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JP3590849B2 - Rotating electric machine rotor - Google Patents
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JP3590849B2 - Rotating electric machine rotor - Google Patents

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JP3590849B2 JP2000339210A JP2000339210A JP3590849B2 JP 3590849 B2 JP3590849 B2 JP 3590849B2 JP 2000339210 A JP2000339210 A JP 2000339210A JP 2000339210 A JP2000339210 A JP 2000339210A JP 3590849 B2 JP3590849 B2 JP 3590849B2
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亮一 塩原
太 桧山
一正 井出
憲一 服部
宏 岡部
英明 森
真吾 横山
健五 岩重
名雲  靖
啓司 小橋
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機や電動機などの回転電機の回転子に係り、特に高速運転される回転電機に好適な回転子に関する。
【0002】
【従来技術】
例えばタービン駆動の発電機など、高速で運転される回転電機の回転子は、直径に比較して極端に大きな軸方向寸法に作られるのが通例である。
図8は、このような回転電機の回転子の一例を示したもので、ここに示したのは、いわゆる回転界磁型同期発電機の回転子で、概略、胴部を形成する円柱状の回転子鉄心1と、この回転子鉄心1の中心軸上の両側に延伸した回転軸2で構成されている。
【0003】
この回転子鉄心1は、例えば鋼などの強磁性材から鍛造削り出しなどにより、回転軸2も含めて一体に成形され、その胴部の表面には複数の溝が放射状に設けてあり、これらの溝の中に巻線を施し、界磁電流を供給することにより、回転界磁型回転電機の回転子として構成されるようになっている。
【0004】
ここで、この回転子鉄心1に形成されている溝は、図9にスロット7として示されているもので、このとき、各スロット7の下部には、更にサブスロット6が設けてあり、これにより、例えば空気や水素などの冷却媒体に対して回転軸方向の通路(アキシャルダクト)が与えられるようになっている。
【0005】
また、回転子鉄心1の胴部の両端からは、回転子巻線3の端部がスロット7から突き出されているが、ここには円筒状をしたリテイニングリング4が焼嵌めてあり、これにより端部に働く大きな遠心力を受け止め、端部が変形しないように保持している。
【0006】
さらに、回転軸2の両側には冷却媒体通流用のファン5が取付けてあり、これにより冷却媒体を加圧し、その通流が図られるようになっている。
そして、この回転電機回転子は、図示してない軸受装置により、回転軸2の両側で軸が支えられ、図示してない固定子に対して所定の位置で、所定の空隙を保って安定に高速回転できるように構成されている。
【0007】
次に、図9に図10を加えて、スロット7の中の構成について説明する。ここで、まず図9(a)は、図8において、回転軸2の中心線に対して直角方向から見た断面図で、図9(b)は、中心線方向から見た断面図であり、次に図10は、スロット7の中から収納物を取り出して示した分解斜視図である。
【0008】
これらの図9、図10から明らかなように、スロット7には、回転子巻線3に働く遠心力を保持するためのウエッジ8と、回転子巻線3の上部とウエッジ8間の絶縁を保つためのクリページブロック9、回転子巻線3、回転子巻線3の下部と回転子鉄心1間の絶縁を保つための底敷絶縁材10、それにサブスロットカバー11が、回転子鉄心1の半径方向の外側から順に並んで積層され、収納されている。
【0009】
ここで、回転子巻線3は、半径方向に並んで配置した複数本の導体条で構成してあり、これら各導体条の間には層間絶縁材12が挟み込まれている。
更にスロット7の内面にはスロットアーマー13か設けてあり、これにより回転子巻線3の側面と回転子鉄心1の間の絶縁が保たれるようにしてある。
【0010】
このとき、ウエッジ8とクリページブロック9、回転子巻線(導体条)3、層間絶縁材12、底敷絶縁材10、それにサブスロットカバー11の各部材には、夫々回転子の軸方向に並んで複数個の通風孔が設けてある。
【0011】
ここで、これらの通風孔は、夫々ウエッジ通風孔14、クリページブロック通風孔15、回転子巻線通風孔16、層間絶縁通風孔17、底敷絶縁通風孔18、それにブスロットカバー通風孔19と呼ばれており、これらの通風孔14〜19により、スロット7内で冷却媒体が半径方向に流れるためのラジアルダクトと呼ばれる複数の通路が、回転軸方向に並んで形成されるようになっている。
【0012】
