JP3453058B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents
回転電機の固定子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、特にタービン発
電機等の大容量の回転電機に適用される固定子の冷却構
造に関するものである。
電機等の大容量の回転電機に適用される固定子の冷却構
造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９、図１０は例えば実開昭５９−１６
７４５６号公報に示された従来のタービン発電機等の回
転電機における固定子を示すもので、図９は固定子端部
の構成を示す断面図、図１０は固定子鉄心の斜視図であ
る。図９、図１０において、１は多数のケイ素鋼板を積
層して構成した固定子鉄心、１ａはこの固定子鉄心の歯
部、１ｂは固定子鉄心の歯部以外の固定子鉄心部、２は
この固定子鉄心１の両端の軸方向外側に配設され、固定
子鉄心端部を保持するフィンガープレート、３はこのフ
ィンガープレート２の軸方向外側に配置された、一体リ
ングからなるクランパである。そして、上記固定子鉄心
１、フィンガープレート２、クランパ３は、鉄心を貫通
するコアボルト４と、鉄心スロット背部を貫通する絶縁
されたスルーボルト５により、均一にしかも強固に締め
付けられる。６は固定子鉄心１の軸方向スロット（図示
なし）に挿入された複数個の固定子巻線、６ａはこの固
定子巻線６が固定子鉄心１から軸方向外側へ延びた固定
子巻線端部を示している。なお、クランパ３には、固定
子端部の漏洩磁束を遮蔽するために、例えば特開昭５８
−１２７８３３号公報に示された、非磁性で高導電率金
属であるアルミニウムもしくはアルミニウム合金の一体
リングが採用される。
７４５６号公報に示された従来のタービン発電機等の回
転電機における固定子を示すもので、図９は固定子端部
の構成を示す断面図、図１０は固定子鉄心の斜視図であ
る。図９、図１０において、１は多数のケイ素鋼板を積
層して構成した固定子鉄心、１ａはこの固定子鉄心の歯
部、１ｂは固定子鉄心の歯部以外の固定子鉄心部、２は
この固定子鉄心１の両端の軸方向外側に配設され、固定
子鉄心端部を保持するフィンガープレート、３はこのフ
ィンガープレート２の軸方向外側に配置された、一体リ
ングからなるクランパである。そして、上記固定子鉄心
１、フィンガープレート２、クランパ３は、鉄心を貫通
するコアボルト４と、鉄心スロット背部を貫通する絶縁
されたスルーボルト５により、均一にしかも強固に締め
付けられる。６は固定子鉄心１の軸方向スロット（図示
なし）に挿入された複数個の固定子巻線、６ａはこの固
定子巻線６が固定子鉄心１から軸方向外側へ延びた固定
子巻線端部を示している。なお、クランパ３には、固定
子端部の漏洩磁束を遮蔽するために、例えば特開昭５８
−１２７８３３号公報に示された、非磁性で高導電率金
属であるアルミニウムもしくはアルミニウム合金の一体
リングが採用される。
【０００３】次に動作について説明する。回転電機の運
転時、回転子巻線端部（図示なし）および固定子巻線端
部６ａから発生する漏洩磁束の組み合わせによって、固
定子端部に垂直に進入する軸方向漏洩磁束が発生する。
この軸方向磁束は、クランパ３がない場合には、フィン
ガープレート２を通過して垂直方向に固定子鉄心積層板
１へ侵入する。ところが、固定子鉄心１はこの軸方向磁
束により誘起される渦電流を低減する方向（半径方向）
には積層されていないため、特に固定子鉄心端部１ｂに
おいて、渦電流が発生して非常に大きな損失が発生し、
過熱される。このため、温度上昇により、回転電機で得
られる定格容量が制限される場合がある。
転時、回転子巻線端部（図示なし）および固定子巻線端
部６ａから発生する漏洩磁束の組み合わせによって、固
定子端部に垂直に進入する軸方向漏洩磁束が発生する。
この軸方向磁束は、クランパ３がない場合には、フィン
ガープレート２を通過して垂直方向に固定子鉄心積層板
１へ侵入する。ところが、固定子鉄心１はこの軸方向磁
束により誘起される渦電流を低減する方向（半径方向）
には積層されていないため、特に固定子鉄心端部１ｂに
おいて、渦電流が発生して非常に大きな損失が発生し、
過熱される。このため、温度上昇により、回転電機で得
られる定格容量が制限される場合がある。
