JP6646635B2 - Cooling pipe protection structure and fully enclosed fan-shaped rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、冷却管保護構造およびこれを用いた全閉外扇形回転電機に関する。 The present invention relates to a cooling pipe protection structure and a fully-closed external fan-type rotating electric machine using the same.
回転電機は、回転子および固定子を備えており、また、これらはフレームに収納されている場合が多い。フレーム内の例えば空気などの冷却用気体は、通常、回転子のロータシャフトに取り付けられた内扇により駆動され、フレーム内の回転子および固定子を冷却する。 The rotating electric machine includes a rotor and a stator, and these are often housed in a frame. A cooling gas, such as air, in the frame is typically driven by an internal fan attached to the rotor shaft of the rotor to cool the rotor and stator in the frame.
フレーム内で発生した熱の機外への放出については、フレーム外表面からの自然放熱による方式と、強制冷却による方式とがある。強制冷却による方式では、熱負荷が大きな場合は水冷方式などによるが、それ以外は外気による冷却方式が多く用いられる。外気による冷却は、別置きのファンによる場合もあるが、ロータシャフトのフレーム外の反連結側の部分に外扇を設けて、外気により強制冷却する方式も多い。外気による冷却の場合、フィンを取り付けたフレームの外表面に外気を送って冷却する方式と、機内の冷却用気体の雰囲気内を貫通する冷却管を設け冷却管内に外気を送って冷却する方式(特許文献1参照)とが一般的である。 Regarding the release of the heat generated in the frame to the outside of the machine, there are a system using natural heat radiation from the outer surface of the frame and a system using forced cooling. In the system using forced cooling, a water cooling system or the like is used when the heat load is large, but in other cases, a cooling system using outside air is often used. The cooling by the outside air may be performed by a separate fan. However, there are many systems in which an outside fan is provided in a portion of the rotor shaft on the side opposite to the frame outside the frame and the rotor shaft is forcibly cooled by the outside air. In the case of cooling with outside air, a method of sending outside air to the outer surface of the frame on which the fins are attached, and a method of cooling by sending outside air to the inside of the cooling pipe by providing a cooling pipe penetrating the atmosphere of a cooling gas in the machine ( (See Patent Document 1).
フレームの外表面に外気を送る冷却方式は、フレームを介しての熱交換となる。これに対し、冷却管による冷却方式の場合は、フレームに比べて薄肉の冷却管を介する点、および冷却管内の外気の流速が速い点で、フレームの外表面を冷却する方式に比べて、冷却効率がよい。 The cooling method of sending outside air to the outer surface of the frame involves heat exchange through the frame. On the other hand, in the case of the cooling method using the cooling pipe, the cooling through the cooling pipe, which is thinner than the frame, and the point at which the flow rate of the outside air in the cooling pipe is faster, compared with the method of cooling the outer surface of the frame. Efficient.
一方、外気中には、程度の差こそあれ、塵埃、塩分等が含まれているため、冷却管のような薄肉の場合は、特に、冷却管の入口近傍においての腐食が問題となる。外気の流速にもよるが、多くは、冷却管の入口から10cm程度の範囲で、冷却管の内側の底部に塵埃や塩分等が蓄積され、腐食に至る場合がある。また、シームレス管ではなく巻管を用いている冷却管においては、特に縦溶接部分が底近くにあるような場合に、この縦溶接部分での腐食がさらに発生する可能性が増えるという課題がある。 On the other hand, since the outside air contains dust, salt, and the like to varying degrees, in the case of a thin wall such as a cooling pipe, corrosion near the inlet of the cooling pipe becomes a problem. Although it depends on the flow rate of the outside air, in many cases, dust and salt are accumulated at the bottom inside the cooling pipe within a range of about 10 cm from the inlet of the cooling pipe, leading to corrosion. In addition, in a cooling pipe using a wound pipe instead of a seamless pipe, there is a problem that the possibility of further occurrence of corrosion in the vertical welded portion increases, especially when the vertical welded portion is near the bottom. .
腐食については、腐食性成分と水分とを含有する高温ガスと低温流体との間の間接熱交換を行う熱交換器の場合において、低温流体による結露による低温腐食の発生を防止するための構造が提案されている(特許文献2参照)。この例では、特殊な状況下での使用を目的とするために、構造が複雑となっている。 Regarding corrosion, in the case of a heat exchanger that performs indirect heat exchange between a high-temperature gas containing a corrosive component and moisture and a low-temperature fluid, a structure for preventing the occurrence of low-temperature corrosion due to dew condensation by the low-temperature fluid is adopted. It has been proposed (see Patent Document 2). In this example, the structure is complicated because it is intended for use under special circumstances.
