JP4857874B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は回転電機に係り、特に、機内を冷却するための冷却媒体が流れる通風路に冷却器が配置されているものに好適な回転電機に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine, and more particularly, to a rotary electric machine suitable for one in which a cooler is arranged in a ventilation path through which a cooling medium for cooling the inside of the machine flows.
冷却媒体を冷却する冷却器を備えた回転電機の例として、例えば国際公開第01/
018943号パンフレットに記載されたものが知られている。
As an example of a rotating electrical machine provided with a cooler for cooling a cooling medium, for example, International Publication No. 01 /
One described in the pamphlet of No. 018943 is known.
この公報に記載されている回転電機においては、回転電機上方あるいは下方に冷却器及び通風路を設け、回転電機機内における発熱により温度上昇した冷却媒体を、通風路を介して冷却器に導いて冷却している。 In the rotating electrical machine described in this publication, a cooler and a ventilation path are provided above or below the rotating electrical machine, and a cooling medium whose temperature is increased by heat generation in the rotating electrical machine is guided to the cooler via the ventilation path and cooled. is doing.
冷却器を有する回転電機においては、通風路は機内の冷却媒体を流通させるために機内の通風セクション間を繋ぐ役割を果たし、通風セクション内では冷却媒体は径方向及び周方向に流通している。 In a rotating electrical machine having a cooler, a ventilation path plays a role of connecting between ventilation sections in the machine in order to circulate the cooling medium in the machine, and the cooling medium circulates in a radial direction and a circumferential direction in the ventilation section.
ところで、回転電機内に冷却媒体の流通が妨げられた部分ができると、その箇所が局所的に高温となり損傷などに至る可能性がある。従って、通風路及び冷却器は、通風セクションでの冷却媒体の流通を妨げないように配置する必要がある。 By the way, if there is a part in the rotating electrical machine where the flow of the cooling medium is hindered, the part may become locally hot and may be damaged. Therefore, it is necessary to arrange the ventilation path and the cooler so as not to disturb the flow of the cooling medium in the ventilation section.
図16及び図17には、通風セクションでの冷却媒体の流通を妨げないように通風路及び冷却器を配置した一例として、回転電機の下方に冷却器及び通風路を設けた回転電機を示す。 16 and 17 show a rotating electrical machine in which a cooling device and a ventilation path are provided below the rotating electrical machine as an example in which the ventilation path and the cooling device are arranged so as not to disturb the flow of the cooling medium in the ventilation section.
該図において、1は固定子枠であり、この固定子枠1内には回転子巻線が施された回転子鉄心(図示せず)と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に複数の通風ダクトが設けられていると共に固定子巻線が施された固定子鉄心2が収納配置されている。そして、固定子枠1内に冷却媒体を封入して熱源である固定子鉄心2及び回転子鉄心等に流し、これら固定子鉄心2及び回転子鉄心等を冷却して温められた冷却媒体を、回転電機の下方である固定子鉄心2下部の固定子枠1内で、かつ、軸方向に3箇所設けられている冷却器3によって冷却した後、基礎ピット4に設けられている通風路5を通して再び固定子鉄心2及び回転子鉄心等に送るようにしている。 In the figure, reference numeral 1 denotes a stator frame. A rotor core (not shown) provided with a rotor winding is disposed in the stator frame 1, and the rotor core is opposed to the rotor core via an air gap. In addition, a plurality of ventilation ducts are provided in the radial direction, and the stator core 2 on which the stator winding is applied is accommodated. Then, a cooling medium is enclosed in the stator frame 1 and flows into the stator core 2 and the rotor core, which are heat sources, and the cooling medium heated by cooling the stator core 2 and the rotor core, etc. After cooling by the cooler 3 provided in three places in the axial direction in the stator frame 1 below the stator core 2 below the rotating electric machine, the air passes through the ventilation path 5 provided in the base pit 4. It is sent again to the stator core 2 and the rotor core.
ところが、上述の如く、回転電機の下方に冷却器3および通風路5を設けた構成とすると、回転電機下端から軸中心6までの高さが高くなってしまう。特に、回転電機下端から軸中心6までの高さが、回転軸に接続される原動機あるいは回転電機が駆動する回転体との接続部の高さより高い場合には、接続される原動機あるいは回転体の高さを調整するか、あるいは回転電機の設置箇所を掘り下げるなどの対策が必要となる。 However, when the cooler 3 and the ventilation path 5 are provided below the rotating electrical machine as described above, the height from the lower end of the rotating electrical machine to the shaft center 6 is increased. In particular, when the height from the lower end of the rotating electrical machine to the shaft center 6 is higher than the height of the connecting portion with the prime mover connected to the rotational shaft or the rotating body driven by the rotating electrical machine, It is necessary to take measures such as adjusting the height or digging down the location where the rotating electrical machine is installed.
一方、冷却器3を回転電機の上方に設置する場合には、回転電機下端から軸中心6までの高さは高くならないが、冷却器3を覆う冷却器カバーなどが必要となり、回転電機の全高が高くなり、更に冷却器カバーなどを設ける分の重量が増加することもある。 On the other hand, when the cooler 3 is installed above the rotating electrical machine, the height from the lower end of the rotating electrical machine to the shaft center 6 does not increase, but a cooler cover or the like covering the cooler 3 is necessary, and the total height of the rotating electrical machine is increased. In some cases, the weight of a cooler cover or the like may increase.
回転電機の全高および重量は、設置箇所の制限や輸送などに関わるため、できるだけ小さく、かつ、軽いことが望ましい。 The total height and weight of the rotating electric machine are preferably as small and as light as possible because they are related to restrictions on installation locations and transportation.
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、冷却能力は維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を高くすることなく冷却器を配置し、小型,軽量化した回転電機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to arrange the cooler without increasing the height and the total height from the lower end of the rotating electrical machine to the center of the shaft while maintaining the cooling capacity, It is to provide a rotating electric machine that is small and light.
本発明では、上記目的を達成するために、回転子巻線が施された回転子鉄心と、該回転子鉄心とエアギャップを介して対向配置され、径方向に延びると共に、軸方向に所定間隔をもって複数の通風ダクトが設けられ固定子巻線が施された固定子鉄心と、これらを収納する固定子枠と、該固定子枠と固定子鉄心との間に設けられ仕切り板により軸方向に区切られた複数の通風セクションと、前記固定子枠内を流通し、機内を冷却する冷却媒体と、該冷却媒体の流通路の途中に設けられ該冷却媒体を冷却する冷却器と、前記通風セクションと繋がり、かつ、軸方向に連続している通風路とを備え、前記冷却器は、軸方向同位置で周方向に複数配置されていることを特徴とする。 In the present invention, in order to achieve the above object, a rotor core provided with a rotor winding, and the rotor core are arranged to face each other via an air gap, extend in the radial direction, and have a predetermined interval in the axial direction. A stator core provided with a plurality of ventilation ducts and provided with stator windings, a stator frame for storing these, and a partition plate provided between the stator frame and the stator core in the axial direction A plurality of divided ventilation sections, a cooling medium that circulates in the stator frame and cools the inside of the machine, a cooler that is provided in the flow path of the cooling medium and cools the cooling medium, and the ventilation section And a plurality of the coolers are arranged in the circumferential direction at the same position in the axial direction.
本発明によれば、回転電機の冷却能力を維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を上げずに冷却器を配置して小型,軽量化した回転電機を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a rotating electrical machine that is reduced in size and weight by arranging a cooler without increasing the height and the total height from the lower end of the rotating electrical machine to the center of the shaft while maintaining the cooling capacity of the rotating electrical machine. .
