JP3434529B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は内部冷却装置を備えた回
転電機、特に固定子冷却ガスがファンで動圧を与えられ
た後にガス冷却器を通り、固定子鉄心及び鉄心端部に至
る通風経路を有する回転電機に関する。 【０００２】 【従来の技術】回転電機、特にタービン発電機等の大型
の回転電機は、電気的損失、機械的損失により固定子巻
線、固定子鉄心等の温度が上昇する。特に固定子鉄心端
部の温度上昇が顕著である。回転電機においてはこれら
の温度上昇部を冷却するため回転子に取り付けたファン
により発電機機内ガスを循環させ、ガス冷却器により冷
却している。以下図２を参照して従来の回転電機の冷却
方式を説明する。図２は特開昭53−29509 号で示されて
いる回転電機の断面図である。機内の冷却ガスはファン
９によって固定子端部に圧送され、固定子鉄心２、その
端部、及び回転子６の冷却を行う。その後、温まったガ
スは固定子鉄心２の排気セクションを通ってガス冷却器
11に至り、冷却された後ファン９に至る。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来の
冷却方式では、冷却器11で冷却された冷却ガスが、冷却
をおこなう固定子鉄心２部に到達する前にファン９を通
過し、ファン９によるロスのため冷却ガスの温度が上昇
してしまうという問題があった。また、ファン９の軸方
向機外側にはベアリング室の潤滑油が発電機機内へ侵入
することを防ぐ内側油切り15があるが、ファン９と前記
内側油切り15の間のセクションは冷却ガスの通風路では
ファン９への流入側になるため負圧となり、ベアリング
室の油を機内に引き込むという問題点があった。 【０００４】上記問題を解決する手段として、特開昭52
−15303 号で開示されている逆流冷却式回転電機が知ら
れているが、逆流式冷却回転電機は従来の冷却構造とは
違い、構造的に複雑であり、また固定子鉄心端部を冷却
する冷却ガスは固定子の他の部分を冷却した冷却ガスで
あるため既に温度が上昇しており冷却効率が良くないと
いう問題があった。 【０００５】そこで、本発明においては、冷却ガスの通
風路をファン９を通過したあとでガス冷却器11を通過す
るものとすることで発電機全体の冷却効果を高め、かつ
ファン９と内側油切り15の間のセクションを正圧にし、
かつガス冷却器11を通過した後の冷却ガスの通風路を固
定子鉄心２部を冷却する通風路と固定子鉄心端部を冷却
する通風路に並列に分岐させることにより固定子鉄心端
部の冷却効果を従来に劣らない冷却方式とする事を目的
とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では以下の様な冷却通風路を構成する回転電
機を提唱する。すなわち、本発明の回転電機は、冷却ガ
スを封入したケーシング内に配設され複数の半径方向冷
却通路を有する固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周側に
ガス空隙を介して回転可能に支持され、かつその軸端部
にファンを有する回転子と、前記ケーシング内の前記固
定子鉄心の端部側に配設されたガス冷却器と、前記ケー
シング内でかつ前記ガス冷却器と前記ファンとの間に設
けられ、前記ファンによって動圧を与えられた冷却ガス
を冷却器へ導く第１の通風路形成手段と、前記ガス冷却
器を通過した冷却ガスを固定子鉄心の半径方向冷却通路
へ導く第２の通風路形成手段と、同冷却ガスを、固定子
鉄心へ導くための通風路および前記固定子鉄心端部から
突出した固定子巻線へ導くための通風路を有する第３の
通風路形成手段と、前記固定子鉄心を冷却した冷却ガス
を、前記固定子巻線を冷却するガスと合流させることな
く前記ファンに導く第４の通風路形成手段とを設けた事
を特徴とする。 【０００７】 【作用】以上の様な冷却通風路を構成する事により、フ
ァンによって動圧を与えられた冷却ガスは発電機軸方向
機外側、すなわちベアリングブラケット及び内側油切り
