JP2723501B2 - 冷却ガスの流れを制御する方法とじやま板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明はガス冷却形回転電気機械のすき間領域に於
ける冷却ガスの流れの分布を改善すること、更に具体的
に云えば、じゃま板より下流側で、すき間領域とガスの
流れが連通する様に配置された固定子通気ダクトに対す
る冷却ガスの流れを改善する為のじゃま板に関する。 この発明は300KW又はそれ以上の定格を持つ様な大形
タービン発電機の様な水素によって冷却される回転電気
機械に特に用いることが出来るが、こういう機械は典型
的にはそれより定格の小さい機械よりもより多くの熱を
発生し、この熱を散逸しなければならないので、この発
明は冷却ガスとして空気を使う機械の様な、ガスによっ
て冷却される任意の機械に一般的に用いることが出来
る。明細書全体にわたって、半径方向、軸方向、接線方
向、円周方向と云う様な物理的な関係を示す言葉並びに
それから導き出された言葉は、特にことわらない限り、
機械の回転子の回転軸線に対して云うことを承知された
い。 典型的なガス冷却形回転電気機械は回転自在に装着さ
れた回転子を持ち、固定子がこの回転子から隔たってい
てそれを円周方向に取囲んでいる。機械の回転子と固定
子との間の空間が一般的にすき間領域と呼ばれる。固定
子は、すき間領域とガスの流れが連通する、夫々円周方
向に伸びる固定子鉄心通気ダクトにより、予定の間隔だ
け隔てられた、軸方向に積重ねられる複数個の金属積層
板を持っている。機械の軸方向両端の近くで、フアン又
はその他のガス推進装置が回転子に接続されて、機械の
末端空間領域からの冷却ガスを回転子が回転している間
にすき間領域に強制的に送出し、最終的には固定子鉄心
通気ダクトに通す。 利用し得る冷却ガスの流量が限られていることがあ
り、この為、各々の固定子鉄心通気ダクトに対して適切
な量の冷却ガスが保証される様にしながら、発電機内の
他の冷却剤通路に対して十分な冷却ガスを利用すること
が出来る様に、すき間領域に対する冷却ガスの流れを制
限することが望ましい。公知の形のじゃま板は、冷却ガ
スの流れに対して密実な輪郭を持ち、固定子の軸方向の
端に接続される。密実なじゃま板がすき間領域の中へ半
径方向に伸び、回転子から隔たって、それを円周方向に
取巻いている。回転子とじゃま板の半径方向内側の縁と
の間の冷却ガスに対する円周方向の流れの面積が、じゃ
ま板を設けてない空隙領域に比べて減少している。固定
子と密実なじゃま板の半径方向外側の縁との間には、密
実なじゃま板の周りに別の円周方向の流れの区域を設け
ることが出来る。 密実なじゃま板の周りの半径方向内側及び外側の円周
方向の流れの区域を設けた時、軸方向に流れる冷却ガス
は、フアンによって押出されることにより、密実なじゃ
ま板にぶつかり、第１及び第２の部分に分かれる。第１
及び第２の部分が密実なじゃま板の周りの半径方向内側
及び外側の円周方向の流れの区域を夫々流れて、最後は
密実なじゃま板の下流側ですき間領域で一緒になる。 密実なじゃま板の軸方向の直ぐ下流側では、冷却ガス
の流れは比較的高速であり、すき間領域に於ける冷却ガ
スの静圧に局部的な低下又は縮流部を作る。密実なじゃ
ま板より更に軸方向に下流側で、密実なじゃま板からの
その軸方向の距離は、密実なじゃま板の周りを通る冷却
ガスの第１及び第２の流れの部分の夫々の速度、並びに
冷却剤の流れに対する密実なじゃま板の半径方向の縦横
比によるが、すき間領域内の冷却剤の流れが拡散し、そ
の結果、すき間領域の静圧が上昇する。すき間領域から
固定子鉄心通気ダクトを介してハウジング領域への冷却
ガスの流れを生ずる因子は、静圧、或いは更に詳しく云
えば、すき間領域と、固定子の半径方向外周を円周方向
に取巻くハウジング領域との間の静圧の差である。 密実なじゃま板より下流側の冷却ガスの流速が比較的
高く、それに対応してすき間領域に於ける冷却ガスの静
圧が低下する為、或る固定子鉄心通気ダクト、特に密実
なじゃま板の直ぐ下流側にある固定子鉄心通気ダクト
は、冷却ガスが枯渇するか或いはその流れが適切でない
と考えられる。更に、固定子鉄心通気ダクトに冷却ガス
の適切な流れがないことにより、冷却ガスの流れが適切
でない通気ダクトを構成する複数個の固定子積層板の群
が過熱され、その結果機械の動作効率が悪くなり、発電
機から送出すことの出来る最大電力出力が制限されると
考えられる。 更に、すき間領域が発電機の末端空間と連通する固定
子の軸方向の両端では、冷却ガスの流れが幾つかの固定
子通気ダクトを側路し、こうして冷却の為に有効でない
傾向がある。この側路は、発電機のフアンから冷却ガス
が、すき間領域に対する入口で密実なじゃま板の周りの
制限された流れの区域を通って軸方向に吐出される為
に、冷却ガスの流れの軸方向成分が比較的強い為であ