なお、この図では、回転子巻線(導体条)3に形成してある回転子巻線通風孔16が、回転子軸方向とは直角な方向、つまり回転子巻線(導体条)3の幅方向に並んだ2列の楕円形の開孔になっているが、1列の場合もある。
【0013】
図11は、この回転子における冷却媒体の通流経路を示したもので、ファン5により加圧された冷却媒体は、矢印で示すように、まずサブスロット6内に流入し、このサブスロット6内を軸方向に進みながら遠心力を受け、上記した複数のラジアルダクトに分岐する。
【0014】
そして、ラジアルダクトに分岐した冷却媒体は、夫々のラジアルダクトを構成しているサブスロットカバー通風孔19から底敷絶縁通風孔18、回転子巻線通風孔17、層間絶縁通風孔16、クリページブロック通風孔15、それにウエッジ通風孔14の順に夫々の通風孔を通って流れ、最終的に回転子鉄心1の外周部分に達した後、回転子と固定子の間の空隙を通って流れる。
【0015】
ここで、上記した従来技術による回転電機の回転子では、図10に示されているように、ウエッジ通風孔14、クリページブロック通風孔15、回転子巻線通風孔16、それに層間絶縁通風孔17の各通風孔は、回転軸方向に渡って等しいピッチで同じ個数にしてあるが、他方、底敷絶縁通風孔18とサブスロットカバー通風孔19については、図示のように、上記の各通風孔の4個に対して1個の割合の少ない個数で、つまりピッチでいえば大きなピッチで設けられていた。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、回転軸方向に並んでいる複数のラジアルダクト間での冷却媒体の流量配分について配慮がされているとはいえず、回転子の冷却に問題があった。
ここで、従来技術では、図10から明らかなように、底敷絶縁通風孔18及びサブスロットカバー通風孔19が複数個の回転子巻線通風孔16に対して1個の割合で設けられている。
【0017】
この結果、従来技術では、サブスロット6内を流れる冷却媒体がラジアルダクトに分岐する際の通風抵抗が各位置で異なってしまい、このため、回転子巻線通風孔16の夫々における冷却媒体の流量が各ラジアルダクト間で差を生じ、例えば図12の特性▲1▼で示すようになってしまい、従って、回転子の冷却に問題が生じてしまうのである。
【0018】
本発明の目的は、簡単な構成で冷却媒体の流量配分が適切化でき、冷却性能が充分に向上できるようにした回転電機の回転子を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、回転子鉄心のスロット内に、少なくともウエッジ、クリページブロック、回転子巻線用導体条、層間絶縁材、底敷絶縁材、サブスロットカバー及びスロットアーマーの各部材を備え、これら各部材に回転子軸方向に並んだ複数個の通風孔を形成することにより、冷却媒体通流用の複数のラジアルダクトが形成されるようにした回転電機の回転子において、前記回転子鉄心を、回転子軸方向の少なくとも一方と他方の端部にある2個の区間と中央にある1個の区間に区分し、前記各部材の中の前記底敷絶縁材及び前記サブスロットカバーに形成してある通風孔の回転子軸方向でのピッチが、前記一方と他方の端部にある2個の区間では、前記各部材の中の前記底敷絶縁材及び前記サブスロットカバー以外の部材に形成してある通風孔の回転子軸方向でのピッチより大きくされ、前記中央にある1個の区間では、前記各部材の中の前記底敷絶縁材及び前記サブスロットカバー以外の部材に形成してある通風孔の回転子軸方向でのピッチと同じにされているようにして達成される。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による回転電機の回転子について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
まず、図1は、本発明の第1の実施の形態による回転電機回転子の断面図で、回転子鉄心1と回転軸2、回転子巻線3、リテイニングリング4、それにファン5は、図8で説明した従来技術による回転電機回転子と同じであり、従って、この図では、従来技術との違いは表わされていない。
【0025】
そして、この実施形態でも、図2に示すように、サブスロット6を有するスロット7が設けられている点は、図9で説明した従来技術と同じである。
ここで、この図2の(a)は、図1を回転軸2の中心線に対して直角方向から見た断面図で、図2の(b)は中心線方向から見た断面図である。
【0026】
そして、このスロット7の中には、ウエッジ8とクリページブロック9、回転子巻線3、底敷絶縁材10、それにサブスロットカバー11が、回転子鉄心1の半径方向の外側から順に並んで、収納されており、従って、この点も従来技術と同じである。
【0027】
しかも、回転子巻線3は、半径方向に並んで配置した複数本の導体条で構成してあり、これら各各導体条の間に層間絶縁材12が挟み込まれ、また、スロット7の内面にはスロットアーマー13か設けてあり、これにより回転子巻線3の側面と回転子鉄心1の間の絶縁が保たれるようにしてある点も同じである。
【0028】