冷却能力は維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を高くすることなく冷却器を配置し、小型,軽量化した回転電機を提供するという目的を、冷却器等の配置を工夫することにより、簡単に実現できる。 With the aim of providing a rotating electrical machine that is smaller and lighter by providing a cooler without increasing the height and overall height from the lower end of the rotating electrical machine to the center of the shaft while maintaining the cooling capacity, It can be easily realized by devising.
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づき説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on examples.
図1乃至図5は本発明の第1の実施の形態であるタービン発電機の構成を示すものである。本実施の形態のタービン発電機は、機内に封入された冷却媒体によって機内を冷却する密閉型(或いは全閉型)である。 1 to 5 show the configuration of a turbine generator according to a first embodiment of the present invention. The turbine generator of the present embodiment is a sealed type (or a fully closed type) that cools the inside of the machine with a cooling medium enclosed in the machine.
該図において、11は固定子枠であり、この固定子枠11の内側には円筒状の固定子鉄心12が設けられている。固定子鉄心12の内周部には、軸方向に連続したスロット13を周方向に所定間隔をもって複数形成され、このスロット13には、固定子巻線14が収納されている。固定子鉄心12には、径方向に放射状に延びた通風ダクト15が軸方向に等間隔に複数形成されている(通風ダクト15の配置は、不等間隔の場合も有り)。 In the figure, reference numeral 11 denotes a stator frame, and a cylindrical stator core 12 is provided inside the stator frame 11. A plurality of slots 13 continuous in the axial direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner peripheral portion of the stator core 12, and a stator winding 14 is accommodated in the slot 13. A plurality of ventilation ducts 15 extending radially in the radial direction are formed in the stator core 12 at equal intervals in the axial direction (the arrangement of the ventilation ducts 15 may be unevenly spaced).
固定子鉄心12の内周側には、エアギャップ16を介して回転子鉄心17が対向配置されている。この回転子鉄心17の外周部には、軸方向に連続したスロット(図示せず)を周方向に所定間隔をもって複数形成され、回転子鉄心17には、回転子巻線(図示せず)が収納されている。回転子鉄心17の両端には、回転子巻線の両端を押圧する円筒状のリティニングリング18が設けられている。回転子鉄心17の中心軸上には、軸方向両端側に延伸する回転軸19が回転子鉄心17と一体に設けられている。 On the inner peripheral side of the stator core 12, a rotor core 17 is disposed to face the air gap 16. A plurality of slots (not shown) that are continuous in the axial direction are formed on the outer peripheral portion of the rotor core 17 at a predetermined interval in the circumferential direction, and a rotor winding (not shown) is provided on the rotor core 17. It is stored. At both ends of the rotor core 17, cylindrical retaining rings 18 that press both ends of the rotor winding are provided. On the central axis of the rotor core 17, a rotation shaft 19 extending to both ends in the axial direction is provided integrally with the rotor core 17.
固定子枠11の軸方向両端には、円環状の閉塞部材であるエンドブラケット20が設けられ、このエンドブラケット20の内周側には、回転軸19を回転自在に支承する軸受装置21が設けられている。回転軸19の一方端(軸受装置21よりも外側)には、回転中の回転子巻線に電力を供給する集電装置22が設けられている。この集電装置22は、回転軸19の一方端(軸受装置21よりも外側)に設けた集電環にカーボン製のブラシを押圧接触させて固定側と回転側を電気的に接続するものである。回転軸19の他方端(軸受装置21よりも外側)には、発電機の回転源であるタービンとの連結部が形成されている。 End brackets 20 that are annular closing members are provided at both axial ends of the stator frame 11, and bearing devices 21 that rotatably support the rotary shaft 19 are provided on the inner peripheral side of the end bracket 20. It has been. At one end of the rotating shaft 19 (outside of the bearing device 21), a current collector 22 for supplying electric power to the rotating rotor winding is provided. The current collector 22 is a device that presses and contacts a carbon brush to a current collector ring provided at one end (outside the bearing device 21) of the rotary shaft 19 to electrically connect the fixed side and the rotary side. is there. At the other end of the rotating shaft 19 (outside the bearing device 21), a connecting portion with a turbine that is a rotation source of the generator is formed.
回転軸19の両端(軸受装置21よりは内側)には、機内に封入された冷却媒体を昇圧させて、機内を循環させるファン23が設けられている。本実施の形態では、冷却媒体の昇圧装置としてファン23を用いた場合について説明したが、これ以外の昇圧装置を用いても構わない。回転軸19の両端(軸受装置21よりは内側)に設けられたファン23は、中心線24に対して左右対称な配置関係にある。中心線24は、回転軸19に対して直角に交わる交線であり、エンドブラケット20間を左右対称に等分する2等分線である。 At both ends of the rotary shaft 19 (inside the bearing device 21), there are provided fans 23 that increase the pressure of the cooling medium sealed in the machine and circulate the machine. In the present embodiment, the case where the fan 23 is used as the booster for the cooling medium has been described. However, a booster other than this may be used. The fans 23 provided at both ends of the rotating shaft 19 (inside the bearing device 21) have a symmetrical relationship with respect to the center line 24. The center line 24 is an intersecting line that intersects the rotating shaft 19 at a right angle, and is a bisecting line that equally divides the end brackets 20 equally.
固定子枠11の上面には、上面から突出するように上方に延びた端子25を3相分設けられている。この端子25は、電気的に接続された固定子巻線14から発電電力を外部に取り出すためのものである。固定子枠11の正面の2箇所及び背面の2箇所には吊具26が設けられ、この吊具26は、例えば発電機本体の基礎ピットへの据付けの際、クレーンによる発電機本体の吊上げに用いられる。 On the upper surface of the stator frame 11, terminals 25 extending upward so as to protrude from the upper surface are provided for three phases. This terminal 25 is for taking out generated electric power from the stator winding 14 electrically connected outside. Hanging parts 26 are provided at two positions on the front and rear sides of the stator frame 11, and this hanging tool 26 is used, for example, for lifting the generator main body by a crane when the generator main body is installed in the basic pit. Used.
固定子枠11と固定子鉄心12との間には、周方向に連続した通風セクション28a乃至28gが軸方向に並列に設けられている。通風セクション28a乃至28gは、固定子枠11と固定子鉄心12との間の空間を軸方向に仕切る複数の仕切板29と、固定子枠11の内面と、固定子鉄心12の外周面とから形成され、それぞれ通風15と連通している。通風セクション28a乃至28gは、中心線24に対して左右対称な配置となっている。 Between the stator frame 11 and the stator core 12, ventilation sections 28a to 28g continuous in the circumferential direction are provided in parallel in the axial direction. Ventilation section 28a to 28g includes a plurality of specifications Setsuban 29 that partitions the space between the stator frame 11 and the stator core 12 in the axial direction, and the inner surface of the stator frame 11, and the outer peripheral surface of the stator core 12 And communicated with the ventilation 15 respectively. The ventilation sections 28 a to 28 g are symmetrically arranged with respect to the center line 24.
そして、本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうち、軸方向に一つ置きに3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の2箇所に冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2を設けている。つまり、同一の通風セクション28b,28d,28f内の周方向の2箇所に冷却器30a1,
30a2,30b1,30b2,30c1,30c2を配置している。
In the present embodiment, among the ventilation sections 28a to 28g provided in parallel in the axial direction, every other ventilation section 28b, 28d, 28f in the axial direction, and from the axial center. Coolers 30 a 1, 30 a 2, 30 b 1, 30 b 2, 30 c 1, 30 c 2 are provided at two locations in the circumferential direction between the lower stator core 12 and the stator frame 11. That is, the coolers 30a1, 30a1, 2 are provided at two locations in the circumferential direction in the same ventilation section 28b, 28d, 28f.
