JP3464805B2 - 発電機 - Google Patents

発電機

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JP3464805B2
JP3464805B2 JP08691993A JP8691993A JP3464805B2 JP 3464805 B2 JP3464805 B2 JP 3464805B2 JP 08691993 A JP08691993 A JP 08691993A JP 8691993 A JP8691993 A JP 8691993A JP 3464805 B2 JP3464805 B2 JP 3464805B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エアギャップ用バッフ
ル組立体を有する回転電機に関し、特に、着脱自在なエ
アギャップ用バッフルリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】タービン発電機のような大型回転電機で
は周知のように通常運転中に熱が発生する。回転電機を
所望の温度限度内における運転状態に保つため、冷却ガ
ス、例えば水素が回転電機中へ強制的に通風されて発生
した熱を運び去る。大抵の大型タービン発電機の設計で
は、運転中の回転電機の温度を許容範囲内に維持する冷
却ガスの適切な循環を確保するのに必要なブロワ組立
体、熱交換器及び通風路が設けられている。回転子巻
線、固定子コア及び固定子コイルの領域を低温状態に維
持するため、これら領域の通風路内へガスが送り込まれ
る。
【０００３】内部冷却式発電機では、両端から回転子に
到達したガスは、回転子の軸方向真ん中の箇所でエアギ
ャップに流入し、次いで回転子の一方の端部のブロワに
進み、ここで再循環される。内部冷却式固定子コイル
は、一端部でガスを受入れ、他端においてブロワ内に排
気する。固定子コアの冷却は、ガスをコア内の穴を通っ
て軸方向に流すか、或いは、ガスをコアの半径方向ベン
ト又はガス抜き穴を通って外周部から内周部に半径方向
に流すことにより実施できる。例外なく、これら流路に
対するガスのバイパス及びエアギャップ内へのガスの直
接流入が防止されるべきである。これは、発電機の一端
部に設けられているエアギャップ用バリヤにより達成さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】典型例では、エアギャ
ップ用バッフル組立体は、発電機の励磁機側端部内で発
電機固定子に固定される。かかるエアギャップ用バッフ
ル組立体の例としては、米国特許第４，１１８，６４５
号、第４，３１５，１７３号及び第４，６５４，５５０
号が挙げられる。これら米国特許は本出願人に譲渡され
ており、これら米国特許の開示内容を本明細書の一部を
形成するものとして引用する。典型例では、これらバッ
フル組立体は、取付け手順を長引かせる二以上の構成要
素を含む。これについては例えば図９を参照されたい。
加うるに、従来設計の中には、第１のリング又は部材が
端部領域において固定子コアに固定され、着脱自在な要
素が外側リングにボルト留めされた二部品構成のものが
ある。典型的には、これら従来型設計例に関し、回転子
を取り外すためには、回転子の取付け又は取外しに先立
って、バッフル組立体の構成部品のうち一又は二以上を
取り外す必要がある。それ故、これら従来例の着脱方式
では、回転子を発電機コア内に挿入したり、或いはこれ
から取り外す度に時間の掛かる手順が必要になることが
多い。さらに、回転子の取外し中に定位置に在る状態を
保つエアギャップ用バッフル組立体のうち一又は二以上
のセグメントが損傷してこれらセグメントの修理と交換
の両方又はいずれか一方を行わなければならなくなるこ
とは珍しくはない。
【０００５】かくして、回転子の取付け取外しが容易に
なるよう固定子コアに着脱自在に固定できる構成が簡単
なエアギャップ用バッフル組立体が要望されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的及び他の目的は
本発明に係る発電機、即ち、全体として円筒形の固定子
コアが複数の軸方向スロットを備え、各スロットには固
定子コアから軸方向に延びるエンドターンを含む固定子
巻線が納められ、各スロットが固定子巻線をスロット内
に固定するために軸方向に挿入したウエッジを有し、ウ
エッジがスロットから外方に延びる横方向部材を含み、
固定子コアが軸方向に貫通するボアを有し、全体として
円筒形の回転子が固定子コアの軸方向ボア内に回転自在
