JP2001211593A - 円筒型発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子のコイルエンド部を強固に支持すると
ともに、コイルエンド部の十分な冷却を可能とする。 【解決手段】 この２極タービン発電機の回転子１０
は、回転軸１１の外周面とコイルエンド部１４ａの内周
側の部分との間に部分的に複数配置される薄板状の支持
部材２０を有している。これによりコイルエンド部１４
ａは外周側に巻き付けられるバインドテープの巻き付け
力によって崩れてしまうことを抑制することができる。
一方、内周側からコイルエンド部１４ａに冷却用空気を
送る場合、支持部材２０は部分的に配置されているだけ
であるため、コイルエンド部１４ａの内周側はほとんど
開放した状態となっている。これによりコイルエンド部
１４ａ付近に大量の冷却用空気を送り込むことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円筒型発電機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、大容量の発電を行う場合に
は、円筒型の２極タービン発電機が用いられている。こ
のような２極タービン発電機の回転子は、その周囲にコ
イルスロットが設けられており、このコイルスロット内
にコイルが配置されるようになっている。

【０００３】ところで、上述したように大容量の発電に
用いられる２極タービン発電機では、コイルに起電力が
生じた場合に大量の熱が発生することになる。このた
め、２極タービン発電機において、コイルを冷却するた
めに様々な方法が用いられている。

【０００４】ここで、図７は従来の２極タービン発電機
のコイルエンド付近を示す図である。図７に示すよう
に、２極タービン発電機の回転子１の外周面には、コイ
ルスロット３が形成されており、これらのコイルスロッ
ト３にコイルが配置されており、このコイルはウェッジ
９０により固定されている。このようなコイルは、回転
子１の端部から突出する部分、いわゆるコイルエンド２
ａを有している。

【０００５】ここで、図８は２極タービン発電機におけ
るコイルのコイルエンド２ａ付近を示す断面図である。
コイルエンド２ａは、外周側からバインドテープ５によ
り巻かれている。一方、コイルエンド２ａは回転子１か
ら突出しているため、上記バインドテープ５による外周
側からの力が加わる。これによってコイルエンド２ａが
内周側に崩れるのを防止するために、コイルエンド２ａ
の下部には、平板状の絶縁材６および支持部材７が配置
されている。支持部材７は、絶縁材６と回転軸４の間に
配置され、外周側から押圧されるコイルエンド２ａを支
持し、コイルエンド２ａが崩れてしまうのを防止してい
る。しかし、コイルエンド２ａの下部に絶縁材６や支持
部材７を配置すると、内周側から冷却用の空気がコイル
エンド２ａ部分に流れ込まず、コイルエンド２ａの冷却
ができなくなる。そこで、図示のように、絶縁材６およ
び支持部材７の複数箇所に連通する孔６ａ，７ａを設
け、この孔６ａ，７ａからコイルエンド２ａ付近に冷却
用空気を送り込んでいる。

【０００６】次に、図９を参照しながら、コイルスロッ
ト３内に配置されるコイル２を冷却するための構造につ
いて説明する。同図に示すように、コイルスロット３の
内周側には、冷却用空気の通風口９が回転子１の軸方向
に沿って形成されている。そして、回転子１には、その
内周側から外周面に貫通する溝８が複数箇所設けられて
いる。通風口９を流れる冷却用空気は、このような溝８
によって内周側から外周側に流れ、コイル２が冷却され
るようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図８に示した
コイルエンド２ａの冷却方式では、孔６ａ，７ａから供
給される空気でコイルエンド２ａの冷却を行うため、コ
イルエンド２ａ側に送り込める冷却用空気の量が少な
く、冷却が不十分である。

【０００８】ところで、２極タービン発電機の回転子と
しては、回転軸上に磁性体をラミネートして作製するも
のと、回転軸と回転子を一体形成するもの、いわゆるソ
リッドポールといわれるものとがある。ラミネートによ
り作製された回転子であれば、溝８の部分を除いて磁性
体をラミネートすることにより、図９に示した冷却構造
を容易に作製することができるが、回転軸と回転子が一
体形成されるソリッドポールでは、上記のような溝８を
有する冷却構造を作製することが困難である。しかしな
がら、ソリッドポールは、ラミネートにより作製された
回転子よりも強度的に優れているため、強度が要求され
る回転子、例えば大容量の発電機などの回転子として使
用する場合、ソリッドポールを用いることが好ましい。

