転子ファン１０から排出された冷却ガスは、直接、回転子１および固定子２へ流入するのではなく、中央ガイド８と内部ガイド９とで形成された流路を通り、ガスクーラ６へと導かれる。ガスクーラ６から出た冷却ガスは、固定子コイル端部５へ流入し、以降、冷却ガスの流れは、前述したフォワードフロー通風方式・ファン出口直後冷却タイプと同様の流れで回転子１および固定子２を冷却し、再び回転子ファン１０へと導かれる。

【0014】

このフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプの場合、ガスクーラ６から出た低温の冷却ガスで直接回転電機各部を冷却するため、効率的な冷却を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【文献】特許第５３２５５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

ところで、上記のような回転電機の固定子コイルおよび回転子コイルは、それらを構成する絶縁物の耐熱性能により厳しく温度上限が制限されており、回転電機の設計においては、これらの温度が規格値以下に保たれるように設計する必要がある。

【0017】

前記フォワードフロー通風方式・ファン出口直後冷却タイプの回転電機においては、冷却ガスがファンを通過する際にファンでの損失により温度が上昇する。図６に示した構成の場合、ガスクーラ６から出た低温の冷却ガスが回転子ファン１０を通過し、損失により温度上昇した後に回転電機内の冷却を行うこととなり、効率的とはいえない。

【0018】

一方、前記フォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプの回転電機においては、図７に示される通り、冷却ガスがガスクーラ６を出た直後に固定子コイル端部５を通過し、回転電機各部に配流されるため、低温の冷却ガスを固定子２や回転子１に供給し冷却することができる。しかしながら、固定子２の外径側から出た冷却ガスは、外殻７、中央ガイド８、および内部ガイド９で形成された拡大縮小等を伴う複雑な流路を辿り、回転子ファン１０を通り、ガスクーラ６へ導かれるため、回転子ファン１０の抵抗となり、冷却に必要な風量が確保できない場合がある。一方で抵抗を減らすための流路の拡大による通風構造の大型化はコスト大につながる。また、特許文献１に示される回転電機では、冷却ガスの流路は、回転子ファン高さとほぼ同じ高さで構成されることから、コンパクトな通風経路となる利点があるが、流路幅が狭いことにより、回転子ファン１０の冷却ガス流入口側および冷却ガス流出口側の通風構造に急激な曲がり部分等の流路が形成されているため、抵抗が多く、充分な風量を確保することができない。

【0019】

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、フォワードフロー通風方式において、回転子ファンが配置されている流路を流れる冷却ガスの圧力損失を低減し、十分な風量の確保し、固定子コイル等を効率よく冷却することができる回転電機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

実施形態の回転電機は、外殻内に設けられた固定子および回転子と、前記固定子の背部に設けられたガスクーラと、前記回転子の軸方向両端部に設けられた回転子ファンとを備え、機内を循環する冷却ガスが、前記回転子ファンから、中央ガイドと内部ガイドとの間の流路を通って、前記ガスクーラを通過し、固定子コイル端部を通風し、前記固定子と前記回転子との間のエアギャップに流入した後、固定子鉄心へと流入し、前記固定子鉄心の外径側から、外殻と前記中央ガイドとの間の流路を通って、前記回転子ファンに流入する回転電機おいて、前記外殻と前記中央ガイドとの間の流路は、前記回転子ファンの上流側において一定の流路幅で前記回転子ファンへ向けて回転子軸方向に延在する一定の長さの流路区間を有し、さらに当該流路区間の上流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が徐々に縮小する流路区間を有し、前記中央ガイドと前記内部ガイドとの間の流路は、前記回転子ファンの下流側において一定の流路幅で前記回転子ファンから回転子軸方向に延在する一定の長さの流路区間を有し、さらに当該流路区間の下流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が徐々に拡大する流路区間を有する。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、フォワードフロー通風方式において、回転子ファンが配置されている流路を流れる冷却ガスの圧力損失を低減し、十分な風量の確保し、固定子コイル等を効率よく冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１の実施形態に係るフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図。

【図2A】Ｒ方向に回転する回転子ファン１０のブレード（動翼）１０ａを回転子径方向に見たときの一部断面構造を模式的に示す図。

【図2B】回転子ファン入口において形成される速度三角形の概念を模式的に示す図。

【図2C】従来技術による速度三角形を説明するための図。

【図2D】理想的な速度三角形を説明するための図。

【図2E】風量およびファンの静圧上昇をそれぞれ流量係数および圧力係数で表現したファン単体の性能を表すグラフ。

【図3】静圧回復係数の回復効果を本実施形態と従来技術とで対比させて示すグラフ。

【図4】第２の実施形態に係るフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図。

【図5】図４に示した構造の変形例を示す図。

【図6】従来のフォワードフロー通風方式・ファン出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図。

【図7】従来のフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。

【0024】

（第１の実施形態）
最初に、第１の実施形態について説明する。以下では、背景技術と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

