JP2002017071A - High-speed rotary motor and cooling method thereof - Google Patents

High-speed rotary motor and cooling method thereof

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JP2002017071A
JP2002017071A JP2000195419A JP2000195419A JP2002017071A JP 2002017071 A JP2002017071 A JP 2002017071A JP 2000195419 A JP2000195419 A JP 2000195419A JP 2000195419 A JP2000195419 A JP 2000195419A JP 2002017071 A JP2002017071 A JP 2002017071A
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JP
Japan
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rotor
stator
speed
stage impeller
cooling
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Application number
JP2000195419A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Hasegawa
和三 長谷川
Shinichi Ozaki
伸一 尾崎
Toshio Takahashi
俊雄 高橋
Itsuki Kuwata
厳 桑田
Muneyasu Sugitani
宗寧 杉谷
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cool the heat generation of a rotor and a stator effectively during high-speed rotation by making a high-speed rotating motor relatively simple with its constitution as it is. SOLUTION: This high-speed rotary motor 12 comprises the rotor 15 rotating at high speed in the stator 16, and a single-stage impeller 13 or a double-stage impeller 14 attached to the end of a rotating shaft 17 in the rotor 15. The stator 16 is provided with an injection opening 19 feeding cooling air to the rotor 15 and a nozzle 20 formed in the injection opening 19, and feeding fine water droplets are injected with the cooling air into a clearance between the rotor 15 and the stator 16, thus cooling the rotor 15 and the stator 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転電動機に
係り、特に高速回転時に高温に発熱する回転子と固定子
とを効果的に冷却することができる高速回転電動機とそ
の冷却方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed rotating electric motor, and more particularly to a high-speed rotating electric motor capable of effectively cooling a rotor and a stator that generate heat at high speed during high-speed rotation, and a method of cooling the same. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】ターボ圧縮機は、レシプロ圧縮機やスク
リュウ圧縮機に比較して大容量化、小型化に適し、かつ
オイルフリー化が容易なものである。そのため、このタ
ーボ圧縮機は、工場の空気源、空気分離の原料空気、プ
ロセス関係の空気源等の汎用圧縮機として多用されてい
る。
2. Description of the Related Art A turbo compressor is suitable for increasing the capacity and reducing the size of a turbo compressor or a screw compressor, and is easily oil-free. For this reason, the turbo compressor is widely used as a general-purpose compressor for a factory air source, a source air for air separation, a process-related air source, and the like.

【0003】従来の2段ターボ圧縮機は、図2の構成図
に示すように、1軸2段歯車駆動圧縮機であり、電動機
1、歯車増速機2、同軸2段圧縮機3とからなるもので
ある。この同軸2段圧縮機3は、回転軸4の両端にそれ
ぞれ1段インペラ5と2段インペラ6が同軸に設けら
れ、この回転軸4を歯車増速機2により高速(例えば1
0万min-1以上)で回転駆動するようになっている。
A conventional two-stage turbo compressor is a single-shaft, two-stage gear drive compressor, as shown in the block diagram of FIG. 2, and includes a motor 1, a gear intensifier 2, and a coaxial two-stage compressor 3. It becomes. In the coaxial two-stage compressor 3, a one-stage impeller 5 and a two-stage impeller 6 are coaxially provided at both ends of a rotating shaft 4, respectively.
(At least 100,000 min -1 ).

【0004】上述した従来の2段ターボ圧縮機は、ガス
を圧縮する同軸2段圧縮機3は小型にできるが、電動機
1及び歯車増速機2が大型であるため全体としてはかな
り大型となった。そのため、図3に示すように、歯車増
速機2を省略した圧縮機(以下、「1軸2段高速回転電
動機」と呼ぶ)が一部で提案されている。この1軸2段
高速回転電動機は、歯車増速機がなく高速回転電動機の
ロータ軸の両端にインペラ5,6を備えるため、装置全
体が小型化になった。
In the above-described conventional two-stage turbo compressor, the coaxial two-stage compressor 3 for compressing gas can be downsized, but the motor 1 and the gearbox 2 are large, so that the overall size is quite large. Was. Therefore, as shown in FIG. 3, some compressors (hereinafter, referred to as "one-shaft, two-stage high-speed rotary electric motor") in which the gearbox 2 is omitted have been proposed. This single-shaft, two-stage high-speed rotating motor has impellers 5 and 6 at both ends of the rotor shaft of the high-speed rotating motor without a gear speed increaser.