更に、ウエッジ8にウエッジ通風孔14が、クリページブロック9にクリページブロック通風孔15が、回転子巻線3に回転子巻線通風孔16が、層間絶縁材12に層間絶縁通風孔17が、底敷絶縁材10に底敷絶縁通風孔18が、そしてサブスロットカバー11にはサブスロットカバー通風孔19が、夫々設けてある点も同じであり、これらの通風孔14〜19により、スロット7内で冷却媒体が半径方向に流れるためのラジアルダクトが、回転軸方向に並んで形成されるようになっている点も同じである。
【0029】
ここで、図3は、従来技術の説明に使用した図10と同じく、スロット7の中から収納物を取り出して示した分解斜視図であるが、この図3と図2(a)に表わされているように、この実施形態による回転子が、従来技術による回転子と異なる点は、底敷絶縁材10とサブスロットカバー11に設けてある底敷絶縁通風孔18とサブスロットカバー通風孔19のピッチにある。
【0030】
すなわち、この実施形態では、図2(a)と図3から明らかなように、底敷絶縁通風孔18及びサブスロットカバー通風孔19が、ウエッジ通風孔14とクリページブロック通風孔15、それに回転子巻線通風孔16に対して、1対1に対応して個別に形成してあるのに対して、従来技術では、図9(a)と図10から明らかなように、回転子巻線通風孔16の4個に対して、底敷絶縁通風孔18とサブスロットカバー通風孔19が1個づつ設けてあり、この点で相違している。
【0031】
このように、底敷絶縁通風孔18とサブスロットカバー通風孔19が、回転子巻線3に設けられている2列の回転子巻線通風孔16に対して、1対1に対応して個別に設けられていると、通風孔14〜19により形成される複数のラジアルダクトは、全てがサブスロット6から回転子1の周辺まで独立した通路として形成されることになる。
【0032】
従って、この実施形態によれば、サブスロット6内を流れる冷却媒体がラジアルダクトに分岐する際の通風抵抗を各ラジアルダクトで同じにすることができ、この結果、例えば図12の特性▲2▼で示すように、回転軸方向でほぼ均一な冷却媒体の流量配分が得られ、回転子の冷却性能を向上させることができる。
【0033】
ところで、このように、回転軸方向でほぼ均一な冷却媒体の流量配分が得られるようにするためには、必ずしも上記実施形態のように構成する必要は無く、通風孔の回転子軸方向でのピッチが、少なくとも回転子巻線3と底敷絶縁材10、それにサブスロットカバー11において同じになるようにしてやれば良い。
【0034】
また、この実施形態では、回転子巻線3に設けられている回転子巻線通風孔16が2列の場合について示したが、1列の場合でも適用可能なことはいうまでもない。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【0035】
まず、図4と図5は、本発明の第2の実施の形態で、この回転電機回転子が図1〜図3で説明した第1の実施形態と異なっている点は、図4に示されているように、回転子鉄心1を軸方向で複数の部分に区分し、各区分での底敷絶縁材10とサブスロットカバー11に設けてある底敷絶縁通風孔18とサブスロットカバー通風孔19のピッチを変えている点にある。
【0036】
すなわち、この実施形態では、回転子鉄心1を軸方向の一方の端部と他方の端部にある2個の区間L と、中央にある1個の区間L の3区間に分け、両端側の区間Lc では、図5(a)に、C部拡大断面として示してあるように構成し、中央の区間L では、図5(b)に、D部拡大断面として示してあるように構成したものである。
【0037】
ここで、まず、区間Lc では、図5(a)に示されているように、図2(a)に示した第1の実施形態と同じく、底敷絶縁通風孔18及びサブスロットカバー通風孔19が、回転子巻線3に設けられている回転子巻線通風孔16に対して、1対1に対応して個別に設けてある。従って、この場合、区間L では、スロット7内の状態は、図3に示すようになっている。
【0038】
次に、中央の区間L では、図5(b)に示されているように、図9(a)に示した従来技術と同じく、回転子巻線3に設けられている回転子巻線通風孔16の4個に対して、底敷絶縁通風孔18とサブスロットカバー通風孔19が1個づつ設けてある。従って、この場合、区間L では、スロット7内の状態は、図10に示すようになっていることになる。
【0039】
従って、この第2の実施形態によれば、回転子巻線通風孔16の冷却媒体の流量を回転子の軸方向で局所的に増減させることができ、回転子の冷却状態に応じて区間L と区間L の長さを変えることにより、必要とする温度分布に常に適切に対応することができ、同じく回転子の冷却性能を充分に向上させることができる。
【0040】
このとき、区間L と区間L で、スロット7内の状態を入替えて実施してもよく、区間L と区間L の長さの割合及び区間L 同士の長さの割合については、任意に設定して実施することができる。
【0041】
また、この実施形態で、通風孔のピッチが異なる区間が3つ以上ある場合にも適用できる。
また、この第2の実施形態でも、回転子巻線に設けられた回転子巻線通風孔16が1列の場合にも適用できることはいうまでもない。
【0042】
次に、図6と図7は、本発明の第3の実施の形態で、この第3の実施形態も、回転子鉄心1を軸方向で複数の部分に区分し、各区分での底敷絶縁材10とサブスロットカバー11に設けてある底敷絶縁通風孔18とサブスロットカバー通風孔19のピッチを変えている点は、第2の実施形態と同じである。