【０００４】そこで、前記の対処策として、高導電率金
属の一体リングからなるクランパ３を固定子鉄心端部に
設けることにより、クランパ３内で生じる渦電流で反作
用磁界を発生させることで、固定子鉄心端部１ｂへの軸
方向磁束の侵入を低減し、過熱を抑制する構造が適用さ
れている。なお、クランパ表面での渦電流は内周側に集
中する傾向があるため、内周側ほど損失が大きくなる。
このような理由により、従来高導電率金属の一体リング
からなるクランパが用いられているが、大容量の回転電
機では、固定子の軸方向端部に生じる漏洩磁束 が増加す
ることで、これに伴うクランパ自体の温度上昇が設計の
制約となっていた。そこで、固定子鉄心とフィンガープ
レートとクランパに軸方向に貫通する冷却ガス通路を形
成することによって、これらの部所における温度上昇を
抑制して回転電機の耐用性の向上を図る技術が開発さ
れ、すでにいくつかの通風冷却構造が提案されている。
属の一体リングからなるクランパ３を固定子鉄心端部に
設けることにより、クランパ３内で生じる渦電流で反作
用磁界を発生させることで、固定子鉄心端部１ｂへの軸
方向磁束の侵入を低減し、過熱を抑制する構造が適用さ
れている。なお、クランパ表面での渦電流は内周側に集
中する傾向があるため、内周側ほど損失が大きくなる。
このような理由により、従来高導電率金属の一体リング
からなるクランパが用いられているが、大容量の回転電
機では、固定子の軸方向端部に生じる漏洩磁束 が増加す
ることで、これに伴うクランパ自体の温度上昇が設計の
制約となっていた。そこで、固定子鉄心とフィンガープ
レートとクランパに軸方向に貫通する冷却ガス通路を形
成することによって、これらの部所における温度上昇を
抑制して回転電機の耐用性の向上を図る技術が開発さ
れ、すでにいくつかの通風冷却構造が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の通風冷却構造に
よれば、所期の目的はある程度達成されるが、まだ十分
な効果が期待できず、研究の余地が残されていた。
よれば、所期の目的はある程度達成されるが、まだ十分
な効果が期待できず、研究の余地が残されていた。
【０００６】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、より一層の冷却効果の向上と、
特に固定子鉄心端部を冷却するガスの温度が高温となる
タービン側において、クランパ内径側の冷却効果を増大
する冷却構造を得ることで、過熱を効果的に抑制し、回
転電機の信頼性及び耐久性の向上を図ることを目的とし
ている。
ためになされたもので、より一層の冷却効果の向上と、
特に固定子鉄心端部を冷却するガスの温度が高温となる
タービン側において、クランパ内径側の冷却効果を増大
する冷却構造を得ることで、過熱を効果的に抑制し、回
転電機の信頼性及び耐久性の向上を図ることを目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る回転電機の固定子は、フィンガープレートの半径方向
外周側から半径方向内周側へ冷却ガスを導く通風溝を設
けたものである。
る回転電機の固定子は、フィンガープレートの半径方向
外周側から半径方向内周側へ冷却ガスを導く通風溝を設
けたものである。
【０００８】この発明の請求項２に係る回転電機の固定
子は、クランパの軸方向通風穴を内径側に集中的に配置
したものである。
子は、クランパの軸方向通風穴を内径側に集中的に配置
したものである。
【０００９】この発明の請求項３に係る回転電機の固定
子は、クランパのフィンガープレート側の背面に半径方
向の放射状溝を設けたものである。
子は、クランパのフィンガープレート側の背面に半径方
向の放射状溝を設けたものである。
【００１０】この発明の請求項４に係る回転電機の固定
子は、クランパの内周側に半径方向の放射状スリットを
設けたものである。
子は、クランパの内周側に半径方向の放射状スリットを
設けたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１、図２に基づいて
説明する。図１は固定子鉄心１を、両端に設けられたフ
ィンガープレート２およびクランパ３で締め付けた大型
タービン発電機の固定子の一端部分を示す断面図、図２
はその固定子鉄心とフィンガープレートの接合状態を示