【0005】上述した高速回転電動機は、高速回転する
ためその発熱が大きく、冷却装置の設置が必須となる。
また、このような冷却装置として、ロータ軸に直結した
ファンによる強制空冷、或いは外部からの冷却空気の供
給が従来から一般的に用いられていた。
[0005] The high-speed rotating motor described above generates a large amount of heat because it rotates at a high speed, and it is necessary to install a cooling device.
Further, as such a cooling device, forced air cooling by a fan directly connected to a rotor shaft or supply of cooling air from the outside has conventionally been generally used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ロータ軸にフ
ァンを直結する場合には、ロータ軸の軸長が長くなり、
数万min-1に達する高速ロータ軸の回転支持が困難に
なる問題点があった。また、外部からの別系統で冷却空
気を供給する場合には、別系統の動力源やファン駆動装
置等を必要とし、装置が複雑となるという問題を有して
いた。
However, when a fan is directly connected to the rotor shaft, the length of the rotor shaft becomes longer,
There is a problem that it is difficult to support the rotation of the high-speed rotor shaft reaching tens of thousands of min -1 . Further, when cooling air is supplied by another system from the outside, a power source of another system, a fan driving device, and the like are required, and there is a problem that the device is complicated.

【0007】また、1軸2段高速回転電動機の場合に
は、高速回転電動機の回転子7と固定子8の隙間(ギャ
ップ)が狭いため、外部から冷却空気を供給しても、発
熱部である回転子7と固定子8を効果的に冷却すること
ができないという問題を有していた。
In the case of a single-shaft, two-stage high-speed motor, the gap between the rotor 7 and the stator 8 of the high-speed motor is narrow. There is a problem that a certain rotor 7 and stator 8 cannot be cooled effectively.

【0008】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高速
回転電動機の構成はそのままで、比較的簡単な構造によ
り高速回転時における回転子と固定子との発熱を効果的
に冷却することができる高速回転電動機とその冷却方法
を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a high-speed rotating electric motor capable of effectively cooling the heat generated by the rotor and the stator during high-speed rotation with a relatively simple structure while maintaining the configuration of the high-speed rotating electric motor, and its cooling. It is to provide a method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の高速回転電動機
によれば、固定子(16)内において高速回転する回転
子(15)と、該回転子(15)のロータ軸(17)の
端部に取付けられた1段インペラ(13)又は2段イン
ペラ(14)と、を備えた高速回転電動機(12)であ
って、前記固定子(16)に、前記回転子(15)に向
けて設けた冷却用の空気を供給する噴射口(19)と、
該噴射口(19)内に設けられ水滴を供給するノズル
(20)と、を備え、前記回転子(15)と固定子(1
6)との隙間に、微細水滴を前記冷却用の空気と共に噴
射することにより、該回転子(15)と固定子(16)
とを冷却するように構成したこと、を特徴とする高速回
転電動機が提供される。
According to the high speed rotary electric motor of the present invention, the rotor (15) rotating at high speed in the stator (16) and the end of the rotor shaft (17) of the rotor (15) are provided. A high-speed rotary electric motor (12) including a one-stage impeller (13) or a two-stage impeller (14) attached to a portion, wherein the stator (16) is directed toward the rotor (15). An injection port (19) for supplying provided cooling air;
A nozzle (20) provided in the injection port (19) for supplying water droplets, wherein the rotor (15) and the stator (1) are provided.
By spraying fine water droplets together with the cooling air into the gap between the rotor (15) and the stator (16).
And a high-speed rotating electric motor characterized by being configured to cool.

