JPS59132740A - 回転電機の回転子 - Google Patents

回転電機の回転子

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JPS59132740A
JPS59132740A JP422983A JP422983A JPS59132740A JP S59132740 A JPS59132740 A JP S59132740A JP 422983 A JP422983 A JP 422983A JP 422983 A JP422983 A JP 422983A JP S59132740 A JPS59132740 A JP S59132740A
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rotor
slot
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rotor core
coil
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Toshiyuki Aeba
饗庭 敏之
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は冷却性能を改良したタービン発電機の円筒形回
転□子のような回転電機の回転子に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
タービン発電機等の回転電機では回転子コイルを冷却す
るために・イル導体を冷却ガスと直赫接触させて冷却す
るいわゆる直接冷却方式が広く採用されている。
幾つかの直接冷却方式の内、ラジアルフロ一方式は構造
が簡単な割りに冷却性能が良い等の理由により、300
0rpm又は3600rpmの中容量火力タービン発電
機及び1500rpm又は1800rpmの大容量原子
力タービン発電機等に広く採用されている。ラジアルフ
ロ一方式は第1図および第2図に示すように、コイルス
ロット(1)の底にサブスロット(2)を設けて、回転
子鉄心OIのほぼ全長にわたって設けたコイル通風孔で
ある複数個のラジアルパスαυと連通されたもので、回
転子の回転による遠心ファン効果により、第1図白抜矢
印で示すように回転子鉄心端(10a)からサブスロッ
ト(2)に冷却ガスを導入して回転子鉄心叫中央部に向
って冷却ガスを流しながら、各ラジアルパス(11)に
順次冷却ガスを分岐させて行き、各ラジアルパス01)
全通過する冷却ガスに回転子コイル(3)の発熱量を吸
収させた後、エアギャップ(12に冷却ガスを排出する
ラジアルフロ一方式ではサブスロットから各ラジアルパ
スに冷却ガスが分岐する際の圧力損失、いわゆる分岐損
失を生ずる特性がある故に1回転子鉄心端部近傍のラジ
アルパスの冷却ガス風量が鉄心中央部のラジアルパスの
風量より小となる傾向がある。
このため従来のものは第7図(a)の曲iAにて、第7
図(b)の軸方向の位置の各ラジアルパスの実線矢印の
通風冷却による温度分布をセンターライン(CL)まで
示したように、回転子コイルの長手方向温度分布が不均
一となり、回転子鉄心端部近傍が高温となり、このため
に回転子の能力、換言すれば最高許容界磁電流値が制約
を受けるという欠点があった。
各ラジアルパスの風量分布の不均一さを減らす改良技術
としては、第7図(c)に示すように回転子鉄心中央部
のサブスロット(2)の深さを減らす方式が公知である
。この方式によれば回転子鉄心中央部のサブスロット内
の通風損失が増えるため、鉄心中央部のラジアルパスの
風量減少と、その結果として鉄心端部近傍のラジアルパ
スの風量増大をもたらす。これにより、回転子コイルの
長手方向温度分布は第7図(atの曲線Bに例示したよ
うに改善されるので、最高許容界磁電流値を増すことが
可能である。しかしながら、この方式はサブスロツ)K
流入する総風量を減らす欠点があり、回転子鉄心長の大
き力回転子では回転子能力を更に向上させようとすると
、この欠点を改良する必要がある。
サブスロットに流入する総風量を増やすためには、回転
子鉄心端近傍のサブスロットの断面積を増やして、その
部分のサブスロット内の冷却ガスの風速を下げて、その
通風損失を抑制することが望ましい。これを実現するた
めにサブスロットの深さを増やそうとすると、遠心力に
より回転子鉄心断面の中心部に作用する応力が増大し、
回転子の機械砺強度、換言すれば信頼性の低下を招く。
従って、上記の代案としてサブスロットの幅を広げよう
とすると、コイルスロット底とサブスロット開口部間の
段差の幅e(第2図参照)が減少する。この段差は回転
子コイル(3)の対地絶縁の役目を有するスロット絶縁
物(5)の底部を、絶縁物製の下敷板(6)を介して支
える役目を担うものであるから、段差の幅eをあまり小
さくすると、回転子の低速ターニング時に、スロット絶
縁物(5)の底部及び下敷板(6)K繰返し回転子コイ
ル(3)荷重が加わった際に1下敷板(6)が横にずれ
て、その一部がサブスロット(2)内に陥落したり、あ
るいは、コイル荷重により下敷板(6)の一部が欠損し
、下敷板(6)がサブスロット(2)内に陥落して、ス
ロット絶縁物(5)の底部の損傷に至る懸念がある。又
、サブスロット(2)の底におけるティース基部(9)
は遠心力による半径方向応力(引張応力)が最も高くな
る部位であるので、サブスロット(2)の底部における
幅を増やすことは、その部分のティース基部(9)の幅
f・′(第2図参照)を減少させることとなり、ティー
ス基部(9)の引張応力の増大を招き、信頼性を低下さ
せる0 以上のように1鉄心長の長い回転子にラジアル70一形
通風冷却方式を採用した場合、従来技術では大きな界磁
電流値を選定することが不可能であった。
〔発明の目的〕
本発明は、より大きな界磁電流値を許容し、しかも信頼
性の高いラジアルフロー形の回転電機の回転子を提供る
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明においては円筒状の回転子鉄心の外周に設けた回
転子コイル収納用軸方向コイルスロットト、コのコイル