本発明は、全閉外扇形回転電機において、複雑な構造によらずに、外気を通過させる冷却管の腐食を抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress corrosion of a cooling pipe that allows outside air to pass through, without using a complicated structure, in a fully enclosed external fan-type rotating electric machine.
上述の目的を達成するため、本発明は、回転軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで前記回転軸方向の両側で前記ロータシャフトを支持する連結側軸受および反連結側軸受と、前記連結側軸受および前記反連結側軸受のそれぞれを固定支持し前記フレームの前記回転軸方向の両側の端部に接続する連結側軸受ブラケットおよび反連結側軸受ブラケットと、前記回転軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管と、前記複数の冷却管の端部のそれぞれを支持し前記複数の冷却管のそれぞれと結合部にて結合する入口管板および出口管板と、前記冷却管を収納し前記フレーム、前記連結側軸受ブラケット、前記反連結側軸受ブラケット、前記入口管板および前記出口管板とともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記結合部のそれぞれに設けられた着脱可能な冷却管保護構造と、を有する冷却器と、前記連結側軸受と前記反連結側軸受との間で前記ロータシャフトに取り付けられて前記閉空間内の冷却用気体を駆動する内扇と、前記ロータシャフトの前記反連結側軸受の軸方向の外側に取り付けられて前記複数の冷却管のそれぞれの内部に外気を供給する外扇と、を備える全閉外扇形回転電機であって、前記冷却管保護構造は、当該冷却管保護構造の取り付け状態において前記複数の冷却管のそれぞれの内面に沿って前記回転軸方向に前記冷却管の出口の上流側の所定の位置まで延びる筒状の保護部と、前記保護部と結合し前記保護部の前記回転軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成され前記保護部が設けられた側の面に環状の溝部が形成された保持部と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a rotor having a rotor shaft extending in the rotation axis direction and rotatably supported, and a rotor core provided radially outside the rotor shaft. A stator having a cylindrical stator core provided radially outward of a rotor core, a stator winding penetrating the stator core in the direction of the rotation axis, and a stator having a radial direction. A frame that is disposed outside and stores the rotor core and the stator, and a connection-side bearing and an anti-connection-side bearing that support the rotor shaft on both sides in the rotation axis direction with the rotor core interposed therebetween, A connecting-side bearing bracket and an anti-connecting-side bearing bracket that fixedly support each of the connecting-side bearing and the anti-connecting-side bearing and that are connected to both ends in the rotation axis direction of the frame, and extend in the rotation axis direction; A plurality of cooling pipes arranged in parallel, an inlet pipe sheet and an outlet pipe sheet supporting each of the ends of the plurality of cooling pipes and coupling with each of the plurality of cooling pipes at a joint, A cooler cover that houses a cooling pipe and forms a closed space together with the frame, the connection-side bearing bracket, the anti-connection-side bearing bracket, the inlet tube plate, and the outlet tube plate, and is provided on each of the coupling portions. A cooler having a detachable cooling pipe protection structure, and an inner fan mounted on the rotor shaft between the connection side bearing and the opposite connection side bearing to drive cooling gas in the closed space. An external fan attached to an outside of the rotor shaft in the axial direction of the anti-connection side bearing and supplying outside air to the inside of each of the plurality of cooling pipes. tube Mamoru structure, and the cooling pipe tubular protective portion that extends to a predetermined position on the upstream side of the outlet of the cooling tube in said rotational axis direction along a respective inner surfaces of said plurality of cooling pipes in the mounted state of the protective structure A holding portion having an opening formed at the center thereof for restraining the movement of the protection portion in the direction of the rotation axis in combination with the protection portion and having an annular groove formed on a surface on the side where the protection portion is provided. It is characterized by the following.
また、本発明に係る冷却管保護構造は、冷却媒体を通過させる冷却管と、前記冷却管の前記冷却媒体の入口側の端部および出口側の端部をそれぞれ支持する入口管板および出口管板とを有する冷却器の前記冷却管と前記入口管板との結合部において前記冷却管の入口側の内面を保護する冷却管保護構造であって、当該冷却管保護構造の取り付け状態において前記冷却管の内面に沿って前記冷却管の軸方向に延びる筒状の保護部と、前記保護部と結合し前記保護部の前記軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成され前記保護部が設けられた側の面に環状の溝部が形成された保持部と、を有することを特徴とする。
Further, the cooling pipe protection structure according to the present invention includes a cooling pipe through which a cooling medium passes, and an inlet tube plate and an outlet pipe which respectively support an inlet-side end and an outlet-side end of the cooling pipe. A cooling pipe protection structure for protecting an inner surface on the inlet side of the cooling pipe at a connection portion between the cooling pipe and the inlet pipe plate of a cooler having a cooling plate , wherein the cooling is performed in an attached state of the cooling pipe protection structure. A cylindrical protection portion extending in the axial direction of the cooling pipe along an inner surface of the tube; and an opening formed at a center for coupling with the protection portion and restraining the movement of the protection portion in the axial direction, and the protection portion is provided. And a holding portion having an annular groove formed on the surface on the side of the holding member.