【0043】
しかして、この第3の実施形態が、第2の実施形態と異なっている点は、スロット7の内部に収納されたサブスロットカバー11に設けられているサブスロットカバー通風孔19のピッチだけを区間L と区間L で変え、底敷絶縁材10の底敷絶縁通風孔18は、区間L と区間L で同じにした点にある。
【0044】
従って、この第3の実施形態によっても、回転子巻線通風孔16の冷却媒体の流量を回転子の軸方向で局所的に増減させることができ、回転子の冷却状態に応じて区間L と区間L の長さを変え、必要とする温度分布に常に適切に対応することができ、同じく回転子の冷却性能を充分に向上させることができる。
【0045】
このとき、区間L と区間L で、スロット7内の状態を入替えて実施してもよく、区間L と区間L の長さの割合及び区間L 同士の長さの割合については、任意に設定して実施することができる。
また、この第3の実施形態でも、回転子巻線に設けられた回転子巻線通風孔16が1列の場合にも適用できることはいうまでもない。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、回転電機の回転子での冷却媒体の流量の軸方向分布が変えられるので、回転子の軸方向温度分布が制御でき、常に効率的に回転子を冷却することができる。
また、この結果、回転電機の高効率化と低コスト化、更には小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回転電機回転子の第1の実施形態を示す断面図である。
【図2】本発明による回転電機回転子の第1の実施形態におけるスロット内の構成を示す説明図である。
【図3】本発明による回転電機回転子の第1の実施形態におけるスロット内の構成を示す分解斜視図である。
【図4】本発明による回転電機回転子の第2の実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明による回転電機回転子の第2の実施形態におけるスロット内の構成を示す説明図である。
【図6】本発明による回転電機回転子の第3の実施形態を示す断面図である。
【図7】本発明による回転電機回転子の第3の実施形態におけるスロット内の構成を示す説明図である。
【図8】従来技術による回転電機回転子の一例を示す断面図である。
【図9】従来技術による回転電機回転子の一例におけるスロット内の構成を示す説明図である。
【図10】従来技術による回転電機回転子の一例におけるスロット内の構成を示す分解斜視図である。
【図11】回転電機回転子内での冷却媒体の通流状態を説明するための断面図である。
【図12】回転電機回転子の回転子における冷却風量の軸方向分布の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
1 回転子鉄心
2 回転軸
3 回転子巻線
4 リテイニングリング
5 ファン
6 サブスロット
7 スロット
8 ウエッジ
9 クリページブロック
10 底敷絶縁材
11 サブスロットカバー
12 層間絶縁材
13 スロットアーマー
14 ウエッジ通風孔
15 クリページブロック通風孔
16 回転子巻線通風孔
17 層間絶縁通風孔
18 底敷絶縁通風孔
19 サブスロットカバー通風孔
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotor of a rotating electric machine such as a generator or a motor, and more particularly to a rotor suitable for a rotating electric machine that operates at high speed.
[0002]
[Prior art]
For example, a rotor of a rotating electric machine that operates at a high speed, such as a turbine-driven generator, is usually made to have an extremely large axial dimension compared to its diameter.
FIG. 8 shows an example of a rotor of such a rotating electric machine, which is shown here as a rotor of a so-called rotating field type synchronous generator, and has a substantially cylindrical shape forming a body. It comprises a rotor core 1 and a rotating shaft 2 extending on both sides on the central axis of the rotor core 1.
