JP2001339890A - 回転電機の固定子巻線装置 - Google Patents

回転電機の固定子巻線装置

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JP2001339890A
JP2001339890A JP2000164714A JP2000164714A JP2001339890A JP 2001339890 A JP2001339890 A JP 2001339890A JP 2000164714 A JP2000164714 A JP 2000164714A JP 2000164714 A JP2000164714 A JP 2000164714A JP 2001339890 A JP2001339890 A JP 2001339890A
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cooling water
stator winding
stator
input
stator windings
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JP2000164714A
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Hirohide Murayama
博英 村山
Kunihiro Takayama
邦浩 高山
Atsushi Ishihara
篤 石原
Ryoichi Shiobara
亮一 塩原
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転電機内の水冷却系統を複雑化することな
く、固定子巻線間の温度差を小さくすることができ、熱
伸び差による疲労を低減することが可能な固定子巻線装
置を提供する。 【解決手段】中空導体にて巻回形成された複数の固定子
巻線2a,2bと、この固定子巻線の端部に設けられ、
固定子巻線への入出力電流が流れる入出力端子4と、前
記固定子巻線同士もしくは前記固定子巻線と前記入出力
端子とを接続する亘り線3と、前記固定子巻線の中空導
体部に冷却水の給排水を行う冷却水配管1とを備え、前
記固定子巻線が導体内部を流通する冷却水により冷却さ
れるように形成されている回転電機の固定子巻線装置に
おいて、前記冷却水配管1を前記亘り線3の中間領域に
接続し、冷却水配管1より供給された冷却水がそれぞれ
亘り線3を流通して固定子巻線2a,2bに供給される
ように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転電機の固定子巻
線装置に係わり、特に固定子巻線の導体がその内部を流
通する冷却水により冷却されるように形成されている回
転電機の固定子巻線装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来一般に採用されている大容量機の固
定子巻線は、その巻線を形成している導体および亘り線
導体が中空状に形成され、この中空導体の中空部に冷却
水を流通させて導体中に発生する熱を外部に導き冷却す
るようにしている。所謂,直接冷却方式が採用されてい
るのが普通である。
【0003】この直接冷却方式は、例えば図6にその要
部構成が示されているように、中空導体にて形成された
固定子巻線2aの一方側端から冷却水配管1を介して冷
却水が給水され、導体流通後は他方側端から排水され導
体を直接冷却するように形成されている。
【0004】この場合、固定子巻線2b側の冷却は、固
定子巻線2aと一端あるいは両端に亘り線3を介して冷
却水の給排水が行なわれるように形成されている。な
お、この亘り線3は、固定子巻線間,あるいは固定子巻
線と回転電機の入出力電流を取り出す入出力端子との間
を接続するもので、この亘り線も通常直接冷却方式が採
用されている。
【0005】また、直接冷却方式の別の構成として、図
7に示されている構成のものも良く知られている。すな
わち、このものは、固定子巻線2a,2bと亘り線3の
冷却系統を分離し、それぞれに冷却水配管1a,1bを
接続し、別々に冷却するようにしたものである。
【0006】なお、この種の固定子巻線に関連するもの
としては、例えば特開昭59−80137号公報、特開
昭53−49206号公報などが挙げられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように形成されて
いる固定子巻線,特に図6に示す構成の固定子巻線の場
合、固定子巻線2bに供給される冷却水は、亘り線3の
全域を介して供給されることから、固定子巻線2bを冷
却する冷却水には亘り線3での温度上昇が加わることに