る。すき間領域の軸方向の流速が高いことにより、固定
子の末端部分にある固定子鉄心の半径方向内側部分に配
置された固定子通気ダクトの入口に「ベンチュリ効果」
又は静圧が低い領域が生ずる。 固定子の末端鉄心領域にある固定子通気ダクトを構成
する積層板の群は、固定子からの２つの方向、即ち半径
方向と軸方向の磁束結合による熱の蓄積の為に、機械の
中で最も著しい温度環境に露出される。この軸方向の部
分は、発電機の端コイル領域に於ける漂遊又は漏れ磁束
によるものである。この為、末端鉄心領域並びにその中
に配置された通気ダクトに対して適切な冷却ガスの流れ
が得られる様に保証する為に、固定子末端鉄心領域を冷
却することは特別の注意を要する。 従って、固定子通気ダクト、特に固定子の末端鉄心領
域に配置されているダクトに一層有効に冷却ガスの流れ
を誘導する様に、すき間領域に於ける冷却ガスの局部的
な静圧を高める方法と手段を提供することが望ましい。 冷却ガスの流れを制御する為に、ガス冷却形回転電気
機械のすき間領域に使う為の種々の形の治具が提案され
ている。普通、こういう治具は、機械的な支持の為に、
ボルト留め並びに／又はスロットくさびに対する様なタ
イ結合を必要とする。治具及び支持手段は費用が掛かる
し、手間が掛かり、多くの部品を必要とし、更にその取
付けには、回転子を機械から取外すことを必要とするこ
とがある。回転子に隔壁の様な流れ方向ぎめ装置を取付
けることにより、冷却剤の流れを制御することが出来
る。然し、回転子にこういう装置を取付けた例では、回
転によって生ずる応力に耐える能力を伴なって、装置を
回転することを必要とする。更に、この様な回転装置は
回転子の取外しの様な手間の掛かる取付けを必要とする
ことがある。 回転電気機械に対するじゃま板が米国特許第3,413,49
9号に記載されている。この米国特許のじゃま板は、固
定子の末端ブロックに固定されていて、それから半径方
向内向きに伸びる第１の部分と、この第１の部分に固定
されていて、すき間領域に沿って幾つかの固定子出口通
路を通り越す様に軸方向に伸びる第２の部分と、この第
２の部分に固定されていて、固定子に向かって半径方向
外向きに伸びる第３の部分とを含む。この為、この米国
特許のじゃま板は実質的にすき間領域から隔離された高
圧室を構成する。高圧室の入力が発電機の末端空間領域
とガスの流れが連通し、その出力は、それが取巻く固定
子出口ダクトに対する入力とガスの流れが連通する。こ
の米国特許のじゃま板が片持ちでこの形（即ち、じゃま
板の第２及び第３の部分の軸方向内側の端が機械的な固
定でなく支持されていること）は、振動に対する応答が
過大になる惧れがあること、並びにじゃま板の第３の部
分と固定子との間で冷却剤の流れの漏れがあり、その結
果、高圧室内の圧力が一層低くなって、最終的には一番
端の固定子冷却通路を通る冷却ガスの流れが少なくなる
為に、望ましくないことがある。 ガス冷却形回転電気回路のすき間領域に対するこの他
の形のじゃま板が米国特許第4,051,400号及び同第4,26
4,834号に記載されている。米国特許第4,051,400号のじ
ゃま板は逆流冷却形回転電気機械（即ち、冷却ガスの流
れがすき間領域から機械の末端空間領域に行く）に対す
るものであり、これを順方向の流れの形成の場合に使っ
たとしても、すき間領域に於ける過渡の縮流部と云う様
な前述の密実なじゃま板に伴う問題は解決されない。米
国特許第4,264,834号に記載されたじゃま板は、空隙領
域を予定数の区域に分割し、冷却ガスの軸方向の流路を
横切る半径方向の閉塞部又は封じを設けることにより、
こうして出来た区域の間の冷却ガスの流れの漏れを防止
する為に使われる。 従って、この発明の目的は、ガス冷却形回転電気機械
の固定子通気ダクト、特に固定子末端鉄心領域に配置さ
れているダクトに冷却ガスの適切な流れを保証する方法
と装置を提供することである。 別の目的は、回転子を取外すことを必要とせず、ガス
冷却形回転電気機械のすき間領域に入る冷却ガスの流量
を制御する方法と装置を提供することである。 別の目的は、ガス冷却形回転電気機械のすき間領域に
冷却ガスの流れを差向ける装置として、取付けが容易で
多くの部品を必要としない装置を提供することである。 別の目的は、公知のじゃま板を用いた場合よりも、す
き間領域の冷却ガスの流れの静圧を一層急速に回復する
ことが出来る様にする方法と装置を提供することであ
る。 発明の要約 この発明では、ガス冷却形回転電気機械又は発電機に
対するじゃま板が、発電機の末端空間領域とすき間領域
の間でガスの流れを連通させる、少なくとも１つの貫通
ガス流通路を構成する穿孔部材を有する。穿孔部材は発
電機の回転子から隔たっていて、それを弓形に取巻くこ
とが好ましく、予定の配列に配置された複数個の貫通ガ
