DE69923799T2

DE69923799T2 - Dynamoelektrische maschine

Info

Publication number: DE69923799T2
Application number: DE69923799T
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Hitachi-shi IDE; Kenichi Hitachi-shi HATTORI; Akiyoshi Hitachi-shi KOMURA; Mitsunori Hitachi-shi YAMASHINA; Tadashi Hitachi-shi SONOBE; Akitomi Hitachi-shi SENBA; Junji Hitachi-shi SATO; Ryoichi Hitachi-shi SHIOBARA
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2019-09-04
Also published as: WO2001018943A1; EP1220424A4; US6724107B1; DE69923799D1; US6936939B2; EP1220424A1; JP3332039B2; US20040189110A1; EP1220424B1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Elektro-Rotationsmaschine, in der ein Kühler zum Kühlen eines Kühlmittels vorhanden ist.
Hintergrundbildende Technik
Eine Elektro-Rotationsmaschine, aus der ein Kühler zum Kühlen eines Kühlmittels vorhanden ist, ist z.B. aus den japanischen Patentoffenlegungen Nr. Hei 7-177705 und Hei 10-146022 bekannt. Die in diesen Dokumenten beschriebene Elektro-Rotationsmaschine ist so konfiguriert, dass ein Raum zwischen einem Ständergehäuse und einem Ständereisenkern in eine Niedertemperatur-Gaskammer, in die ein Kühlmittel auf niedriger Temperatur geliefert wird, und eine Hochtemperatur-Gaskammer, in die das erwärmte Kühlmittel strömt, unterteilt ist und mehrere in der axialen Richtung verteilte Kühler in einer Sockelvertiefung unter der Elektro-Rotationsmaschine vorhanden sind, wobei das durch die mehreren Kühler gekühlte und durch einen Ventilationslüfter angetriebene Kühlmittel in Wärmequellen wie einen Eisenkern und Spulen über die Niedertemperatur-Gaskammer eingeleitet wird und das zum Kühlen der Wärmequellen verwendete Kühlmittel über die Hochtemperatur-Gaskammer in die Kühler eingeleitet wird.
Bei der oben beschriebenen Elektro-Rotationsmaschine besteht jedoch ein Problem. Da das Kühlmittel, das durch eine oder zwei oder mehrere der Wärmequellen geströmt ist, in einen Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns eingeleitet wird, steigt die Temperatur desselben an, bevor es den Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns erreicht. Demgemäß wird bei der oben beschriebenen Elektro-Rotationsmaschine, wenn eine von den Wärmequellen, mit dem Eisenkern und Wicklungen erzeugte thermische Belastung bei einer Vergrößerung der Erzeugungskapazität oder eines Dichteverlusts groß wird, der Kühleffekt des in den Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns eingeleiteten Kühlmittels deutlich beeinträchtigt. Im Ergebnis besteht bei der oben beschriebenen Elektro-Rotationsmaschine die Möglichkeit, dass in einem Spalt zwischen dem Ständereisenkern und ei nem Läufereisenkern eine örtliche Wärmeerzeugung auftritt, was den thermischen Schwingungshub des Läufers aufgrund ungleichmäßiger Wärmeausdehnung desselben in der axialen Richtung vergrößert.
Um das oben angegebene Problem zu lösen, kann ein Verfahren in Betracht gezogen werden, bei dem die Menge des Kühlmittels erhöht wird oder die Verteilung der Mengen von Kühlmittelkomponenten, die jeweiligen Ventilationskanälen zugeführt werden, dadurch optimiert wird, dass der Ventilationswiderstand eingestellt wird; jedoch werden, gemäß dem ersteren Verfahren, die Ventilationsverluste des Kühlmittels, wie sie beim Antreiben desselben durch den Lüfter hervorgerufen werden, größer, so dass der Gesamtverlust im Kühlmittel zunimmt; und gemäß dem letzteren Verfahren ist es schwierig, die den jeweiligen Ventilationskanälen zugeführten Kühlmittelkomponenten zum optimieren, da der Ventilationswiderstand eingestellt werden muss, während im begrenzten Raum die gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften erfüllt werden müssen.
JP-A-60-162432 offenbart eine Elektro-Rotationsmaschine mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des vorliegenden Anspruchs 1.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Elektro-Rotationsmaschine zu schaffen, bei der die axiale Verteilung des Temperaturanstiegs in der Maschine ausnivelliert werden kann. Diese Aufgabe ist durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 5 gelöst. Die Unteransprüche betreffen zugehörige bevorzugte Modifizierungen.
