JPH08149756A - 外被水冷式回転電機の固定子 - Google Patents

外被水冷式回転電機の固定子

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JPH08149756A
JPH08149756A JP30546094A JP30546094A JPH08149756A JP H08149756 A JPH08149756 A JP H08149756A JP 30546094 A JP30546094 A JP 30546094A JP 30546094 A JP30546094 A JP 30546094A JP H08149756 A JPH08149756 A JP H08149756A
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JP
Japan
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stator
metal film
stator frame
frame
water
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JP30546094A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Kawamata
和弘 川俣
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】固定子鉄心と固定子枠間の熱抵抗を小さくし固
定子から固定子枠2への熱伝達の向上を図った外被水冷
式回転電機の固定子を提供することにある。 【構成】固定子鉄心1が固着される固定子枠2の内壁部
にアルミニウム又は亜鉛からなる金属皮膜6を形成し、
この金属皮膜6を介して固定子鉄心1を固定子枠2に密
着固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、バルブ水車発電機及
び潜水廷用の水中電動機等の水中に浸漬して運転される
回転電機において、運転時の固定子からの発熱を、固定
子枠外の水中に放熱させ冷却する外被水冷式回転電機の
固定子の固定子枠固着構造の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3及び図4は、従来のバルブ水車発電
機の要部断面図であり、図3はバルブ水車発電機の従断
面図、図4は図3の固定子枠と固定子鉄心間の部分拡大
断面図である。水中で浸漬して使用される回転電機とし
ては、水路中に埋設されて水流により水車ランナーを回
転させ、その回転エネルギーを前記した水車ランナーに
直結された発電機へ伝送して発電するバルブ水車発電機
がある。図3に示すように、このバルブ水車発電機は、
水路10中に固定子枠2とトップカバー12で構成され
たバルブの内部に発電機が組込まれている。このバルブ
の右側には前記した図示しない水車ランナーが回転子軸
8に取付けられている。固定子枠2の内壁部には固定子
鉄心1に固定子巻線3を挿入した固定子4が密着固定さ
れ、その内側には回転子軸8とともに回転する磁極71
に界磁コイル72を巻回した回転子7が設けられてい
る。
【0003】このバルブ発電機の運転時における固定子
巻線3による固定子4と、界磁コイル72による回転子
8とのそれぞれの発熱は、空気冷却器9からの冷却風に
より冷却される。また固定子4の冷却には、前記した空
気冷却器9からの冷却風を固定子鉄心1に設けた半径方
向のダクトを通して、固定子鉄心1と固定子枠2との間
に設けた通風ダクトを介して前記空気冷却器9へ循環す
る方式と、図3に示す固定子鉄心1を水路10の冷却水
5で冷却されている固定子枠2の内壁部に直接密着固し
て冷却する方式がある。この固定子枠2の内壁部に直接
に固定子鉄心1を密着する冷却構成は、前記した固定子
鉄心1と固定子枠2との間の通風ダクトを設けないの
で、発電機の径方向の寸法及び空気冷却器9の容量を小
さくできるという特徴を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した固
定子枠2に直接に固定子鉄心1を密着して冷却する構成
において、固定子4で発生する熱の固定子枠2への熱伝
達効率を上げるためには、固定子鉄心1と固定子枠2の
内壁部との境界は空気層がなく均一に密着した構造とす
る必要がある。従って、固定子4は発電機の運転中の固
定子巻線3の発熱による径方向の熱膨張により、固定子
鉄心1が固定子枠2の内壁部に所定の面圧を保持しなが
ら接触するように構成されている。
【0005】しかしながら、図4の固定子枠2の内壁部
