JPH011437A - rotor of rotating electric machine - Google Patents

rotor of rotating electric machine

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JPH011437A
JPH011437A JP62-154384A JP15438487A JPH011437A JP H011437 A JPH011437 A JP H011437A JP 15438487 A JP15438487 A JP 15438487A JP H011437 A JPH011437 A JP H011437A
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JP
Japan
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rotor
slot
conductor
electric machine
pole
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JP62-154384A
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貴彦 佐野
孝 渡辺
桧山 太
大井 柾雄
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株式会社日立製作所
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転電機の回転子に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a rotor for a rotating electric machine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の回転電機例えばタービン発電機の回転子は、導体
を埋込んだスロット間の中央部に回転子の冷却用媒体を
通すベントスロットを設け、このベン1へスロットに冷
却用媒体を通してスロットに埋込んだ導体を冷却する。
The rotor of a conventional rotating electric machine, such as a turbine generator, is provided with a vent slot in the center between the slots in which conductors are embedded, through which a cooling medium for the rotor is passed. Cool the inserted conductor.

所謂間接冷却方式で冷却されていた。なおこれに関する
ものとして例えば米国特許第2661434号公報があ
る。
It was cooled using a so-called indirect cooling method. Regarding this, there is, for example, US Pat. No. 2,661,434.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術で間接冷却方式を採用しているタービン発
電機で遅れ力率で負荷をとって運転した場合の温度上昇
について配慮がされておらず9回転方向に対して遅れ側
のスロット付近の温度が大きくなり1回転子の温度上昇
が不均一になっていた。
The above conventional technology does not take into consideration the temperature rise when operating under load with a lagging power factor in a turbine generator that adopts an indirect cooling method, and the temperature near the slot on the lagging side with respect to the rotational direction is not considered. was increasing, and the temperature rise of the single rotor was becoming uneven.

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり。The present invention has been made in view of the above points.

温度上昇を均一化することを可能とした回転電機の回転
子を提供することを目的とするものである。
It is an object of the present invention to provide a rotor for a rotating electrical machine that makes it possible to equalize temperature rise.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記[1的は、ポールの中心から回転子の回転方向に対
して遅れ側で、かつポール中心部側のスロット内の導体
に通風孔を設け、この通風孔に冷却媒体を流通すること
により、達成される。
[1] By providing a ventilation hole in the conductor in the slot on the lag side with respect to the rotor rotation direction from the center of the pole and on the pole center side, and circulating the cooling medium through this ventilation hole, achieved.

〔作用〕[Effect]

このようにポールの中心から回転子の回転方向に対して
遅れ側で、かつポール中心部側のスロット内の導体に通
風孔を設け、この通風孔に冷却媒体を流通することによ
り、ポールの中心から回転子の回転方向の遅れ側で、か
つボール中心部側のスロット付近の温度上昇が低減する
ようになって、回転子の温度上昇を均一化することがで
きるようになるが、それを次に説明する。
In this way, a ventilation hole is provided in the conductor in the slot on the lagging side with respect to the rotation direction of the rotor from the center of the pole and on the side of the center of the pole, and by circulating a cooling medium through this ventilation hole, the center of the pole is This reduces the temperature rise near the slots on the lagging side of the rotor's rotational direction and on the center side of the ball, making it possible to equalize the temperature rise of the rotor. Explain.

従来の冷却の考え方は主な熱発生源が回転子の導体のみ
にあることを前提とし、冷却対象物は回転子の導体のみ
にある考え方であった。従って従来の冷却構造は導体の
いかなる位置に対しても均一な冷却容量であり、各スロ
ットに対してすべて同一構造である。
The conventional approach to cooling is based on the assumption that the main source of heat generation is only in the rotor's conductor, and that the object to be cooled is only in the rotor's conductor. Therefore, conventional cooling structures have uniform cooling capacity for any location on the conductor and are all identical structures for each slot.

今回、上記導体からの熱発生以外に回転子表面からの熱
発生現象があることに注目し、この熱発生量を全周に対
して定量的に把握した結果1位置によって熱発生量が異
なることが判明した。
This time, we focused on the phenomenon of heat generation from the rotor surface in addition to the heat generation from the conductors mentioned above, and as a result of quantitatively understanding the amount of heat generation over the entire circumference, we found that the amount of heat generation differs depending on the position. There was found.