Das Grundmerkmal der Erfindung besteht im Zuführen eines ausreichend gekühlten Kühlmittels zum Mittelbereich in der axialen Richtung eines Eisenkerns mit der größten Entfernung von beiden axialen Enden desselben. Um das Merkmal der Erfindung zu realisieren, sind in der axialen Richtung zwischen einem Ständergehäuse und einem Ständereisenkern mehrere Ventilationskanäle vorhanden, und Kühler sind zumindest in denjenigen, in Verbindung mit dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns, der mehreren in der axialen Richtung ausgebildeten Ventilationskanäle vorhanden, wobei das durch einen Booster angetriebene Kühlmittel durch die Kühler gekühlt wird und in der Richtung von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Eisenkerns über die Ventilationskanäle, die mit dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns in Verbindung stehen, zu diesem Mittelbe reich in der axialen Richtung des Eisenkerns strömen kann.
Wenn eine geradzahlige Anzahl von Ventilationskanälen vorhanden ist, bilden die zwei Ventilationskanäle, die an der zentralen Seite liegen, diejenigen Ventilationskanäle, die mit dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns in Verbindung stehen. Wenn eine ungerade Anzahl von Ventilationskanälen vorhanden ist, bildet derjenige Ventilationskanal, der in der Mitte zwischen den axialen Enden des Eisenkerns liegt, den Ventilationskanal, der mit dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns in Verbindung steht. Die Anzahl der Ventilationskanäle hängt vom Leistungsvermögen der Elektro-Rotationsmaschine ab. Z.B. sind bei einem Generator mit einer Erzeugungskapazität der 100 MW-Klasse mindestens drei Ventilationskanäle vorhanden, und bei einem Generator mit einer Erzeugungskapazität der 350 MW-Klasse oder mehr ist eine Anzahl von 7 bis 10 oder mehr Ventilationskanälen vorhanden.
Gemäß dem obigen Merkmal der Erfindung kann ein Nivellierungseffekt für die axiale Verteilung des Temperaturanstiegs in der Maschine erzielt werden. Insbesondere ist das obige Merkmal bei einer Elektro-Rotationsmaschine effektiv, bei der die axiale Länge gering ist und Luft als Kühlmittel verwendet wird, z.B. bei einem luftgekühlten Generator mit großer Kapazität. Luft, die größere Viskosität als Wasserstoff zeigt, zeigt bei ihrer Strömung im Generator einen hohen Ventilationswiderstand, was einen Temperaturanstieg verursacht. Je größer der Ventilationsweg der Luft ist, desto größer ist der Ventilationswiderstand. Im Ergebnis wird bei einem Generator mit größerer axialer Länge und größerer Kapazität der Temperaturanstieg der Luft deutlich größer, und die Menge der in den Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns gelieferten Luft wird kleiner.
Demgemäß wird eine kleine Luftmenge, deren Temperatur erhöht ist, an den Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns geliefert, der von den beiden axialen Enden des Eisenkerns am Weitesten entfernt ist, mit dem Ergebnis, dass zwischen jedem der axialen Enden des Eisenkerns und dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns eine Temperaturdifferenz auftritt. Gemäß der Erfindung, mit der ein ausreichend gekühltes Kühlmittel an den Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns geliefert werden kann, ist es jedoch möglich, einen Temperaturanstieg im Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns auf einen zulässigen Wert oder weniger herabzudrücken und demgemäß die axiale Verteilung des Temperaturanstiegs in der Maschine auszunivellieren.
