JPS596135B2 - 突極形回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転電機に係り、特に通風冷却構造を改良した
突極形回転電機に関する。

一般に回転電機の容量はその巻線冷却によって増大する
。

今日使用されている突極形回転電機のガス冷却構造は第
１図に示すように、回転子の両端から軸流もしくは遠心
ファン８で強制送風して軸方向に空気を流し、界磁極９
を冷却した後、固定子側に設けられた放射状の通風路で
ある固定子鉄心３の通風ダクト１１がら空気を抜き、ク
ーラー１２で冷却し、再びファン８に戻す閉回路構造で
ある。

このような通風回路においてエアギャップ５の軸方向風
圧分布を実機により測定した結果を第２図に示す。

この第２図で明らかなように両端部の風圧は高く良好な
通風冷却が行われていることを示すが軸方向中心部に向
って一旦急激に減少し更に進むにつれて漸増している。

この測定例は磁極間の軸方向にコイルブラケット１０が
４個装着されている場合のものである。

このコイルブラケット１０は両側の界磁巻線９ａの遠心
力による極間側への界磁巻線９ａの膨出を防止するため
に、両側の界磁巻線９ａに挾ませて装着した台形板状の
支持部材である。

上記の測定例の結果によれば一般に第２図のような圧力
分布曲線となるが中央部のコイルブラケット１０ｂによ
る影響はなく軸端部のコイルブラケット１０ａにより通
風が阻害されて大きく減少し冷却効果を悪くしているこ
とがわかる。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、冷却効率のよ
い突極形回転電機を提供することを目的とする。

以下に本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第３図は全閉クーラー付の突極形回転電機の縦断面図で
ある。

この図において固定子１はほぼ気密の固定子枠２に内蔵
する固定子コア３および固定子巻線４で構成される。

一方この固定子１の内周側にはエアギャップ５を介して
突極形回転子６が図示しない軸受によって回転自在に支
承されている。

この回転電機の通風冷却構造について説明する。

回転子６の回転軸Ｔには遠心ファン８が嵌着されており
このファン８により回転電機の内部へ冷却風が送られる
。

この冷却風は矢印で示したように固定子巻線４の端部を
冷却して半径方向に流れるものと、界磁極９の極間に両
側の界磁巻線９ａの遠心力による極間側への界磁巻線９
ａの膨出を防止するために両側の界磁巻線９ａ、９ａに
挾ませて装着されたほぼ台形板状（軸方向に若干の通風
を許す穴や隙間があってもよい）の軸端部のコイルブラ
ケット１０より外側、つまり最軸端側の通風路１５ａを
通り、磁極端部を冷却しエアギャップ５を介して固定子
コア３の通風ダクト１１を流れるものに分岐される。

これらの冷却風は合流して固定子枠２の外周部に配設さ
れたクーラー１２を通過することにより冷却される。

冷された冷却風はクーラー１２を囲むほぼ気密のカバー
１３の内部でＵターンして固定子枠２の内部に導入され
る。

この導入された冷却風は内径部を固定子コア３の外周面
に接する２枚の環状仕切板１４の間に形成した中間の通
風路１５を流れ固定子コア３の通風ダクト１１を外周側
から内周側に向って流れる。

この中間の通風路１５の軸方向位置は前述の従来技術で
説明したエアギャップ内で異常に風圧が低くなるところ
、即ち端部コイルブラケット１０の軸方向中心側近傍部
１６を目がけて冷却風が流れ込むように設定する。

次にこの冷却風は磁極間で中心部に向ってＵターンして
又固定子コアの通風ダクト１１を半径方向外側に向って
流れ固定子枠２の内部の室１７に到る。

更にこの冷却風は遠心ファン８の吸込側へ連通される。

この通風回路は固定子枠２の軸方向側端に装着された２
枚のほぼ気密のカバー１８゜１９の間に形成され内周部
にファン８の吸込側がのぞく環状の吸込側通風路２０と
、この吸込側通風路２０と上記固定子枠の内部の室１７
とを連通ずるパイプ２１とにより構成される。

次に作用を説明する。

クーラー１２から出た冷却風は固定子コアに設けられた
放射状の固定子ダクト１１を通過し、エアギャップ５に
抜ける。

このときに固定子コア３および固定子巻線４を冷却する
。

この場合第２図に回転子周囲のガス圧力分布を示すよう
に端部コイルブラケット１０の軸方向中心側近傍部１６
の空気に加わる遠心力の低いところを目がけて冷たい空
気が流入するため、界磁極９のファンアクションによっ
て半径方向に押し返されることはない。