本発明によれば、全閉外扇形回転電機において、複雑な構造によらずに、外気を通過させる冷却管の腐食を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the corrosion of the cooling pipe which allows outside air to pass can be suppressed in a fully-closed external fan-type rotary electric machine without depending on a complicated structure.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る全閉外扇形回転電機について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, with reference to the drawings, a fully-closed external fan-type rotating electric machine according to an embodiment of the present invention will be described. Here, the same or similar parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す立断面図である。全閉外扇形回転電機200は、回転子10、固定子20、フレーム40、反連結側軸受30a、連結側軸受30b、反連結側軸受ブラケット45a、連結側軸受ブラケット45b、および冷却器60を有する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an elevational sectional view showing the configuration of the fully-closed external fan-type rotating electric machine according to the first embodiment. The fully enclosed fan-shaped rotary
回転子10は、回転軸方向(以下、軸方向という。)に水平に延びたロータシャフト11、およびロータシャフト11の径方向外側に設けられた回転子鉄心12を有する。
The
ロータシャフト11の軸方向の一方の端部は、結合対象、すなわち、当該全閉外扇形回転電機200が電動機ならば駆動対象負荷、当該全閉外扇形回転電機200が発電機ならば原動機と結合する連結部11aが形成されている。以下、軸方向に、連結部11aの方向を連結側、これと反対の方向を反連結側と呼ぶこととする。
One end of the
ロータシャフト11は、反連結側軸受30aおよび連結側軸受30bにより回転可能に支持されている。ロータシャフト11には、軸方向に回転子鉄心12を挟んで、反連結側軸受30aの内側に内扇51aが、連結側軸受30bの内側に内扇51bが、それぞれ取り付けられている。また、ロータシャフト11の反連結側軸受30aの軸方向の外側には、当該全閉外扇形回転電機200を自ら冷却するために、外気を供給する外扇55が設けられている。また、外扇55を覆うように外扇カバー56が取り付けられている。外扇カバー56には、外気の取入のための外気流入口56aが形成されている。
The
固定子20は、回転子鉄心12の径方向外側に空隙18を介して設けられた円筒状の固定子鉄心21、および固定子鉄心21の径方向内側表面近傍を周方向に互いに間隔をもって配され軸方向に延びた複数のスロット(図示せず)の中を貫通する固定子巻線22を有する。
The
フレーム40は、固定子20および回転子鉄心12を収納するように、これらの径方向を囲んでいる。フレーム40の回転軸方向の両側には、反連結側軸受ブラケット45aおよび連結側軸受ブラケット45bが設けられている。反連結側軸受ブラケット45aおよび連結側軸受ブラケット45bは、それぞれ反連結側軸受30aおよび連結側軸受30bを静止支持している。
The
フレーム40は、全体として外形が直方体形状であり、その上側には、冷却器60が設けられている。冷却器60は、複数の冷却管61、冷却器カバー65、入口管板110、出口管板64、およびガイド板68a、68bを有する。複数の冷却管61は、冷却器カバー65に収納されている。冷却器カバー65は、側面の2つの板と上面の板を有し、入口管板110および出口管板64とともに、フレーム40に取り付けた箱形の形状を形成する。複数の冷却管61は、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等の金属材料を用いている。入口管板110および出口管板64は、鋼材等の金属製である。
The
複数の冷却管61は、互いに並列に配され軸方向に延びている。それぞれの冷却管61の両端は開口している。また、それぞれの冷却管61は、両端が入口管板110および出口管板64を貫通し、入口管板110および出口管板64により固定支持されている。入口管板110および出口管板64におけるそれぞれの冷却管61の固定部は、空気の漏えいがないように気密にシールされている。
The plurality of
ガイド板68a、68bの上端の高さ位置は、入口管板110および出口管板64の高さ位置より低く、かつそれぞれの下端が入口管板110および出口管板64の下端と同じ高さ位置にあり、入口管板110および出口管板64と平行に互いに間隔をあけて設けられている。冷却器カバー65内の空間の最上部の上部連通空間65aは冷却管61が存在しない領域である。冷却器カバー65内の空間の上部連通空間65aを除く部分は、ガイド板68a、68bにより軸方向に3つの区画に分割される。軸方向の中央部分、すなわち、ガイド板68aとガイド板68bに挟まれた部分の空間は、冷却器入口開口66に連通している。また、入口管板110とガイド板68aとに挟まれた部分および出口管板64とガイド板68bとに挟まれた部分はそれぞれ、フレーム40の上部に形成された冷却器出口開口67aおよび冷却器出口開口67bに連通している。