ス流通路を構成している。ガス流通路は、その中を通り
抜けるガスの合成速度が、発電機の回転子の回転軸線に
対して大体平行な状態から、回転軸線に対して半径方向
外向きに約30°の角度までになる様に配置することが出
来る。穿孔部材を通るガス流通路の寸法は、じゃま板の
下流側で半径方向に拡散した冷却ガスの流れが得られる
様に、じゃま板の中を通る冷却ガスの流れとじゃま板の
周りを通る冷却ガスの流れとを調整して最適にする様
に、予め選ばれる。 更に、ガス冷却形回転電気機械又は発電機に於ける冷
却ガスの流れを制御する方法が、発電機の末端空間領域
からすき間領域へ冷却ガスの流れを差向け、前記空隙領
域及び末端空間領域の間に、少なくとも１つの貫通ガス
流通路を構成した穿孔手段を配置し、こうして穿孔手段
より下流側で半径方向に拡散した冷却ガスの流れが、発
電機の固定子通気ダクトに対する適切な冷却ガスの流れ
を保証する様にする工程を含む。冷却ガスは、発電機の
回転子の回転軸線に対して約30°までの角度で穿孔手段
を出て行く時、半径方向外向きに差向けることが出来
る。 この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に
具体的に記載してあるが、この発明自体の構成、作用及
びその他の目的並びに利点は以下図面について詳しく説
明する所から更によく理解されよう。 発明の詳しい記載 第１図及び第２図について説明すると、回転電気機械
又は発電機10が固定子30の中に回転自在に配置された回
転子20を含む。固定子は回転子20から隔たっていて、そ
れを円周方向に取巻いており、適当な気密ケーシング又
はハウジング11が回転子20及び固定子30の両方を封入し
ていて、水素の様な冷却ガスで加圧されている。明細書
全体にわたり、同じ部分には同じ参照数字を用いる。回
転子20及び固定子30の間の円周方向の容積をすき間領域
40と呼ぶ。回転子20が回転軸線25の周りに回転し、少な
くとも１つの軸方向の端にはフアン65が固定されていて
一緒に回転する。回転子巻線の端コイル部分を所望の向
きに保つ為に、回転子20の両端の上に抑えリング22が取
付けられている。固定子30は複数個の積重ね積層板をパ
ッケージ又は群39に組立てて形成された鉄心を有する。
固定子鉄心の端にある積重ね積層板の細部並びにその理
由は米国特許第3,714,477号に記載されている。 すき間吸収孔26及びすき間吐出孔24が回転子20に沿っ
て別々の群として軸方向に相隔たっている。これらの孔
の群は、固定子30にある同様な群と実質的に対応してい
る。即ち、軸方向に相隔たって、半径方向に伸びる固定
子入口通路又はダクト34が回転子すき間吸収孔26と軸方
向に実質的に整合しており、軸方向に相隔たって半径方
向に伸びる固定子出口通路又はダクト32が、回転子すき
間吐出孔24と軸方向に実質的に整合している。ハウジン
グ領域14内で固定子30より半径方向外側で入口通路34に
入る冷却ガスは出口通路32から吐出される冷却ガスから
隔壁12によって分離されている。隔壁12が、回転子のフ
アン65との間で流れる冷却ガスに対するガス流回路の一
部分を構成する。第１図に示す様に、回転子のフアン65
がガス冷却器17からのガスを受取り、すき間領域40に向
かって末端空間領域60に軸方向内向きに吐出する。フア
ン65からの冷却ガスの流れの一部分が抑えリング22の下
方から回転子20の内部に入り、そこで回転子20の端コイ
ル領域及び末端巻線を冷却するように作用する。この
後、抑えリング22の下を流れる冷却ガスが、少なくとも
一部分は、回転子20の吐出孔24から半径方向に吐出され
る。 例えば第２図の39a,39b,39cに示す固定子30の積層板
の群は、典型的には予定数の積層板で構成されている。
積層板の各群は隣りの積層板の群から軸方向に隔たって
いて、32a,32b,32cに示す様に、半径方向及び円周方向
又は弓形に伸びる固定子冷却剤ダクトを構成し、すき間
領域40と発電機のハウジング領域14との間でガスの流れ
が連通する様にする。典型的には、軸方向外側の第１の
積層板の群39aが複数個の段又は半径方向内向きに増大
するセグメント33を持っている。これらは半径方向に縮
めた積層板で作ることが出来、末端磁束の漏れの望まし
くない過熱作用を最小限に抑える為に、回転子20と固定
子30の間に予定の磁束鎖交通路を作る。外側スペーサ・
ブロック又は固定子末端ブロック35は、非磁性鋼で構成
してもよく、回転子20を円周方向に取巻いていて、積層
板の第１の群39aと接する。 公知の形では、末端空間領域60とすき間領域40の間の
軸方向のガスの流れに対してガスを透過しない輪郭を持
つ密実なじゃま板が、外側スペーサ・ブロック35に固定
されていて、空隙領域40に半径方向に入込み、回転子20
の抑えリング22から隔たっている。密実なじゃま板は、
