JPH02285946A - 直冷式ボア・コネクタ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ 本発明は直流電力を供給する励磁機を発電機の界磁に接
続する母線の冷却に関するものである。

このような目的のためブラシ付き励磁機やブラシなし励
磁機等の種々の励磁機が使用される。ブラシ付き励磁機
では、発電機の界磁の端に取付けられたコレクタの上に
炭素ブラシが設けられる。ブラシなし励磁機は整流器ホ
イールおよびボア・パック（ｂｏｒｅ　ｐａｃｋ　）整
流器の構成を含む。整流器は発電機界磁のボア（ｂｏｒ
ａ）の中に組立てられる。

これらのすべての励磁機では、母線が励磁機から発電機
の界磁に大きな直流電流を通さなければならない。母線
コネクタに対する１つの構成では、絶縁シートによって
相互に隔てられ、かつ絶縁管の中に配置された２つの絶
縁されていない半円形の銅部分が使用されている。この
組立体は発電機界磁のボアの中に滑り込まされて、各母
線の両端が発電機界磁コイルおよび励磁機に接続されて
いる。

しかし、大電流が流れるので熱の問題が生じ、母線の冷
却が必要となる。このようなボアの母線（「ボア母線」
とも呼ぶ）を冷却する１つの方法では、金属のバイブま
たは管により絶縁された母線を囲むとともに、その金属
バイブまたは管をその外径に溶接された鉄の山形スペー
サにより発電機界磁のボアから隔てて、これにより、バ
イブの外面と界磁のボアの内面との間に冷却ガスまたは
空気を流すことができる流路を形成している。しかし、
この方法では母線と冷却媒体との間に絶縁体とバイブが
配置されているので、冷却のを幼性が落ちる。

更に、このような構成では重量や寸法が大きくなり、複
雑になる。また、発電機界磁のボアの直径が大きくなる
ので、多数の設計上の聞届が生じる。更に、金属バイブ
および山形スペーサの組立体を発電機界磁の中に滑り込
ませるために必要な、該組立体と発電機界磁のボアとの
間の隙間により、動作中に動いたり雑音が生じたりする
ことがある。

［発明の目的と要約］ 本発明の１つの目的は一体化した直流励磁機および発電
機の中のボア母線に対する改良された冷却法を提供する
ことである。

本発明のもう１つの目的は従来の冷却装置に比べて構成
がより簡単で、軽量かつ小形であるような、一体化した
直流励磁機および発電機の中のボア母線の改良された冷
却法を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は製造組立てが簡単な改良
されたボア母線組立体を提供することである。

本発明の上記および他の目的を達成するため、ボア母線
の中の流路および冷却ガス流を母線に通す手段を設けて
発電機を通って冷却器に戻れるようにすることにより、
ボア・パック励磁機を発電機に接続するボア母線を直接
冷却するための構成が提供される。

［好適実施例の説明］ 第１図は本発明の一実施例である一体化したボア・パッ
ク励磁機および発電機の概略図である。

第１図に示すように、発電機１の上に冷却装置２が装着
されている。発電機１の一端にボア・パック励磁機３が
装着され、支持物４によって支持されている。冷却器２
が送出する冷却ガスは発電機１の中を流れて発電機内部
を冷却した後、冷却器２に戻り、熱が抽出される。そし
て低温ガスが再度、発電機に循環される。発電機内のこ
の流路を破線の矢印６で概略表示しである。冷却器２は
また配管８を介してボア・パック励磁機３の一端１０に
冷却ガスを供給する。そこで冷却ガスはボア・パック励
磁機内、ボア・パック励磁機の反対側の端およびボア母
線組立体を通って発電機１の内部へ流れる。次いで、こ
のボア・パック冷却ガスは発電機ガス冷却流６と一緒に
流れて、冷却器２に戻る。ここで熱が除去されて、冷却
ガスは上記のように再び発電機１およびボア・パック励
磁機３へと流れる。

第２Ａ図、第２Ｂ図および第３図はボア・パック励磁機
３およびボア母線の冷却装置の詳細を示す。第２Ａ図、
第２Ｂ図および第３図を参照して説明すると、ボア・パ
ック励磁機３の一端がボア母線組立体１４に隣接してい
る。ボア・パック励磁機３のハウジング１７の中に銅製
の正（＋）の直流リード線１８が含まれている。直流リ
ード線１８の一端は機械的接続締結装置１９により積層
板２１に接続され、この積層板２１はボア母線組立体１
４内のボア母線すなわちボア導体２２にろう付けされて
いる。

