JPH0615516Y2

JPH0615516Y2 - 回転電機

Info

Publication number: JPH0615516Y2
Application number: JP6070987U
Authority: JP
Inventors: 正樹柵山; 紘一岡本; 満男長瀬
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2002-04-23
Also published as: JPS63172266U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、回転電機に関し、とりわけ、通風冷却手段
を備え火力発電所や原子力発電所で使用される大容量発
電機のような回転電機に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図〜第５図は従来の大容量タービン発電機であり、
第１図において、フレーム(1)に設けたフレーム(1)の補
強板(2)に通風穴(3)が形成されている。フレーム(1)内
には通風管(4),(5)が設けられている。固定子鉄心(10)
には、固定子鉄心(10)の半径方向の通風路となるダクト
(11a)(11b),(11c)が設けられている。また固定子鉄心(1
0)の内周には、バリヤ(12a),(12b),(12c)が設けられて
いる。固定子コイル(13)は固定子鉄心(10)に巻回されて
いる。フレーム(1)内の端部には冷却器(20)が設けられ
ている。回転子(100)は、軸受ブラケツト(31a),(31c)お
よび(31b),(31d)にそれぞれ保持された軸受(30a)および
(30b)に支承されている。固定子鉄心(10)と回転子(100)
の間には空隙(40a),(40b)および(40c)が形成されてい
る。回転子(100)には回転子コイル(110a),(110b)および
(110c)が巻回されている。保持環(101a),(101b)は回転
子コイルの端部を支持している。回転子(100)の外周に
はバツフルリング(102a),(102b)および(102c)が設けら
れている。冷却器(20)の内側にはフアン(120)が配設さ
れている。

回転子(100)は原動機であるタービン（図示せず）に直
結される。

第２図は固定子鉄心(10)より内側の横断面を示し、固定
子コイル(13)は固定子ウエツジ(14)により、固定子鉄心
(10)に保持されている。

第３図は回転子コイル(110)内の通風構造を示し、回転
子コイル(110)には、半径方向通風穴(111)と軸方向通風
穴(112)が設けられている。

第４図は回転子コイル内の通風系統を示し、回転子コイ
ルは冷却ガスの流れによつて(110a),(110b),(110c)およ
び(110d)の４区分に分かれている。

次に、以上のような大容量タービン発電機の通風冷却に
ついて説明する。大容量タービン発電機の冷却媒体には
冷却効果の優れた水および水素ガスを使用するのが一般
的であり、フレーム(1)は水素ガスの密閉容器も兼ねて
いる。

フレーム(1)内の水素ガスはフアン(120)によつて循環す
る。フアン(120)は発電機が運転している間、必ず水素
ガスを循環させるために、回転子(100)上に装着するの
が一般的である。

第５図は発電機内の水素ガスの流れを示しており、フア
ン(120)から送出された水素ガスは冷却器(20)によつて
冷却された後、４つの流れに分かれる。

第１の流れはフアン(120)の下を通つて保持環(101a)の
下に入り、半径方向通風穴(111a)から回転子コイル(110
a)内の軸方向通風穴(112)を流れて回転子コイルを冷却
後、半径方向通風穴(111b)から空隙(40a)へ放出され
る。

第２の流れと第３の流れは通風穴(3)を通つて固定子鉄
心(10)の背部に導かれる。第２の流れはダクト(11a)を
半径方向内側に流れて、固定子鉄心(10)を冷却後、空隙
(40a)に排出される。第３の流れはダクト(11b)を半径方
向内側へ流れて固定子鉄心(10)を冷却後、空隙(40b)に
排出され、空隙(40b)から、半径方向通風穴(111c)を経
て回転子コイル(110b),(110c)内の軸方向通風穴を流れ
て回転子コイルを冷却後、半径方向通風穴(111b),(111
d)から空隙(40a),(40c)に排出されるが、一部はバツフ
ルリング(102a),(102b)とバリヤ(12a),(12b)の隙間から
空隙(40a),(40c)に漏れ込む。