Das Ausnivellieren der axialen Verteilung des Temperaturanstiegs in der Maschine bedeutet, dass der Temperaturanstieg im Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns auf einen zulässigen Wert oder weniger heruntergedrückt wird, um die Temperaturdifferenz zwischen jedem der axialen Enden des Eisenkerns und dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Eisenkerns zu verringern. Demgemäß existiert eine Variation der axialen Verteilung des Temperaturanstiegs der Maschine.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, mit teilweise weggeschnittenen Teilen, die das äußere Aussehen und die Innenkonfiguration eines Turbinengenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht, gesehen in der durch einen Pfeil II in der 1 gekennzeichneten Richtung, die die äußere Konfiguration des Turbinengenerators zeigt;
3 ist eine Draufsicht, gesehen in der durch einen Pfeil III in der 2 gekennzeichneten Richtung, die die äußere Konfiguration des Turbinengenerators zeigt;
4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in der 1, die den Innenaufbau eines unter einer Welle liegenden Teils des Turbinengenerators zeigt;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die die äußere Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einem ersten, für das Verständnis der Erfindung nützlichen Beispiel zeigt;
6 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VI-VI in der 5, die den Innenaufbau eines über einer Welle des Turbinengenerators liegenden Teils zeigt;
7 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines über einer Welle liegenden Teils eines Turbinengenerators gemäß einem zweiten, für das Verständnis der Erfindung nützlichen Beispiel zeigt;
8 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines über einer Welle liegenden Teils eines Turbinengenerators gemäß einem dritten, für das Verständnis der Erfindung nützlichen Beispiel zeigt;
9 ist eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines unter einer Welle liegenden Teils eines Turbinengenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
10 ist eine Vorderansicht, die die äußere Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 ist eine Seitenansicht, gesehen in der durch einen Pfeil XI in der 10 gekennzeichneten Richtung, die die Außenkonfiguration des Turbinengenerators zeigt;
12 ist eine geschnittene Draufsicht entlang einer Linie XII-XII in der 11, die die Innenkonfiguration des Turbinengenerators zeigt;
13 ist eine Schnittansicht, die die Innenkonfiguration eines unter einer Welle liegenden Teils eines Turbinengenerators gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
14 ist eine Schnittansicht, die die Innenkonfiguration eines unter einer Welle liegenden Teils eines Turbinengenerators gemäß einem fünften, für das Verständnis der Erfindung nützlichen Beispiel zeigt.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung und für das Verständnis derselben nützliche Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Die 1 bis 4 zeigen die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Turbinengenerator dieser Ausführungsform ist vom umschlossenen Typ (oder vom vollständig geschlossenen Typ), bei dem die Innenseite des Generators durch ein in ihm eingeschlossenes Kühlmittel gekühlt wird. In diesen Figuren kennzeichnet die Bezugszahl 1 ein Ständergehäuse. Innerhalb des Ständergehäuses 1 ist ein zylindrischer Ständereisenkern 2 vorhanden. An einem Innenumfangsabschnitt des Ständereisenkerns 2 sind mehrere Schlitze 3, die sich kontinuierlich in der axialen Richtung erstrecken, auf solche Weise vorhanden, dass sie sich in der Umfangsrichtung erstrecken. In den Schlitzen 3 sind Ständerwicklungen 4 eingeschlossen. Mehrere Ventilationsleitungen 5, die sich kontinuierlich in der radialen Richtung erstrecken, sind im Ständereisenkern 2 auf solche Weise ausgebildet, dass sie in der axialen Richtung mit gleichem Intervall voneinander beabstandet sind.
An der Innenumfangsseite des Ständereisenkerns ist ein Läufereisenkern 7 mit einem Luftspalt 6 zwischen ihm und dem Ständereisenkern 2 vorhanden. In einem Außenumfangsabschnitt des Läufereisenkerns 7 sind mehrere Schlitze (nicht dargestellt), die sich kontinuierlich in der axialen Richtung erstrecken, auf solche Weise ausgebildet, dass sie sich in der Umfangsrichtung erstrecken. In den Schlitzen des Läufereisenkerns 7 sind Läuferwicklungen (nicht dargestellt) eingeschlossen. An den beiden Enden des Läufereisenkerns 7 sind zylindrische Festhalteringe 8 zum Andrücken beider Enden der Läuferwicklungen vorhanden. Integral mit dem Läufereisenkern 7 ist eine Welle 9 auf solche Weise vorhanden, dass sie sich in der axialen Richtung entlang der Mittelachse des Läufereisenkerns 7 erstreckt.
An den beiden axialen Enden des Ständereisenkerns 1 sind ringförmige Endschellen 10 vorhanden, die als Anschlagselemente wirken. An der Innenumfangsseite jeder Endschelle 10 ist eine Lagervorrichtung 11 zum drehbaren Lagern der Welle 9 vorhanden. An einem Ende (außerhalb der Lagervorrichtung 11) der Welle 9 ist ein Stromsammler 12 zum Liefern von Energie an die Läuferwicklungen während der Drehung vorhanden. Der Stromsammler 12 ist so konfiguriert, dass er die Ständerseite dadurch mit der Läuferseite verbindet, dass er Kohlebürsten mit einem Stromsammlerring an einem Ende (außerhalb der Lagervorrichtung 11) der Welle 9 in Presskontakt bringt. Am anderen Ende (außerhalb der Lagervorrichtung 11) der Welle 9 ist ein mit einer Turbine als Rotationsquelle des Generators verbundener Verbindungsabschnitt vorhanden.
