JPH11355992A - 回転電機 - Google Patents

回転電機

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JPH11355992A
JPH11355992A JP15548898A JP15548898A JPH11355992A JP H11355992 A JPH11355992 A JP H11355992A JP 15548898 A JP15548898 A JP 15548898A JP 15548898 A JP15548898 A JP 15548898A JP H11355992 A JPH11355992 A JP H11355992A
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JP
Japan
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electric machine
rotating electric
slot
cooling pipe
stator core
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Pending
Application number
JP15548898A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Masunaga
顕 増永
Susumu Maeda
進 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH11355992A publication Critical patent/JPH11355992A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/15Machines characterised by cable windings, e.g. high-voltage cables, ribbon cables

Landscapes

  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定子鉄心のスロット内に設置される絶縁外
被ケーブルを直接冷却でき、絶縁外被ケーブルの冷却効
果を向上させる。 【解決手段】 固定子鉄心3の内径側に放射状に複数個
設けられた固定子鉄心歯部4と、隣り合う固定子鉄心歯
部4間の軸方向スロット5内に複数個設置される絶縁外
被ケーブル6a,6b,6cを備えた回転電機におい
て、同一スロット5内に設置される絶縁外被ケーブル6
a,6b,6cの間に、軸方向に伸びる冷却管11a,
11bを設置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば発電機、
電動機等の回転電機の固定子構造の冷却に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の回転電機の固定子部分の詳
細図であり、固定子鉄心の内径側にある固定子鉄心歯部
と軸方向スロットの拡大図である。図において、3はケ
イ素鋼板等の薄板状鋼板を積層した固定子鉄心、4は固
定子鉄心3の内径側に放射状に複数個設けられた固定子
鉄心歯部、5は隣り合う固定子鉄心歯部4の空間からな
る軸方向のスロット、6(6a,6b)はスロット5内
に複数個挿入された断面が円形の絶縁外被ケーブル、8
aは絶縁外被ケーブル6a及び6b間の空間である。
【0003】次に、回転電機として発電機を例にしてそ
の動作について説明する。発電機における絶縁外被ケー
ブル6(6a,6b)には、数十〜数百kVの耐電圧特
性を持つ高電圧ケーブルが使用される。高電圧ケーブル
の絶縁外被はケーブルの長手方向に1〜2ヵ所の継ぎ目
を有するが、この部分が耐電圧特性上の弱点とならない
ような構成となっている。
【0004】従来の発電機では、前記高電圧ケーブルに
て固定子コイルを形成すると共に、同一ケーブルでコイ
ルと出力端子、中性点間がつながる構成となっているた
め、端子電圧の高電圧化が可能となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構造では、高電圧化により対地絶縁層が厚くなり、
ケーブル導体の冷却性能は電圧が高いほど悪化し、通電
可能な電流が低下するため、通電電流に応じた導体断面
の確保が必要である。従って、絶縁を含むケーブルの断
面積が大きくなる。
【0006】また、高電圧ケーブルの冷却方法として
は、固定子鉄心歯部4あるいは固定子鉄心背部(図示せ
ず)に設けられた冷却孔(図示せず)に冷却媒体を通す
ことにより間接的な冷却方式を取り入れて、高電圧ケー
ブルを冷却する構造が適用されている。
【0007】このような構造では、冷却方式が固定子鉄