[0003]
The rotor core 1 is integrally formed including the rotating shaft 2 by forging, for example, from a ferromagnetic material such as steel, and a plurality of grooves are radially provided on the surface of its body. By providing a winding in the groove and supplying a field current, it is configured as a rotor of a rotating field type rotating electric machine.
[0004]
Here, the grooves formed in the rotor core 1 are shown as slots 7 in FIG. 9, and at this time, a sub-slot 6 is further provided below each slot 7. Thus, a passage (axial duct) in the direction of the rotation axis is provided for a cooling medium such as air or hydrogen.
[0005]
From both ends of the body of the rotor core 1, the ends of the rotor windings 3 protrude from the slots 7, where a cylindrical retaining ring 4 is shrink-fitted. This receives a large centrifugal force acting on the end, and holds the end so that the end is not deformed.
[0006]
Further, a cooling medium flow fan 5 is mounted on both sides of the rotating shaft 2 so that the cooling medium is pressurized to flow the cooling medium.
The rotating electric machine rotor is supported on both sides of the rotating shaft 2 by a bearing device (not shown) and stably at a predetermined position with respect to a stator (not shown) while maintaining a predetermined gap. It is configured to be able to rotate at high speed.
[0007]
Next, the configuration in the slot 7 will be described by adding FIG. 10 to FIG. Here, first, FIG. 9A is a cross-sectional view as viewed from a direction perpendicular to the center line of the rotating shaft 2 in FIG. 8, and FIG. 9B is a cross-sectional view as viewed from the center line direction. Next, FIG. 10 is an exploded perspective view showing a stored item taken out of the slot 7.
[0008]
As is clear from FIGS. 9 and 10, the slot 7 has a wedge 8 for holding the centrifugal force acting on the rotor winding 3 and an insulation between the upper part of the rotor winding 3 and the wedge 8. The retainer block 9, the rotor winding 3, the bottom insulating material 10 for maintaining insulation between the lower part of the rotor winding 3 and the rotor core 1, and the sub-slot cover 11 are provided with the rotor core 1. Are stacked and stored in order from the outside in the radial direction.
[0009]
Here, the rotor winding 3 is composed of a plurality of conductor strips arranged side by side in the radial direction, and an interlayer insulating material 12 is sandwiched between these conductor strips.
Further, a slot armor 13 is provided on the inner surface of the slot 7, so that insulation between the side surface of the rotor winding 3 and the rotor core 1 is maintained.
[0010]
At this time, the wedge 8 and the crease block 9, the rotor winding (conductor strip) 3, the interlayer insulating material 12, the bottom insulating material 10, and the sub-slot cover 11 are respectively provided in the axial direction of the rotor. A plurality of ventilation holes are provided side by side.
[0011]
Here, these ventilation holes are respectively a wedge ventilation hole 14, a crease block block ventilation hole 15, a rotor winding ventilation hole 16, an interlayer insulation ventilation hole 17, a bottom insulating ventilation hole 18, and a slot cover cover ventilation hole 19. A plurality of passages called radial ducts through which the cooling medium flows in the slots 7 in the radial direction are formed side by side in the rotation axis direction by the ventilation holes 14 to 19. I have.
[0012]
In this figure, the rotor winding ventilation holes 16 formed in the rotor winding (conductor strip) 3 are oriented in a direction perpendicular to the rotor axis direction, that is, in the rotor winding (conductor strip) 3. It has two rows of elliptical apertures arranged in the width direction, but there may be one row.
[0013]
FIG. 11 shows a flow path of the cooling medium in the rotor. The cooling medium pressurized by the fan 5 first flows into the sub-slot 6 as shown by the arrow, and It receives centrifugal force while traveling in the axial direction, and branches into the plurality of radial ducts described above.
[0014]
The cooling medium branched into the radial ducts passes from the sub-slot cover ventilation holes 19 forming the respective radial ducts to the bottom insulation ventilation holes 18, the rotor winding ventilation holes 17, the interlayer insulation ventilation holes 16, and the clear pages. The air flows through the respective ventilation holes in the order of the block ventilation holes 15 and the wedge ventilation holes 14, and finally reaches the outer peripheral portion of the rotor core 1, and then flows through the gap between the rotor and the stator.
[0015]
Here, in the rotor of the rotating electric machine according to the above-described conventional technology, as shown in FIG. 10, the wedge ventilation holes 14, the crease block ventilation holes 15, the rotor winding ventilation holes 16, and the interlayer insulating ventilation holes. The number of the ventilation holes 17 is the same at the same pitch in the direction of the rotation axis. On the other hand, as for the bottom insulating ventilation holes 18 and the sub-slot cover ventilation holes 19, as shown in FIG. The holes are provided in a small number, one of four holes, that is, at a large pitch.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The above prior art does not consider the flow distribution of the cooling medium between a plurality of radial ducts arranged in the direction of the rotation axis, and has a problem in cooling the rotor.
