JP2003523158A - 同心円状コイルロータを備えた機械のための直接ガス冷却式コイル端通気方式 - Google Patents
同心円状コイルロータを備えた機械のための直接ガス冷却式コイル端通気方式Info
- Publication number
- JP2003523158A JP2003523158A JP2001559123A JP2001559123A JP2003523158A JP 2003523158 A JP2003523158 A JP 2003523158A JP 2001559123 A JP2001559123 A JP 2001559123A JP 2001559123 A JP2001559123 A JP 2001559123A JP 2003523158 A JP2003523158 A JP 2003523158A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling gas
- radial
- rotor
- coils
- turns
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
ロータ巻線を備えた機械のためのコイル端(end winding)通気方式に関する。
鉄鍛造品で作られたロータ本体を備えている。ロータ巻線を収納するために、ロ
ータ本体の外周には特定の円周方向位置に軸方向に延びた半径方向スロットが機
械加工されている。この形式の機械のロータ巻線は典型的には多数の完成品コイ
ルから成り、それぞれのコイルは銅導体から成る多数の界磁ターンを有する。コ
イルは同心円状パターンで半径方向スロット内に嵌装されるが、例えば2極ロー
タではかかる同心円状パターンが2つ設けられる。コイルは、各スロット内に機
械加工されたダブテイル面と係合する金属楔によって、遠心力に抗してロータ本
体スロット内で支えられる。メインロータ本体の両端(すなわち磁極面)を越え
て延びるロータ巻線コイルの領域は「コイル端(end winding)」と呼ばれ、高強
度の鋼製保持リングによって遠心力に抗して支えられる。各保持リングの内端部
は、典型的にはロータ本体端部の機械加工仕上げ面上に焼嵌めされる。各保持リ
ングの外端部は、典型的には心合わせリングと呼ばれる円形状の鋼製部材上に焼
嵌めされる。ロータコイル端の下方に位置する鍛造ロータシャフト部分はスピン
ドルと呼ばれる。
ロータの半径方向スロット内のロータ本体領域と、ロータスピンドルから半径方
向に間隔を置いて位置し、かつ磁極面を越えて延びるロータコイル端領域とであ
る。本発明は、主としてロータコイル端領域のための通気方式に関する。
積からより大きな出力を得る方法を常に探究している。ロータ巻線の熱限界は、
この目的を達成する上での主要な障害である。従って、より有効なロータ巻線冷
却方式は、製造業者が所望の一層大きな出力を達成することを可能にする。
方法の殆どは、長手方向に溝切りした銅の巻線を使用しており、冷却ガスは空洞
からターンの両側面にある導入口を介して界磁ターンに入り、溝に沿って長手方
向に放出位置まで流れる。この放出位置は典型的にはロータ本体内のチムニーか
、あるいは、コイル端の下方及び周りの区分され流れ調節された放出域である。
これらの流れ調節された放出域内のガスは、典型的には磁極面内に機械加工され
た溝を介してエアギャップ(つまり、ロータとステータの間の空隙)に放出され
るか、あるいは、心合わせリング内の開口を介して心合わせリングの外側の領域
へ放出される。幾つかの方式においては、冷却ガスは保持リングに穿たれた半径
方向の孔を介して放出される。
ータコイル端通気方式を提供する。
このバッフルリングは、それぞれのロータコイル端の半径方向内表面を完全に覆
い、巻線のロータ本体通気領域を巻線のロータコイル端通気領域から隔離する。
ロータの両端部におけるコイル端は互いに同一であるから、本明細書においては
その一方についてだけ説明する。
バッフルリングには注意深く配置された半径方向の孔が形成されている。冷却ガ
スは、バッフルリングに設けた孔を通り、ロータコイル端コイルの銅製界磁ター
ン内に半径方向通路を形成される対応する直列に並んだ半径方向通気孔またはダ
クトに向かって半径方向に流れる。これらのターンのうちの選ばれた数のターン
、または全てのターンには、側方排出口が形成されている。本発明の1つの実施
形態においては、側方排出口は、半径方向通路からターンの一側または両側でタ
ーンの外縁まで延びている。ロータのポンピングヘッドは、冷却通路を通してガ
スを流す。かくして冷却ガスは半径方向通路と側方排出口を通って流れ、ある1
つのコイルに着目して言えば、そのコイルの一方の側面または両側面において、
コイル間に形成された長手方向空洞内に排出される。
半径方向通路から始まる長手方向溝を備えている。これらの溝はターンに沿って
延び(一様な長さ、または異なる長さだけ)、長手方向溝からターンの一側また
は両側におけるターンの外縁までターン内に機械加工された側方排出口で終わる
。かくして、冷却ガスは、界磁ターン内の半径方向通路を通って流れ、次いで長
手方向に溝に沿って側方排出口に達し、そこでコイル間(コイルの一方の側面ま
たは両側面において)に形成された長手方向空洞内に放出されることができる。
ロットが機械加工されている。従って、コイルから放出された冷却ガスは、長手
方向空洞を介して歯状放出スロットを通って流れ、機械のエアギャップ内に放出
されることができる。更に、1つ又はそれ以上のコイルはロータ本体内に延びる
長手方向溝を備えたターンを有し、冷却ガスが巻線それ自体の中の半径方向チム
ニーを介して、ロータ本体に沿って又はロータ本体内部を通して排出される、別
のガス放出回路を形成することが可能となる。
(隣り合うコイル同士を所定の間隔で維持するために使用される)には、冷却ガ
スがこれらのスペーサブロックを貫通して流れることができるように、通気通路
を設けることができる。これに代わる方法は、スペーサブロックの遠い側で開口
する適当な排出口まで、界磁ターンに沿って機械加工された内部溝を介してスペ
ーサブロックをバイパスすることである。これとは異なるバイパス方式も考えら
れるであろう。そのような例として、バッフルリングの設計においてバイパス通
路を設けることがある。
させるために、バッフルリングに変更を加えて追加の軸方向ガス流通路を設け、
ガスを、コイルの中央における長手方向空洞を介してロータの磁極面に機械加工
したスロットへ、または心合わせリング内の半径方向孔へ送出することができる
。換言すれば、バッフルリング内の追加の孔を同心円状に配設された1群のコイ
ルの中央における空間と整列させ、長手方向空洞内に開口しまたエアギャップ内
へ放出する1つ又はそれ以上の放出スロットを磁極面内に設ける。変更されたバ
ッフルリング孔の領域内へ冷却ガスを軸方向に流すために、軸方向に延びたバッ
フルプレートが使用される。その結果、長手方向空洞からスリーブ状のバッフル
リング内の放出孔を通って軸方向内向きに流れるガスは、バッフルプレートの間
を軸方向へ流れ、磁極面放出スロット及び心合わせリング内の放出孔のいずれか
一方または両方内へ放出される。
いに平行して並んだ複数のダクト、互い違いに配設した複数のダクト、あるいは
斜めの流れ通路を用いるといった如く、多くの新しい通気構成が可能であるが、
斜めの流れ通路はロータコイル端の温度を低下させ、かつ一層一様にする対向流
方式に対する可能性も有する。本明細書に開示された冷却方式はまた、コイル両
