JPH02228231A - ボアパック励磁機冷却システム - Google Patents
ボアパック励磁機冷却システムInfo
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- JPH02228231A JPH02228231A JP1336779A JP33677989A JPH02228231A JP H02228231 A JPH02228231 A JP H02228231A JP 1336779 A JP1336779 A JP 1336779A JP 33677989 A JP33677989 A JP 33677989A JP H02228231 A JPH02228231 A JP H02228231A
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- cooling
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- cooling system
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- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 51
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
- H02K9/18—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/38—Structural association of synchronous generators with exciting machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
交流を整流して発電機用の直流励磁電力を供給するため
にボアパック（ｂｏｒｅ ｐａｃｋ ）励磁機システム
が用いられる。ボアパック励磁機は、一般に発電機の端
部に取り付けられている。しかし、高出力のボアパック
励Ｗｔａｉは、励磁機さらには関連する発電機の過熱と
それによる運転停止を防止するために内部冷却を必要と
する。発電システムには通常、発電機の回転軸に取り付
けたファン羽根によって発電機ハウジング内の構成要素
に吹き付けるための冷却ガスを発電機ハウジング又はフ
レームの内部に供給する冷却装置を含む冷却システムが
設けられている。このファンによって、コイル、リング
、積層鉄心のような発電機の加熱される部品に沿ってそ
の周りに冷却ガスを強制的に流通させる。現在用いられ
ている構成では、発電機中を流れている冷却ガスの一部
をボアパック励磁機に通した後、再冷却のために冷却装
置に送られて発電機へ戻すようになっている。しかし、
この冷却ガスは、発電機中を流れる間に温度が上昇し速
度が減少しているので、ボアパック励磁機を効率よく効
果的に冷却することができない。又、発電システムの大
きさや重量が制限されるようなきびしい条件の適用を受
ける用途では、ボアパック励磁機の冷却能力を現存する
システムによって得られる冷却以上に増強する必要が生
じる。このような冷却能力の増強を達成するために新た
に冷却装置とファンとの両方又は一方を追加すると、大
きさとｆｆｉ量とが増し、発電システムのコストが増大
することになる。
にボアパック（ｂｏｒｅ ｐａｃｋ ）励磁機システム
が用いられる。ボアパック励磁機は、一般に発電機の端
部に取り付けられている。しかし、高出力のボアパック
励Ｗｔａｉは、励磁機さらには関連する発電機の過熱と
それによる運転停止を防止するために内部冷却を必要と
する。発電システムには通常、発電機の回転軸に取り付
けたファン羽根によって発電機ハウジング内の構成要素
に吹き付けるための冷却ガスを発電機ハウジング又はフ
レームの内部に供給する冷却装置を含む冷却システムが
設けられている。このファンによって、コイル、リング
、積層鉄心のような発電機の加熱される部品に沿ってそ
の周りに冷却ガスを強制的に流通させる。現在用いられ
ている構成では、発電機中を流れている冷却ガスの一部
をボアパック励磁機に通した後、再冷却のために冷却装
置に送られて発電機へ戻すようになっている。しかし、
この冷却ガスは、発電機中を流れる間に温度が上昇し速
度が減少しているので、ボアパック励磁機を効率よく効
果的に冷却することができない。又、発電システムの大
きさや重量が制限されるようなきびしい条件の適用を受
ける用途では、ボアパック励磁機の冷却能力を現存する
システムによって得られる冷却以上に増強する必要が生
じる。このような冷却能力の増強を達成するために新た
に冷却装置とファンとの両方又は一方を追加すると、大