同様に、銅製の負（−）の直流リード線２５の一端が機
械的接続締結装置２６を介して負のボア母線すなわちボ
ア導体２８に接続されている。積層板２１および正のボ
ア母線２２は絶縁シート３１によって積層板２７および
負のボア母線２８から隔てられている。ボア・パック励
磁機３には整流器組立体（図示しない）が含まれており
、これは当業者には周知の方法で交流（ＡＣ）を直流（
ＤＣ）に変換する。銅のリード線１８および２５はボア
母線２２および２８を介して発電機界磁コイル３５に直
流電力を供給するように整流器組立体に接続される。第
２のコネクタ組立体（図示しない）が負のボア母線２８
を発電機界磁コイル３５に接続することにより、発電機
界磁コイル３５に直流電流が流れるようにする。

正のボア母線２２および負のボア母線２８が第２Ａ図、
第２Ｂ図、第３図、第４図および第５図に示されている
。第２Ａ図、第２Ｂ図、第３図、第４図および第５図を
参照して説明すると、ボア母線２２はボア母線組立体１
４の中で軸方向に伸び、所定位置に滑り込むように入れ
られ、中央に配置された絶縁シート３１と絶縁ボア管４
１との間に保持される。絶縁ボア管４１は界磁３８のボ
アの中にスリーブとして配置される。第４図に示すよう
に、ボア母１１２２は大体半円形の横断面を持つ半円筒
状になっている。ボア母線２２の絶縁シート３１に隣接
する平らな中央部４４の両端には切欠き加工により切取
ったスロット４７および４８が設けられている。このス
ロットがなければ、半円形横断面の周方向の縁が絶縁シ
ートに接触してしまうことになる。これらの軸方向に伸
びるスロット４７および４８により、漏れ電流または沿
面電流が絶縁シート３１を横切って負のボア母線２８に
流れるのを防止する。スロット４７および４８により、
尖った角が狭い間隔で並置されるということがなくなる
。更に、−辺がほぼ７／８インチ（２，２２ｃ＋＋＋）
の一対のほぼ正方形状のスロットすなわち流体ボート５
１および５２が、第４図で円弧５４によって示されるほ
ぼ４５度の中心角で、ボア母線２２の円形の周表面に沿
って切り取られる。ボート５１および５２は、絶縁シー
ト３１に平行な上面６３ならびに側面６４および６５を
持つ中心の軸方向の切取り部すなわちガス流路６２に接
続される。このようにボート５１および５２は正のボア
母線２２の端をボアの銅と絶縁シート３１との間に形成
された中心のガス流路６２に接続する。

スロット形のボート５１および５２の代替の実施例が第
２Ｂ図および第４図に最も良く示されているようにボア
母線２８の中に示されている。第２Ｂ図および第４図を
参照して説明すると、ボア・パック励磁機３に隣接した
ボア母線２８の端から軸方向に３個の円形の孔すなわち
ボート６７゜６８および６９があけられ、これらにより
ボア母線の端が中心のガス流路７２に接続される。ガス
流路７２は横断面がほぼ長方形であり、ボア母線２８と
絶縁シート３１との間を軸方向に伸びる。

中心の冷却ガス流路７２は絶縁シート３１に平行な底面
７３、ならびに側面７４および７５をそなえている。ボ
ア母線２２および２８の一方または両方で、スロット５
１および５２、もしくはそのかわりに円形のボート６７
．６８および６９を使ってボアの銅部材の端を中心の冷
却ガス流路６２および７２に接続することができる。

第２Ａ図に最も良く示されているように、中心のガス流
路６２および７２はボア母線２２および２８の長手方向
に沿って軸方向に伸び、半円形の出口間ロア８および７
９にそれぞれ接続される。

ボア母線２２および２８は代表的な装置の場合、約３０
インチ（７６，２ＣＩ１１）の長さになっている。

第２Ａ図および第５図に示すように、開ロア８および７
９は界磁３８のボアの中に配置された中心のガス流路６
２および７２に対して直角になっている。端閉鎖部材８
１および８４は絶縁材料で作られ、一対の絶縁されたダ
ウェル（ｄｏνｅｌ　）によって位置ぎめされ、その場
所に保持される。第２Ａ図にはそのうちの１個のダウェ
ル８７だけが示されている。界磁３８のボアの端部８０
における支持部材８１および８４によって、絶縁シート
３１は絶縁ボア管４１のボア内に位置ぎめされている。

支持部材８１および８４は絶縁ボア管４１に４個のダウ
ェル８８によって固定される。４個のダウェルのうち２
個が第２Ａ図に示されている。

界磁３８のシャフトのボアの中のガス出口流路８３によ
って、半円形の出口間ロア８および７９ならびにガス出
口流路８２を通った冷却ガスが発電機１の内部に流れる
ことができ、そこで冷却ガスは発電機内の冷却ガスと一
緒になって第１図の矢印で示すように冷却器２に戻る。