【0010】また、本発明の高速回転電動機によれば、
固定子(16)内において高速回転する回転子(15)
とを有する高速回転電動機(12)と、該回転子(1
5)のロータ軸(17)の端部に取付けられた1段イン
ペラ(13)又は2段インペラ(14)と、1段インペ
ラ(13)で圧縮したガスを中間冷却して2段インペラ
に導く中間冷却装置とを備え、前記固定子(16)に、
前記回転子(15)に向けて設けた、前記中間冷却装置
からの前記冷却用の空気を供給する噴射口(19)と、
該噴射口(19)内に設けられ水滴を供給するノズル
(20)と、を備え、前記回転子(15)と固定子(1
6)との隙間に、微細水滴を前記冷却用の空気と共に噴
射することにより、該回転子(15)と固定子(16)
とを冷却するように構成したこと、を特徴とする高速回
転電動機が提供される。前記噴射口(19)は、前記固
定子(16)の略中央部に設けることにより、回転子
(15)と固定子(16)とを均等に冷却することがで
きる。
According to the high-speed rotating motor of the present invention,
Rotor (15) rotating at high speed in stator (16)
A high-speed rotating motor (12) having
5) The one-stage impeller (13) or the two-stage impeller (14) attached to the end of the rotor shaft (17), and the gas compressed by the one-stage impeller (13) is intercooled and guided to the two-stage impeller. An intermediate cooling device, wherein the stator (16) includes:
An injection port (19) provided toward the rotor (15) for supplying the cooling air from the intercooler;
A nozzle (20) provided in the injection port (19) for supplying water droplets, wherein the rotor (15) and the stator (1) are provided.
By spraying fine water droplets together with the cooling air into the gap between the rotor (15) and the stator (16).
And a high-speed rotating electric motor characterized by being configured to cool. By providing the injection port (19) substantially at the center of the stator (16), the rotor (15) and the stator (16) can be cooled uniformly.

【0011】上記本発明の構成では、噴射口(19)か
らの冷却空気中に、ノズル(20)から微細水滴を混入
したものを回転子(15)に向けて噴射し、その蒸発潜
熱を利用して、電動機の回転子(15)と固定子(1
6)の隙間に噴射して回転子(15)、固定子(16)
及びロータ軸(17)を冷却することができる。水の蒸
発に要するエネルギーは大きく、蒸発潜熱として周囲か
ら奪うエネルギーは、空冷と比較して非常に大きいの
で、効果的に回転子(15)と固定子(16)とを冷却
することができる。
In the structure of the present invention, a mixture of fine water droplets from the nozzle (20) is injected into the cooling air from the injection port (19) toward the rotor (15), and the latent heat of evaporation is used. The motor rotor (15) and stator (1
The rotor (15) and the stator (16) are sprayed into the gap of 6).
And the rotor shaft (17) can be cooled. The energy required for evaporating water is large and the energy taken from the surroundings as latent heat of evaporation is much larger than air cooling, so that the rotor (15) and the stator (16) can be effectively cooled.

【0012】更に、インタークーラ、アフタークーラ等
の中間冷却装置からの冷却空気を供給する噴射口(1
9)と、該噴射口(19)内に設けたノズル(20)か
ら噴霧する水には、前記インタークーラ、アフタークー
ラのドレン(凝縮水)を利用することで、外部からの供
給装置を設ける必要がなくなる。また、凝縮水は混入物
がないため、装置の寿命増につながる。
Further, an injection port (1) for supplying cooling air from an intercooler such as an intercooler or an aftercooler.
9) and an external supply device is provided for the water sprayed from the nozzle (20) provided in the injection port (19) by using the drain (condensed water) of the intercooler and the aftercooler. Eliminates the need. Further, the condensed water has no contaminants, which leads to an increase in the life of the apparatus.