す斜視図である。図１、図２において、１は多数のケイ
素鋼板を積層して構成した固定子鉄心、２はこの固定子
鉄心１の軸方向外側に配設され、固定子鉄心端部を保持
するフィンガープレート、３はこのフィンガープレート
２の軸方向外側に配置された非磁性かつ高導電率金属の
一体リングからなるクランパである。そして、上記固定
子鉄心１、フィンガープレート２、クランパ３は、鉄心
を貫通するコアボルト４と、鉄心スロット背部を貫通す
る絶縁されたスルーボルト５により、均一に、しかも強
固に締め付けられる。６は固定子鉄心１の軸方向スロッ
ト（図示なし）に挿入された複数個の固定子巻線、６ａ
はこの固定子巻線６が固定子鉄心１から軸方向外側へ延
びた固定子巻線端部を示している。
説明する。図１は固定子鉄心１を、両端に設けられたフ
ィンガープレート２およびクランパ３で締め付けた大型
タービン発電機の固定子の一端部分を示す断面図、図２
はその固定子鉄心とフィンガープレートの接合状態を示
す斜視図である。図１、図２において、１は多数のケイ
素鋼板を積層して構成した固定子鉄心、２はこの固定子
鉄心１の軸方向外側に配設され、固定子鉄心端部を保持
するフィンガープレート、３はこのフィンガープレート
２の軸方向外側に配置された非磁性かつ高導電率金属の
一体リングからなるクランパである。そして、上記固定
子鉄心１、フィンガープレート２、クランパ３は、鉄心
を貫通するコアボルト４と、鉄心スロット背部を貫通す
る絶縁されたスルーボルト５により、均一に、しかも強
固に締め付けられる。６は固定子鉄心１の軸方向スロッ
ト（図示なし）に挿入された複数個の固定子巻線、６ａ
はこの固定子巻線６が固定子鉄心１から軸方向外側へ延
びた固定子巻線端部を示している。
【００１２】
次に、７ａは固定子鉄心１に設けられた複
数個の軸方向通風穴、７ｂは上記通風穴７ａの外方延長
上においてクランパ３に設けられた軸方向通風穴であ
り、７ｃは上記通風穴７ａ，７ｂの中間においてこれら
の各穴と連通してフィンガープレート２の軸方向に設け
られた穴部である。そして、これら軸方向の通風穴７
ａ，７ｂと穴部７ｃによって、軸方向に貫通する冷却ガ
スの通路を形成されており、更にフィンガープレート２
に、該フィンガープレート２の前記通風穴７ｃと交叉す
るように半径方向の通風溝８を設けている。この通風溝
８に半径方向外周側から半径方向内周側へ冷温の冷却ガ
スを通風することで、通風量の増加が可能となり、クラ
ンパ３の冷却効果がさらに向上する。特に、軸方向通風
冷却において、固定子鉄心端部を冷却するガスの温度が
高温となるタービン側においては、タービン側の半径方
向からの冷温冷却ガスが軸方向からの高温冷却ガスと混
合することで、冷却ガスの温度を低減することができ、
冷却効果が格段に向上するものとなる。
数個の軸方向通風穴、７ｂは上記通風穴７ａの外方延長
上においてクランパ３に設けられた軸方向通風穴であ
り、７ｃは上記通風穴７ａ，７ｂの中間においてこれら
の各穴と連通してフィンガープレート２の軸方向に設け
られた穴部である。そして、これら軸方向の通風穴７
ａ，７ｂと穴部７ｃによって、軸方向に貫通する冷却ガ
スの通路を形成されており、更にフィンガープレート２
に、該フィンガープレート２の前記通風穴７ｃと交叉す
るように半径方向の通風溝８を設けている。この通風溝
８に半径方向外周側から半径方向内周側へ冷温の冷却ガ
スを通風することで、通風量の増加が可能となり、クラ
ンパ３の冷却効果がさらに向上する。特に、軸方向通風
冷却において、固定子鉄心端部を冷却するガスの温度が
高温となるタービン側においては、タービン側の半径方
向からの冷温冷却ガスが軸方向からの高温冷却ガスと混
合することで、冷却ガスの温度を低減することができ、
冷却効果が格段に向上するものとなる。
【００１３】実施の形態２． 図３
は本発明の実施の形態２を示す断面図であり、図４
は斜視図である。上記実施の形態１では、フィンガープ
レート２の半径方向に通風溝８を設けて、当該通風溝８
に半径方向外周側から半径方向内周側へ冷温冷却ガスを
通風することで、通風量を増加させる場合について述べ
たが、この種の回転電機においては、軸方向磁束によ
り、クランパ表面に発生する渦電流は、鎖交密度の大き
な内径側で密になり、内径側は外径側と比較して渦電流
による発生損失が大きい傾向があるため、本実施形態２
では、図３および図４に示すように、クランパ３の複数