30a2, 30b1, 30b2, 30c1, 30c2 are arranged.
この冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2は、その冷却容量が従来設置されていた冷却器の半分に相当するものが周方向に2箇所設けられ、それが軸方向に3箇所設けられているもので、しかも、軸中心を通る水平線に対して斜め
45度下方に位置し、その配置方向は、軸中心を通る径方向線に対して冷却器の長手方向が垂直となるようになっている。
The coolers 30a1, 30a2, 30b1, 30b2, 30c1, and 30c2 have two cooling capacities that correspond to half of the conventional coolers, and three in the axial direction. In addition, it is located 45 degrees below the horizontal line passing through the axis center, and the arrangement direction is such that the longitudinal direction of the cooler is perpendicular to the radial line passing through the axis center It has become.
また、固定子枠11内の冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2より外側には、軸方向に連続している通風路31a1,31a2,31bが設けられている。更に詳述すると、軸中心を通る水平線に対して斜め45度下方に配置された冷却器と固定子枠11の間には、断面三角形状の通風路31a1,31a2が、断面三角形状の頂点が固定子枠11の角部に位置するように配置され、また、固定子鉄心12の真下と固定子枠11の間には、断面矩形形状の通風路31bが配置されている。通風路
31a1,31a2は通風セクション28b,28d,28fと連通し、通風路31bは通風セクション28a,28c,28e,28gと連通している。
Further, on the outside of the coolers 30a1, 30a2, 30b1, 30b2, 30c1, and 30c2 in the stator frame 11, ventilation paths 31a1, 31a2, and 31b that are continuous in the axial direction are provided. More specifically, between the cooler disposed at an angle of 45 degrees below the horizontal line passing through the center of the axis and the stator frame 11, the ventilation passages 31 a 1 and 31 a 2 having a triangular cross-section have apexes having a triangular cross-section. An air passage 31b having a rectangular cross section is disposed between the stator frame 12 and the stator frame 11 so as to be positioned at the corners of the stator frame 11. The ventilation paths 31a1, 31a2 communicate with the ventilation sections 28b, 28d, 28f, and the ventilation path 31b communicates with the ventilation sections 28a, 28c, 28e, 28g.
固定子鉄心12とエンドブラケット20との間には、径方向に連続した通風路33乃至36が設けられている。この通風路33乃至36は、固定子鉄心12とエンドブラケット20との間の空間をファン23の外周側と対向する環状の仕切板37によって仕切って形成されている。通風路33,34はファン23の排気側と通風路31a1,31a2とを連通するものであり、中心線24に対して左右対称な配置になっている。通風路35,
36はファン23の入気側と通風路31bを連通するものであり、中心線24に対して左右対称な配置になっている。
Between the stator core 12 and the end bracket 20, air passages 33 to 36 that are continuous in the radial direction are provided. The ventilation paths 33 to 36 are formed by partitioning the space between the stator core 12 and the end bracket 20 by an annular partition plate 37 facing the outer peripheral side of the fan 23. The ventilation paths 33 and 34 communicate the exhaust side of the fan 23 with the ventilation paths 31 a 1 and 31 a 2, and are arranged symmetrically with respect to the center line 24. Ventilation path 35,
36 communicates the inlet side of the fan 23 with the ventilation path 31 b and is symmetrically arranged with respect to the center line 24.
発電機内部には、上述した通風路などによって構成した通風回路を複数形成している。中心線24の一方側(図5の紙面に向って左側)には、第1の通風回路39,第2の通風回路40,第3の通風回路41の3つの通風回路が形成されている。中心線24の他方側(図5の紙面に向って右側)にも3つの通風回路が形成されている。中心線24の一方側に形成された3つの通風回路と中心線24の他方側に形成された3つの通風回路は、中心線24に対して左右対称な配置になっており、冷却媒体の流れ及び温度上昇特性も左右対称な関係にある。 A plurality of ventilation circuits constituted by the above-described ventilation paths and the like are formed inside the generator. Three ventilation circuits of a first ventilation circuit 39, a second ventilation circuit 40, and a third ventilation circuit 41 are formed on one side of the center line 24 (left side as viewed in FIG. 5). Three ventilation circuits are also formed on the other side of the center line 24 (on the right side as viewed in FIG. 5). The three ventilation circuits formed on one side of the center line 24 and the three ventilation circuits formed on the other side of the center line 24 are arranged symmetrically with respect to the center line 24, and the flow of the cooling medium The temperature rise characteristic is also symmetrical.
従って、以下においては、中心線24の一方側の通風回路構成及び冷却媒体の流れについて説明する。 Therefore, in the following, the ventilation circuit configuration on one side of the center line 24 and the flow of the cooling medium will be described.
第1の通風回路39は、図中実線の矢印で示した閉ループであり、ファン23の排気側からエアギャップ16を介して通風ダクト15に至り、通風ダクト15から通風セクション28aに至り、通風セクション28aから通風路31b,35を介してファン23の入気側に至る回路である。また、第1の通風回路39は、通風セクション28a,エアギャップ16,通風ダクト15が直列に配置されるように構成した回路である。 The first ventilation circuit 39 is a closed loop indicated by a solid line arrow in the figure, reaches the ventilation duct 15 through the air gap 16 from the exhaust side of the fan 23, reaches the ventilation section 28a from the ventilation duct 15, and passes through the ventilation section. This is a circuit from 28a to the inlet side of the fan 23 through the ventilation paths 31b and 35. The first ventilation circuit 39 is a circuit configured such that the ventilation section 28a, the air gap 16, and the ventilation duct 15 are arranged in series.
第2の通風回路40は、図中点線の矢印で示した閉ループであり、ファン23の排気側から通風路33を介して冷却器30a1に至り、冷却器30a1から通風セクション28b,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28cに至り、通風セクション28cから通風路31b,35を介してファン23の吸気側に至る回路である。 The second ventilation circuit 40 is a closed loop indicated by a dotted-line arrow in the figure, and reaches the cooler 30a1 from the exhaust side of the fan 23 via the ventilation path 33, and from the cooler 30a1 to the ventilation section 28b, the ventilation duct 15, This circuit reaches the air gap 16, the ventilation duct 15, and the ventilation section 28c, and extends from the ventilation section 28c to the intake side of the fan 23 through the ventilation paths 31b and 35.
第3の通風回路41は、図中破線の矢印で示した閉ループであり、ファン23の排気側から通風路33を介して冷却器30b1に至り、冷却器30b1から通風セクション28d,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28cに至り、通風セクション28cから通風路31b,35を介してファン23の吸気側に至る回路である。 The third ventilation circuit 41 is a closed loop indicated by a broken-line arrow in the drawing, reaches the cooler 30b1 from the exhaust side of the fan 23 via the ventilation path 33, and passes from the cooler 30b1 to the ventilation section 28d, the ventilation duct 15, This circuit reaches the air gap 16, the ventilation duct 15, and the ventilation section 28c, and extends from the ventilation section 28c to the intake side of the fan 23 through the ventilation paths 31b and 35.
次に、冷却媒体の流れについて説明する。回転軸19の回転により、機内に封入されている冷却媒体は昇圧され、ファン23の排気側から各通風回路に流れる。 Next, the flow of the cooling medium will be described. The rotation of the rotary shaft 19 increases the pressure of the cooling medium sealed in the machine and flows from the exhaust side of the fan 23 to each ventilation circuit.
