JP2007282366A - 回転電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却能力は維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を高くすることなく冷却器を配置し、小型,軽量化した回転電機を提供すること。
【解決手段】本発明では、上記課題を解決するために、回転子巻線が施された回転子鉄心と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に延びると共に、軸方向に所定間隔をもって複数の通風ダクトが設けられ固定子巻線が施された固定子鉄心と、これらを収納する固定子枠と、該固定子枠と固定子鉄心との間に設けられ仕切り板により軸方向に区切られた複数の通風セクションと、前記固定子枠内を流通し、機内を冷却する冷却媒体と、該冷却媒体の流通路の途中に設けられ該冷却媒体を冷却する冷却器と、前記通風セクションと繋がり、かつ、軸方向に連続している通風路とを備え、前記冷却器は、軸方向同位置で周方向に複数配置されていることを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は回転電機に係り、特に、機内を冷却するための冷却媒体が流れる通風路に冷却器が配置されているものに好適な回転電機に関する。
冷却媒体を冷却する冷却器を備えた回転電機の例として、例えば国際公開第01/
018943号パンフレットに記載されたものが知られている。
この公報に記載されている回転電機においては、回転電機上方あるいは下方に冷却器及び通風路を設け、回転電機機内における発熱により温度上昇した冷却媒体を、通風路を介して冷却器に導いて冷却している。
冷却器を有する回転電機においては、通風路は機内の冷却媒体を流通させるために機内の通風セクション間を繋ぐ役割を果たし、通風セクション内では冷却媒体は径方向及び周方向に流通している。
ところで、回転電機内に冷却媒体の流通が妨げられた部分ができると、その箇所が局所的に高温となり損傷などに至る可能性がある。従って、通風路及び冷却器は、通風セクションでの冷却媒体の流通を妨げないように配置する必要がある。
図16及び図17には、通風セクションでの冷却媒体の流通を妨げないように通風路及び冷却器を配置した一例として、回転電機の下方に冷却器及び通風路を設けた回転電機を示す。
該図において、1は固定子枠であり、この固定子枠1内には回転子巻線が施された回転子鉄心(図示せず)と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に複数の通風ダクトが設けられていると共に固定子巻線が施された固定子鉄心2が収納配置されている。そして、固定子枠1内に冷却媒体を封入して熱源である固定子鉄心2及び回転子鉄心等に流し、これら固定子鉄心2及び回転子鉄心等を冷却して温められた冷却媒体を、回転電機の下方である固定子鉄心2下部の固定子枠1内で、かつ、軸方向に3箇所設けられている冷却器3によって冷却した後、基礎ピット4に設けられている通風路5を通して再び固定子鉄心2及び回転子鉄心等に送るようにしている。
国際公開第01/018943号パンフレット
ところが、上述の如く、回転電機の下方に冷却器3および通風路5を設けた構成とすると、回転電機下端から軸中心6までの高さが高くなってしまう。特に、回転電機下端から軸中心6までの高さが、回転軸に接続される原動機あるいは回転電機が駆動する回転体との接続部の高さより高い場合には、接続される原動機あるいは回転体の高さを調整するか、あるいは回転電機の設置箇所を掘り下げるなどの対策が必要となる。
一方、冷却器3を回転電機の上方に設置する場合には、回転電機下端から軸中心6までの高さは高くならないが、冷却器3を覆う冷却器カバーなどが必要となり、回転電機の全高が高くなり、更に冷却器カバーなどを設ける分の重量が増加することもある。
回転電機の全高および重量は、設置箇所の制限や輸送などに関わるため、できるだけ小さく、かつ、軽いことが望ましい。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、冷却能力は維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を高くすることなく冷却器を配置し、小型,軽量化した回転電機を提供することにある。
本発明では、上記目的を達成するために、回転子巻線が施された回転子鉄心と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に延びると共に、軸方向に所定間隔をもって複数の通風ダクトが設けられ固定子巻線が施された固定子鉄心と、これらを収納する固定子枠と、該固定子枠と固定子鉄心との間に設けられ仕切り板により軸方向に区切られた複数の通風セクションと、前記固定子枠内を流通し、機内を冷却する冷却媒体と、該冷却媒体の流通路の途中に設けられ該冷却媒体を冷却する冷却器と、前記通風セクションと繋がり、かつ、軸方向に連続している通風路とを備え、前記冷却器は、軸方向同位置で周方向に複数配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、回転電機の冷却能力を維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を上げずに冷却器を配置して小型,軽量化した回転電機を得ることができる。