に取り付けられると共に固定子コアから半径方向に隔置
されて回転子と固定子コアの間に軸方向エアギャップを
形成する発電機において、エアギャップを介する冷却ガ
スの流れを規制するエアギャップ用バッフルリングが、
ウエッジの横方向部材に当接する第１の環状リング要
素、第２の環状リング要素、及び第１と第２の環状リン
グ要素間に設けられた環状シール材より成り、環状シー
ル材は第１及び第２のリング要素の内径よりも小さな内
径を有し、固定子コアに固着されエアギャップ内に延び
る延長部を備えたフィンガープレートをさらに備え、エ
アギャップ用バッフルリングはフィンガープレートに取
外し自在に固定されるためエアギャップ用バッフルリン
グの固定子コアへの取り付けが容易であることを特徴と
する発電機により達成される。
【０００７】好ましくは、エアギャップ用バッフルリン
グは、二つの１８０°弧状セグメントで構成され、これ
ら１８０°弧状セグメントは分解状態では回転子上を通
過するようになっていて、エアギャップ用バッフルリン
グの取付けに当たり、回転子の取外しが不要になってい
る。
【０００８】本発明の他の種々の目的、構成上の特徴及
び利点は添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読む
と一層明らかになろう。
【０００９】
【実施例】今図面を詳細に参照すると（図中、同一の符
号は同一の部分を示している）、図１は、回転子１６が
ボア１７（図２参照）内で軸受１８に回転自在に取り付
けられている固定子コア１３を含む典型的な回転電機１
０、例えば大型タービン発電機の部分横断面図である。
固定子コアは典型的には複数の薄い積層板（図示せず）
で構成され、これら積層板は、これらに設けられている
穴を貫通する細長い長さ方向ボルト１９によって互いに
固定される。典型例では、固定子コア１３の剛性的な相
互圧締めを容易にするためエンドプレート２２及びフィ
ンガプレート２３が用いられる。固定子コア１３に沿っ
て軸方向に延びるスロット（図示せず）内に収納された
状態で固定子コア巻線２６が通っている。固定子コアの
端部領域では、巻線は固定子コアを貫通して突出し、発
電機にとり必要な電気接続部となっている。全体的に円
筒形の回転子１６と固定子コア１３のボア１７の間に形
成されていて発電機１０の軸方向に延びる半径方向のス
ペースを、エアギャップ３２という。
【００１０】本発明のエアギャップ用バッフルリング３
５が固定子コアに締結されて、エアギャップ領域３２内
に通じる開口部を制限している。エアギャップ用バッフ
ルリング３５は、冷却ガス、例えば水素がエアギャップ
３２の通過前に発電機の固定子１３、固定子コイル２６
及び回転子１６を通って循環するようにするために設け
られている。典型的には、冷却ガスは発電機１０の励磁
機側端部２９に高圧状態で送られ、エアギャップ用バッ
フルリングは、この高圧域を低圧域であるエアギャップ
領域から隔離するのに用いられる。このようにすると、
高圧ガスが発電機内の全構成部品を通って流れ、これら
の適当な冷却が確実に得られる。また、巻線（図示せ
ず）が回転子１６内に設けられ、巻線の端部は回転子保
持環３８によって回転子に固定されている。
【００１１】図２の拡大図に一層詳細に示されているよ
うに、フィンガープレート２３（典型的な大型回転電機
では、８つまたは９つのフィンガープレートが使用され
る）は、固定子コアの領域から回転子本体に向って、か
くしてエアギャップ３２内へ半径方向に延びる延長部又
はラグ４１を有している。さらに、巻線２６を固定子コ
ア領域内に固定するのに用いられる固定子コア用ウエッ
ジ４４が、固定子コアからフィンガープレート延長部４
１に向って軸方向に延び、シールリング３５に当接して
いる。本発明のエアギャップ用バッフルリング３５はフ
ィンガープレート延長部に着脱自在に固定され、ネジ付
きスタッド６５が、エアギャップ用バッフルリングの取
付けのためにフィンガープレート延長部を貫通してい
る。
【００１２】次に、特に図３〜図６を参照して、タービ
ン発電機１０内におけるエアギャップ用バッフルリング
３５の組立につき詳細に説明する。好ましくは、エアギ
ャップ用バッフルリングは２つの複合リング４７で構成
され、これら複合リングの間にシール材５０がサンドイ
ッチされ、複合リングはこれにより接合されて単一リン
グの状態になっている。シール材は、回転子保持環３８
とエアギャップ用バッフルリング３５が擦れ合った場合
に、回転子１６の保持リングにすじを付けたり、或いは
これを過熱するのではなく、摩耗する材料、例えばフル