The height positions of the upper ends of the
フレーム40、反連結側軸受ブラケット45a、連結側軸受ブラケット45b、冷却器カバー65、入口管板110、および出口管板64は、互いに相俟って閉空間70を形成している。また、冷却器60においては、冷却管61も閉空間70を形成する要素であり、冷却管61の外側が閉空間70となっている。
The
フレーム40側の空間と、冷却器カバー65側の空間とは、フレーム40に形成された冷却器入口開口66および冷却器出口開口67a、67bを介して連通している。冷却器入口開口66は軸方向の中央に、また、冷却器出口開口67a、67bはこれを挟んで軸方向の両側であって、それぞれ内扇51a、51bの上方に設けられている。
The space on the
閉空間70内には、たとえば空気などの冷却用気体が満たされている。冷却用気体は、内扇51aおよび内扇51bに駆動されて、閉空間70内を循環する。具体的には、内扇51aは、反連結側軸受30a側から回転子鉄心12側に冷却用気体を圧送する。また、内扇51bは、連結側軸受30b側から回転子鉄心12側に冷却用気体を圧送する。
The
反連結側および連結側からそれぞれ内扇51a、51bにより回転子鉄心12側に圧送された冷却用気体は、回転子鉄心12および空隙18に流入し、回転子鉄心12および固定子鉄心21、固定子巻線22等を冷却しながら通過した後に、冷却器入口開口66を経由して、冷却器60の冷却管61の外側の空間に流入する。
The cooling gas pumped toward the
冷却器入口開口66を経由して冷却器60に流入した冷却用気体は、ガイド板68aとガイド板68bの間を、冷却管61の内部の外気に冷却されながら、冷却管61の外側を上昇した後、上部連通空間65a内に流入する。上部連通空間65aに流入した冷却用気体は、軸方向の両側、すなわち反連結側および連結側にそれぞれ分流する。
The cooling gas flowing into the cooler 60 via the cooler inlet opening 66 rises outside the cooling
上部連通空間65aから反連結側に分流した冷却用気体は、下方に方向転換した後に、冷却管61により冷却されながら冷却管61の外側を下降し、冷却器出口開口67aを介して、フレーム40内に流入する。フレーム40内に流入した冷却用気体は、内扇51aに流入し、内扇51aによって回転子鉄心12および固定子20側に圧送される。このように、冷却用気体は、反連結側の循環流路を循環する。
The cooling gas diverted from the
また、上部連通空間65aから連結側に分流した冷却用気体は、下方に方向転換した後に、冷却管61により冷却されながら冷却管61の外側を下降し、冷却器出口開口67bを介して、フレーム40内に流入する。フレーム40内に流入した冷却用気体は、内扇51bに流入し、内扇51bによって回転子鉄心12および固定子20側に圧送される。このように、冷却用気体は、連結側の循環流路を循環する。
Further, the cooling gas diverted from the
以上のように、冷却用気体は、閉空間70内で、連結側の循環流路、反連結側の循環流路の2つの流路に分かれて循環する。
As described above, the cooling gas circulates in the closed
一方、外気は、外扇55により、外扇カバー56に形成されている外気流入口56aから外扇カバー56内に流入し、ファンガイド56bに沿って流れて外扇55に吸い込まれる。外扇55に吸い込まれた外気は、外扇55の径方向に流出し、ファンガイド56bおよび入口ガイド56cに沿って流れ、入口管板110側から複数の冷却管61のそれぞれの内部に圧送される。複数の冷却管61のそれぞれの内部を通過する外気は、冷却管61の外側を流れる冷却用気体を冷却しながら温度上昇した後、出口管板64側で、冷却管61から排気カバー69内に流出し、さらに排気カバー69の下方から外側に放出される。
On the other hand, the outside air flows into the
図2は、冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。すなわち、入口管板110と冷却管61との接続部の詳細を示している。図中の矢印は外気の流れ方向を示す。以下同様である。
FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view showing the configuration near the inlet of the cooling pipe. That is, details of a connection portion between the
入口管板110は、1枚の平板状の平板部111と、平板部111に垂直な方向で、冷却管61側に突出した複数の筒状の支持管部112とを有する。複数の支持管部112は、入口管板110と冷却管61との接続部にそれぞれ形成されている。支持管部112は、外径が冷却管61の内径とほぼ等しく、かつ冷却管61が差込み可能なように冷却管61の内径より僅かに小さい外径を有する。支持管部112は、冷却管61の出口より上流の所定の位置まで延びている。すなわち、冷却管61の入口の内面を保護するに必要な長さを有する。冷却器の組立て状態においては、支持管部112が冷却管61の内側に差し込まれた状態となっている。
The
ここで、冷却管61の入口近傍の内面を保護する冷却管保護構造100は、保護部101aおよび保持部102aを有する。具体的には、冷却管61の入口近傍の内面を覆って冷却管61の内面を保護している支持管部112が、保護部101aに相当する。また、平板部111が保持部102aに相当する。すなわち、保護部101aは、平板部111と接続し保持部102aに拘束されているため、冷却管61内に移動することなく保持されている。