冷却能力は維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を高くすることなく冷却器を配置し、小型,軽量化した回転電機を提供するという目的を、冷却器等の配置を工夫することにより、簡単に実現できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づき説明する。
図1乃至図5は本発明の第1の実施の形態であるタービン発電機の構成を示すものである。本実施の形態のタービン発電機は、機内に封入された冷却媒体によって機内を冷却する密閉型(或いは全閉型)である。
該図において、11は固定子枠であり、この固定子枠11の内側には円筒状の固定子鉄心12が設けられている。固定子鉄心12の内周部には、軸方向に連続したスロット13を周方向に所定間隔をもって複数形成され、このスロット13には、固定子巻線14が収納されている。固定子鉄心12には、径方向に放射状に延びた通風ダクト15が軸方向に等間隔に複数形成されている(通風ダクト15の配置は、不等間隔の場合も有り)。
固定子鉄心12の内周側には、エアギャップ16を介して回転子鉄心17が対向配置されている。この回転子鉄心17の外周部には、軸方向に連続したスロット(図示せず)を周方向に所定間隔をもって複数形成され、回転子鉄心17には、回転子巻線(図示せず)が収納されている。回転子鉄心17の両端には、回転子巻線の両端を押圧する円筒状のリティニングリング18が設けられている。回転子鉄心17の中心軸上には、軸方向両端側に延伸する回転軸19が回転子鉄心17と一体に設けられている。
固定子枠11の軸方向両端には、円環状の閉塞部材であるエンドブラケット20が設けられ、このエンドブラケット20の内周側には、回転軸19を回転自在に支承する軸受装置21が設けられている。回転軸19の一方端(軸受装置21よりも外側)には、回転中の回転子巻線に電力を供給する集電装置22が設けられている。この集電装置22は、回転軸19の一方端(軸受装置21よりも外側)に設けた集電環にカーボン製のブラシを押圧接触させて固定側と回転側を電気的に接続するものである。回転軸19の他方端(軸受装置21よりも外側)には、発電機の回転源であるタービンとの連結部が形成されている。
回転軸19の両端(軸受装置21よりは内側)には、機内に封入された冷却媒体を昇圧させて、機内を循環させるファン23が設けられている。本実施の形態では、冷却媒体の昇圧装置としてファン23を用いた場合について説明したが、これ以外の昇圧装置を用いても構わない。回転軸19の両端(軸受装置21よりは内側)に設けられたファン23は、中心線24に対して左右対称な配置関係にある。中心線24は、回転軸19に対して直角に交わる交線であり、エンドブラケット20間を左右対称に等分する2等分線である。
固定子枠11の上面には、上面から突出するように上方に延びた端子25を3相分設けられている。この端子25は、電気的に接続された固定子巻線14から発電電力を外部に取り出すためのものである。固定子枠11の正面の2箇所及び背面の2箇所には吊具26が設けられ、この吊具26は、例えば発電機本体の基礎ピットへの据付けの際、クレーンによる発電機本体の吊上げに用いられる。
固定子枠11と固定子鉄心12との間には、周方向に連続した通風セクション28a乃至28gが軸方向に並列に設けられている。通風セクション28a乃至28gは、固定子枠11と固定子鉄心12との間の空間を軸方向に仕切る複数の環状の環状の仕切板29と、固定子枠11の内面と、固定子鉄心12の外周面とから形成され、それぞれ通風ダクト15と連通している。通風セクション28a乃至28gは、中心線24に対して左右対称な配置となっている。
そして、本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうち、軸方向に一つ置きに3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の2箇所に冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2を設けている。つまり、同一の通風セクション28b,28d,28f内の周方向の2箇所に冷却器30a1,
30a2,30b1,30b2,30c1,30c2を配置している。
この冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2は、その冷却容量が従来設置されていた冷却器の半分に相当するものが周方向に2箇所設けられ、それが軸方向に3箇所設けられているもので、しかも、軸中心を通る水平線に対して斜め
45度下方に位置し、その配置方向は、軸中心を通る径方向線に対して冷却器の長手方向が垂直となるようになっている。
また、固定子枠11内の冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2より外側には、軸方向に連続している通風路31a1,31a2,31bが設けられている。更に詳述すると、軸中心を通る水平線に対して斜め45度下方に配置された冷却器と固定子枠11の間には、断面三角形状の通風路31a1,31a2が、断面三角形状の頂点が固定子枠11の角部に位置するように配置され、また、固定子鉄心12の真下と固定子枠11の間には、断面矩形形状の通風路31bが配置されている。通風路
31a1,31a2は通風セクション28b,28d,28fと連通し、通風路31bは通風セクション28a,28c,28e,28gと連通している。
固定子鉄心12とエンドブラケット20との間には、径方向に連続した通風路33乃至36が設けられている。この通風路33乃至36は、固定子鉄心12とエンドブラケット20との間の空間をファン23の外周側と対向する環状の仕切板37によって仕切って形成されている。通風路33,34はファン23の排気側と通風路31a1,31a2とを連通するものであり、中心線24に対して左右対称な配置になっている。通風路35,
