KR100951923B1 - 강제 냉각형 회전 전기기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 설계한 온도 분포에 접근시켜 대형화를 회피할 수 있는 강제 냉각형 회전 전기기계를 제공하는 것에 있다.

이를 위하여 본 발명은 통풍홈(11G)을 설치한 웨지(11B)와 통풍홈(11G)을 설치하지 않은 웨지(11A)를 사용하여 에어덕트(13, 13A, 13B)를 통과하는 냉각 기체의 유량을 조절함으로써, 고정자 철심(8)의 온도가 낮은 부분에 공급되고 있던 냉각 기체를 온도가 높은 부분에 적극적으로 냉각 기체를 유통시킬 수 있기 때문에, 고정자 철심(8)의 축방향의 온도 분포를 균일화시킬 수 있다. 그 결과, 고정자 철심의 축방향의 온도 분포를 설계한 온도 분포에 접근시킬 수 있기 때문에, 여유를 가지게 하여 대형화시킬 필요가 없는 강제 냉각형 회전 전기기계를 얻을 수 있다.

Description

강제 냉각형 회전 전기기계{FORCIBLE COOLED ROTARY ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 예를 들면 터빈 발전기나 전동기 등의 회전 전기에서의 내부 기기의 냉각을 행하기 위하여 회전축에 설치된 자냉팬(自冷fan)이나 따로 설치한 송풍팬에 의하여 냉각 기체를 강제적으로 유통시키도록 구성한 강제 냉각형 회전 전기기계에 관한 것으로, 특히 변동 자계에 노출되어 승온하는 고정자 철심의 냉각에 적합한 강제 냉각형 회전 전기기계에 관한 것이다.

일반적으로, 고정자 철심의 냉각을 냉각하여 고정자 철심의 축방향(규소강판의 적층방향)의 온도 분포를 균일화시키기 위하여 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이 고정자 철심의 축방향으로 복수의 에어덕트를 설치한 강제 냉각형 회전 전기기계가 이미 제안되어 있다.

이와 같은 강제 냉각형 회전 전기기계는, 기종이나 구조에 따라 인접하는 에어덕트 사이의 철심 적압을 동일하게 한 다음에 에어덕트의 통풍 단면적을 변화시켜 고정자 철심의 축방향의 온도 분포를 균일화하거나, 동일한 통풍 단면적을 가지는 인접하는 에어덕트 사이의 철심 적압을 바꾸어 고정자 철심의 축방향의 온도 분포를 균일화하거나 하는 것이다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2006-109616호 공보(도 6 및 도 7)

상기한 바와 같이 에어덕트의 단면적을 바꾸거나, 에어덕트 사이의 철심 적압을 바꾸거나 함으로써, 냉각 기체를 균형 있게 고정자 철심의 축방향으로 분산할 수 있기 때문에, 어느 정도 고정자 철심의 축방향의 온도 분포를 균일화시키는 것은 가능하다.

그러나 이와 같은 연구를 강구한 강제 냉각형 회전 전기기계에서도 실기 조립 후의 통풍시험에 의하면, 냉각 기체의 순환 유로의 길이의 차이에 의한 유로 저항의 차이에 의하여 당초의 설계대로의 온도 분포로는 되지 않아 만족이 얻어지는 것은 적었다. 그 때문에 당초부터 냉각능력을 높이기 위하여 여유를 가진 강제 냉각형 회전 전기기계를 설계하여 사용하지 않으면 안되어, 강제 냉각형 회전 전기기계의 대형화는 피할 수 없었다.

본 발명의 목적은 설계한 온도 분포에 접근시켜 대형화를 회피할 수 있는 강제 냉각형 회전 전기기계를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 통풍홈을 설치한 웨지와 통풍홈을 설치하지 않은 웨지를 사용하여 에어덕트를 통과하는 냉각 기체의 유량을 조절하도록 한 것이다.