きさとｆｆｉ量とが増し、発電システムのコストが増大
することになる。
発明の目的と要約
本発明の一つの目的は、発電システムにおけるボアパッ
ク励磁機用の改良冷却システムを提供することにある。
ク励磁機用の改良冷却システムを提供することにある。
本発明の更に一つの目的は、冷却装置又はファンを追加
せずに、発電システムにおけるボアパック励磁機用の改
良冷却システムを提供することにある。
せずに、発電システムにおけるボアパック励磁機用の改
良冷却システムを提供することにある。
本発明のまた別の一つの目的は、システムの大きさ又は
重量を増加させずに、発電システムにおけるボアパック
励磁機用の簡易化した改良冷却システムを提供すること
にある。
重量を増加させずに、発電システムにおけるボアパック
励磁機用の簡易化した改良冷却システムを提供すること
にある。
本発明の上記及びその他の目的を達成するために、発電
システムにおけるボアパック励磁機用のガス冷却システ
ムであって、発電機のロータに取り付けたファンによっ
て発電機の内部に流通させるべき冷却ガスを発電機の内
部に供給する冷却ユニットと、最高速度で最低温度のガ
スの流れを発電機内のファン羽根に隣接した区域からボ
アパック励磁機の両端へ流入させると共に、励磁機内を
通過した後の冷却ガスを、冷却装置に再循環させるため
に発電機へ戻す導流手段を含むガス冷却システムが提供
される。
システムにおけるボアパック励磁機用のガス冷却システ
ムであって、発電機のロータに取り付けたファンによっ
て発電機の内部に流通させるべき冷却ガスを発電機の内
部に供給する冷却ユニットと、最高速度で最低温度のガ
スの流れを発電機内のファン羽根に隣接した区域からボ
アパック励磁機の両端へ流入させると共に、励磁機内を
通過した後の冷却ガスを、冷却装置に再循環させるため
に発電機へ戻す導流手段を含むガス冷却システムが提供
される。
発明の詳細な説明
第１図に、端壁部６及び７にそれぞれ取り付けた軸受４
及び５により回転自在にロータ３を支持したハウジング
２を有する発電機１を示す。発電機は蒸気タービン又は
ガスタービンのような原動機（図示しない）により継手
１１を経て駆動される。発電機１の界磁巻線に直流電力
を供給するために、端壁部７にボアパック励磁機１２が
取り付けられている。ボアパック励磁機１２は、交流を
直流に変換するための電力ダイオード（図示しない）を
そなえている。発電機１の頂部には、発電機内を流れる
ガスから熱を抽出する冷却装置１４及び１５が取り付け
られている。端壁部７とボアパック励磁機１２とに隣接
するハウジング２の内部のロータ３の端部の周囲にファ
ン中ボス１７が取り付けられている。ロータ３から遠い
側にあるファン・ボス外周面上に複数のファン羽根が取
り付けられている。これらのファン羽根の内の２枚が１
８及び１９として図中に示されている。これらのファン
羽根１８及び１９はロータと共に回転して、水素又は空
気から成る冷却ガスをロータ３と固定子巻線との間及び
それらに対して吹き付ける。この固定子巻線の端部を端
部巻線２０として図中に示す。ファン羽根１９に隣接す
る内側仕切壁２６−Ｌにはセレーションすなわち鋸歯状
部３２が設けられ、ファン羽根１９と内側仕切壁２６と
の間に生じ得る漏洩ガスの流れに対し曲折した流路を形
成して、漏洩を最小限に抑える。又、位置のずれあるい
は他の理由によりファン羽根１９と内側仕切壁２６とが
こすれたり接触したりしても、こすれや摩耗は鋸歯状部
３２の先端部に限られる。
及び５により回転自在にロータ３を支持したハウジング
２を有する発電機１を示す。発電機は蒸気タービン又は
ガスタービンのような原動機（図示しない）により継手
１１を経て駆動される。発電機１の界磁巻線に直流電力
を供給するために、端壁部７にボアパック励磁機１２が
取り付けられている。ボアパック励磁機１２は、交流を
直流に変換するための電力ダイオード（図示しない）を
そなえている。発電機１の頂部には、発電機内を流れる
ガスから熱を抽出する冷却装置１４及び１５が取り付け
られている。端壁部７とボアパック励磁機１２とに隣接
するハウジング２の内部のロータ３の端部の周囲にファ
ン中ボス１７が取り付けられている。ロータ３から遠い
側にあるファン・ボス外周面上に複数のファン羽根が取
り付けられている。これらのファン羽根の内の２枚が１
８及び１９として図中に示されている。これらのファン
羽根１８及び１９はロータと共に回転して、水素又は空
気から成る冷却ガスをロータ３と固定子巻線との間及び
それらに対して吹き付ける。この固定子巻線の端部を端
部巻線２０として図中に示す。ファン羽根１９に隣接す
る内側仕切壁２６−Ｌにはセレーションすなわち鋸歯状
部３２が設けられ、ファン羽根１９と内側仕切壁２６と
の間に生じ得る漏洩ガスの流れに対し曲折した流路を形