心を介した間接的な冷却であるため、絶縁外被ケーブル
6自身から発生するジュール熱により過熱する恐れがあ
ると共に、必要な出力を得るためには軸方向のスロット
5の断面積が大きくなり発電機の体格も全体として大き
くなる傾向があった。
【0008】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、固定子鉄心のスロット内
に複数個設置される絶縁外被ケーブルを直接冷却でき、
絶縁外被ケーブルの冷却効果が向上する回転電機を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、鋼板
を積層した固定子鉄心、この固定子鉄心の内径側に放射
状に複数個設けられた固定子鉄心歯部、隣り合う固定子
鉄心歯部間の空間からなる軸方向スロット、軸方向スロ
ット内に複数個設置される絶縁外被ケーブルとを備えた
固定子を有する回転電機において、同一スロット内に設
置される絶縁外被ケーブルの間に、軸方向に伸びる冷却
管を設置したことを特徴とする。
【0010】請求項2の発明は、冷却管は、少なくとも
絶縁外被ケーブルの1つに接することを特徴とする。
【0011】請求項3の発明は、軸方向スロットの側壁
に沿って半径方向に隣接した複数個の絶縁外被ケーブル
のスロット壁側外周とスロット側壁間で形成される空間
に冷却管を配置するようにしたことを特徴とする。
【0012】請求項4の発明は、冷却管の断面形状を絶
縁外被ケーブルのスロット壁側外周とスロット側壁間で
形成される空間の形状に近い略三角形状とすることを特
徴とする。
【0013】請求項5の発明は、軸方向スロット内に互
いに隣接する4個の絶縁外被ケーブル間の空間に冷却管
を配置するようにしたことを特徴とする。
【0014】請求項6の発明は、冷却管の断面形状を互
いに隣接する4個の絶縁外被ケーブル間の空間の形状に
近い略四角形状とすることを特徴とする。
【0015】請求項7の発明は、冷却管の材質として熱
伝導性に優れた非磁性の金属材料を使用することを特徴
とする。
【0016】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1による回転電機を図に基づいて説明する。
【0017】まず、回転電機の固定子鉄心部の全体構成
について図1により説明する。図1において、回転電機
の固定子1と回転子2とは対向して配設されており、固
定子1はケイ素鋼板等の薄板金属板を積層した固定子鉄
心3を主要構成としている。そして、固定子鉄心3の外
周に位置する固定子鉄心背部7から半径方向内径に向っ
て、複数の固定子鉄心歯部4が設けられ、これら隣り合
う固定子鉄心歯部4は軸方向スロット5なる空間により
分離されている。上記スロット5内には、複数本の巻線
が収納された断面円形状の絶縁外被ケーブル6が挿入さ
れている。
【0018】図2は実施の形態1の回転電機の固定子部
分を示す詳細図であり、固定子鉄心3の内径側に放射状
に設けられた固定子鉄心歯部4と軸方向スロット5の詳
細部分を示す。
【0019】図2において、絶縁外被ケーブル6a〜6
cは軸方向スロット5の半径方向に複数個挿入され、発
電機の運転時に界磁巻線(図示せず)から誘起される電
圧により電力を生み出す。それぞれ絶縁外被ケーブル6
a〜6b並びに6b〜6c間には、空間8a,8bが存
在し、これらの空間8a,8bには、冷却管11a,1
1bが軸方向に伸びるように配設され、少なくとも絶縁
外被ケーブル6に直接接するように構成されている。
【0020】次に、実施の形態1の回転電機の冷却動作
について説明する。従来技術において説明したとおり、
絶縁外被ケーブル6の冷却方式が固定子鉄心を介した間
接冷却方式であると、必要な出力を得るためにはスロッ
ト5の断面積が大きくなり、絶縁外被ケーブル6自身か
ら発生するジュール熱により過熱する恐れがあると共
に、発電機の体格も大きくなる傾向がある。
【0021】本実施の形態1においては、冷却媒体を導
く冷却管11a,11b,…を隙間8a,8b,…に設
置し、絶縁外被ケーブル6は冷却管11と直接に接する
ようにしたので、冷却管11を通る冷却媒体により絶縁
外被ケーブル6の熱を奪うことが可能となり、絶縁外被
ケーブル6の冷却効果が向上する。
【0022】したがって、絶縁外被ケーブル6自身から
発生するジュール熱による過熱に対して、絶縁外被ケー
ブル6の温度上昇を抑制することができ、回転電機の信
頼性及び耐久性が確保できる効果が得られる。
【0023】また、スロット5の断面積を低減でき発電
機の体格拡大を抑制する効果が得られる。
【0024】なお、前記冷却媒体としては、水、水素ガ
ス、空気など冷却効果がある何れの媒体であっても良
い。
【0025】実施の形態2.上記実施の形態1では、冷
却管11a,11b,…を隙間8a,8b,…に設置し
て冷却通路を形成することで、絶縁外被ケーブル6の冷