密実なじゃま板と抑えリング22の間の半径方向内側の通
路、及び密実なじゃま板と外側スペーサ・ブロック35の
間の半径方向外側の通路が、フアン65からのガスが密実
なじゃま板に衝突して、密実なじゃま板の周りを通る半
径方向内側及び半径方向外側の流路に分割される様にす
る。冷却ガスの流れは、絞り作用の為、半径方向内側及
び外側の流路を通過する時に加速され、この結果、前に
説明したように様に、密実なじゃま板の軸方向の直ぐ下
流側のすき間領域40で、静圧の局部的な低下を生ずる。 第３図について説明すると、この発明のじゃま板70を
含む固定子30の末端鉄心領域が拡大図で示されている。
じゃま板70は貫通の孔又は通路75を持つ穿孔部材で構成
されていて、末端空間領域60とすき間領域40の間で妨げ
のないガスの流れの連通が出来る様な少なくとも１つの
ガス流通路を作る。じゃま板70がナットとボルトの様な
結合手段17によってフィンガ又は歯37に取付けられる。
この歯は、円周方向に予定の間隔であって、外側スペー
サ・ブロック35から半径方向内向きに伸びる。フィンガ
37は外側スペーサ・ブロック35と一体であってよい。こ
の代りに、特に冷却ガスがじゃま板70の半径方向外側の
縁の周りを流れることを希望しない時、フィンガ37は環
状フランジ（図に示してない）に置換えることが出来
る。じゃま板70は連続的な環状部材で形成してもよい
し、或いは複数個の弓形セグメント（その典型的な１つ
を第４図に示す）で構成し、それらが外側スペーサ・ブ
ロック35に取付けられた時、環状じゃま板を形成するよ
うにしてもよい。じゃま板70を複数個の弓形セグメント
で形成することにより、発電機10の中に取付けるのが容
易になる。じゃま板70を連続的な環状部材で形成しても
或いは複数個の弓形部材で形成しても、回転子20を取外
さずに、じゃま板70を発電機10の中に取付けることが出
来る。 じゃま板70は冷却ガスの流れに伴う圧力による力に耐
えることができる任意の適当な材料で形成することが出
来る。現在好ましいと考えられる実施例では、じゃま板
70はゼネラル・エレクトリック・カンパニイからテクス
トライトの商品名で入手し得る積層繊維材料の様な非導
電物質で形成される。この材料は、発電機の末端領域に
漂遊磁束が強く集中する為に他の場合に起こり得るじゃ
ま板の誘導加熱を防止する。 第４図に更に明らかに示す様に、じゃま板70の孔75
は、作り易くする為、並びにすき間領域40でじゃま板70
より下流側で冷却ガスの流れが急速に予定の拡散をする
様に保証する為に、予定の配列として配置することが好
ましい。じゃま板70が外側スペーサ・ブロック35の本体
から隔たって、じゃま板70の半径方向外側の縁の上で、
フィンガ37の間に末端空間領域60からすき間領域40へ伸
びる冷却ガス通路を形成することが示されている。この
代りに、じゃま板70の半径方向外側の縁を通り越す冷却
ガスの流れを禁止する様に外側スペーサ・ブロック35に
対してじゃま板70を位置ぎめすることが出来、じゃま板
70の孔75の寸法、間隔及び配置は、じゃま板70より軸方
向下流側で冷却剤の望ましい流れが得られる様に選ぶこ
とが出来る。 流体力学の研究から、じゃま板を通り越す縮流部の軸
方向の範囲（即ち、冷却ガスの静圧が、じゃま板より軸
方向下流側に比較的大きな距離例えばじゃま板の半径方
向の寸法の10倍の距離の所における冷却ガスの平均静圧
より低い様な、じゃま板より下流側の領域の軸方向の範
囲）は、隣合った流路の間の間隔の大体６倍であるこ
と、並びにじゃま板によって発生される合計の絞り作用
が、じゃま板を通り越すのに利用し得る全体のガス流面
積に比例することを証明することが出来る。じゃま板の
周りの冷却剤の流れからの冷却ガスが半径方向に拡散す
ることにより、じゃま板より下流側で静圧が回復する。
この発明では、密実なじゃま板を使う時に利用し得る全
体のガス流面積をじゃま板70の相隔たる複数個の孔75に
分配することにより、密実なじゃま板の場合と同じ圧力
降下又は絞り作用を保つ一方で、隣合ったガス流通路75
及びそれから出て来る冷却ガスのジェットの間の間隔を
減少する。この為、平均静圧に回復するのが孔75の間の
間隔の約６倍であるから、じゃま板70を通り越す縮流部
の軸方向の範囲が小さくなる。特定の用途に対する孔75
の寸法及び間隔は、この為、著しい実験をしなくても、
当業者が容易に決定することが出来る。 孔75の寸法及び間隔は、孔75を通る冷却ガスの流れが
半径方向内側の縁の周りを通る冷却ガス流れと協働し、
且つそれがある場合は、じゃま板70の半径外側の縁の周
りを通る冷却ガスの流れとも協働して、じゃま板70より
下流側のすき間領域40に実質的に拡散した流れを作る様
に選ぶべきである。孔75の出口直径又は流れの面積を増
加し、こうして孔75から出て来る冷却ガスの分散を増加