Here, in the prior art, as is apparent from FIG. 10, the bottom insulating ventilation hole 18 and the sub-slot cover ventilation hole 19 are provided at a ratio of one to a plurality of rotor winding ventilation holes 16. I have.
[0017]
As a result, in the prior art, the ventilation resistance when the cooling medium flowing in the sub-slot 6 branches into the radial duct is different at each position, so that the flow rate of the cooling medium in each of the rotor winding ventilation holes 16 is different. Causes a difference between the radial ducts, for example, as shown by the characteristic (1) in FIG. 12, and thus causes a problem in cooling the rotor.
[0018]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotor of a rotating electric machine that can appropriately distribute a flow rate of a cooling medium with a simple configuration and sufficiently improve cooling performance.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The object is to provide at least a wedge, a crease block, a conductor strip for rotor winding, an interlayer insulating material, a bottom insulating material, a subslot cover, and a slot armor in a rotor core slot. In a rotor of a rotating electrical machine in which a plurality of radial ducts for cooling medium flow are formed by forming a plurality of ventilation holes arranged in the rotor axis direction on a member, the rotor core is rotated. It is divided into at least one section in the child axis direction, two sections at the other end, and one section at the center, and is formed on the bottom insulating material and the sub-slot cover in each of the members. The pitch in the rotor axis direction of the ventilation holes is formed in a member other than the bottom insulating material and the sub-slot cover in each of the members in the two sections at the one end and the other end. A certain draft The pitch in the axial direction of the rotor is larger than the pitch in the center, and in one section at the center, the rotation of ventilation holes formed in members other than the bottom insulating material and the sub-slot cover in each member This is achieved in such a way that the pitch in the slave axis direction is the same .
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a rotor of a rotating electric machine according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
First, FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electric machine rotor according to a first embodiment of the present invention, in which a rotor iron core 1 and a rotating shaft 2, a rotor winding 3, a retaining ring 4, and a fan 5 This is the same as the rotating electric machine rotor according to the prior art described with reference to FIG. 8, and therefore, this figure does not show a difference from the prior art.
[0025]
Also in this embodiment, as shown in FIG. 2, a point in which a slot 7 having a sub-slot 6 is provided is the same as the prior art described with reference to FIG.
Here, FIG. 2A is a cross-sectional view of FIG. 1 as viewed from a direction perpendicular to the center line of the rotating shaft 2, and FIG. 2B is a cross-sectional view as viewed from the center line direction. .
[0026]
In the slot 7, a wedge 8, a crease block 9, a rotor winding 3, a bottom insulation 10, and a sub-slot cover 11 are arranged in order from the radial outside of the rotor core 1. , So that this point is the same as the prior art.
[0027]
In addition, the rotor winding 3 is composed of a plurality of conductor strips arranged in the radial direction, an interlayer insulating material 12 is interposed between each of the conductor strips, and an inner surface of the slot 7 is formed. Is provided with a slot armor 13 so that the insulation between the side surface of the rotor winding 3 and the rotor core 1 is maintained.
[0028]
Further, a wedge ventilation hole 14 is formed in the wedge 8, a crease block ventilation hole 15 is formed in the crease block 9, a rotor winding ventilation hole 16 is formed in the rotor winding 3, and an interlayer insulation ventilation hole 17 is formed in the interlayer insulating material 12. Bottom insulating material 10 is provided with a bottom insulating ventilation hole 18, and subslot cover 11 is provided with a subslot cover ventilation hole 19, respectively. This is the same in that radial ducts for allowing the cooling medium to flow in the radial direction in 7 are formed side by side in the rotation axis direction.
[0029]
Here, FIG. 3 is an exploded perspective view showing the stored contents taken out from the slot 7 similarly to FIG. 10 used for the description of the prior art, and is shown in FIG. 3 and FIG. As described above, the rotor according to this embodiment is different from the rotor according to the prior art in that the bottom insulating material 10 and the bottom insulating ventilation holes 18 and the sub slot cover ventilation holes provided in the sub slot cover 11 are provided. There are 19 pitches.
