JP2792273B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

回転電機の固定子

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JP2792273B2
JP2792273B2 JP16729091A JP16729091A JP2792273B2 JP 2792273 B2 JP2792273 B2 JP 2792273B2 JP 16729091 A JP16729091 A JP 16729091A JP 16729091 A JP16729091 A JP 16729091A JP 2792273 B2 JP2792273 B2 JP 2792273B2
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寛道 日和佐
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Fuji Electric Co Ltd
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  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、火力用発電機などの
大容量回転電機の固定子に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は火力用発電機端部の概略断面図で
ある。この図において、固定子1は鉄心ブロック14,
16,18、これら鉄心ブロックを図の左右方向である
軸方向に締付けるための押さえ板11、これらの間に冷
却ダクトを確保するための間隔片12,15,17及び
電機子巻線10からなっている。回転子2は回転軸2
1、界磁巻線22及びファン23からなり、ファン23
から図の矢印で示す冷却風101が有効に生ずるための
防風板30が図示しない固定子フレームに取付けて設け
られている。実際の発電機の構成はもっと複雑であるが
この発明に直接関係しない構成要素の図示は省略してあ
る。冷却風101は固定子1と回転子2との間の空隙を
右に流れて間隔片12,15,17が構成するそれぞれ
の冷却ダクトに冷却風102,103及び104として
侵入し外径側に向かって流れて押さえ板11を始め鉄心
ブロック14,16,18が冷却される。
【0003】図示しない右側の端部も同様の構成となっ
ていて、冷却風101は両側から侵入し、図示しない多
くの冷却ダクトも含めて分岐して流れそれぞれの鉄心ブ
ロックと押さえ板が冷却される。押さえ板11は一般に
軟鋼や鋳鋼が使用されるがこれらは強磁性導体なので電
機子巻線10や界磁巻線22に流れる電流によって発生
する漏れ磁束が侵入して渦電流損を発生する。したがっ
て、冷却風102を流すことによって鉄心ブロック14
だけでなくこの押さえ板11をも冷却される。しかし、
発電機の容量が増大すると漏れ磁束も増大して押さえ板
11の渦電流損も増大しそのために温度上昇が過大にな
るという問題か生ずる。この問題の解決法としてこの図
の押さえ板11に模式的に図示してあるように表面に細
い溝を設けて漏れ磁束が押さえ板11に侵入しその表面
を流れるときの面積を大きくして磁束の密度を小さくす
ることによって渦電流損を減らしたり、押さえ板11の
図の左側の表面に銅板を設けて磁束を反発するいわゆく
磁界反作用を利用して押さえ板11に侵入する漏れ磁束
量を低減したりの方策が適宜採用される。
【0004】間隔片12の外径側に風仕切板13が設け
られていて鉄心ブロック13との間の僅かの隙間を冷却
風102が通過する構成となっている。ファン23が生
成した冷却風101は鉄心ブロックそれぞれの間の冷却
ダクトに分流するが、流量を平衡させるためには最も流
体抵抗が小さくしかもファン23に最も近い間隔片12
が構成する冷却ダクトに冷却風102が流れ過ぎないよ
うにするために風仕切板13が設けられている。
【0005】図7は図6のB−B断面図である。この図
において、間隔片12は電機子巻線10が挿入されたス
ロットの間ごとに放射状に設けられた細長い板からなっ
ており、風仕切板13はその外径側を1周して設けられ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、押さえ
板11に発生する渦電流損を低減するために、漏れ磁束
が集中する内径側近傍に多数の細い溝を設けたり、銅板
を取付けたりの対策が講じられるが、いずれも構成が複
雑になるとともにコストが上昇するという問題がある。
この発明の目的は、押さえ板の冷却効果を向上させて温
度上昇を低減することによって実質的に押さえ板に発生
する渦電流損の影響を無くすことのできる回転電機の固
定子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、複数の鉄心ブロック、これらを
軸方向に挟んで両端に設けられた押さえ板、これら鉄心
ブロック及び押さえ板の間に放射状に挿入された間隔片
からなり、前記押さえ板によって軸方向に締めつけられ
一体化された固定子鉄心を備えた固定子であって、前記