側の空間を通気ガス流路として十分に用いることを可能にし、また、コイルの界
磁ターンの外表面を対流冷却することを可能にする。
現できる。
温度が低下する。
が可能となり、それによって冷却ガスの温度上昇が制限される。
向スロット内に嵌装された複数のコイルとを有する回転機械のコイル端のための
冷却ガス通気回路であって、コイルがそれぞれ半径方向に積み重ねられた複数の
ターンを含み、ターンがその中に半径方向通路を備え、コイルがロータの磁極面
を超えて延びてコイル端を形成し、実質的に円筒状のバッフルリングがコイル端
内の複数のコイルの半径方向最内側のターンを覆い、バッフルリングが半径方向
通路と整列した複数の孔を有し、半径方向通路がコイル端内のコイル間の空洞に
通じている、冷却ガス通気回路に関する。
端部を越えてロータコイル端12が延びている。ロータコイル端は、同心円状に
配列されたほぼ矩形形状の多数の完成品コイル14、16、18、20の末端領
域を含む。2極ロータの場合には、ロータの相対向する端部に上述のような同心
円状のコイルが2組配設されている。しかしながら、本発明はその他のロータ構
成にも同様に適用可能である。
明は個々のターンが多くの導体層で構成された巻線にも、また個々のターンが単
一の導体から成る巻線にも適用することができる。これらのコイルは、ロータ本
体の外周に機械加工された半径方向スロット22内に収納され、コイル端は、機
械の両端において通常の方式でロータ本体を越えて軸方向に延びている。ロータ
のスピンドル部分24は、コイル端の半径方向内側で軸方向に延びている。コイ
ル14、16、18、20は、各ロータコイルのスロット内の機械加工されたダ
ブテイル面(図示せず)に係合する金属楔(図示せず)によって、遠心力に抗し
てロータ本体のスロット22内で支えられる。
られる。各保持リングの内端部はロータ本体の機械加工仕上げ面28上に焼嵌め
され、他方保持リング26の外端部は円形状の鋼製部材すなわち心合わせリング
30上に焼嵌めされる。ロータ巻線は適当な取付部絶縁によってロータ本体と保
持リングから電気的に絶縁されている。更に、ロータ巻線のコイルを構成するタ
ーンは、適当なターン間絶縁により相互に電気的に絶縁されている。単純化する
ために、図面には絶縁体は示されていない。図2においては、一方のコイル端1
2の半分だけが単純化した構成で示されていることにも注意されたい。コイル1
4、16、18、20を相互に隔てるために普通コイル端内に置かれるスペーサ
ブロックは、図面を明確にするために省略されている。
リーブ状のバッフルリング32が同心円状ロータコイル端12の下方に装着され
ている。従って、ロータコイル端は、ロータ本体10、保持リング26、心合わ
せリング30及びバッフルリング32によって完全に囲まれる。バッフルリング
32は非金属材料で作られるのが好ましく、完全な360°リングであってもよ
いし、あるいは、幾つかのアーチ状断片を重ね合わせて形成してもよい。
工された溝34、36に嵌合させることができるが、その他の組立や装着技術を
用いることもできる。例えば、90°の間隔でスピンドル24とバッフルリング
32の間で半径方向に延びる複数のスポーク(好ましくは4本)によって、ある
いは、当業者が考え得るその他任意の適当な手段によって、バッフルリング32
を支えることができるであろう。
0(図1)を有する。これらの孔は冷却ガスを送るためのものであって、冷却ガ
スは、バッフルリング32の内径とロータスピンドル24の間を軸方向に流れて
、ロータコイル端コイルの界磁ターン内の特定位置に設けられた半径方向通路4
2に流入する。この半径方向通路は図2、図3に最も良く示されている。半径方
向通路42は、パンチまたは機械加工により銅製ターン21に形成した垂直方向
に整列した孔またはダクトによって形成される。本発明の第1の例示的実施形態
においては、冷却ガスを半径方向通路42からそれぞれコイル14と16の間、
コイル16と18の間、コイル18と20の間の長手方向空洞または溝48、4
9、50内へ排出できるように、幾つかの、または全てのターンに設けた半径方
向通路42の各側面にはガス排出口または排出溝44、46が機械加工されてい
る。
22相互間の中実の部分であって、本明細書では磁極面23とも呼ばれる)の中
には、湾曲した通気スロット52(図1、図2)が機械加工されている。この通
気スロットは、冷却ガスがコイル間の長手方向空洞48、49、50からロータ
本体の通気スロット52内へ、次いでこの機械のステータ(図示せず)とロータ
本体10の間の円環状エアギャップ内へと流れるのを可能にする。湾曲した通気
スロット52は、軸方向に延びる孔と半径方向に延びる孔を組合せたもので置き
換えることもできることが理解されよう。コイル14、16、18、20内の幾
つかのターン、または全てのターンは、磁極面に最も近い半径方向通路42から
ロータ本体10内に位置するターンに形成された半径方向チムニー55まで延び
る長手方向溝53を有する。
のある部分は、ロータ本体に設けたサブスロット57内を軸方向に流れる。サブ
スロット57は、ロータ本体に沿って軸方向に間隔を置いた位置においてコイル
内に形成された追加の半径方向チムニー(図示せず)と通じている。チムニー5
5はサブスロット57と通じていないが、チムニー55よりも軸方向内側に位置
する上述のチムニーは、サブスロット57に接続することに注意されたい。チム
ニー55は、コイルの界磁ターン内の溝53、すなわちコイル端通気方式とのみ
通じる。
する結果、コイル端12とロータ本体10の間の遷移部分が冷却される。ロータ
本体自体の冷却は、ロータ本体内の主要コイルスロットの下方に機械加工された
サブスロット(サブスロット57のような)から供給される冷却ガスによる半径
方向冷却(または軸方向/半径方向冷却)、あるいは、冷却ガスが機械のエアギ
ャップにより流入及び放出するような如何なるエアギャップを利用したロータ本
体冷却方式のようなあらゆる適当な方法によって、達成されることができる。
手方向通路または空洞48,49,50に流入する冷却ガスがまた、コイルを構
成するターン21の露出外表面を対流によって冷却する助けにもなるということ
である。
通して冷却ガスを圧送する。半径方向通路42内への冷却ガス流の送給は、孔4
0のサイズ、半径方向通路42を形成するターン内のパンチ孔のサイズ、側方排
出口44、46のサイズ、及び着目しているロータコイル端部分に含まれる各タ
ーンに対する適切な通気を保証するターンの軸方向/半径方向の整列によって制
御することができる。 複数の半径方向通路を設ける構成も可能である。例えば
、バッフルリング32を適当に変形して、1つもしくはそれ以上のコイル内で、
平行に並んだ2つもしくはそれ以上の半径方向通路を用いることもできる。図4
においては、コイルターン(1つを62で示す)の長手方向に沿って軸方向に間
隔を置いた位置に、半径方向通路58、60が配置されている。側方ダクトまた
は溝64が通路58からターンの一方の側面まで延びており、他方側方ダクトま
たは溝66が通路60からターンのもう一方の側面まで延びている。図5は同様
な構成を示しているが、半径方向通路68、70は軸方向に互い違いに、または
位置をずらして設けてある。
72の位置をずらすことによって、斜めの流路が形成され、一番下の(つまり半
径方向最内側の)孔72はバッフルリング78内の長円孔76に通じている。側
方ダクトまたは溝80は、図2に示すようにターンの縁部まで延びている。
口の位置が反対になった相対向する方向に、別個の通路内に冷却ガスを流すこと