36はファン23の入気側と通風路31bを連通するものであり、中心線24に対して左右対称な配置になっている。
発電機内部には、上述した通風路などによって構成した通風回路を複数形成している。中心線24の一方側(図5の紙面に向って左側)には、第1の通風回路39,第2の通風回路40,第3の通風回路41の3つの通風回路が形成されている。中心線24の他方側(図5の紙面に向って右側)にも3つの通風回路が形成されている。中心線24の一方側に形成された3つの通風回路と中心線24の他方側に形成された3つの通風回路は、中心線24に対して左右対称な配置になっており、冷却媒体の流れ及び温度上昇特性も左右対称な関係にある。
従って、以下においては、中心線24の一方側の通風回路構成及び冷却媒体の流れについて説明する。
第1の通風回路39は、図中実線の矢印で示した閉ループであり、ファン23の排気側からエアギャップ16を介して通風ダクト15に至り、通風ダクト15から通風セクション28aに至り、通風セクション28aから通風路31b,35を介してファン23の入気側に至る回路である。また、第1の通風回路39は、通風セクション28a,エアギャップ16,通風ダクト15が直列に配置されるように構成した回路である。
第2の通風回路40は、図中点線の矢印で示した閉ループであり、ファン23の排気側から通風路33を介して冷却器30a1に至り、冷却器30a1から通風セクション28b,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28cに至り、通風セクション28cから通風路31b,35を介してファン23の吸気側に至る回路である。
第3の通風回路41は、図中破線の矢印で示した閉ループであり、ファン23の排気側から通風路33を介して冷却器30b1に至り、冷却器30b1から通風セクション28d,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28cに至り、通風セクション28cから通風路31b,35を介してファン23の吸気側に至る回路である。
次に、冷却媒体の流れについて説明する。回転軸19の回転により、機内に封入されている冷却媒体は昇圧され、ファン23の排気側から各通風回路に流れる。
第1の通風回路39では、ファン23によって昇圧された冷却媒体は、エアギャップ
16を通風セクション28aと連通する通風ダクト15に向って軸方向に流れる。通風セクション28aと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション28aに向って流れる。通風セクション28aに至った冷却媒体は固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31b,35を介してファン23の吸気側に流れる。
第2の通風回路40では、ファン23によって昇圧された冷却媒体は、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を介して通風路
31a1に向って径方向に流れる。通風路31a1に至った冷却媒体は、冷却器30a1に向って軸方向に流れる。冷却器30a1に至った冷却媒体は、冷却器30a1によって冷却され、固定子鉄心12の外周側を冷却しながら通風セクション28bを周方向に流れ、通風セクション28bと連通する通風ダクト15に流れる。通風セクション28bと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の外周側から内周側、即ちエアギャップ
16に向って流れる。
エアギャップ16に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15に向って流れる。通風セクション28cと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション
28cに向って流れる。通風セクション28cに至った冷却媒体は、固定子鉄心12の外周側を冷却し通風路31b,35を介してファン23の吸気側に流れる。
第3の通風回路41では、ファン23によって昇圧された冷却媒体は、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を通風路31a1に向って流れる。通風路31a1に至った冷却媒体は冷却器30b1に向って流れ、冷却器30b1に至った冷却媒体は冷却器30b1によって冷却され、固定子巻線14の外周側を冷却しながら通風セクション28dを周方向に流れ、通風セクション28dと連通する通風ダクト15に流れる。通風セクション28dと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の外周側から内周側、即ちエアギャップ16に向って流れる。
エアギャップ16に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15に向って流れる。通風セクション28cと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション
28cに向って流れる。通風セクション28cに至った冷却媒体は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31b,35を介してファン23の吸気側に流れる。
