JPH04241A - 固定子巻線冷却装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は冷却媒体により直接冷却する回転電機の固定子
巻線冷却系統に関する。

（従来の技術） 回転電機の単機容量の増大に伴い、固定子巻線電流が大
きくなり固定子巻線に発生する損失による温度上昇を抑
えるため、固定子巻線内に冷却媒体を供給する直接冷却
方式がとられている。

特に大容量のタービン発電機は熱交換効率の良い純水が
冷媒として採用されている。このような発電機の固定子
巻線に純水を供給する系統を第２図に示す。

冷却水タンク１に貯えられた冷却水は、冷却水ポンプ２
により加圧された後イオン交換装置３に流れ純水処理さ
れ、流量調整弁４を経て入口側配管５から発電機６に送
られ回転子巻線を冷却した後、出口側配管７を通り冷却
水タンク１に回収される。

発電機内部での固定子巻線冷却水の流れは第３図に示す
ように次の２つの経路がある。第１の経路Ａは、冷却水
は発電機６の内部に設置された円環状の入口側ヘッダ８
から上コイル９および下コイル１０に直接に供給され両
コイルを冷却した後出口側ヘッダ１１に集められる経路
である。

第２の経路Ｂは固定子コイル端と外部端子（図示せず）
とを電気的に接続するための接続銅帯１２を冷却水が通
る場合の経路である。つまり経路Ｂにおいて、冷却水は
入口側ヘッダ８から上コイル１３へは直接に供給される
が、下コイル１４へは接続導体１２を冷却した後に供給
される。

（発明が解決しようとする課題） さてここで第１の経路Ａと第２の経路Ｂにおいて、冷却
水による冷却特性を比較すると経路Ｂの下コイル１４を
流れる経路は経路Ａの下コイル１０を流れる経路よりほ
ぼ接続導体１２の分だけ通水抵抗が大きい。両経路共、
入口側ヘッダ８と出口側へラダ１１との間で同一圧力差
に保たれているため、経路Ｂの下コイル１４を流れる経
路は経路Ａの下コイル１０を流れる経路より冷却水量が
少ない。また経路Ｂの下コイル１４を流れる冷却水は接
続導体１２に発生する熱を奪う。さて、冷却水の温度上
昇は冷却経路の発生熱量に比例し、冷却水流量に反比例
する。すなわち冷却水が接続導体１２を通る経路Ｂの下
コイル１４の経路は、接続導体１２を通らない経路Ａの
下コイル１０の経路より冷却水量が少ない上に、接続導
体１２に発生する熱をも奪うので、経路Ｂの下コイル１
４の出口部の冷却水温度ＴＢは経路Ａの下コイル１０の
出口部の冷却水温度ＴＡより高くなっていた。冷却水の
温度は高くとも沸騰点、あるいは規格で定められる値以
下に保つ必要がある。このため従来では、固定子巻線の
冷却系統はＴＢが沸騰点あるいは規格値以下になるよう
に設計されてきた。その結果ＴＡはＴＢより数度程度モ
低く抑えられていることになり、通常経路Ｂの６倍以上
の数を有する経路Ａには不必要に多量の冷却水が流され
ていた。これに伴ない、固定子巻線全冷却水量が多くな
り、冷却水タンク１、冷却水ポンプ２およびイオン交換
装置３の容量が大きくなっていた。

また経路Ａで上下コイルの出口部の冷却水温度が等しく
ＴＡになるようにコイル設計がなされていても、経路Ｂ
においては下コイル１４の出口温度はＴＢであり上コイ
ル１３の出口温度はＴＡとなり上下コイルに温度差が発
生し冷却水経路に熱歪による応力が存在する。特に大容
量機でコイル長が長いほどその影響が大きく、冷却水経
路の接続部の亀裂発生の危険性が大きくなる。