【0025】

図１は、第１の実施形態に係るフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。なお、背景技術で説明した図７と共通する要素には、同一の符号を付している。

【0026】

なお、以下の説明において、「流路幅」とは、図１のように回転電機を周方向に見たときの流路の幅を指す。流路幅が大きいほど流路面積は大きくなり、流路幅が小さいほど流路面積は小さくなるものとする。

【0027】

図１中の矢印は冷却ガス（以降、「流体」と称す場合がある。）の流れを表している。本実施形態に係るフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプの回転電機には、回転子１と、回転子１に対してエアギャップ３を設けて取り囲み、回転子１と同軸に設置された固定子２とが設けられている。固定子２の端面部分には固定子コイル端部５が設置されている。固定子２の背部にはガスクーラ６が設けられている。回転子１の軸方向両端部には、回転子ファン１０（以降、「ファン」と略称する場合がある。）が取り付けられている。

【0028】

更に、当該回転電機には、回転子ファン１０の回転により循環する冷却ガスの流路を形成するために、外殻７と、外殻７側面に対向するようにその内側に設置された中央ガイド８と、中央ガイド８の側面に対向するようにその内側に設置された内部ガイド９とが設けられている。回転子ファン１０の冷却ガス流入口（以下、「回転子ファン入口」）および冷却ガス流出口（以下、「回転子ファン出口」）の周辺における流路の幅は、ファン高さとほぼ同じとなっている。

【0029】

機内を循環する冷却ガスは、回転子ファン１０から、中央ガイド８と内部ガイド９との間の流路を通って、ガスクーラ６を通過し、固定子コイル端部５を通風し、固定子２と回転子１との間のエアギャップ３に流入した後、固定子鉄心２ａへと流入し、固定子鉄心２ａの外径側から、外殻７と中央ガイド８との間の流路を通って、回転子ファン１０に流入する。

【0030】

なお、中央ガイド８と内部ガイド９との間の流路は、固定子鉄心２ａの外径側から当該回転電機の軸方向に延在する流路と重ならないように交差し、紙面奥側から当該回転電機の外径側へと向かうように形成されている。

【0031】

本実施形態においては、外殻７と中央ガイド８との間の流路は、回転子ファン１０の上流側において一定の流路幅で回転子ファン１０へ向けて回転子軸方向に延在する一定の長さの流路区間を有し、さらに当該流路区間の上流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が徐々に縮小する流路区間を有する。

【0032】

また、本実施形態においては、中央ガイド８と内部ガイド９との間の流路は、回転子ファン１０の下流側において一定の流路幅で回転子ファン１０から回転子軸方向に延在する一定の長さの流路区間を有し、さらに当該流路区間の下流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が徐々に拡大する流路区間を有する。

【0033】

本実施形態で使用される外殻７、中央ガイド８、および内部ガイド９は、図１と図７との対比から分かるように従来のものとは構造が異なる。

【0034】

例えば、外殻７、中央ガイド８、および内部ガイド９は、図１中に示される流路区間Ｌにおいて、回転子ファン１０の上流側から下流側へ回転子軸方向に一定の流路幅で延在する流路部分を構成している。この場合、中央ガイド８は、この流路部分を構成する当該中央ガイド８の一部が回転子軸方向に一定以上の長さを有するように形成されている。また、この流路部分を構成する外殻７の一部および内部ガイド９の一部も、回転子ファン１０を介して回転子軸方向に一定以上の長さを有するように形成されている。

【0035】

また、本実施形態の中央ガイド８は、図１中のＱに示されるように、回転子ファン１０の上流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が縮小する前の流路部分を構成する当該中央ガイド８の一部と、回転子ファン１０の下流側において冷却ガスが流れる方向へ向けて流路幅が拡大した後の流路部分を構成する当該中央ガイド８の一部とが、回転電機を周方向に見たときにＱ点の位置で重なる（部分的に接合される）ように形成されている。

【0036】

このように形成された中央ガイド８の形状は、回転電機を周方向に見た場合、上部にある角が鋭角で底部の両脇にある２つの角が角丸形状の三角形、もしくはこれに近似した形を成している。