却を可能にした場合について述べたが、実施の形態2で
は、軸方向スロットの側壁に沿って半径方向に隣接した
複数個の絶縁外被ケーブルのスロット壁側外周とスロッ
ト側壁間で形成される空間に冷却管を配置するようにす
る。
【0026】図3は実施の形態2の回転電機の固定子部
分を示す詳細図であり、軸方向スロット4側壁に沿って
半径方向に隣接された絶縁外被ケーブル8a,b,cの
側壁側の外周とスロット側壁4aとの間で形成される空
間に冷却管12を設けている。
【0027】以上のように実施の形態2によれば、スロ
ット内スペースの有効利用を考慮した冷却効果が望め、
回転電機の信頼性及び耐用性の向上を図ることができ
る。
【0028】また、軸方向スロット5の断面積を低減す
ることができ、発電機の体格拡大を抑制する効果が得ら
れる。
【0029】実施の形態3.上記実施の形態2では、ス
ロット側壁に沿って半径方向に隣接された絶縁外被ケー
ブルの側壁側の外周とスロット側壁間で形成される空間
に冷却管12を設けることにより、冷却効果を増長した
場合について述べたが、実施の形態3では、例えば図4
に示すように、冷却管の形状を、絶縁外被ケーブルの側
壁側の外周とスロット側壁間で形成される空間13の形
状に近い略三角形管14とする。
【0030】このように構成すれば、絶縁外被ケーブル
6が冷却管12の一面に沿って変形して接触面積が増
加、すなわち冷却媒体との接触面積が増加して冷却効果
が増長し、回転電機の信頼性及び耐用性の向上を図るこ
とができる。
【0031】また、スロット5の断面積を低減すること
ができ、発電機の体格拡大を抑制する効果が得られる。
【0032】実施の形態4.上記実施の形態1では、冷
却管11を隙間8a〜8bに設置して冷却通路を形成す
ることで、絶縁外被ケーブル6の冷却を可能とした場合
について述べたが、実施の形態4では、軸方向スロット
内に互いに隣接する4個の絶縁外被ケーブル間の空間に
冷却管を配置するようにする。
【0033】図5は実施の形態4の回転電機の固定子部
分を示す詳細図であり、同一軸方向スロット5内に互い
に隣接する4個の絶縁外被ケーブル6a,6b,6e,
6f間の空間に例えば円形冷却管15aを配置してい
る。
【0034】このように構成すれば、スロット内スペー
スを有効に利用した上に、冷却媒体との接触面積が増加
することで冷却効果が増長し、回転電機の信頼性及び耐
用性の向上を図ることができる。
【0035】また、スロット5の断面積を低減すること
ができ、発電機の体格拡大を抑制する効果が得られる。
【0036】実施の形態5.上記実施の形態4では、ス
ロット内に互いに隣接する4個の絶縁外被ケーブル間の
空間に円形冷却管を配置することで、冷却媒体との接触
面積を増加させる場合について述べたが、実施の形態5
では、図6に示すように、冷却管15の形状を、互いに
隣接する4個の絶縁外被ケーブル間の空間16の形状に
近い略四角形管17にする。
【0037】このように構成すれば、絶縁外被ケーブル
6が冷却管15の一面に沿って変形して接触面積が増
加、すなわち冷却媒体との接触面積が増加して冷却効果
が増長し、回転電機の信頼性及び耐用性の向上を図るこ
とができる。
【0038】また、スロット5の断面積を低減すること
ができ、発電機の体格拡大を抑制する効果が得られる。
【0039】実施の形態6.上記実施の形態1〜5で
は、冷却管を軸方向スロット内の隙間に設置して冷却通
路を形成することで、絶縁外被ケーブル6の冷却を可能
にした場合について述べたが、例えば冷却管の素材とし
て熱伝導性に優れた非磁性の金属材料を用いた場合、冷
却管の熱抵抗を低減できるため、冷却効果が向上する。
【0040】なお、冷却管の素材に絶縁材を用いたとし
ても、冷却管の熱抵抗はケーブルの熱抵抗と比較して小
さいので、同等の効果を得ることができる。
【0041】
【発明の効果】請求項1〜請求項7の発明によれば、固
定子鉄心のスロット内に複数個設置される絶縁外被ケー
ブル間に軸方向に伸びる冷却管を配置するようにしたの
で、冷却管を通る冷却媒体により絶縁外被ケーブルの熱
を奪うことが可能となり、絶縁外被ケーブルの冷却効果
が向上する。その結果、絶縁外被ケーブル自身から発生
するジュール熱による過熱に対して、絶縁外被ケーブル
の温度上昇を抑制することができ、回転電機の信頼性及
び耐久性が確保できる効果が得られる。
【0042】また、スロットの断面積を低減でき発電機
の体格拡大を抑制する効果が得られる。
【0043】請求項2の発明によれば、冷却管を絶縁外
被ケーブルに接するようにしたので、絶縁外被ケーブル
の熱を直接奪うことが可能となり、絶縁外被ケーブルの
冷却効果が更に向上する。
【0044】請求項3の発明によれば、スロット側壁に
沿って半径方向に隣接配置された複数個の絶縁外被ケー
ブルのスロット壁側外周とスロット側壁間で形成される