なり、このため固定子巻線2bは、固定子巻線2aと比
べて冷却水温度が高くなり、その温度差により固定子巻
線相互間,すなわち固定子巻線2aと固定子巻線2bと
の間に熱伸びの差が生じる。
【0008】通常、大容量の回転電機では固定子巻線を
強固に固定していることから、この温度上昇の大きい固
定子巻線2bに熱伸び差による応力が集中し、固定子巻
線の導体や絶縁物に疲労をもたらすことになる。特に、
近年においては回転電機の大容量化に伴い大電流が流れ
ることによって、さらに固定子巻線および亘り線での温
度上昇が増加する傾向にあり、固定子巻線相互間の熱伸
びの差が顕著になる恐れがある。
【0009】通常、冷却水温度は100℃を超えると沸
騰してその冷却効率が急激に悪化し、十分な冷却が行わ
れなくなる。その結果、固定子巻線導体および絶縁物に
重大な損傷が及ぶことになるため、前述した温度差によ
る問題だけでなく、最高温度を下げて温度上昇限度に対
する裕度を広げることも要求される。
【0010】また、この種の固定子巻線を製造するに際
し、固定子巻線2aの端部と亘り線3と冷却水配管1と
の接続部では、固定子巻線と亘り線との接続に1回、さ
らに冷却水配管との接続に1回と近接した部位に計2回
のろう付けが必要となる。亘り線を構成する銅の結晶粒
度はろう付けを繰返すごとに悪化する。しかも亘り線や
固定子巻線は長く熱容量も大きいため、ろう付け時には
大きな熱量が必要であり影響も大きい。このことから、
水冷却系統の信頼性確保のためにも近接部位のろう付け
回数をできるだけ減らすことが要求される。
【0011】一方、亘り別冷却方式では、亘り線と固定
子巻線両方を流れる冷却水がないため、全ての固定子巻
線での冷却水温度上昇は均一化され、前述した熱伸びの
問題は生じない。しかし、亘り線独自の複雑な冷却経路
を要するため、回転電機内における水冷却系統が複雑化
するという問題がある。
【0012】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、回転電機内の水冷却系統を複雑化
することなく、固定子巻線間の温度差を小さくすること
ができ、熱伸び差による疲労を低減することが可能なこ
の種の固定子巻線装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、中空
導体にて巻回形成された複数の固定子巻線と、この固定
子巻線の端部に設けられ、固定子巻線への入出力電流が
流れる入出力端子と、前記固定子巻線同士もしくは前記
固定子巻線と前記入出力端子とを接続する亘り線と、前
記固定子巻線の中空導体部に冷却水の給排水を行う冷却
水配管とを備え、前記固定子巻線が導体内部を流通する
冷却水により冷却されるように形成されている回転電機
の固定子巻線装置において、前記冷却水配管を前記亘り
線の中間領域に接続するか,あるいは前記固定子巻線端
部と亘り線との接続部以外の亘り線上に設け、冷却水配
管より供給された冷却水がそれぞれ亘り線を流通して固
定子巻線に供給されるように形成し所期の目的を達成す
るようにしたものである。
【0014】また、この場合、前記冷却水配管を、前記
亘り線上に複数個設けるようにしたものである。また、
前記亘り線上で、かつ亘り線の長手方向に沿って、前記
冷却水配管が接続される接続口金を複数個設け、それぞ
れの亘り線に流通する冷却水がほぼ等しくなるように選
択可能に形成したものである。
【0015】また本発明は、中空導体にて巻回形成され
た複数の固定子巻線と、この固定子巻線の端部に設けら
れ、固定子巻線への入出力電流が流れる入出力端子と、
前記固定子巻線同士もしくは前記固定子巻線と前記入出
力端子とを接続する亘り線と、前記固定子巻線の中空導
体部に冷却水の給排水を行う冷却水配管とを備え、前記
固定子巻線が導体内部を流通する冷却水により冷却され
るように形成されている回転電機の固定子巻線装置にお
いて、前記冷却水配管を前記入出力端子側の亘り線側端
部に接続し、冷却水配管より供給された冷却水が、入出
力端子の一部および亘り線を流通して固定子巻線に供給
されるように形成したものである。
【0016】すなわち、このように形成された固定子巻
線であると、冷却水配管が、亘り線の中間領域に接続さ
れ、かつ冷却水配管より供給された冷却水が亘り線を流
通して固定子巻線に供給されるように形成されているの
で、亘り線における温度上昇が一方側の固定子巻線だけ
ではなく2本の固定子巻線にある割合で配分することが
でき、結果的に排水口における温度上昇差が小さくなり
熱伸びの差による固定子巻線や絶縁物の疲労が低減でき
る。また、排水口における温度も下がるため温度上昇限
界に対する裕度が広がり、より信頼性の高い運転状態が