第４の流れは通風管(4)によつてフアン(120)の反対側へ
導かれて保持管(101b)の下に入り、半径方向通風穴(111
e)から回転子コイル(110d)内の軸方向通風穴を流れて回
転子コイルを冷却後、半径方向通風穴(111d)から空隙(4
0c)へ放出されるが、一部はバツフルリング(102c)とバ
リヤ(12c)の隙間から空隙(40c)へ漏れ込む。

以上のようにして、４つの流れは空隙(40a)と(40c)に集
められる。空隙(40a)に集まつた水素ガスは、空隙内を
軸方向に流れてフアン(120)の吸込側に戻る。空隙(40c)
に集まつた水素ガスは、ダクト(11c)を半径方向外側に
流れて固定子鉄心(10)を冷却後、固定子鉄心(10)の外周
に出る。その後、通風管(5)を経て、フアン(120)の吸込
側に戻る。

なお、固定子コイル(13)は水によつて冷却されるが、通
水路の構造はこの考案と関係ないので説明を省略する。

次に、フアン(120)は回転子(100)上に装着されているの
で、フアン(120)はタービン（図示せず）によつて駆動
されていることになる。すなわち、タービンから回転子
に伝達される動力のうち、フアン(120)の動力分は電気
出力に変換されることなく消費されてしまう。従つて、
タービンから伝達される動力を効率よく電気出力に変換
するためには、フアン(120)の動力をできるだけ減らす
必要がある。フアン(120)の動力は循環する水素ガスの
流量に比例するので、フアン(120)の動力を低減するた
めには、循環する水素ガスの流量を減らす必要がある。

循環する水素ガスの流量のうち、回転子コイル(110a)〜
(110d)や固定子鉄心(10)を冷却するための流量は、コイ
ル導体や鉄心の温度を制御値内に抑えるために必要風量
が決まつているので、循環風量を低減するためには、バ
ツフルリング(102a)〜(102c)とバリヤ(12a)〜(12c)の隙
間から漏れる風量を減らす必要がある。このように漏れ
風量を低減するためには、バツフルリングとバリヤの隙
間を小さくすればよいのだが、これには次のような制限
がある。

(i)運転中の回転子(100)の振動によつて、バツフルリン
グとバリヤが接触しないこと。

(ii)発電機分解・組立時に回転子(100)を軸方向に引抜
き、あるいは挿入するが、その際にバツフルリング(102
a)〜(102c)とバリヤ(12a)〜(12c)が接触しないこと。

通常、回転子(100)は単体で振動調整し、振動が小さい
ことを確認してから組み立てるため、引抜きあるいは挿
入作業時の接触防止が、バツフルリング(102a)〜(102c)
とバリヤ(12a)〜(12c)の隙間の制限要因となる。

以下に、回転子(100)の固定子鉄心(10)への挿入作業に
ついて、第６図から第９図によつて順を追つて説明す
る。回転子(100)の引抜き作業は挿入作業を逆の手順で
行えばよい。

第６図は、回転子(100)をクレーン(200)とワイアロープ
(206)で吊つて、回転子(100)の一端を固定子鉄心(10)の
中に吊り込んでいる状態を示す。フアン(120)は挿入の
障害になるので分解してある。軸受ブラケツトの上半部
(31c),(31d)は分解してあり、下半部(31a),(31b)は下方
にずらしてある。固定子鉄心(10)の内周下部には敷金(2
01)が敷いてある。第２図においてバリヤ(12a)が下半部
約６０°に設けられていないのは、この部位に敷金(20
1)を挿入するためである。回転子(100)の機内側端には
支え(202)を取付けてあり、機外側にはブロツク(203)が
床面(300)上に置いてある。第６図の状態でクレーン(20
0)を下げ、回転子(100)を支え(202)とブロツク(203)で
支持する。

次に、第７図に示すように、クレーン(200)を回転子(10
0)の機外側端に移動し、同部をワイアロープ(206)で吊
り、ブロツク(203)を取除く。回転子(100)の機外側端に
引込み具(204)を取付け、フレーム(1)との間にチエーン
ブロツク(205)を取付ける。この状態でチエーンブロツ
ク(205)を引くと、回転子(100)は鉄心(10)内に滑つて入
つていく。回転子(100)が入つていくと共に、クレーン
(200)を移動する。回転子(100)がある程度入つた時点で
滑り金(207)を回転子(100)と敷金(201)の間に入れる。
第７図は敷金(201)を入れた後の状態を示している。

