JPH0426347A - クローポール形同期発電機 - 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〕 （産業上の利用分野） 本発明は発電機ロータの両側にタービン、コンプレッサ
を装着した発電機に係り、特に電機子巻線の冷却方法を
改善したクローポール形同期発電機に関する。

（従来の技術） 第８図は従来のクローポール形同期発電機の縦断面図、
第９図は第８図の■−ｕ線に沿う矢視断面図で、Ｎ、Ｓ
のクローポール形の磁極（ｌａ）の間に非磁性部材（１
６）を介在した発電機ロータ（１）の両側にタービン（
２）、コンプレッサ（３）を装着する。

発電機ロータ（１）は軸受（４）によって支えられ、毎
分敵方回転の超高速で回転する。発電機の固定子は固定
子鉄心（５）を６非磁性材製の鉄心支持筒（６ａ）を介
して固定子フレーム（６）に装着され、固定子鉄心のス
ロット（７）に巻装された電機子巻線（８）と。

固定子フレーム（６）内に装着された界磁巻線（９）で
構成される。発電機ロータ（１）と固定子鉄心（５）と
のエアギャップ（１０）の長さｇは１〜２ｍ程度ある。

（発明が解決しようとする課題） 従来構造の冷却は固定子フレーム（６）の外表面を冷却
して、内部の固定子鉄心（５）、電機子巻線（８）、界
磁巻線（９）を熱伝導により冷却していた。

一方１発電機内部の発熱は、固定子鉄心（５）の鉄損、
界磁巻線（９）と電機子巻線（８）の銅損、発電機ロー
タ（１）表面の表面損とかく拌損がある。この損失を従
来の冷却方法で冷却すると、電機子巻線（８）が高温と
なる。

さらに電機子巻線（８）を高温にする最大の要因は、ロ
ータ端部に装着したタービン（２）がらの侵入熱と発電
機ロータの発生熱であって、発電機ロータ（１）が高温
となり、その発電機ロータ表面の熱がエアギャップ（］
Ｏ）内の媒体を伝達して電機子巻線（８）に達し１巻線
温度が極端に高くなり、許容温度を越すものが多かった
。

本発明は上記従来技術の課題に鑑みて為されたものであ
り、その目的は電機子巻線の温度を低くし、電気的絶縁
の信頼性を高めたクローポール形同期発電機を提供する
ことにある。

〔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に、本発明においては、タービ
ンで駆動する発電機ロータの外周面と固定子鉄心の内周
面との間のエアギャップ内に介在させたセラミック材の
円筒形状のキャンと、キャンのＷＪ端を固定子フレーム
に弾性的に固定する金属の弾性体と、固定子フレームの
外部から固定子フレーム内に冷媒を給排し固定子鉄心内
周側を通気する通気口とを備える。

（作　用） エアギャップ内にキャンを介在することにより発電機ロ
ータ表面から固定子への等偏熱通過率を小さくし、熱移
動を少なくする。

また、キャンと固定子鉄心の間に軸方向に冷媒を流すこ
とにより電機子巻線の発生熱量を放散する。

キャンは金属弾性体で固定子フレームに固定するので熱
膨張差、および振動の吸収を可能にし、キャンの破損を
防止する。

（実施例） 実施例１ 以下本発明のクローポール形同期発電機の第１の実施例
について、第１図ないし第５図を参照して説明する。こ
れらの図において第８図および第９図の従来構造と同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。

第１図ないし第５図において固定子鉄心（５）と発電機
ロータ（１）とのエアギャップ（１ｏ）内にセラミック
材で製作した円筒形状のキャン（１２）を挿入し、キャ
ン（１２）は、固定子フレーム（６）に金属の弾性体で
ある止め軸（１３）を用いて弾性的にゆるいはめあいで
固定する６固定子フレーム（６）の外周には通気口（１
４）を設け、タービン（２）、コンプレッサ（３）で用
いる作動媒体と同一の気体を用いて、第１図内矢印のよ
うに固定子フレーム（６）内に注気し、内部を冷却して
排気する。この際、電機子巻線（８）を巻装するスロッ
ト（７）は従来より大にして、スロット（７）内の空間
を大にし１通気１１（１５）を形成する。前記止め軸（
１３）は円筒部（１６）と円錐台部（１７）とから成り
１円錐台（１７）には複数の径方向切り欠き（１８）を
設けて若干内径側に絞り１弾性を大にする。

次に上記実施例１の作用を説明する。

キャン（１２）は磁路（１９）の一部となっているので
、非導電性にして磁路（１９）が乱れないようにし、し
かも高温の場になるためセラミック材が適当である。そ
して、本構造によれば次の作用により従来最高温度を示
す電機子巻線（８）の温度を下げることができる。