押さえ板とその隣の鉄心ブロックとの間の前記間隔片の
間に周方向に細長い案内片を設け、この案内片が前記押
さえ板の間に半径方向の所定長さだけ一定の間隙長の間
隙を有してなるものとし、また、案内片の断面形状がL
字形であり、その一方の辺が押さえ板と平行し他方の辺
の先端と鉄心ブロックとの間に所定の間隙を有してなる
ものとし、また、 案内片の断面形状が対向する辺の長
さが異なるU字形であり、その一方の辺が押さえ板と平
行し他方の辺が鉄心ブロックとの間に所定の間隙を有し
てなるものとし、また、案内片の断面形状が対向する辺
が平行でその長さが異なる台形であり、一方の辺が押さ
え板と平行し他方の辺が鉄心ブロックとの間に所定の間
隙を有してなるものとする。
【0008】
【作用】この発明の構成において、押さえ板とその隣の
鉄心ブロックとの間の間隔片の間に周方向に細長い案内
片を設けて冷却風の流量を調節する風仕切板の機能を兼
用させるとともに、この案内片と押さえ板との間に半径
方向の所定長さだけ一定の間隙長の間隙を作ることによ
って、この間隙で冷却風が絞られて流速が上昇すること
から押さえ板の熱伝達率が向上する。案内片と鉄心ブロ
ックとの間の間隙の寸法を調整することによって押さえ
板と鉄心ブロックとの間を流れる冷却風の風量の調整が
可能である。
【0009】また、案内片の断面形状をL字形にし、そ
の一方の辺を押さえ板と平行にして前述の半径方向に所
定長さの間隙を確保するとともに、他方の辺の先端と鉄
心ブロックとの間に所定の間隙を設けて風仕切を兼用す
るための冷却風の調整を行う。また、案内片の断面形状
を対向する辺の長さが異なるU字形にするか、対向する
辺が平行でその長さが異なる台形にし、これらの一方の
辺を押さえ板と平行にして前述の半径方向に所定長さの
間隙を確保するとともに、他方の辺と鉄心ブロックとの
間に間隙を設けてこの部分の流体抵抗を間隙長と辺の長
さで調整可能にする。
【0010】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施例を示す固定子端部の断面図であ
り、図6と同じ部材については共通の参照符号を付して
詳しい説明を省略する。この図において、図6と異なる
点は図6の風仕切板13の代わりに案内片4を設けたこ
とである。案内片4は図示のように断面がL字形をして
いて、その一方の辺41が押さえ板11Aの面に所定の
間隙寸法を隔てて対向し、他の辺42の先端が鉄心ブロ
ック14に所定の間隙寸法を隔てて対向している。
【0011】図2は図1のA−A断面図である。この図
において、案内片4は辺42の断面と片41の端を鎖線
で示してある。図示のように案内片4は周方向に隣合う
間隔片12の間に渡って設けてあり、図2では冷却風1
02を遮断するように配置されいる。実際には図1から
明らかなように案内片4の両側の間隙を通って冷却風1
02は流れ外径側から出ていく。
【0012】図3は図1の案内片4近傍の拡大断面図で
ある。この図において、案内片4の辺41と押さえ板1
1Aとの間の間隙43の図の上下方向である半径方向長
さCの間はここを通る冷却風が絞られるために流速が大
きくなる。周知のように熱伝達係数は流速が大きいほど
大きいので、この間隙43の押さえ板11Aから冷却風
102に熱が伝達する際の熱伝達係数が大きくなり押さ
え板11Aの冷却効果が向上して押さえ板11Aの温度
上昇を抑制することになる。その結果、図6に示した押
さえ板11に細い溝を設けて渦電流損を低減しているの
に対して、押さえ板11Aでは温度上昇が抑制されるこ
とから渦電流損の低減策を講ずる必要がないので溝を省
略してある。
【0013】もう一方の辺42は鉄心ブロック14の面
に対して間隙44を介して直角に対向している。この間
隙は小さいほどこの部分での流体抵抗が大きくなる。案
内片4は図6、図7の風仕切板13の役割も兼務しなけ
ればならないから、間隙43だけでは間隔片12の中を
流れる冷却風102が少な過ぎる場合に間隙44の寸法
を調整することによって冷却風102の流入量を調整す
る。
【0014】図4はこの発明の第2の実施例を示す図3
と同じ位置の拡大断面図であり、案内片5は対向する辺
の長さが異なるU字形をしている。案内片5の図の左側
の辺51と押さえ板11Aとの間の間隙54は図3の間
隙43と基本的に同じである。辺52と鉄心ブロック1
4との間の間隙55の流体抵抗は間隙長に略反比例し辺
52の長さに略比例するから、図3の間隙44に比べて
流体抵抗の調整が容易である。すなわち、間隙44は冷
却風が流れる方向の寸法が小さいから流体抵抗を大きく
するためには間隙長をより小さくする必要があるが、余
り小さな間隙長を正確に設定するのは技術的に困難なの
で流体抵抗値が不正確になる。図4の場合、辺52の長
さを長くすることによって流体抵抗を大きくできるので
その値を正確に設定することができる。したがって、図
4は間隙52の大きな流体抵抗値を設定する必要のある
ときに採用する。
【0015】図5はこの発明の第3の実施例を示す図
3、図4と同じ位置の拡大断面図である。案内片6は対
向する2辺が平行な台形断面をしており、図4の案内片
5が板を折り曲げて成形した形状に対して棒状の案内片
6としたものであり、機能的には同じである。すなわ