[0030]
That is, in this embodiment, as apparent from FIGS. 2A and 3, the bottom insulating ventilation holes 18 and the sub-slot cover ventilation holes 19 are formed by the wedge ventilation holes 14, the crease block ventilation holes 15, and the rotation thereof. The individual windings 16 are individually formed in a one-to-one correspondence with respect to the child winding ventilation holes 16, whereas in the prior art, as is apparent from FIGS. For the four ventilation holes 16, one bottom insulation ventilation hole 18 and one sub-slot cover ventilation hole 19 are provided, which is different in this point.
[0031]
As described above, the bottom insulating ventilation holes 18 and the sub-slot cover ventilation holes 19 correspond one-to-one with the two rows of rotor winding ventilation holes 16 provided in the rotor winding 3. If provided separately, all of the plurality of radial ducts formed by the ventilation holes 14 to 19 are formed as independent passages from the sub-slot 6 to the periphery of the rotor 1.
[0032]
Therefore, according to this embodiment, the ventilation resistance when the cooling medium flowing in the sub-slot 6 branches into the radial duct can be made equal in each radial duct. As a result, for example, the characteristic (2) in FIG. As shown by, a substantially uniform distribution of the flow rate of the cooling medium in the rotation axis direction is obtained, and the cooling performance of the rotor can be improved.
[0033]
By the way, in order to obtain a substantially uniform distribution of the flow rate of the cooling medium in the rotation axis direction, it is not always necessary to configure as in the above-described embodiment, and the ventilation holes in the rotor axis direction are not necessarily required. It is sufficient that the pitch is at least the same in the rotor winding 3, the bottom insulation 10, and the subslot cover 11.
[0034]
Further, in this embodiment, the case where the rotor winding ventilation holes 16 provided in the rotor winding 3 are arranged in two rows has been described.
Next, another embodiment of the present invention will be described.
[0035]
First, FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the present invention. The difference between this rotating electric machine rotor and the first embodiment described with reference to FIGS. As shown, the rotor core 1 is divided into a plurality of portions in the axial direction, and the bottom insulating material 10 and the bottom insulating ventilation holes 18 provided in the sub-slot cover 11 in each section and the sub-slot cover ventilation are provided. The point is that the pitch of the holes 19 is changed.
[0036]
That is, in this embodiment, the two sections L c with the rotor core 1 at one end and the other end in the axial direction, divided into three sections of a single interval L d in the middle, both ends in the side section Lc, in FIG. 5 (a), constructed as shown as C part enlarged cross-section, the central section L d, in FIG. 5 (b), as shown as D part enlarged sectional It is composed.
[0037]
Here, first, in the section Lc, as shown in FIG. 5A, as in the first embodiment shown in FIG. 2A, the bottom insulating ventilation holes 18 and the sub-slot cover ventilation holes are provided. Numerals 19 are individually provided in one-to-one correspondence with the rotor winding ventilation holes 16 provided in the rotor winding 3. Therefore, in this case, in the section Lc , the state in the slot 7 is as shown in FIG.
[0038]
Next, the central segments L d, as shown in FIG. 5 (b), as in the prior art shown in FIG. 9 (a), the rotor winding is provided on the rotor winding 3 For four of the ventilation holes 16, one bottom insulation ventilation hole 18 and one subslot cover ventilation hole 19 are provided. Therefore, in this case, the interval L d, the state in the slot 7 would have become as shown in FIG. 10.
[0039]
Therefore, according to the second embodiment, the flow rate of the cooling medium in the rotor winding ventilation holes 16 can be locally increased or decreased in the axial direction of the rotor, and the section L can be changed according to the cooling state of the rotor. by changing the length of the c and the section L d, it is possible to always properly correspond to the temperature distribution in need, can be also sufficiently improved cooling performance of the rotor.
[0040]
In this case, the interval L c and interval L d, may be carried out in reverse state in the slot 7, the length ratio of the rate and interval L c between the length of a section L c and interval L d is , Can be set and implemented arbitrarily.
[0041]
In this embodiment, the present invention can also be applied to a case where there are three or more sections having different ventilation hole pitches.
Further, it goes without saying that the second embodiment can also be applied to the case where the rotor winding ventilation holes 16 provided in the rotor winding are in one row.
[0042]
Next, FIGS. 6 and 7 show a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, too, the rotor core 1 is divided into a plurality of portions in the axial direction. The second embodiment is the same as the second embodiment in that the pitch between the bottom insulating ventilation hole 18 and the sub-slot cover ventilation hole 19 provided in the insulating material 10 and the sub-slot cover 11 is changed.