以上のように構成した本実施の形態によれば、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうちの3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の2箇所に冷却器
30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2を設け、しかも、軸中心を通る水平線に対して斜め45度下方に位置し、また、固定子枠11内の冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2より外側には、軸方向に連続している通風路31a1,31a2,31bが設けられているので、冷却能力を維持しながら、固定子鉄心12の外周と固定子枠11の間のスペースに冷却器30a1,30a2,
30b1,30b2,30c1,30c2を納めることができ、回転電機下端から軸中心までの高さが高くなることはなく、回転軸に接続される原動機あるいは回転電機が駆動する回転体との接続部の高さより高い場合でも接続される原動機あるいは回転体の高さを調整したり、あるいは回転電機の設置箇所を掘り下げるなどの対策が必要なくなる。
従って、回転電機の冷却能力を維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を上げずに冷却器を配置して小型,軽量化した回転電機を得ることができるという効果がある。
また、ファン23によって昇圧された冷却媒体を固定子鉄心の軸方向中央部に位置する通風セクション28dに導き、導かれた冷却媒体を冷却器30b1,30b2によって冷却し、冷却された冷却媒体を固定子鉄心12の外周側から内周側に向って流通するようにしているので、冷却された冷たい冷却媒体を固定子鉄心12の軸方向中央部に供給することができる。
従って、供給される冷却媒体の温度が最も高くなり、供給される冷却媒体の風量が最も少なくなる固定子鉄心12の軸方向中央部を冷たい冷却媒体によって冷却することができ、エアギャップ16に生じる局所的な発熱を抑え、機内の軸方向の温度上昇分布を平準化し、回転子の熱振動ストロークを抑制することができる効果もある。
尚、本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうちの3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の2箇所に冷却器30a1,30a2,
30b1,30b2,30c1,30c2を設置した例について説明したが、複数の冷却器を設置する軸方向位置あるいは通風セクションは一つ以上のいくつであってもよい。また、一つの軸方向位置あるいは通風セクションに設置する冷却器も2組以上のいくつであってもよく、回転電機上方に設置してもよい。
また、本実施の形態では、通風路31a1,31a2、の断面形状を三角形、通風路
31bを長方形として説明したが、通風路の断面形状は円形などであってもよいことは言うまでもない。
図6乃至図9は、本発明の第2の実施の形態であるタービン発電機の構成を示すものである。
本実施の形態のタービン発電機は、実施例1と同様に密閉型(或いは全閉型)であり、本実施の形態では、実施例1で説明した回転電機において、軸中心を通る水平線に対して斜め45度下方に配置された冷却器30a1,30a2と固定子枠11の間に設けられ、それぞれ軸方向に延びている通風路を、周方向に2つの断面三角形の通風路31c1と
31d1、通風路31c2と31d2に分け、軸方向に連続な通風路31c1,31c2を通風セクション28dのみに連通させ、通風路31d1,31d2を通風セクション
28fに連通させたものである。
通風路30c1,30c2と30d1,30d2の断面積は、通風セクション28d及び28fの軸方向長さなどにより変え、本実施の形態では、軸方向中央部の通風セクション28dに連通する通風路31c1,31c2の断面積を通風路31d1,31d2の断面積よりも大きく取り、通風セクション28dに流入する風量を多くしている。
このような本実施の形態の構成とすることにより、上述した実施例1と同様な効果が達成できることは勿論、通風路の断面積を、通風セクションの軸方向長さなどにより変えているので、より効率的な冷却が行える。
図10乃至図12は、本発明の第3の実施の形態であるタービン発電機の構成を示すものである。本実施の形態のタービン発電機は、機内に取り込んだ空気を冷却媒体として冷却する開放型の例を示す。
該図に示す本実施の形態のタービン発電機の概略構成は、実施例1及び2の密閉型(全閉型)と類似しており詳細説明は省略するが、本実施の形態のタービン発電機は開放型であるため、エンドブラケット20の内周部側に、機内に外気を取り込むための入気口51をファン23と対向するように設けていると共に、固定子枠11の外周部側に、機内に取り込んだ外気を機外に排出するための排気口52を設けている。
また、固定子枠11と固定子鉄心12との間には、周方向に連続した通風セクション
28a乃至28gが軸方向に並列に設けられている。通風セクション28a乃至28gは、固定子枠11と固定子鉄心12との間の空間を軸方向に仕切る複数の環状の仕切板29と、固定子枠11の内面と、固定子鉄心12の外周面とから形成され、それぞれ通風ダクト15と連通している。通風セクション28a乃至28gは、中心線24に対して左右対称な配置なっている。
そして、本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうちの3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より上方及び下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の4箇所に冷却器30e1,30e2,30e3,30e4,30f1,30f2,30f3,30f4,30g1,30g2,30g3,30g4を設けている。この冷却器30e1,30e2,30e3,30e4,30f1,30f2,30f3,30f4,30g1,30g2,30g3,30g4は、その冷却容量が従来設置されていた冷却器の略1/4に相当するものが周方向に4箇所設けられ、それが軸方向に3箇所設けられているもので、軸方向1箇所においては、軸中心を通る水平線に対して相対向するように配置されている。
また、固定子枠11内の冷却器30e1,30f1,30g1、及び冷却器30e2,30f2,30g2の下部には、軸方向に連続している通風路31e1、及び通風路
31e2が設けられ、更に、冷却器30e3,30f3,30g3、及び冷却器30e4,30f4,30g4の上部の固定子枠11上で、かつ、通風箱53内には、軸方向に連続している通風路31e3、及び通風路31e4が設けられている。
発電機内部には、上述した通風路などによって構成した通風回路を複数形成している。中心線24の一方側(図12の紙面に向って左側)には、第1の通風回路54,第2の通風回路55,第3の通風回路56の3つの通風回路が形成されている。中心線24の他方側(図12の紙面に向って右側)にも3つの通風回路が形成されている。中心線24の一方側に形成された3つの通風回路と中心線24の他方側に形成された3つの通風回路は、中心線24に対して左右対称な配置になっており、冷却媒体の流れ及び温度上昇特性も左右対称な関係にある。
従って、以下においては、中心線24の一方側の通風回路構成及び冷却媒体の流れについて説明する。
第1の通風回路54は、図中実線の矢印で示した閉ループであり、冷却媒体が入気口
51からファン23で機内に導かれ、ファン23,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28a,通風路31e3を介して排気口52に至る回路である。
第2の通風回路55は、図中点線の矢印で示した閉ループであり、冷却媒体が入気口
51からファン23で機内に導かれ、ファン23から通風路33,通風路31e1を介して冷却器30e3に至り、冷却器30e3から通風セクション28b,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28c,通風路31e3を介して排気口52に至る回路である。
第3の通風回路56は、図中破線の矢印で示した閉ループであり、冷却媒体が入気口
51からファン23で機内に導かれ、ファン23から通風路33,通風路31e1を介して冷却器30f3に至り、冷却器30f3から通風セクション28d,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28c,通風路31e3を介して排気口52に至る回路である。
次に、冷却媒体の流れについて説明する。ファン23の回転により入気口51から外気が機内に取り込まれ、ファン23によって昇圧された外気は各通風回路に流れる。
第1の通風回路54では、ファン23によって昇圧された外気が、固定子鉄心12の内周側を冷却しながらエアギャップ16を通風セクション28aと連通する通風ダクト15に向って流れ、通風ダクト15に至った外気は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線
14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション28aに向って流れる。通風セクション28aに至った外気は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31e3を介して排気口52に流れる。
第2の通風回路55では、ファン23によって昇圧された外気が、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を通風路31e1に向って流れる。通風路31e1に至った外気は通風セクション28b内の冷却器30e3に向って流れ、冷却器30e3に至った外気は、この冷却器30e3によって冷却され、固定子鉄心12の外周側を冷却しながら通風セクション28bを周方向に流れ、通風セクション28bと連通する通風ダクト15に流れる。
通風セクション28bと連通する通風ダクト15に至った外気は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ちエアギャップ16に向って流れる。エアギャップ16に至った外気は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15を流れ、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風セクション28cに向って流れる。通風セクション28cに至った外気は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31e3を介して排気口52に流れる。
第3の通風回路56では、ファン23によって昇圧された外気が、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を通風路31e1に向って流れる。通風路31e1に至った外気は通風セクション28d内の冷却器30f3に向って流れ、冷却器30f3に至った外気は、この冷却器30f3によって冷却され、固定子鉄心12の外周側を冷却しながら通風セクション28dを周方向に流れ、通風セクション28dと連通する通風ダクト15に流れる。
通風セクション28dと連通する通風ダクト15に至った外気は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ちエアギャップ16に向って流れる。エアギャップ16に至った外気は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15を流れ、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風セクション28cに向って流れる。通風セクション28cに至った外気は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31e3を介して排気口52に流れる。
このように構成した本実施の形態によれば、機内に取り込んだ空気を冷却媒体として冷却する開放型のタービン発電機であっても、回転電機の冷却能力を維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を上げずに冷却器を配置して小型,軽量化した回転電機を得ることができるし、供給される冷却媒体の温度が最も高くなり、供給される冷却媒体の風量が最も少なくなる固定子鉄心の軸方向中央部を冷たい冷却媒体によって冷却することができ、エアギャップに生じる局所的な発熱を抑え、機内の軸方向の温度上昇分布を平準化し、回転子の熱振動ストロークを抑制することができる効果がある。
なお、本実施の形態では、軸方向位置3箇所に対し、各々4組の冷却器を設置した例について説明したが、複数の冷却器を設置する軸方向位置あるいは通風セクションは1つ以上いくつであってもよいし、また、1つの軸方向位置あるいは通風セクションに設置する冷却器も2組以上いくつであってもよいことは言うまでもない。
図13乃至図15は、本発明の第4の実施の形態であるタービン発電機の構成を示し、開放型のタービン発電機の例である。
該図に示す本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている3箇所の通風セクション内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間に配置されている冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2及び固定子枠11内の冷却器30e1,30f1,30g1、冷却器30e2,30f2,30g2の下部に設けられ軸方向に連続している通風路31e1,31e2、更に、固定子枠11上に設けられ、軸方向に連続している通風路31e3,31e4の配置構成は、実施例3と同様である。
そして、本実施の形態では、固定子枠11上に設けられ、軸方向に連続している通風路31e3,31e4の上方で、かつ、軸方向の2箇所の位置の周方向に2個、計4個の冷却器30h1,30h2,30i1,30i2を設置し、これらを冷却器カバー57で覆っている。冷却器30h1,30h2は、軸中心より下方にある冷却器30e1,30e2に対して図13の紙面左側にずれて位置し、冷却器30i1,30i2は、軸中心より下方にある冷却器30g1,30g2に対して図13の紙面右側にずれて位置している。
また、通風路31e3,31e4の上方で、かつ、軸方向の2箇所の位置の周方向に設置されている冷却器30h1,30h2,30i1,30i2は、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間に配置されている冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2より体格の大きい(冷却容量の大きい)ものを用い、言い換えると冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2は、冷却器30h1,30h2,30i1,30i2より小型のものを用いている。
このように構成した本実施の形態によれば、上述した実施例と同様な効果が得られ、特に、冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2よりも体格の大きい冷却器30h1,30h2,30i1,30i2を配置し、冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2は小型のものを用いており、回転電機の下端から軸中心までの高さを上げずに配置が可能である。また、小型の冷却器30e1,
30e2,30f1,30f2,30g1,30g2を用いたことにより、回転電機上方に設ける冷却器30h1,30h2,30i1,30i2を、上方のみに冷却器を配置する場合に比べて小型化することが出来るため、冷却器カバー57も小さくなり、回転電機の全高を低減することが出来る効果がある。
なお、本実施の形態では、軸方向位置3箇所に対し、周方向に各々2組の冷却器を回転電機下方に設置した例を示しているが、複数の冷却器を設置する軸方向位置あるいは通風セクションはいくつあってもよい。また、1つの軸方向位置あるいは通風セクションに設置する冷却器も2組以上いくつであってもよいし、回転電機上方に設置してもよい。
本発明の回転電機の第1の実施の形態であるタービン発電機を一部破断して示す斜視図である。 図1の正面図である。 図2のB−B′線に沿った断面図である。 図2のA−A′線に沿った断面図である。 本発明の第1の実施の形態における冷却媒体の通風経路を説明するための図である。 本発明の第2の実施の形態であるタービン発電機を示す正面図である。 図6のB−B′線に沿った断面図である。 図6のA−A′線に沿った断面図である。 本発明の第2の実施の形態における冷却媒体の通風経路を説明するための図である。 本発明の第3の実施の形態であるタービン発電機を示す正面図である。 図10のA−A′線に沿った断面図である。 本発明の第3の実施の形態における冷却媒体の通風経路を説明するための図である。 本発明の第4の実施の形態であるタービン発電機を示す正面図である。 図13のB−B′線に沿った断面図である。 図13のA−A′線に沿った断面図である。 従来のタービン発電機を示す正面図である。 図16のA−A′線に沿った断面図である。
符号の説明
11…固定子枠、12…固定子鉄心、14…固定子巻線、15…通風ダクト、16…エアギャップ、17…回転子鉄心、19…回転軸、20…エンドブラケット、21…軸受装置、22…集電装置、23…ファン、24…中心線、28a,28b,28c,28d,28e,28f,28g…通風セクション、29,37…仕切板、30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2,30d1,30d2,30e1,30e2,30e3,30e4,30f1,30f2,30f3,30f4,30g1,30g2,30g3,30g4,30h1,30h2,30i1,30i2…冷却器、31a1,
31a2,31b,31c1,31c2,31d1,31d2,31e1,31e2,
31e3,31e4,33,34,35,36…通風路、39,54…第1の通風回路、40,55…第2の通風回路、41,56…第3の通風回路、51…入気口、52…排気口、53…通風箱、57…冷却器カバー。

Claims (10)

  1. 回転子巻線が施された回転子鉄心と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に延びると共に、軸方向に所定間隔をもって複数の通風ダクトが設けられ固定子巻線が施された固定子鉄心と、これらを収納する固定子枠と、該固定子枠と固定子鉄心との間に設けられ仕切板により軸方向に区切られた複数の通風セクションと、前記固定子枠内を流通し、機内を冷却する冷却媒体と、該冷却媒体の流通路の途中に設けられ該冷却媒体を冷却する冷却器と、前記通風セクションと繋がり、かつ、軸方向に連続している通風路とを備え、
    前記冷却器は、軸方向同位置で周方向に複数配置されていることを特徴とする回転電機。
  2. 回転子巻線が施された回転子鉄心と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に延びると共に、軸方向に所定間隔をもって複数の通風ダクトが設けられ固定子巻線が施された固定子鉄心と、これらを収納する固定子枠と、該固定子枠と固定子鉄心との間に設けられ仕切板により軸方向に区切られた複数の通風セクションと、前記固定子枠内を流通し、機内を冷却する冷却媒体と、該冷却媒体の流通路の途中に設けられ該冷却媒体を冷却する冷却器と、前記通風セクションと繋がり、かつ、軸方向に連続している通風路とを備え、
    前記冷却器は、同一の前記通風セクション内の周方向に複数配置されていることを特徴とする回転電機。
  3. 回転子巻線が施された回転子鉄心と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に延びると共に、軸方向に所定間隔をもって複数の通風ダクトが設けられ固定子巻線が施された固定子鉄心と、これらを収納する固定子枠と、該固定子枠と固定子鉄心との間に設けられ仕切板により軸方向に区切られた複数の通風セクションと、前記固定子枠内を流通し、機内を冷却する冷却媒体と、該冷却媒体の流通路の途中に設けられ該冷却媒体を冷却する冷却器と、前記通風セクションと繋がり、かつ、軸方向に連続している通風路とを備え、
    前記通風セクションは軸方向に仕切られて複数有し、前記冷却器は、軸方向に一つ置きで、かつ、同一の前記通風セクション内の周方向に複数配置されていることを特徴とする回転電機。
  4. 前記軸方向に連続している通風路は、前記冷却器と固定子枠との間に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回転電機。
  5. 前記冷却器は、回転電機の軸中心より下方に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回転電機。
  6. 前記冷却器は、回転電機の軸中心より上方に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回転電機。
  7. 前記冷却器は、回転電機の軸中心にして上下両方に配置され、かつ、上方に配置した冷却器を下方に配置した冷却器よりも冷却容量の大きいものとしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回転電機。
  8. 前記冷却器は、3箇所の軸方向それぞれの位置で、周方向に2個配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回転電機。
  9. 前記回転電機は、機内に封入された冷却媒体によって内部を冷却する密閉型、或いは全閉型であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の回転電機。
  10. 前記回転電機は、機内に取り込んだ空気を冷却媒体として内部を冷却する開放型であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の回転電機。
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