JPH07177705A - ガス冷却電気機械 - Google Patents

ガス冷却電気機械

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JPH07177705A
JPH07177705A JP6174456A JP17445694A JPH07177705A JP H07177705 A JPH07177705 A JP H07177705A JP 6174456 A JP6174456 A JP 6174456A JP 17445694 A JP17445694 A JP 17445694A JP H07177705 A JPH07177705 A JP H07177705A
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JP
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cooling
chamber
machine
cooling gas
gas chamber
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JP6174456A
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Markus Iseli
マルクス・イゼリ
Lothar Koppetsch
ロタール・コッペチユ
Hans Zimmermann
ハンス・ツイムマーマン
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Original Assignee
ABB Management AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/08—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium circulating wholly within the machine casing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 機械の固有の構造に介入することなく、冷却
作用を著しく均一にできるガス冷却電気機械を提供す
る。 【構成】 固定子の積層体９が間隔ウェブで互いに間隔
を置いた個別部分積層板で構成され、隣合った二つの分
割積層体の間の中間室が半径方向に延びる冷却スリット
を形成し、これ等の冷却スリットが機械の空気隙間２１
を固定子積層体の外周とハウジングの間にある室に連通
し、これ等の室が冷たい冷却ガスの当たる冷却ガス室２
５と、加熱された冷却ガスが前記冷却スリットから半径
方向に外向きに流入する加熱ガス室２３，２４とを有
し、前記加熱ガス室が冷却装置１８に接続し、冷却ガス
の供給手段１５と冷却ガスの案内装置４が冷却ガスを冷
却ガスとして冷却ガス室に導入し、加熱された冷却ガス
を加熱ガス室から再び吸引する機械の両端に設け、終端
側の加熱ガス室２３の排出断面２６に前記加熱ガス室と
冷却装置１８の間に絞り調整機構２８が配設されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ハウジングと、基礎
の上に基礎溝と一緒に配設されたハウジング、このハウ
ジング内に配設され、内周の溝に配設された間接冷却さ
れた固定子巻線枠を有する固定子の積層体および回転子
を備え、固定子の積層体が間隔ウェブで互いに間隔を置
いた個別部分積層板で構成され、隣合った二つの分割積
層体の間の中間室が半径方向に延びる冷却スリットを形
成し、これ等の冷却スリットが機械の空気隙間を固定子
積層体の外周とハウジングの間にある室に連通し、これ
等の室が冷たい冷却ガスの当たる冷却ガス室と、加熱さ
れた冷却ガスが前記冷却スリットから半径方向に外向き
に流入する加熱ガス室とを有し、前記加熱ガス室が冷却
装置に接続し、冷却ガスの供給手段と冷却ガスの案内装
置が冷却ガスを冷却ガスとして冷却ガス室に導入し、加
熱された冷却ガスを加熱ガス室から再び吸引する機械の
両端に設けてある電気機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記固定子は前記ハウジング内に配設さ
れ、内周の溝に配置されている間接冷却された固定子巻
線を備えている。その場合、固定子の積層板は間隔ウェ
ブで互いに間隔を置いた個別分割積層体で構成され、中
