JPH0279748A

JPH0279748A - 立軸回転電機の冷却装置

Info

Publication number: JPH0279748A
Application number: JP22842688A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kanebako; 金箱　隆; Izumi Azuma; 東　泉; Akio Adachi; 昭夫安達; Shoji Sato; 昭二佐藤
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1990-03-20
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JP2786860B2

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】Ｅ産業上の利用分野］この発明は、立軸回転電機の冷却装置に係り、特に立軸
回転電機固定子冷却用ヒートパイプの構成に関するもの
である。

［従来の技１］第８図は、従来技術による室軸回転′ｔＲ機の冷却装置
を示す縦断図面であり、参照符号１０は上部側（ｌｉｔ
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。ポンプ水車に直結し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
両回転であることから自己ファンによる通風は効率が悪
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。すなわち、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、まず上部固定子巻線端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を冷却する。この界磁巻線１８を冷
却した後、風は流れの方向を変えて固定子鉄心２０に設
けられた通風ダクト２２へ入って固定子鉄心２０および
固定子巻線を冷却し、空気冷却器２４に至る。この空気
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１２へ戻って循環す
る。

［発明が解決しようとする課題］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’向きを変え固定子鉄心２０に設けられた通風ダクト
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、かつ風損も大きい。こ
のため、所要風量を流すための風圧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
動動力も大きくなる。また、風損の増大により発電電動
機の効率も低下する。

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バイブを挿入し、その一端側が
発熱源に対応する固定子鉄心の内径側に位置し、他端側
が固定子鉄心の外径側から突出し、その突出部の外周に
冷却バイブを備え、発熱源から発生する熱をヒートバイ
ブを介して冷却バイブの冷却水に放熱する立軸回転電機
の冷却装置を開発して特願昭６１−１０６１６３Ｍ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
冷却バイブを溶接手段等で設ける構成となっているため
、接合部の熱抵抗が大となる難点がある。

それ故、出願人は更に、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却ダクトに扁平クシ歯条冷
却用ヒートバイブを挿着すると共に、このヒートバイブ
の一端部に冷却水バイブ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　１ンを小型
化し、かつ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も提案したが、この場
合も扁平部の厚さも一様にすることが困難であったり、
ヒートパイプの内部に鉄心支持用ピースを多数配置する
必要やピースの洗浄を必要とし、また熔接部分が多くな
ることから信頼性が低下すると共に製作費が嵩む等の問
題を依然として残すことが判った。

そこで、本発明の目的は、固定子鉄心の通風ダクト内に
軸方向断面が楕円形の複数のヒートバイブを受熱部とし
、そ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、その他端部を固定子鉄心外径より突出させて
共通の冷却部を形成し、この突出部に冷却水管を円周方
向に内蔵させることにより、熔接部分が少なく、低コス
１−で信頼性が高く、かつヒートパイプの取替えが容易
にできる立軸回転電機の冷ｆＪ１装置を提供するにある
。

］課題を解決するための手段］先に述べた問題点を解決するため、この発明に係る立軸
回転電機の冷却装置は、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、軸方向断面が
楕円形の複数のヒートバイブを受熱部とし、その一端部
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共通の冷却部を形
成し、この突出部に冷却水管を円周方向に接触固定する
ことを特徴とする特この場合、ヒートパイプは、一端を固定子鉄心の内径側
に位置すると共に他端を前記固定子鉄心外周に配設され
た円環状冷却管と接続し、同一平面内に放射状になるよ
う配置すれば好適である。

さらに、ヒートパイプは、受熱ｒＡおよび放熱部を楕円
形に成形し受熱部先端を圧着成形すると共に、放熱部に
は作動媒体封入用の小径パイプを圧着してその先端を気
密熔接し、内部には受熱部となる部分のほぼ全域にウィ
ックを設けて構成すれば好適である。

〔作用１本発明に係る室軸回転Ｗｉ磯の冷却装置によれば、固定
子鉄心のヨーク部および外周面にその軸方向に沿って断
面楕円形の複数のヒートバイブ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のみによって通風冷却することができる。

［実施例］次に、本発明に係る立軸回転電機の冷却装置の実施例に
つき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。なお
、説明の便宜」−第８図に示す従来の構造と同一部分に
ついては同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略
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
置の縦所図面である。第１図において、上部別置電動フ
ァン１ｏによって加圧された風は２方向に分れ、一方の
ｊ虱は上部固定子巻線端１４を冷却し、固定子枠２６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、ざらに下部固定予巻ｌ
Ｑ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２４で冷却された後、再びＥ部別置電動ファ
ン１０に戻り循環する。

従来の固定子鉄心２０の通風ダクト２２に、軸方向断面
が楕円状（以下長円状と称す）の前向ヒートバイブ３０
を複数本挿入し、固定子鉄心２０から突出した部分を冷
却部とし、このヒートパイプを放射状に配設しである（
第２図参照）。尚、図中４２は固定子巻線を示す。

一方、冷却管（以下冷却パイプ３２と称す）の下面が各
通風ダクト２２のＬ面とほぼ同じ高さになるように設け
るようにし、冷却パイプ３２は下面が平面状の管を固定
子鉄心２０の外周に共通ヘッダー管として設けである。