ができる。図5に示すような、互いに並行にかつ互い違いに並んだ半径方向ダク
トの構成は、上述のような対向流方式を確立するために使用できるであろう。す
なわち、図10及び図11を参照すると、ターン86の近い側でバッフルリング
孔84に通じる積み重ねられたターン内の軸方向に位置をずらした孔82は、図
10に見られるように左から右への斜めの流れパターンを形成するであろう。バ
ッフルリング孔89に通じるターン86の対向する側つまり遠い側(図11を参
照のこと)の反対方向に互い違いの孔88の列は、図10に見られるように右か
ら左への対向流通路となる第2の斜め通路を形成するであろう。この構成は、非
対向流方式と比べてロータコイル端の温度を一層低下させると共に一様化する。
ータコイル端スペーサブロック90、92のような冷却ガス流路内の如何なる障
害物でも、1つ又はそれ以上の隣り合う界磁ターンに沿って機械加工された1つ
又はそれ以上の溝96を介して、半径方向通路98から、次の半径方向ダクト1
04(図6)においてあるいは次の半径方向ダクト110に隣接する別個の排出
口106、108(図7)を介して、スペーサブロックの遠い側の適当な排出口
100、102へとバイパスすることができる。もしくは、図8に示すように、
スペーサブロック114に孔112を形成し、これを通してガスを流すことも可
能である。更にもう1つの可能性は、バッフルリングの設計においてバイパスポ
ケットによるスペーサブロックバイパス方式を用いることである。
却ガス放出面積が必要とされる場合に対する通気方式が示されている。ここには
2極機械のための構成が示されているが、その概念は2極以上の機械にも適用可
能である。この例においては、バッフルリング116は変更されて、同心円状コ
イル構成の中央における縦方向空洞120または通路に開口する追加の孔118
を含む。中央空洞は、バッフルリング116とスピンドル126の間にある半径
方向プレート122、124によって更に限定され、ロータ本体または磁極面1
28とスピンドル126と心合わせリング132の間で半径方向に配置されてい
る半円環状の末端カバー130(図12)との間で軸方向に延びている。図12
及び図13から分かるように、バッフルリング116内の孔118は、コイル1
34、136、138、140、141の間及びプレート122、124の間の
空間に開口するように配置されている。
間の空間または空洞から半径方向内向き方向に半径方向孔118を通り抜け、バ
ッフルリング116の下方でプレート122、124によって定められた軸方向
通路内へ流れ込む。次いで、冷却ガスは、軸方向両方向へ流れることができ、磁
極面128内に機械加工された通気スロット142、144を介してエアギャッ
プ内へ放出されるか、あるいは、心合わせリング内に半径方向チムニーを形成す
る放出孔146、148を介して心合わせリング132の外径内へ放出されるこ
とができる。図14は2極ロータにおける反対側のコイル端のための追加のバッ
フルプレート150、152の位置を示していることに注意されたい。
用することができ、また、実用的に可能な限り通気面積を大きくするために、前
述した通気方式と組み合わせることもできる。磁極面放出方式は、順方向流及び
逆方向流で通気される機械に対してうまく機能する必要があるが、心合わせリン
グ放出方式は、順方向流で通気される機械において最も良く機能する。これらの
方式は、それぞれの極に対し半径方向プレートを追加することによって、2極よ
り多い極を持つ機械に対しても使用することができる。
ては、各々のコイル内のある数のターンが、界磁ターン内の半径方向通路から始
まる、任意の望ましい長さの長手方向溝を有する。具体的にまた図15及び図1
6を参照すると、バッフルリング156にも半径方向通路160と半径方向に整
列させた長円孔158が形成されている。これらの半径方向通路160は、コイ
ル162、164、166、168のうちの1つ又はそれ以上のコイルの様々な
ターンに形成された孔で構成されている。図面において、選ばれた(または、全
ての)ターン170の最上面には長手方向溝172が形成され、この長手方向溝
172はその一端において各半径方向通路160に通じている。これらの長手方
向溝172は、ターンの両面に機械加工することができ、また各ターンが複数の
導体で構成されるタイプの巻線に対しては、絡み合わせた導体の重なり合った表
面上に溝を機械加工することができる。溝172の反対側の端部は、ターン内に
機械加工され長手方向溝172からターンの両側においてその外縁まで延びてい
る側方排出口174、176に通じている。かくして冷却ガスは溝172を通っ
て流れ、着目しているコイルの両側でコイル間に形成された長手方向空洞または
空間178、180、182、184内に側方排出口174、176を通って放
出される。しかしながら、ターンの一方の側面だけに排出口を形成することも本
発明の技術的範囲内に含まれることを理解されたい。前述の実施形態におけると
同様に、通気スロット186(または孔)が、ロータ本体に機械加工され、冷却
ガスがコイル間の長手方向空洞178、180、182、184からスロット1
86内へ流れ、次に機械のエアギャップ内へ流れることができるようになる。図
15からも明らかなように、長手方向溝188はロータの磁極面に近い位置にお
いてターンに機械加工することもでき、長手方向溝は、ロータスロット内に嵌装
されたターン内において形成される半径方向放出孔またはチムニー190まで軸
方向に延びる。
7において、長手方向溝192はスペーサブロック194の両側でターン内に形
成され、側方排出口196、198はスペーサブロックの遠い側に配置される。
これによって、半径方向通路200からの冷却ガスが、スペーサブロックの下流
でコイル間の空間201に入る前にスペーサブロック194をバイパスすること
が可能となる。図18は別の構成を示しており、この構成においては側方排出口
202、204はスペーサブロックの上流に配置されるが、スペーサブロック自
体に貫通通路206が形成され、冷却ガスを自由に流すことができる。もう1つ
の可能性は、バッフルリングの設計においてバイパスポケットによるスペーサブ
ロックバイパス方式を使用することである。
径方向ダクト/溝を用いる構成も可能である。図19においては、互いに平行に
並んで長手方向に延びる溝208が半径方向通路210と対になっており、側方
排出口212が長手方向溝の反対側の端部に形成されている。所望の冷却を達成
するために、ターンの長さに沿ってこのパターンを必要なだけ繰り返すことがで
きる。図20は互い違いの構成を示しており、この構成においては、半径方向通
路214と長手方向溝216はターンの一方の側面にただ1つの排出口218を
備えており、一方、半径方向通路220、長手方向溝222及び排出口224か
ら成る互い違いの列は、ターンの反対側に沿って延びている。
は、バッフルプレート228内の長円孔226は、積み重ねたターン232内の
孔によって形成された半径方向通路230と通じている。長手方向溝234が、
半径方向通路230から排出口(概略的に236で示す)まで延びている。ター
ンの重なりを貫いて互い違いの放出構成を作り出すために、連続したターン内の
長手方向溝の軸方向の長さは増大することに注目されたい。導体内の溝の長さを
ただ変えるだけで、斜め排出口列以外のものも可能であることが分かる。このよ
うにして、全てのターンを効果的に通気することができる。