第1の通風回路39では、ファン23によって昇圧された冷却媒体は、エアギャップ
16を通風セクション28aと連通する通風ダクト15に向って軸方向に流れる。通風セクション28aと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション28aに向って流れる。通風セクション28aに至った冷却媒体は固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31b,35を介してファン23の吸気側に流れる。
In the first ventilation circuit 39, the cooling medium pressurized by the fan 23 flows in the axial direction toward the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28a of the air gap 16. The cooling medium that reaches the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28a cools the inside of the stator core 12 and the stator winding 14 while moving the ventilation duct 15 from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the stator core 12, that is, ventilation. It flows toward section 28a. The cooling medium that reaches the ventilation section 28 a cools the outer peripheral side of the stator core 12 and flows to the intake side of the fan 23 through the ventilation paths 31 b and 35.
第2の通風回路40では、ファン23によって昇圧された冷却媒体は、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を介して通風路
31a1に向って径方向に流れる。通風路31a1に至った冷却媒体は、冷却器30a1に向って軸方向に流れる。冷却器30a1に至った冷却媒体は、冷却器30a1によって冷却され、固定子鉄心12の外周側を冷却しながら通風セクション28bを周方向に流れ、通風セクション28bと連通する通風ダクト15に流れる。通風セクション28bと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の外周側から内周側、即ちエアギャップ
16に向って流れる。
In the second ventilation circuit 40, the cooling medium boosted by the fan 23 is directed to the ventilation path 31 a 1 via the ventilation path 33 while cooling the end of the stator core 12 and the coil end of the stator winding 14. Flowing in the radial direction. The cooling medium that has reached the ventilation path 31a1 flows in the axial direction toward the cooler 30a1. The cooling medium reaching the cooler 30a1 is cooled by the cooler 30a1, flows in the circumferential direction through the ventilation section 28b while cooling the outer peripheral side of the stator core 12, and flows to the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28b. The cooling medium that reaches the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28b cools the inside of the stator core 12 and the stator winding 14 while moving the ventilation duct 15 from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the stator core 12, that is, air. It flows toward the gap 16.
エアギャップ16に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15に向って流れる。通風セクション28cと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション
28cに向って流れる。通風セクション28cに至った冷却媒体は、固定子鉄心12の外周側を冷却し通風路31b,35を介してファン23の吸気側に流れる。
The cooling medium reaching the air gap 16 flows toward the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28 c while cooling the inner peripheral side of the stator core 12. The cooling medium that reaches the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28c cools the inside of the stator core 12 and the stator winding 14 while moving the ventilation duct 15 from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the stator core 12, that is, the ventilation. It flows toward section 28c. The cooling medium reaching the ventilation section 28 c cools the outer peripheral side of the stator core 12 and flows to the intake side of the fan 23 through the ventilation paths 31 b and 35.
第3の通風回路41では、ファン23によって昇圧された冷却媒体は、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を通風路31a1に向って流れる。通風路31a1に至った冷却媒体は冷却器30b1に向って流れ、冷却器30b1に至った冷却媒体は冷却器30b1によって冷却され、固定子巻線14の外周側を冷却しながら通風セクション28dを周方向に流れ、通風セクション28dと連通する通風ダクト15に流れる。通風セクション28dと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の外周側から内周側、即ちエアギャップ16に向って流れる。 In the third ventilation circuit 41, the cooling medium boosted by the fan 23 flows toward the ventilation path 31 a 1 while cooling the end of the stator core 12 and the coil end of the stator winding 14. . The cooling medium that has reached the ventilation path 31a1 flows toward the cooler 30b1, and the cooling medium that has reached the cooler 30b1 is cooled by the cooler 30b1, and around the ventilation section 28d while cooling the outer peripheral side of the stator winding 14. It flows in the direction and flows into the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28d. The cooling medium that reaches the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28d cools the inside of the stator core 12 and the stator winding 14 while moving the ventilation duct 15 from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the stator core 12, that is, air. It flows toward the gap 16.
エアギャップ16に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15に向って流れる。通風セクション28cと連通する通風ダクト15に至った冷却媒体は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション
28cに向って流れる。通風セクション28cに至った冷却媒体は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31b,35を介してファン23の吸気側に流れる。
The cooling medium reaching the air gap 16 flows toward the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28 c while cooling the inner peripheral side of the stator core 12. The cooling medium that reaches the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28c cools the inside of the stator core 12 and the stator winding 14 while moving the ventilation duct 15 from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the stator core 12, that is, the ventilation. It flows toward section 28c. The cooling medium reaching the ventilation section 28 c cools the outer peripheral side of the stator core 12 and flows to the intake side of the fan 23 through the ventilation paths 31 b and 35.
以上のように構成した本実施の形態によれば、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうちの3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の2箇所に冷却器
30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2を設け、しかも、軸中心を通る水平線に対して斜め45度下方に位置し、また、固定子枠11内の冷却器30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2より外側には、軸方向に連続している通風路31a1,31a2,31bが設けられているので、冷却能力を維持しながら、固定子鉄心12の外周と固定子枠11の間のスペースに冷却器30a1,30a2,
30b1,30b2,30c1,30c2を納めることができ、回転電機下端から軸中心までの高さが高くなることはなく、回転軸に接続される原動機あるいは回転電機が駆動する回転体との接続部の高さより高い場合でも接続される原動機あるいは回転体の高さを調整したり、あるいは回転電機の設置箇所を掘り下げるなどの対策が必要なくなる。
According to the present embodiment configured as described above, it is within three ventilation sections 28b, 28d, and 28f of the ventilation sections 28a to 28g provided in parallel in the axial direction and below the axial center. The coolers 30a1, 30a2, 30b1, 30b2, 30c1, and 30c2 are provided at two locations in the circumferential direction between the stator core 12 and the stator frame 11, and 45 degrees below the horizontal line passing through the shaft center. Since the ventilation passages 31a1, 31a2, and 31b that are continuous in the axial direction are provided outside the coolers 30a1, 30a2, 30b1, 30b2, 30c1, and 30c2 in the stator frame 11, While maintaining the cooling capacity, the coolers 30 a 1, 30 a 2, and the like are placed in the space between the outer periphery of the stator core 12 and the stator frame 11.
30b1, 30b2, 30c1, 30c2 can be accommodated, and the height from the lower end of the rotating electrical machine to the shaft center does not increase, and the connecting portion with the motor driven by the rotating shaft or the rotating body driven by the rotating electrical machine Even if it is higher than the height, it is not necessary to take measures such as adjusting the height of the prime mover or the rotating body to be connected, or digging the installation location of the rotating electrical machine.
従って、回転電機の冷却能力を維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を上げずに冷却器を配置して小型,軽量化した回転電機を得ることができるという効果がある。 Therefore, while maintaining the cooling capacity of the rotating electrical machine, it is possible to obtain a rotating electrical machine that is reduced in size and weight by arranging the cooler without increasing the height and the total height from the lower end of the rotating electrical machine to the center of the shaft. .
また、ファン23によって昇圧された冷却媒体を固定子鉄心の軸方向中央部に位置する通風セクション28dに導き、導かれた冷却媒体を冷却器30b1,30b2によって冷却し、冷却された冷却媒体を固定子鉄心12の外周側から内周側に向って流通するようにしているので、冷却された冷たい冷却媒体を固定子鉄心12の軸方向中央部に供給することができる。 Further, the cooling medium boosted by the fan 23 is guided to the ventilation section 28d located in the axial center of the stator core, and the guided cooling medium is cooled by the coolers 30b1 and 30b2, and the cooled cooling medium is fixed. Since it distribute | circulates toward the inner peripheral side from the outer peripheral side of the child core 12, the cooled cold cooling medium can be supplied to the axial direction center part of the stator core 12. FIG.