本発明はこのような従来の欠点に鑑みてなされたもので
、効率の良い冷却系統を有し、コイルに熱歪を生ずるこ
とのない直接冷却固定子巻線を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明においては、固定子巻線
内部に冷却媒体を流通して固定子巻線の冷却を行う固定
子巻線冷却装置において、前記巻線に冷却媒体を供給す
る入口側の配管に減圧装置を設置するとともに、この減
圧装置の上流側から固定子巻線端部に接続された接続導
帯を経由し、前記減圧装置の下流側に冷却媒体を流通す
る分岐管路を設ける。

（作　用） 本発明によれば、入口側配管に設けた減圧装置の前後で
圧力差が発生し、上流（高圧）側から接続導体を通り下
流（低圧）側へと冷却水を流すので接続導体と巻線の冷
却経路は別経路となり両者に直列に冷却水が流れること
がなくなる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す図であり、第２図、第
３図と同一部分には同一記号を付して詳細な説明は省略
する。

本実施例においては、入口側配管５に減圧装置として圧
力調整弁１５を設け、圧力調整弁１５の上流側に接続導
体１２の冷却用の配管１６を設け、流量調整弁１７を経
て接続導体用ヘッダ１８に冷却水を供給し、そこから接
続導体１２に冷却水を流し、圧力調整弁１５の下流側に
あるコイル用の入口ヘッダ８に戻している。なお経路Ｂ
の下コイルへは新たに設けた接続管１９で冷却水を供給
する。

次に上記構成からなる本実施例の作用について説明する
。接続導体１２を冷却し温度上昇した冷却水は、圧力調
整弁１５を経た冷たい冷却水と入口側ヘッダ８内で混合
されるので全体としての温度上昇は小さくなる。入口側
ヘッダ８からは経路Ａおよび経路Ｂのコイル９．１０．
１３．１４には全て直接、冷却水が送られるので、コイ
ル出口部の冷却水温度を全て等しい温度Ｔ。とすること
が可能となる。

その効果として、各コイルは効率良く均等に冷却される
ので、不必要に冷却水を流すことがなくなり、第２図に
おける冷却水タンク１、冷却水ポンプ２およびイオン交
換装置３が小形となる。

また各コイル間での熱伸びの差がなくなり熱歪が解消さ
れるので、冷却経路の接続部に亀裂の生じない構造とな
る。

本実施例では減圧装置として圧力調整弁を使用したが、
これに限らずその前後で圧力差を生じるものなら特に限
定されるものではなく、例えば径を細くした配管または
オリフィスあるいはそれらの併用でも同じ作用・効果が
得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように回転電機に冷却媒体を供給する入口
側の配管に減圧装置を設け、その上流から一部の冷却媒
体を取り出し接続導体を冷却し減圧装置の下流に戻す構
成したことにより、コイルの冷却が均等になり冷却媒体
供給系統の装置が小形となり、またコイルの熱歪の問題
を解消でき亀裂発のない信頼性の高い回転電機の直接冷
却固定子巻線を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直接冷却固定子巻線の一実施例の冷却
媒体の経路を示す管系図、第２図は一般の直接冷却固定
子巻線の冷却媒体循環系統を示す管系図、第３図は従来
の直接冷却固定子巻線の冷却媒体の経路を示す管系図。 Ａ・・・第１の経路　　　　　Ｂ・・・第２の経路５・
・・入口側配管　　　　　８・・・入口側ヘッダ１２・
・・接続導体　　　　　　１５・・・減圧装置代理人　
弁理士　則　近　憲　佑 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定子巻線内部に冷却媒体を流通して固定子巻線の冷却
   を行う固定子巻線冷却装置において、前記巻線に冷却媒
   体を供給する入口側の配管に減圧装置を設置するととも
   に、この減圧装置の上流側から固定子巻線端部に接続さ
   れた接続導帯を経由し前記減圧装置の下流側に冷却媒体
   を流通する分岐管路を設けたことを特徴とする固定子巻
   線冷却装置。