に示す。図22においては、互い違いの半径方向通路は長手方向溝242、24
6と排出口248、250に通じており、そこでは冷却ガスは対向する方向に流
れる。同様な構成が、横に平行に並んだ半径方向通路に対しても実施できる。も
う1つの異なる例を図23に示す。そこでは、軸方向に間隔を置いた半径方向通
路251、252が、1つおきのターン内の長手方向溝に冷却ガスを供給する。
従って、一番上のターン内の長手方向溝254に第1の半径方向通路251から
冷却ガスが送り込まれ、冷却ガスは左から右へ流れる。下方または底側のターン
内の長手方向溝254に第2の半径方向通路ト252から冷却ガスが送り込まれ
、冷却ガスは右から左へ流れる。これと異なるもう1つの可能性は、図24に示
すように、単一の半径方向通路262から1対の溝258、260に冷却ガスを
送り込むことである。
ができる機構はまた、図15〜図24に関連して上述した通気方式と組み合わせ
ることができることを指摘しておく。
を有する同心円状に巻かれた界磁巻線を備えた如何なる機械にも使用可能であり
、しかも2極及び4極回転ロータタービン駆動式発電機械に極めて容易に適用可
能である。冷却ガスは任意の適当なガスでよいが、最も典型的なものは空気また
は水素である。
きたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に、添付する
特許請求の範囲の技術思想と技術的範囲に含まれる様々な変更形態及び等価構成
を保護しようとしていることを理解されたい。
で示した部分平面図。
施形態によるコイル端ターンの部分平面図。
の実施形態によるコイル端ターンの部分平面図。
を示す、ロータコイル端ターンを1部断面で示した部分平面図。
示す、ロータコイル端ターンを1部断面で示した部分平面図。
らに別の実施形態による図6及び図7と同様な図。
通気パターンを示す、コイルのコイル端部分における積み重ねたターンの部分側
面断面図。
重ねたターンの部分側面断面図。
平面図。
断面で示した平面図。
端の単純化した端面図。
けるロータコイル端のコイルを1部断面で示した部分平面図。
イパス流構成を示す、ロータコイル端ターンを1部断面で示した部分平面図。
、ロータコイル端ターンを1部断面で示した部分平面図。
半径方向通路列を示した部分平面図。
方向通路列を示す、ターンの部分平面図。
を示す、本発明の第2の実施形態によるコイル端における積み重ねたターンの部
分側面断面図。
ターンの部分平面図。
重ねたターンの部分平面図。
明の第2の例示的実施形態と関連したターンの部分平面図。
Claims (25)
- 【請求項1】 ロータ(10)と該ロータ内に設けた半径方向スロット(2
2)内に嵌装された複数のコイル(14、16、18、20)とを有する回転機
械のコイル端のための冷却ガス通気回路であって、前記コイルがそれぞれ半径方
向に積み重ねられた複数のターン(21)を含み、前記ターンがその中に半径方
向通路(42)を備え、前記コイルが前記ロータの磁極面(23)を超えて延び
てコイル端(12)を形成し、実質的に円筒状のバッフルリング(32)が前記
コイル端内の前記複数のコイルの半径方向最内側のターンを覆い、前記バッフル
リングは前記半径方向通路と整列した複数の孔(40)を有し、前記半径方向通
路が前記コイル端内の前記コイル間の空洞(48、49、50)に通じているこ
とを特徴とする冷却ガス通気回路。 - 【請求項2】 前記コイル端(12)内の前記コイル(14、16、18、
20)が保持リング(26)によって半径方向最外側面で支えられ、前記コイル
が、前記バッフルリング(32)、前記保持リング(26)、及び前記バッフル
リングと前記保持リングとの間で半径方向に延びる心合わせリング(30)によ
って囲まれることを特徴とする、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項3】 前記磁極面(23)から延びる通気スロット(52)が、前
記コイルが嵌装された前記半径方向スロット(22)間の前記ロータの領域内で
、前記ロータに形成されることを特徴とする、請求項2に記載の冷却ガス通気回
路。 - 【請求項4】 前記半径方向通路(42)のうちのあるものが、前記ロータ
内に位置する前記ターンに形成された半径方向放出チムニー(55)に通じてい
ることを特徴とする、請求項3に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項5】 前記ターンの一側面または両側面において、前記半径方向通
路から延びる側方排出口(44、46)(174、176)によって、前記半径
方向通路42が前記空洞(48、49、50)に通じていることを特徴とする、
請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項6】 前記排出口(44、46)が前記ターンの側縁に対して実質
的に直角に設けられることを特徴とする、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項7】 前記排出口(174、176)が前記ターンの側縁に対して
ある鋭角度で設けられることを特徴とする、請求項1に記載の冷却ガス通気回路
。 - 【請求項8】 前記半径方向通路と前記排出口とが前記ターン内の長手方向
溝(172)によって接続されていることを特徴とする、請求項7に記載の冷却
ガス通気回路。 - 【請求項9】 2列又はそれ以上の列の半径方向通路(58、60)が1つ
又はそれ以上の前記コイルの前記ターン内に形成され、幾つかの半径方向通路列
からの排出口(64)が前記ターンの一方の側面に開口し、残余の半径方向通路
列の排出口(66)が前記ターンのもう一方の側面に開口することを特徴とする
、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項10】 半径方向通路(68、70)が前記ターンの長さに沿って
互い違いに設けられることを特徴とする、請求項9に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項11】 前記半径方向通路(68、70)が長手方向に互い違いに
設けられることを特徴とする、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項12】 前記複数のコイル間に1つ又はそれ以上のスペーサブロッ
ク(90、92)が挿入され、前記スペーサブロックの付近で冷却ガスをバイパ
スするために、手段(96、98、100、102、112)が設けられること
を特徴とする、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項13】 前記ターン内で互いに対向する方向の冷却ガス流を生じさ
せるように前記ターン内の前記孔(82、88)が設けられることを特徴とする
、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項14】 前記バッフルリング(116)と前記ロータのスピンドル
部分(126)との半径方向の間で軸方向に延びるプレート(122、124)
を含み、前記軸方向に延びるプレートが冷却ガス放出チャネルを形成し、該冷却
ガス放出チャネルがその一端において前記ロータ内のガス放出スロット(142
、144)に通じていることを特徴とする、請求項1に記載の冷却ガス通気回路
。 - 【請求項15】 前記バッフルリング(116)と前記ロータのスピンドル