の軸方向通風穴７ｂを内径側に集中的に配置するように
したものであり、こうすることで、特に固定子鉄心端部
を冷却するガスの温度が高温となるタービン側において
は、クランパ内径側の冷却を増大する効果があり、回転
電機の信頼性、耐用性の向上を図ることができる。
は斜視図である。上記実施の形態１では、フィンガープ
レート２の半径方向に通風溝８を設けて、当該通風溝８
に半径方向外周側から半径方向内周側へ冷温冷却ガスを
通風することで、通風量を増加させる場合について述べ
たが、この種の回転電機においては、軸方向磁束によ
り、クランパ表面に発生する渦電流は、鎖交密度の大き
な内径側で密になり、内径側は外径側と比較して渦電流
による発生損失が大きい傾向があるため、本実施形態２
では、図３および図４に示すように、クランパ３の複数
の軸方向通風穴７ｂを内径側に集中的に配置するように
したものであり、こうすることで、特に固定子鉄心端部
を冷却するガスの温度が高温となるタービン側において
は、クランパ内径側の冷却を増大する効果があり、回転
電機の信頼性、耐用性の向上を図ることができる。
【００１４】実施の形態３．
次に、図５、図６は本発明の実施の形態３を示す断面図
と斜視図である。上記実施の形態１および実施の形態２
では、フィンガープレート２の半径方向に通風溝８を設
けて、この通風溝８に半径方向外周側から半径方向内周
側へ冷却ガスを通風することで、通風量を増加させる場
合について述べたが、本実施形態５では、図５および図
６に示すように、クランパ３のフィンガープレート２側
の背面に半径方向へ通風用放射状溝９を複数個配置する
ようにしたものであり、こうすることで、クランパ３と
冷却ガスの接触面積が増大し、特に固定子鉄心端部を冷
却するガスの温度が高温となるタービン側においては、
クランパ内径側の冷却を増大する効果があり、回転電機
の信頼性、耐用性の向上を図ることができる。
と斜視図である。上記実施の形態１および実施の形態２
では、フィンガープレート２の半径方向に通風溝８を設
けて、この通風溝８に半径方向外周側から半径方向内周
側へ冷却ガスを通風することで、通風量を増加させる場
合について述べたが、本実施形態５では、図５および図
６に示すように、クランパ３のフィンガープレート２側
の背面に半径方向へ通風用放射状溝９を複数個配置する
ようにしたものであり、こうすることで、クランパ３と
冷却ガスの接触面積が増大し、特に固定子鉄心端部を冷
却するガスの温度が高温となるタービン側においては、
クランパ内径側の冷却を増大する効果があり、回転電機
の信頼性、耐用性の向上を図ることができる。
【００１５】実施の形態４．図７、図８
は本発明の実施の形態４を示すもので、図７
は固定子の一端部分を示す断面図、図８は固定子鉄心と
フィンガープレートとクランパの詳細斜視図である。上
記実施の形態１〜実施の形態３では、フィンガープレー
ト２の半径方向に通風溝８を設けて、この通風溝８に半
径方向外周側から半径方向内周側へ冷却ガスを通風する
ことで、通風量を増加させる場合について述べたが、本
実施形態４では、図７および図８に示すように、クラン
パ３の内径側に半径方向への放射状のスリット１０を複
数個設け、前記通風溝８や放射状溝９からクランパ３の
内径側スリット１０へ冷却ガスを導くことで、特に固定
子鉄心端部を冷却するガスの温度が高温となるタービン
側のクランパ３において、最も温度上昇の懸念される内
径側３ａを集中的に冷却する構造にすることができ、さ
らに、回転電機の信頼性、耐用性が向上する効果が得ら
れる。
は固定子の一端部分を示す断面図、図８は固定子鉄心と
フィンガープレートとクランパの詳細斜視図である。上
記実施の形態１〜実施の形態３では、フィンガープレー
ト２の半径方向に通風溝８を設けて、この通風溝８に半
径方向外周側から半径方向内周側へ冷却ガスを通風する
ことで、通風量を増加させる場合について述べたが、本
実施形態４では、図７および図８に示すように、クラン
パ３の内径側に半径方向への放射状のスリット１０を複
数個設け、前記通風溝８や放射状溝９からクランパ３の
内径側スリット１０へ冷却ガスを導くことで、特に固定
子鉄心端部を冷却するガスの温度が高温となるタービン
側のクランパ３において、最も温度上昇の懸念される内
径側３ａを集中的に冷却する構造にすることができ、さ
らに、回転電機の信頼性、耐用性が向上する効果が得ら