Here, the cooling
支持管部112が設けられている部分では、入口管板110には、支持管部112の内径に等しい、あるいはほぼ等しい内径diを有する貫通孔112dが形成されている。
In the portion where the
貫通孔112dの入口側、すなわち、外扇55が設けられた側には、円錐面状の入口テーパ部111aが形成されている。入口テーパ部111aは、冷却管61の軸方向に上流側が拡がり下流側に行くにつれて貫通孔112dのマクロな内径diに近づくような向きに形成されている。
On the inlet side of the through
また、貫通孔112dの出口側には円錐面状の出口テーパ部112aが形成されている。出口テーパ部112aは、冷却管61の軸方向に、貫通孔112dのマクロな内径diから下流側に行くにつれて広がるような向きに形成されている。
A conical
さらに、支持管部112の下流側端部の径方向外側には、端部に行くほど外径が小さくなるような円錐面状の外側テーパ部112bが形成されている。
Further, a conical outer tapered
なお、入口テーパ部111a、出口テーパ部112a、および外側テーパ部112bなどのテーパ部の形状は、円錐面状に限定されない。断面が、隣接する部分と連続的に傾きが変化するような丸みを帯びた形状、流線型状であってもよいし、圧力損失低減上は好ましい。以下の実施形態等においても同様である。
The shapes of the tapered portions such as the inlet tapered
図3は、入口管板における支持管部の形成方式を示す部分縦断面図である。なお、図3においては、入口テーパ部111aを形成するための加工を行う前の状態を示している。
FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view showing a method of forming a support tube portion in an inlet tube sheet. FIG. 3 shows a state before processing for forming the entrance tapered
なお、支持管部112の形成後に入口テーパ部111aを形成する順序に限定はされない。すなわち、入口テーパ部111aを形成した後に図2の支持管部112を形成してもよい。
The order in which the inlet tapered
入口管板110は、平板114に支持管用部材115を取り付けることにより形成される。支持管用部材115は、円管状であり、第1の端部に、出口テーパ部112aおよび外側テーパ部112bが形成されている。平板114には、支持管部112が設けられているそれぞれの位置に、平板114の拡がる平面に垂直な方向に貫通孔114aが形成されている。貫通孔114aの内径は、支持管用部材115の外径にほぼ等しく、かつ、貫通孔114a内に支持管用部材115を挿入可能な寸法である。なお、支持管用部材115は、円管状に限定はされない。冷却管61が円管でない場合でも、冷却管61の断面形状に合わせた形状を有する場合であれば、円管状でなくともよい。
The
支持管用部材115は、平板114に挿入され、第1の端部の反対側である第2の端部を平板114の表面と同じ位置に合わせて、溶接部114bにより平板114と結合している。なお、支持管用部材115および平板114には、溶接部114bを形成する溶接のための開先が形成されている。
The
図4は、入口管板における支持管部の形成方式の変形例を示す部分縦断面図である。この変形例においては、平板114に形成された貫通孔114aは、その内径が支持管用部材115の内径とほぼ等しくなるように形成されている。支持管用部材115の第1の端部には、同様に出口テーパ部112aおよび外側テーパ部112bが形成されている。
FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view showing a modified example of a method of forming a support tube portion in an inlet tube sheet. In this modification, the through
支持管用部材115は、その内面が、平板114に形成された貫通孔114aと一致するように位置決めされる。支持管用部材115は、第2の端面において、平板114に溶接により接合され、溶接部115aが形成されている。なお、支持管用部材115には、溶接部115aを形成する溶接のための開先が形成されている。
The
以上のように構成された本第1の実施形態による冷却管61と入口管板110との組み合わせによれば、冷却管61の入口近傍の内面は、入口管板110により保護され、直接外気と接触しない構成となっている。
According to the combination of the cooling
また、入口テーパ部111aおよび出口テーパ部112aが形成されていることにより、外気の縮流および拡流による圧力損失が低減する。さらに、外側テーパ部112bが形成されていることにより、支持管部112と冷却管61との結合作業が容易となり、冷却管61の入口近傍の内面を保護するための保護部101aを形成することによる圧力損失の増加あるいは作業性の低下などの影響を軽減することができる。
Further, since the
以上のように、本実施形態によれば、複雑な構造によらずに、外気を通過させる冷却管の腐食を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress corrosion of the cooling pipe that allows the outside air to pass, without depending on a complicated structure.