間室が連続する二つの分割積層体部分に間に半径方向に
延びる冷却スリットを形成し、これ等の冷却スリットが
リング状の空隙室を固定子積層体部分の内周で部屋に接
続し、この部屋が固定子の積層体の外周とハウジングの
間に設置され、これ等の部屋が冷却ガスを当てることの
でき冷却ガス室を有し、加熱ガスを前記冷却スリットか
ら半径方向に向けて流す加熱ガス室を有し、前記加熱ガ
ス室は冷却機に接続している。冷却供給手段と冷却ガス
案内装置が機械の両端に設けてあり、冷却されたガスを
冷却ガスとして冷却ガス室に案内し、昇温した冷却ガス
を間津ガス室から再び吸引する。
【０００３】これ等の構成を有するガス冷却電気機械
は、例えば "Brown Boveri Technik",1986年 3月、第 1
33〜 138頁、特に第 135頁の図３により周知である。所
謂間接冷却の原理は、固定子巻線の棒に生じるを損失を
冷却媒体（水または空気）に与えることにある。この場
合、主要な熱の流れは、銅の棒から絶縁体を介して固定
子積層体の歯のところに向けて行われる。固定子の歯か
ら熱が冷却媒体に与えられる。
【０００４】この場合、昇温の二つの限界は、絶縁体の
温度感度と、更に種々の絶縁クラスにより規格（ANSI,
IEC)で決められている適当な最高温度によって指定され
る。絶縁体に埋め込まれている固定銅部材と絶縁体の外
部層との間で温度差がかなり大きいので、間接冷却ター
ボ発電機の最大出力は古典的な冷却原理で制限される。
【０００５】それ故、冷却を改善することが提唱されて
いないく、この努力が主に中間の機械領域の冷却を強く
することに集中している。欧州特許第 0 279 064号明細
書には、ガス冷却電気機械が開示されている。この機械
では、複数の加熱ガス室が機械の中央部分で別々の導管
を介して終端の昇温ガス室の周囲で直接冷却機に接続し
ている。こうして、中央加熱ガス室からの昇温した冷却
ガスが終端加熱ガス室からの冷却ガスと混合することが
防止され、機械の流れ方向に向けた温度分布の殆ど完全
な同レベル化が得られるように、個々の冷却スリットと
これ等のスリットに付属する空隙と部屋の空間を通る体
積流を分割するできる可能性が生じる。
【０００６】この処置は新しい構造の場合に良く分か
る。しかし、機械が運転中では、大きな経費を掛けて実
行できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、機
械の固有の構造に介入することなく、冷却作用を著しく
均一にできる、冒頭に述べた種類のガス冷却電気機械を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類のガス冷却電気機械にあっ
て、終端側の加熱ガス室２３の排出断面２６に前記加熱
ガス室と冷却装置１８の間に絞り調整機構２８が配設さ
れていることにより解決されている。
【０００９】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１０】
【作用】このうして、機械の冷却空気流をほぼ任意に種
々の部屋に配分でき、機械の流れ方向に沿った機械の温
度を大幅に均一にできる。
【００１１】これ等の絞り調整機構は、主に多数の貫通
口を有する全断面を覆う積層板で構成されている。この
場合、有効な断面を決めるため、特に有利な構成によれ
ば、積層板の上に載置され、同様に貫通口を有する穴板
が使用される。両方の板を互いに移動させることによ
り、有効断面の微調節が行える。
【００１２】この発明は、既に作製されている機械を後
で冷却技術的にチューニングするのに特に適している。
何故なら、機械自体には何の介入も行う必要がないから
である。これに反して、加熱ガス室から機械の下部の基
礎穴に均一に配設されている冷却機に空気を通すのに、
十分な場所があり、絞り調整機構を組み込み調節するた
め、組立員の移動性もある。
【００１３】
【実施例】以下では、図面に基づき、この発明の実施例
を更に詳しく説明する。図１には、基礎軸受に符号１
が、外部型枠に符号２が、内部型枠に符号４が、そして
機械ハウジングに記号５が付けてある。コイルヘッド６
は固定子加圧板８の支持板７に支えてある。固定子積層
体９には、個別分割積層体の間に半径方向の通風スリッ
トが設けてある。引っ張り棒１０は固定子押圧板８と共
に固定子積層板体を押圧する。回転子１１は両端に回転
子のキャップ１２を有する。巻線ヘッド室の巻線接続部
に符号１３を付ける。位相と星型点端子に符号１４を付
ける。機械の両端に、それぞれ一つの軸方向換気装置１