【0037】

このような外殻７、中央ガイド８、および内部ガイド９を含む構造は、回転電機の周方向に分散して複数箇所に（例えば回転子軸方向に見て上下左右の４箇所に）配置される。

【0038】

次に、第１の実施形態の作用・効果について説明する。

【0039】

本実施形態によれば、固定子２の外径側から排出される冷却ガスは、外殻７と中央ガイド８との間の流路に流入するが、図１中のＰ１近傍において冷却ガスが通る流路の断面積（流路幅）が大きくとられているため、急激な断面積縮小による流れの剥離を避け、圧力損失を低減することができる。さらにその後に冷却ガスが通る流路の断面積（流路幅）は徐々に小さくなるため、急激な断面積変化がなく、圧力損失を低減することができる。また、回転子ファン１０から流出する冷却ガスは、中央ガイド８と内部ガイド９との間の流路に流入するが、図１中のＰ２近傍において冷却ガスが通る流路の断面積（流路幅）は徐々に大きくなるため、急激な断面積変化がなく、圧力損失を低減することができる。

【0040】

さらに本実施形態によれば、回転子ファン１０の前後において冷却ガスが回転子軸方向に平行に流れる一定の長さ・一定の流路幅を有する流路区間Ｌが形成されているため、回転子ファン入口における予旋回成分が少なくなり、より大きい風量を得ることができる。以下では、予旋回成分と風量に関し、図２Ａ～図２Ｅを参照してより詳細に説明する。

【0041】

図２Ａは、Ｒ方向に回転する回転子ファン１０のブレード（動翼）１０ａを回転子径方向に見たときの一部断面構造を模式的に示す図である。図２Ｂは、回転子ファン入口において形成される速度三角形の概念を模式的に示す図である。

【0042】

図２Ａ及び図２Ｂから分かるように、回転子ファン入口において形成される速度三角形は、流体の「絶対流入速度ｃ」（＝「軸流速度ｖ」＋「予旋回ｕ」）、ファンの「回転周速Ｕ」およびファンに対する流体の「相対流入速度ｗ」の各ベクトルで定義される。

【0043】

例えば、図２Ｃに示されるように、「予旋回ｕ」が大きくなると、「絶対流入速度ｃ」も大きくなる。このとき、「回転周速Ｕ」は一定であり変化しないため、「相対流入速度ｗ」が変化し、「相対流入角度（ファンに対する流体の相対的な流入角度）」（ブレード１０ａの後縁端と流体の相対流入速度ｗの線とファンの回転方向の線とがなす角度）が大きくなり、この相対流入角度とブレード１０ａの取付角度（ブレード１０ａの後縁端と前縁端とを結んだ線とファンの回転方向の線とがなす角度）とのずれが増大することから、充分な揚力が得られず、ファンの効率が低下し、風量が減少してしまう。

【0044】

これに対し、本実施形態では、「予旋回ｕ」が小さくなるため、図２Ｄに示されるような「軸流速度ｖ＝絶対流入速度ｃ」の状態（予旋回ｕ＝０の状態）に近づけることができ、流体の相対流入角度とブレード１０ａの取付角度とのずれを、予め設計された理想的な値に近づけることができるため、理想に近い揚抗比を得ることができ、ファンの効率を向上させ、充分な風量を得ることができる。ここで、予旋回と風量との関係を、図２Ｅを参照して説明する。

【0045】

図２Ｅは、風量およびファンの静圧上昇をそれぞれ流量係数および圧力係数で表現したファン単体の性能を表すグラフである。このグラフでは、ファンが送る風量を「流量係数」を用いて表し、ファンが流体を送る圧力を「圧力係数」を用いて表している。また、予旋回を「予旋回係数」を用いて表し、予旋回係数の例として、０、Ａ、Ｂ（但し、０＜Ａ＜Ｂ）の３つを用いている。

【0046】

図２Ｅに示されるように、予旋回係数の値が小さいほど、ファンの性能を表す曲線が右上へ移動する。すなわち、予旋回ｕが小さいほど、ファンの性能を表す曲線は右上へ移動し、充分な風量が得られる。

【0047】

本実施形態では、回転子ファン入口における予旋回ｕを低減させるのに充分な長さの流路区間Ｌが形成されていることから、予旋回ｕが小さくなり、風量を大きくすることができる。これに加えて、流路区間Ｌの下流側では急激な断面積変化が生じないように冷却ガスが通る流路の断面積（流路幅）が徐々に大きくなるように形成されていることから、静圧回復係数の回復効果が向上し、圧力損失を低減することができ、大きい冷却ガス風量を得ることができる。以下では、静圧回復係数に関し、図３を参照してより詳細に説明する。

【0048】

図３は、静圧回復係数の回復効果を本実施形態と従来技術とで対比させて示すグラフである。このグラフでは、横軸に回転子ファン出口からの流路距離をとり、縦軸に静圧回復係数をとっている。