[第2の実施形態]
図5は、第2の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。
[Second embodiment]
FIG. 5 is a partial vertical cross-sectional view showing a configuration near an inlet of a cooling pipe of a fully-closed external fan-type rotary electric machine according to the second embodiment.
本第2の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本第2の実施形態における入口管板120は、第1の実施形態における入口管板110と同様の形状であるが、材質が非金属である点で第1の実施形態と異なる。その他の点では第1の実施形態と同様である。
The second embodiment is a modification of the first embodiment. The
入口管板120は、化学的に安定している炭化ケイ素などのセラミックス製、あるいは炭素繊維強化プラスチックなどの樹脂製である。入口管板120の形状の形成方法としては、第1の実施形態と同様の方法で、炭化ケイ素製、あるいは樹脂製の平板と支持管用部材を組み合わせてもよい。
The
あるいは、型に炭化ケイ素粉末を注入し焼結するか、あるいは型に樹脂の素材を注入し成形することにより、平板部121と支持管部122を同時に形成することでもよい。この場合、入口テーパ部121a、出口テーパ部122aおよび外側テーパ部122bは、型によって形成してもよい。あるいは、一体成型した後に形成しやすい場合は、一体成型後の加工によってもよい。
Alternatively, the
ここで、支持管部122は、冷却管61の入口近傍の内面を覆っており、支持管部122が、保護部101bに相当する。また、平板部121が保持部102bに相当する。保護部101bは、平板部121と接続しているため、冷却管61内に移動することなく保持されている。
Here, the
以上のように、本第2の実施形態においては、外気の吸い込み部近傍は、化学的に安定な部材で覆われているため、さらに確実に腐食を抑制することができる。 As described above, in the second embodiment, the vicinity of the outside air suction portion is covered with the chemically stable member, so that corrosion can be more reliably suppressed.
[第3の実施形態]
図6は、第3の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。本第3の実施形態は、第2の実施形態の変形である。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view showing a configuration near an inlet of a cooling pipe of a fully-closed external fan-type rotary electric machine according to a third embodiment. The third embodiment is a modification of the second embodiment.
入口管板63は、通常の鋼材などの材料である。冷却管61は、入口管板63に形成された貫通孔63a内に挿入され、入口管板63の外側(外扇側)表面の入口管板63との固定部63bにおいてにおいて拡管され、入口管板63と結合している。なお、固定部63bは、溶接によって接合してもよい。
The
この結合した冷却管61の入り口部分に、保護部材130が取り付けられている。保護部材130は、平板部131と、平板部131の拡がる面に垂直な方向に軸心を持つ筒部132とを有する。平板部131は、外径が円形、矩形、あるいは多角形である。筒部132は、円筒状であり、その外径は、冷却管61の内径にほぼ等しく、かつ、冷却管61内に筒部132が挿入可能な寸法である。なお、冷却管61が円管以外の場合でも、筒部132は、冷却管61の内面にほぼ密着するような形状、寸法に形成されていればよい。
The
保護部材130には、筒部132の軸方向に保護部材130を貫通するような貫通孔132dが形成されている。貫通孔132dの外気入口側には、上流側に拡がるような入口テーパ部131aが形成されている。また、貫通孔132dの出口側には、下流側に向かって拡がるような出口テーパ部132aが形成されている。筒部132の下流側端部の外面には、下流側に向かって外面の径が縮小するような外側テーパ部132bが形成されている。
The
保護部材130は、炭化ケイ素製あるいは樹脂製である。なお、金属製でもよいが、冷却管61と異なる材料の場合には、異種金属間の腐食の問題があるが、点検の頻度を上げる等により対応できる。
保護部材130は、冷却管61への差込み方向が外気の流れ方向であることから、風圧により外れる心配はなく、入口管板63と接合されていなくともよい。すなわち、保護部材130は、冷却管61と入口管板63の結合部に、入口側から装脱可能であってよい。
Since the direction in which the
図7は、冷却管の入口近傍の構成の変形例を示す部分縦断面図である。なお、図7は、説明の便宜上、保護部材130aが、入口管板63に密着する状態から、引き出されている状態を示している。
FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view showing a modification of the configuration near the inlet of the cooling pipe. FIG. 7 shows a state in which the
図6で示す構成では、冷却管61と入口管板63との固定部63bは、入口管板63の外扇55側の表面から突出しないように、たとえば、削り取り加工等がされている場合の保護部材130aを示している。一方、削り取り加工等をしない固定部63bの場合に、そのまま保護部材130aを装着すると、保護部材130aが入口管板63の表面に密着せず、隙間が生じるため、冷却管61の入口側の端面が外気に直接触れることになり、部分的な腐食の要因となる。
In the configuration shown in FIG. 6, the fixing
本変形例による保護部材130aは、冷却管61と入口管板63とが削り取り加工のされていない固定部63bの場合でも、有効に装着するためのものである。
The
具体的には、固定部63bに対向する範囲をカバーするように、平板部131の裏側に溝部131bが形成されている。また、溝部131bの径方向の外側は、溝が形成されていない接触部131cであり、この部分で、入口管板63と密着するようになっている。
Specifically, a
図8は、冷却管と入口管板との接続方式が異なる場合の構成を示す部分縦断面図である。この場合は、冷却管61は、冷却管61の内径に等しい内径の貫通孔63aが形成された入口管板63の下流側の面(外扇と反対側の面)の固定部63cで溶接により接続されている。この場合にも、実施形態と同様の保護部材130を用いることができる。
FIG. 8 is a partial vertical cross-sectional view showing a configuration in a case where the connection method between the cooling pipe and the inlet tube sheet is different. In this case, the cooling