５が設けてある。内部型枠の半径方向の内側端部は、空
気案内リングとして構成されている。機械の下部の基礎
溝１７には複数の冷却機１８が設けてある。冷却機１８
の前の加熱空気は矢印１９で、また冷却機の後の冷えた
空気は矢印２０で示してある。他の矢印（詳しく記入し
ていない）は機械内部での種々の冷却空気の流れを示
す。以後、機械の半分のみを考慮する。何故なら、機械
は冷却に関して対称に構成されているからである。
【００１４】冷えた空気は冷却機１８および外部型枠２
と内部型枠４との間の空間から換気装置１５に達する。
この時、冷却空気の流れは分岐する。第一分割流は回転
子キャップ１２の下の回転子巻線ヘッドを通過し、第二
分割流は機械の空気隙間２１の中を流れ、第三冷却空気
流は巻線ヘッド空間を経由して機械の後ろ、つまり機械
ハウジング５と固定子積層本体９の間の空間に達する。
【００１５】機械の背後では、ハウジングのフレーム２
２と半径方向および軸方向の分離壁により冷却ガス室と
加熱ガス室が形成される。この実施例では、それぞれ一
つの加熱ガス室が機械の両端に、加熱ガス室２４が機械
の中央に、そしてそれぞれ一つの冷却ガス室２５が部屋
２３と２４の間にある。冷却ガス室２５では、前記第三
の冷却空気流が換気装置１５から流入し、固定子積層本
体９の分割積層板束の間の換気スリットによって圧縮さ
れ、前記加熱ガス室２３と２４に達する。高温の冷却ガ
スは加熱ガス室２３と２４から広い面積の貫通口２６あ
るいは２７を介して機械ハウジング５の下側で基礎溝に
達し、そこで冷却機１８に達する。
【００１６】この点で"Brown Boveri Technik"により前
述の個所で周知の機械の構成と冷却空気導入が一致す
る。機械を設計する場合、種々の室に流入したり流出す
る空気流の配置や配分にあって、異なった流れ抵抗を考
慮しているが、後の運転でも、機械の中央の冷却作用が
機械の両端での冷却作用より低いことが明らかになる。
固定子の背後に種々の案内分離装置を組み込んだり改造
したりして事後調整することは、条件付きでのみ可能で
ある（大抵そうである）。
【００１７】この場合、事後調整は、冷却ガス室と加熱
ガス室を通過する個々の体積流の配分に機械ハウジング
の内部でなく、機械から冷却機１８の途中までの排出口
で影響を与えると言う考えにある。そのため、両端にあ
る加熱室２３に付属する貫通穴２６に絞り調整機構２８
（図１には破線で示してある）を設け、この機構が加熱
ガス室２３から冷却機１８までの流れ断面積を主に調節
可能に絞る。
【００１８】図１の拡大部分を示す図２には、これ等の
絞り調整機構の位置と構成が示してある。各絞り調整機
構２８はフレーム３０に固定された一つまたはそれ以上
の部品の積層板２９で構成されている。このフレーム３
０は機械のハウジングの一部であり、基礎１７の土台１
７ａの上の一方の側面にある。積層板２９には規則正し
く分配された貫通口３１が設けてある。積層板２９の下
側には下から、積層板２９に対して水平に移動できる第
二の穴板３２が固定され、この穴板には同時に貫通穴３
３が設けてある。これ等の貫通穴３３は形状と分布に関
して積層板２９の貫通口３１に一致する。積層板２９の
下面に固定された横案内レール３４が組立補助手段とし
て使用される。
【００１９】積層板２９は、下から容易に加熱ガス室２
３に導入できるため、好ましくは多部品で構成されてい
る（図３の部品２９ａと２９ｂ）。これに反して、穴板
３２は単一部品で構成されている。図３の絞り調整機構
の平面図から容易に理解できるように、穴板３２を積層
板２９に対して案内レール３４の方向に移動させて、積
層板２９の貫通穴３１の有効断面が良く規定された二つ
の限界の間で可変でき、外側の二つの加熱カス室２３の
出口での冷却機１８への有効断面も所定の値内で可変で
きる。
【００２０】実際から得られた以下の値は、どのように
絞り調整機構が実際の機械で機械の長手方向への冷却を
均一にするために寄与するかを示す。測定によれば、固
定子冷却空気量の約３分の２が両端の加熱ガス室２３
に、そして３分の１のみが中間の加熱ガス室２４に流入
する。この結果、機械の中央部分が許されないほど高温
になる。運転中の実際の機械に関する計算と測定に裏付
けられた予測によれば、機械の長手方向にほぼ一定の温
度が達成されるため、冷却空気の全量の約 60 〜 80 ％
が機械の中央部分（加熱ガス室２４）を経由して導入さ
れる。このため、両端の加熱ガス室２３での貫流断面積
がそれぞれ約 3 m 2 が 0.2〜 0.3 m2 の値に減少する必
