JPH0279747A - 立軸回転電機の冷却装置 - 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】 ［産業上の利用分野」 Ａ発明は、立軸回転電機の冷却装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第７図は、従来技術による立軸回転電機の冷却装置を示
す縦断図面であり、参照符号１０は上部別置電動ファン
、１２は下部別置電動ファン、１４は上部固定子巻線端
、１６は下部固定子巻線端、１８は界磁巻線、２０は固
定子鉄心、２２は通風ダクト、２４は空気冷却器を示す
。ポンプ水車に直結されて運転される発電電動機は高速
回転の場合が多く、かつ水車運転、ポンプ運転の内回転
であることから自己ファンによる通）虱は効率が悪いた
め、通風ファンとして固定子枠に固定された別置゛電動
ファンが使用されている。す／Ｚわら、上部別置電動フ
ァン１０および下部別置電動ファン１２により加圧され
た風は、まずＬ部固定子巻線端１４および下部固定子巻
線端１６の表面部分を冷却後、上下より回転子の極間へ
入り、界磁巻線１８を冷’ＤＩ　？ｊ−る。界磁巻線１
８を冷却し、Ｉ、：後、風は流れの方向を変えて固定子
鉄心２０に設置プられた通風ダクト２２へ人って固定子
鉄心２０Ｊ３よび固定子巻線を冷却し、空気冷ｆＪＪ器
２４に至る。空気冷却器２４により冷却された風は、再
び上部別置電動ファン１０および下部別置電動ファン１
２へ戻って循環する。

［発明が解決しようどする課題］ この従来技術による通風方式によれば、上下の極間より
流入した風は、回転子の上下から軸方向に流れた後、９
０°向ぎを変え固定子鉄心２０に設（）られた通風ダク
ト２２へ流入するが、この部分の風の流れは非常に乱れ
たものとなり、圧力損失が大きく、かつ風損し人きい。

このため所要風けを流すための風Ｌ「を高める必要があ
り、上下別置電動ファンを大型化すると同時にファンの
駆動動力も人さくなる。また、風損の増大により発電電
動機の効率も低トする。

そこで、出願人は固定子鉄心の通風ダクトに複数の中空
のセグメント状のヒートパイプを挿入し、その一端側が
発熱源に対応する固定ｒ鉄心の内径側に位置し、他端側
か固定子鉄心の外径側から突出し、その突出部の外周に
冷却パイプを備え、発熱源から介生りる熱をヒートパイ
プを介して冷却パイプの冷却水に放熱するｗ軸回転電機
の冷１４１装置を開発して特願昭６１−１０６１６３月
として出願したが、この装置においてヒートパイプの外
部に冷ノ」パイプを溶接手段等で設（プる構成どなって
いるため、接合部の熱抵抗が大どなって冷ｎ１部が大ぎ
くなる難点がある。

従って、この発明の目的は、固定子鉄心および固定子巻
線を冷却するため固定子鉄心の冷１４１ダクトに軸方向
断面が長円形状をイ■する複数のクシ歯状冷却用ヒート
パイプを挿着すると共にこのヒートパイプの一端部に冷
却水パイプを内蔵させることにより冷却効果を著しく増
大させ、これにより別置ファンを小型化し、か′〕別置
ファンの所要動力および風損の低減を図ると共に均一冷
却効果を得ることにある。さらに、低コストで溶接部が
少なく信頼性の高い、か゛つ発熱源に対する密着性が良
好なヒートパイプを提供づることにある。

［課題を解決するための手段１ 先に述べた問題点を解決するため、この発泡に係る立軸
回転電機の冷却装置ｔよ、冷却ダク１−を段重）だ固定
子鉄心と固定子鉄心に収納された固定子巻線と同転子の
界磁巻線とを固　し定子枠に固定した別置電動ファンに
より通風冷却する立軸回転電灘の冷却装置からなり、同
一平面の冷却ダクト丙に、軸方向断面が長円形状の受熱
部を有するヒー１゛・パイプを複数挿着し、この受熱部
の一端部を発熱源に対応りる固定子鉄心の内径側に位１
ｄさせ、他端部を固定子鉄心外径より突出させて突出部
を形成し、この突出部に冷却水管を内蔵さ才ることを特
徴とする。