本実施形態および変形例においては、保護部材130、130aの筒部132が、冷却管61の入口近傍の内面を保護する冷却管保護構造100の保護部101cに相当する。また、平板部131は、保護部101cを保持する冷却管保護構造100の保持部102cに相当する。すなわち、保護部材130、130aは、冷却管保護構造100に相当する。
In the present embodiment and the modification, the
以上のように、本実施形態およびその変形においては、保護部材130、130aの保護部101cにより冷却管61の入口近傍の内面は保護される。保護部材130の筒部132の肉厚を極力薄くすることにより、保護部材130、130aを設けることによる外気の流れの圧力損失の増加を極力抑えることができる。
As described above, in the present embodiment and its modifications, the inner surface near the inlet of the cooling
さらに、保護部材130、130aは取り外し可能なため、点検を容易に行うことができ、かつ、保護部材130、130aの交換も容易であり、メンテナンスの質の向上およびメンテナンス作業上の負担を軽減することができる。
Furthermore, since the
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では全閉外扇形回転電機の場合を例にとって示したが、外扇が別置き形の場合であってもよい。また、冷却管の保護は、回転電機の冷却器に限定されるものではなく、外気などの冷却媒体中の塵埃や化学物質等による冷却管の特に入口部の内面の腐食を防止することが必要な場合には、それらの冷却管に適用することができる。
[Other Embodiments]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. For example, in the embodiment, the case of the fully enclosed external fan type rotary electric machine has been described as an example, but the external fan may be a separately placed type. In addition, the protection of the cooling pipe is not limited to the cooler of the rotating electric machine, and it is necessary to prevent the corrosion of the inner surface of the cooling pipe, particularly at the inlet portion, due to dust and chemical substances in the cooling medium such as outside air. In such cases, the present invention can be applied to those cooling pipes.
さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Furthermore, the embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…回転子、11…ロータシャフト、11a…連結部、12…回転子鉄心、18…空隙、20…固定子、21…固定子鉄心、22…固定子巻線、30a…反連結側軸受、30b…連結側軸受、40…フレーム、45a…反連結側軸受ブラケット、45b…連結側軸受ブラケット、51a、51b…内扇、55…外扇、56…外扇カバー、56a…外気流入孔、56b…ファンガイド、56c…入口ガイド、60…冷却器、61…冷却管、63…入口管板、63a…貫通孔、63b、63c…固定部、64…出口管板、65…冷却器カバー、65a…上部連通空間、66…冷却器入口開口、67a、67b…冷却器出口開口、68a、68b…ガイド板、69…排気カバー、70…閉空間、100…冷却管保護構造、101a、101b、101c…保護部、102a、102b、102c…保持部、110…入口管板、111…平板部、111a…入口テーパ部、112…支持管部、112a…出口テーパ部、112b…外側テーパ部、112d…貫通孔、114…平板、114a…貫通孔、114b…溶接部、115…支持管用部材、115a…溶接部、120…入口管板、121…平板部、121a…入口テーパ部、122…支持管部、122a…出口テーパ部、122b…外側テーパ部、130、130a…保護部材、131…平板部、131a…入口テーパ部、131b…溝部、131c…接触部、132…筒部、132a…出口テーパ部、132b…外側テーパ部、132d…貫通孔、200…全閉外扇形回転電機
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、
前記回転子鉄心を挟んで前記回転軸方向の両側で前記ロータシャフトを支持する連結側軸受および反連結側軸受と、
前記連結側軸受および前記反連結側軸受のそれぞれを固定支持し前記フレームの前記回転軸方向の両側の端部に接続する連結側軸受ブラケットおよび反連結側軸受ブラケットと、
前記回転軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管と、前記複数の冷却管の端部のそれぞれを支持し前記複数の冷却管のそれぞれと結合部にて結合する入口管板および出口管板と、前記冷却管を収納し前記フレーム、前記連結側軸受ブラケット、前記反連結側軸受ブラケット、前記入口管板および前記出口管板とともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記結合部のそれぞれに設けられた着脱可能な冷却管保護構造と、を有する冷却器と、
前記連結側軸受と前記反連結側軸受との間で前記ロータシャフトに取り付けられて前記閉空間内の冷却用気体を駆動する内扇と、
前記ロータシャフトの前記反連結側軸受の軸方向の外側に取り付けられて前記複数の冷却管のそれぞれの内部に外気を供給する外扇と、
を備える全閉外扇形回転電機であって、
前記冷却管保護構造は、
当該冷却管保護構造の取り付け状態において前記複数の冷却管のそれぞれの内面に沿って前記回転軸方向に前記冷却管の出口の上流側の所定の位置まで延びる筒状の保護部と、
前記保護部と結合し前記保護部の前記回転軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成され前記保護部が設けられた側の面に環状の溝部が形成された保持部と、
を有することを特徴とする全閉外扇形回転電機。 A rotor shaft extending in the rotation axis direction and rotatably supported, and a rotor having a rotor core provided radially outside the rotor shaft;
A stator having a cylindrical stator core provided radially outside the rotor core, and a stator winding penetrating the stator core in the direction of the rotation axis;
A frame that is disposed radially outside of the stator and houses the rotor core and the stator;
A connection-side bearing and an anti-connection-side bearing that support the rotor shaft on both sides in the rotation axis direction with the rotor core interposed therebetween;