従って、供給される冷却媒体の温度が最も高くなり、供給される冷却媒体の風量が最も少なくなる固定子鉄心12の軸方向中央部を冷たい冷却媒体によって冷却することができ、エアギャップ16に生じる局所的な発熱を抑え、機内の軸方向の温度上昇分布を平準化し、回転子の熱振動ストロークを抑制することができる効果もある。 Therefore, the axial center part of the stator core 12 where the temperature of the supplied cooling medium becomes the highest and the air volume of the supplied cooling medium becomes the smallest can be cooled by the cold cooling medium, and is generated in the air gap 16. There is an effect that local heat generation is suppressed, the temperature rise distribution in the axial direction in the machine is leveled, and the thermal vibration stroke of the rotor can be suppressed.
尚、本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうちの3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の2箇所に冷却器30a1,30a2,
30b1,30b2,30c1,30c2を設置した例について説明したが、複数の冷却器を設置する軸方向位置あるいは通風セクションは一つ以上のいくつであってもよい。また、一つの軸方向位置あるいは通風セクションに設置する冷却器も2組以上のいくつであってもよく、回転電機上方に設置してもよい。
In the present embodiment, the stator core 12 in the three ventilation sections 28b, 28d, and 28f of the ventilation sections 28a to 28g provided in parallel in the axial direction and below the axis center is provided. Coolers 30 a 1, 30 a 2, two places in the circumferential direction between the stator frames 11
Although an example in which 30b1, 30b2, 30c1, and 30c2 are installed has been described, the number of axial positions or ventilation sections in which a plurality of coolers are installed may be one or more. Further, the number of coolers installed in one axial position or ventilation section may be two or more, or may be installed above the rotating electrical machine.
また、本実施の形態では、通風路31a1,31a2、の断面形状を三角形、通風路
31bを長方形として説明したが、通風路の断面形状は円形などであってもよいことは言うまでもない。
Moreover, although the cross-sectional shape of the ventilation path 31a1, 31a2 was described as a triangle and the ventilation path 31b was a rectangle in this Embodiment, it cannot be overemphasized that the cross-sectional shape of a ventilation path may be circular.
図6乃至図9は、本発明の第2の実施の形態であるタービン発電機の構成を示すものである。 6 to 9 show a configuration of a turbine generator according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態のタービン発電機は、実施例1と同様に密閉型(或いは全閉型)であり、本実施の形態では、実施例1で説明した回転電機において、軸中心を通る水平線に対して斜め45度下方に配置された冷却器30a1,30a2と固定子枠11の間に設けられ、それぞれ軸方向に延びている通風路を、周方向に2つの断面三角形の通風路31c1と
31d1、通風路31c2と31d2に分け、軸方向に連続な通風路31c1,31c2を通風セクション28dのみに連通させ、通風路31d1,31d2を通風セクション
28fに連通させたものである。
The turbine generator of the present embodiment is a sealed type (or a fully closed type) as in the first embodiment. In the present embodiment, in the rotating electrical machine described in the first embodiment, with respect to a horizontal line passing through the axis center. Are provided between the coolers 30a1 and 30a2 and the stator frame 11 which are arranged obliquely 45 degrees below, and each of the ventilation passages extending in the axial direction is provided with ventilation passages 31c1 and 31d1 having two sectional triangles in the circumferential direction. The ventilation paths 31c2 and 31d2 are divided into the axially continuous ventilation paths 31c1 and 31c2 and communicated only with the ventilation section 28d, and the ventilation paths 31d1 and 31d2 are communicated with the ventilation section 28f.
通風路30c1,30c2と30d1,30d2の断面積は、通風セクション28d及び28fの軸方向長さなどにより変え、本実施の形態では、軸方向中央部の通風セクション28dに連通する通風路31c1,31c2の断面積を通風路31d1,31d2の断面積よりも大きく取り、通風セクション28dに流入する風量を多くしている。 The cross-sectional areas of the ventilation paths 30c1, 30c2 and 30d1, 30d2 vary depending on the axial lengths of the ventilation sections 28d and 28f, and in this embodiment, the ventilation paths 31c1, 31c2 communicate with the ventilation section 28d at the axial center. The cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of the air passages 31d1 and 31d2, and the amount of air flowing into the air-flowing section 28d is increased.
このような本実施の形態の構成とすることにより、上述した実施例1と同様な効果が達成できることは勿論、通風路の断面積を、通風セクションの軸方向長さなどにより変えているので、より効率的な冷却が行える。 By adopting such a configuration of the present embodiment, the same effect as in Example 1 described above can be achieved, of course, the cross-sectional area of the ventilation path is changed by the axial length of the ventilation section, etc. More efficient cooling can be performed.
図10乃至図12は、本発明の第3の実施の形態であるタービン発電機の構成を示すものである。本実施の形態のタービン発電機は、機内に取り込んだ空気を冷却媒体として冷却する開放型の例を示す。 10 to 12 show the configuration of a turbine generator according to the third embodiment of the present invention. The turbine generator of the present embodiment shows an example of an open type that cools air taken into the machine as a cooling medium.
該図に示す本実施の形態のタービン発電機の概略構成は、実施例1及び2の密閉型(全閉型)と類似しており詳細説明は省略するが、本実施の形態のタービン発電機は開放型であるため、エンドブラケット20の内周部側に、機内に外気を取り込むための入気口51をファン23と対向するように設けていると共に、固定子枠11の外周部側に、機内に取り込んだ外気を機外に排出するための排気口52を設けている。 The schematic configuration of the turbine generator of the present embodiment shown in the figure is similar to the sealed type (fully closed type) of Examples 1 and 2, and detailed description thereof is omitted, but the turbine generator of the present embodiment is omitted. Is an open type, and an inlet 51 for taking outside air into the machine is provided on the inner peripheral side of the end bracket 20 so as to face the fan 23, and on the outer peripheral side of the stator frame 11. An exhaust port 52 is provided for discharging outside air taken into the machine to the outside of the machine.
また、固定子枠11と固定子鉄心12との間には、周方向に連続した通風セクション
28a乃至28gが軸方向に並列に設けられている。通風セクション28a乃至28gは、固定子枠11と固定子鉄心12との間の空間を軸方向に仕切る複数の環状の仕切板29と、固定子枠11の内面と、固定子鉄心12の外周面とから形成され、それぞれ通風ダクト15と連通している。通風セクション28a乃至28gは、中心線24に対して左右対称な配置なっている。
Further, between the stator frame 11 and the stator core 12, ventilation sections 28a to 28g continuous in the circumferential direction are provided in parallel in the axial direction. The ventilation sections 28 a to 28 g include a plurality of annular partition plates 29 that axially partition the space between the stator frame 11 and the stator core 12, the inner surface of the stator frame 11, and the outer peripheral surface of the stator core 12. And communicated with the ventilation duct 15 respectively. The ventilation sections 28 a to 28 g are arranged symmetrically with respect to the center line 24.