スロットの底に比べて幅の狭イ開ロ部を前記コイルスロ
ットの底に開口したサブスロットとを有し、回転子鉄心
端部からサプスロツトに冷却ガスを導入し、前記回転子
コイル内の複数個のラジアルパスに分岐させて通風する
回転電機の回転子において、前記サブスロットの前記コ
イルスロット底への開口部を除く他部の幅(以下A幅と
称する)を、回転子鉄心端部近傍においては前記開口部
の幅より広くし、回転子鉄心中央部におけるA幅を回転
子鉄心端近傍におけるA幅よ妙狭く+るととKより、回
転子鉄心の応力増加やスロット絶縁物及び下敷板の損傷
を防止しつつ、回転子鉄心端近傍のサブスロットの断面
積を拡大し、もって、回転子コイル内のラジアルパスの
冷却ガス風量の長手方向分布の不均一さの抑制と、同冷
却ガス風量の総量の増加を可能にし、より大きな界磁電
流値を信頼性高く許容するものである。
〔発明の実施例〕
以丁、本発明の一実施例について、第3図ないし第6図
を参照して説明する。尚、これらの図中の部分に対応す
る符号を第1図第2図にも付しておくので従来例の理解
の参考にされたい。
第3図は本実施例の回転電機の回転子の要部縦断面図で
ある。第4図は第3図の回転子鉄心端近傍のp−p線に
沿う矢視断面図、第5図はやや回転子鉄心中央寄りQ−
Q線に沿う矢視断面図、第6図は更に回転子鉄心中央寄
りのR−R線に沿う矢視断面図である。
本実施例では、円筒状(中実ではあるがタービン発電機
の回転子は円筒状と呼ばれている)の回転子鉄心0Iの
外周面に開口した複数個の軸方向のコイルスロット(1
)ヲ設ffる。このコイルスロット(1)の底に開口し
たサブスロット(2)を設ける。コイルスロット(2)
の底に絶縁物製の下敷板(6)を設置し、且つ下敷板(
6)の上面及びコイルスロット(2)の両側面を覆うス
ロット絶縁物(5)を配設し、このスロット絶縁物(5
)で三方を囲まれた空間の中に2枚のコイル導体(3a
)、(3a)を重ねた回転子コイル(3)とターン絶縁
物(4)を交互に積み重ね、回転子コイル(3)の最上
層の上に絶縁物製のクリベージブロック(7)を設置し
、更にその上部に楔(8)を設置する。前記下敷板(6
)、スロット絶縁物(5)、回転子コイル(3)、ター
ン絶縁物(4)、クリに一ジブロック(7)及び楔(8
)には各々半径方向の孔を多数明けておき、これらの部
材の孔は半径方向に連通して通風路、いわゆるラジアル
・ぞス01)を形成している。サブスロット(2)の開
口部における幅寸法gは第4図ないし第6図に示す如く
回転子鉄心fil全長にわたって不変で、コイルスロッ
ト+1)底とサブスロット(2)開口部の段差の幅eを
必要なだけ確保する如く定めておく。
回転子鉄心端(10a)近傍のサブスロット(2)の開
口部以外の幅に関しては、第4図に示す如く、回転時に
各半径位置におけるティース部(9a)に作用する半径
方向引張応力が最大値発生部位であるサブスロット+2
) 、 +2)底部、即ちティース基部(9)における
値を越えない範囲で適宜サブスロット(2)の幅を広げ
ておく。
一方、回転子鉄心端(10a)近傍以外では、第5図お
よび第6図に示すようにサブスロット(2)の幅は底部
を除き開口部の幅gと同一にしである。
又、サブスロット(2)の深さについては、第3図ない
し第6図に示すように、回転子鉄心Onの中央部付近で
のみ浅くしである。
次に作用について説明する。
サブスロット(2)の形成は上記のほか第7図(d)。
(e)にも示すが、回転子鉄心端(10a)近傍ではサ
ブスロット(2)の断面積を従来に比べて大きくしであ
るため、この部分のサブスロット(2)内の冷却ガスの
風速を従来並みに抑制しつつ、より大量の冷却ガスをサ
ブスロット(2)内に導入出来る。又、冷却ガスを各ラ
ジアルノぞス旧)に943図では白抜き矢印で示し、第
7図(d)では実線矢印で示すように流すのであるが、
この冷却ガスを各ラジアルパスα1)の入口迄導き分配
させるサブスロット(2)の断面積は回転子鉄心OIの
中央のセンターライン(CL) (第7図参照)に向う
つれて段階的に減少させであるため、サブスロット(2
)内の冷却ガスが回転子鉄心中央部のレジアルバスaυ
に集中するのが抑制できる。
従って回転子コイル(3)の長手方向温度分布は第7図
(a)の曲線Cに示す如く均等化される。これにより、
界磁電流の最大許容値の増加と絶縁物の高温劣化の抑制
が可能となり、高性能且つ高信頼度のラジアル70一形
回転子となる。
尚、本発明は上記し、かつ図面に示した実施例のみに限
定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で、
種々変形して実施できることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、回転子鉄心端か
らサブスロットに流入する冷却ガス総風量の増大と、回
転子コイルの導体を含む各ラジアルパス内の冷却風量の
ばらつき量の減少とを、何ら回転子の信頼性、特に機械
的強変の低下を伴なうことなく可能とし、もって従来高
温となりがちであった回転子鉄心端近傍の回転子コイル
温変の局部的な温度上昇を抑制する。これにより、界磁
電流の最大許容値の増加と、絶縁物の高温劣化の抑制が
可能な、高性能且つ高信頼Vの回転電機の回転子を提供
することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の回転電機の回転子の要部を示す縦断面図
、第2図は第1図のM−N線に沿う矢視断面図、第3図
は本発明の回転電機の回転子の一実施例の要部を示す縦
断面図、第4図は第3図のP−P線に沿う矢視断面図、
第5図は第3図のQ−Q線に沿う矢視断面図、第6図は
第3図のR−R線に沿う矢視断面図、第7図(8)は第
7図(b) 、 (C)。 (d)に示す各回転子コイル位置に対応する回転子コイ
ル温度上昇値を示す曲線図、第7図(e)は第7図(d
)のN−N線に沿う矢視断面図である。 1・・・コイルスロット 2・・・サブスロット3・・
・回転子コイル 10・・・回転子鉄心10a・・・回
転子鉄心端 11・・・ラジアルパスg・・・サブスロ
ット開口部の幅 代理人 弁理士   井 上 −男 ト  襄 3 蛸(