することなく、じゃま板70の孔75を通るガス流を増加す
る為、面取り又は皿形形成77等により、孔75の入力側の
縁を増大することが出来る。 第３図及び第４図に示す様に、孔75は実質的に円筒形
であってよく、その縦軸線は回転子20の回転軸線25（第
１図）と略平行である。隣合った孔75の中心間間隔を対
称的にして、じゃま板70から出て来る円周方向に広がる
一様な予定の冷却ガスの流れパターンが得られる様にす
ることが好ましい。円筒形の孔75を図面に示してある
が、じゃま板70の軸方向の下流側で、冷却剤の所望の流
れの分布を達成する為に、すき間領域40で冷却ガスの流
れの急速な半径方向の拡散を設定することと両立する様
な任意の形を孔75に持たせることが出来る。 配列として配置した時、孔75の中心は円上に配置する
のが便利である。更に、複数個の半径方向に相隔たる又
は同心の円を用いて孔75を位置ぎめし、複数個の円周方
向に伸びる列の孔75が得られる様にする。好ましい実施
例では、円上に配置された隣合った円筒形の孔75の中心
の間の弦間隔は、孔75の直径の２倍である。この為、孔
75の直径が例えば10/32吋であって、弦間隔が20/32吋で
あってよい。更に、孔75の中心を位置ぎめする為の隣合
った同心円は、上に述べた例では、孔の直径、即ち、10
/32吋に等しい距離だけ、半径方向に隔たることが好ま
しい。更に、第４図にはっきりと示す様に、中心位置ぎ
め円上の孔75の中心は、隣合った中心位置ぎめ円上の孔
の中心と互い違い又は円周方向でその中間に配置するこ
とが出来る。孔75を位置ぎめする為の円の中心は回転子
20の回転軸線25（第１図）であってよい。 第５図及び第６図には、更に好ましいこの発明のじゃ
ま板80を含む固定子20の末端鉄心領域が拡大図で示され
ている。じゃま板80は、その中を通る孔又は通路85の向
きを除けば、じゃま板70と略同様であり、じゃま板70に
ついて前に述べた組成、製造並びに配置に関すること
は、じゃま板80にもそのまま成立する。じゃま板80の内
面によって構成された孔85は、冷却ガスが末端空間領域
60からすき間領域40へとその中を通過する時、ガスの流
れに対して半径方向外向きの成分を持たせる様に配置さ
れている。孔85は略円筒形であってよく、縦軸線が基準
線84に対して角度82をなす様にじゃま板80内に配置され
ている。基準線84は回転子20の回転軸線25（第１図）と
略平行である。じゃま板80を作り易くする為、基準線84
はじゃま板80の面81又は面83に対して略垂直にしてもよ
い。これは、面81,83が全般的に平坦で平行であって、
それに当たる冷却ガスに望ましくないガス流成分を加え
ることを避ける様になっているからである。更に、フィ
ンガ37の上流側の面は全体的に平坦にして半径方向に伸
びる様にし、じゃま板80をそれに固定した時、じゃま板
80がすき間領域40と末端空間領域60の間に略半径方向に
配置される様にすべきである。円筒形の孔85を図面に示
したが、じゃま板80より軸方向下流側で、冷却剤の所望
の流れの分布を達成する為に、すき間領域40に於ける冷
却ガスの流れの急速な半径方向の拡散を設定するのに見
合った任意の形を孔85に持たせることが出来る。面取り
又は皿形形成部87等により、孔85の入力側の縁を増大す
ることが出来る。 この発明に従って末端空間領域60から穿孔じゃま板70
（第３図）及び80を通り越してすき間領域40へ流れる冷
却ガスを模擬する為に水を用いた試験装置により、略軸
方向の向きを持つ孔75が、密実なじゃま板を使った時に
得られる冷却ガスの流れに比べて、固定子ダクト、特に
出口ダクト32a,32bを通る冷却ガスの流れを改善するこ
とが判った。更に、孔85を通過する冷却ガスに半径方向
外向きの流速成分を持たせ、こうして孔85を出て行く冷
却ガスの合成速度（即ち、軸方向及び半径方向の速度成
分のベクトル和）が半径方向外向きを持つ様にする為
に、角度82を約30°に増加することにより、固定子ダク
ト、特に出口ダクト32a,32bを通る冷却ガスの流れが増
加することも判った。然し、角度82は、じゃま板80の半
径方向の一番外側の孔85（即ち、第６図の上側の列の孔
85）が固定子の積層板の群39aの段形積層板33に冷却ガ
ス又はジェットを差向ける様な角度を越えて増加しては
ならない。この拘束を理解する助けとして、半径方向で
一番外側の孔85の出口の半径方向の一番外側の縁と、軸
方向に一番下流側の積層板の段33と固定子の積層板の群
39aの半径方向で一番内側の部分の半径方向内側の面38
との交点の間に基準線86を示してある。じゃま板80の孔
85を出て行く冷却ガスが、基準線86の上流側又は軸方向
及び半径方向に外側の領域に入ってはならない。冷却ガ
スが段33に差向けられるのを避けるのが望ましい為、一