이와 같이 통풍홈을 설치한 웨지와 통풍홈을 설치하지 않은 웨지를 사용함으 로써 고정자 철심의 온도가 낮은 부분에 설치된 에어덕트(유로저항이 작은 순환 유로 내의 에어덕트)에는 통풍홈이 없는 웨지를 사용하여 유량을 제한하고, 그 만큼 다른 통덕트(유로저항이 큰 순환유로 내의 에어덕트)에 냉각 기체를 돌림과 동시에, 고정자 철심의 온도가 높은 부분에 설치된 에어덕트(유로저항이 큰 순환 유로 내의 에어덕트)에는 통풍홈을 설치한 웨지를 사용하여 적극적으로 냉각 기체를 유통시킬 수 있기 때문에, 고정자 철심의 축방향의 온도 분포를 균일화시킬 수 있다. 그 결과, 고정자 철심의 축방향의 온도 분포를 설계한 온도 분포에 접근시킬 수 있기 때문에, 냉각 능력에 여유를 가지게 하여 대형화시킬 필요가 없는 강제 냉각형 회전 전기기계를 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 1 실시의 형태를, 도 1 내지 도 6에 나타내는 강제 냉각형 터빈 발전기에 의거하여 설명한다. 또한 여기에 나타내는 강제 냉각형 터빈 발전기는, 외기를 사용하지 않고 냉각 기체를 발전기 내에서 순환시키는 강제 냉각형 터빈 발전기이고, 냉각 기체의 종류는 제한이 었다.

강제 냉각형 터빈 발전기(1)는, 도 1 및 도 6에 나타내는 바와 같이 크게는 회전축(2)에 형성된 회전자(3)와, 이 회전자(3)의 바깥 둘레에 간극(G)을 두고 설치된 고정자(4)와, 상기 회전축(2)을 베어링(5)을 거쳐 지지하는 단 프레임(6)과, 이 단 프레임(6)에 고정되어 상기 고정자(4)를 지지하는 고정자 프레임(7)과, 이 고정자 프레임(7)을 덮어 상기 단 프레임(6)으로 밀폐구조를 형성하는 하우징(7H)으로 구성되어 있다.

상기 회전축(2)의 회전자(3)를 사이에 두는 양측에는 도 1에 나타내는 바와 같이 각각 팬(2F)이 설치되어 있고, 이들 팬(2F)에 의하여 냉각 기체는, 회전자(3)와 상기 고정자(4) 사이의 간극(G)에 도입되어, 회전자(3)의 축방향 중앙부측을 향하여 공급된다.

상기 회전자(3)는, 도시는 생략하나, 계자 철심과 이 계자 철심에 권회된 계자 코일을 가지고 둘레방향에 복수의 자극을 구성하고 있다.

상기 고정자(4)는, 규소강판을 상기 회전축(2)의 방향으로 적층하여 그 적층 끝을 엔드 클램프(8e)로 조여 형성한 고정자 철심(8)과, 이 고정자 철심(8)의 내경측에서 외경측을 향하여 깊이를 가지고, 또한 고정자 철심(8)의 전 적층방향에 걸쳐 형성됨과 동시에, 둘레방향에 등간격으로 복수 형성된 U자 형상의 권선홈(9)과, 이 권선홈(9)에 조립된 고정자 권선(10)과, 상기 권선홈(9)의 개구측에 형성된 웨지홈(9W)에 박아 넣어 상기 권선홈(9) 내의 고정자 권선(10)을 고정하는 웨지(11)로 구성되어 있다.

상기 고정자 철심(8)은, 냉각용을 위하여 소정 매수마다 적층한 규소강판 사이에 더스트 스페이서(12)(도 3)를 개재시켜 내경으로부터 외경에 이르는 복수의 에어덕트(13)를 형성하고 있다. 이들 에어덕트(13)는 동간격으로 형성되고, 또 에어덕트(13) 사이에 위치하는 규소강판의 적층 단위인 패킷(8P)의 두께도 각각 동일한 두께로 형성되어 있다.