また、前記の軸方向断面が長円形状の受熱部を有するヒ
ートパイプは、固定子鉄心の内径に位置する先端部は熔
接封止され、固定子鉄心外径にり突出した突出部は１．
方向に曲折してなり、この受熱部が複数個放射状に並列
に配置され、それぞれの突出部にて１本の管により連結
接続してイ【る共通放熱部を設けてクシ歯状ヒートパイ
プを構成するど共に、前記共通放熱部に冷却水管を作動
媒体が直接取囲むよう内蔵することを特徴とする。

作用１ 本発明に係る軸回転電機の冷却装置によれば、固定子鉄
心のヨーク部Ｊ３よび外周面にその軸方向に沿ってヒー
トパイプを延設することにより、固定子鉄心の軸方向中
央部で発生する各種損失熱をその両端に有効に分散して
固定子鉄心全体の均温冷却を迅速に達成することができ
るから、固定子鉄心および固定子巻線の冷却のため通風
ダクトに風を送る必要がなく、固定子巻線端１４．１６
および界磁巻線１８を別置電動ファン１０のみによって
通瑛１冷却できる。

［実施例１ 次に、添付図面を参照して本発明に係る室軸回転電機の
冷却装置の実ｍ例について説明する。

第１図は、本発明の実施例による室軸回転電機の冷却装
置の縦断面図であって、説明の都合上従来例の冷却装置
を示す第７図と同一の部分は同一の参照符号を付して説
明する、。

第１図において、参照符＠１０は上部別置電動ファン、
１４は上部固定予巻＄１端、１６は下部固定子巻線端、
１８は界磁巻線、２０は固定子鉄心、２２は冷ｒＪＪダ
クト、２４は空気冷却器、３０はと−トパイプ、３１は
突出部、３２は冷ＩＪ水管をそれぞれ示し、固定子枠２
６には通風ダクＩ〜２８が設けられでいる。

−Ｆ部側［動ファン１０によって加ＩＥされた風は、２
方向に分れ、一方の風はＬ部固定子巻線端１４を冷却し
、固定子枠２６に設けられたダクト２８を通って空気冷
却器２４に至る。他方の風は、回転子の極間に入り界磁
巻線１８を冷却し、ざらに−Ｆ部固定子巻線端１６を冷
却して空気冷却器２４に至る。そして、この両方の冷却
風は、空気冷却器２４の内径側で合流し、空気冷却器２
４で冷却された後、再び上部別置電動ファン１０に戻り
循環する。

固定子鉄心２０の冷却ダクト２２には、軸り自衛面形状
を長円形状とＪる複数のヒートパイプの受熱部３０ａと
、鉄心部から突出した部分３１の先端を共通としたヒー
トパイプの放熱部３０ｂと、この共通放熱部３０ｂ内に
冷却水管３２を円周方向に内蔵するように構成したヒー
トパイプ３０を設ける。ヒートパイプの受熱部３０ａは
、薄肉の内パイプを治具を用いたプレス加工により長円
形状に成形加工して得られる。ヒートパイプの放熱部３
０ｂは、冷却水管３２よりやや大きいパイプからなり、
この側面に複数の穴を設け、この穴に長円形状の受熱部
３０ａを有するパイプを挿入し気密接合を行ない、クシ
歯状のヒートパイプ３０を構成する。ざらに、冷却水管
３２と共通放熱部３０ｂの端部も気密接合され、内部に
はウィックと小量の作動媒体３４が封入されている（第
２図、第３図参照）。