成して、漏洩を最小限に抑える。又、位置のずれあるい
は他の理由によりファン羽根１９と内側仕切壁２６とが
こすれたり接触したりしても、こすれや摩耗は鋸歯状部
３２の先端部に限られる。
冷たい冷却ガス２３が冷却装置１４及び１５から、外側
仕切壁２５と内側仕切壁２６との間に形成される内部流
路２４を経て１８及び１９のようなファン羽根（ファン
羽根は例えば図示の１８位置から回転により１９の位置
に来る）に隣接する発電機端部区域へ送達される。発７
ヒ機１に入った冷却ガス２３は、ファン羽根１８．１９
によってロータ３、固定子鉄心及び固定子バー（図示し
ない）、接続リング（図示しない）、並びに端部巻線２
０のような発電機１内のその他の部材に対して吹き付け
られ、発電機１の内部と発電機１内の構成要素とを冷却
する。冷却ガス２３は、発電機１９内部から熱を取り去
り、戻り流路２９を経て冷却装置１４．１５に戻り、そ
こで冷却装置によって冷却された後、発電機の中へ再循
環される。
仕切壁２５と内側仕切壁２６との間に形成される内部流
路２４を経て１８及び１９のようなファン羽根（ファン
羽根は例えば図示の１８位置から回転により１９の位置
に来る）に隣接する発電機端部区域へ送達される。発７
ヒ機１に入った冷却ガス２３は、ファン羽根１８．１９
によってロータ３、固定子鉄心及び固定子バー（図示し
ない）、接続リング（図示しない）、並びに端部巻線２
０のような発電機１内のその他の部材に対して吹き付け
られ、発電機１の内部と発電機１内の構成要素とを冷却
する。冷却ガス２３は、発電機１９内部から熱を取り去
り、戻り流路２９を経て冷却装置１４．１５に戻り、そ
こで冷却装置によって冷却された後、発電機の中へ再循
環される。
冷却ガス２３は、上記ファン羽根１８．１９によって推
進されるだけでなく、ファン羽根の回転で生じるハウジ
ング２内での圧力によっても推進される。
進されるだけでなく、ファン羽根の回転で生じるハウジ
ング２内での圧力によっても推進される。
ところで、ボアパック励磁機１２もまた冷却することが
必要である。その冷却方法としては、ボアバツク励磁機
１２用に別個に冷却システムを設ける方法、又はその代
わりに、発電機中を通る冷却ガスを冷却装置に戻す前に
ボアパック励磁機を経て流通させる方法が提案され且つ
／又は知られている。冷却装置と関連するファンとを追
加する方法は発電機システムのコスト、複雑さ及び重量
を増大させることになる。他方、発電機から冷却装置に
戻す前に冷却ガスをボアパック励磁機に通す方法は、冷
却ガスがボアパック励磁機に到達するまでにその温度が
上ガし且つ速度が減少してしまうので、あまり効果的で
はない。
必要である。その冷却方法としては、ボアバツク励磁機
１２用に別個に冷却システムを設ける方法、又はその代
わりに、発電機中を通る冷却ガスを冷却装置に戻す前に
ボアパック励磁機を経て流通させる方法が提案され且つ
／又は知られている。冷却装置と関連するファンとを追
加する方法は発電機システムのコスト、複雑さ及び重量
を増大させることになる。他方、発電機から冷却装置に
戻す前に冷却ガスをボアパック励磁機に通す方法は、冷
却ガスがボアパック励磁機に到達するまでにその温度が
上ガし且つ速度が減少してしまうので、あまり効果的で
はない。
本発明によれば、第１図及び第２図に示すように、冷却
装置１４．１５からの冷却ガス２３をボアパック励磁機
１２にも供給するようにする手段が設けられる。第１図
及び第２図において、ファン羽根１８．１９の外周に隣
接した取入口３４と、内側仕切壁２６を通り抜ける導管
又は通路３５とが設けられる。通路３５は通常、長い方
の直径が約４８２．６１１１ｍ（１９インチ）の楕円形
断面ををし、内側仕切壁２δを通って約１２７＋ｍ（５
インチ）伸びている。外側仕切壁２５には円形の１５Ｆ
Ｊ口部３８が設けられ、調節可能なスリーブ４０が外側
仕切壁２５と内側仕切壁２６との間に配置されて開口部
３８に溶接され、取入口３４を入口ダクト４２を経てボ
アパック励磁機１２の内部に接続している。第１図に矢
印で示すように、冷却ガス２３は、入口ダクト４２を経
由して固定子部材４４の両端へ流れ、更に固定子部材４
４とコア部材４６との間の４５のような空気隙間へ流れ
る。冷却ガス２３はその後、出口ダクト４８を経て発電
機内の流路２４に達し、そこから発電機１内を戻り流路
２９へと流れ、次いで冷却装置１４．１５を経て再循環
する。
装置１４．１５からの冷却ガス２３をボアパック励磁機
１２にも供給するようにする手段が設けられる。第１図
及び第２図において、ファン羽根１８．１９の外周に隣
接した取入口３４と、内側仕切壁２６を通り抜ける導管
又は通路３５とが設けられる。通路３５は通常、長い方
の直径が約４８２．６１１１ｍ（１９インチ）の楕円形
断面ををし、内側仕切壁２δを通って約１２７＋ｍ（５