【0013】上記本発明の冷却方法によれば、1段イン
ペラ(13)で圧縮したガスをインタークーラで中間冷
却して2段インペラ(14)に導き、ここで再圧縮して
高圧縮比を得る高速回転電動機(12)であって、前記
中間冷却した圧縮ガスを、微細水滴と共に回転子(1
5)と固定子(16)の隙間に噴射して、回転子(1
5)と固定子(16)とを冷却する、ことを特徴とする
高速回転電動機の冷却方法が提供される。
According to the cooling method of the present invention, the gas compressed by the one-stage impeller (13) is intercooled by the intercooler and led to the two-stage impeller (14), where it is recompressed to obtain a high compression ratio. A high-speed rotary motor (12) for obtaining the intermediately cooled compressed gas together with fine water droplets.
5) and the space between the stator (16) and the rotor (1).
5) A method for cooling a high-speed rotating electric motor, comprising cooling the stator and the stator (16).

【0014】上記発明の方法では、高速回転電動機(1
2)によって中間冷却した圧縮ガスを噴射口(19)か
らの噴射する際に、ノズル(20)から微細水滴を混入
した状態で回転子(15)に向けて噴射することによ
り、その蒸発潜熱を利用して、電動機の回転子(15)
と固定子(16)の隙間に噴射してロータ軸(17)、
回転子(15)及び固定子(16)を効果的に冷却する
ことができる。
In the method of the present invention, the high-speed rotating motor (1
When the compressed gas intermediate-cooled in step 2) is injected from the injection port (19), the latent heat of evaporation is injected by injecting the water into the rotor (15) with the fine water droplets mixed therein from the nozzle (20). Utilizing the motor rotor (15)
Is injected into the gap between the rotor and the stator (16), and the rotor shaft (17)
The rotor (15) and the stator (16) can be effectively cooled.

【0015】また、前記噴射口19からの噴射時に、圧
縮ガスを断熱膨張させるように噴射することにより、更
に温度降下させることができる。
Further, when the compressed gas is injected from the injection port 19 so as to cause adiabatic expansion of the compressed gas, the temperature can be further lowered.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。図1は本発明の高速回転電
動機の全体構成図である。この図に示すように、高速電
動圧縮機11は、1軸2段高速回転電動機であり、高速
回転電動機12、1段インペラ13及び2段インペラ1
4とからなるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a high-speed rotating electric motor according to the present invention. As shown in the figure, the high-speed electric compressor 11 is a single-shaft, two-stage high-speed rotary motor, and includes a high-speed rotary motor 12, a one-stage impeller 13, and a two-stage impeller 1.
4 and 4.

【0017】高速電動圧縮機11は、好ましくは多相誘
導電動機であり、軸心を中心に回転する回転子15とそ
のまわりを囲む固定子16とからなるものである。この
回転子15の中心軸(ロータ軸17)は、電動機の両側
(この図で左右)に貫通して延び、2つのラジアル軸受
18で回転可能に支持されたものである。
The high-speed electric compressor 11 is preferably a polyphase induction motor, and includes a rotor 15 rotating around an axis and a stator 16 surrounding the rotor. The center shaft (rotor shaft 17) of the rotor 15 extends through both sides (left and right in this figure) of the electric motor, and is rotatably supported by two radial bearings 18.

【0018】固定子16は、例えば図示しない固定子枠
内に収められた固定子鉄心と固定子巻線からなる。固定
子鉄心には、例えば鉄損を軽減するために薄板を軸方向
に積層したものを用いる。また、固定子16の巻線は、
鉄心内の溝に納められ、多相電源と接続して回転磁界を
作るようになっている。
The stator 16 comprises, for example, a stator core and a stator winding housed in a stator frame (not shown). As the stator core, for example, a thin plate laminated in the axial direction is used to reduce iron loss. The winding of the stator 16 is
It is housed in a groove in the iron core and is connected to a polyphase power supply to create a rotating magnetic field.