れる。
【００１６】
【発明の効果】この発明の請求項１に係る回転電機の固
定子によれば、フィンガープレートに半径方向の通風溝
を設け、この通風溝に半径方向の外径側から内径側へ冷
温の冷却ガスを通風するようにすることで、通風量の増
加と共に、上記軸方向の高温ガスと混合して当該冷却ガ
ス温度を低減し、より一層冷却効果が向上する。
定子によれば、フィンガープレートに半径方向の通風溝
を設け、この通風溝に半径方向の外径側から内径側へ冷
温の冷却ガスを通風するようにすることで、通風量の増
加と共に、上記軸方向の高温ガスと混合して当該冷却ガ
ス温度を低減し、より一層冷却効果が向上する。
【００１７】この発明の請求項２に係る回転電機の固定
子によれば、クランパの複数の軸方向通風穴を内径側に
集中して配置することで、特に固定子鉄心端部を冷却す
るガスの温度が高温となるタービン側において、クラン
パ内径側の冷却を増大させるという効果がある。
子によれば、クランパの複数の軸方向通風穴を内径側に
集中して配置することで、特に固定子鉄心端部を冷却す
るガスの温度が高温となるタービン側において、クラン
パ内径側の冷却を増大させるという効果がある。
【００１８】この発明の請求項３に係る回転電機の固定
子によれば、クランパの背面に半径方向の通風用放射状
溝を複数個配置したので、クランパと冷却ガスの接触面
積が増大し、特に固定子鉄心端部を冷却するガスの温度
が高温となるタービン側において、クランパ内径側の冷
却を促進させるという効果がある。
子によれば、クランパの背面に半径方向の通風用放射状
溝を複数個配置したので、クランパと冷却ガスの接触面
積が増大し、特に固定子鉄心端部を冷却するガスの温度
が高温となるタービン側において、クランパ内径側の冷
却を促進させるという効果がある。
【００１９】この発明の請求項４に係る回転電機の固定
子によれば、クランパの内径側に半径方向への放射状の
スリットを複数個設け、このクランパの内径側スリット
へ冷却ガスを導くようにしたので、特に固定子鉄心端部
を冷却するガスの温度が高温となるタービン側のクラン
パにおいて、最も温度上昇が懸念される内径側を集中的
に冷却できる効果がある。
子によれば、クランパの内径側に半径方向への放射状の
スリットを複数個設け、このクランパの内径側スリット
へ冷却ガスを導くようにしたので、特に固定子鉄心端部
を冷却するガスの温度が高温となるタービン側のクラン
パにおいて、最も温度上昇が懸念される内径側を集中的
に冷却できる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１を示す固定子の一端
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１における固定子鉄心
とフィンガープレートの接合状態を示す斜視図である。
とフィンガープレートの接合状態を示す斜視図である。
【図３】 この発明の実施の形態２を示す固定子の一端
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２における固定子鉄心
とフィンガープレート部の詳細斜視図である。
とフィンガープレート部の詳細斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態３を示す固定子の一端
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態３における固定子鉄心
とフィンガープレート部の詳細斜視図である。
とフィンガープレート部の詳細斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態４を示す固定子の一端
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態４の要部の詳細を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図９】 従来の回転電機の固定子の一端部分を示す断
面図である。
面図である。
【図１０】 従来の回転電機の固定子の一部を示す斜視
図である。
図である。
１ 固定子鉄心、２ フィンガープレート、３ クラン
パ、６ 固定子巻線、７ 冷却通路、７ａ，７ｂ 通風
穴、７ｃ 穴部、８ 通風溝、９ 放射状溝、１０ ス
リット、１１ フィン。