このようにしてエアギャップ５内に流入した冷たいガス
は界磁極９を冷却して軸方向中心部に向って流れる。

中央部は界磁極９のファンアクションも充分に働く領域
であるので、その効果により半径方向に固定子コアの通
風ダクト１１を通って流出する。

この空気は固定子枠内の室１７とファン手前の吸込側通
風路２０を継ぐパイプ２１を通って遠心ファン８に導か
れる。

このファン８によってエネルギーを得た空気は固定子巻
線４の端部を勢い良く通過するため、空気温度が高いに
もかかわらず、固定子巻線４の端部を良く冷却する。

また、回転子６の界磁極端部、すなわちコイルブラケッ
ト１０までの圧力は高く、ファン効果が、良好であるた
め、この部分は生かしである。

こうしてクーラー１２に達した空気は充分なエネルギー
を有しているためクーラー１２を勢い良く抜は出る。

したがってクーラー１２の熱交換効率は従来のものに比
して向上することは言うまでもない。

この作用による固定子巻線４と界磁極９の巻線の温度分
布をそれぞれ第４図、第５図に点線の曲線で示し、従来
のものを実線で示して比較した。

これによって見れば、固定子巻線４も、界磁巻線９ａも
、従来は中心部が高温であったものが、軸方向に均一に
なると共に最高温度部が低くなったので、同一重量の回
転電機で出力増大が可能となった。

以上述べた如く、本発明によれば、突極回転子の冷却し
難いコイルブラケット間に冷却されたガスを流入すると
共に、固定子も高温になり易い固定子コア部を先に冷た
いガスで冷却し、その後に固定子巻線端部を冷却するよ
うにしたので、固定子巻線も界磁巻線も共に軸方向温度
分布が均一となり冷却効率が高く、突極形回転電機の出
力増加に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の突極形回転電機の要部縦断面図、第２図
はそのエアギャップにおける風圧分布を軸方向１／２部
で示す曲線図、第３図は本発明の一実施例を示１突極形
回転電機の縦断面図、第４図はその固定子巻線の軸方向
温度上昇分布を従来のものと比較して示す曲線図、第５
図はその界磁巻線の軸方向温度上昇分布を従来のものと
比較して示す曲線図である。 １・・・・・・固定子、２・・・・・・固定子枠、３・
・・・・・固定子コア、４・・・・・・固定子巻線、５
・・・・・・エアギャップ、６・・・・・・回転子、８
・・・・・・ファン、９・・・・・・界磁極、１０・・
・・・・コイルブラケット、１１・・・・・・通風ダク
ト、１２・・・・・・クーラー、１３・・・・・・クー
ラー用カバー、１４・・・・・・仕切板、１５・・・・
・・中間の通風路、１５ａ・・・・・・最軸端側の通風
路、１６・・・・・・コイルブラケットの軸方向中心側
近傍部、１７・・・・・・内部の室、１８．１９・・・
・・・気密のカバー、２０・・・・・・吸込側通風路、
２１・・・・・・パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の突極形界磁極を有し、相隣接する界磁極間
   の軸方向両端付近に両側の界磁巻線に挾ませてその界磁
   巻線を円周方向に支え、軸方向通風を阻害するコイルブ
   ラケットを有する突極形回転子を備えた突極形回転電機
   において、クーラーを装着するとともに内部を軸方向に
   区切る複数の仕切板によって軸方向両側から中央部に向
   って最軸端側の通風路と中間の通風路と内部の室とから
   なる複数の径方向通風路を形成したほぼ気密の固定子枠
   と、この固定子枠の内周側に固定した通風ダクトを有す
   る固定子コアおよび固定子巻線とを備えた固定子と、こ
   の固定子の内周側にエアギャップを介して回転自在に支
   承される前記突極形回転子を設け、この回転子の回転軸
   に嵌着され界磁極端部と界磁巻線端部および固定子コア
   端部と固定子巻線端部を通風して前記クーラーに冷却風
   を送り込むファンと、固定子枠の軸方向側端に装着され
   、前記ファンの吸込側がのぞく環状の吸込側通風路を形
   成するほぼ気密のカバーと、固定子枠の外周側に装着さ
   れ前記クーラーを囲み最軸端の通風路から中間の通風路
   へクーラーを介して冷却風をＵターンさせるほぼ気密の
   クーラー用カバーと、内部の室と吸込側通風路とを連通
   するパイプとを備え、中間の通風路の軸方向位置はコイ
   ルブラケットの軸方向中心側近傍部を目がけて冷却風が
   流れ込むように設定し、この冷却風を相隣接する界磁極
   間でＵターンして内部の室に流れ込むようにしたことを
   特徴とする突極形回転電機。