【0019】回転子15は、例えば図示しない積層鉄心
(ロータコア)と回転子巻線からなる。回転子巻線は鉄
心の溝内に納められる。回転子は、好ましくはかご形回
転子であるが、巻線形回転子であってもよい。かご形回
転子の場合、回転子溝(slot)におのおの1本ずつ
の銅棒を納め、その両端を短絡環(end ring)
で接続する。
The rotor 15 includes, for example, a laminated core (rotor core) and a rotor winding (not shown). The rotor winding is housed in a groove in the iron core. The rotor is preferably a cage rotor, but may be a wound rotor. In the case of a cage rotor, one copper rod is placed in each rotor slot, and both ends of the copper rod are shorted with an end ring.
Connect with.

【0020】上述した構成により、固定子16は、多相
電源より交流電力を受けて回転磁界を作り、空隙を介し
て誘導作用によって回転子15の二次巻線に誘導電流を
発生させ、その電流と回転磁界の磁束により回転力(フ
レミングの左手法則)を生じさせ、回転磁界と同一方向
に回転子15を回転させることができる。この場合、高
周波電源を用いて回転磁界の回転速度を高速にすること
により、回転子15即ちロータ軸17を高速(例えば5
万min-1以上)で回転駆動することができる。
With the configuration described above, the stator 16 receives AC power from the polyphase power supply to generate a rotating magnetic field, and generates an induced current in the secondary winding of the rotor 15 through an air gap by an induction action. A rotating force (Fleming's left rule) is generated by the current and the magnetic flux of the rotating magnetic field, and the rotor 15 can be rotated in the same direction as the rotating magnetic field. In this case, the rotating speed of the rotating magnetic field is increased by using a high-frequency power source, so that the rotor 15, that is, the rotor shaft 17 is rotated at a high speed (for example,
(10,000 min -1 or more).

【0021】なお、本発明は、多相誘導電動機に限定さ
れず、多相誘導電動機以外の高速回転電動機、例えば直
流電動機を用いてもよい。
The present invention is not limited to a polyphase induction motor, and a high-speed rotating motor other than a polyphase induction motor, for example, a DC motor may be used.

【0022】本発明において、1段インペラ13及び2
段インペラ14は、高速回転電動機12のロータ軸17
の両端にそれぞれ取付けられている。また、1段インペ
ラ13及び2段インペラ14の周囲には、ディフュー
ザ、スクロールケーシングが設けられている。
In the present invention, the single-stage impellers 13 and 2
The stage impeller 14 is provided with a rotor shaft 17 of the high-speed rotating motor 12.
Are attached to both ends. A diffuser and a scroll casing are provided around the one-stage impeller 13 and the two-stage impeller 14.

【0023】このように構成した高速回転電動機12の
固定子16の略中間位置に、この固定子16の周囲から
中心軸方向へ向かうように噴射口19を設けている。こ
の噴射口19は外部からの冷却用の空気を回転子15か
ら前記ロータ軸11に向けて供給し、回転子15と固定
子16とを冷却するものである。特に、本発明ではこの
噴射口19内に水滴を供給するノズル20を設けてい
る。
An injection port 19 is provided at a substantially intermediate position of the stator 16 of the high-speed rotating motor 12 thus configured so as to extend from the periphery of the stator 16 toward the central axis. The injection port 19 supplies cooling air from the outside from the rotor 15 toward the rotor shaft 11 to cool the rotor 15 and the stator 16. Particularly, in the present invention, a nozzle 20 for supplying a water droplet is provided in the injection port 19.

【0024】このノズル20は、噴射口19から冷却空
気中に微細水滴を混入させたものを回転子15に向けて
噴射すること、即ち微細水滴を冷却空気と共に電動機の
回転子15と固定子16の隙間に噴射することにより、
その蒸発潜熱を利用して回転子15、固定子16及びロ
ータ軸17を効果的に冷却することができる。従来のよ
うに、単に冷却した空気を回転子15及び固定子16に
向けて噴射するだけでなく、ノズル20からの微細水滴
は、その水の蒸発に要するエネルギーが大きく、蒸発潜
熱として周囲から奪うエネルギーは、空冷と比較して非
常に大きい。そこで、この微細水滴は効果的に回転子1
5と固定子16とを冷却することができる。
The nozzle 20 sprays a mixture of fine water droplets into the cooling air from the injection port 19 toward the rotor 15, that is, the fine water droplets together with the cooling air and the rotor 15 and the stator 16 of the electric motor. By injecting into the gap of
The rotor 15, the stator 16, and the rotor shaft 17 can be effectively cooled using the latent heat of evaporation. As in the related art, not only the cooled air is simply jetted toward the rotor 15 and the stator 16, but the fine water droplets from the nozzle 20 require a large amount of energy to evaporate the water and take away from the surroundings as latent heat of evaporation. The energy is very large compared to air cooling. Therefore, these fine water droplets are effectively
5 and the stator 16 can be cooled.