この共通へダー管の側面の下部にはメネジを設けた金具
５６を密接等で接合しである（第３図および第７図参照
）。さらに、扁平ヒートパイプ３０と冷却パイプ３２と
は扁平ヒートパイプ３０の冷却部上面と冷却パイプ３２
の下面が接触するように配置し、扁平ヒートパイプ３０
の下側より口字状の締結金具５２を介し締付はボルト５
４で冷却パイプ金具５６に固定されている。前記締結金
具５２は長円状ヒートパイプの冷却部が常に−・定厚さ
となるようにし、しかも固定時は扁平ヒートパイプ冷却
部の両側面には同一高さの脚が配設しである。

また、第４図ないし第６図に示すように、扁平ヒートパ
イプ３０【よ、受熱部３０ａおよび放熱部３０ｂと共に
長円状に成形し、受熱部３０ａ先端部を圧着しその先を
気密熔接しである。さらに、放熱部３０ｂの先端には真
空引きや作動媒体３６封入用の小径バイ１を設け、残部
を圧着しその先端を気密熔接してあり、作動媒体３６封
入復は小径パイプを圧着しその先端を気密熔接しである
。この扁平ヒートパイプ３０の内部には受熱部３０ａと
なる部分のほぼ全域にウィック３０ｃを設け、液３６ａ
と蒸気３６ｂとからなる作動媒体３６を封入したものと
なっている。

固定子鉄心間のダクト部にダクトの高さよりわずかに高
い長円状ヒートパイプ３０を外径側より挿入設置し、ス
テンレス製薄肉容器のバネ特性ど作ｖＪ媒体３６の飽和
蒸気圧特性を利用し１七着させている。

一方、放熱部３０ｂは長円状ヒートパイプ３０の厚さ寸
法より脚の寸法がやや小さい締結具５２で固定覆ること
により、容器のバネ特性が利用できることと、作動媒体
３６の温度上昇による圧力上昇特性を利用し、接合部の
接触熱抵抗の低減をはかるようにしている。

巻線部１４．１６．１８および固定子鉄心部２０に発生
した熱は放射状に設けた複数の扁平ヒートパイプで固定
子鉄心外径側に導かれ、外周に設けた冷月１バイブ３２
に通水する冷却水３４で冷却される。

［発明の効果］本発明に係る立軸回転電機の冷却装置によれば、固定子
鉄心部の冷却に軸方向断面が楕円形の複数のヒートパイ
プを受熱部とし、そ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、その他端部を固定子鉄心外径
より突出させて共通の冷却部を形成し、この突出部に冷
却水管を円周方向に内蔵させるようにしたもので、これ
により風量の低減と共にファンを小形化し動力の低減が
でき、空気冷却器の小形化をはかることができる。

さらに、扁平の単独ヒートパイプとしたことにより、 ■熔接部の両端部の僅かな距離の接合となると共に溶接
性が良好になり、非凝縮性ガスの混入や作動媒体の排出
する可能性が低減され信頼性が高くなる。

■熔接部が減少することと取扱いが容易となることで、
低コスト化が図れる。

■ヒートパイプに何等かの原因で異状を生じても、単独
ヒートバイブを放射状に設け、固定子鉄心部と固定枠間
を利用できるため、外径部より容易に交換が可能である
。

■冷却パイプへのヒートパイプ冷却部の固定に対し、冷
却部の高さが常に一定寸法で締結できるため、接触部の
熱抵抗を小さくし、冷却部が圧接過大となることがなく
安定化が図られる効果がある。

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なく、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および改良をなし得ること
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電機の冷２ＪＩ
装置の縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３
図は第２図のＢ−８断面図、第４図は扁平ヒートバイブ
の側面図、第５図は扁平ヒートバイブの平面図、第６図
は第５図のＣ−Ｃ断面図、第７図は扁平ヒートバイブを
冷却パイプへ取付けた外径側から見た側面図、第８図は
従来例の立軸回転電機の冷却装置の縦断面図である。１０・・・、ｌ：部別置電動ファン１２・・・下部別置電動ファン１４・・・上部固定子巻線端１６・・・下部固定子巻線端１８・・・界磁巻線２０・・・固定子鉄心２２・・・通風ダクト２４・・・空気冷却器２６・・・固定枠３０・・・扁平ヒートバイブ３０ａ・・・受゛熱部３０ｂ・・・放熱部３０ｃ・・・ウィック３２・・・冷却パイプ３６・・・作動媒体３６ａ・・・液（作動媒体）３６ｂ・・・蒸気（作動媒体）３６ｃ・・・固定子巻線５２・・・締結金具５４・・・締付ボルト５６・・・冷却パイプの金具特許出願人　　　　東京電力株式会社゛−／ＦｉＧ、１ＦＩＧ、３／　　　　３叩　１ＵＦＩＧ、４ＦＩＧ、５ＦＩＧ、７

Claims

【特許請求の範囲】

（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、軸方向断面が楕円形の複数のヒ
ートパイプを受熱部とし、そ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共通の冷却部を形成し、この突出部
に冷却水管を円周方向に接触固定することを特徴とする
立軸回転電機の冷却装置。
（２）ヒートパイプは、一端を固定子鉄心の内径側に位
置する共に他端を前記固定子鉄心外周に配設された円環
状冷却管と接続し、同一平面内に放射状になるよう配置
してなる請求項１記載の立軸回転電機の冷却装置。
（３）ヒートパイプは、受熱部および放熱部を楕円形に
成形し受熱部先端を圧着成形すると共に、放熱部には作
動媒体封入用の小径パイプを圧着してその先端を気密熔
接し、内部には受熱部となる部分のほぼ全域にウィック
を設けてなる請求項１または２記載の立軸回転電機の冷
却装置。