部分(126)との半径方向の間で軸方向に延びるプレート(122、124)
を含み、前記軸方向に延びるプレートが冷却ガス放出チャネルを形成し、該冷却
ガス放出チャネルがその反対側の端部において前記心合わせリングを貫通して延
びるほぼ半径方向のチムニー(146、148)に通じていることを特徴とする
、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項16】 前記バッフルプレート内の追加の孔が前記コイル間の空間
と直接通じていることを特徴とする、請求項15に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項17】 ロータ(10)と該ロータ内に設けた半径方向スロット(
22)内に嵌装された複数のコイル(14、16、18、20)とを有する回転
機械のコイル端のための冷却ガス通気回路であって、前記コイルがそれぞれ半径
方向に積み重ねられた複数のターン(21)を含み、前記ターンがその中に半径
方向通路(42)を備え、前記コイルが前記ロータの磁極面(23)を超えて延
びてコイル端(12)を形成し、実質的に円筒状のバッフルリング(32)が前
記コイル端内の前記複数のコイルの半径方向最内側のターンを覆い、前記バッフ
ルリングは前記半径方向通路(42)と整列した複数の孔(40)を有し、前記
半径方向通路(42)が、前記ターンの一側面または両側面において前記半径方
向通路から延びた側方排出口(44、46、174、176)によって前記コイ
ル端内の前記コイル間の空洞(48、49、50)に通じ、前記コイル端内の前
記コイルが、保持リング(26)によって半径方向最外表面で支えられ、前記コ
イルは、前記バッフルリング(32)、前記保持リング(26)、及び前記バッ
フルリングと前記保持リングとの間で半径方向に延びる心合わせリング(30)
によって囲まれ、前記磁極面(23)から延びる通気スロット(52)が、前記
コイルが嵌装された前記半径方向スロット(22)間の前記ロータの領域内で前
記ロータ(10)に形成されることを特徴とする、冷却ガス通気回路。 - 【請求項18】 前記排出口(44、46)が前記ターンの側縁に対して実
質的に直角に設けられることを特徴とする、請求項17に記載の冷却ガス通気回
路。 - 【請求項19】 前記排出口(174、176)が前記ターンの側縁に対し
てある鋭角度で設けられることを特徴とする、請求項17に記載の冷却ガス通気
回路。 - 【請求項20】 前記半径方向通路と前記排出口とが前記ターン内の長手方
向溝(172)により接続されていることを特徴とする、請求項19に記載の冷
却ガス通気回路。 - 【請求項21】 前記半径方向通路(68、70)が軸方向に互い違いに設
けられることを特徴とする、請求項17に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項22】 前記ターン内において互いに対向する方向の冷却ガス流を
生じさせるように前記ターン内の前記孔(82、88)が設けられることを特徴
とする、請求項21に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項23】 前記バッフルリング(116)と前記ロータのスピンドル
部分(126)との半径方向の間で軸方向に延びるプレート(122、124)
を含み、前記バッフルリング内の追加の孔が前記コイル間の空間と直接通じ、前
記軸方向に延びるプレートが冷却ガス放出チャネルを形成し、該冷却ガス放出チ
ャネルがその一端において前記ロータ内のガス放出スロット(142、144)
と通じていることを特徴とする、請求項17に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項24】 前記バッフルリング(116)と前記ロータのスピンドル
部分(126)との半径方向の間で軸方向に延びるプレート(122、124)
を含み、前記軸方向に延びるプレートが冷却ガス排出チャネルを形成し、該冷却
ガス排出チャネルがその反対側の端部において前記心合わせリングを貫通して延
びるほぼ半径方向のチムニー(146、148)と通じていることを特徴とする
、請求項17に記載の冷却ガス通気回路。 - 【請求項25】 それぞれの前記ターン(21)が1つ又はそれ以上の導体
層を含むことを特徴とする、請求項1に記載の冷却ガス通気回路。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/500,616 US6204580B1 (en) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | Direct gas cooled rotor endwinding ventilation schemes for rotating machines with concentric coil rotors |
US09/500,616 | 2000-02-09 | ||
PCT/US2001/003116 WO2001059908A1 (en) | 2000-02-09 | 2001-01-31 | Direct gas cooled endwinding ventilation schemes for machines with concentric coil rotors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003523158A true JP2003523158A (ja) | 2003-07-29 |
JP4471553B2 JP4471553B2 (ja) | 2010-06-02 |
Family
ID=23990200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001559123A Expired - Fee Related JP4471553B2 (ja) | 2000-02-09 | 2001-01-31 | 同心円状コイルロータを備えた機械のための直接ガス冷却式コイル端通気方式 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6204580B1 (ja) |
EP (1) | EP1171938B1 (ja) |
JP (1) | JP4471553B2 (ja) |
AT (1) | ATE505834T1 (ja) |
DE (1) | DE60144411D1 (ja) |
WO (1) | WO2001059908A1 (ja) |
Families Citing this family (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6417586B1 (en) * | 2000-12-19 | 2002-07-09 | General Electric Company | Gas cooled endwindings for dynamoelectric machine rotor and endwinding cool method |
US6495943B2 (en) * | 2000-12-19 | 2002-12-17 | General Electric Company | Spaceblock scoops for enhanced rotor cavity heat transfer |