インチ）伸びている。外側仕切壁２５には円形の１５Ｆ
Ｊ口部３８が設けられ、調節可能なスリーブ４０が外側
仕切壁２５と内側仕切壁２６との間に配置されて開口部
３８に溶接され、取入口３４を入口ダクト４２を経てボ
アパック励磁機１２の内部に接続している。第１図に矢
印で示すように、冷却ガス２３は、入口ダクト４２を経
由して固定子部材４４の両端へ流れ、更に固定子部材４
４とコア部材４６との間の４５のような空気隙間へ流れ
る。冷却ガス２３はその後、出口ダクト４８を経て発電
機内の流路２４に達し、そこから発電機１内を戻り流路
２９へと流れ、次いで冷却装置１４．１５を経て再循環
する。
ボアパック励磁機１２に供給される冷却ガス２３は、冷
却装置１４．１５から最初に流入する発電機内部の区域
から採取されることに注目されたい。冷却ガス２３は、
発電機１の内部から熱を吸収する前のこの区域にあると
きが最も冷たい。更に、この区域がファン羽根１８．１
９に直接隣接しているので、ボアパック励磁機１２に供
給される冷却ガス２３の速度は、冷却ガス２３がロータ
３を通り過ぎて発電機の内部に流れる際につれて減少す
る前の最も高い値を有している。高速の冷却ガスは、低
速時よりも冷却能力が大きい。したがって、最低温度で
最高速度の冷却ガスは、最もａ効な冷却媒体であり、本
発明は効率のよい最適な冷却を提供する。
却装置１４．１５から最初に流入する発電機内部の区域
から採取されることに注目されたい。冷却ガス２３は、
発電機１の内部から熱を吸収する前のこの区域にあると
きが最も冷たい。更に、この区域がファン羽根１８．１
９に直接隣接しているので、ボアパック励磁機１２に供
給される冷却ガス２３の速度は、冷却ガス２３がロータ
３を通り過ぎて発電機の内部に流れる際につれて減少す
る前の最も高い値を有している。高速の冷却ガスは、低
速時よりも冷却能力が大きい。したがって、最低温度で
最高速度の冷却ガスは、最もａ効な冷却媒体であり、本
発明は効率のよい最適な冷却を提供する。
以上、本発明をその好ましい実施例について説明したが
、その構成の詳細、部品の配置及び組合せ、並びに使用
材料のＦＨｎについて本発明の精神と範囲内で多数の変
更を行いうろことを理解されたい。
、その構成の詳細、部品の配置及び組合せ、並びに使用
材料のＦＨｎについて本発明の精神と範囲内で多数の変
更を行いうろことを理解されたい。
第１図は、本発明を用いた発電機を一部切り取って示す
側面図である。第２図は、本発明の説明に弁用な第１図
の部分拡大図である。 （主な符号の説明） １：発電機、 ２：ハウジング、 ３：ロータ、 ５：軸受、 ７：端壁部、 ２：ボアパック励磁機、 ４．１５７冷却装置、 ８．１９：ファン羽根、 ３：冷却ガス、 ４：内部流路、 ５：、外側仕切壁、 ６：内側仕切壁、 ９：戻り流路、 ４：取入口、 ５：通路、 ８：開口部、 Ｏニスリーブ、 ２二入口ダクト、 ８：出口ダクト。
側面図である。第２図は、本発明の説明に弁用な第１図
の部分拡大図である。 （主な符号の説明） １：発電機、 ２：ハウジング、 ３：ロータ、 ５：軸受、 ７：端壁部、 ２：ボアパック励磁機、 ４．１５７冷却装置、 ８．１９：ファン羽根、 ３：冷却ガス、 ４：内部流路、 ５：、外側仕切壁、 ６：内側仕切壁、 ９：戻り流路、 ４：取入口、 ５：通路、 ８：開口部、 Ｏニスリーブ、 ２二入口ダクト、 ８：出口ダクト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、発電機に隣接して設置されて、上記発電機の界磁に
直流電力を供給するボアパック励磁機用のガス冷却シス
テムであって、 上記発電機の軸の一方の端部に接続されて、それと共に
回転するファンと、 冷却ガスから熱を抽出する冷却装置と、 上記ファンに隣接した上記発電機内の端部区域に冷却ガ
スを供給する手段と、 上記発電機の上記端部区域を上記励磁機の内部に接続す
る通路と、 上記励磁機の内部を冷却するために上記通路を介して上
記励磁機の内部に通すように冷却ガスの流れを導く導流
手段と、 上記励磁機内を通過した後の冷却ガスを上記発電機の内
部に戻す手段と、 上記の戻された冷却ガスから上記冷却装置において熱を
抽出して冷たい冷却ガスとして上記発電機に再循環させ
るために、上記の戻された冷却ガスを上記冷却装置に導
く手段と、を有し、 これにより、上記冷却ガスが上記発電機内で得られる実
質上最低温度且つ最高速度で上記励磁機へ供給されるこ
とを特徴とするガス冷却システム。 ２、上記冷却ガスが、上記光電機の外側仕切壁と上記外
側仕切壁に隣接して配置された内側仕切壁との間に形成
された内部流路を経て上記発電機の内部に供給される請
求項１に記載のガス冷却システム。 ３、上記冷却ガスが、上記内部流路によって上記光電機
の内部の上記ファンに送達される請求項２に記載のガス