そして、本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている通風セクション28a乃至28gのうちの3箇所の通風セクション28b,28d,28f内で、かつ、軸中心より上方及び下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間の周方向の4箇所に冷却器30e1,30e2,30e3,30e4,30f1,30f2,30f3,30f4,30g1,30g2,30g3,30g4を設けている。この冷却器30e1,30e2,30e3,30e4,30f1,30f2,30f3,30f4,30g1,30g2,30g3,30g4は、その冷却容量が従来設置されていた冷却器の略1/4に相当するものが周方向に4箇所設けられ、それが軸方向に3箇所設けられているもので、軸方向1箇所においては、軸中心を通る水平線に対して相対向するように配置されている。 In the present embodiment, the stator cores are arranged in three ventilation sections 28b, 28d, and 28f among the ventilation sections 28a to 28g provided in parallel in the axial direction, and above and below the axis center. Coolers 30e1, 30e2, 30e3, 30e4, 30f1, 30f2, 30f3, 30f4, 30g1, 30g2, 30g3, and 30g4 are provided at four locations in the circumferential direction between 12 and the stator frame 11. These coolers 30e1, 30e2, 30e3, 30e4, 30f1, 30f2, 30f3, 30f4, 30g1, 30g2, 30g3, and 30g4 have a cooling capacity equivalent to about 1/4 of the conventional cooler. Four locations are provided in the direction, and three locations are provided in the axial direction. At one location in the axial direction, they are arranged to face each other with respect to a horizontal line passing through the center of the shaft.
また、固定子枠11内の冷却器30e1,30f1,30g1、及び冷却器30e2,30f2,30g2の下部には、軸方向に連続している通風路31e1、及び通風路
31e2が設けられ、更に、冷却器30e3,30f3,30g3、及び冷却器30e4,30f4,30g4の上部の固定子枠11上で、かつ、通風箱53内には、軸方向に連続している通風路31e3、及び通風路31e4が設けられている。
Further, a ventilation path 31e1 and a ventilation path 31e2 that are continuous in the axial direction are provided at the lower part of the coolers 30e1, 30f1, 30g1 and the coolers 30e2, 30f2, 30g2 in the stator frame 11, and further, On the stator frame 11 at the top of the coolers 30e3, 30f3, 30g3, and the coolers 30e4, 30f4, 30g4, and in the ventilation box 53, the ventilation path 31e3 and the ventilation path 31e4 that are continuous in the axial direction. Is provided.
発電機内部には、上述した通風路などによって構成した通風回路を複数形成している。中心線24の一方側(図12の紙面に向って左側)には、第1の通風回路54,第2の通風回路55,第3の通風回路56の3つの通風回路が形成されている。中心線24の他方側(図12の紙面に向って右側)にも3つの通風回路が形成されている。中心線24の一方側に形成された3つの通風回路と中心線24の他方側に形成された3つの通風回路は、中心線24に対して左右対称な配置になっており、冷却媒体の流れ及び温度上昇特性も左右対称な関係にある。 A plurality of ventilation circuits constituted by the above-described ventilation paths and the like are formed inside the generator. Three ventilation circuits of a first ventilation circuit 54, a second ventilation circuit 55, and a third ventilation circuit 56 are formed on one side of the center line 24 (on the left side as viewed in FIG. 12). Three ventilation circuits are also formed on the other side of the center line 24 (right side as viewed in FIG. 12). The three ventilation circuits formed on one side of the center line 24 and the three ventilation circuits formed on the other side of the center line 24 are arranged symmetrically with respect to the center line 24, and the flow of the cooling medium The temperature rise characteristic is also symmetrical.
従って、以下においては、中心線24の一方側の通風回路構成及び冷却媒体の流れについて説明する。 Therefore, in the following, the ventilation circuit configuration on one side of the center line 24 and the flow of the cooling medium will be described.
第1の通風回路54は、図中実線の矢印で示した閉ループであり、冷却媒体が入気口
51からファン23で機内に導かれ、ファン23,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28a,通風路31e3を介して排気口52に至る回路である。
The first ventilation circuit 54 is a closed loop indicated by a solid line arrow in the drawing, and the cooling medium is guided into the apparatus by the fan 23 from the inlet 51, and the fan 23, the air gap 16, the ventilation duct 15, and the ventilation section 28a. , A circuit that reaches the exhaust port 52 through the ventilation path 31e3.
第2の通風回路55は、図中点線の矢印で示した閉ループであり、冷却媒体が入気口
51からファン23で機内に導かれ、ファン23から通風路33,通風路31e1を介して冷却器30e3に至り、冷却器30e3から通風セクション28b,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28c,通風路31e3を介して排気口52に至る回路である。
The second ventilation circuit 55 is a closed loop indicated by a dotted arrow in the figure, and the cooling medium is guided into the apparatus by the fan 23 from the inlet 51 and cooled from the fan 23 through the ventilation path 33 and the ventilation path 31e1. This is a circuit that reaches the ventilator 30e3 and extends from the cooler 30e3 to the exhaust port 52 through the ventilation section 28b, the ventilation duct 15, the air gap 16, the ventilation duct 15, the ventilation section 28c, and the ventilation path 31e3.
第3の通風回路56は、図中破線の矢印で示した閉ループであり、冷却媒体が入気口
51からファン23で機内に導かれ、ファン23から通風路33,通風路31e1を介して冷却器30f3に至り、冷却器30f3から通風セクション28d,通風ダクト15,エアギャップ16,通風ダクト15,通風セクション28c,通風路31e3を介して排気口52に至る回路である。
The third ventilation circuit 56 is a closed loop indicated by a broken-line arrow in the figure, and the cooling medium is guided into the apparatus by the fan 23 from the inlet 51 and cooled from the fan 23 through the ventilation path 33 and the ventilation path 31e1. This is a circuit from the cooler 30f3 to the exhaust port 52 through the ventilation section 28d, the ventilation duct 15, the air gap 16, the ventilation duct 15, the ventilation section 28c, and the ventilation path 31e3.
次に、冷却媒体の流れについて説明する。ファン23の回転により入気口51から外気が機内に取り込まれ、ファン23によって昇圧された外気は各通風回路に流れる。 Next, the flow of the cooling medium will be described. As the fan 23 rotates, outside air is taken into the apparatus from the air inlet 51, and the outside air boosted by the fan 23 flows to each ventilation circuit.
第1の通風回路54では、ファン23によって昇圧された外気が、固定子鉄心12の内周側を冷却しながらエアギャップ16を通風セクション28aと連通する通風ダクト15に向って流れ、通風ダクト15に至った外気は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線
14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ち通風セクション28aに向って流れる。通風セクション28aに至った外気は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31e3を介して排気口52に流れる。
In the first ventilation circuit 54, the outside air pressurized by the fan 23 flows toward the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28 a while cooling the inner peripheral side of the stator core 12, and the ventilation duct 15. The outside air that has reached the air flows through the ventilation duct 15 from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the stator core 12, that is, toward the ventilation section 28a while cooling the inside of the stator core 12 and the stator windings. The outside air that reaches the ventilation section 28a cools the outer peripheral side of the stator core 12, and flows to the exhaust port 52 via the ventilation path 31e3.
第2の通風回路55では、ファン23によって昇圧された外気が、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を通風路31e1に向って流れる。通風路31e1に至った外気は通風セクション28b内の冷却器30e3に向って流れ、冷却器30e3に至った外気は、この冷却器30e3によって冷却され、固定子鉄心12の外周側を冷却しながら通風セクション28bを周方向に流れ、通風セクション28bと連通する通風ダクト15に流れる。 In the second ventilation circuit 55, the outside air boosted by the fan 23 flows toward the ventilation path 31 e 1 while cooling the end of the stator core 12 and the coil end of the stator winding 14. The outside air that has reached the ventilation path 31e1 flows toward the cooler 30e3 in the ventilation section 28b, and the outside air that has reached the cooler 30e3 is cooled by the cooler 30e3 and is ventilated while cooling the outer peripheral side of the stator core 12. It flows through the section 28b in the circumferential direction and flows into the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28b.