A connection-side bearing bracket and a non-connection-side bearing bracket that fixedly support each of the connection-side bearing and the anti-connection-side bearing and are connected to both ends of the frame in the rotation axis direction,
A plurality of cooling pipes extending in the rotation axis direction and arranged in parallel with each other, and an inlet tube plate supporting each of the ends of the plurality of cooling pipes and coupling with each of the plurality of cooling pipes at a coupling portion; An outlet tube sheet, a cooler cover that houses the cooling pipe, forms a closed space with the frame, the connection side bearing bracket, the non-connection side bearing bracket, the inlet tube sheet, and the outlet tube sheet; A cooler having a detachable cooling pipe protection structure provided on each of
An inner fan attached to the rotor shaft between the connection-side bearing and the anti-connection-side bearing to drive a cooling gas in the closed space;
An outer fan attached to an outside of the rotor shaft in the axial direction of the anti-connection side bearing to supply outside air to each of the plurality of cooling pipes;
A fully enclosed fan-shaped rotating electric machine comprising
The cooling pipe protection structure includes:
A cylindrical protection portion extending along the inner surface of each of the plurality of cooling pipes to a predetermined position on the upstream side of the outlet of the cooling pipe along the inner surface of each of the plurality of cooling pipes in an attached state of the cooling pipe protection structure ;
A holding portion having an opening formed at the center thereof which is coupled to the protection portion and restrains movement of the protection portion in the rotation axis direction, and an annular groove portion formed on a surface on the side where the protection portion is provided ;
A fully enclosed fan-shaped rotary electric machine characterized by having:
前記保護部の出口側の内面には、流れ方向に拡がる出口テーパ部が形成されている、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の全閉外扇形回転電機。 An entrance taper portion that narrows in the flow direction is formed at an entrance edge of the central opening of the holding portion,
On the inner surface on the outlet side of the protection portion, an outlet taper portion expanding in the flow direction is formed,
The fully enclosed fan-shaped rotary electric machine according to claim 1 or 2 , wherein:
当該冷却管保護構造の取り付け状態において前記冷却管の内面に沿って前記冷却管の軸方向に延びる筒状の保護部と、
前記保護部と結合し前記保護部の前記軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成され前記保護部が設けられた側の面に環状の溝部が形成された保持部と、
を有することを特徴とする冷却管保護構造。 A cooling pipe through which a cooling medium passes, and a cooling pipe having a cooling pipe having an inlet pipe sheet and an outlet pipe sheet respectively supporting an inlet end and an outlet end of the cooling medium; A cooling pipe protection structure for protecting an inner surface on an inlet side of the cooling pipe at a joint portion with an inlet pipe sheet,
A tubular protection portion extending in the axial direction of the cooling pipe along the inner surface of the cooling pipe in an attached state of the cooling pipe protection structure;
A holding portion having an opening formed at the center thereof, which is coupled to the protection portion and restraining the movement of the protection portion in the axial direction, and having an annular groove formed on a surface on which the protection portion is provided;
Cooling pipe protective structure, characterized in that it comprises a.
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