冷却システム。 ４、上記ファンが上記冷却装置から熱を除去した上記冷
却ガスを上記発電機の上記端部区域へ吸引すると共に、
上記冷却ガスを上記発電機の内部を冷却するために上記
発電機の内部に送出する請求項３に記載のガス冷却シス
テム。 ５、上記内側仕切壁が、上記冷却ガスを上記励磁機へ通
すための取入口を含んでいると共に、上記冷却ガスの大
部分を上記発電機の冷却のために直接に上記発電機へ通
す請求項４に記載のガス冷却システム。 ６、上記発電機の上記外側仕切壁に取り付けた調節可能
なスリーブにより、上記外側仕切壁を通り抜けて上記励
磁機の内部へ上記励磁機用の冷却ガスを通する通路を構
成した請求項５に記載のガス冷却システム。 ７、上記取入口を上記励磁機の両端部の内部に接続する
入口ダクトにより、上記冷却ガスの流れを上記励磁機の
上記両端部に導く請求項５に記載のガス冷却システム。 ８、上記励磁機の中央区域を上記内部流路の区域内の上
記発電機の内部に接続する出口ダクトにより、上記冷却
ガスを再循環のために上記発電機を経て上記冷却装置に
戻すように導く請求項７に記載のガス冷却システム。 ９、上記取入口が実質上楕円形の開口部である請求項８
に記載のガス冷却システム。 １０、上記ファンが、 上記発電機の軸に取り付けられて、それと共に回転する
ファン・ボスと、 上記ファン・ボスから伸びる複数のファン羽根と、 上記ファン羽根の、上記ファン・ボスから遠い側の端部
に隣接して、上記内側仕切壁に設けた鋸歯状部と、 を含んでいる請求項９に記載のガス冷却システム。 １１、上記内側仕切壁が上記冷却ガスの一部分を上記励
磁機へ流通させるための取入口を含むと共に、上記冷却
ガスの大部分を上記発電機の冷却用に直接に上記発電機
の内部に通す請求項２に記載のガス冷却システム。 １２、上記取入口を上記励磁機の両端部の内部に接続す
る入口ダクトにより、上記冷却ガスの流れを上記励磁機
の上記両端部に導く請求項１１に記載のガス冷却システ
ム。 １３、上記励磁機の中央区域を上記内部流路の区域内の
上記発電機の内部に接続する出口ダクトにより、上記冷
却ガスを再循環のために上記発電機を経て上記冷却装置
に戻すように導く請求項１２の組付型励磁装置用のガス
冷却システム。 １４、上記ファンが、 上記発電機の軸に取り付けられて、それと共に回転する
ファン・ボスと、 上記ファン・ボスから伸びる複数のファン羽根と、 を含んでいる請求項１３に記載のガス冷却システム。 １５、上記ファン羽根の上記ファン・ボスから遠い側の
端部に隣接して上記内側仕切壁に鋸歯状部が設けられて
いる請求項１４に記載のガス冷却システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US292,979 | 1981-08-14 | ||
| US07/292,979 US4904890A (en) | 1989-01-03 | 1989-01-03 | Bore pack exciter cooling system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02228231A true JPH02228231A (ja) | 1990-09-11 |
Family
ID=23127080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336779A Pending JPH02228231A (ja) | 1989-01-03 | 1989-12-27 | ボアパック励磁機冷却システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4904890A (ja) |
| EP (1) | EP0377154A1 (ja) |
| JP (1) | JPH02228231A (ja) |
| CN (1) | CN1044018A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6178733B1 (en) * | 1998-05-29 | 2001-01-30 | Siemens Westinghouse Power Corporation | External blower motor and starting motor for a combustion turbine system |
| US6448686B1 (en) | 2000-12-08 | 2002-09-10 | General Electric Company | Packaged stator core and method forming the same |
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