オロカーボンポリマ（一例として、テフロン（登録商
標））であるのが好ましい。シール材５０の各側にクラ
ンプされる第１及び第２のリング要素は好ましくは、ガ
ラスエポキシ又は他の適当な非金属複合材料の構造部材
である。
【００１３】好ましくは、エアギャップ用バッフルリン
グ３５は、回転子１６が定位置に在るときに、保持環３
８の周りに組立てできる２つの１８０°の円弧のセグメ
ント５３ａ、５３ｂで構成される。２つのセグメントの
一方の側５６はピン留めされ、他方の側５９はウエッジ
６２を受け入れるようテーパしている。ウエッジ６２
は、エアギャップ３２内に延びていて、エアギャップ用
バッフルリング３５を回転子及び固定子コアの軸方向中
心線に対して位置決めする多数のフィンガープレート突
起部４１（又はタブ延長部）と半径方向に接触するまで
リングをそのままの状態で広げるのに用いられる。本発
明のエアギャップ用バッフルリングが定位置に在る状態
でこれを広げると、バッフルリングはフィンガープレー
トのタブ延長部４１の内周部と緊密な半径方向連結関係
をなし、その機械加工面６３にしっかりと当接する。リ
ング３５は好ましくは、ステンレス鋼製のスタッド６５
によって定位置に保持され、スタッド６５はリングに設
けられている軸方向穴を貫通してタブ延長部から軸方向
に突出している。リング３５をタブ延長部の機械加工面
に押し付けるよう非金属ナット６８をスタッドに螺着す
る。これらナットのうち一つ（図５及び図６参照）は割
りウエッジ６２に圧接し、このウエッジ６２はリングを
拡張させて組立体の一体部分としての状態を保つ。エア
ギャップ用バッフルリングが定位置に在る状態では、テ
フロン（登録商標）製シールリング５０は回転子保持環
３８と所定のクリアランス又は隙間を形成するよう固定
子コア１３のボア１７と同心状のボアを有している。
【００１４】好ましくは、エアギャップ３２の密封は、
固定子コイルのウエッジ用スロットからシールリングへ
軸方向外方に延びる固定子コイルスロット用Ｔ字形ウエ
ッジ４４によって完全になる。これらウエッジ４４は、
図２に示すようにシールリングとのクリアランスギャッ
プ７１が本質的には零になるよう位置決めされる。これ
らウエッジはコアの内周部に密着し、かくして各ウエッ
ジの側部に設けられている半円形の溝によって形成され
る穴の中にシリコンゴムのシーラント７４を注入するこ
とにより、隣り合うウエッジ４４間に気密シールが形成
される。同様にシールを、フィンガープレートのタブ延
長部４１の各側でウエッジ間に構成するのがよい。
【００１５】本発明のバッフルリング３５を発電機コア
内に取り付けるため、好ましくは以下の手順からなる方
法を実施する。エアギャップ用バッフルリングを構成す
る２つの１８０°セグメント５３ａ、５３ｂを、フィン
ガープレート延長部又はラグ４１から軸方向に延びるス
テンレス鋼製スタッド６５に取り付ける。リング拡張ウ
エッジ６２を装着する。バッフルリングの外周部７７が
実質的に全てのフィンガープレートのラグと接触するま
でウエッジをバッフルリング３５の２つのセグメントの
間に押し込む。例えば、発電機コア組立体内に８つのフ
ィンガープレート２３が存在する場合、好ましくはバッ
フルリングを８つの全てのフィンガープレートのラグ４
１に接触させるものとする。かくしてバッフルリングが
定位置の状態で、ナット６８を割りウエッジ６２の背後
でスタッドのネジ付き部分に螺着させ、トルクを加えて
適所に進め、一杯に拡張したリング３５が全てのラグに
接触するようにする。このようにして拡張ウエッジを固
定すると、残りのナット６８をフィンガープレート延長
部４１の残部のステンレス鋼製スタッドに装着する。
【図面の簡単な説明】
【図１】大型回転電機、例えばタービン発電機の部分横
断面図である。
【図２】本発明の装置を取り付けた状態で示すコア領域
の励磁機側端部の拡大図である。
【図３】発電機の励磁機側端部から見た本発明のエアギ
ャップ用バッフルリングの図である。
【図４】本発明の装置を発電機コアに取り付ける手段の
略図である。
【図５】本発明の装置を発電機コアに取り付ける手段の
略図である。
【図６】本発明の装置を発電機コアに取り付ける手段の
略図である。
【図７】コア内に挿入されたウエッジへの本発明の取付
け状態を示すコアの弧状断面図である。
【図８】コア内に挿入されたウエッジへの本発明の取付
け状態を示すコアの弧状断面図である。
【図９】典型的な従来型エアギャップ用バッフルリング
組立体の略図である。
【符号の説明】