【0049】

静圧回復とは、流体運動エネルギーの変換（動圧から静圧への変換）を意味する。図３のグラフに示される縦軸の静圧回復係数は、分母を回転子ファン出口の動圧にとり、分子を（「出口位置の静圧」－「回転子ファン入口の静圧」）にとった係数である。ここで、出口位置とは、回転子ファン出口から流路出口まで（即ち、ガスクーラ６の入口まで）の流路の中の任意の位置を指し、横軸の「回転子ファン出口からの流路距離」に相当する。

【0050】

従来技術では、回転子ファン出口から流路出口まで（ガスクーラ６の入口まで）の流路において、急激な断面積拡大があるため、ある位置で剥離渦が発生すると、その粘性によって運動エネルギーが熱エネルギーに変換される。すなわち、急激な断面積変化によって圧力損失（運動エネルギー損失）が生じ、図３中の破線の曲線に示されるように静圧回復係数の回復効果が阻害される。これにより、十分な冷却ガス風量を確保できない場合がある。

【0051】

一方、本実施形態では、回転子ファン出口から流路出口まで（ガスクーラ６の入口まで）の流路において、急激な断面積拡大はないため、剥離渦の発生が抑えられ、圧力損失（運動エネルギー損失）が少なく、図３中の実線の曲線に示されるように静圧回復係数の回復効果が向上する。これにより、十分な冷却ガス風量を確保することができる。

【0052】

また、本実施形態では、中央ガイド８の形状が、上述したように上部にある角が鋭角で底部の両脇にある２つの角が角丸形状の三角形もしくはこれに近似した形を成しているため、十分な冷却ガス風量を確保しながらも、回転電機の軸方向スパンを短くすることができ、コンパクト化、低コスト化を実現することができる。

【0053】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。以下では、第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

【0054】

図４は、第２の実施形態に係るフォワードフロー通風方式・ガスクーラ出口直後冷却タイプによる回転電機の一部の断面構造を模式的に示す部分断面図である。なお、第１の実施形態で示した図１と共通する要素には、同一の符号を付している。

【0055】

図４の構造が図１の構造と異なる点は、回転子ファン１０の上流側の流路に前置静翼１９が設置されている点にある。

【0056】

具体的には、回転子ファン１０の上流側において、外殻７と中央ガイド８とに接するように複数枚の前置静翼１９が周方向に配列するように設けられる。図４の例では前置静翼１９が回転子軸方向に延在する流路区間Ｌに収まる位置に設置されているが、これよりも上流側の湾曲した流路区間に設置されていてもよい。

【0057】

なお、図４の例では前置静翼１９が設けられているが、前置静翼１９を設ける代わりに、後述する後置静翼２０を設ける構成としてもよい。

【0058】

図５は、図４に示した構造の変形例を示す図である。

【0059】

図５の構造が図１の構造と異なる点は、回転子ファン１０の上流側の流路に前置静翼１９が設置されており、かつ、回転子ファン１０の下流側の流路に後置静翼２０が設置されている点にある。

【0060】

具体的には、前述のように複数枚の前置静翼１９が設けられるほか、中央ガイド８と内部ガイド９とに接するように複数枚の後置静翼２０が周方向に配列するように設けられる。図５の例では後置静翼２０が回転子軸方向に延在する流路区間Ｌに収まる位置に設置されているが、これよりも下流側の湾曲した流路区間に設置されていてもよい。

【0061】

なお、図５の例では前置静翼１９と後置静翼２０の両方が設けられているが、後置静翼２０を設けて前置静翼１９を設けない構成としてもよい。

【0062】

次に、第２の実施形態の作用・効果について説明する。

【0063】

本実施形態によれば、前置静翼１９を設置することにより、予旋回成分がより一層少なくなり、図２Ｂに示した予旋回ｕがより一層０に近づく。すなわち、「軸流速度ｖ＝絶対流入速度ｃ」の状態（予旋回ｕ＝０の状態）により一層近づけることができるため、第１の実施形態の場合よりも大きい冷却ガス風量を得ることができる。また、後置静翼２０を設置することにより、より一層剥離渦の発生を抑えることができるため、第１の実施形態の場合よりも静圧回復係数の回復効果が向上し、圧力損失をより低減することができ、より大きな冷却ガス風量を得ることができる。

【0064】

以上詳述したように、実施形態によれば、フォワードフロー通風方式において、回転子ファンが配置されている流路を流れる冷却ガスの圧力損失を低減し、十分な風量の確保し、固定子コイル等を効率よく冷却することができる。

【0065】

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】

【0066】

１…回転子、１ａ…回転子鉄心、２…固定子、２ａ…固定子鉄心、２ｂ…給気セクション、２ｃ…排気セクション、３…エアギャップ、４…保持環、５…固定子コイル端部、６…ガスクーラ、７…外殻、８…中央ガイド、９…内部ガイド、１０…回転子ファン、１０ａ…ブレード（動翼）、１９…前置静翼、２０…後置静翼。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】