【0025】なお、ノズル20から噴霧する水には、外
部から供給する水以外に、例えば、後述するインターク
ーラ、アフタークーラ(図示していない)で凝縮した水
を利用することができる。特に、この凝縮水は混入物が
ないため、電動機の長寿命化に寄与することもできる。
The water sprayed from the nozzle 20 may be, for example, water condensed by an intercooler or aftercooler (not shown), which will be described later, in addition to water supplied from the outside. In particular, since this condensed water has no contaminants, it can also contribute to extending the life of the electric motor.

【0026】また、中間冷却装置(図示していない)
は、外部の冷却媒体冷却水、冷却空気等で内部を通過す
るガスを冷却するインタークーラと、1段インペラ13
で圧縮したガスをインタークーラへ導く管路と、インタ
ークーラで冷却さた圧縮ガスを2段インペラ14の吸入
口に導く管路とからなるように構成したもので冷却する
ことも可能である。
An intermediate cooling device (not shown)
Is an intercooler that cools the gas passing through the inside with external cooling medium cooling water, cooling air, etc., and a one-stage impeller 13.
It is also possible to cool by using a configuration in which a pipeline configured to guide the gas compressed by the intercooler to the intercooler and a pipeline configured to guide the compressed gas cooled by the intercooler to the suction port of the two-stage impeller 14 are used.

【0027】この中間冷却装置により、1段インペラ1
3で圧縮したガスをディフューザ、スクロールケーシン
グを介して、インタークーラに導き、ここで中間冷却し
て2段インペラ14に導き、ここで再圧縮して高圧縮比
(例えば汎用圧縮機では8以上)を得るようになってい
る。1段インペラ13で圧縮したガスの圧力は0.3〜
0.4MPaであり、中間冷却後の温度は約40℃以下
である。
With this intermediate cooling device, the one-stage impeller 1
The gas compressed in step 3 is led through a diffuser and a scroll casing to an intercooler, where it is intermediately cooled and led to a two-stage impeller 14, where it is recompressed and has a high compression ratio (eg, 8 or more in a general-purpose compressor) Is to be obtained. The pressure of the gas compressed by the single-stage impeller 13 is 0.3 to
0.4 MPa, and the temperature after the intermediate cooling is about 40 ° C. or less.

【0028】上述した構成の高速回転電動機12を用い
て、本発明の冷却方法では、インタークーラで中間冷却
した圧縮ガスを固定子16に開けた噴射口19を通して
電動機12の回転子15と固定子16の隙間に噴射して
ロータ軸17、回転子15及び固定子16を冷却する。
また、噴射口19からの噴射時に圧縮ガスを断熱膨張さ
せて更に温度降下させるのが好ましい。更に、噴射口1
9では断熱膨張させずに、圧力を保持したままで回転子
15と固定子16の隙間を通過させ、その後に大気開放
して断熱膨張させてもよい。
In the cooling method of the present invention using the high-speed rotary motor 12 having the above-described configuration, the compressed gas intermediate-cooled by the intercooler is connected to the rotor 15 and the stator of the motor 12 through the injection port 19 opened in the stator 16. The fuel is injected into the gap 16 to cool the rotor shaft 17, the rotor 15 and the stator 16.
Further, it is preferable that the compressed gas is adiabatically expanded at the time of injection from the injection port 19 to further lower the temperature. In addition, injection port 1
In 9, the adiabatic expansion may be performed by passing through the gap between the rotor 15 and the stator 16 while maintaining the pressure without adiabatic expansion, and then opening to the atmosphere.