と固定子鉄心1間の部分拡大断面図に示すように、固定
子枠2の内壁部の機械加工面の凹凸部、及び固定子鉄心
1を構成するけい素鋼板11の端部の不揃いが発生する
ために固定子枠2の内壁部と固定子鉄心1との境界部は
0.2 〜0.3mm 程度の空隙部13を有する部分接触からな
る構造となっている。従って、空隙部13の熱伝導は固
定子鉄心1に比べてかなり劣るために、この空隙部13
は熱抵抗となり固定子4で発生する熱の固定子枠2への
放熱を妨げており、固定子巻線3の冷却効率を下げてい
るという問題があった。更に、この空隙部13には、発
電機の運転・停止を繰り返すうちに停止時の冷却過程で
バルブ内壁部の固定子枠2の内壁面に発生する結露によ
り錆が形成され、固定子枠2の内壁面の凹凸部を大き
し、更に空隙部13部を拡大することにより熱抵抗の増
大を招くというおそれがあった。
【0006】この発明の目的は、前記の課題を解決し、
固定子鉄心と固定子枠との間の空隙部の少ない密着構造
からなる冷却効率の優れた外被水冷式回転電機の固定子
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明は、固定子の固定子鉄心を固定子枠の
内壁部に形成された高熱伝導性の金属皮膜を介して密着
固定するものとする。
【0008】また、固定子枠の内壁部に設けられた金属
皮膜がガス溶射により形成されたものであるとよい。
【0009】そして、金属皮膜がアルミニウム又は亜鉛
からなると好適である。
【0010】
【作用】この発明は、固定子鉄心が密着固定される固定
子枠内壁面に熱伝導性の高い金属皮膜を形成させること
により、これと接触する固定子鉄心を構成するけい素鋼
板の端部が、発電機の運転時おける固定子巻線の発熱に
よる熱膨張により、前記した固定子枠の内壁部の金属皮
膜に密着固定し、空隙部を減少させる。これにより固定
子からの発熱をこの金属皮膜を介して冷却水にて冷却さ
れている固定子枠に放熱するのでとができるので、固定
子の冷却効率を上げることができる。
【0011】そして、固定子枠内壁部に設ける金属皮膜
の形成には、メッキ等の成膜法と比して比較的厚膜が得
られることと、皮膜が形成される被加工物の素材への熱
影響が少なく、形状及び材質にもほとんど制限がないこ
と、限定された部分のみに皮膜を形成できることから、
溶射により行うのが有利である。この溶射には溶射用金
属材料を溶融する熱源の種類によって、酸素と燃料ガス
の混合による燃焼または爆発のエネルギーを用いるガス
溶射と、アーク、プラズマなどの電気エネルギーを用い
る電気式溶射により大別されるが、この発明での固定子
枠内壁部に金属皮膜を成形するには、酸素とアセチレン
等の可燃性ガスとの燃焼炎を用いるガス溶射が好まし
く、更に線状又は棒状の溶射材料を使用するフレーム溶
射によるものが施工作業方法が容易なので良好である。
【0012】更に、金属皮膜として弾性変形可能なアル
ミニウム又は亜鉛を用いることにより、回転電機の運転
時の固定子鉄心の径方向の熱膨張による寸法変化を金属
皮膜が変形することにより吸収するので、固定子鉄心と
固定子枠との密着性が増すと同時に、空隙部が減少する
ので固定子枠への放熱効率を増すことができる。
【0013】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図1及び図2はこの発明の実施例になる金属皮膜を形成
した固定子枠と固定子鉄心の部分拡大断面図であり、図
1は発電機の運転停止時の断面図であり、図2は発電機
の運転時の断面図である。なお、図はそれぞれ従来の図
4に対応するものであり、従来と同じ部分には同一符号
を用いることにより詳細な説明を省略する。図1及び図
2に示すように、金属皮膜6は固定子鉄心1の外周面が
固着される固定子枠2の内壁部に形成されている。この
金属皮膜6はアルミニウム又は亜鉛からなり、膜厚は2
00〜300μm である。
【0014】次に、これらの金属皮膜の形成をアルミニ
ウム皮膜のフレーム溶射について説明する。アルミニウ
ム溶射は、JIS H 8301 AS 200 に準ずるものであり、溶
射材料としてはJIS H 2102( アルミニウム地金) に規定
する特2種以上の地金を用いて線材にしたもので、純度
は99.7%のものを使用した。フレーム溶射作業要領とし
ては、JIS H 9301(Aアルミニユウム溶射作業標準)に準
じて、まず固定子枠2の内壁部の表面を脱脂し、ブラス
トにより表面素面化処理を行う。次にアルミニウム専用
ガス溶射機に酸素とアサチレンからなる混合ガスを燃焼
させ、この燃焼による燃焼炎にて溶融されたたアルミニ
ウム線材を4〜7Kg/cm2の圧搾空気で固定子枠2の内壁
