JP2006025523A

JP2006025523A - 回転電機およびその冷却媒体供給・排出部の保護方法

Info

Publication number: JP2006025523A
Application number: JP2004200637A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Suzuka; 曉志鈴鹿; Koji Matsuyama; 浩二松山; Takashi Kishibe; 高士岸部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】冷却媒体を固定子巻線の端部から内部に流通するための絶縁接続管の損傷の防止または絶縁接続管の損傷の早期発見を可能にした直接冷却形の回転電機およびその冷却方法を提供する。
【解決手段】中空の固定子巻線３および固定子巻線端部３ａに接続された中空の接続導体５内に冷却媒体に流通させて固定子巻線３ａおよび接続導体５を直接冷却する回転電機において、前記接続導体５に冷却媒体を供給・排出する多岐管７を絶縁接続管６を介して接続し、この絶縁接続管６の接続部６ａを被うように保護板９を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定子巻線を構成する導体内に冷却媒体を流通させて固定子巻線を直接冷却するようにした回転電機およびその冷却媒体供給・排出部の保護方法に関するものである。

大容量の回転電機では固定子巻線の通電電流が大きくなってジュール熱も大きくなるので、固定子巻線の温度上昇を抑制するために中空導体で固定子巻線を構成し、この中空導体内に冷却媒体を流通させて固定子巻線を直接冷却する方式が採用されている。特に大電力容量のタービン発電機においては、熱交換率の良い純水が冷却媒体として採用されている（例えば、非特許文献１参照）。

図６は上記非特許文献１に記載の図１の主要部（固定子巻線に純水を流して直接冷却する回転電機の固定子巻線端部の構造）に対応する部分を拡大して示す断面図である。

図６において、１はタービン発電機の固定子枠であり、２は図示しない固定子鉄心の両端に設けられた鉄心抑え板であり、前記固定子枠１によって支持されている。３は内部に純水等の液体冷却媒体を流通させるように中空導体で構成した固定子巻線であり、３ａはその端部である。４は複数の固定子巻線端部３ａ相互間を電気的に接続するとともに、液体冷却媒体を固定子巻線３内に流通させるために冷却媒体供給・排出部５と連通する中空の接続導体である。

この冷却媒体供給・排出部５において、６は前記接続導体４に一端を接続され、他端をマニホールドと称する環状の多岐管７に接続された絶縁接続管である。さらにこのマニホールド７は図示しない外部の冷却装置と連通するように構成されている。なお、６ａは絶縁接続管６を前記マニホールド７に接続７する接続部としての口金部である。８は冷却媒体供給・排出部の軸端側に隣接して設けられた防風板、１３は軸受ブラケットである。これら、防風板８、軸受ブラケット１３は共に前記固定子枠１によって支持されている。

図７は図６をＢ−Ｂ矢視方向に見た冷却媒体供給・排出部５を示す図である。
図７において、冷却媒体は図示しない回転電機の外部に設置した冷却装置からマニホールド７、絶縁接続管６、接続導体４のルートを通って端部３ａから固定子巻線３内部に供給され、固定子巻線３内部を循環しながら冷却した後、逆のルートを通って排出されるように構成されている。
電気学会編、電気工学ハンドブック昭和53年４月発行（第688頁、第２章タービン発電機、図１）

上述したように、この種の直接冷却形回転電機の場合、絶縁接続管６が固定子巻線３の端部３ａと防風板８の間に配置されているため、回転電機の分解・組立及び点検作業時に防風板８を取り外した際、絶縁接続管６が外部に露出することになり、治具や他の部品等により損傷する恐れがある。

万一、絶縁接続管６が損傷した場合、回転電機の固定子枠１内部に充填されている冷却ガスが絶縁接続管６内に侵入して最終的には外部に漏洩したり、逆に絶縁接続管６内の冷却媒体が回転電機の内部に漏洩するといった不具合が発生する可能性がある。また、絶縁接続管６は防風板８や軸受ブラケット１３を取り外さないと見えないため、損傷状態の早期発見がしにくい状態になっている。