この回転子表面からの熱発生原因の一つとじて回転子の
ティース部を通過する交流磁束が考えられる。これは直
線状に展開した回転子、固定子断面の回転子の各位置で
の磁束密度が示されている第3図に示されているように
、回転子はサブスロット(図示せず)を有するスロット
1.ベントスロット2があり、固定子にはスロット3が
設けられている。回転子はこれらスロット1およびベン
トスロット2を備えた#1.#2.#3・・・#12ス
ロツ1〜がポール4の中心から回転方向に対して遅れ側
に順に#1.#2.・・・#12スロットと配置されて
いる。なお同図で5は回転子のティース部であり、6は
固定子のティー入部である。このように回転子はスロッ
ト1,2.固定子スロツ1−′3があり、回転子が回転
することにより回転子。
AC magnetic flux passing through the teeth of the rotor is considered to be one of the causes of heat generation from the rotor surface. This is because the rotor has sub-slots (not shown) as shown in Figure 3, which shows the linearly developed rotor and the magnetic flux density at each position of the rotor in the stator cross section. slot with 1. There is a vent slot 2 and the stator is provided with a slot 3. The rotor is #1 with these slots 1 and vent slots 2. #2. #3...#12 Slots 1 to #1 are sequentially moved from the center of the pole 4 to the lag side with respect to the rotation direction. #2. ...It is arranged as #12 slot. In the figure, 5 is a tooth portion of the rotor, and 6 is a tee portion of the stator. In this way, the rotor has slots 1, 2, . There is a stator slot 1-'3, and the rotor rotates.

固定子双方のスロットの相対的位置が変化し、それに伴
い回転子のティース部5を通過する磁束が変化する、所
謂交流磁束が発生する。この交流磁束により回転子のテ
ィース部5にうず電流損が発生し、熱が発生することに
なる。
The relative positions of the slots on both sides of the stator change, and the magnetic flux passing through the teeth 5 of the rotor changes accordingly, so-called alternating current magnetic flux is generated. This alternating magnetic flux causes eddy current loss to occur in the teeth portion 5 of the rotor, resulting in heat generation.

従来の間接冷却方式を採用した回転電機が遅れ力率で運
転されている場合の交流磁束の状態を調べるために回転
子、固定子双方の形状データを考慮に入れ、有限要素法
(FEM)によって解析した。第4図はある時点の磁束
線の様子を解析した回転電機断面図である。同図から明
らかなように偏磁作用が現われているが、これは直流成
分であり熱発生の原因とは考えられない。そこで回転子
と固定子との相対的位置を徐々に変化させ、回転子表面
の磁束密度の最大値B 、axと最小限B m l I
Iとを求め、その差ΔB(第3図参照)を回転子表面の
あらゆる点を算出した。第5図は横軸に回転子表面の位
置をとり、縦軸にΔBをとって、上記算出値をプロット
した結果である。同図から明らかなように遅れ力率発電
機の場合、特に#1゜#2スロット付近の回転子のティ
ース部のΔBが大きく、従ってこの付近での熱発生量が
交流磁束による最大値となる。
In order to investigate the state of alternating current magnetic flux when a rotating electric machine employing the conventional indirect cooling method is operated with a lagging power factor, the shape data of both the rotor and stator were taken into account, and the finite element method (FEM) was used. Analyzed. FIG. 4 is a sectional view of a rotating electric machine in which the state of magnetic flux lines at a certain point in time is analyzed. As is clear from the figure, biased magnetism appears, but this is a direct current component and is not considered to be the cause of heat generation. Therefore, the relative position of the rotor and stator is gradually changed, and the maximum value of magnetic flux density on the rotor surface B, ax and the minimum value B m l I
I was determined, and the difference ΔB (see FIG. 3) was calculated at every point on the rotor surface. FIG. 5 shows the results of plotting the above calculated values, with the position of the rotor surface on the horizontal axis and ΔB on the vertical axis. As is clear from the figure, in the case of a lagging power factor generator, the ΔB of the teeth of the rotor near the #1 and #2 slots is particularly large, and therefore the amount of heat generated in this area is the maximum value due to the AC magnetic flux. .

ところで間接冷却構造では回転子のティー入部の発生熱
および回転子の導体を流れる電流による回転子の導体の
発生熱の双方を、回転子のティー入部表面およびベント
スロットから冷却媒体に放熱するわけであるが、この状
態は回転子の導体の発生熱をHc、回転子のティー入部
表面での発生熱量をH7とすると、回転子のティー入部
表面およびベントスロットから放熱すべき熱m Hoは
By the way, in the indirect cooling structure, both the heat generated at the rotor tee entrance and the heat generated in the rotor conductor due to the current flowing through the rotor conductor are radiated to the cooling medium from the rotor tee entrance surface and vent slots. However, in this state, if the heat generated by the rotor's conductor is Hc, and the amount of heat generated at the rotor's tee entry surface is H7, then the heat mHo that should be radiated from the rotor's tee entry surface and vent slot is:

Ho = Hc + HL          −(1
)で表され、Hoが大きい場所程温度上昇も高くな −
ると考えられる。回転子の導体の発生熱量は、導体の断
面積が一定であれば回転子の導体のどの位置においても
Hcは一定であると考えてよい、従ってHoの値、すな
わち回転子表面の温度上昇はHtによって決まる。上述
のFEMの解析により#1. #2スロット付近でHt
 が最大となっているが、これは回転子の導体での発生
熱ff1trcの回転子のティース部およびベントスロ
ットからの放熱が他のスロットよりも劣ることを意味す
る。従って温度上昇も#1.#2スロット付近が最大に
なると考えられる。
Ho = Hc + HL - (1
), and the higher the Ho, the higher the temperature rise will be.
It is thought that Regarding the amount of heat generated by the rotor conductor, if the cross-sectional area of the conductor is constant, Hc can be considered to be constant at any position on the rotor conductor. Therefore, the value of Ho, that is, the temperature rise on the rotor surface is Determined by Ht. According to the above FEM analysis, #1. Ht near #2 slot
is the maximum, but this means that the heat ff1trc generated in the rotor conductor is radiated from the teeth and vent slots of the rotor inferior to other slots. Therefore, the temperature rise is also #1. It is thought that the area around the #2 slot is the maximum.

以上から従来の冷却方式の考え方ではHcのみ考慮して
いたので、いかなる位置でも温度上昇は同じであり、一
定の冷却能力を持った同一の冷却構造を各スロットに設
ければよいことになっていたが・このHcに位置によっ
て値の異なるHtが加算されることにより1回転子表面
全周で温度上昇が不均一になっていることが判った。実
際に遅れ力率発電機を長期間運転して、回転子表面の塗
料等の熱劣化の状況から湿度」1昇分布を推定すると、
上述のFEMで解析した結果と同様、第6図にハツチン
グして示しであるように#1.#2スロツ1〜付近の温
度上昇が高いことが立証された。
From the above, the conventional cooling method only takes Hc into consideration, so the temperature rise is the same regardless of the position, and it is sufficient to provide each slot with the same cooling structure with a certain cooling capacity. However, it was found that by adding Ht, which has a different value depending on the position, to this Hc, the temperature rise becomes non-uniform all around the surface of one rotor. If you actually operate a delayed power factor generator for a long period of time and estimate the humidity increase distribution based on the thermal deterioration of paint on the rotor surface,
Similar to the results of the above-mentioned FEM analysis, #1. It was verified that the temperature rise in the vicinity of #2 slot 1 was high.

そこで本発明ではポールの中心から回転子の回転方向に
対して遅れ側で、かつポール中心部側のスロット内の導
体に通風孔を設け、この通風孔に冷却媒体を流通するよ
うにした。このようにすることにより温度上昇を均一化
することを可能とした回転電機の回転子を得ることを可
能としたものである。
Therefore, in the present invention, a ventilation hole is provided in the conductor in the slot on the lag side with respect to the rotational direction of the rotor from the center of the pole and on the center side of the pole, and the cooling medium is made to flow through the ventilation hole. By doing so, it is possible to obtain a rotor for a rotating electrical machine that makes it possible to equalize the temperature rise.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
1図および第2図には本発明の一実施例が示されている
。なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明を
省略する。同図に示されているようにサブスロット1a
を有するスロット1中にはターン絶縁7を介した回転子
の導体8が収納され、導体8とスロットlとの間はスロ
ットアーマ−9で絶縁されている。これらの導体8はク
リページブロック10を介してウェッジ11で押えられ
ており、ベントスロット2にはエアウェッジ12が設け
られている。このように構成された回転子で本実施例で
はポール4の中心から回転子の回転方向に対して遅れ側
で、かつポール中心部側のスロット1内の導体8に通風
孔13を設け、この通風孔13に冷却媒体を流通するよ
うにした。
The present invention will be explained below based on the illustrated embodiments. An embodiment of the invention is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. Note that parts that are the same as those in the conventional system are given the same reference numerals, and therefore their explanations will be omitted. As shown in the figure, sub-slot 1a
A rotor conductor 8 is housed in the slot 1 having a turn insulation 7 therebetween, and the conductor 8 and the slot 1 are insulated by a slot armor 9. These conductors 8 are held down by wedges 11 via clipage blocks 10, and an air wedge 12 is provided in the vent slot 2. In this embodiment of the rotor configured as described above, a ventilation hole 13 is provided in the conductor 8 in the slot 1 on the lagging side with respect to the rotational direction of the rotor from the center of the pole 4 and on the pole center side. A cooling medium was made to flow through the ventilation holes 13.