US6465917B2 (en) * | 2000-12-19 | 2002-10-15 | General Electric Company | Spaceblock deflector for increased electric generator endwinding cooling |
US6452294B1 (en) * | 2000-12-19 | 2002-09-17 | General Electric Company | Generator endwinding cooling enhancement |
US6392326B1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-05-21 | General Electric Company | Flow-through spaceblocks with deflectors and method for increased electric generator endwinding cooling |
US6617749B2 (en) * | 2000-12-22 | 2003-09-09 | General Electric Company | Re-entrant spaceblock configuration for enhancing cavity flow in rotor endwinding of electric power generator |
US6720687B2 (en) * | 2000-12-22 | 2004-04-13 | General Electric Company | Wake reduction structure for enhancing cavity flow in generator rotor endwindings |
US6703729B2 (en) | 2001-08-15 | 2004-03-09 | General Electric Company | Reverse flow stator ventilation system for superconducting synchronous machine |
US6628020B1 (en) * | 2002-05-21 | 2003-09-30 | General Electric Company | Heat transfer enhancement of ventilation grooves of rotor end windings in dynamoelectric machines |
GB2399231A (en) * | 2003-03-07 | 2004-09-08 | Alstom | Multi-path cooling of a turbo-generator rotor winding |
US6759770B1 (en) * | 2003-04-11 | 2004-07-06 | General Electric Company | Cooling system for modular field windings of a generator |
US6844637B1 (en) | 2003-08-13 | 2005-01-18 | Curtiss-Wright Electro-Mechanical Corporation | Rotor assembly end turn cooling system and method |
JP4682893B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2011-05-11 | 株式会社日立製作所 | 回転電機の回転子 |
JP5016843B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2012-09-05 | 株式会社東芝 | 回転電機の回転子 |
JP4417970B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2010-02-17 | 株式会社東芝 | 回転電機および回転電機の回転子 |
US8053938B2 (en) * | 2007-11-09 | 2011-11-08 | Hamilton Sundstand Corporation | Enhanced motor cooling system |
US8198762B2 (en) * | 2008-01-31 | 2012-06-12 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Winding end turn cooling in an electric machine |
US20090295239A1 (en) * | 2008-06-03 | 2009-12-03 | General Electric Company | Heat transfer enhancement of ventilation chimneys for dynamoelectric machine rotors |
US7816825B2 (en) * | 2008-07-23 | 2010-10-19 | General Electric Company | Heat transfer enhancement of ventilation chimneys for dynamoelectric machine rotors |
US7791230B2 (en) * | 2008-10-21 | 2010-09-07 | General Electric Company | Heat transfer enhancement of dynamoelectric machine rotors |
US8115352B2 (en) | 2009-03-17 | 2012-02-14 | General Electric Company | Dynamoelectric machine coil spacerblock having flow deflecting channel in coil facing surface thereof |
US8049379B2 (en) * | 2009-04-23 | 2011-11-01 | General Electric Company | Dynamoelectric machine rotors having enhanced heat transfer and method therefor |
US7893576B2 (en) * | 2009-05-05 | 2011-02-22 | General Electric Company | Generator coil cooling baffles |
US8525376B2 (en) | 2010-10-01 | 2013-09-03 | General Electric Company | Dynamoelectric machine coil spaceblock having flow deflecting structure in coil facing surface thereof |
RU2449451C1 (ru) * | 2011-04-01 | 2012-04-27 | Закрытое Акционерное Общество "Нефтьстальконструкция" | Система вентиляции ротора электрической машины |