要があり、この空気量の分布を達成する。全貫通面が
0.2 m2 の両端の加熱ガス室２３に貫通口３１を有する
各一つの積層板２９とそれに応じた穴板３２を組み込
み、設定した目的を簡単に達成できる。加熱ガス室の流
量断面を狭めると、驚くほど騒音レベルが高まり、重要
なことではない。このことはそこで支配する比較的低い
流速に還元できる。
【００２１】矩形状断面を有する貫通口３１，３３の代
わりに、他の断面、例えば図４に示すような円形のよう
な貫通口も使用できる。貫通口を必ずしも積層板２９の
全面に配分する必要はなく、例えば中央領域に集中させ
てもよい。貫通口を備え互いに密に隣接する一つまたは
それ以上の積層板２９あるいは２９ａ，２９ｂの代わり
に、それぞれの間に隙間を開けた多数の積層板も絞り調
整機構として使用できる。このような解決策も、図５か
ら分かるように、改造された穴板を組み合わせて実現で
きる。
【００２２】積層板は、互いに隙間Ｓを開けた多数の部
品２９ｃ，２９ｄと２９ｅで構成される。穴板３３の代
わりに、隙間の縁に平行に延びるスリット３６を有する
スリット板３５が使用される。
【００２３】その外、貫通口を有する積層板や付属する
穴板ないしはスリット板は必ずしも必要ではない。つま
り、一度最適断面を調査して決めれば、それに応じて形
成された積層板あるいは適当に間隔を置いた正にこの量
の全貫通面を有する分割板も組み込むこともできる。
【００２４】この発明を上で３つの加熱ガス室と２つの
冷却ガス室を備えた空冷機械にかんして説明した。当然
のことであるが、この発明は３つ以上の加熱ガス室と２
つ以上の加熱ガス室を備えた機械でも実現できる。場合
によっては、外側加熱ガス室だけでなく、外側加熱ガス
室と中央加熱ガス室との間にある他の加熱ガス室にも、
説明したタイプの絞り調整機構を組み込むことができ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明で得ら
れる利点は、機械の固有の構造に介入することなく、冷
却作用を著しく均一にできる点にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】端部側の加熱ガス室の出口に絞り調整機構を備
え、開放冷却循環部を有する、周知構造様式の空冷発電
機の単純化した縦断面図である。
【図２】絞り調整機構の位置と構成を示す図１の拡大部
分図である。
【図３】調節可能な断面を有する絞り調整機構の平面図
である。
【図４】円形貫通口を有する絞り調整機構の他の実施例
を示す。
【図５】互いに間隔を置いた積層板と付属するスリット
板から成る、絞り調整機構の他の実施例を示す。
【符号の説明】
１ 基礎軸受 ２ 外部型枠 ４ 内部型枠 ５ 機械のハウジング ６ 巻線ヘッド ７ 巻線ヘッドの支持板 ８ 固定子押圧板 ９ 固定子積層体 １０ 引っ張り棒 １１ 回転子 １２ 回転子キャップ １３ 巻線接続部 １４ 位相および星型点のクランプ １５ 軸方向の換気装置 １６ 内部型枠の空気導入リング １７ 基礎溝 １７ａ 基礎土台 １８ 冷却装置 １９ 冷却装置の前の加熱空気 ２０ 冷却装置の後の冷却空気 ２１ 機械の空気隙間 ２２ ハウジングのフレーム ２３ 最終端部の加熱ガス室 ２４ 中間加熱ガス室 ２５ 冷却ガス室 ２６，２７ ハウジングの貫通口 ２８ 絞り調整機構 ２９ 積層板 ２９ａ 分割積層板 ３０ 基礎枠 ３１ 積層板の貫通口 ３２ 穴板 ３３ 穴板の貫通口 ３４ 穴板の案内桟 ３５ スリット板 ３６ スリット板のスリット Ｓ 分割積層板２９ｃと２９ｄの間の隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス・ツイムマーマン スイス国、8617 メンヒアルトルフ、ヴイ ーゼンストラーセ、９

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基礎（１７）の上に基礎溝と一緒に配設
    されたハウジング（５），このハウジング内に配設さ
    れ、内周の溝に配設された間接冷却された固定子巻線枠
    を有する固定子の積層体（９）および回転子（１１）を
    備え、固定子の積層体（９）が間隔ウェブで互いに間隔
    を置いた個別部分積層板で構成され、隣合った二つの分
    割積層体の間の中間室が半径方向に延びる冷却スリット
    を形成し、これ等の冷却スリットが機械の空気隙間（２
    １）を固定子積層体の外周とハウジングの間にある室に