このようにすることにより叫転子の温度上昇が均一化す
るようになって、温度上昇を均一化することを可能とし
た回転電機の回転子を得ることができる。
By doing so, the temperature rise of the rotor becomes uniform, and it is possible to obtain a rotor of a rotating electric machine that can make the temperature rise uniform.

すなわちサブスロット1aを有するスロツ1−1および
ベントスロット2を備えた$1.#2゜#3・・・#1
2スロットがポール4の中心から回転子の回転方向に対
して遅れ側に#1.#2.#3・・・#12スロットと
配置されているが、この#1゜#2.#3・・・#12
スロットのうちポール中心部側の31.$2スロット内
の導体8に通風孔13を設けた。そしてこの通風孔13
に冷却媒体を流通するようにした。このようにすること
により磁束密度の変化量が最も大きく、温度上昇の最も
大きい回転方向に対して遅れ側の#l、#2スロツ1〜
付近がよく冷却されて温度上昇が低減するようになり1
回転子の温度上昇を均一にすることができ、信頼性が向
上する。
That is, $1.00 has a slot 1-1 having a sub-slot 1a and a vent slot 2. #2゜#3...#1
Two slots are #1 on the lagging side with respect to the rotor rotation direction from the center of the pole 4. #2. #3...#12 slots are arranged, but this #1゜#2. #3...#12
31. of the slots on the pole center side. A ventilation hole 13 was provided in the conductor 8 in the $2 slot. And this ventilation hole 13
The cooling medium was distributed to By doing this, #l and #2 slots 1 to 2 on the lagging side with respect to the rotation direction where the amount of change in magnetic flux density is the largest and the temperature rise is largest.
The surrounding area is cooled well and the temperature rise is reduced 1
The temperature rise of the rotor can be made uniform, improving reliability.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述のように本発明は回転子の温度上昇が均一となって
、温度上昇を均一化することを可能とした回転電機の回
転子を得ることができる。
As described above, the present invention makes it possible to obtain a rotor for a rotating electric machine in which the temperature rise of the rotor becomes uniform, thereby making it possible to equalize the temperature rise.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の回転電機の回転−f−の一実施例の縦
断側面図、第2図は第1図の点線枠内の拡大縦断側面図
、第3図は直線状に展開した回転子、固定子断面のある
時間での回転子表面の磁束密度波形図、第4図はFEM
のシミュレーションによる回転子を通過する磁束線を示
す説明図、第5図は回転子表面の位置と磁束密度変化量
との関係を示す特性図、第6図は回転子を平面化して温
度」1昇の高い部分を示す説明図である。 1・・・スロット、1a・・・サブスロット、2・・・
ベントスロッ1〜.4・・・ポール、8・・・導体、1
3・・・通風孔。
Fig. 1 is a longitudinal sectional side view of an embodiment of rotation-f of the rotating electric machine of the present invention, Fig. 2 is an enlarged longitudinal sectional side view within the dotted line frame of Fig. 1, and Fig. 3 is a linearly developed rotation Magnetic flux density waveform diagram on the rotor surface at a certain time in the rotor and stator cross sections, Figure 4 is an FEM
Fig. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the position of the rotor surface and the amount of change in magnetic flux density, and Fig. 6 is a diagram showing the magnetic flux lines passing through the rotor based on a simulation of FIG. 1...Slot, 1a...Sub slot, 2...
Vent slot 1~. 4...Pole, 8...Conductor, 1
3...Ventilation hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、ポールの両側の周方向に所定間隔を介してサブスロ
ットを有するスロットとベントスロットとが配設され、
前記スロットには導体が埋込まれ、前記ベントスロット
には冷却媒体が流通される回転電機の回転子において、
前記ポールの中心から前記回転子の回転方向に対して遅
れ側で、かつポール中心部側のスロット内の導体に通風
孔を設け、この通風孔に前記冷却媒体を流通するように
したことを特徴とする回転電機の回転子。
1. A slot having a sub-slot and a vent slot are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on both sides of the pole,
In a rotor of a rotating electric machine, a conductor is embedded in the slot, and a cooling medium flows through the vent slot,
A ventilation hole is provided in the conductor in the slot on the lag side with respect to the rotational direction of the rotor from the center of the pole and on the pole center side, and the cooling medium is made to flow through the ventilation hole. The rotor of a rotating electric machine.
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US6833640B2 (en) * 2000-12-07 2004-12-21 Siemens Westinghouse Power Corporation Method and apparatus to tune rotor's torsional natural frequency by geometry of rotor winding slot
JP4417970B2 (en) 2007-03-29 2010-02-17 株式会社東芝 Rotating electric machine and rotating electric machine rotor
JP2008295264A (en) * 2007-05-28 2008-12-04 Toshiba Corp Rotor of dynamo-electric machine

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