可能となるのである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1にはその固定子巻線の要部
が斜視図で示されている。図中2a,2bが固定子巻線
であり、1が冷却水配管、3が亘り線、4が入出力端
子、5が給排水口である。
【0018】本実施例では、冷却水配管1が、従来のよ
うに固定子巻線2aの端部と亘り線3との接続部に接続
されるのではなく、亘り線の中間領域,すなわち亘り線
3上のほぼ中間位置に接続されている。このような形態
にすることにより、亘り線3での温度上昇が固定子巻線
2aと固定子巻線2bにほぼ2分されるのである。
【0019】すなわち、図2は、この固定子巻線におけ
る冷却水温度の状態を表したもので、本実施例のものと
従来のもの、すなわち亘り線の温度上昇を一方の固定子
巻線が負うものとを比較して表わしている。横軸の固定
子巻線上の距離は、0が給水側固定子巻線端部、Lが排
水側固定子巻線端部を表す。線A、Bはそれぞれ従来技
術における固定子巻線2a,2bの温度分布に相当す
る。線A’、B’はそれぞれ本実施例での固定子巻線2
a,2bの温度分布に相当する。
【0020】この図からも明らかなように、本実施例に
より、固定子巻線2aと2b間の温度差が小さくなり、
熱伸びの差によって固定子巻線導体や絶縁物に生じる疲
労を低減することができる。また排水側固定子巻線端部
において、冷却水の温度限界である100℃に対する裕
度が広がり、より信頼性の高い状態での運転が可能とな
る。逆に本実施例において、線Aに相当する状態の温度
上昇を許容すれば、冷却水の冷却器の容量を下げる、あ
るいは冷却水量を減らすことが可能となる。
【0021】従来技術に対する本実施例での水冷却系統
上の変更点は、冷却水配管の接続位置を亘り線上の中間
領域へ変更するのみであり、亘り別冷却のように複雑化
することはない。また、このように冷却水配管の接続位
置を変更することにより、近接した部位を2回ろう付け
する必要がなくなるため、銅の結晶粒度悪化を最低限に
抑えることができ、水冷却系統の信頼性向上にも寄与す
ることができる。
【0022】図3には本発明のもう一つの実施例が示さ
れている。この実施例は、冷却水配管1を固定子巻線2
aの端部と亘り線3との接続部ではなく、入出力端子4
側の亘り線端部側に接続するものである。この実施例で
も前述実施例の形態における冷却水配管接続位置を入出
力端子側の亘り線端部の位置としただけであり、前述実
施例と同様な効果を得ることができる。
【0023】また図4には、もう一つの実施例が示され
ている。本実施例では、冷却水配管1が亘り線3上に複
数接続されている。このように構成することにより、亘
り線を通して給排水される冷却水量を増加させることが
でき、前述した実施例に比べてさらに冷却効果を高める
ことが可能となる。
【0024】図5には、さらにもう一つの実施例が示さ
れている。本実施例では、冷却水配管1を接続可能な給
排水口(接続口金)5を亘り線3上に複数設け、冷却水
配管を接続する位置を選択的に調整する。このように構
成することにより、亘り線3や固定子巻線2a,2bに
分岐して流れる冷却水の流量や温度上昇を最もバランス
の良い状態に調整することが可能となる。
【0025】以上説明してきたように、このように形成
された固定子巻線装置であると、冷却水配管を亘り線の
中間領域に接続することで、亘り線における温度上昇を
一方の固定子巻線だけではなく2本の固定子巻線にある
割合で配分することができ、結果的に排水口における温
度上昇差が小さくなり熱伸びの差による固定子巻線や絶
縁物の疲労が低減できる。また、排水口における温度も
下がるため温度上昇限界に対する裕度が広がり、より信
頼性の高い運転状態が可能となり、また水冷却系統につ
いても複雑化することなく、かつ、同一部位のろう付け
回数を減らすことができるため、信頼性を高めることが
できるのである。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、回転電機内の水冷却系統を複雑化することなく、固
定子巻線間の温度差を小さくすることができ、熱伸び差
による疲労を低減することが可能なこの種の固定子巻線
装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固定子巻線の一実施例の要部を示す斜
視図である。
【図2】本発明の固定子巻線と従来の固定子巻線の冷却
水温度の比較を表す図である。
【図3】本発明の固定子巻線の他の実施例の要部を示す
斜視図である。
【図4】本発明の固定子巻線の他の実施例の要部を示す
斜視図である。
【図5】本発明の固定子巻線の他の実施例の要部を示す
斜視図である。
【図6】従来の直接冷却方式の固定子巻線を示す斜視図
である。