An den beiden Enden (innerhalb der Lagervorrichtungen 11) der Welle 9 sind Lüfter 13 zum Antreiben eines im Generator eingeschlossenen Kühlmittels und zum Umwälzen desselben in ihm vorhanden. Während bei dieser Ausführungsform die Lüfter 13 als Booster zum Antreiben eines Kühlmittels verwendet werden, können andere Typen von Boostern verwendet werden. Die an den beiden Enden (außerhalb der Lagervorrichtung 11) der Welle 9 vorhandenen Lüfter 13 sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie 14. Die Mittellinie 14 ist eine Symmetrielinie, die die Welle 9 rechtwinklig an einer solchen Position schneidet, dass sie den Weg zwischen den Endschellen 10 in gleicher Weise in zwei rechts-links-symmetrische Teile unterteilt.
An der Oberseite des Ständergehäuses 1 sind Anschlüsse 15 für drei Phasen in solcher Weise vorhanden, dass sie von ihm nach oben vorstehen. Die Anschlüsse 15 werden dazu verwendet, den Ständerwicklungen 4, die elektrisch mit ihnen verbunden sind, erzeugte Leistung zu entnehmen. An der Vorderseite des Ständergehäuses 1 sind an zwei Positionen sowie an der Rückseite desselben an zwei Positionen Hebehilfsmittel 16 vorhanden. Wenn der Generatorhauptkörper z.B. in einer Sockelvertiefung 17 installiert wird, wird er über an den Hebehilfsmitteln 16 befestigte Seile durch einen Kran angehoben.
Zwischen dem Ständergehäuse 1 und dem Ständereisenkern 2 sind Ventilationskanäle 18a bis 18g, die sich kontinuierlich in der Umfangsrichtung erstrecken, parallel zueinander in der axialen Richtung vorhanden. Die Ventilationskanäle 18a bis 18g sind durch mehrere ringförmige Trennplatten 19 zum Unterteilen eines Raums zwischen dem Ständergehäuse 1 und dem Ständereisenkern 2 in der axialen Richtung, der Innenfläche des Ständergehäuses 1 und der Außenumfangsfläche des Ständereisenkerns 2 vorhanden, und sie stehen mit den Ventilationsleitungen 5 in Verbindung. Die Ventilationskanäle 18a bis 18g sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14.
Sich in der axialen Richtung erstreckende Ventilationsleitungen 22a bis 22c sind an der Rückseite des Ständergehäuses 1 parallel zueinander in der Richtung orthogonal zur axialen Richtung vorhanden. Die Ventilationskanäle 22a und 22c bilden Ventilationskanäle 20, die sich kontinuierlich in der axialen Richtung erstrecken. Die Ventilationskanäle 20 stehen mit den Ventilationskanäle 18b, 18d und 18f in Verbindung. Die Ventilationsleitungen 22b bilden einen Ventilationskanal 21, der sich kontinuierlich in der axialen Richtung erstreckt. Der Ventilationskanal 21 steht mit den Ventilationskanälen 18a, 18c, 18e und 18g in Verbindung.
Zwischen dem Ständereisenkern 2 und den Endschellen 10 sind Ventilationskanäle 23 bis 26 vorhanden, die sich kontinuierlich in der radialen Richtung erstrecken. Die Ventilationskanäle 23 bis 26 sind durch Unterteilen eines Raums zwischen dem Ständereisenkern 2 und der Endschelle 10 durch ringförmige Trennebenen 27, die der Außenumfangsseite des Lüfters 13 zugewandt sind, gebildet. Die Ventilationskanäle 23 und 24, von denen jeder die Aus lassseite des Lüfters 13 mit dem Ventilationskanal 20 verbindet, sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14. Die Ventilationskanäle 25 und 26, von denen jeder die Saugseite des Lüfters 13 mit dem Ventilationskanal 21 verbindet, sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14.
Jeder der Ventilationskanäle 18a bis 18g ist mit einem Kühler 28 zum Kühlen eines im Generator eingeschlossenen Kühlmittels versehen. Die Kühler 28a bis 28g sind auf solche Weise unter dem Generator angeordnet, dass sie in der axialen Richtung in einer Reihe ausgerichtet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kühler 28a bis 28g im oberen Teil des Generators angeordnet sein können. Die Kühler 28a bis 28g sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14. Mit jedem der Kühler 28a bis 28g sind eine Pipeleitung 29 zum Liefern von Kühlwasser sowie eine Pipeleitung 30 zum Auslassen von Kühlwasser verbunden. Die Kühler 28a bis 28g sind hinsichtlich der Kühlkapazität einander gleich, jedoch sind sie abhängig von der Größe des Ventilationskanals 18, an dem der Kühler vorhanden ist, hinsichtlich der Außengröße verschieden voneinander. Bei dieser Ausführungsform ist, da die axiale Weite jedes der Ventilationskanäle 18b und 18f kleiner als diejenige jedes der restlichen Ventilationskanäle ist, die axiale Weite jedes der Kühler 28b und 28f kleiner als die jedes der restlichen Kühler.