또한 상기 고정자 철심(8)의 배면측(외경측)에는, 복수 패킷마다 격벽(14)을 설치하여 내경측에서 외경측을 향하여 냉각 기체가 유통하는 통풍존(15A1, 15A2)과, 외경측에서 내경측을 향하여 냉각 기체가 유통하는 통풍존(15B)을 교대로 복수 형성하고 있다.

상기 구성의 강제 냉각형 터빈 발전기(1)의 고정자(4)의 냉각은, 팬(2F)으로 가압된 냉각 기체가, 회전자(3)와 고정자(4)의 간극(G)에 도입되고, 이 간극(G)의 축방향 중앙측을 향하여 공급된다. 그리고 통풍존(15A1, 15A2)에 대향하는 에어덕트(13)에서는 냉각 기체가 내경측에서 외경측을 향하여 흘러 고정자 철심(8)의 배면측으로 흐르고, 그곳에서 도시 생략한 냉각기를 경유하여 팬(2F)에 도달한다. 한편, 통풍존(15B)에 대향하는 에어덕트(13)에서는 팬(2F)으로 가압된 냉각 기체가 도시 생략한 에어덕트를 거쳐 고정자 철심(8)의 배면측으로 유도되고, 그곳에서 에어덕트(13)의 외경측에서 내경측을 향하여 흐르고, 간극(G)을 경유하여 인접하는 통풍존(15A1, 15A2)의 에어덕트(13)에 도달하고, 그곳의 내경측에서 외경측을 향하여 유통하여 고정자 철심의 배면측에 도달하고, 그곳에서 도시 생략한 냉각기를 경유하여 팬(2F)에 도달한다.

상기 냉각 기체의 유통에 의하여 고정자 철심(8)은 냉각되는 것이며, 당연하지만, 팬(2F)에 가까운 통풍존(15A1)에 대향하는 에어덕트(13)에는 대량의 냉각 기체가 흐르고, 팬(2f)에서 먼 통풍존(15A2, 15B)에는 소량의 냉각 기체가 흐른다. 바꿔 말하면, 팬(2F) 및 각 에어덕트(13)를 경유하는 냉각 기체가 흐르는 냉각 기체 유로인 순환 유로의 길이의 차이에 의한 유로 저항의 차이에 의하여 냉각 기체의 유통량에 차이가 생긴다. 이와 같은 냉각 기체의 유통량의 불균일은 그대로 냉 각 온도의 불균일이 된다. 그 때문에 고정자 철심(8)의 축방향 양쪽 끝부에 비하여 축방향 중앙부의 온도 상승이 현저해지고, 이 온도 상승의 최고값을 가지고 터빈 발전기를 설계하지 않으면 안되는 문제가 있다.

그래서 본 실시형태에서는 웨지(11)에 의하여 냉각 기체의 유통량의 불균일을 조절하여 균일화하고 있다. 즉, 팬(2F)에 가까운 통풍존(15A1)에 대향하는 에어덕트(13)를 경유하는 냉각 기체의 순환 유로는 짧아 유로 저항이 작기 때문에, 대량의 냉각 기체가 에어덕트(13)에 흐른다. 그래서 통풍존(15A1)에 대향하는 고정자 철심(8)에는 도 2에 나타내는 바와 같은 전체 길이에 걸쳐 동일한 사다리꼴 형상의 단면을 가지는 웨지(11A)를 적용함으로써 에어덕트(13)를 향하는 웨지(13A)가, 도 3에 나타내는 바와 같이 저항부재가 되기 때문에, 에어덕트(13)로 흘러 드는 냉각 기체를 조절하여 유통량을 제한한다. 한편, 팬(2F)에서 먼 통풍존(15A2, 15B)에 대향하는 에어덕트(13)를 경유하는 냉각 기체의 순환 유로는 길어 유로 저항이 크기 때문에, 냉각 기체의 유통량이 제한된다. 그래서 통풍존(15A2, 15B)에 대향하는 고정자 철심(8)에는 도 4에 나타내는 바와 같이 에어덕트(13)에 대향하는 위치에 통풍홈(11G)을 설치한 웨지(11B)를 적용함으로써 도 5에 나타내는 바와 같이 에어덕트(13)를 향하는 저항부재가 없어지기 때문에, 에어덕트(13)에 유입 및 유출하는 냉각 기체의 유통량을 증가시킬 수 있다. 여기서 웨지(11A, 11B)가 본 발명에 의한 냉각 기체 유로의 유로 저항을 평균화하는 유로저항 조정수단 및 냉각 기체 유로의 유통량을 평균화하는 유통량 조정수단이 된다.

이상과 같이 통풍홈이 없는 웨지(11A)와 통풍홈(11G)이 있는 웨지(11B)를 통 풍존(15A1, 15A2, 15B)에 대향하는 에어덕트(13)마다 구분하여 사용함으로써 도 7에 나타내는 바와 같이 냉각 기체 온도 및 고정자 철심의 축방향의 온도 분포를 평균화시킬 수 있었다.

즉, 도 7에 나타내는 바와 같이 냉각 기체 온도가 고정자 철심(8)의 축방향 중앙부측이 높아져 있던 종래예(B)에 비하여 본 실시형태(A)는 축방향 양쪽 끝부의 온도를 상승시켜 축방향 중앙부의 온도를 내림으로써 대략 균일화시킬 수 있었다. 그 결과, 고정자 철심(8)의 축방향의 온도 분포도, 종래예(b)에 비하여 본 실시형태(a)에 의하면, 대략 평균화시킬 수 있었다. 또한 종래예(B, b)는 냉각 기체의 유통량을 균일화하기 위하여 에어덕트의 설치간격을 축방향 양쪽 끝부에서 거칠고, 축방향 중앙부에서 세밀하게 한 경우이다. 그리고 종래예에서 에어덕트의 설치간격을 축방향 양쪽 끝부에서 거칠게 함으로써, 축방향 양쪽 끝부에서의 규소강판의 적층 단위인 패킷(8P)의 두께도 두꺼워지고, 그 결과 이 부분에서의 온도 상승은 패킷 두께의 2승에 비례하여 상승하기 때문에 도 7에 나타내는 바와 같이 고정자 철심의 축방향 양쪽 끝부에서의 온도 상승이 현저하게 되어 있다. 그러나 본 실시형태(a)는, 패킷(8P)의 두께가 고정자 철심(8)의 축방향에 걸쳐 동일한 두께이기 때문에, 냉각 기체의 온도 분포와 동일한 대략 균일하게 할 수 있었다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 냉각 기체 및 고정자 철심(8)의 축방향의 온도 분포를 대략 균일화할 수 있기 때문에, 전체의 온도 상승을 유효하게 억제할 수 있고, 또한 돌출한 온도 상승부위가 없어지기 때문에, 냉각능력에 여유를 가지게 하기 위하여 터빈 발전기를 대형화할 필요도 없어진다.

그런데 상기 실시형태의 예를 들면 팬(2F)에 가까운 통풍존(15A1)의 에어덕트(13)를 통과하는 냉각 기체의 순환 유로는, 팬(2F) - 간극(G) - 에어덕트(13) - 고정자 철심 배면 - 팬(2F)이 되나, 고정자 철심(8)의 배면측에 도달한 냉각 기체가 모두 일 방향, 예를 들면 상방향으로 배출되는 경우에는 에어덕트(13)의 둘레 방향에서 냉각 기체의 순환 유로 길이에 차가 생긴다. 즉 동일한 에어덕트(13) 내에서도 배출측에 가까운 측을 경유하는 냉각 기체의 순환유로와 배출측에서 떨어진 측을 경유하는 냉각 공기의 순환 유로와의 사이에는 순환 유로 길이의 차이가 생기고, 당연하나 순환 유로가 긴 경우에는 유로 저항이 커지기 때문에 그곳을 유통하는 냉각 기체의 유통량은 제한된다.

그래서 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 2 실시형태는, 도 8에 나타내는 바와 같이 동일한 에어덕트(13) 내에서, 냉각 기체의 순환 유로가 길어지는 측에는 통풍홈(11G)이 있는 웨지(11B)를 향하게 하고, 순환유로가 짧아지는 측에는 전체 길이에 걸쳐 동일한 사다리꼴 형상의 단면을 가지는 웨지(11A)를 향하게 한 것이다.

즉, 본 실시형태에서는 냉각 기체의 배출방향이 고정자 철심(8)의 위쪽인 경우, 단순히 에어덕트(13)의 상반부에는 전체 길이에 걸쳐 동일한 사다리꼴 형상의 단면을 가지는 웨지(11A)를 사용하여 냉각 기체의 유통량을 제한하고, 에어덕트(13)의 하반부에는 통풍홈(11G)이 있는 웨지(11B)를 사용하여 냉각 기체의 유통량을 증가시키는, 바꾸어 말하면 에어덕트(13)의 상반부에서 유로저항을 증대시키고, 하반부에서는 유로저항을 작게 함으로써, 냉각 기체의 유통량의 균일화를 도모 한 것이다.

또한 본 실시형태에서는 에어덕트(13)의 내경측에서 외경측으로 냉각 기체를 유통시키는 경우를 설명하였으나, 에어덕트(13)의 외경측에서 내경측으로 냉각 기체를 유통시키는 경우에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

이와 같이 에어덕트(13)의 둘레방향의 유로 저항을, 통풍홈(11G)이 없는 웨지(11A)와 통풍홈(11G)을 가지는 웨지(11B)를 병용함으로써 바꿀 수 있고, 그 결과, 냉각 기체의 전 순환 유로의 유통량을 균일화시킴으로써, 고정자 철심(8)의 둘레 방향에서의 온도 분포의 균일화를 도모할 수 있다.

도 9는 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 3 실시형태를 나타내는 것으로, 제 1 및 제 2 실시형태와 다른 점은, 간격이 다른 에어덕트(13A, 13B)를 고정자 철심(8)의 축방향에 복수 설치한 점이다. 그리고 에어덕트(13A, 13B) 사이의 규소강판의 적층 단위인 패킷(8P)의 두께는 각각 동일한 두께로 하고 있다.

구체적으로는 고정자 철심(8)의 축방향 양쪽 끝부에서의 통풍존(15A1)의 에어덕트(13A)의 간격을 좁게 하고, 고정자 철심(8)의 축방향 중간부가 되는 통풍존(15A2, 15B)의 에어덕트(13B)의 간격을 넓게 하고 있다.

이와 같이 구성함으로써, 팬(2F)에 가까운 측의 에어덕트(13A)는 유통면적이 조여져 냉각 기체의 유로 저항은 커지기 때문에 냉각 기체의 유통량은 감소하고, 그 만큼, 축방향 중간부가 되는 에어덕트(13B)에 냉각 기체를 돌릴 수 있다. 또한 팬(2F)에 먼 측의 에어덕트(13B)는 유통면적이 넓어져 냉각 기체의 유로 저항은 작 아지기 때문에 냉각 기체의 유통량은 증가한다. 그 결과, 팬(2F)에 가까운 측과 먼 측의 냉각 기체의 유통량을 균일화할 수 있으므로 고정자 철심(8)의 온도 분포를 균일화할 수 있다.

그런데 본 실시형태에서는 에어덕트(13A, 13B)의 간격을 변화시킴으로써 유로저항을 변화시키고 있으나, 또한 제 1 및 제 2 실시형태에서의 웨지(11A, 11B)를 사용하고 있기 때문에, 각 에어덕트(13A, 13B)를 경유하는 모든 순환 유로를 유통하는 냉각 기체의 유통량을 더욱 균일화시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의해서도 제 1 실시형태와 동등한 효과를 가질 수 있다.

도 10은 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 4 실시형태를 나타내는 것으로 도 9에 나타내는 제 3 실시형태와 다른 점은, 모든 에어덕트(13)의 간극 치수를 동일하게 하고, 고정자 철심(8)의 축방향 양쪽 끝부에서의 통풍존(15A1)에 대향하는 패킷(8P1)의 두께를 두껍게 하고, 통풍존(15A2, 15B)에 대향하는 패킷(8P2)의 두께를 얇게 한 점이다. 바꿔 말하면, 이 구성은 고정자 철심(8)의 축방향 양쪽 끝부에서의 통풍존(15A1)의 에어덕트(13)의 수를 적게 하고, 고정자 철심(8)의 축방향 중간부가 되는 통풍존(15A2, 15B)의 에어덕트(13)의 수를 많게 한 것이다.

이와 같이 고정자 철심(8)의 축방향 중간부가 되는 통풍존(15A2, 15B)의 에어덕트(13)의 수를 많게 함으로써, 냉각 기체의 유통량을 늘려 고정자 철심(8)의 축방향 양쪽 끝부에서의 통풍존(15A1)의 에어덕트(13)의 냉각 기체의 유통량을 제 한할 수 있고, 그 결과, 고정자 철심(8)의 축방향의 온도 분포를 균일화할 수 있는 것이다.

또한, 본 실시형태에서도 도 1 및 도 2 실시형태에서의 웨지(11A, 11B)를 사용하고 있기 때문에, 각 에어덕트(13A, 13B)를 경유하는 모든 순환 유로를 유통하는 냉각 기체의 유통량을 더욱 균일화시킬 수 있다.

도 11은 사용하는 웨지의 변형예로, 상기한 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같이 웨지(11A, 11B)의 길이는 각 통풍존(15A1, 15A2, 15B)의 길이와 대략 동일한 길이를 가지는 것이고, 각 통풍존(15A1, 15A2, 15B)마다, 웨지(11A, 11B)를 구분하여 사용한 것이다.

그러나, 예를 들면 도 1에서, 고정자 철심(8)의 축방향 양쪽 끝부에서의 통풍존(15A1)의 모든 에어덕트(13)를 동일한 단면형상의 웨지(11A)로 한 경우, 냉각 기체의 유통량에 차가 생기는 경우에는, 동일한 단면형상의 구간(L1)과 통풍홈(11G)을 가지는 구간(L2)을 혼재시킨 길이(L)의 웨지(11C)를 사용하는 것도 가능하다. 또한 이와 같은 길이(L)의 웨지(11C)를 각 통풍존(15A1, 15A2, 15B) 내에 복수 설치하여도 좋고, 반대로 통풍존(15A1, 15B) 사이 및 통풍존(15A2, 15B) 사이에 걸쳐 길이(L)의 웨지(11C)를 설치하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 각 실시형태에 의하면, 냉각 기체의 순환 유로의 유로 저항을 에어덕트를 지나는 냉각 기체의 유통량을, 순환 유로의 길이, 바꿔 말하면 순환 유로의 유로저항에 따라 조절하였기 때문에, 고정자 철심 축방향의 온도 분포를 대략 균일화할 수 있다.

그런데 이상의 각 실시형태에서는 강제 냉각형 회전 전기기계로서 강제 냉각형 터빈 발전기를 일례로 설명하였으나, 강제 냉각형 전동기에도 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또한 이상의 각 실시형태에서는 냉각 기체를 발전기 내에서 순환시키는 강제 냉각형 회전 전기기계를 설명하였으나, 외기를 도입하여, 냉각 후의 배기를 발전기 밖으로 배출하는 개방형 강제 냉각형 회전 전기기계에도 적용할 수 있다. 또한 개방형 강제 냉각형 회전 전기기계에서는 외기 도입용 팬으로부터 에어덕트를 경유하여 배기부까지의 냉각 기체의 유통로 길이에 당연 차가 있기 때문에 본 발명의 적용은 가능하다. 또한 상기 실시형태에서 냉각 기체의 유로 저항이나 유통량을 평균화하여도 반드시 온도가 균일하게 되지 않는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는 고정자 철심에 설치한 에어덕트의 회전자를 향하는 측에 권선홈 내에 조립된 고정자 권선의 온도를 평균화하는 유로 저항 조정수단을 설치함으로써, 고정자 철심 축방향의 온도 분포를 대략 균일화하도록 하여도 좋다.

도 1은 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 1 실시형태인 강제 냉각형 터빈 발전기의 고정자 철심 근방을 나타내는 개략 종단 측면도,

도 2는 제 1 실시형태에 사용하는 웨지의 하나를 나타내는 사시도,

도 3은 도 2의 웨지를 사용한 고정자의 일부를 나타내는 확대사시도,

도 4는 제 1 실시형태에 사용하는 웨지의 또 하나를 나타내는 사시도,

도 5는 도 4의 웨지를 사용한 고정자의 일부를 나타내는 확대사시도,

도 6은 도 1의 강제 냉각형 터빈 발전기의 외관을 나타내는 일부 파단사시도,

도 7은 제 1 실시형태에 의한 고정자 철심의 축방향의 온도 분포도,

도 8은 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 2 실시형태를 나타내는 고정자의 종단 정면도,

도 9는 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 3 실시형태를 나타내는 고정자의 종단 측면도,

도 10은 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계의 제 4 실시형태를 나타내는 고정자의 종단 측면도,

도 11은 본 발명에 의한 강제 냉각형 회전 전기기계에 사용하는 웨지의 변형예를 나타내는 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 강제 냉각형 터빈 발전기 2 : 회전축

2F : 팬 3 : 회전자

4 : 고정자 5 : 베어링

6 : 단 프레임 7 : 고정자 프레임

7H : 하우징 8 : 고정자 철심

8E : 엔드 클램프 8P : 패킷

9 : 권선홈 9W : 웨지홈

10 : 고정자 권선 11, 11A, 11B, 11C : 웨지

11G : 통풍홈 12 : 덕트 스페이서

13, 13A, 13B : 에어덕트 14 : 격벽

15A1, 15A2, 15B : 통풍존

Claims (16)

1. 회전축에 형성된 회전자와, 상기 회전자의 바깥 둘레에 간극을 두고 설치된 고정자를 구비하고, 상기 고정자는 규소강판을 상기 회전축의 길이방향을 따라 적층하여 구성한 고정자 철심과, 상기 고정자 철심에 형성한 권선홈 내에 조립된 고정자 권선과, 상기 권선홈의 개구부측에 형성한 웨지홈에 삽입되어 상기 고정자 권선을 상기 권선홈 내에 고정하는 단면이 사다리꼴 형상인 웨지를 가지고, 상기 고정자 철심은 규소강판의 적층방향에 복수의 에어덕트를 형성하고, 이들 에어덕트에 냉각 기체를 강제적으로 유통시키도록 구성한 강제 냉각형 회전 전기기계에 있어서,

   상기 에어덕트를 적층 강판의 적층방향에 등간격으로 설치함과 동시에, 상기 고정자 철심의 바깥 둘레측에서 적층 강판의 적층방향에 등간격으로 복수의 격벽을 설치하여 복수의 통풍구간을 형성하고, 상기 통풍구간 중 인접하는 통풍구간의 냉각 기체를 서로 역방향으로 유통시키고, 또한 상기 웨지를 단면 사다리꼴 형상으로 형성함과 동시에, 상기 에어덕트에 대향하는 위치에 상기 웨지홈에 삽입되는 부분을 잘라내어 통풍홈을 형성한 웨지와 통풍홈이 없는 웨지를 설치하고, 상기 통풍홈을 형성한 웨지는 상기 통풍구간을 경우하는 긴 냉각 기체 유로 내의 에어덕트에 배치하고, 통풍홈이 없는 웨지는 짧은 냉각 기체 유로 내의 에어덕트에 배치하여 냉각 기체 유로의 유로 저항을 평균화하는 유로 저항 조정수단을 설치한 것을 특징으로 하는 강제 냉각형 회전 전기기계.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전축은, 상기 회전자의 축방향 양측에 각각 팬을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 강제 냉각형 회전 전기기계.
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