般的に孔85は、じゃま板70の孔75程、じゃま板80上で半
径方向外向きに広がらない。 全ての孔75又は85が、回転子20の回転軸線25（第１
図）に対して同じ向きに、それから出て行く冷却ガスを
差向けることは必要ではないが、孔75又は85を出て行く
時の冷却ガスに加えられる全体の冷却ガスの流量及び方
向を、夫々じゃま板70,80の半径方向内側（並びに存在
する場合は外側）の縁の周りを通る全体の冷却ガスの流
量及び冷却ガスの方向に対して調整して、じゃま板70又
は80より下流側のすき間領域40で、冷却ガスの流れの急
速な半径方向の拡散が確実に起こる様にし、こうして公
知のじゃま板に比べて、冷却ガスの静圧の回復が一層速
くなる様にすることが必要である。更に、じゃま板70
（第３図）は回転子20の回転軸線25（第１図）に対し
て、孔75が回転軸線25に対して半径方向外向きに冷却ガ
スを差向ける様な角度（図に示してない）に配置するこ
とが出来る。即ち、じゃま板70の半径方向内側部分がじ
ゃま板70の半径方向外側部分よりも軸方向に一層下流側
にじゃま板70を配置する（即ち、じゃま板70は円錐台と
同様にすることが出来る）。それに応じて、フィンガ37
（第３図）又はフランジ（図に示してない）を変更し
て、じゃま板70の適切な支持が得られる様にする。 以上、回転電気機械の固定子通気ダクト、特に固定子
末端鉄心領域に配置されるダクトに適切な冷却ガスの流
れが確実に通される様にする方法と装置を図示し且つ説
明した。この方法と装置は、回転子を取外さずに冷却ガ
スの流れを制御することが出来る様にし、この装置は取
付けが容易であつて、多くの部品を必要としない。更
に、この方法と装置は公知のじゃま板に比べて、冷却ガ
スの静圧を一層速く回復する。 例としてこの発明の或る好ましい特徴だけを説明した
が、当業者には色々な変更が考えられよう。特許請求の
範囲は、この発明の範囲内で考えられるこの様な全ての
変更を包括するものであることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明によるガス冷却形回転電気機械の一部
分を部分的に断面で示した側面図、第２図は第１図の機
械の末端部分の一部分を断面で示した拡大側面図、第３
図は第２図の機械の固定子末端鉄心領域の拡大側面図
で、この発明の１実施例のじゃま板を示している。第４
図は第３図の機械を第３図の線４−４の矢印の方向に見
た部分的な縦断面図、第５図はこの発明の別の実施例の
じゃま板を取入れた第２図の機械の固定子末端鉄心領域
の拡大側面図、第６図は第５図の機械を第５図の線６−
６の矢印の方向に見た部分的な縦断面図である。 主な符号の説明 20:回転子 30:固定子 32,34:ダクト 40:すき間領域 60:末端空間領域 70:じゃま板 75:孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノーマン・ジエイ・リイプステイン アメリカ合衆国、ニユーヨーク州、スケ ネクタデイ、クノルス・ビユウ・ドライ ブ、2330番 (72)発明者 エドワード・ハリイ・ミラー アメリカ合衆国、ニユーヨーク州、レツ クスフオード、ミラー・ロード、430番 (56)参考文献 特開 昭52−110412（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−25123（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．回転軸線を有する回転子及びこの回転子を円周方向
   に取囲んでそれから隔たっていて、その間にすき間領域
   を形成する固定子を持っていて、該すき間領域が軸方向
   端を有し、該固定子が前記すき間領域とガスの流れが連
   通する固定子通気ダクトを持つ様なガス冷却形回転電気
   機械の該すき間領域へ末端空間領域からの冷却ガスの流
   れを制御する方法に於て、前記機械の末端空間領域から
   前記すき間領域へ前記すき間領域の軸方向端で冷却ガス
   の流れを差向け、前記末端空間領域と前記すき間領域と
   の間でガスの流れの連通がガス流通路を通して阻害され
   ないように、前記すき間領域の軸方向端へ入る冷却ガス
   の流れを穿孔手段を用いて複数の分離したガス流通路に
   分割し、前記すき間領域の軸方向端からすき間領域中の
   所定の距離のところで、前記複数の分離したガス流通路
   を再合成し、これにより、前記すき間領域の軸方向端の
   下流側で冷却ガスの流れが急速に半径方向に拡散するこ
   とによって、前記固定子通気ダクトに対する適切な冷却
   ガスの流れが保証される様にする工程を含む方法。 ２．特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記複