【0029】なお、本発明は上述したような一軸二段圧
縮機に関する実施の形態に限定されず、一軸一段圧縮機
にも実施することが可能であり、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更できることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment relating to the single-shaft two-stage compressor as described above, but can be embodied in a single-shaft one-stage compressor, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course, it can be changed.

【0030】[0030]

【発明の効果】上述したように、本発明の高速回転電動
機とその冷却方法は、冷却空気中に微細水滴を混入し、
水の蒸発潜熱を利用して周囲温度を下げることができ
る。特に水の蒸発に要するエネルギーは大きく、蒸発潜
熱として周囲から奪うエネルギーは、空冷と比較して非
常に大きいので、回転子、固定子及びロータ軸を効果的
に冷却することができる。
As described above, the high-speed rotating electric motor and the cooling method of the present invention mix fine water droplets in cooling air,
The ambient temperature can be reduced by utilizing the latent heat of vaporization of water. In particular, the energy required for evaporating water is large, and the energy taken from the surroundings as latent heat of evaporation is much larger than air cooling, so that the rotor, the stator, and the rotor shaft can be effectively cooled.

【0031】更に、噴霧する水としては、インタークー
ラ、アフタークーラのドレン(凝縮水)を利用すること
で、外部からの供給装置を設ける必要がなくなり、ま
た、この凝縮水には混入物がないため、装置の長寿命化
を図ることができる、等の優れた効果を有する。
Furthermore, by using the drain (condensed water) of the intercooler and aftercooler as the water to be sprayed, it is not necessary to provide an external supply device, and the condensed water has no contaminants. Therefore, the present invention has excellent effects such as prolonging the life of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高速回転電動機の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a high-speed rotation motor of the present invention.

【図2】従来の2段ターボ圧縮機の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional two-stage turbo compressor.

【図3】従来の高速回転電動機の模式図である。FIG. 3 is a schematic view of a conventional high-speed rotating electric motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 高速電動圧縮機 12 高速回転電動機 13 1段インペラ 14 2段インペラ 15 回転子 16 固定子 17 ロータ軸 18 ラジアル軸受 19 噴射口 20 ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 High-speed electric compressor 12 High-speed rotary electric motor 13 1-stage impeller 14 2-stage impeller 15 Rotor 16 Stator 17 Rotor shaft 18 Radial bearing 19 Injection port 20 Nozzle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 俊雄 東京都江東区豊洲3丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 桑田 厳 東京都江東区豊洲3丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 杉谷 宗寧 東京都江東区豊洲3丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 3H033 AA02 BB03 BB06 BB17 CC01 CC05 DD13 EE03 3H035 AA01 AA05 AA06 5H609 BB02 BB15 PP02 PP07 QQ03 QQ04 QQ20 RR07 RR12 RR37 RR43 RR48 RR69 RR73  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshio Takahashi 3-2-16 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center (72) Inventor Takeshi Kuwata 3-2-2 Toyosu, Koto-ku, Tokyo No. 16 Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center (72) Inventor Soningu 3-2-16 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima-Harima Heavy Industries, Ltd. Tokyo Engineering Center F-term (reference) 3H033 AA02 BB03 BB06 BB17 CC01 CC05 DD13 EE03 3H035 AA01 AA05 AA06 5H609 BB02 BB15 PP02 PP07 QQ03 QQ04 QQ20 RR07 RR12 RR37 RR43 RR48 RR69 RR73