本発明のボア母線組立体１４の構成によりその製造と組
立てが容易になる。ボア母線２２および２８は絶縁シー
ト３１に対して互いに反対の側に配置されており、また
ダウェル８７は絶縁シート３１の孔に挿入されて絶縁シ
ートの両側に伸びる。

端閉鎖部材８１および８４に間隔を置いて配置された４
個のダウェル８８によって、端閉鎖部材８１および８４
は絶縁ボア管４１に固定される。ボア母線組立体は全体
的に円筒形であり、界磁のシャフトのボアによって形成
される円筒形のハウジングの中に容易に滑り込ませるこ
とができる。端子組立体４２によってボア母線は界磁３
８のシャフトのボア内に所定位置に保持される。ボア母
線組立体１４は円筒形であるので、この組立体が比較的
長くてもボア母線２２および２８と絶縁ボア管４１との
間の寸法公差を小さく維持することが比較的容易となる
。ボア母線は直径が３．５インチ（８，８９ｃｍ）で長
さが３０インチ（７６，２ｃｍ）の円筒状になっている
。これを従来の既存の構造と対比すると、既存の構造で
は、スチールのバイブに溶接された鉄の山形スペーサを
使うことにより、山形スペーサとパイプと発電機界磁３
８のボアとの間に冷却空気が流れるようにボアの銅を保
持している。このような構造では、製造および組立てが
難しい。またこのような構造では、長さ全体にわたって
公差を小さく維持することは極めて難しく、組立体の部
品が電流による加熱および冷却ガス流の乱れを同時に受
けるので、界磁のボア内を動く組立体の雑音および振動
は問題である。

本発明では、スペーサとハウジングとの接触による熱損
失なしに冷却ガスは直接にボアの銅の中を通過する。更
に、冷却ガス流が局限されるので、与えられたガス流に
対して速度が上昇し、伝熱と冷却が改良される。銅の電
気抵抗はその温度に正比例するので、銅のボア母［２２
および２８の冷却の増強によってそれらの電気抵抗が小
さくなることにより、電流による電力損失および発熱は
抵抗が大きい場合に比べて小さくなる。

ボア母線組立体１４を通る冷却ガス流の径路とサイクル
は第１図、第２Ａ図、第２Ｂ図および第５図を参照する
ことにより最も良く理解することができる。これらの図
面で、矢印は冷却ガスの流れの全体的な“経路を示す。

第１図、第２Ａ図、第２Ｂ図および第５図を参照して説
明すると、冷却装置２からの冷却ガスは配管８、ボア・
パック励磁機３を通過してボア母線組立体１４に至る。

次に冷却ガスはスロット形のボート５１および５２、も
しくは円形のボート６７．６８および６９を通って、そ
れぞれボア母線２２および２８の中にある軸方向のガス
流路６２および７２の中に入り、ボアの銅部材の長さに
沿ってその中に流れてボアの銅部材を直接冷却する。冷
却ガスは半円形の出口間ロア８および７９によりボアの
銅部材から出て、絶縁ボア管４１のガス出口開口８２お
よび界磁３８の出口流路８３を通って発電機１の内部に
入り、そこで発電機冷却ガスと合流し、冷却器２に戻り
、再循環される。冷却器２は熱を抜き取って、冷却ガス
を新しい冷却サイクルのためにボア・パック励磁機３お
よび発電機１に送り出す。

以上の説明により、本発明によって従来の装置に比べて
構成がより簡単で、軽量かつ小形である、一体化したボ
ア・パック励磁機および発電機の中のボア母線のための
改良された冷却装置が得られたことがわかる。更に本発
明の場合、組立てが簡単であり、また雑音および振動を
最小限にするために公差を小さく維持することが容易で
あり、同時にボア・コネクタの改良された直接かつ高速
の冷却が可能となる。