    連通し、これ等の室が冷たい冷却ガスの当たる冷却ガス
    室（２５）と、加熱された冷却ガスが前記冷却スリット
    から半径方向に外向きに流入する加熱ガス室（２３，２
    ４）とを有し、前記加熱ガス室が冷却装置（１８）に接
    続し、冷却ガスの供給手段（１５）と冷却ガスの案内装
    置（４）が冷却ガスを冷却ガスとして冷却ガス室に導入
    し、加熱された冷却ガスを加熱ガス室から再び吸引する
    機械の両端に設けてある電気機械において、終端側の加
    熱ガス室（２３）の排出断面（２６）に前記加熱ガス室
    と冷却装置（１８）の間に絞り調整機構（２８）が配設
    されていることを特徴とする電気機械。
  2. 【請求項２】 前記絞り調整機構は、一つ、好ましくは
    多数の積層板（２９）で構成され、貫通口（３１）を備
    えていることを特徴とする請求項１に記載の機械。
  3. 【請求項３】 積層板（２９）は穴板（３２）と協働
    し、穴板の貫通口（３３）は、積層板（２９）に対して
    穴板（３２）を移動させることによって、所定の有効断
    面狭窄部が得られるように、配置され配分されているこ
    とを特徴とする請求項２に記載の機械。
  4. 【請求項４】 組立と解体を簡単にするため、少なくと
    も積層板（２９）は多数の分割板（２９ａ，２９ｂ）に
    分割されていることを特徴とする請求項２または３に記
    載の機械。
  5. 【請求項５】 積層板は互いに間隔を置いた多数の分割
    板（２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ）で構成され、これ等の分
    割板はそれ等の間にそれぞれ一つの隙間（Ｓ）を開けて
    いることを特徴とする請求項２または３に記載の機械。
  6. 【請求項６】 分割板（２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ）はス
    リット板（３５）と協働し、これ等のスリット板のスリ
    ット（３６）は分割板に対してスリット板（３６）を移
    動させて所定の有効断面狭窄部を形成するように配置さ
    れ配分されていることを特徴とする請求項２に記載の機
    械。
JP6174456A 1993-08-17 1994-07-26 ガス冷却電気機械 Withdrawn JPH07177705A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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CH2449/93-7 1993-08-17
CH244993A CH686327A5 (de) 1993-08-17 1993-08-17 Gasgekuehlte elektrische Maschine.

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JPH07177705A true JPH07177705A (ja) 1995-07-14

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ID=4234089

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JP6174456A Withdrawn JPH07177705A (ja) 1993-08-17 1994-07-26 ガス冷却電気機械

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US (1) US5602435A (ja)
EP (1) EP0639883B1 (ja)
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KR (1) KR950007237A (ja)
CN (1) CN1109225A (ja)
AT (1) ATE150230T1 (ja)
CH (1) CH686327A5 (ja)
CZ (1) CZ196094A3 (ja)
DE (2) DE4332304A1 (ja)
ES (1) ES2101400T3 (ja)
HR (1) HRP940356A2 (ja)
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