そこで本発明は、冷却媒体を固定子巻線の端部から内部に流通するために設けられる絶縁接続管の損傷の防止、または絶縁接続管の損傷の早期発見を可能にした直接冷却形の回転電機およびその冷却媒体供給・排出部の保護方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の回転電機の発明は、中空の固定子巻線および固定子巻線端部に接続された中空の接続導体内に冷却媒体に流通させて固定子巻線および接続導体を直接冷却する回転電機において、前記接続導体に冷却媒体を供給・排出する多岐管を絶縁接続管を介して接続し、この絶縁接続管の前記多岐管との接続部を保護する保護板を設けたことを特徴とする。

また、請求項９記載の回転電機の発明は、中空の固定子巻線および固定子巻線端部に接続された中空の接続導体内に冷却媒体に流通させて固定子巻線および接続導体を直接冷却する回転電機において、固定子巻線内に流通する冷却媒体を供給および排出する冷却媒体供給・排出部の軸端側に隣接して設けられた防風板を径方向に分割した状態で取り付けたことを特徴とする。

さらに、請求項１０記載の回転電機の冷却媒体供給・排出部の保護方法の発明は、中空の固定子巻線および固定子巻線端部に接続された中空の接続導体内に冷却媒体に流通させて固定子巻線および接続導体を直接冷却する回転電機において、前記接続導体に冷却媒体を供給・排出する多岐管を絶縁接続管を介して接続し、この絶縁接続管の前記多岐管との接続部を保護板によって被い、前記接続部を保護するようにしたことを特徴とする。

第１の発明によれば、絶縁接続管の接続部を保護板で覆うようにしたので、分解・組立及び点検作業時中に治具や他の部品等により絶縁接続管６の損傷を防止することが可能な回転電機および回転電機回転電機の冷却媒体供給・排出部の保護方法を提供することができる。

また、他の発明によれば、保護板に透明な材料や変形しやすい材料を使用することにより、また外力を加えるとか冷却媒体が漏洩した場合に変色する塗料を使用することにより、絶縁接続管の損傷を早期に発見することが可能な回転電機および回転電機の冷却媒体供給・排出部の保護方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図を通して共通する要素には同一符号を付けて重複する説明は省くものとする。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の主要部を拡大して示す断面図であり、図６中に図示した固定子巻線３の端部３ａ、接続導体５および軸受ブラケット１３の部分については省いて示している。

図１に示す固定子巻線用冷却媒体の供給・排出部５において、マニホールド７の防風板８側の側面すなわち反固定子側に位置する軸端側の側面に絶縁接続管６の接続部６ａを保護する位置に保護板９を配置し、この保護板９をＵ字ボルト１０およびナット１１によりマニホールド７自体に固定する。

図２は図１の冷却媒体供給・排出部５をＡ−Ａ矢視方向に見た図である。この図２で示したように、前記絶縁接続管６の接続部６ａを保護するための保護板９は、取り付けおよび取り外しを容易に行うことができるように、円周方向に複数個（図２の例では６個）に分割されている。

このようにマニホールド７の防風板８側の側面に絶縁接続管６の接続部６ａを被うように保護板９を設けるようにしたので、回転電機の分解・組立及び点検作業の際に、防風板８を固定子枠１から取り外した場合でも接続部６ａが回転電機の外側に露出するのを防ぐことができる。このため分解・組立及び点検作業時中に治具や他の部品が誤って絶縁接続管６に触れ、損傷させるのを防止することができる。

なお、この保護板９を透明な材料で形成すれば、接続部６ａを外力から保護すると同時に点検および検査を容易にすることができる。また、この保護板９を変形しやすい材料で形成すれば、接続部６ａが多数ある中で、外力の加わった部位の発見を容易にすることができる。

（変形例）
図３はこの第１の実施の形態の変形例を示す図であり、保護板９を外力の加わりやすい部位（この例では上下部）にのみ取り付けることによって構造の簡素化を図ったものである。

（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態の主要部を拡大して示す断面図である。この第２の実施の形態は、外力が加わると色が変化する塗料１２を絶縁接続管６および接続部６ａ全体に塗布したものである。

