KR19990023802A - 터빈 발전기 - Google Patents

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KR19990023802A
KR19990023802A KR1019980034158A KR19980034158A KR19990023802A KR 19990023802 A KR19990023802 A KR 19990023802A KR 1019980034158 A KR1019980034158 A KR 1019980034158A KR 19980034158 A KR19980034158 A KR 19980034158A KR 19990023802 A KR19990023802 A KR 19990023802A
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stator
cooling
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turbine generator
air gap
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KR1019980034158A
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Inventor
슈테판 헤쓰
라인하르트 요호
옌스 폰 볼퍼스도르프
한스 찜머만
Original Assignee
뤽크 게르트
아세아 브라운 보베리 리서치 리미티드
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • H02K9/12Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing wherein the cooling medium circulates freely within the casing

Abstract

회전자 (11) 와, 회전자(11)를 동심으로 에워싸고 또한 회전자 (11) 로부터 공기 틈새 (14) 만큼 떨어져 있는 고정자(12) 와, 회전자 (11) 및 고정자 (12) 의 대응 냉각로를 통해 흐르는 기체상 냉각매체를 주 팬 (33) 이 빨아들여 이를 냉각기 (22,23,24)를 통해 상기 냉각로에 강제 역행시키도록 이루어진 냉각회로를 포함하고, 상기 회전자 (11)를 통해 축방향으로 흐르는 냉각매체가 가열된 상태로 상기 공기 틈새 (14) 에 유입하고 또한 이 공기 틈새 (14) 로부터 주 팬 (33) 에 복귀하는 터빈 발전기 (10) 에 있어, 회전자 (11) 에 의해 가열된 상기 냉각매체가 상기 공기 틈새 (14) 로부터 상기 고정자 (12) 의 유출로 (15)를 통해 반경방향으로 외향하고, 냉각공기 복귀 (21)를 통해 상기 고정자 (12) 의 외측의 주 팬 (33) 에 복귀하도록 구성되어 있기 때문에, 회전자 냉각이 개선된다.

Description

터빈 발전기
본 발명은 다이나모일렉트릭 기계 분야에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은, 회전자와, 회전자를 동심으로 에워싸고 또한 회전자로부터 공기 틈새 만큼 떨어져 있는 고정자와, 회전자 및 고정자의 대응 냉각로를 통해 흐르는 기체상 냉각매체를 주 팬이 빨아들여 이를 냉각기를 통해 상기 냉각로에 강제 역행시키도록 이루어진 냉각회로를 포함하며, 회전자를 통해 축방향으로 흐르는 냉각매체가 가열된 상태로 공기 틈새에 유입하고 이 공기 틈새로부터 주 팬에 복귀하도록 구성된 터빈 발전기에 관한 것이다.
예컨대, 이러한 터빈 발전기로서는 US-A 4,379,975 호 공보에 개시된 것이 있다.
작동을 문제없이 실행하고 전체의 출력 전위를 활용하기 위하여는, 회전자와 고정자의 코어 및 와인딩에서 발생하는 열손실을 분산하도록 대형의 터빈 발전기를 냉각시켜야 한다. 냉각용의 매체로서는 공기 또는 히드로겐과 같은 기체상 매체가 통상 사용되는데, 이 매체는 회전자 및 고정자의 대응 보어 또는 슬릿을 통해 공급되어 냉각기에서 재차 냉각된다. 이 경우, 고정자 와인딩의 와인딩 오버행에서는 특히 컨덕터의 구조 때문에 큰 열손실이 발생하고 이와 관련하여 누설 부위가 생기기 때문에 특별한 주의가 필요하다. 회전자 및 고정자를 통해 흐르는 냉각매체가 공정중에 회전자 단부상에 위치한 주 팬에 의해 냉각영역으로부터 유출하여 하류의 냉각기를 통해 재차 냉각영역에 강제되는 경우, 이를 역류 냉각(reverse flow cooling) 이라 한다.
회전자에서는, 냉각매체는 단부로부터 축방향으로 회전자 컨덕터의 대응 보어로 내측으로 흐르고, 회전자 열손실을 흡수한 이후에 반경방향으로 고정자와 회전자 사이의 공기 틈새로 유입하여, 공기 틈새에서 축방향으로 재차 외측으로 주 팬에 흐른다. 이 경우, 회전자로부터 나오는 냉각매체는 고정자보다 훨씬 높은 온도를 갖게 되는데, 특히 회전자의 단부 영역에서 그러하다.
회전자와 고정자 사이의 공기 틈새는, 비교적 높은 흐름 저항이 회전자 냉각을 가져오도록 그 치수가 비교적 좁게 설정되며, 따라서 이러한 흐름 저항이 냉각매체의 순환을 방해하여 냉각효과를 제한한다. 더욱이, 회전자에서 비교적 높은 정도로 가열된 냉각매체는 고정자 보어를 통과할때에 고정자에 열을 부여하며, 그 결과, 고정자의 냉각이 손상된다.
전술한 공보에서는, 고정자 단부영역의 공기 틈새에 짧은 환상의 공기-틈새 원통편을 부착하는 것을 제시하고 있는데, 이 공기-틈새 원통편은, 후방측에서는 고정자의 복수의 반경방향 슬릿으로부터의 가스 흐름에 구속되고 전방측에서는 고정자의 단부영역으로부터 나오는 비교적 고온의 가스의 흐름이 고정자 보어의 내부표면에 부딪치는 것을 방지하거나 또는 상기 가스의 흐름을 전향시킨다. 고정자상의 회전자의 와인딩 오버행 영역으로부터 특히 높은 정도로 가열되는 냉각가스의 역효과가 고정자의 단부영역에 공기-틈새 원통편을 제한함으로써 회피되거나 줄어든다고 해도, 고정자의 나머지 영역은 공기 틈새에 흐르는 비교적 고온의 냉각매체에 구속되며, 냉각은 고정자 와인딩이 위치한 축선에 가까운 고정자 영역에서 손상되기 쉽다. 특히, 회전자를 통한 냉각매체의 순환은 이러한 방법에 의해 향상되기 보다는 오히려 더 악화된다.
본 발명은, 회전자의 냉각이 개선됨과 동시에 회전자 및 고정자 냉각의 열적 분리가 간단하게 허용되는 신규한 터빈 발전기를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 의 바람직한 실시예에 따른 터빈 발전기의 일측에 있어서의 개략적 종단면도;
도 2 는 고정자의 여러 가지의 냉각로를 더 잘 나타내기 위한 도 1 의 확대 상세도;
도 3 은 본 발명에 따른 터빈 발전기에 사용될 수 있는 바람직한 실시예의 유입 슬릿의 고정자 투스 영역의 구성을 나타내는 절단 종단면도;
도 4 는 본 발명에 따른 터빈 발전기에 사용될 수 있는 바람직한 실시예의 유출로의 고정자 투스 영역의 구성을 나타내는, 도 3 에 대응하는 종단면도;
도 5 는 흐름을 균일하게 하기 위해 적층 분리 코어에 개구를 부가한, 도 4 에 따른 유출로를 통한 절단 단면도;
도 6 은 냉각매체를 컨덕터의 근방에 향하게 하기 위한 추가의 슬릿을 적층 분리 코어를 적절히 가공하여 형성한 것을 나타내는, 도 5 의 변형예의 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 터빈 발전기 11 : 회전자
12 : 고정자 13 : 고정자 요크
14 : 공기 틈새 15 : 유출로
15a,b : 냉각 슬릿 15c : 중앙로
16,17 : 적층 분리 코어 (분리수단)
18 : 유입 슬릿 21 : 냉각공기 복귀
22,23,24 : 냉각기 32,32a : 고정자 와인딩
33 : 주 팬 (main fan) 34,35 : 보어
36,37 : 냉각로 38 : 예비 고정자 슬롯
39 : 삽입편 40 : 삽입편
41,48,49 : 디스턴스 웨브 (distance web)
44 : 변위 몸체부 (차폐수단) 46 : 개구
50 : 개구 51 : 개구
52 : 슬릿 53 : 컨덕터
이러한 목적은, 전술한 유형의 터빈 발전기에 있어, 회전자에 의해 가열된 냉각매체가 공기 틈새로부터 고정자의 유출로를 통해 반경방향으로 외향하여, 냉각공기 복귀를 통해 고정자의 외측의 주 팬에 복귀됨으로써 달성된다. 회전자로부터 나오는 냉각매체를 본 발명에 따라 고정자의 반경방향 유출로를 통해 공기 틈새로부터 복귀시킴으로써, 회전자를 통한 냉각매체의 순환을 공기 틈새와 독립하여 최적하게 행할 수가 있다.
본 발명에 따른 터빈 발전기의 바람직한 제 1 실시예는, 유출로의 내측에 분리수단이 설치되어 이 분리수단이 상기 유출로를 통해 외향하는 가열된 냉각매체와 고정자와의 접촉을 방지한다는 것과, 상기 분리수단이 터빈 발전기의 축선에 직교하여 향하는 적층 분리 코어이고 또한 이들 적층 분리 코어 사이에서 터빈 발전기의 축선에 수직하여 향하는 디스턴스 웨브를 포함한다는 것을 특징으로 한다. 상기 분리수단은, 회전자로부터 흐르는 비교적 고온의 냉각매체의 흐름이 고정자에 열을 부여하는 것을 방지하여 주 팬으로의 상기 흐름의 복귀시에 고정자의 냉각을 손상하는 것을 방지한다. 적층 분리 코어는 고정자 적층과 동일하게 구성될 수 있고 자기 회로의 구성요소이기 때문에, 상기 분리수단으로서 적층 분리 코어를 사용하면 구성이 아주 간단해진다. 유출로의 형성에 필요한 디스턴스 웨브가 동시에 분리수단으로서 사용되기 때문에, 추가로 구성이 단순해진다.
본 발명에 따른 터빈 발전기의 바람직한 제 2 실시예는, 고정자의 유출로 사이에는 외측으로부터 내측으로 고정자 냉각용의 냉각매체가 유입되는 반경방향 유입 슬릿이 설치된다는 것과, 고정자 요크에는 보어가 설치되고 고정자 투스 (stator tooth) 에는 냉각로가 설치되며, 상기 유입 슬릿 및 유출로에 직교하여 진행하는 이들 보어 및 냉각로가, 각각의 경우, 인접한 유입 슬릿 및 유출로를 서로 연결한다는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 따르면, 회전자로부터의 냉각매체의 복귀를 위한 유출로를, 내측으로부터 외측으로 고정자를 통해 흐르는 냉각매체의 복귀를 위해 간단히 사용할 수 있다. 유출로에 분리수단이 설치되지 않는 경우, 회전자 및 고정자로부터의 2개의 냉각매체 흐름이 그곳에서 조합하게 된다.
하지만, 이 실시예의 바람직한 예에서는, 유출로의 내측에 분리수단이 설치되고, 이 분리수단은 회전자로부터 나와서 유출로를 통해 외향하는 가열된 냉각매체와 고정자와의 접촉을 방지하고, 또한 터빈 발전기의 축선에 직교하여 향하는 적층 분리 코어를 포함한다. 이들 적층 분리 코어는 고정자의 벽으로부터 거리를 두고 있으며, 또한 자신들과 상기 벽 사이에 냉각 슬릿을 형성한다. 고정자 요크의 보어 및 고정자 투스의 냉각로는 각각의 경우 유출로에 대면하는 단부에서 냉각 슬릿을 유도한다. 이러한 구성에 따르면, 회전자 및 고정자로부터의 냉각매체 흐름이 유출로에서 서로 별개로 복귀되기 때문에, 적은 설계비용으로 상호간의 열적 영향을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 터빈 발전기의 또 다른 바람직한 실시예는, 냉각 슬릿 및 유입 슬릿이 축선에 가까운 단부에서 예비 고정자 슬롯에 연결된다는 것과, 이들 예비 고정자 슬롯이 차폐수단에 의해 공기 틈새로부터 바로 폐쇄되고 또한 냉각매체 흐름용의 냉각로를 형성한다는 것과, 상기 유입 슬릿이 각각의 경우 제 1 삽입편에 의해 상기 공기 틈새쪽으로 바로 폐쇄된다는 것과, 각 유출로의 냉각 슬릿이, 가장자리가 내측으로 라운딩되어 있는 개구 직사각형 형상을 갖는 제 2 삽입편에 의해 상기 공기 틈새를 향해 폐쇄된다는 것을 특징으로 한다. 예비 고정자 슬롯이 냉각로로서 포함되기 때문에, 고정자 투스 영역에서의 고정자의 냉각이 추가로 향상된다. 이와 동시에, 공기 틈새쪽으로의 플러시 폐쇄에 의해 회전자의 표면 마찰 손실이 최소화된다.
또 다른 실시예들은 종속항의 것들과 같다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 이점에 대해 상세히 설명한다.
도면들에 있어서는, 여러 가지 도면들을 통해 동일하거나 또는 대응되는 부분들에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다. 도 1 에는, 본 발명의 제 1 실시예로서, 터빈 발전기의 일측의 개략적인 종단면도가 도시되어 있다. 터빈 발전기 (10) 는, 축선을 중심으로 회전가능하게 장착되고 또한 고정자 (12) 에 의해 동심으로 에워싸인 회전자 (11)를 포함한다. 회전자 (내부 구성 및 와인딩은 도시되어 있지 않음) 는 단부에 주 팬 (33)을 가지고 있으며, 이 주 팬은 복귀로 (30)를 통해 회전자 (11) 및 고정자 (12)를 순환하는 기체상 냉각매체 (공기 또는 H2)를 흡인하고 (역류 냉각) 또한 이를 다수의 냉각기 (22,23,24)를 통해 냉각로 (25) 에 강제하는데, 여기서는 회전자 (11) 및 고정자 (12) 에서 흡수된 열이 재차 냉각매체로부터 나온다. 터빈 발전기 (10) 의 작동중에 와인딩 및 코어의 그곳에서 발생하는 열손실을 흡수하여 빼내기 위하여, 냉각된 냉각매체는 분기되어 여러 가지 루트에 의해 회전자 (11) 및 고정자 (12)를 통해 공급된다.
회전자 와인딩 오버행 및 회전자 와인딩을 냉각하기 위해, 냉각매체의 제 1 의 부분 흐름은 냉각공기 피이드 (29)를 통해 회전자 (11) 로 향하여 그곳에 축방향으로 도입된다 (자세한 것은, 예컨대 전술한 US-A 4,379,975 호 공보 참조). 회전자 (11) 에서 가열된 냉각매체는 반경방향으로 회전자 (11) 와 고정자 (12) 사이의 공기 틈새 (14) 안으로 유입하여, 그곳에서 고정자 길이에 걸쳐 분포된 복수의 유출로 (15)를 통해 반경방향으로 외향하며, 고정자 (12) 의 외측에 위치하는 냉각공기 복귀 (21)에서 수집되어, 복귀로 (30)를 통해 주 팬 (33) 에 역행된다. 유출로 (15) 로부터 냉각공기 복귀 (21) 로의 냉각매체의 전달은 챔버 시스템 (도 1 에는 명확히 도시되지 않음)을 통해 실행된다.
냉각매체의 제 2 의 부분 흐름은 냉각기 (22-24) 들중의 하나로부터, 고정자 와인딩 (32) 의 고정자 와인딩 오버행 (31) 이 자유롭게 오버행하고 격벽 (27) 에 의해 피이드 영역 (26) 과 방출 영역 (28) 으로 나뉘어진 고정자 (12) 의 그 공간으로 흐른다. 냉각매체는 피이드 영역 (26) 에 진입하여 고정자 와인딩 오버행 (31) 주위에 흘러 3개의 부분 흐름 (도시된 흐름 화살표 참조) 으로 갈라지는데, 이들중 제 1 흐름은 측방으로 고정자 요크 (13) 에 진입하여 이 고정자 요크 (13) 의 냉각 슬릿 (19)을 통해 반경방향으로 외향하고, 제 2 흐름은 공기 틈새 (14) 에 진입하여 상기 회전자 (11) 로부터 나오는 냉각매체 흐름과 함께 유출로 (15)를 통해 외측으로 흐르고, 제 3 흐름은 방출 영역 (28) 에 전향하여 고정자 와인딩 오버행 (31) 주위에 두 번 흐르고 냉각공기 복귀 (21) 에 복귀된다.
냉각기 (22-24) 로부터의 추가의 부분 흐름은 냉각공기 피이드 (20) 의 챔버 시스템 (도시되지 않음) 에 의해 복수의 유입 슬릿 (18) 에 걸쳐 분포되는데, 이 유입 슬릿 (18) 은 고정자 (12) 의 외측으로부터 내측으로 반경방향으로 유도되어 유출로 (15) 사이에 배열된다. 상기 유입 슬릿 (18) 에서는, 냉각매체가 공기 틈새 (14)를 향하여 흐른다. 하지만, 냉각매체는, 유입 슬릿 (18) 이 공기 틈새 (14) 쪽으로 폐쇄되어 있기 때문에, 공기 틈새 (14) 에 진입하지 않고서, 인접한 유출로 (15) 에 대한 고정자 (12) 의 유입 슬릿 (18) 에 직교하여 설치된 냉각로에 흘러 (도 1 의 화살표), 그곳으로부터 냉각공기 복귀 (21) 에 역행하여 외측으로 흐른다. 이 경우, 회전자 (11) 및 고정자 (12) 로부터 상기 유출로 (15) 로의 냉각매체 흐름은 별개로 흐른다. 냉각매체 흐름을 분리하는 데에는 적층 분리 코어 (16,17) (이들의 구성 및 배치는 후술함) 가 사용된다.
고정자 (12) 내의 냉각매체의 흐름방향은, 도 1 의 고정자 영역의 확대 상세도인 도 2 로부터 알 수 있다. 요부는, 유출로 (15) 와 2개의 인접 유입 슬릿 (18)을 포함한다. 유출로 (15) 는 2개의 적층 분리 코어 (16,17)를 포함하는데, 이들 적층 분리 코어는 각각의 경우 유출로 (15) 의 벽으로부터 그리고 서로에게서 거리를 두고 위치해 있다. 유출로 (15) 에는 중앙로 (15c) 및 측방으로 인접한 2개의 별개의 냉각 슬릿 (15a,15b) 이 형성되어 있다. 중앙로 (15c) 는 공기 틈새 (14) 쪽으로 개방되어 있다. 회전자 (11) 로부터 흘러나오는 그리고 비교적 높은 정도로 가열된 냉각매체는, 고정자 (12) 의 벽과 접촉하지 않고서, 상기 중앙로 (15c)를 통해 외측으로 흐른다.
고정자 요크 (13) 에는 발전기 축선을 중심으로 분포되는 방식으로 보어 (34,35) 가 배치된다. 고정자 투스에서는, 즉 고정자 와인딩 (32)을 수용하기 위한 예비 슬롯 및 슬롯을 포함하는 고정자 (12) 의 영역에는, 고정자 슬롯 사이에 냉각로 (36,37) 가 배치되는데, 상기 보어 (34,35) 와 마찬가지로 유입 슬릿 (18) 과 유출로 (15) 에 직교하여 진행하는 이들 냉각로 (36,37) 는 인접한 유입 슬릿 (18) 과 유출로 (15a,15b)를 각각 서로 연결한다. 유출로 (15) 에 대면하는 단부에서는, 고정자 요크 (13) 의 보어 (34,35) 와 고정자 투스의 냉각로 (36,37) 가 각각의 경우 냉각 슬릿 (15a,b)을 유도한다. 이들 냉각 슬릿 (15a,b) 은 가장자리가 내측으로 라운딩된 삽입편 (40) 에 의해 공기 틈새 쪽으로 폐쇄된다. 유입 슬릿 (18) 은 대응하는 삽입편 (39) 에 의해 공기 틈새 (14) 쪽으로 바로 폐쇄된다. 따라서, 공기 틈새 (14) 에서의 회전자 (11) 의 표면 마찰 손실을 최소화하는 플러시 고정자 보어 (45) 가 달성된다. 도 2 에 따른 구성에 따르면, 고정자 (12)를 냉각하는 냉각매체는 유입 슬릿 (18) 에 진입하여 보어 (34,35) 및 냉각로 (36,37)를 통해 인접 냉각 슬릿 (15a,b) 에 흐르며 그곳에서 재차 고정자 (12) 로부터 외측으로 진행한다. 이 경우, 보어 (34,35) 및 냉각로의 배치, 개수 및 흐름 단면은, 열이 다양한 정도로 발생되는 영역에서 고정자 (12) 가 다양한 정도로 냉각되도록 선택된다. 유입 슬릿 (18) 과 냉각 슬릿 (15a,b) 양자에 연결된 예비 고정자 슬롯 (38) 이 또한 냉각을 위해 사용된다.
도 3 에는, 유입 슬릿의 구성을 위한 바람직한 실시예가 유입 슬릿들 (도 2 의 18) 중의 하나를 통한 종단면도로 도시되어 있다. 고정자 요크의 인접 적층 코어를 분리하기 위하여, 각각의 경우 고정자 와인딩 (32,32a) 이 수용된 고정자 슬롯 (54,55) 의 양측에 디스턴스 웨브 (41) 가 배치되는데, 이들 디스턴스 웨브 (41) 는 고정자 슬롯 (54,55) 사이에서 유입 슬릿 (18) 의 측벽을 형성한다. 이 유입 슬릿 (18) 으로부터는, 냉각효과를 최적화하기 위한 신장 단면부를 갖는 냉각로 (36,37 및 36a,37a) 가 측방으로 분기된다. 디스턴스 웨브 (41) 에 의해 유입 슬릿 (18) 으로부터 사실상 분리된 예비 고정자 슬롯 (38) 은 분리 디스턴스 웨브의 대응 개구 (46) 에 의해 상기 유입 슬릿 (18) 에 연결된다. 고정자 와인딩 (32,32a) 은 고정자 슬롯 (54,55) 에서 슬롯 웨지로 고정되는데, 이 슬롯 웨지 (42) 에는, 유입 슬릿 (18) 으로부터 개구 (46)를 통하는 냉각매체의 흐름, 뿐만 아니라 고정자 슬롯 (54,55) 으로부터 예비 고정자 슬롯 (38) 으로 흐르는 냉각매체의 흐름이 방해받지 않도록, 베벨 (43) 이 설치되어 있다. 예비 고정자 슬롯 (38) 은, 한편으로는 고정자 보어 (45) 의 플러시 표면을 보장하고 다른 한편으로는 단면적을 감소시킴으로써 예비 고정자 슬롯 (38) 내의 냉각매체의 흐름속도 및 그에 따른 냉각효과를 증가시키는 변위 몸체부 (44) 에 의해 공기 틈새 (14) 쪽으로 폐쇄된다.
도 4 에는 도 3 에 상당하는 냉각 슬릿 (즉, 도 2 의 15b)을 통한 종단면도가 도시되어 있다. 여기서도, 마찬가지로, 유출로 (15) 또는 고정자 (12) 와 제 1 적층 분리 코어 사이에서 고정자 슬롯 (54,55) 의 양측에 디스턴스 웨브 (49) 가 배치되는데, 이들 디스턴스 웨브 (49) 는 고정자 슬롯 (54,55) 사이에서 냉각 슬릿 (15b) 의 측벽을 형성한다. 냉각로 (36,37 및 36a,37a) 는 냉각 슬릿 (15b)을 유도한다. 여기서도, 마찬가지로, 냉각 슬릿 (15b) 과 예비 고정자 슬롯 (38) 간의 연결이 이루어지도록, 분리 디스턴스 웨브 (49) 에 개구 (50) 가 설치되어 있다. 도 4 에서는, 가장자리가 내측으로 향해 라운딩되어 있어 공기 틈새 (14) 로부터 냉각 슬릿 (15b) 으로 유입하는 냉각매체의 유입손실을 저감하는 기능을 하는 삽입편 (40)을 명확히 볼 수 있다. 더욱이, 도 4 에서는, 냉각 슬릿 (15b) 이 외측 (상부) 쪽으로 증가하는 단면을 갖는다는 것을 분명히 알 수 있다. 따라서, 바람직한 압력증가를 유도하는 디퓨저 효과가 달성된다.
도 5 와 6 에는, 도 4 에 따른 유출로 (15)를 통한 단면도가 도시되어 있다. 냉각 슬릿 (15a,b) 의 측벽을 형성하는 디스턴스 웨브 (49) 에 부가하여, 여기서는, 적층 분리 코어 (16,17) 사이에 배치되어 중앙로 (15c) 의 측벽을 형성하는 디스턴스 웨브 (48)를 볼 수가 있다. 양 도면에는, 인접 유출로에 대하여 삽입편 (40) 이 예로서 도시되어 있다. 도 5 의 실시예를 살펴 보면, 흐름을 균일하게 하기 위하여, 적층 분리 코어 (16,17) 에는 냉각매체의 흐름이 가능하도록 개구 (51) 가 설치되어 있다. 도 6 의 실시예를 살펴 보면, 적층 분리 코어 (16,17) 는 고정자 와인딩 (32) 의 컨덕터 (53) 영역에 컨덕터 (53) 진행용의 슬롯을 갖는데, 이 슬롯의 폭은, 냉각매체 순환용의 슬릿 (52) 이 컨덕터 (53) 와 적층 분리 코어 (16,17) 간에 자유롭게 남도록 선택된다. 적층 분리 코어는, 고정자 (12) 의 다른 적층 코어와 달리, 고정자 와인딩 (32) 의 컨덕터 (53) 로부터 기계적으로, 전기적으로, 특히 열적으로 분리된다. 냉각매체는 좁은 슬릿 (52)을 통해서 흘러 부가적으로 컨덕터 (53)를 냉각시킬 수 있다. 더욱이, 적층 분리 코어 (16,17) 의 높은 전기적 손실이 컨덕터 (53) 에 전달되지 않는다.
상기의 교시에 비추어 볼 때, 본 발명은 명백히 여러 가지의 수정과 변형이 가능하다. 그러므로, 부속 청구항의 범위내에서, 본 발명은 여기에 특별히 기재한 것과 다르게 실시될 수도 있다.
이상, 본 발명에 따르면, 회전자 (11) 와, 회전자(11)를 동심으로 에워싸고 또한 회전자 (11) 로부터 공기 틈새 (14) 만큼 떨어져 있는 고정자(12) 와, 회전자 (11) 및 고정자 (12) 의 대응 냉각로를 통해 흐르는 기체상 냉각매체를 주 팬 (33) 이 빨아들여 이를 냉각기 (22,23,24)를 통해 상기 냉각로에 강제 역행시키도록 이루어진 냉각회로를 포함하고, 상기 회전자 (11)를 통해 축방향으로 흐르는 냉각매체가 가열된 상태로 상기 공기 틈새 (14) 에 유입하고 또한 이 공기 틈새 (14) 로부터 주 팬 (33) 에 복귀하는 터빈 발전기 (10) 에 있어, 회전자 (11) 에 의해 가열된 상기 냉각매체가 상기 공기 틈새 (14) 로부터 상기 고정자 (12) 의 유출로 (15)를 통해 반경방향으로 외향하고, 냉각공기 복귀 (21)를 통해 상기 고정자 (12) 의 외측의 주 팬 (33) 에 복귀하도록 구성되어 있기 때문에, 회전자 냉각이 개선되며, 이와 동시에 회전자 및 고정자 냉각의 열적 분리가 간단하게 허용된다.

Claims (11)

  1. 회전자 (11) 와, 회전자(11)를 동심으로 에워싸고 또한 회전자 (11) 로부터 공기 틈새 (14) 만큼 떨어져 있는 고정자(12) 와, 주 팬 (33) 이 상기 회전자 (11) 및 고정자 (12) 의 대응 냉각로를 통해 흐르는 기체상 냉각매체를 빨아들여 이를 냉각기 (22,23,24)를 통해 상기 냉각로에 강제역행시키도록 이루어진 냉각회로를 포함하며, 회전자 (11)를 통해 축방향으로 흐르는 냉각매체가 가열된 상태로 공기 틈새 (14) 에 유입하고 이 공기 틈새 (14) 로부터 주 팬 (33) 에 복귀하도록 구성된 터빈 발전기 (10) 에 있어서, 회전자 (11) 에 의해 가열된 상기 냉각매체가 상기 공기 틈새 (14) 로부터 상기 고정자 (12) 의 유출로 (15)를 통해 반경방향으로 외향하고, 냉각공기 복귀 (21)를 통해 상기 고정자 (12) 의 외측의 주 팬 (33) 에 복귀하는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유출로 (15) 의 내측에는, 상기 유출로 (15)를 통해 외향하는 상기 가열된 냉각매체와 상기 고정자 (12) 와의 접촉을 방지하는 분리수단 (16,17) 이 설치되는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 분리수단은 터빈 발전기 (10) 의 축선에 직교하여 향하는 적층 분리 코어 (16,17) 및 이들 적층 분리 코어 (16,17) 사이에서 터빈 발전기 (10) 의 축선에 수직하여 향하는 디스턴스 웨브 (48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 유출로 (15) 는 외측쪽으로 증가하는 통로 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 고정자 (12) 의 유출로 (15) 사이에는 외측으로부터 내측으로 고정자 (12) 냉각용의 냉각매체가 유입되도록한 반경방향 유입 슬릿 (18) 이 설치되고, 고정자 요크 (13) 에는 보어 (34,35) 가 설치되고, 고정자 투스에는 냉각로 (36,37) 가 설치되며, 상기 유입 슬릿 (18) 및 유출로 (15) 에 직교하여 진행하는 이들 보어 (34,35) 및 냉각로 (36,37) 는, 각각의 경우, 인접한 유입 슬릿 (18) 및 유출로 (15)를 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유출로 (15) 의 내측에 분리수단 (16,17; 48,49) 이 설치되고, 이 분리수단 (16,17; 48,49) 은 상기 회전자 (11) 로부터 나와서 상기 유출로 (15)를 통해 외향하는 가열된 냉각매체와 상기 고정자 (12) 와의 접촉을 방지하고 또한 터빈 발전기 (10) 의 축선에 직교하여 향하는 적층 분리 코어 (16,17)를 포함하고, 이들 적층 분리 코어 (16,17) 는 고정자 (12) 의 벽으로부터 거리를 두고 있으며, 또한 자신들과 상기 벽 사이에는 냉각 슬릿 (15a,b)을 형성하며, 고정자 요크 (13) 의 상기 보어 (34,35) 및 고정자 투스의 상기 냉각로 (36,37) 는 각각의 경우 상기 유출로 (15) 에 대면하는 그들의 단부에서 상기 냉각 슬릿 (15a,b)을 유도하는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 냉각 슬릿 (15a,b) 및 유입 슬릿 (18) 은 축선에 가까운 그들의 단부에서 예비 고정자 슬롯 (38) 에 연결되고, 이들 예비 고정자 슬롯 (38) 은 차폐수단 (44) 에 의해 상기 공기 틈새 (14) 로부터 바로 폐쇄되고 또한 냉각매체 흐름용의 냉각로를 형성하고, 상기 유입 슬릿 (18) 은 각각의 경우 제 1 삽입편 (39) 에 의해 공기 틈새 (14) 쪽으로 바로 폐쇄되고, 각 유출로 (15) 의 냉각 슬릿 (15a,b) 은, 가장자리가 내측으로 라운딩되어 있는 개구 직사각형 형상을 갖는 제 2 삽입편 (40) 에 의해 공기 틈새 (14) 쪽으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 유출로 (15) 의 적층 분리 코어 (16,17) 는, 인접한 고정자 슬롯 사이에서 상기 냉각 슬릿 (15a,b)을 측면으로 한정하는 제 1 디스턴스 웨브 (49) 에 의해 고정자 (12) 의 벽으로부터 거리를 두고 유지되며, 유입 슬릿 (18) 에는, 인접한 고정자 슬롯 사이에서 상기 유입 슬릿 (18)을 측면으로 한정하는 제 2 디스턴스 웨브 (41) 가 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 디스턴스 웨브 (49 및 41 각각) 에는, 인접한 예비 고정자 슬롯 (38) 에 상기 유출로 (15) 및 유입 슬릿 (18) 이 연결되도록한 개구 (50 및 46) 가 설치된 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 차폐수단은, 예비 고정자 슬롯 (38) 에 돌출하여 상기 예비 고정자 슬롯 (38) 에서의 흐름 단면을 감소시키는 변위 몸체부 (44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  10. 제 6 항 내지 제 8 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 적층 분리 코어 (16,17) 에는 흐름을 균일하게 하기 위한 개구 (51) 가 설치된 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
  11. 제 6 항 내지 제 8 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 적층 분리 코어 (16,17) 는 고정자 와인딩 (32,32a) 의 컨덕터 (53) 영역에서 컨덕터 (53) 진행용의 슬롯을 갖고, 이 슬롯의 폭은, 냉각매체의 순환용 슬릿 (52) 이 상기 컨덕터 (53) 와 상기 적층 분리 코어 (16,17) 사이에 자유롭게 남도록 선택되는 것을 특징으로 하는 터빈 발전기.
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