第８図は回転子(100)を正規位置まで挿入し終つた状態
を示す。第８図の状態になる直前に、図示のように回転
子(100)と敷金(201)の間に滑り金(208)を入れ、正規位
置までの挿入が完了したら、引込み具(204)とチエーン
ブロツク(205)を取外す。軸受ブラケツト下半部(31a)お
よび軸受下半部(30a)を組み立て、回転子(100)の軸受(3
0a)よりも機外側をクレーン(200)とワイアロープ(206)
で吊る。第８図はこの状態を示している。回転子(100)
はクレーン(200)によつて吊られ、敷金(208)を支点にし
て右上りに傾いて保持環(101a)下部と鉄心(10)内周の間
隙が広がるので、滑り金(207)を取除く。

次に第９図に示すように、クレーン(200)を左側へ移動
し、回転子(100)をワイアロープ(206)で吊り下げる。回
転子(100)は軸受(30a)を支点にして左上りに傾いて保持
環(101b)、バツフルリング(102c)のそれぞれ下部と鉄心
(10)の内周の間隙が広がるので、滑り金(208)と敷金(20
1)を取除く。その後、軸受ブラケツト下半部(31b)と軸
受下半部(30b)を組立て、クレーン(200)を下げて回転子
(100)を軸受下半部(30b)で支持する。これで回転子(10
0)の挿入作業が完了する。

〔考案が解決しようとする問題点〕

以上のような従来の回転電機は、回転子(100)の挿入作
業において、回転子(100)の端部をクレーン(200)で吊つ
て挿入する第７図の過程では、クレーン(200)の揺れの
ため回転子(100)の機外側端が横方向に振れるという問
題点があつた。

また、第７図に示す状態から回転子(100)の挿入がもう
少し進行し、バツフルリング(102a)とバリヤ(12c)が対
向する時点において、バツフルリング(102a)とバリヤ(1
2c)の間には、クレーン(200)の揺れにより回転子(100)
が振れても接触しないだけの隙間を確保する必要があつ
た。

従来の設計では、バツフルリング(102a),(102b),(102c)
の外径を全て等しく、バリヤ(12a),(12b),(12c)の内径
を全て等しく設計していたので、バツフルリングとバリ
ヤの間隙は、挿入作業中のクレーン(200)の揺れによる
回転子(100)の振れによつて制限されていた。

以上のことから実際の運転中には、バツフルリング(102
a)〜(102c)とバリヤ(12a)〜(12c)の間には必要以上に大
きな間隙があり、この間隙を漏れる風量が多いために、
フアン(120)の駆動力が大きく、発電機効率の向上が阻
害されるという問題点があつた。

この考案は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、バツフルリングとバリヤの間隙を小さくし、ひい
ては効率の高い回転電機を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係る回転電機は、バリヤの内径が固定子鉄心
の一端から他端に向かって大きくなっており、またバッ
フルリングの外径も、バリヤの内径に対応して回転子の
一端から他端に向かって大きくなっているものである。

〔作用〕

この考案においては、バリヤの内径が固定子鉄心の一端
から他端に向かって大きくなっており、またバッフルリ
ングの外径もバリヤの内径に対応して回転子の一端から
他端に向かって大きくなっているので、回転子挿入作業
中にバッフルリングとバリヤとの間に充分な間隔を確保
しつつ、運転中のバッフルリングとバリヤの間隙を小さ
くすることができる。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を、従来の技術の説明に用い
た図面を参照して説明する。バツフルリング(102a)〜(1
02c)それぞれの外径を、(102a),(102b),(102c)の順に大
きく、バリヤ(12a)〜(12c)の内径を(12a),(12b),(12c)
の順に大きく構成する。