[0043]
The third embodiment differs from the second embodiment only in that the pitch of the sub-slot cover ventilation holes 19 provided in the sub-slot cover 11 housed in the slot 7 is different. changing the interval L c and interval L d, a bottom insole insulating vents 18 of Sokoshiki insulating material 10 lies in that the same in a section L c and interval L d.
[0044]
Therefore, according to the third embodiment as well, the flow rate of the cooling medium in the rotor winding ventilation holes 16 can be locally increased or decreased in the axial direction of the rotor, and the section L c according to the cooling state of the rotor. and changing the length of the interval L d, it is possible to always properly correspond to the temperature distribution in need, it can be also sufficiently improved cooling performance of the rotor.
[0045]
In this case, the interval L c and interval L d, may be carried out in reverse state in the slot 7, the length ratio of the rate and interval L c between the length of a section L c and interval L d is , Can be set and implemented arbitrarily.
Further, it goes without saying that the third embodiment can also be applied to the case where the rotor winding ventilation holes 16 provided in the rotor winding are in one row.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, the axial distribution of the flow rate of the cooling medium in the rotor of the rotary electric machine can be changed, so that the axial temperature distribution of the rotor can be controlled and the rotor can always be efficiently cooled.
As a result, it is possible to realize high efficiency, low cost, and further downsizing of the rotating electric machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a rotary electric machine rotor according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration inside a slot in the first embodiment of the rotary electric machine rotor according to the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration in a slot of the rotary electric machine rotor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the rotary electric machine rotor according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration in a slot of a rotary electric machine rotor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the rotating electric machine rotor according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration inside a slot in a rotary electric machine rotor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a rotary electric machine rotor according to the related art.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration inside a slot in an example of a rotary electric machine rotor according to the related art.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a configuration inside a slot in an example of a rotating electric machine rotor according to the related art.
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a flow state of a cooling medium in a rotating electric machine rotor.
FIG. 12 is a characteristic diagram illustrating an example of an axial distribution of a cooling air amount in a rotor of the rotating electric machine rotor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor core 2 Rotating shaft 3 Rotor winding 4 Retaining ring 5 Fan 6 Subslot 7 Slot 8 Wedge 9 Cripage block 10 Bottom insulating material 11 Subslot cover 12 Interlayer insulating material 13 Slot armor 14 Wedge ventilation hole 15 Cripage block ventilation hole 16 Rotor winding ventilation hole 17 Interlayer insulation ventilation hole 18 Underlay insulation ventilation hole 19 Subslot cover ventilation hole

Claims (1)

回転子鉄心のスロット内に、少なくともウエッジ、クリページブロック、回転子巻線用導体条、層間絶縁材、底敷絶縁材、サブスロットカバー及びスロットアーマーの各部材を備え、これら各部材に回転子軸方向に並んだ複数個の通風孔を形成することにより、冷却媒体通流用の複数のラジアルダクトが形成されるようにした回転電機の回転子において、
前記回転子鉄心を、回転子軸方向の少なくとも一方と他方の端部にある2個の区間と中央にある1個の区間に区分し、
前記各部材の中の前記底敷絶縁材及び前記サブスロットカバーに形成してある通風孔の回転子軸方向でのピッチが、
前記一方と他方の端部にある2個の区間では、前記各部材の中の前記底敷絶縁材及び前記サブスロットカバー以外の部材に形成してある通風孔の回転子軸方向でのピッチより大きくされ、
前記中央にある1個の区間では、前記各部材の中の前記底敷絶縁材及び前記サブスロットカバー以外の部材に形成してある通風孔の回転子軸方向でのピッチと同じにされていることを特徴とする回転電機回転子。
A slot in the rotor core includes at least wedges, crease blocks, conductor strips for rotor windings, interlayer insulation, bottom insulation, sub-slot covers, and slot armor. By forming a plurality of ventilation holes arranged in the axial direction, in the rotor of the rotating electrical machine in which a plurality of radial ducts for cooling medium flow are formed,
The rotor core is divided into at least one section in the rotor axis direction and two sections at the other end and one section at the center,
The pitch in the rotor axis direction of the ventilation holes formed in the bottom insulation material and the sub-slot cover in each member,
In the two sections at the one end and the other end, the pitch in the rotor axial direction of the ventilation holes formed in the members other than the bottom insulating material and the sub-slot cover in each member is described. Enlarged,
In one section at the center, the pitch in the rotor axis direction of ventilation holes formed in members other than the bottom insulation material and the sub-slot cover in each member is set to be the same. A rotating electric machine rotor characterized by the above-mentioned.
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