このように構成したクシ歯状ヒートパイプ３０により、
固定予巻１１１９に発生する銅損および漂遊負荷損、固
定子鉄心２０に発生する鉄損等固定子鉄心２０の内径か
ら発生する熱を軸方向新面が長円形状を有する受熱部３
０ａ内の作動媒体３４によってヒ・−ドパイブの共通放
熱部３０ｂ内の冷却水管３２側へ導き、冷７Ｊｌ水３６
で放熱冷却する。

第２図は、第１図のＡ−Ａ線断面図で、クシ歯状ヒート
パイプ３０および冷却水管３２の配置を示す。すなわち
、クシ歯状ヒートパイプ３０は、固定子鉄心２０のそれ
ぞれの冷／、ＩＩダクト２２に挿入されて円周方向に多
数配置され、先に述べた通りその一端部が固定子鉄心２
０の内径側に位置し、他端部が固定子鉄心２０の外径側
から突出して突出部３１番形成し、その周方向に冷却水
管３２を内蔵し、この内蔵冷却水管３２に冷却水入ｒｌ
　３６１より通水する。この冷却水は、冷却水出口３６
２゛より排水される。

第３図は、第２図に示すクシ歯状ヒートパイプのＢ−Ｂ
線断面図で、先に述べた通り固定子鉄心２０の冷却ダク
ト２２にクシ歯状ヒートパイプ３０の受熱部３０ａを挿
入し、このヒートパイプ３０の突出部３１先端の共通放
熱部３０ｂに作動媒体３４で囲繞するように冷却水管３
２を内蔵する。

第４図は、クシ歯状ヒートパイプの平面図で、受熱部３
０ａと共通放熱部３０ｂおよび冷却水？ｇ３２でクシ歯
状に構成される。

第５図は、第６図のＣ−Ｃ線断面図で、クシ歯状ヒート
バイブ３０におりる受熱部３０ａの軸方向断面は長円形
状を有し、内部は液状態の作動媒体３４ａと蒸気状態の
作動媒体３４ｂで構成される。上下の固定子鉄心２０で
挟まれる冷却ダクト２２のヒートパイプ受熱部３０ａが
挿入されない部分には上下の間隔片２０１が半径方向に
設けられる。この間隔片２０１は、上下の鉄心間を一定
に保ち冷ｆＪ１ダクト２２を形成する。

第６図は、クシ歯状ヒートバイブ３０の側面図であって
、突出部３１は上７’Ｊに曲折し、突出部３１の先端部
は共通放熱部３０ｂとその内部に冷却水管３２が設けら
れる。なお、ヒートパイプ中では作動媒体３７１が、液
状態３４ａと蒸気状態３４ｂの２状（ぶとなり、冷却水
管３２を作動蒸気媒体３４ｂに直接取囲まれるようにピ
ー１〜バイ１３０の共通放熱部３０ｂに挿入配置されて
いる。

［発明の効果］ 本発明に係る立軸回転電機の冷ｕｊ装置にＪ、れば、固
定子鉄心の冷月１ダクトに複数の長円形状断面を有覆る
クシ歯状ヒー　ドパイブを平径方向に装着し、固定子鉄
心の外側に突出したヒートパイプの内部に冷却水管を内
蔵し７て発熱源からの熱をヒートパイプを介して放熱す
るようにしたしので、冷却ダクトに冷却風を流過させる
必要がなく、上下の固定子巻線端Ｊ３よび界磁巻線だ番
ノを通風冷ｆＪＪすれば良いから、ｍ　（ａを著しく低
減でき、ぞの結果別１６電動フアンを小型化し、その所
葭動力も大幅に低減できる。ざらに、空気冷ｕ１機も小
！ｖ！化して風損を低減できる。クシ歯状ヒートバイブ
の受熱部は円パイ／をプレス加工で成形し先端のみ溶接
接合したため、冷却作動媒体の漏れに対する信頼性が白
しした。そのト、この受熱部の軸方向断面形状を長円形
状の薄肉管としたことにより、容器自体のバネ特性と作
＠媒体の飽和蒸気圧特性を有効に利用でき、温度が高く
なると密着性が良くなるように働き、熱抵抗を低減する
効果がある。