すなわち、隣りあう各バツフルリング間の外径差および
隣りあう各バリヤ間の内径差をΔ、組立完了時のバツフ
ルリングとバリヤの間隙をδとし、各バツフルリングの
外径をＤ_102a,D_102b,D_102c，各バリヤの内径をＤ_12a,D
_12b,D_12cと表わすと、次の関係がある。

D_12a＝Ｄ_102a＋δ，Ｄ_12b＝Ｄ_102b＋δ，Ｄ_12c＝Ｄ_102c＋δ Ｄ_102b＝Ｄ_102a＋Δ，Ｄ_102c＝Ｄ_102a＋２Δ Ｄ_12b＝Ｄ_102a＋Δ＋δ，Ｄ_12c＝Ｄ_102a＋２Δ＋δ 以上の構成により、上式を用いて回転子(100)の挿入作
業中の各バツフルリングとバリヤ間の間隙を表わすと次
のようになる。

バツフルリング(102a)とバリヤ(12c)の間隙＝Ｄ_12c−Ｄ
_102a＝２Δ＋δ バツフルリング(102a)とバリヤ(12b)の間隙＝Ｄ_12b−Ｄ
_102a＝Δ＋δ バツフルリング(102b)とバリヤ(12c)の間隙＝Ｄ_12c−Ｄ
_102b＝Δ＋δ 各バツフルリングの外径を等しく、各バリヤの内径を等
しく設計していた従来構造では、Δ＝０のため、挿入作
業中のバツフルリングとバリヤの間隙は、組立完了時の
間隙のδに等しくなる。逆に言えば、組立完了時の間隙
δをクレーン(200)の揺れによる回転子(100)の振れも考
慮して決める必要があつた訳である。

この実施例では、各バツフルリングの外径および各バリ
ヤの内径にΔ刻みの差を設けてあるので、回転子挿入作
業途中ではバツフルリングとバリヤ間にΔ＋δの間隙が
確保される。

すなわち、回転子挿入作業中にクレーン(200)の揺れに
より回転子(100)が振れても、バツフルリングとバリヤ
が接触しないようにΔを定めれば、回転子挿入作業中に
充分な間隙を確保しつつ、運転中の間隙も小さくでき
る。

なお、以上の説明では、この考案をタービン発電機に適
用した場合を例に挙げて説明したが、電動機、水車発電
機、同期調相機等の回転電機に適用しても同様の効果が
得られることはいうまでもない。また、バツフルリング
とバリヤが３個づつの場合を例にあげて説明したが、個
数が３個以外でもよいこともいうまでもない。

〔考案の効果〕この考案は、バリヤの内径が固定子鉄心の一端から他端
に向かって大きくなっており、またバッフルリングの外
径もバリヤの内径に対応して回転子の一端から他端に向
かって大きくなっているので、回転子挿入作業中にバツ
フルリングとバリヤ間に充分な間隙を確保しつつ、運転
中のバツフルリングとバリヤの間隙を小さくすることが
可能となり、この間隙からの漏れ風量を小さくし、ひい
ては回転電機の効率改善を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は従来およびこの考案共通の回転電機を
示し、第１図は縦断面図、第２図は一部横断面図、第３
図は一部斜視図、第４図は通風系統の一部縦断面図、第
５図は冷媒の流れを示す縦断面図、第６図〜第９図は回
転子の挿入作業を順次に説明するための要部縦断面図で
ある。 (10)……固定子鉄心、(12a)〜(12c)……バリヤ、(100)
……回転子、(102a)〜(102c)……バツフルリング、(110
a)〜(110d)……回転子コイル、(40a)〜(40c)……固定子
鉄心と回転子間の間隙。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心内
に挿入され回転子コイルが巻線された円筒状の回転子
と、前記固定子鉄心の内周面に軸方向に間隔をおいて装
着された複数個のバリヤと、前記回転子の外周面に前記
バリヤの内周面と間隔を保ちつつ前記バリヤの内周と対
向するように装着された複数個のバッフルリングとを備
え、前記バリヤの内径が前記固定子鉄心の一端から他端
に向かって大きくなっており、また前記バッフルリング
の外径も前記バリヤの内径に対応して前記回転子の一端
から他端に向かって大きくなっていることを特徴とする
回転電機。