空間に冷却管を配置するようにしたので、スロット内ス
ペースの有効利用を考慮した冷却効果が望め、回転電機
の信頼性及び耐用性の向上を図ることができる。また、
軸方向スロットの断面積を低減することができ、発電機
の体格拡大を抑制する効果が得られる。
【0045】請求項4の発明によれば、冷却管の断面形
状を上記空間の形状に近い三角形状にしたので、絶縁外
被ケーブルが冷却管の一面に沿って変形して接触面積が
増加し、冷却媒体との接触面積が増加して冷却効果が増
長し、回転電機の信頼性及び耐用性の向上を図ることが
できる。
【0046】請求項5の発明によれば、同一スロット内
に互いに隣接する4個の絶縁外被ケーブル間の空間に冷
却管を配置したので、スロット内スペースを有効に利用
した上に、冷却媒体との接触面積が増加することで冷却
効果が増長し、回転電機の信頼性及び耐用性の向上を図
ることができる。また、スロットの断面積を低減するこ
とができ、発電機の体格拡大を抑制する効果が得られ
る。
【0047】請求項6の発明によれば、冷却管の断面形
状を上記空間の形状に近い四角形状としたので、絶縁外
被ケーブルが冷却管の一面に沿って変形して接触面積が
増加し、冷却媒体との接触面積が増加して冷却効果が増
長し、回転電機の信頼性及び耐用性の向上を図ることが
できる。
【0048】請求項7の発明によれば、冷却管の材質と
して熱伝導性に優れた銅等の金属材料を使用したので、
冷却管の熱抵抗を低減でき、冷却効果が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の回転電機の固定子鉄心部の構成を
示す半径方向の断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1の回転電機の固定子
部分を示す詳細図である。
【図3】 この発明の実施の形態2の回転電機の固定子
部分を示す詳細図である。
【図4】 この発明の実施の形態3の回転電機の固定子
部分を示す詳細図である。
【図5】 この発明の実施の形態4の回転電機の固定子
部分を示す詳細図である。
【図6】 この発明の実施の形態5の回転電機の固定子
部分を示す詳細図である。
【図7】 従来の回転電機の固定子部分の詳細図であ
る。
【符号の説明】
1 固定子、2 回転子、3 固定子鉄心、4 固定子
鉄心歯部、5 軸方向スロット、6 絶縁外被ケーブ
ル、7 固定子鉄心背部、8a,8b,8c,13,1
6 空間、11a,11b,12,14,15a,15
b,15c,17a,17b,17c 冷却管。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板を積層した固定子鉄心、この固定子
    鉄心の内径側に放射状に複数個設けられた固定子鉄心歯
    部、隣り合う固定子鉄心歯部間の空間からなる軸方向ス
    ロット、軸方向スロット内に複数個設置される絶縁外被
    ケーブルとを備えた固定子を有する回転電機において、
    同一スロット内に設置される上記絶縁外被ケーブルの間
    に、軸方向に伸びる冷却管を設置したことを特徴とする
    回転電機。
  2. 【請求項2】 上記冷却管は、少なくとも上記絶縁外被
    ケーブルの1つに接することを特徴とする請求項1記載
    の回転電機。
  3. 【請求項3】 上記軸方向スロットの側壁に沿って半径
    方向に隣接した複数個の絶縁外被ケーブルのスロット壁
    側外周とスロット側壁間で形成される空間に冷却管を配
    置するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項
    2記載の回転電機。
  4. 【請求項4】 上記冷却管の断面形状を上記空間の形状
    に近い略三角形状とすることを特徴とする請求項3記載
    の回転電機。
  5. 【請求項5】 上記軸方向スロット内に互いに隣接する
    4個の絶縁外被ケーブル間の空間に冷却管を配置するよ
    うにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    回転電機。
  6. 【請求項6】 上記冷却管の断面形状を上記空間の形状
    に近い略四角形状とすることを特徴とする請求項3記載
    の回転電機。
  7. 【請求項7】 上記冷却管の材質として熱伝導性に優れ
    た非磁性の金属材料を使用することを特徴とする請求項
    1から請求項6のいずれか1項記載の回転電機。
JP15548898A 1998-06-04 1998-06-04 回転電機 Pending JPH11355992A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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