【０００９】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、回転子から突出したコイルエンド部を崩す
ことなく、十分な冷却が行える円筒型発電機を提供する
ことを目的とする。また、別の目的として、強度的に優
れた軸部と鉄心部が一体形成された回転子のコイルスロ
ットに配置されるコイルを十分に冷却することができる
円筒型発電機を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載の円筒型発電機は、固定子
と、前記固定子に対して回転可能に設けられる回転軸
と、前記固定子と隙間を有して前記回転軸に設けられ、
前記回転軸よりも径が大きくその周囲に前記回転軸方向
に形成されるコイルスロットを有する回転子と、前記コ
イルスロットに配置されるコイルとを具備する円筒型発
電機において、前記コイルは、前記回転子の軸方向の両
端側に突出するコイルエンド部を有しており、前記コイ
ルエンド部と前記回転軸の間に部分的に複数配置され、
前記コイルエンド部を支持する支持部材を備えることを
特徴としている。

【００１１】また、請求項２に記載の円筒型発電機は、
請求項１に記載の円筒型発電機において、前記支持部材
は、開口孔を有しており、該開口孔に挿通されるひも状
部材を前記コイルに取り付けることにより、この支持部
材が固定されていることを特徴としている。

【００１２】また、請求項３に記載の円筒型発電機は、
固定子と、回転軸と一体形成される回転子であって、前
記固定子と隙間を有して回転可能に設けられ、その周囲
にコイルスロットを有する回転子と、前記コイルスロッ
トに配置されるコイルとを具備する円筒型発電機におい
て、前記回転子の周囲に形成される前記コイルスロット
における前記コイルが配置される内周側には、前記回転
軸の軸方向に沿って前記コイルスロットと連なる前記回
転子冷却用の通風口が設けられており、前記コイルスロ
ットには、前記コイルよりも幅の大きい開口部が部分的
に形成されており、これにより前記通風口を流れる空気
を前記開口部を介して前記回転子の外周側に流出させる
ようにしたことを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 Ａ．全体構成 まず、図１は本発明の一実施形態に係る２極タービン発
電機の主要部を示す断面図である。同図に示すように、
この発電機は、固定子１７と、この固定子１７とギャッ
プを有する状態で回転可能に設けられる回転子１０とを
備えている。回転子１０の外周面には、１６のコイルス
ロット１３が形成されており、これらのコイルスロット
１３にコイル１４が挿入配置される。ここで、コイル１
４はウェッジ９０によって外周側に突出しないようにな
されている。一方、固定子１７にも、コイルスロット１
８が形成されており、これらのコイルスロット１８にコ
イル１９が挿入配置されている。

【００１４】ここで、図２は回転子１０を示す斜視図で
ある。同図に示すように、この回転子１０は、回転軸１
１と、その回転軸１１よりも径が大きい鉄心として機能
する回転子部１２とが一体形成されたもの、いわゆるソ
リッドポールである。このようなソリッドポールは、ラ
ミネートタイプに比べて強度的に優れているといった利
点を有している。上述したように回転子部１２の外周面
には、回転軸１１の軸方向に沿ってコイルスロット１３
が形成されており、このコイルスロット１３にコイル１
４が配置される。

【００１５】Ｂ．コイルエンド付近の構造 上述した構成は、通常の一般的な２極タービン発電機の
構成と同様であり、コイルスロット１３に配置されるコ
イル１４には、通常の回転子と同様に回転子部１２の両
端よりも突出して配置されるコイルエンド部１４ａがあ
る。本実施形態では、このコイルエンド部１４ａを支持
する構造に特徴を有しており、以下、コイルエンド部１
４ａ付近の構造について説明する。

【００１６】図２に示すように、コイル１４の回転子部
１２から突出した部分であるコイルエンド部１４ａは、
コイルエンド部１４ａの下部と回転軸１１との間に配置
される複数の支持部材２０によって支持されている。