パ、６ 固定子巻線、７ 冷却通路、７ａ，７ｂ 通風
穴、７ｃ 穴部、８ 通風溝、９ 放射状溝、１０ ス
リット、１１ フィン。
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フロントページの続き
(56)参考文献 実開 平４−72848（ＪＰ，Ｕ)
実開 平４−72849（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭50−150702（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭60−135044（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 1/20
H02K 5/18
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼板を積層した固定子鉄心、この固定子
鉄心の両端部に配置されて当該固定子鉄心を両側から押
しつけるフィンガープレート、このフィンガープレート
の軸方向外側に配置されたクランパを有し、これらに軸
方向に貫通する冷却通路を形成してなる回転電機の固定
子において、上記フィンガープレートに設けた軸方向穴
部と交叉するように該フィンガープレートの半径方向外
周側から半径方向内周側へ冷却ガスを導く通風溝を設け
たことを特徴とする回転電機の固定子。 - 【請求項２】 クランパの軸方向通風穴を内径側に集中
的に配置したことを特徴とする請求項１に記載の回転電
機の固定子。 - 【請求項３】 クランパのフィンガープレート側の背面
に半径方向の放射状溝を設けたことを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の回転電機の固定子。 - 【請求項４】 クランパの内周側に半径方向の放射状ス
リットを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３
のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05492798A JP3453058B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 回転電機の固定子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05492798A JP3453058B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 回転電機の固定子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11252830A JPH11252830A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3453058B2 true JP3453058B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=12984263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05492798A Expired - Lifetime JP3453058B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 回転電機の固定子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453058B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005168109A (ja) * | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機 |
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1998
- 1998-03-06 JP JP05492798A patent/JP3453058B2/ja not_active Expired - Lifetime
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