このように、外力が加わると変色する塗料１２を絶縁接続管６および接続部６ａ全体に塗布することにより、外力の加わった部位の接続部６ａの発見を容易に行うことができる。

（第３の実施の形態）
この第３の実施の形態は、図４において、外力が加わると色が変化する塗料１２の代わりに、冷却媒体と反応して色が変化する塗料もしくは冷却媒体により冷やされて色が変化する塗料１２を絶縁接続管６および接続部６ａ全体に塗布したものである。

これらの塗料は、結局のところ冷却媒体が漏洩することにより色が変化するので、いずれの塗料を塗布しても、漏洩箇所の発見を容易に行うことができる。

（第４の実施の形態）
この第４の実施の形態は、図４において、絶縁接続管６および接続部６ａ全体にシール性のあるテープ１２を巻きつけるようにしたものである。

このように、絶縁接続管６および接続部６ａにシール性のあるテープ１２を巻きつけることにより、外力に対する緩衝材・補強材となることだけではなく、絶縁接続管６が損傷した場合にその部位をシールするので、冷却媒体が漏洩すること、あるいは固定子枠内の絶縁ガスが損傷部分から固定子巻線内に侵入することを防止することができる。

（第５の実施の形態）
図５は第５の実施の形態に係る主要部を拡大して示す断面図である。この第５の実施の形態は、図５で示すように防風板８を径方向に外径側８ａと内径側８ｂとに２分割した形状としたものである。

このように防風板８を径方向に２分割した構造を採用することにより、内径側の防風板８ｂを取り外すだけで十分な場合に外径側の防風板８ａにより接続部６ａが回転電機の外側に露出することを防ぎ、その分治具や他の部品等で損傷するのを防止することができる。

本発明に係る第１の実施の形態に係る主要部を拡大して示す断面図。図１のＡ−Ａ矢視図。第１の実施の形態の変形例に関するＡ−Ａ矢視図。本発明に係る第２、第３および第４の実施の形態に係る主要部を拡大して示す断面図。本発明に係る第５の実施の形態に係る主要部を拡大して示す断面図。従来の技術の主要部を拡大して示す断面図。図６のＢ−Ｂ矢視図。

符号の説明

１…固定子枠、２…鉄心抑え板、３…固定子巻線、３ａ…固定子巻線端部、４…接続導体、５…冷却媒体供給・排出部、６…絶縁接続管、６ａ…絶縁接続管の接続部（口金部）、７…多岐管（マニホールド）、８…防風板、８ａ…防風板（外径側）、８ｂ…防風板（内径側）９…保護板、１０…Ｕ字ボルト、１１…ナット、１２…塗料またはテープ、１３…軸受ブラケット。

Claims

中空の固定子巻線および固定子巻線端部に接続された中空の接続導体内に冷却媒体に流通させて固定子巻線および接続導体を直接冷却する回転電機において、
前記接続導体に冷却媒体を供給・排出するための多岐管を絶縁接続管を介して接続し、この多岐管と前記絶縁接続管との接続部を被うように保護板を設けたことを特徴とする回転電機。
前記保護板を前記多岐管自体に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
前記保護板を透明な板で形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記絶縁接続管に外力が加わると変色する塗料を塗布したこを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記絶縁接続管から冷却媒体が漏洩すると色が変化する塗料を塗布したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記保護板を外力に対して変形しやすい材料で構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記保護板を外力の加わりやすい部分に設置したことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記絶縁接続管にシール性を有するテープを巻いたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
中空の固定子巻線および固定子巻線端部に接続された中空の接続導体内に冷却媒体に流通させて固定子巻線および接続導体を直接冷却する回転電機において、
固定子巻線内に流通する冷却媒体を供給および排出する冷却媒体供給・排出部の軸端側に隣接して設けられた防風板を径方向に分割した状態で取り付けたことを特徴とする回転電機。
中空の固定子巻線および固定子巻線端部に接続された中空の接続導体内に冷却媒体に流通させて固定子巻線および接続導体を直接冷却する回転電機の冷却媒体供給・排出部を保護する方法において、
前記接続導体に冷却媒体を供給・排出する多岐管を絶縁接続管を介して接続し、この絶縁接続管の前記多岐管との接続部の反固定子側側面に保護板を配置し、この保護板を前記多岐管に締着具により固定することにより、接続部を保護するようにしたことを特徴とする回転電機の冷却媒体供給・排出部の保護方法。