   数の分離した流通路の少なくとも１つを通過する冷却ガ
   スに対して半径方向外向きの流れの速度成分を持たせる
   様に前記複数の分離した流通路の前記少なくとも１つを
   配置することを含む方法。 ３．特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記少
   なくとも１つのガス流通路を通過する冷却ガスの合成出
   力速度の方向が回転子の回転軸線に対して０°より大き
   く約30°までである方法。 ４．特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記固
   定子が段つき積層板を持つ予定数の積層板の１群を含ん
   でおり、更に、前記複数の分離した流通路の前記少なく
   とも１つを配置する工程が、前記複数の分離した流通路
   の前記少なくとも１つを通過する冷却ガスが段つき積層
   板に衝突することを確実に避ける様に、前記複数の分離
   した流通路の前記少なくとも１つを出て行く冷却ガスを
   差向けることを含む方法。 ５．特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記複
   数の分離した流通路の少なくとも１つを配置する工程
   が、前記複数の分離した流通路の各々を通して流れる冷
   却ガスにそれぞれ、半径方向外向きの流れの速度成分を
   持たせるように、前記複数の分離した流通路のそれぞれ
   を向ける工程を含む方法。 ６．特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記ガ
   スの流れを分割する工程が複数の分離したガス流通路を
   予定の配列に配置することを含む方法。 ７．特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、複数の
   分離した流通路と前記回転子との間に第１のガス連通通
   路を形成し、前記すき間領域の軸方向端の直ぐ下流側の
   すき間領域に於ける実質的に拡散した冷却ガスの流れを
   保証する様に、前記複数の分離した流通路の寸法及び前
   記第１のガス連通通路の寸法を調整する工程を更に含む
   方法。 ８．特許請求の範囲７）に記載した方法に於て、前記複
   数の分離した流通路と前記回転子との間に第２のガス連
   通通路を形成し、前記調整する工程が、前記すき間領域
   の軸方向端の直ぐ下流側のすき間領域に於ける実質的に
   拡散した冷却ガスの流れを保証する様に、前記第２のガ
   ス連通通路の寸法を調整することを含む方法。 ９．回転軸線を有する回転子、該回転子から隔たってそ
   れを円周方向に取巻いてその間にすき間領域を形成する
   固定子、末端空間領域から前記すき間領域に冷却ガスの
   流れを送出す手段、及び前記すき間領域とガスの流れが
   連通する入口を持つ前記固定子に設けられた固定子通気
   ダクトを有するガス冷却形回転電気機械に用いるじゃま
   板に於て、複数の貫通ガス流通路を構成する内面を有す
   る穿孔手段を有し、該穿孔手段は前記末端空間領域と前
   記すき間領域の間で前記少なくとも１つの貫通ガス流通
   路を通してガスの流れが阻害されないように連通させ、
   更に、前記穿孔手段に結合されていて該穿孔手段を前記
   末端空間領域及び前記すき間領域の間に配置するように
   該穿孔手段を前記固定子に固定する支持手段を有するじ
   ゃま板。 １０．特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記穿孔手段が前記回転子から隔たってそれを円周方向
   に取巻く環状部材を含んでいるじゃま板。 １１．特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路の出力が、前記少なく
   とも１つのガス流通路を通る冷却ガスに対して、前記回
   転子の回転軸線と略平行な合成ガス流速度を持たせるよ
   うに配置されているじゃま板。 １２．特許請求の範囲11）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路が円筒形であり、該少
   なくとも１つのガス流通路の縦軸線が前記回転子の回転
   軸線と略平行であるじゃま板。 １３．特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路の出力が、該少なくと
   も１つのガス流通路を通る冷却ガスに半径方向外向きの
   ガス流速度成分を持たせる様に配置されているじゃま
   板。 １４．特許請求の範囲13）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路が円筒形であり、該少