のある方向に吹き出し、外側防風板とベアリングブラケ
ットとで囲まれたセクションを通過しガス冷却器に至
る。ガス冷却器で冷却された冷却ガスは、固定子鉄心部
の吸気セクションと、固定子鉄心端部と内側防風板とで
囲まれたセクションとに分かれて流入する。固定子鉄心
部の吸気セクションに流入した冷却ガスは、固定子鉄心
の吸気セクションの通風ダクトを通過し、固定子鉄心と
回転子との間のガス空隙を通過した後固定子鉄心の排気
セクションの通風ダクトを通過し、風導を通って内側防
風板と外側防風板とによって囲まれたセクションに入
り、ファンに至る。固定子鉄心端部と内側防風板とで囲
まれたセクションに流入した冷却ガスは、一部は回転子
に流入して回転子を冷却して前記固定子鉄心の排気セク
ションに合流し、他は固定子鉄心端部を冷却した後前記
固定子鉄心の排気セクションに合流する。すなわち、固
定子鉄心中央部及び固定子鉄心端部を冷却する冷却ガス
はファンを通過した後ガス冷却器を通過するため、従来
例の様にガス冷却器で冷却された冷却ガスが、冷却をお
こなう固定子鉄心部に到達する前にファンを通過しファ
ンのロスにより温度が上昇してしまうという事は無い。
また、ファンと内側油切りの間のセクションがファンか
らの流出側になるため正圧となるので、従来例の様にベ
アリング室の油を機内に引き込むという事は無い。さら
に、固定子鉄心端部を冷却する通風路を固定子鉄心部を
冷却する通風路と並列に設けた事により、従来例に比べ
固定子鉄心端部の冷却を引き下げる事は無い。 【０００８】 【実施例】図１を参照して本発明の一実施例を説明す
る。固定子ケーシング１内には、固定子鉄心２が配置さ
れ、この固定子鉄心２には冷却ガスが流通可能なように
複数個の半径方向通風ダクト３が軸方向に互いに間隔を
存して形成され、また固定子鉄心２の軸方向スロット
（図示せず）には固定子巻線４が挿入されている。前記
固定子鉄心２の内周部にはガス空隙５を介して回転子６
が回転可能に配設され、この回転子６は巻線を巻装する
鉄心部７と、ベアリングメタル16を介して回転可能に支
持する軸部８から構成され、この軸部８の端部近くに複
数個の羽根からなるファン９が形成され、前記軸部８と
鉄心部７と接合部には巻線部を保持するための保持環17
が設けられている。前記固定子ケーシング１の端部には
ベアリングブラケット10が設けられ、これにより固定子
端部および回転子端部が包囲され、前記ベアリングブラ
ケット10の内側の所定位置にガス冷却器11が配置固定さ
れている。ファン９とガス冷却器11との間にはファン９
から送られたガスが冷却器11に導かれるように外側防風
板12が設けられ、鉄心端部を冷却するガスと冷却後ファ
ンに流入するガスを仕切るために内側防風板13が設けら
れている。ガス冷却器11の出口側には部屋18を備え、部
屋18には固定子鉄心２部の吸気セクションを繋ぐために
通風路19が設けられ、また部室18には固定子鉄心２の端
部と内側防風板12とで囲まれたセクションを繋ぐために
通風路20が設けられている。固定子鉄心２部の吸気セク
ションと排気セクションとを仕切るために内側防風板13
が設けられており、固定子鉄心２の排気セクションと排
気セクション、および内側防風板12と外側防風板13とで
囲まれたセクションと排気セクションとを繋ぐために風
導14が設けられている。ベアリングブラケット10と回転
子６との間には、ベアリング室からの潤滑油が発電機機
内に侵入するのを防ぐ内側油切り15が設けられている。 【０００９】本実施例によれば、冷却通風路は以下の様
な構成になる。すなわち、ファン9によって動圧を与え
られた冷却ガスは発電機軸方向機外側、すなわちベアリ
ングブラケット10及び内側油切り15のある方向に吹き出
し、外側防風板12とベアリングブラケット10とで囲まれ
たセクションを通過してガス冷却器11に至る。ガス冷却
器11で冷却された冷却ガスは、通風路19を通って固定子
鉄心２の吸気セクションに流入する冷却ガスと、通風路
20を通って固定子鉄心２の端部と内側防風板13とで囲ま
れたセクションとに分かれる。固定子鉄心中央部の吸気