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定子(16)内において高速回転する
回転子(15)と、該回転子(15)のロータ軸(1
7)の端部に取付けられた1段インペラ(13)又は2
段インペラ(14)と、を備えた高速回転電動機(1
2)であって、前記固定子(16)に、前記回転子(1
5)に向けて設けた冷却用の空気を供給する噴射口(1
9)と、 該噴射口(19)内に設けられ水滴を供給するノズル
(20)と、を備え、前記回転子(15)と固定子(1
6)との隙間に、微細水滴を前記冷却用の空気と共に噴
射することにより、該回転子(15)と固定子(16)
とを冷却するように構成したこと、を特徴とする高速回
転電動機。
A rotor (15) rotating at a high speed in a stator (16), and a rotor shaft (1) of the rotor (15).
One-stage impeller (13) or 2 attached to the end of 7)
High-speed electric motor (1) having a stage impeller (14).
2), wherein the stator (16) is provided with the rotor (1).
Injector (1) for supplying cooling air provided toward
9), and a nozzle (20) provided in the injection port (19) for supplying a water droplet, wherein the rotor (15) and the stator (1) are provided.
By spraying fine water droplets together with the cooling air into the gap between the rotor (15) and the stator (16).
A high-speed rotating electric motor, characterized in that the motor is cooled.
【請求項2】 固定子(16)内において高速回転する
回転子(15)とを有する高速回転電動機(12)と、
該回転子(15)のロータ軸(17)の端部に取付けら
れた1段インペラ(13)又は2段インペラ(14)
と、1段インペラ(13)で圧縮したガスを中間冷却し
て2段インペラに導く中間冷却装置とを備え、 前記固定子(16)に、前記回転子(15)に向けて設
けた、前記中間冷却装置からの前記冷却用の空気を供給
する噴射口(19)と、 該噴射口(19)内に設けられ水滴を供給するノズル
(20)と、を備え、 前記回転子(15)と固定子(16)との隙間に、微細
水滴を前記冷却用の空気と共に噴射することにより、該
回転子(15)と固定子(16)とを冷却するように構
成したこと、を特徴とする高速回転電動機。
2. A high-speed rotating motor (12) having a rotor (15) rotating at high speed within a stator (16);
A one-stage impeller (13) or a two-stage impeller (14) attached to the end of the rotor shaft (17) of the rotor (15).
And an intermediate cooling device that intermediately cools the gas compressed by the one-stage impeller (13) and guides the gas to the two-stage impeller, wherein the stator (16) is provided toward the rotor (15). An injection port (19) for supplying the cooling air from the intermediate cooling device; and a nozzle (20) provided in the injection port (19) for supplying water droplets. The rotor (15) and the stator (16) are configured to be cooled by jetting fine water droplets together with the cooling air into a gap between the rotor (15) and the stator (16). High speed rotating electric motor.
【請求項3】 前記噴射口(19)は、前記固定子(1
6)の略中央部に設けたことを特徴とする請求項1又は
2の高速回転電動機。
3. The injection port (19) is connected to the stator (1).
3. The high-speed rotating electric motor according to claim 1, wherein said high-speed rotating electric motor is provided at a substantially central portion of the motor.
【請求項4】 1段インペラ(13)で圧縮したガスを
インタークーラで中間冷却して2段インペラ(14)に
導き、ここで再圧縮して高圧縮比を得る高速回転電動機
(12)であって、 前記中間冷却した圧縮ガスを、微細水滴と共に回転子
(15)と固定子(16)の隙間に噴射して、回転子
(15)と固定子(16)とを冷却する、ことを特徴と
する高速回転電動機の冷却方法。
4. A high-speed rotary electric motor (12), in which a gas compressed by a single-stage impeller (13) is intercooled by an intercooler and led to a two-stage impeller (14), where it is recompressed to obtain a high compression ratio. And cooling the rotor (15) and the stator (16) by injecting the intermediate-cooled compressed gas together with fine water droplets into the gap between the rotor (15) and the stator (16). Characteristic cooling method of high-speed rotating motor.
【請求項5】 前記噴射口(19)からの噴射時に、圧
縮ガスを断熱膨張させるように噴射する、ことを特徴と
する請求項4の高速回転電動機の冷却方法。
5. The method for cooling a high-speed rotary electric motor according to claim 4, wherein the compressed gas is injected such that the compressed gas is adiabatically expanded at the time of injection from the injection port (19).
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