通風セクション28bと連通する通風ダクト15に至った外気は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ちエアギャップ16に向って流れる。エアギャップ16に至った外気は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15を流れ、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風セクション28cに向って流れる。通風セクション28cに至った外気は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31e3を介して排気口52に流れる。 The outside air that reaches the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28b moves the ventilation duct 15 from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the stator core 12, that is, the air gap, while cooling the inside of the stator core 12 and the stator winding 14. It flows toward 16. The outside air reaching the air gap 16 flows through the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28 c while cooling the inner peripheral side of the stator core 12, and ventilates while cooling the inside of the stator core 12 and the stator winding 14. It flows toward section 28c. The outside air reaching the ventilation section 28c cools the outer peripheral side of the stator core 12, and flows to the exhaust port 52 via the ventilation path 31e3.
第3の通風回路56では、ファン23によって昇圧された外気が、固定子鉄心12の端部及び固定子巻線14のコイルエンド部を冷却しながら通風路33を通風路31e1に向って流れる。通風路31e1に至った外気は通風セクション28d内の冷却器30f3に向って流れ、冷却器30f3に至った外気は、この冷却器30f3によって冷却され、固定子鉄心12の外周側を冷却しながら通風セクション28dを周方向に流れ、通風セクション28dと連通する通風ダクト15に流れる。 In the third ventilation circuit 56, the outside air boosted by the fan 23 flows toward the ventilation path 31e1 while cooling the end of the stator core 12 and the coil end of the stator winding 14. The outside air that has reached the ventilation path 31e1 flows toward the cooler 30f3 in the ventilation section 28d, and the outside air that has reached the cooler 30f3 is cooled by the cooler 30f3 and is ventilated while cooling the outer peripheral side of the stator core 12. It flows through the section 28d in the circumferential direction and flows into the ventilation duct 15 that communicates with the ventilation section 28d.
通風セクション28dと連通する通風ダクト15に至った外気は、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風ダクト15を固定子鉄心12の内周側から外周側、即ちエアギャップ16に向って流れる。エアギャップ16に至った外気は、固定子鉄心12の内周側を冷却しながら通風セクション28cと連通する通風ダクト15を流れ、固定子鉄心12の内部及び固定子巻線14を冷却しながら通風セクション28cに向って流れる。通風セクション28cに至った外気は、固定子鉄心12の外周側を冷却し、通風路31e3を介して排気口52に流れる。 The outside air that reaches the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28d cools the inside of the stator core 12 and the stator winding 14 while moving the ventilation duct 15 from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the stator core 12, that is, the air gap. It flows toward 16. The outside air reaching the air gap 16 flows through the ventilation duct 15 communicating with the ventilation section 28 c while cooling the inner peripheral side of the stator core 12, and ventilates while cooling the inside of the stator core 12 and the stator winding 14. It flows toward section 28c. The outside air reaching the ventilation section 28c cools the outer peripheral side of the stator core 12, and flows to the exhaust port 52 via the ventilation path 31e3.
このように構成した本実施の形態によれば、機内に取り込んだ空気を冷却媒体として冷却する開放型のタービン発電機であっても、回転電機の冷却能力を維持しながら、回転電機下端から軸中心までの高さおよび全高を上げずに冷却器を配置して小型,軽量化した回転電機を得ることができるし、供給される冷却媒体の温度が最も高くなり、供給される冷却媒体の風量が最も少なくなる固定子鉄心の軸方向中央部を冷たい冷却媒体によって冷却することができ、エアギャップに生じる局所的な発熱を抑え、機内の軸方向の温度上昇分布を平準化し、回転子の熱振動ストロークを抑制することができる効果がある。 According to the present embodiment configured as described above, the shaft from the lower end of the rotating electrical machine can be maintained while maintaining the cooling capacity of the rotating electrical machine, even in an open-type turbine generator that cools the air taken into the machine as a cooling medium. A cooler can be arranged without increasing the height to the center and the total height to obtain a compact and lightweight rotating electrical machine. The temperature of the supplied cooling medium is the highest, and the air volume of the supplied cooling medium The central part of the stator core in the axial direction with the least amount of heat can be cooled by a cold cooling medium, local heat generation in the air gap is suppressed, the temperature rise distribution in the axial direction in the machine is leveled, and the heat of the rotor There is an effect of suppressing the vibration stroke.
なお、本実施の形態では、軸方向位置3箇所に対し、各々4組の冷却器を設置した例について説明したが、複数の冷却器を設置する軸方向位置あるいは通風セクションは1つ以上いくつであってもよいし、また、1つの軸方向位置あるいは通風セクションに設置する冷却器も2組以上いくつであってもよいことは言うまでもない。 In this embodiment, an example in which four sets of coolers are installed at three positions in the axial direction has been described. However, the number of axial positions or ventilation sections where a plurality of coolers are installed is one or more. Needless to say, there may be any number of two or more coolers installed in one axial position or ventilation section.
図13乃至図15は、本発明の第4の実施の形態であるタービン発電機の構成を示し、開放型のタービン発電機の例である。 FIGS. 13 to 15 show the configuration of a turbine generator according to a fourth embodiment of the present invention, which is an example of an open type turbine generator.
該図に示す本実施の形態では、軸方向に並列に設けられている3箇所の通風セクション内で、かつ、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間に配置されている冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2及び固定子枠11内の冷却器30e1,30f1,30g1、冷却器30e2,30f2,30g2の下部に設けられ軸方向に連続している通風路31e1,31e2、更に、固定子枠11上に設けられ、軸方向に連続している通風路31e3,31e4の配置構成は、実施例3と同様である。 In the present embodiment shown in the figure, they are arranged in three ventilation sections provided in parallel in the axial direction and between the stator core 12 and the stator frame 11 below the axial center. The coolers 30e1, 30e2, 30f1, 30f2, 30g1, 30g2 and the coolers 30e1, 30f1, 30g1 in the stator frame 11, the lower portions of the coolers 30e2, 30f2, 30g2, and the ventilation path 31e1 continuous in the axial direction. 31e2 and the arrangement of the ventilation passages 31e3 and 31e4 provided on the stator frame 11 and continuing in the axial direction are the same as in the third embodiment.
そして、本実施の形態では、固定子枠11上に設けられ、軸方向に連続している通風路31e3,31e4の上方で、かつ、軸方向の2箇所の位置の周方向に2個、計4個の冷却器30h1,30h2,30i1,30i2を設置し、これらを冷却器カバー57で覆っている。冷却器30h1,30h2は、軸中心より下方にある冷却器30e1,30e2に対して図13の紙面左側にずれて位置し、冷却器30i1,30i2は、軸中心より下方にある冷却器30g1,30g2に対して図13の紙面右側にずれて位置している。 In the present embodiment, two pieces are provided on the stator frame 11 and above the ventilation passages 31e3 and 31e4 that are continuous in the axial direction and in the circumferential direction at two positions in the axial direction. Four coolers 30 h 1, 30 h 2, 30 i 1 and 30 i 2 are installed and covered with a cooler cover 57. The coolers 30h1 and 30h2 are located on the left side in FIG. 13 with respect to the coolers 30e1 and 30e2 below the axis center, and the coolers 30i1 and 30i2 are the coolers 30g1 and 30g2 below the axis center. In contrast, it is shifted to the right side of FIG.