本発明をいくつかの実施例について説明してきたが、部
品の構造、配置および組合わせ、ならびに使用される材
料の種類の詳細については本発明の趣旨および範囲を逸
脱することなく多数の変更を行ない得ることは明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した一体化したボアφパック励
磁機および発電機の概略図である。第２Ａ図および第２
Ｂ図は、本発明に従ってボア・パック励磁機を発電機に
接続するためのボア母線を示す断面図で、第４図の矢印
Ｂ−Ｂに沿って見た断面図である。第３図は、ｍ２８図
の一部の上面図である。第４図は、本発明の代替の実施
例を示す、第２Ｂ図の矢印Ａ−Ａに沿って見た横断面図
である。第５図は第２Ａ図の矢印５−５に沿って見た横
断面図である。 ［主な符号の説明］ ｌ・・・発電機、　　　　　２・・・冷却器、３・・・
ボア・パック励磁機、 １４・・・ボア母線組立体、 １７・・・ハウジング、 ２１・・・積層板、 ２２．２８・・・ボア母線（導体）、 ３１・・・絶縁シート、 ３５・・・界磁コイル、３８・・・発電機界磁、４１・
・・絶縁ボア管、 ４７．４８・・・スロット、 ５１．５２・・・スロット形のボート ６２．７２・・・ガス流路、 ６７．６８．６９・・・円形のボート、７８．７９・・
・出口開口、８２・・・ガス出口開口８１、Ｊ？４・・
・支持部材、８３・・・ガス出口流路。 ＬＢ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発電機および該発電機の界磁に直流電力を供給する
   ための励磁機を含む型式の発電装置の中の銅のボア導体
   を冷却する冷却装置に於いて、上記励磁機を上記発電機
   界磁に電気的に接続する少なくとも２個のボア導体、 上記２個のボア導体を互いに隔てる絶縁体、上記ボア導
   体および上記絶縁体を囲むハウジング、 冷却ガスを上記ハウジングの一端に供給する手段、 上記絶縁体と協同して冷却ガス流路を形成するために上
   記絶縁体に隣接した上記ボア導体の表面に形成された軸
   方向に伸びるスロット、 上記ボア導体の各々に形成されて、上記ハウジングの上
   記一端の内部の冷却ガスを上記冷却ガス流路に接続する
   少なくとも１個の入口開口、上記各ボア導体の反対側の
   端の領域に形成されて、上記冷却ガス流路を上記ボア導
   体の外側に接続する少なくとも１個の出口開口、ならび
   に上記冷却ガスを上記ハウジングの外に導く手段を含み
   、 これにより、冷却ガスを上記ボア導体の中の上記冷却ガ
   ス流路を通って、上記ボア導体に直接接触して流れさせ
   る冷却装置。 ２、上記２個のボア導体が上記絶縁体と組み合わさって
   円筒体を形成するように上記各ボア導体が全体的に半筒
   形であり、上記ハウジングが上記ボア導体および上記絶
   縁体をその中に挿入しやすいように円筒形である請求項
   １記載の冷却装置。 ３、上記ハウジングから上記ボア導体を隔てて絶縁する
   ために絶縁スリーブが上記ハウジングの中に配置されて
   いる請求項２記載の冷却装置。 ４、上記ハウジングの上記反対側の端の中の支持部材に
   より上記絶縁体の端が支持されている請求項３記載の冷
   却装置。 ５、上記ハウジングの上記一端で上記ボア母線を支持し
   且つ上記励磁機に接続する積層板により上記ボア導体に
   対する電気接続が行なわれている請求項３記載の冷却装
   置。 ６、上記ボア導体、上記絶縁体および上記支持部材がそ
   れらを組み立ててから上記ハウジングに挿入できるもの
   である請求項４記載の冷却装置。 ７、上記入口開口の少なくとも１個が長方形状の横断面
   を持つスロットの形の開口である請求項６記載の冷却装
   置。 ８、上記入口開口の少なくとも１個が円形の横断面を持
   つ円筒形の開口である請求項６記載の冷却装置。 ９、上記ハウジングの上記反対側の端の領域内に、上記
   冷却ガスを上記ハウジングから流出させる開口が設けら
   れている請求項６記載の冷却装置。 １０、上記ハウジングの上記反対側の端に、直流電力を
   上記界磁巻線に供給するために上記各ボア導体を上記発
   電機の界磁巻線に接続するコネクタ組立体が設けられて
   いる請求項６記載の冷却装置。 １１、発電機および該発電機の界磁巻線に直流電力を供
   給するためのボア・パック励磁機を含む型式の発電装置
   内の銅のボア導体を冷却する冷却装置に於いて、 上記ボア・パック励磁機を上記発電機の界磁巻線に電気
   的に接続する少なくとも２個のボア導体、上記２個のボ
   ア導体を互いに隔てる絶縁体、上記ボア導体および上記