   なくとも１つのガス流通路の縦軸線が前記回転子の回転
   軸線に対し、半径方向外向きの角度をなす様に配置され
   ているじゃま板。 １５．特許請求の範囲13）に記載したじゃま板に於て、
   更に前記少なくとも１つのガス流通路の出力が、該少な
   くとも１つのガス流通路を通る冷却ガスに対して、前記
   回転子の回転軸線に対して約30°までの合成ガス流速度
   を持たせる様に配置されているじゃま板。 １６．特許請求の範囲14）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路の縦軸線が更に前記回
   転子の回転軸線に対して約30°未満の半径方向外向きの
   角度をなす様に配置されているじゃま板。 １７．特許請求の範囲13）に記載したじゃま板に於て、
   前記固定子が段つき積層板を持つ予定数の積層板の１群
   を含んでおり、更に、前記少なくとも１つのガス流通路
   の出力が、該少なくとも１つのガス流通路を出て行くガ
   スが段つき積層板に衝突するのを避ける様に、前記少な
   くとも１つのガス流通路を通過する冷却ガスを差向ける
   ことを保証するように配置されているじゃま板。 １８．特許請求の範囲17）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路が円筒形であり、該少
   なくとも１つのガス流通路の半径方向一番外側の縁の延
   長が前記段つき積層板より軸方向下流側で前記固定子と
   交差するじゃま板。 １９．特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   該じゃま板が非導電材料で形成されているじゃま板。 ２０．特許請求の範囲19）に記載したじゃま板に於て、
   前記非導電材料が積層繊維材料であるじゃま板。 ２１．特許請求の範囲10）に記載したじゃま板に於て、
   前記環状部材が取付け易くする為に、複数個の弓形セグ
   メントで形成されているじゃま板。 ２２．特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路が入口及び出口を持
   ち、該入口が出口よりもガス流の面積が一層大きいじゃ
   ま板。 ２３．特許請求の範囲10）に記載したじゃま板に於て、
   前記穿孔手段が通り抜けの複数個のそれぞれのガス流通
   路を構成している複数の内面を有するじゃま板。 ２４．特許請求の範囲23）に記載したじゃま板に於て、
   前記複数個のガス流通路が予定の配列に配置されている
   じゃま板。 ２５．特許請求の範囲24）に記載したじゃま板に於て、
   前記複数個のガス流通路の入口及び出口の各中心がそれ
   ぞれじゃま板と交差する円上にあるじゃま板。 ２６．特許請求の範囲24）に記載したじゃま板に於て、
   前記複数個のガス流通路の入口及び出口の中心のそれぞ
   れ第１及び第２の部分が、同心の第１及び第２の円上に
   それぞれ配置されているじゃま板。 ２７．特許請求の範囲25）に記載したじゃま板に於て、
   前記複数個のガス流通路が円筒形であるじゃま板。 ２８．特許請求の範囲23）に記載したじゃま板に於て、
   該じゃま板が回転子から隔たっていて、前記末端空間領
   域及び前記すき間領域の間に第１のガス連通通路を構成
   し、該第１のガス連通通路は前記回転子及びじゃま板の
   間に配置されており、前記複数個のガス流通路及び前記
   第１のガス連通通路を通る冷却ガスの流れの合計面積の
   寸法が、じゃま板の下流側の前記すき間領域で実質的に
   拡散した冷却ガスの流れを保証する様に予め選ばれてい
   るじゃま板。 ２９．特許請求の範囲28）に記載したじゃま板に於て、
   該じゃま板が前記固定子から一層遠く隔たっていて、前
   記末端空間領域及び前記すき間領域の間に第２のガス連
   通通路を構成し、該第２のガス連通通路がじゃま板と固
   定子の間に配置され、前記第２のガス連通通路の寸法は
   じゃま板の下流側の前記すき間領域で実質的に拡散した
   冷却ガスの流れを保証する様に予め選ばれているじゃま
   板。 ３０．特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記回転電気機械が前記固定子に結合された外側スペー
   サ・ブロックを有し、じゃま板が該外側スペーサ・ブロ
   ックに結合されているじゃま板。 ３１．特許請求の範囲30）に記載したじゃま板に於て、
   じゃま板が前記外側スペーサ・ブロックにボルトで取付
   けられているじゃま板。 ３２．特許請求の範囲26）に記載したじゃま板に於て、
   前記複数個のガス流通路が円筒形であるじゃま板。