また、通風路31e3,31e4の上方で、かつ、軸方向の2箇所の位置の周方向に設置されている冷却器30h1,30h2,30i1,30i2は、軸中心より下方の固定子鉄心12と固定子枠11の間に配置されている冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2より体格の大きい(冷却容量の大きい)ものを用い、言い換えると冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2は、冷却器30h1,30h2,30i1,30i2より小型のものを用いている。 The coolers 30h1, 30h2, 30i1, and 30i2 installed above the ventilation paths 31e3 and 31e4 and in the circumferential direction at two positions in the axial direction are fixed to the stator core 12 below the axial center. The coolers 30e1, 30e2, 30f1, 30f2, 30g1, and 30g2 arranged between the child frames 11 are larger than those of the coolers 30e1, 30e2, 30f1, 30f2, 30g1, and 30g2. , 30g2 is smaller than the coolers 30h1, 30h2, 30i1, 30i2.
このように構成した本実施の形態によれば、上述した実施例と同様な効果が得られ、特に、冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2よりも体格の大きい冷却器30h1,30h2,30i1,30i2を配置し、冷却器30e1,30e2,30f1,30f2,30g1,30g2は小型のものを用いており、回転電機の下端から軸中心までの高さを上げずに配置が可能である。また、小型の冷却器30e1,
30e2,30f1,30f2,30g1,30g2を用いたことにより、回転電機上方に設ける冷却器30h1,30h2,30i1,30i2を、上方のみに冷却器を配置する場合に比べて小型化することが出来るため、冷却器カバー57も小さくなり、回転電機の全高を低減することが出来る効果がある。
According to the present embodiment configured as described above, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained, and in particular, the coolers 30h1, 30h2 having a larger physique than the coolers 30e1, 30e2, 30f1, 30f2, 30g1, 30g2. , 30i1, 30i2 are arranged, and the coolers 30e1, 30e2, 30f1, 30f2, 30g1, 30g2 are small and can be arranged without increasing the height from the lower end of the rotating electrical machine to the shaft center. . Also, a small cooler 30e1,
By using 30e2, 30f1, 30f2, 30g1, and 30g2, the coolers 30h1, 30h2, 30i1, and 30i2 provided above the rotating electrical machine can be downsized as compared with the case where the cooler is disposed only above. The cooler cover 57 is also reduced, and the overall height of the rotating electrical machine can be reduced.
なお、本実施の形態では、軸方向位置3箇所に対し、周方向に各々2組の冷却器を回転電機下方に設置した例を示しているが、複数の冷却器を設置する軸方向位置あるいは通風セクションはいくつあってもよい。また、1つの軸方向位置あるいは通風セクションに設置する冷却器も2組以上いくつであってもよいし、回転電機上方に設置してもよい。 In this embodiment, an example in which two sets of coolers are installed below the rotating electrical machine in the circumferential direction with respect to three axial positions is shown. There can be any number of ventilation sections. Two or more sets of coolers may be installed at one axial position or ventilation section, or may be installed above the rotating electrical machine.
11…固定子枠、12…固定子鉄心、14…固定子巻線、15…通風ダクト、16…エアギャップ、17…回転子鉄心、19…回転軸、20…エンドブラケット、21…軸受装置、22…集電装置、23…ファン、24…中心線、28a,28b,28c,28d,28e,28f,28g…通風セクション、29,37…仕切板、30a1,30a2,30b1,30b2,30c1,30c2,30d1,30d2,30e1,30e2,30e3,30e4,30f1,30f2,30f3,30f4,30g1,30g2,30g3,30g4,30h1,30h2,30i1,30i2…冷却器、31a1,
31a2,31b,31c1,31c2,31d1,31d2,31e1,31e2,
31e3,31e4,33,34,35,36…通風路、39,54…第1の通風回路、40,55…第2の通風回路、41,56…第3の通風回路、51…入気口、52…排気口、53…通風箱、57…冷却器カバー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Stator frame, 12 ... Stator iron core, 14 ... Stator winding, 15 ... Ventilation duct, 16 ... Air gap, 17 ... Rotor iron core, 19 ... Rotating shaft, 20 ... End bracket, 21 ... Bearing device, 22 ... current collector, 23 ... fan, 24 ... center line, 28a, 28b, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g ... ventilation section, 29, 37 ... partition plates, 30a1, 30a2, 30b1, 30b2, 30c1, 30c2 , 30d1, 30d2, 30e1, 30e2, 30e3, 30e4, 30f1, 30f2, 30f3, 30f4, 30g1, 30g2, 30g3, 30g4, 30h1, 30h2, 30i1, 30i2 ... cooler, 31a1,
31a2, 31b, 31c1, 31c2, 31d1, 31d2, 31e1, 31e2,
31e3, 31e4, 33, 34, 35, 36 ... ventilation path, 39, 54 ... first ventilation circuit, 40, 55 ... second ventilation circuit, 41, 56 ... third ventilation circuit, 51 ... inlet 52 ... Exhaust port, 53 ... Ventilation box, 57 ... Cooler cover.
Claims (10)
前記冷却器は、軸方向同位置で周方向に複数配置されていることを特徴とする回転電機。 A rotor core provided with a rotor winding, and a stator winding which is arranged to face the rotor core via an air gap, extends in the radial direction, and has a plurality of ventilation ducts at predetermined intervals in the axial direction. A stator core that is provided with the stator core, a plurality of ventilation sections that are provided between the stator frame and the stator core and are partitioned in the axial direction by a partition plate, and the stator A cooling medium that circulates in the frame and cools the inside of the machine, a cooler that is provided in the flow path of the cooling medium, cools the cooling medium, and is connected to the ventilation section and is continuous in the axial direction. With ventilation path,
A plurality of the coolers are arranged in the circumferential direction at the same position in the axial direction.
前記冷却器は、同一の前記通風セクション内の周方向に複数配置されていることを特徴とする回転電機。 A rotor core provided with a rotor winding, and a stator winding which is arranged to face the rotor core via an air gap, extends in the radial direction, and has a plurality of ventilation ducts at predetermined intervals in the axial direction. A stator core that is provided with the stator core, a plurality of ventilation sections that are provided between the stator frame and the stator core and are partitioned in the axial direction by a partition plate, and the stator A cooling medium that circulates in the frame and cools the inside of the machine, a cooler that is provided in the flow path of the cooling medium, cools the cooling medium, and is connected to the ventilation section and is continuous in the axial direction. With ventilation path,
A plurality of the coolers are arranged in a circumferential direction in the same ventilation section.
前記通風セクションは軸方向に仕切られて複数有し、前記冷却器は、軸方向に一つ置きの通風セクションで、かつ、同一の前記通風セクション内の周方向に複数配置されていることを特徴とする回転電機。 A rotor core provided with a rotor winding, and a stator winding which is arranged to face the rotor core via an air gap, extends in the radial direction, and has a plurality of ventilation ducts at predetermined intervals in the axial direction. A stator core that is provided with the stator core, a plurality of ventilation sections that are provided between the stator frame and the stator core and are partitioned in the axial direction by a partition plate, and the stator A cooling medium that circulates in the frame and cools the inside of the machine, a cooler that is provided in the middle of the ventilation path of the cooling medium, and that cools the cooling medium, is connected to the ventilation section and is continuous in the axial direction. With ventilation path,
A plurality of the ventilation sections are partitioned in the axial direction, and the coolers are arranged in the ventilation direction every other ventilation section in the axial direction, and a plurality of the coolers are arranged in the circumferential direction in the same ventilation section. Rotating electric machine.
The rotary electric machine according to any one of claims 1 to 8, wherein the rotary electric machine is an open type that cools the inside using air taken into the machine as a cooling medium.
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