US9548640B2 (en) | 2013-12-05 | 2017-01-17 | General Electric Company | Rotor with cooling manifolds |
US9621011B2 (en) * | 2014-02-28 | 2017-04-11 | Ge Aviation Systems Llc | Stator assembly |
CN104065186B (zh) * | 2014-06-13 | 2017-10-17 | 新疆金风科技股份有限公司 | 一种用于电机的定子、电机及其通风冷却方法 |
US10277086B2 (en) | 2014-11-26 | 2019-04-30 | Siemens Energy, Inc. | Thermo pump-cooled generator end windings with internal cooling passages |
CN104953766B (zh) * | 2015-06-17 | 2018-11-13 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 电机径向通风冷却结构 |
KR101758989B1 (ko) * | 2015-09-02 | 2017-07-17 | 두산중공업 주식회사 | 발전기용 로터 어셈블리 |
GB2544275B (en) * | 2015-11-09 | 2022-02-16 | Time To Act Ltd | Cooling means for direct drive generators |
JP6572914B2 (ja) * | 2017-01-11 | 2019-09-11 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機ロータ |
US11121597B2 (en) * | 2018-08-08 | 2021-09-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Hybrid module including rotor having coolant flow channels |
JP7305586B2 (ja) * | 2020-03-17 | 2023-07-10 | 株式会社東芝 | 回転電機の回転子 |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1100805A (fr) * | 1952-07-26 | 1955-09-26 | Westinghouse Electric Corp | Ventilation séparée pour têtes de bobines de rotor |
US2786951A (en) | 1953-05-18 | 1957-03-26 | English Electric Co Ltd | Dynamo-electric machines |
US2779884A (en) * | 1953-07-22 | 1957-01-29 | Vickers Electrical Co Ltd | Dynamo-electric machines |
FR1104337A (fr) * | 1953-07-22 | 1955-11-18 | Thomson Houston Comp Francaise | Perfectionnements aux machines dynamo-électriques |
US3225231A (en) | 1963-09-19 | 1965-12-21 | Gen Electric | Gas-cooled end winding for dynamoelectric machine rotor |
US3322985A (en) * | 1965-05-05 | 1967-05-30 | Azbukin Jury Ivanovich | Gas-cooled rotor of electric generator |
JPS4845804A (ja) | 1971-10-14 | 1973-06-30 | ||
US4031422A (en) * | 1975-09-02 | 1977-06-21 | General Electric Company | Gas cooled flux shield for dynamoelectric machine |
US4071790A (en) | 1976-06-01 | 1978-01-31 | General Electric Company | Cooling arrangement for rotor end turns of reverse flow cooled dynamoelectric machines |
US4301386A (en) | 1977-08-12 | 1981-11-17 | General Electric Co. | Rotor laminae assembly for a cast rotor dynamoelectric machine |
JPS5579650A (en) | 1978-12-13 | 1980-06-16 | Hitachi Ltd | Rotor cooling device of rotary electric machine |
JPS5625348A (en) | 1979-08-08 | 1981-03-11 | Hitachi Ltd | Rotor for rotary electric machine cooled by gas |
US4352034A (en) | 1980-12-22 | 1982-09-28 | General Electric Company | Stator core with axial and radial cooling for dynamoelectric machines wth air-gap stator windings |
JPS60200737A (ja) | 1984-03-22 | 1985-10-11 | Toshiba Corp | 円筒形回転子 |
US4546279A (en) | 1984-05-07 | 1985-10-08 | Westinghouse Electric Corp. | Dynamoelectric machine with rotor ventilation system including exhaust coolant gas diffuser and noise baffle |
FR2565741B1 (fr) * | 1984-06-07 | 1995-01-13 | Alsthom Atlantique | Dispositif de distribution d'un gaz de refroidissement a une extremite sous frette de l'enroulement d'excitation du rotor d'un turbo-alternateur |
US4709177A (en) * | 1986-06-30 | 1987-11-24 | General Electric Company | Ventilated end turns for rotor windings of a dynamoelectric machine |