部に吹き付ける。溶射は、前記素面処理後4時間以内に
行うのが好ましく、そして一回につき皮膜厚さ25〜8
0μmとして、溶射皮膜の表面100℃以下になってか
ら更に溶射し所定の皮膜厚になるまで溶射する。なお、
亜鉛溶射においても基本的には、上記したアルミニウム
溶射によるものと同様にして行われる。
【0015】アルミニウム及び亜鉛は、熱伝導率が鉄の
73W/m-k に対して、それぞれ238W/m-k 及び113
W/m-k と熱伝導率が大きく、これらの金属皮膜が形成さ
れた固定子枠2の内壁部に密着固定されている図1に示
す固定子4の構成は、従来の図4の構成によるものと比
べて固定子枠2と固定子鉄心1間の熱抵抗が小さくな
る。
【0016】更に、アルミニウムあるいは亜鉛からなる
金属皮膜6は弾性変形が可能であるので、図2に示すよ
うに、発電機の運転中における固定子巻線3(図3)の
発熱による固定子鉄心1の熱膨張により、けい素鋼板1
1の端部と金属皮膜6との接触面積が金属皮膜6が変形
することにより大きくなり、固定子鉄心1と固定子枠2
の密着性が増すとともに空隙部4が減少するので熱抵抗
が小さくなり、固定子鉄心1から固定子枠2への熱伝達
が更に向上する。
【0017】
【発明の効果】以上のように、この発明においては、外
被水冷式回転電機の固定子を固定子枠内壁面に形成され
た熱伝導性の高い金属皮膜を介して密着固定する構成と
した。これにより、固定子の固定子鉄心と固定子枠の内
壁部との密着性が増し、固定子からの発熱が熱抵抗の小
さい金属皮膜を伝わって固定子枠へと放熱することがで
きるので、固定子の冷却効率を上げることができる。
【0018】そして、固定子枠内壁部に設ける金属皮膜
の形成には、ガス溶射によるのが、皮膜が形成される被
加工物の素材への熱影響が少なく、この発明の固定子枠
の円筒内壁部にも容易に施工でき、かつ限定された部分
のみに容易に皮膜を形成できることから、固定子枠との
付着力が優れた金属皮膜が経済的に得られる。
【0019】また、金属皮膜としてアルミニウム又は亜
鉛を用いることにより、熱伝導率が大きいことと弾性変
形可能なことにより、固定子の発熱による固定子鉄心の
熱膨張により固定子鉄心とアルミニウムあるいは亜鉛金
属皮膜との密着性が増すと同時に、熱抵抗の高い空隙層
が減少するので固定子から固定子枠への放熱効率を増す
ことができるので、回転電機の小形化あるいは出力容量
の増大を図ることができる。
【0020】更に、防食性の優れたアルミニウムあるい
は亜鉛からなる金属皮膜を設けることにより、回転電機
の運転・停止時における固定子枠2内壁面に結露が発生
しても錆の生成を防止することかできるので、回転機の
長期運転での空隙部の拡大による固定子と固定子枠間の
熱抵抗の増大を招くのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例になる金属皮膜を形成した固
定子枠と固定子鉄心間の発電機の運転停止時の部分拡大
断面図である。
【図2】図1の金属皮膜を形成した固定子枠と固定子鉄
心間の発電機の運転時の部分拡大断面図である。
【図3】従来のバルブ水車発電機の縦断面図である。
【図4】図3の固定子枠と固定子鉄心間の部分拡大断面
図である。
【符号の説明】
1 固定子鉄心 2 固定子枠 3 固定子巻線 4 固定子 5 冷却水 6 金属皮膜 7 回転子 8 回転子軸 10 水路 11 けい素鋼板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水路中に浸漬して使用される回転電機の固
    定子枠の内壁部に直接密着固定された固定子鉄心からな
    る固定子と回転子とからなる外被水冷式回転電機におい
    て、固定子鉄心が固定子枠の内壁部に形成された高熱伝
    導性の金属皮膜を介して密着固定されたことを特徴とす
    る外被水冷式回転電機の固定子。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の外被水冷式回転電機の固
    定子において、固定子枠の内壁部に設けられた金属皮膜
    がガス溶射により形成されたものであることを特徴とす
    る外被水冷式回転電機の固定子。
  3. 【請求項3】請求項1の外被水冷式回転電機の固定子に
    おいて、金属皮膜がアルミニウム又は亜鉛からなること
    を特徴とする外被水冷式回転電機の固定子。
JP30546094A 1994-11-15 1994-11-15 外被水冷式回転電機の固定子 Pending JPH08149756A (ja)

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