ち、間隙61の間隙長とその長さを間隙54のそれと同
じにし、間隙62の間隙長とその長さを間隙55のそれ
と同じにすると実質的に同様の冷却風の流れと流体抵抗
になる。案内片5は板を折り曲げるから使用材料は少な
い。一方、案内片6はあらかじめ所定の断面形状の棒を
製作しておけば使用時には必要な長さに切断するだけで
よいので加工が容易であるという長所がある。これらの
いずれを採用するかは前述のようなそれぞれの長所、短
所及び他の諸要因を総合的に判断して選択することにな
る。
【0016】
【発明の効果】この発明は前述のように、押さえ板とそ
の隣の鉄心ブロックとの間の間隔片の間に周方向に細長
い案内片を設けてこの間隔片を流れる冷却風の風量を抑
制する風仕切板の機能を果たさせるとともに、この案内
片と押さえ板との間に半径方向の所定長さだけ一定の間
隙長の間隙を持たせることによって、この間隙部で冷却
風が絞られて流速が上昇することから押さえ板の熱伝達
係数が向上し、その結果、渦電流損による押さえ板の温
度上昇が低減することから、銅板製磁気シールドの設置
や細い溝を設けるなどの渦電流損を低減するための構成
が不要となり回転電機のコストダウンに資するという効
果が得られる。
【0017】また、案内片の断面形状をL字形にし、そ
の一方の辺を押さえ板と平行にして前述の半径方向の所
定長さの間隙を確保するとともに、他方の辺の先端と鉄
心ブロックとの間に所定の間隙を設けて冷却風の調整を
行うことにより、案内片は細長い板を折り曲げるだけで
よく製作が容易であるという効果が得られる。また、案
内片の断面形状を対向する辺の長さが異なるU字形にす
るか、対向する辺が平行でその長さが異なる台形にし、
一方の辺を押さえ板と平行にして前述の半径方向の所定
長さの間隙を確保するとともに、他方の辺と鉄心ブロッ
クとの間に間隙を設けてこの部分の流体抵抗を間隙長と
辺の長さで調整可能にすると、大きな流体抵抗が必要な
場合でも辺の長さを大きくすることで容易に適性な流体
抵抗を設定することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す固定子端部の断
面図
【図2】図1のA−A断面図
【図3】図1の拡大断面図
【図4】この発明の第2の実施例を示す図3と同じ位置
の拡大断面図
【図5】この発明の第3の実施例を示す図3と同じ位置
の拡大断面図
【図6】従来の火力用発電機端部の概略断面図
【図7】図6のB−B断面図
【符号の説明】
1 固定子 11 押さえ板 11A 押さえ板 12 間隔片 13 風仕切板 14 鉄心ブロック 15 間隔片 16 鉄心ブロック 17 間隔片 18 鉄心ブロック 4 案内片 41 辺 42 辺 43 間隙 44 間隙 5 案内片 51 辺 52 辺 54 間隙 55 間隙 6 案内片 61 間隙 62 間隙

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の鉄心ブロック、これらを軸方向に挟
    んで両端に設けられた押さえ板、これら鉄心ブロック及
    び押さえ板の間に放射状に挿入された間隔片からなり、
    前記押さえ板によって軸方向に締めつけられ一体化され
    た固定子鉄心を備えた固定子であって、前記押さえ板と
    その隣の鉄心ブロックとの間の前記間隔片の間に周方向
    に細長い案内片を設け、この案内片が前記押さえ板の間
    に半径方向の所定長さだけ一定の間隙長の間隙を有して
    なることを特徴とする回転電機の固定子。
  2. 【請求項2】案内片の断面形状がL字形であり、その一
    方の辺が押さえ板と平行し他方の辺の先端と鉄心ブロッ
    クとの間に所定の間隙を有してなることを特徴とする請
    求項1記載の回転電機の固定子。
  3. 【請求項3】案内片の断面形状が対向する辺の長さが異
    なるU字形であり、その一方の辺が押さえ板と平行し他
    方の辺が鉄心ブロックとの間に所定の間隙を有してなる
    ことを特徴とする請求項1記載の回転電機の固定子。
  4. 【請求項4】案内片の断面形状が対向する辺が平行でそ
    の長さが異なる台形であり、一方の辺が押さえ板と平行
    し他方の辺が鉄心ブロックとの間に所定の間隙を有して
    なることを特徴とする請求項1記載の回転電機の固定
    子。
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US7557475B2 (en) * 2006-08-28 2009-07-07 General Electric Company Methods and apparatus for cooling generators
US7808135B2 (en) * 2007-09-18 2010-10-05 General Electric Company Generator having a cooling flow bifurcation member and method for controlling a cooling flow

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