【００１７】図３に示すように、支持部材２０はＬ字状
の絶縁部材であり、回転軸１１の軸方向に伸びる支持部
２０ａがコイルエンド部１４ａの内周側部と回転軸１１
の間に配置されており、これによりバインドテープ２２
の巻き付け力によってコイルエンド部１４ａが内周側に
くずれてしまうことを抑制している。ここで、支持部２
０ａには、複数箇所に孔２０ｃが設けられており、この
孔２０ｃに挿通させられた絶縁ひも状部材（図示略）を
コイルエンド部１４ａに取り付けることにより、支持部
材２０がコイルエンド部１４ａに固定され、支持部材２
０が回転軸１１の周方向（図の紙面垂直方向）にずれた
りすることを抑制している。

【００１８】また、支持部材２０は、支持部２０ａの回
転子部１２側の端部から上方に屈曲して伸びる支持部２
０ｂを有しており、支持部２０ｂが最も回転子部１２側
のコイルエンド部１４ａと回転子部１２との間に配置さ
れるようになっている。また、各コイルエンド部１４ａ
の間には、各コイルエンド部１４ａの軸方向の間隔を維
持するためのスペーサ２１が配置されており、支持部２
０ｂおよびスペーサ２１によってコイルエンド部１４ａ
が軸方向にずれたりすることを規制している。

【００１９】ここで、図４はコイルエンド部１４ａ付近
を回転軸１１の軸方向から視た図である。同図に示すよ
うに、上述したような支持部材２０は、コイルエンド部
１４ａと回転軸１１との間の全域にわたって配置される
わけではなく、薄板状の支持部材２０がコイルエンド部
１４ａの下部に部分的に複数配置されている。従って、
コイルエンド部１４ａの内周側は、支持部材２０が配置
される部分以外、つまりコイルエンド部１４ａの内周側
のほとんどの部分は開放されており、回転軸１１側から
この開放された部分を通過させて冷却用の空気を大量に
コイルエンド部１４ａに送り込むことができる。なお、
図４中矢印は、冷却用空気の流れを示す。このように薄
板状の支持部材２０を部分的に複数配置することによ
り、十分な量の冷却用空気をコイルエンド部１４ａ付近
に送り込むことを可能とするとともに、上述したように
コイルエンド部１４ａがバインドテープ２２の巻き付け
力等によって崩れてしまうことを抑制することができ
る。

【００２０】Ｃ．コイルスロットの構造 本実施形態に係る円筒型発電機は、上記のようなコイル
エンド部１４ａの支持構造だけでなく、回転子部１２に
形成されたコイルスロット１３を利用してコイル２の冷
却を行う構造に特徴を有しており、以下、この構造につ
いて図５および図６を参照しながら説明する。

【００２１】図５に示すように、回転子部１２の外周面
にはコイルスロット１３が軸方向に沿って形成されてお
り、これらコイルスロット１３にコイル１４が挿入配置
されている。ここで、軸方向に沿って形成されたコイル
スロット１３には、所定間隔毎にコイルスロット１３の
幅ｔよりも大きい径Ｔの孔１３ａが形成されている。こ
のため、これらの孔１３ａが形成された部分において
は、コイルスロット１３に配置されたコイル１４より開
口部分が大きいため、コイル１４の側方に開口部分がで
きることになる。

【００２２】ここで、図６（ａ）は孔１３ａが形成され
ていない部分でのコイルスロット１３付近を示す断面図
であり、図６（ｂ）は孔１３ａが形成されている部分で
のコイルスロット１３付近を示す断面図である。図６
（ａ）に示すように、通常のコイルスロット１３の部分
では、幅ｔのスロット部分にほぼ同等の幅を有するコイ
ル１４が挿入されており、その外周側（図の上側）には
コイル１４を保持するためのウェッジ９０が配置されて
いる。また、コイルスロット１３の内周側（図の下側）
には幅ｔよりも小さい幅の溝１３ｂが形成されており、
これによりコイル１４が挿入された状態においても、こ
の溝１３ｂの部分は通風用の空間が形成されることにな
る。この溝１３ｂは軸方向である紙面垂直方向に回転子
部１２の全域にわたって形成されており、この通風用空
間を利用して回転子部１２の軸方向の両端部側から中心
側に冷却用空気を流し込んでいる。