まずキャン（２）の効果を発電機ロータ（１）の表面か
ら電機子巻線（８）に熱が流れる熱通過率の低下で説明
する。

発電機ロータ表面から電機子巻線（８）に熱が流れるた
めの等偏熱通過率には、 ここでα＝発電機ロータとキャン間の熱伝達率λ□＝セ
ラミック材でできたキャンの熱伝導率λ２＝キャンと電
機子巻線間の熱伝導率ｔ　＝キャンの円筒肉厚（本実施
例ではｔ＝＝１ｗｏ）Ｑ　＝キャンと固定子鉄心内周面
間の半径方向距離（本実施例ではＱ　＝０．５ｍ） である。

この中でαは、回転二重円筒の内筒表面の熱伝達率を表
わし、回転レイノルズ数が高くなるので、λ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　λで、α、１≠よりもは
るかに大きい、では他の項より、はるかに小さく、熱通
過率の支配要因となる。一方、従来構造においては発電
機ロータ表面から電機子巻線まで直接熱伝達し、その熱
伝達率は回転レイノズル数の高い影響を受は高くなる。

従って熱通過率も高くなる。

本実施例１の構造によれば従来構造の等価熱通過率の１
「程度も可能である。熱通過率が小さくなれば熱の移動
を小さくできる。

次に通気路（１５）へ冷媒を流す効果を説明する。

従来構造においては１発電機ロータ（１）と電機子巻線
（８）との隙間が小さく、しかも回転レイノズル数が高
い場において軸方向に冷媒を流すには、通風抵抗が大き
く必要な冷媒流量を流し得ない。

本実施例１によればキャン（１２）で発電機ロータ（１
）を囲んでいるので、キャン（１２）と電機子巻線（８
）間の円周方向の流れは存在せず軸方向に流れやすい。

しかし、キャン（１２）を入れたため通風面積が挟まり
、その分をスロット（７）の一部に通気路（１５）を設
け、通風面積を広くして通風抵抗を小さくしている。ま
た、スロット（７）内の放熱面積が広くなり、放熱しや
すくしている。止め軸（１３）は円周数ケ所の切欠き（
１８）の部分で若干内径側に絞られているので、キャン
（１２）にガタの出ないようにキャン（１２）を固定し
、さらに固定子フレーム（６）とキャン（１２）の熱膨
張差およびキャン（１２）の振動を弾性的に吸収する。

実施例２ 第６図および第７図にはキャン（１２）の固定手段を変
えた第２の実施例を示す。

キャン（１２）は弾性体である波板（２０）を介して固
定子フレーム（６）に弾性的に結合する。

波板（２０）は金属材料を使用する。

この実施例２においても実施例１と全く同様の弾性作用
により、キャン（１２）の熱膨張差および振動を吸収す
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、非常に高い温度条
件をもつ発電機ロータ表面から、固定子側への熱移動を
キャンを入れることにより小さくでき、さらに固定子フ
レーム内、特にスロット内に冷媒を通したことにより、
電機子巻線の温度を低くできる。

さらに、セラミック材でできたキャンを弾性体である止
め軸あるいは波板で固定子フレームに固定することによ
りキャンの破損を防止することができる。

総合して電機子巻線の電気的絶縁の信頼性を高めたクロ
ーポール形同期発電機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクローポール形同期発電機の第１の実
施例を示す縦断面図、第２図は第１図の ｗｎ−ｎ線に沿う矢視断面図、第３図は第１図の要部拡
大図、第４図は第３図の止め輪を示す立面図、第５図は
第４図の側面図、第６図は第２の実施例の要部を示す縦
断面図、第７図は第６図の■−■線に沿う矢視断面図、
第８図は従来例を示す縦断面図、第９図は第８図のｌＸ
−ｆｆ線に沿う矢視断面図である。 １・・・発電機ロータ、２・・タービン。 ５・・・固定子鉄心、６・・固定子フレーム、７・・・
スロット、８・・・電機子巻線、１０・・・エアギャッ
プ、１２・・・キャン、１３・・弾性体である止め輪、
１５・・・通気路、２０・・弾性体である波板。 代理人　弁理士　大　胡　典　夫 １０エフ〜゛マツア 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービンで駆動する発電機ロータの外周面と固定子鉄心
   の内周面との間のエアギャップ内に介在させたセラミッ
   ク材の円筒形状のキャンと、キャンの両端を固定子フレ
   ームに弾性的に固定する金属の弾性体と、固定子フレー
   ムの外部から固定子フレーム内に冷媒を給排し固定子鉄
   心内周側を通気する通気口とを備えたことを特徴とする
   クローポール形同期発電機。