また、クシ歯状ヒートバイブとして構成したことにより
、固定子鉄心冷却ダクトの全面を略均温に冷却できると
共に、ヒートパイプの鉄心部より突出した共通放熱部に
冷却水管を内蔵させたことによって、冷却水管の外表面
で直接作動媒体が凝縮するため、ヒートパイプの冷却部
分での熱抵抗を小さくする効果がある。すなわち、冷却
水管をヒートパイプに内蔵したことにより、溶接部分が
少なく冷却部を小型化でき確実に熱伝達することができ
る。そして、突出部を上方に曲折したことにより、冷却
水管外表面で凝縮し液状となった作動媒体が速やかに受
熱部に環流され、ヒートパイプ中の熱伝達が改舊される
。

以上、本発明に係る立軸回転電機の冷却装置の好適な実
施例を説明したが、本発明の技術的範囲はこの実施例に
限定されるものではむく、本発明の精神を逸脱しない範
囲内において種々の設計変更Ｊ３よび改変をなし得るこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による室軸回転′眉機の冷却装
置の縦断面図、第２図は第１図のＡ−△ＦＡ１ｇｉ而図
、第３面（よ第２図のヒートパイプのＢ−Ｂ線断面図、
第４図はクシ歯状ヒートバイブの平面図、第５図は第６
図のクシ歯状ヒートバイブのＣ−Ｃ線断面図、第６図は
クシ歯状ヒートバイブプの詳５ｌｌＩｌｆＪｉ面図、第
７図は従来の立軸回転電機の冷却装置の縦断面図である
。 １０・・・上部別置電動ファン １２・・・下部別置電動ファン １４・・・土部固定子巻線端 １６・・・■ζ部固定子巻線端 １８・・・界磁巻線 １９・・・固定子巻線 ２０・・・固定子鉄心 ２０１・・・上下間隔片 ２２・・・冷却ダクト ２４・・・空気冷却器 ２６・・・固定子枠 ２８・・・通風ダクト ３０・・・ヒートパイプ ３０ａ・・・ヒートパイプの受熱部 ３０ｂ・・・ヒートパイプの共通放熱部３１・・・突出
部 ３２・・・冷却水管 ３４・・・作動媒体 ３４ａ・・・液状態の作動媒体 ３４ｂ・・・蒸気状態の作動媒体 ３６・・・冷却水 ３６１・・・冷ｆＪ１水入口 ３６２・・・冷却水出口 Ｊｌ＋ＩＯ ＪＯ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却ダクトを設けた固定子鉄心と固定子鉄心に収
   納された固定子巻線と回転子の界磁巻線とを固定子枠に
   固定した別置電動ファンにより通風冷却する立軸回転電
   機の冷却装置からなり、同一平面内の冷却ダクト内に、
   軸方向断面が長円形状の受熱部を有するヒートパイプを
   複数挿着し、この受熱部の一端部を発熱源に対応する固
   定子鉄心の内径側に位置させ、他端部を固定子鉄心外径
   より突出させて突出部を形成し、この突出部に冷却水管
   を内蔵させることを特徴とする立軸回転電機の冷却装置
   。
2. （２）軸方向断面が長円形状の受熱部を有するヒートパ
   イプにおける固定子鉄心の内径側に位置する先端部は熔
   接封止され、固定子鉄心外径より突出した突出部は上方
   向に曲折してなり、この受熱部が複数個放射状に並列配
   置され、それぞれの突出部にて１本の管により連結接続
   してなる共通放熱部を設けてクシ歯状ヒートパイプを構
   成すると共に、前記共通放熱部に冷却水管を作動媒体が
   直接取囲むよう内蔵することからなる請求項１記載の立
   軸回転電機の冷却装置。