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  円筒状の回転子鉄心の外周に設けた回転子コ
    イル収納用軸方向コイルスロットと、このコイルスロッ
    トの底に比べて幅の狭い開口部を前記コイルスロットの
    底に開口したサブスロットとを有し、回転子鉄心端部か
    らサブスロットに冷却ガスを導入し、前記回転子コイル
    内の複数個のラジアルパスに分岐させて通風する回転電
    機の回転子において、前記サブスロットの前記コイルス
    ロット底への開口部を除く他部の幅(以下A幅と称する
    )を、回転子鉄心端部近傍においては前記開口部の幅よ
    り広くし、回転子鉄心中央部におけるA幅を回転子鉄心
    端近傍におけるA幅よシ狭くしたことを特徴とする回転
    電機の回転子。
  2. (2)A幅を狭くしたサブスロットの回転子鉄心中央部
    における深さを、それよ抄回転子鉄心端に近い部分に比
    べて浅くしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の回転電機の回転子。
JP422983A 1983-01-17 1983-01-17 回転電機の回転子 Granted JPS59132740A (ja)

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JP422983A JPS59132740A (ja) 1983-01-17 1983-01-17 回転電機の回転子

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JPS59132740A true JPS59132740A (ja) 1984-07-30
JPH0548058B2 JPH0548058B2 (ja) 1993-07-20

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JPH0548058B2 (ja) 1993-07-20

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