１０ 回転電機 １３ 固定子コア １６ 回転子 １８ 軸受 ２２ エンドプレート ２３ フィンガープレート ２６ 固定子巻線 ３２ エアギャップ ３５ エアギャップ用バッフルリング ３８ 回転子保持環 ４１ フィンガープレート延長部又はラグ ４４ Ｔ字形ウエッジ ４７ 複合リング ５０ シール材 ６２ 割りウエッジ ６８ ナット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハリー スチュワート ロー ジュニア アメリカ合衆国 フロリダ州 カッセル ベリー ノッディングパインズウェイ 1069 (56)参考文献 特開 昭53−126103（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−53240（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−182648（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4315173（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 1/06 H02K 1/20 H02K 1/32

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 全体として円筒形の固定子コアが複数の
    軸方向スロットを備え、各スロットには固定子コアから
    軸方向に延びるエンドターンを含む固定子巻線が納めら
    れ、各スロットが固定子巻線をスロット内に固定するた
    めに軸方向に挿入したウエッジを有し、ウエッジがスロ
    ットから外方に延びる横方向部材を含み、固定子コアが
    軸方向に貫通するボアを有し、全体として円筒形の回転
    子が固定子コアの軸方向ボア内に回転自在に取り付けら
    れると共に固定子コアから半径方向に隔置されて回転子
    と固定子コアの間に軸方向エアギャップを形成する発電
    機において、エアギャップを介する冷却ガスの流れを規
    制するエアギャップ用バッフルリングが、ウエッジの横
    方向部材に当接する第１の環状リング要素、第２の環状
    リング要素、及び第１と第２の環状リング要素間に設け
    られた環状シール材より成り、環状シール材は第１及び
    第２のリング要素の内径よりも小さな内径を有し、固定
    子コアに固着されエアギャップ内に延びる延長部を備え
    たフィンガープレートをさらに備え、エアギャップ用バ
    ッフルリングはフィンガープレートに取外し自在に固定
    されるためエアギャップ用バッフルリングの固定子コア
    への取り付けが容易であることを特徴とする発電機。
  2. 【請求項２】 環状シール材は、フルオロカーボンポリ
    マで構成されていることを特徴とする請求項１の発電
    機。
  3. 【請求項３】 エアギャップ用バッフルリングは、少な
    くとも２つの弧状セグメントで構成され、弧状セグメン
    トは分解状態では回転子上を通過するようになっている
    ことを特徴とする請求項１又は２の発電機。
  4. 【請求項４】 ８つのフィンガープレートが固定子コア
    に取り付けられていることを特徴とする請求項３の発電
    機。
JP08691993A 1992-03-23 1993-03-23 発電機 Expired - Lifetime JP3464805B2 (ja)

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US07/856,419 US5177385A (en) 1992-03-23 1992-03-23 Air gap baffle ring for a dynamoelectric machine
US07/856419 1992-03-23

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JPH0638411A JPH0638411A (ja) 1994-02-10
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EP (1) EP0562534B1 (ja)
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KR (1) KR100269999B1 (ja)
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