【００２３】一方、このように回転子部１２の端部から
中心に冷却用空気を流し込んだ場合には、通風用空間か
ら流し込まれてコイル１４を冷却した後の空気を回転子
部１２の外周側に排気する必要がある。本実施形態で
は、この排気を上記孔１３ａを用いて行っている。具体
的に説明すると、図６（ｂ）に示すように、孔１３ａは
コイルスロット１３よりも内周側に深く形成されている
とともに、上述したようにコイルスロット１３の幅ｔよ
りも大きく形成されている。従って、孔１３ａが形成さ
れた部分においては、コイル１４と孔１３ａの間に隙間
ｄが形成されることになる。そして、この隙間ｄから溝
１３ｂにより形成される通風用空間を流れる空気を外周
側に排出するようになっている。これにより、コイルス
ロット１３に配置されるコイル１４の十分な冷却を行う
ことが可能となる。

【００２４】また、このような孔１３ａは、通常の回転
子を作製時と同様にコイルスロット１３を形成した後、
作製したコイルスロット１３の所定間隔毎にコイルスロ
ット１３の幅よりも大きい径の開口部を形成することが
できるドリル等を用いて形成すればよい。従って、簡易
な作業により上記のように十分な冷却機能を有する回転
子部１２の冷却構造を作製することが可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転子から突出したコイルエンド部を強固に支持すると
ともに、コイルエンド部分に十分な冷却を行うことがで
きる。また、強度的に優れた軸部と鉄心部が一体形成さ
れた回転子のコイルスロットに配置されるコイルを十分
に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る２極タービン発電
機の主要部の構成を示す断面図である。

【図２】 実施形態に係る２極タービン発電機の回転子
の一部を示す斜視図である。

【図３】 実施形態に係る２極タービン発電機の前記回
転子のコイルエンド部付近を示す断面図である。

【図４】 実施形態に係る２極タービン発電機の前記回
転子をその軸方向から視た図である。

【図５】 実施形態に係る２極タービン発電機の前記回
転子の外周面に形成されるコイルスロットを説明するた
めの斜視図である。

【図６】 実施形態に係る２極タービン発電機の前記回
転子に形成される前記コイルスロット付近を示す断面図
である。

【図７】 従来の２極タービン発電機の回転子の一部を
示す斜視図である。

【図８】 前記２極タービン発電機のコイルエンド部付
近を示す断面図である。

【図９】 従来の２極タービン発電機のコイル冷却構造
を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１０……回転子、１１……回転軸、１２……回転子部、
１３……コイルスロット、１３ａ……孔、１３ｂ……
溝、１４……コイル、１４ａ……コイルエンド部、１７
……固定子、２０……支持部材、２０ｃ……孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H603 AA03 AA09 AA11 BB02 BB09 BB12 CA02 CA04 CB02 CB03 CB17 CC03 CC11 CC17 CD04 CD22 CE02 5H604 AA05 BB04 BB10 BB14 CC02 CC05 CC13 CC16 QA01 QB14 QC04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子と、 前記固定子に対して回転可能に設けられる回転軸と、 前記固定子と隙間を有して前記回転軸に設けられ、前記
   回転軸よりも径が大きくその周囲に前記回転軸方向に形
   成されるコイルスロットを有する回転子と、 前記コイルスロットに配置されるコイルとを具備する円
   筒型発電機において、 前記コイルは、前記回転子の軸方向の両端側に突出する
   コイルエンド部を有しており、 前記コイルエンド部と前記回転軸の間に部分的に複数配
   置され、前記コイルエンド部を支持する支持部材を備え
   ることを特徴とする円筒型発電機。
2. 【請求項２】 前記支持部材は、開口孔を有しており、
   該開口孔に挿通されるひも状部材を前記コイルに取り付
   けることにより、この支持部材が固定されていることを
   特徴とする請求項１に記載の円筒型発電機。
3. 【請求項３】 固定子と、 回転軸と一体形成される回転子であって、前記固定子と
   隙間を有して回転可能に設けられ、その周囲にコイルス
   ロットを有する回転子と、 前記コイルスロットに配置されるコイルとを具備する円
   筒型発電機において、 前記回転子の周囲に形成される前記コイルスロットにお
   ける前記コイルが配置される内周側には、前記回転軸の
   軸方向に沿って前記コイルスロットと連なる前記回転子
   冷却用の通風口が設けられており、 前記コイルスロットには、前記コイルよりも幅の大きい
   開口部が部分的に形成されており、これにより前記通風
   口を流れる空気を前記開口部を介して前記回転子の外周
   側に流出させるようにしたことを特徴とする円筒型発電
   機。