   絶縁体を取り囲むハウジングであって、当該ハウジング
   の少なくとも一端が上記発電機の中に配置されているハ
   ウジング、上記発電機の内部に冷却ガス流を供給する冷
   却器であって、再循環のために当該冷却器に戻す前に上
   記発電機を冷却するとともに、上記ハウジングの上記一
   端から離れた上記ハウジングの別の端にも冷却ガスを供
   給する冷却器、 上記絶縁体と協同して冷却ガス流路を形成するために上
   記絶縁体に隣接した上記ボア導体の表面に形成された軸
   方向に伸びるスロット、 上記ボア導体の各々に形成されて、上記ハウジングの上
   記別の端の上記冷却ガスを上記冷却ガス流路に接続する
   少なくとも１個の入口開口、ならびに 上記ハウジングの上記一端の中にある上記各ボア導体の
   端に形成されて、上記冷却ガス流路を上記ボア導体の外
   側に接続する少なくとも１個の出口開口を含み、 上記冷却ガスを上記ハウジングから上記発電機内に流入
   させて、上記発電機内部に供給された冷却ガス流ととも
   に上記冷却器に戻すようにして、冷却ガスを上記ボア導
   体の中の上記冷却ガス流路を通って、上記ボア導体と直
   接接触して流れさせる冷却装置。 １２、上記ボア導体の各々がほぼ半円筒形であって、上
   記絶縁体と組み合わさって、中心領域に軸方向のボアを
   持つ円筒を形成し、上記ハウジングが上記ボア導体およ
   び上記絶縁体を挿入しやすいように円筒形になっている
   請求項１１記載の冷却装置。 １３、上記ボア導体を上記ハウジングから隔てて絶縁す
   る絶縁スリーブが上記ハウジングの中に配置されている
   請求項１２記載の冷却装置。 １４、上記ハウジングの上記一端の中で上記ボア導体を
   越えて先に伸びる上記絶縁体の端が支持部材により支持
   されている請求項１３記載の冷却装置。 １５、上記ボア・パック励磁機から上記ボア導体への電
   気的接続が上記絶縁体の反対側で上記ハウジング内の上
   記ボア導体を支持する積層板を介して行なわれている請
   求項１４記載の冷却装置。 １６、上記ボア導体、上記絶縁体および上記支持部材が
   それらを組立てた後に上記ハウジングに挿入できるもの
   である請求項１４記載の冷却装置。 １７、上記入口開口の少なくとも１個が長方形の横断面
   を持つスロットの形の開口である請求項１６記載の冷却
   装置。 １８、上記入口開口の少なくとも１個が円形の横断面を
   持つ円筒の形の開口である請求項１６記載の冷却装置。 １９、上記ハウジングの上記一端の領域内で上記ハウジ
   ングに、上記冷却ガスを上記ハウジングから流出させる
   開口が形成されている請求項１６記載の冷却装置。 ２０、上記ハウジングの上記一端の中に、上記各ボア導
   体を上記発電機の上記界磁巻線の反対側の端に接続する
   コネクタ組立体が設けられている請求項１６記載の冷却
   装置。 ２１、上記絶縁スリーブの内部に合うように上記支持部
   材が円形になっている請求項２０記載の冷却装置。 ２２、上記各積層板が相互にほぼ直角な表面を持ち、一
   方の表面がボア部材に接続され、他方の表面が上記ボア
   導体に隣接した上記ボア・パック励磁機の端で母線に固
   定されている請求項２１記載の冷却装置。 ２３、上記他方の表面の端が上記ボア・パック励磁機の
   上記ハウジング内の上記母線を支持している請求項２２
   記載の冷却装置。 ２４、上記絶縁スリーブの内部に合うように上記支持部
   材が円形になっている請求項１０記載の冷却装置。 ２５、上記各積層板が互いにほぼ直角な表面を持ち、そ
   の一方の表面がボア部材に接続され、他方の表面が上記
   ボア導体に隣接した上記ボア・パック励磁機の端で母線
   に固定されている請求項２４記載の冷却装置。 ２６、上記絶縁スリーブの内部に合うように上記支持部
   材が円形になっている請求項２５記載の冷却装置。 ２７、上記半円筒の外周が上記絶縁体とぶつかる所で該
   半円筒の長さに沿った切欠きを構成するように上記半円
   筒の平坦部の両縁が形成されている請求項２記載の冷却
   装置。 ２８、上記半円筒の外周が上記絶縁体とぶつかる所で上
   記半円筒の長さに沿った切欠きを構成するように上記半
   円筒の平坦部両縁が形成されている請求項１２記載の冷
   却装置。 ２９、上記円筒は直径が約３．５インチ（８．８９ｃｍ
   ）で長さが３０インチ（７６．２ｃｍ）である請求項２
   ８記載の冷却装置。 ３０、上記円筒は直径が約３．５インチ（８．８９ｃｍ
   ）で長さが３０インチ（７６．２ｃｍ）である請求項６
   記載の冷却装置。