US4922147A (en) | 1988-11-25 | 1990-05-01 | Westinghouse Electric Corp. | Apparatus and method for thermal balancing of the rotor of a dynamo-electric machine |
US4967465A (en) | 1989-01-03 | 1990-11-06 | General Electric Company | Method of assembling and disassembling a rotor retaining ring system |
US5281877A (en) | 1992-11-13 | 1994-01-25 | General Electric Company | Dynamoelectric machine rotor endwindings with corner cooling passages |
US5252880A (en) | 1992-11-24 | 1993-10-12 | General Electric Company | Dynamoelectric machine rotor endwindings with cooling passages |
US5644179A (en) * | 1994-12-19 | 1997-07-01 | General Electric Company | Gas cooled end turns for dynamoelectric machine rotor |
US5593274A (en) | 1995-03-31 | 1997-01-14 | General Electric Co. | Closed or open circuit cooling of turbine rotor components |
US5929550A (en) | 1997-03-20 | 1999-07-27 | General Electric Co. | Ventilated creepage blocks |
-
2000
- 2000-02-09 US US09/500,616 patent/US6204580B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-01-31 AT AT01903448T patent/ATE505834T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-01-31 JP JP2001559123A patent/JP4471553B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-01-31 EP EP01903448A patent/EP1171938B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-31 DE DE60144411T patent/DE60144411D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-01-31 WO PCT/US2001/003116 patent/WO2001059908A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE60144411D1 (de) | 2011-05-26 |
WO2001059908A1 (en) | 2001-08-16 |
US6204580B1 (en) | 2001-03-20 |
JP4471553B2 (ja) | 2010-06-02 |
EP1171938A1 (en) | 2002-01-16 |
EP1171938B1 (en) | 2011-04-13 |
ATE505834T1 (de) | 2011-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4471553B2 (ja) | 同心円状コイルロータを備えた機械のための直接ガス冷却式コイル端通気方式 | |
JP4471552B2 (ja) | 同心コイルロータを備えた機械のための直接ガス冷却式縦流/横流コイル端通気方式 | |
US6339268B1 (en) | Cooling ventilation circuit for rotor end winding and slot end region cooling | |
US20070120429A1 (en) | Dynamo Electric Machine | |
US5644179A (en) | Gas cooled end turns for dynamoelectric machine rotor | |
US7791230B2 (en) | Heat transfer enhancement of dynamoelectric machine rotors | |
US8115352B2 (en) | Dynamoelectric machine coil spacerblock having flow deflecting channel in coil facing surface thereof | |
EP1946427B1 (en) | Paddled rotor spaceblocks | |
KR100854197B1 (ko) | 가스 냉각식 발전기 기계 및 엔드와인딩 냉각 방법 | |
KR100467388B1 (ko) | 가스 냉각식 발전기 기계 | |
JP3737479B2 (ja) | 発電電動機械ロータ用のガス冷却式コイル端及びコイル端冷却方法 | |
EP1592108A2 (en) | Capped flat end windings in an electrical machine | |
KR100851098B1 (ko) | 가스 냉각식 발전기 기계 | |
JP2002171722A (ja) | 回転電機のための回転子 | |
CN116134703A (zh) | 电机的冷却式转子 | |
JP2010263778A (ja) | そのコイル対面表面内に流れ偏向構造体を有する回転電気機械コイルスペースブロック | |
US20090295239A1 (en) | Heat transfer enhancement of ventilation chimneys for dynamoelectric machine rotors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090602 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090831 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090831 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090831 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090907 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100202 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100302 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |