JP2009124806A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】径方向流冷却方式の回転電機について、界磁コイルの冷却をより効率的に行えるようにする。
【解決手段】回転電機は、回転子３１に設けたコイルスロット３３に界磁コイル８が収納され、界磁コイルには、径方向流路９設けられ、そしてコイルスロットの底部に沿ったサブスロット７を流れる冷却媒体６が径方向流路を流れることにより界磁コイルの冷却がなされるようになっている。こうした回転電機について、コイルスロットの内側面と界磁コイルの外側面に対して同時に熱交換する状態で冷却媒体を流させることができるようにした側面部径方向流路３２を設けるようにしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機に係り、特に回転子における界磁コイルを径方向流れで冷却する径方向流冷却方式の回転電機に関する。

一般にタービン発電機などの回転電機では、ジュール損や鉄損などにより発熱する回転子の界磁コイルや固定子の鉄芯を冷却する冷却構造が設けられている。その冷却構造の代表的な１つとして径方向流冷却方式（ラジアルフロー冷却方式）がある。径方向流冷却方式では、低温の空気や水素などを冷却媒体とし、この冷却媒体を用いて、回転子や固定子内に径方向流れを伴う循環流を形成させ、その循環流における径方向流に回転子の界磁コイルや固定子の鉄芯を接触させることでこれらの冷却を行うようになっている。

こうした径方向流冷却方式による回転電機であるタービン発電機の従来における一般的な構造を図１１に示す。図１１は、タービン発電機の１／４の部分を縦断面にした状態を簡略化して示している。この１／４の部分は、左右と上下それで対称である。図１１のタービン発電機１は、回転子２と固定子３を有する。

回転子２は、回転子軸４を有し、この回転子軸４を介して図外の軸受で支持されることで回転可能とされている。回転子軸４の端部には軸流ファン５が設置されている。軸流ファン５は、矢印で示す冷却媒体６をタービン発電機１の各部位に循環させる。この冷却媒体６の循環に関し、回転子２と回転子軸４の間にサブスロット７が設けられている。サブスロット７は、軸方向流路として機能し、軸流ファン５による押込み作用を受けた冷却媒体６に回転子軸４に沿った軸方向の流れである軸方向流６ａを形成させる。なお、以上や以下における「軸方向」は、回転子２の軸方向ないしそれと平行な方向を意味し、「径方向」は、回転子２の径方向ないしそれと平行な方向を意味するものとする。

回転子２には、通電導体である界磁コイル８が組付けられている。界磁コイル８には、径方向流路９が軸方向で配列するようにして複数設けられている。径方向流路９は、サブスロット７に連通するようにされており、サブスロット７を軸方向に流れる冷却媒体６を径方向に導いて径方向流６ｒとし、これにより冷却媒体６を界磁コイル８に接触させる。また回転子２には、その外表面に排気孔１０が設けられている。この排気孔１０は、径方向流路９での径方向流６ｒを固定子３の内周面と回転子２の外周面の間に形成のエアギャップ１１に流出させる。

固定子３の鉄芯（コア）１２には、固定子冷却ダクト１３が設けられている。固定子冷却ダクト１３は、鉄芯１２における径方向流路であり、エアギャップ１１に流出した冷却媒体６を径方向流６ｒと同様にして鉄芯１２に導き、これにより冷却媒体６を鉄芯１２に接触させる。また固定子３は、通電導体である固定子コイル１４を有している。この固定子コイル１４の端部は、軸流ファン５で送風圧を受けた冷却媒体６の一部がバイパスして形成されるバイパス流６ｂにより冷却されるようになっている。

界磁コイル８と鉄芯１２それに固定子コイル１４などの冷却を行って昇温した冷却媒体６は、冷却器１５を通るようにされており、これにより降温されることで冷却能力を回復するようにされている。

図１２に、回転子２における界磁コイル８の組付け構造を示す。回転子２には、コイルスロット１６が設けられている。コイルスロット１６は、回転子２の外周面に開口するとともに、回転子２の径方向中心部に向けて界磁コイル８の高さ程度の深さを有する溝状にして形成され、回転子２の周方向に配列させて複数で設けられている。そしてこのコイルスロット１６に界磁コイル８を収納することで回転子２への界磁コイル８の組付けがなされている。こうした組付けにあっては、コイルスロット１６の外周側端部に固定材としてウェッジ１７が埋め込まれ、このウェッジ１７が電気的絶縁用のクリページブロック１８を介して界磁コイル８の外周側端面を押え付けるようにすることで界磁コイル８に働く遠心力に対抗できるようにされている。

図１２に見られるように、界磁コイル８は、それぞれ同一の形状・サイズとされた板状の導体１９を積層して形成されている。導体１９には、図１３に示すように、厚み方向に貫通する流路用孔２０が軸方向に配列するようにして複数設けられている。この流路用孔２０は、導体１９の積層で界磁コイル８を形成した状態で互いに連結して径方向流路９を形成する。

以上のような構造のタービン発電機１が回転子２を回転させている状態にあって、冷却媒体６は、軸流ファン５の押込み作用でサブスロット７を軸方向流６ａとして流れ、またその一部がバイパスしてバイパス流６ｂとなる。バイパス流６ｂとなった冷却媒体６は、固定子コイル１４端部の冷却に働きつつ流れて冷却器１５に流入する。一方、軸方向流６ａとして流れる冷却媒体６は、回転子２の回転に伴う遠心力で径方向流路９に対し働くポンプ作用（オイラーヘッド）により径方向流路９に導かれて径方向流６ｒを形成し、これにより界磁コイル８と流動状態で接触することにより界磁コイル８を冷却しつつ、エアギャップ１１に排出される。エアギャップ１１に排出された冷却媒体６は、エアギャップ１１を経て固定子冷却ダクト１３に軸方向流６ａと同様の状態で流入して鉄芯１２を冷却し、また一部がエアギャップ１１を軸方向に流れるようにバイパスして固定子コイル１４を冷却する。

以上のようにして界磁コイル８や鉄芯１２あるいは固定子コイル１４などの冷却に働いて昇温した冷却媒体６は、冷却器１５に流入し、そこで降温されて冷却能を回復した後、軸流ファン５に向けて流れるというように循環する。

以上のような回転電機については、例えば特許文献１〜特許文献３に開示の例が知られている。

特開平９−２８５０５２号公報 特開２００５−２１０８９３号公報 特開平８−８００００号公報

上述のような径方向流冷却方式には、回転子の製作性、特に界磁コイルの製作性に優れ、低コスト化が図れるという利点がある。すなわち簡単な加工で形成することのできる流路用孔が設けられた導体を積層するだけで径方向流路を有した構造の界磁コイルを得ることができ、界磁コイルの製作性に優れ、加工コストを低く抑えることができる。

しかしその一方で、回転電機の大容量化についての問題がある。径方向流冷却方式では、サブスロットを流れる冷却媒体を回転子の一端側から順次分岐しながら径方向流路に導いて界磁コイルを冷却する。この場合、回転子の軸方向中心部に向かうほど冷却媒体の流量が低下し、そのために中心部における界磁コイルの温度が相対的に高くなる傾向になる。つまり径方向流冷却方式では、軸方向の中心部が相対的に高温になるという温度分布を生じ易いということである。そしてこうした温度分布問題は、回転子を長軸化して回転電機の容量を増大させようとする場合に特に影響が大きくなる。すなわち中心部における相対的に高い温度が界磁コイル８の許容電流を決めることになるが、回転子を長軸化すると、中心部が高温になる温度分布が増幅され、そのために界磁コイルの許容電流が制限されて容量増大が困難になる。

このことは、結局、径方向流冷却方式における冷却性能の問題であるといえる。つまり、界磁コイルの冷却をより効率的に行えるようになれば、温度分布の影響も緩和でき、回転子の長軸化による容量増大も容易になるということである。

界磁コイルの冷却効率は、冷却媒体を降温させる冷却器の能力を高めることで向上させることが可能である。しかし、それには製造コストだけでなく運転コストも増大するという問題が伴う。

また上記の特許文献１に開示の例のような複数列配置構造つまり界磁コイルの径方向流路を複数列で設ける構造も界磁コイルに対する冷却効率を高めるのに有効で、しかも複数列配置構造では実質的なコスト増大を招かずに済む。しかし、この複数列配置構造は、回転子の長軸化による容量増大を容易にするという点で、必ずしも十分とはいえず、改善の余地が残されている。

本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、その課題は、径方向流冷却方式の回転電機について、大きなコスト増大を招くことなく、界磁コイルのより効率的な冷却を行えるようにし、それにより回転電機の容量増大を容易にかつ低コストで可能とすることにある。

本発明では、界磁コイルのより効率的な冷却を可能にするについて、界磁コイルとこれが組み付けられている回転子の中実部（コイルスロットの周囲を埋めている部分）の温度差に着目する。界磁コイルは、冷却媒体による冷却を受けている状態で１００℃程度になるのが通常である。一方、回転子の中実部は、４０℃程度にとどまっているのが通常である。このことは、２つのことを意味している。１つは、従来の構造であると、界磁コイルから回転子の中実部への熱移動がかなり少ないということ、つまり界磁コイルと回転子の中実部では大きな断熱がなされているということである。他の１つは、界磁コイルに対する温度差が十分に大きいことから、回転子の中実部を界磁コイルの冷却における冷却熱源として利用可能であるということである。

こうしたことから、界磁コイルの冷却に働いている冷却媒体に回転子の中実部と熱交換を行い易くしてやれば、回転子の中実部を界磁コイルの冷却における冷却熱源として利用することができ、これにより界磁コイルのより効率的な冷却が可能となり、しかも実質的なコスト増大を招くこともない。

本発明は、以上のような考え方に基づいて上記課題を解決する。具体的には、回転子にコイルスロットが設けられ、前記コイルスロットに界磁コイルが収納され、前記界磁コイルには、径方向に貫通する複数の径方向流路が軸方向で配列するようにして設けられ、そして前記コイルスロットの底部に沿って形成のサブスロットを流れる冷却媒体が前記径方向流路を流れることにより前記界磁コイルの冷却がなされるようになっている回転電機において、前記コイルスロットの内側面と前記界磁コイルの外側面に対して同時に熱交換する状態で前記冷却媒体を前記径方向流路での流れと同じ方向に流させることができるようにされた複数の側面部径方向流路が軸方向で配列するようにして設けられていることを特徴としている。

このような回転電機における側面部径方向流路は、コイルスロットの内側面と界磁コイルの外側面に対して同時に熱交換する状態で冷却媒体を流させることから、回転子の中実部を界磁コイルの冷却における冷却熱源として利用するのに効果的に機能する。またそれとともに、界磁コイルをその外側面から冷却するのにも機能する。そしてこれらのことにより、界磁コイルのより効率的な冷却を可能となり、しかも実質的なコスト増大を招かずに済む。

こうした側面部径方向流路について、本発明では、前記側面部径方向流路は、前記コイルスロットの内側面に径方向で延在する溝として形成したコイルスロット側面部溝と前記界磁コイルの外側面で構成することを好ましい形態の１つとし、また前記側面部径方向流路は、前記界磁コイルの外側面に径方向で延在する溝として形成した界磁コイル側面部溝と前記コイルスロットの内側面で構成することを好ましい形態の１つとし、さらに前記側面部径方向流路は、中心側流路部と外周側流路部で構成され、前記中心側流路部は、前記界磁コイルの外側面の径方向中心部側に径方向で部分的に延在する溝として形成した部分的界磁コイル側面部溝と前記コイルスロットの内側面で構成され、前記外周側流路部は、前記コイルスロットの内側面の径方向外周部側に径方向で部分的に延在する溝として形成した部分的コイルスロット側面部溝と前記界磁コイルの外側面で構成することを好ましい形態の１つとしている。

以上のような本発明によれば、径方向流冷却方式の回転電機について、大きなコスト増大を招くことなく、界磁コイルのより効率的な冷却を行えるようになり、それにより回転電機の容量増大が容易にかつ低コストで可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、第１の実施形態による回転電機における回転子３１の要部の構造を示す。本実施形態の回転電機は、その基本的な構成において上述した従来のタービン発電機１と同様である。したがってタービン発電機１と共通する要素には、図１１〜図１３におけるのと同一の符号を付して示し、それらについての説明は適宜省略する。

本実施形態における回転子３１は、側面部径方向流路３２が設けられている。側面部径方向流路３２は、界磁コイル８の両側について、コイルスロット３３の内側面と界磁コイル８の外側面の間に設けられており、界磁コイル８の両側に、径方向流路９と位置対応する軸方向の配列で複数設けられている。

コイルスロット３３には、図２に示すように、その内側面にコイルスロット側面部溝３４が形成されている。コイルスロット側面部溝３４は、径方向で延在する溝として形成されており、その径方向中心側端部に冷却媒体流入口３５が設けられている。冷却媒体流入口３５は、側面部径方向流路３２に冷却媒体６を流入させるのに機能し、界磁コイル８の径方向端面を支持する支持段部３６をコイルスロット側面部溝３４の幅と同じ幅でテーパ状に切り欠くことで形成されている。

このようなコイルスロット側面部溝３４は、図１に示すようにしてコイルスロット３３に組み込まれた界磁コイル８の外側面で塞がれて筒状となることで側面部径方向流路３２を形成する。つまり側面部径方向流路３２は、コイルスロット側面部溝３４と界磁コイル８の外側面で構成されている。

図３に、界磁コイル８の径方向外周側端部とその周辺の構造を示す。界磁コイル８は、ウェッジ１７でコイルスロット３３に固定されており、ウェッジ１７と界磁コイル８の間には電気的絶縁用のクリページブロック１８が介在している。このクリページブロック１８には、径方向流路９から流れる冷却媒体６を回転子３１の外表面に導くためのクリページブロック径方向通風孔３７が形成され、また図４に示すように、側面部径方向流路３２から流れる冷却媒体６をクリページブロック径方向通風孔３７に流入させるためのクリページブロック周方向通風用溝３８が形成されている。ここで、ウェッジ１７は、突縁部をコイルスロット３３の内側面に形成のウェッジ固定溝３９に入り込ませることで回転子３１に組付けられており、コイルスロット側面部溝３４の径方向外周側端を塞ぐ状態になっている。このためにクリページブロック周方向通風用溝３８を設け、このクリページブロック周方向通風用溝３８により側面部径方向流路３２からの冷却媒体６をクリページブロック径方向通風孔３７に流入させることで回転子３１の外表面に導くようにしている。

以上のような構造の回転子３１が回転している状態にあって、冷却媒体６は、図１１の軸流ファン５の押込み作用でサブスロット７を軸方向流として流れる。サブスロット７を流れる冷却媒体６は、回転子３１の回転に伴う遠心力で径方向流路９と側面部径方向流路３２それぞれに対し働くポンプ作用により径方向流路９と側面部径方向流路３２それぞれに導かれ、それぞれにおいて径方向流６ｒを形成し、この径方向流６ｒにより界磁コイル８と流動状態で接触することにより界磁コイル８を冷却する。

ここで、径方向流路９や側面部径方向流路３２での遠心力による圧力上昇ΔＰは、流体密度ρ、流路の出入口部半径（入口：Ｒ_１、出口：Ｒ_２）および回転数に基づく角速度ωを用いて次式で定義される。

径方向流路９や側面部径方向流路３２を流れる冷却媒体６の流量は、遠心力よる圧力上昇と径方向流路９や側面部径方向流路３２での圧力損失とのバランスで決定される。本実施形態の構造では、図１１や図１２における従来の構造と同様に径方向流路９での冷却媒体６の流量を確保できる。また側面部径方向流路３２についても、径方向流路９とほぼ同じにして遠心力による圧力上昇が生じるため、その流路での圧力損失に見合った冷却媒体６の流れが発生する。側面部径方向流路３２に流入した冷却媒体６は、コイルスロット３３の内側面と界磁コイル８の外側面に対して同時に熱交換する状態で側面部径方向流路３２を流れ、その過程で回転子３１の中実部を冷却熱源として利用しつつ界磁コイル８をその外側面から冷却する。このようにして側面部径方向流路３２を流れる冷却媒体６は、クリページブロック周方向通風用溝３８によりクリページブロック径方向通風孔３７に流入し、さらにクリページブロック径方向通風孔３７により回転子３１の外表面に導かれて図１１のエアギャップ１１に排出される。エアギャップ１１に排出された冷却媒体６が固定子３の鉄芯１２の冷却に働くのは上述したとおりである。

以上のような第１の実施形態によれば、側面部径方向流路３２を流れる冷却媒体６により、回転子３１の中実部３１ｓを冷却熱源として利用して界磁コイル８を冷却でき、しかも界磁コイル８をその外側面から冷却することができる。このため界磁コイル８をより効率的に冷却することができ、これにより回転子３１の長軸化による大容量化に容易に対応できるようになり、しかも実質的なコスト増大を招くこともない。また第１の実施形態では、コイルスロット３３に形成のコイルスロット側面部溝３４と界磁コイル８の外側面で側面部径方向流路３２を構成している。このため、界磁コイル８、より具体的には界磁コイル８における導体１９に断面積の減少を招くことがない。つまり上記特許文献１における複数列配置構造の場合であれば、径方向流路の配列数を増やすのに伴って界磁コイルの導体に断面積の減少を招くことになるが、本実施形態ではそのようことにならずに済むということである。このことは、結果的に冷却効率に影響する。すなわち導体１９の断面積の減少は電気抵抗の増大につながり、そのことで界磁コイル８のジュール発熱が増大し、結果として冷却効率が低下する、という関係があることから、導体１９に断面積の減少を招かずに済むことは冷却効率の向上にプラスに働くということである。

次に、第２の実施形態について説明する。図５に、第２の実施形態による回転電機における回転子４１の要部の構造を示す。本実施形態の回転電機は、その基本的な構成において上述した従来のタービン発電機１と同様である。したがってタービン発電機１と共通する要素には、図１１〜図１３におけるのと同一の符号を付して示し、それらについての説明は適宜省略する。

本実施形態における回転子４１は、側面部径方向流路４２が設けられている。側面部径方向流路４２は、界磁コイル４３の両側について、コイルスロット４４の内側面と界磁コイル４３の外側面の間に設けられており、界磁コイル４３の両側に、径方向流路９と位置対応する軸方向の配列で複数設けられている。

界磁コイル４３を構成する導体４５には、図６の（ａ）に示すように、その左右各側面部に溝用凹部４６が設けられている。したがって図６の（ｂ）に示すように、導体４５を積層して形成される界磁コイル４３には、その外側面に径方向で延在する溝として界磁コイル側面部溝４７が溝用凹部４６の連続により形成されることになる。

コイルスロット４４には、図７に示すように、内側面に冷却媒体流入口４８が設けられている。冷却媒体流入口４８は、側面部径方向流路４２に冷却媒体６を流入させるのに機能し、界磁コイル４３の径方向端面を支持する支持段部４９を界磁コイル側面部溝４７の幅と同じ幅でテーパ状に切り欠くことで形成されている。

このコイルスロット４４に、図５における状態にして界磁コイル４３を組み込むと、界磁コイル側面部溝４７は、コイルスロット４４の内側面で塞がれて筒状となることで側面部径方向流路４２を形成する。つまり側面部径方向流路４２は、界磁コイル側面部溝４７とコイルスロット４４の内側面で構成されている。

以上のような側面部径方向流路４２は、第１の実施形態における側面部径方向流路３２と同様にして界磁コイル４３の冷却に機能する。したがって本実施形態でも、界磁コイル４３のより効率的な冷却が可能となり、そのことで回転子３１の長軸化による大容量化に容易に対応できるようになり、しかも実質的なコスト増大を招くこともない。また本実施形態には、第１の実施形態におけるコイルスロット３３に形成のコイルスロット側面部溝３４に比べて加工が容易である界磁コイル側面部溝４７で側面部径方向流路４２を形成しているので、製作性に優れるという利点がある。さらに本実施形態には、回転子４１の中実部の強度問題についての利点もある。すなわちコイルスロット４４を囲む中実部４４ｓは、径方向中心部で薄くなるが、本実施形態の構造であれば、この中実部の薄い部分に第１の実施形態におけるコイルスロット側面部溝３４のような構造を形成する必要がないので、回転子４１の強度問題にも優れる。

次に、第３の実施形態について説明する。図８に、第３の実施形態による回転電機における回転子５１の要部の構造を示す。本実施形態の回転電機は、その基本的な構成において上述した従来のタービン発電機１と同様である。したがってタービン発電機１と共通する要素には、図１１〜図１３におけるのと同一の符号を付して示し、それらについての説明は適宜省略する。

本実施形態における回転子５１は、側面部径方向流路５２が設けられている。側面部径方向流路５２は、界磁コイル５３の両側について、コイルスロット５４の内側面と界磁コイル５３の外側面の間に設けられており、界磁コイル５３の両側に、径方向流路９と位置対応する軸方向の配列で複数設けられている。

界磁コイル５３には、図９に示すように、その外側面の径方向中心部側に径方向で部分的に延在する溝として部分的界磁コイル側面部溝５５が形成されている。この部分的界磁コイル側面部溝５５は、第２の実施形態の場合の界磁コイル側面部溝４７と同様にして形成することができる。つまり部分的界磁コイル側面部溝５５に対応する部分の導体について図６における溝用凹部４６と同様な構造を形成することで、界磁コイル側面部溝４７を形成する。

コイルスロット５４には、図１０に示すように、その内側面の径方向外周部側に径方向で部分的に延在する溝として部分的コイルスロット側面部溝５６が形成されている。またコイルスロット５４には、部分的コイルスロット側面部溝５６の径方向中心側端部で連通部５７が形成されるとともに、冷却媒体流入口５８が形成されている。連通部５７は、部分的コイルスロット側面部溝５６の径方向中心側端部をテーパ状に加工することで形成されている。一方、冷却媒体流入口５８は、界磁コイル５３の径方向端面を支持する支持段部５９を部分的界磁コイル側面部溝５５の幅と同じ幅でテーパ状に切り欠くことで形成されている。

このようなコイルスロット５４に、図８における状態にして界磁コイル５３を組み込むと、部分的界磁コイル側面部溝５５は、コイルスロット５４の内側面で塞がれて筒状となることで中心側流路部６０を形成し、また部分的コイルスロット側面部溝５６は、界磁コイル５３の外側面で塞がれて筒状となることで外周側流路部６１を形成する。そしてこれら中心側流路部６０と外周側流路部６１が連通部５７で連通することにより側面部径方向流路５２を構成する。つまり側面部径方向流路５２は、中心側流路部６０と外周側流路部６１で構成されている。

以上のような側面部径方向流路５２は、第１の実施形態における側面部径方向流路３２と同様にして界磁コイル５３の冷却に機能する。したがって本実施形態でも、界磁コイル５３のより効率的な冷却が可能となり、そのことで回転子５１の長軸化による大容量化に容易に対応できるようになり、しかも実質的なコスト増大を招くこともない。また本実施形態には、第１の実施形態について述べた界磁コイル５３の断面積問題の影響を実質的に受けずに済むとともに、第２の実施形態について述べた回転子５１の中実部の強度問題の影響も実質的に受けずに済むという利点がある。すなわち、中実部の強度問題は、上述のように、回転子５１の径方向中心部における中実部の薄い部分で特に影響するが、部分的コイルスロット側面部溝５６は、この中実部の薄い部分を避けるようにして形成することができることから、本実施形態では中実部の強度問題の影響も実質的に受けずに済む。一方、界磁コイル５３の冷却媒体６による冷却は、径方向の中心部側ほど冷却媒体６の温度が低いことから、より効率的になされる。このため径方向の中心部に限って設けられる部分的界磁コイル側面部溝５５は、界磁コイル５３に断面積問題を実質的に招くことがないといえる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば上記の各実施形態では回転電機がタービン発電機であったが、本発明は、これに限られず、径方向流冷却方式を用いる回転電機であれば、どのようなものにも適用できる。

第１の実施形態による回転電機における回転子の要部の構造を示す図である。 図１の回転子におけるコイルスロットの内側面の構造を示す図である。 図１の回転子における界磁コイルの径方向外周側端部とその周辺の構造を示す図である。 図１の回転子におけるクリページブロックの構造を示す図である。 第２の実施形態による回転電機における回転子の要部の構造を示す図である。 図５の回転子における導体と界磁コイルの構造を示す図である。 図５の回転子におけるコイルスロットの内側面の構造を示す図である。 第３の実施形態による回転電機における回転子の要部の構造を示す図である。 図８の回転子における界磁コイルの構造を示す図である。 図８の回転子におけるコイルスロットの内側面の構造を示す図である。 従来における径方向流冷却方式のタービン発電機の構造を示す図である。 従来における界磁コイルの組付け構造を示す図である。 従来における導体の構造を示す図である。

符号の説明

６ 冷却媒体
７ サブスロット
８、４３、５３ 界磁コイル
９ 径方向流路
３１、４１、５１ 回転子
３２、４２、５２ 側面部径方向流路
３３、４４、５４ コイルスロット
３４ コイルスロット側面部溝
４７ 界磁コイル側面部溝
５５ 部分的界磁コイル側面部溝
５６ 部分的コイルスロット側面部溝
６０ 中心側流路部
６１ 外周側流路部

Claims (4)

1. 回転子にコイルスロットが設けられ、前記コイルスロットに界磁コイルが収納され、前記界磁コイルには、径方向に貫通する複数の径方向流路が軸方向で配列するようにして設けられ、そして前記コイルスロットの底部に沿って形成のサブスロットを流れる冷却媒体が前記径方向流路を流れることにより前記界磁コイルの冷却がなされるようになっている回転電機において、
   前記コイルスロットの内側面と前記界磁コイルの外側面に対して同時に熱交換する状態で前記冷却媒体を前記径方向流路での流れと同じ方向に流させることができるようにされた複数の側面部径方向流路が軸方向で配列するようにして設けられていることを特徴とする回転電機。
2. 前記側面部径方向流路は、前記コイルスロットの内側面に径方向で延在する溝として形成したコイルスロット側面部溝と前記界磁コイルの外側面で構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記側面部径方向流路は、前記界磁コイルの外側面に径方向で延在する溝として形成した界磁コイル側面部溝と前記コイルスロットの内側面で構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記側面部径方向流路は、中心側流路部と外周側流路部で構成され、前記中心側流路部は、前記界磁コイルの外側面の径方向中心部側に径方向で部分的に延在する溝として形成した部分的界磁コイル側面部溝と前記コイルスロットの内側面で構成され、前記外周側流路部は、前記コイルスロットの内側面の径方向外周部側に径方向で部分的に延在する溝として形成した部分的コイルスロット側面部溝と前記界磁コイルの外側面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。

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