セクションに流入した冷却ガスは、固定子鉄心２の吸気
セクションの通風ダクト３を通過し、固定子鉄心３の排
気セクションの通風ダクト３を通過して固定子鉄心部を
冷却した後風導14を通って内側防風板13と外側防風板12
とによって囲まれたセクションに入り、ファン９に至
る。固定子鉄心２の端部と内側防風板13とで囲まれたセ
クションに流入した冷却ガスは、一部は回転子６の保持
環17から流入して回転子６を冷却して固定子鉄心２の排
気セクションに合流し、他は固定子鉄心２の端部を冷却
した後固定子鉄心２の排気セクションに合流する。 【００１０】以上の様な冷却通風路を構成する事によ
り、固定子鉄心２を冷却する冷却ガスはファン９を通過
した後ガス冷却器11を通過するため、従来の様にガス冷
却器11で冷却された冷却ガスが、冷却をおこなう固定子
鉄心２部に到達する前にファン９を通過しファン９のロ
スにより温度が上昇してしまうという事は無い。また、
ファン９と内側油切り15の間のセクションはファン９か
らの流出側にあるため正圧となり、従来の様にファン９
と内側油切り15の間のセクションがファン９への流入側
にあるため負圧となり、ベアリング室の油を発電機機内
に引き込むという事は無い。また、ガス冷却器11を通過
した後の冷却ガスの通風路を固定子鉄心２部を冷却する
通風路と固定子鉄心端部を冷却する通風路に並列に分岐
させたことにより、最も冷却を考慮する必要のある固定
子鉄心端部についても従来例に劣らない冷却効果を得ら
れる。 【００１１】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば冷
却ガスの通風路をファンを通過したあとでガス冷却器を
通過するものすることで発電機全体の冷却効果を高め、
かつファンと油切りの間のセクションを正圧にし、かつ
ガス冷却器を通過した後の冷却ガスの通風路を固定子鉄
心部を冷却する通風路と固定子鉄心端部を冷却する通風
路に並列に分岐させることにより、固定子鉄心端部の冷
却効果を従来例に劣らない冷却方式とすることができ
る。 【００１２】本発明により、発電機の冷却効果を高める
事が可能であるため発電機の小型軽量化がはかれる。ま
た、冷却効果が向上するので風量を減らす事ができ、風
損を減少させる事が出来るので発電機の効率を上昇させ
る事が可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の回転電機の冷却方式の一実施例を示す
断面図。 【図２】従来の回転電機の冷却方式を示す断面図。 【符号の説明】 １…ケーシング ２…固定子鉄心 ３…通風ダクト ４…固定子巻線 ５…ガス空隙 ６…回転子 ７…回転子鉄心部 ８…回転子軸部 ９…ファン 10…ベアリングブラケット 11…ガス冷却器 12…外側防風板 12ａ…防風板 13…内側防風板 14…風導 15…内側油切り 16…ベアリングメタル 17…保持環 18…部屋 19…通風路 20…通風路

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 冷却ガスを封入したケーシング内に配設
   され複数の半径方向冷却通路を有する固定子鉄心と、該
   固定子鉄心の内周側にガス空隙を介して回転可能に支持
   され、かつその軸端部にファンを有する回転子と、前記
   ケーシング内の前記固定子鉄心の端部側に配設されたガ
   ス冷却器と、前記ケーシング内でかつ前記ガス冷却器と
   前記ファンとの間に設けられ、前記ファンによって動圧
   を与えられた冷却ガスを冷却器へ導く第１の通風路形成
   手段と、前記ガス冷却器を通過した冷却ガスを固定子鉄
   心の半径方向冷却通路へ導く第２の通風路形成手段と、
   同冷却ガスを、固定子鉄心へ導くための通風路および前
   記固定子鉄心端部から突出した固定子巻線へ導くための
   通風路を有する第３の通風路形成手段と、前記固定子鉄
   心を冷却した冷却ガスを、前記固定子巻線を冷却するガ
   スと合流させることなく前記ファンに導く第４の通風路
   形成手段とを設けた事を特徴とする回転電機。