【図7】従来の直接冷却方式の固定子巻線を示す斜視図
である。
【符号の説明】
1…冷却水配管、2a,2b…固定子巻線、3…亘り
線、4…入出力端子、5…給排水口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 篤 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 塩原 亮一 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立事業所内 Fターム(参考) 5H603 AA04 AA13 BB11 CA01 CB02 CB03 CB04 CB12 CE07 5H609 PP02 PP06 PP09 QQ04 QQ10 RR26 RR37 RR70

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空導体にて巻回形成された複数の固定
    子巻線と、該固定子巻線の端部に設けられ、固定子巻線
    への入出力電流が流れる入出力端子と、前記固定子巻線
    同士もしくは前記固定子巻線と前記入出力端子とを接続
    する亘り線と、前記固定子巻線の中空導体部に冷却水の
    給排水を行う冷却水配管とを備え、前記固定子巻線が導
    体内部を流通する冷却水により冷却されるように形成さ
    れている回転電機の固定子巻線装置において、 前記冷却水配管を前記亘り線の中間領域に接続し、冷却
    水配管より供給された冷却水がそれぞれ亘り線を流通し
    て固定子巻線に供給されるように形成したことを特徴と
    する回転電機の固定子巻線装置。
  2. 【請求項2】 中空導体にて巻回形成された複数の固定
    子巻線と、該固定子巻線の端部に設けられ、固定子巻線
    への入出力電流が流れる入出力端子と、前記固定子巻線
    同士もしくは前記固定子巻線と前記入出力端子とを接続
    する亘り線と、前記固定子巻線の中空導体部に冷却水の
    給排水を行う冷却水配管とを備え、前記固定子巻線が導
    体内部を流通する冷却水により冷却されるように形成さ
    れている回転電機の固定子巻線装置において、 前記冷却水配管を前記固定子巻線端部と亘り線との接続
    部以外の亘り線上に設け、冷却水配管より供給された冷
    却水がそれぞれ亘り線を流通して固定子巻線に供給され
    るように形成したことを特徴とする回転電機の固定子巻
    線装置。
  3. 【請求項3】 前記冷却水配管が、前記亘り線上に複数
    個設けられたものである請求項1または2記載の回転電
    機の固定子巻線装置。
  4. 【請求項4】 前記亘り線上で、かつ亘り線の長手方向
    に沿って、前記冷却水配管が接続される接続口金を複数
    個設け、前記それぞれの亘り線に流通する冷却水がほぼ
    等しくなるように選択可能に形成したものである請求項
    1または2記載の回転電機の固定子巻線装置。
  5. 【請求項5】 中空導体にて巻回形成された複数の固定
    子巻線と、該固定子巻線の端部に設けられ、固定子巻線
    への入出力電流が流れる入出力端子と、前記固定子巻線
    同士もしくは前記固定子巻線と前記入出力端子とを接続
    する亘り線と、前記固定子巻線の中空導体部に冷却水の
    給排水を行う冷却水配管とを備え、前記固定子巻線が導
    体内部を流通する冷却水により冷却されるように形成さ
    れている回転電機の固定子巻線装置において、 前記冷却水配管を前記入出力端子側の亘り線側端部に接
    続し、冷却水配管より供給された冷却水が、入出力端子
    の一部および亘り線を流通して固定子巻線に供給される
    ように形成したことを特徴とする回転電機の固定子巻線
    装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012029493A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Nissan Motor Co Ltd 電動機システム
JP2018207688A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転電機固定子の中空金属部品、回転電機、中空金属部品の製造方法
WO2024038238A1 (fr) * 2022-08-19 2024-02-22 Safran Élément statorique d'une machine électrique d'un aéronef

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