Im Generator sind mehrere Ventilationskreisläufe ausgebildet, die durch die oben beschriebenen Ventilationskanäle konfiguriert sind. Ein erster Ventilationskreislauf 29, ein zweiter Ventilationskreislauf 30 und ein dritter Ventilationskreislauf 31 sind an einer Seite (linke Seite in der 4) der Mittellinie 14 ausgebildet, und in ähnlicher Weise sind drei Ventilationskreisläufe auf der anderen Seite (rechte Seite in der 4) der Mittellinie 14 ausgebildet. Die drei auf der einen Seite der Mittellinie 14 ausgebildeten Ventilationskreisläufe sind rechts-links-symmetrisch zu den drei Ventilationskreisläufen, die auf der anderen Seite der Mittellinie 14 ausgebildet sind. Ferner sind die Strömung eines Kühlmittels und die Temperaturanstiegscharakteristik auf einer Seite der Mittellinie 14 rechtslinks-symmetrisch zu denen auf der anderen Seite der Mittellinie 14. Daher werden unten die Konfiguration der Ventilationskreisläufe und die Strömung eines Kühlmittels auf einer Seite der Mittellinie 14 beschrieben.
Der erste Ventilationskreislauf 29 ist ein geschlossener Kreislauf, der in der 4 durch einen massiven Pfeil gekennzeichnet ist und der sich von der Auslassseite des Lüfters 13 über den Luftspalt 6 zum Ventilationskanal 5 erstreckt, wobei er sich von diesem über den Ventilationskanal 18a weiter zum Kühler 28a erstreckt und er sich von diesem über die Ventilationskanäle 21 und 25 zur Saugseite des Lüfters 13 erstreckt. Im ersten Ventilationskreislauf 29 sind Wärmequellen, die Wärme an die Ventilationskanäle 18a, den Luftspalt 6 und die Ventilationsleitung 5 abgeben, in Reihe mit dem Kühler 28a verbunden. Die Wärmequelle, die Wärme an den Luftspalt 6 und den Ventilationskanal 18a abgibt, ist der Eisenverluste erzeugende Ständereisenkern 2, und die Wärmequellen, die Wärme an die Ventilationsleitung 5 abgeben, sind der Eisenverluste erzeugende Ständereisenkern 2 und die Kupferverluste erzeugenden Ständerwicklungen 4.
Der zweite Ventilationskreislauf 30 ist ein geschlossener Kreislauf, der in der 4 durch einen gestrichelten Pfeil gekennzeichnet ist und der sich von der Auslassseite des Lüfters 13 über den Ventilationskanal 23 zum Kühler 28b erstreckt und sich weiter von diesem über den Ventilationskanal 18b, die Ventilationsleitung 5, den Luftspalt 6, den Ventilationskanal 5 und den Ventilationskanal 18c zum Kühler 28c erstreckt, und der sich von diesem über die Ventilationskanäle 21 und 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13 erstreckt. Im zweiten Ventilationskreislauf 30 sind Wärmequellen und die Kühler abwechselnd der Reihe nach angeordnet, und genauer gesagt, sind die Wärme an den Ventilationskanal 23 abgebenden Wärmequellen, der Kühler 28b, die Wärme an die Ventilationskanäle 18b und 18c, den Luftspalt 6 und die Ventilationsleitung 5 abgebenden Wärmequellen sowie der Kühler 18c in dieser Reihenfolge angeordnet. Die Wärme an den Luftspalt 6 und die Ventilationskanäle 18b und 18c abgebende Wärmequelle ist der Eisenverluste erzeugende Ständereisenkern 2, und die Wärme an die Ventilationsleitung 5 und den Ventilationskanal 23 abgebenden Wärmequellen sind der Eisenverluste erzeugende Ständereisenkern 2 und die Kupferverluste erzeugenden Ständerwicklungen 4.
Der dritte Ventilationskreislauf 31 ist ein geschlossener Kreislauf, der in der 4 durch einen gestrichelten Pfeil gekennzeichnet ist und der sich von der Auslassseite des Lüfters 13 über den Ventilationskanal 23 zum Kühler 28d erstreckt, von diesem über den Ventilationskanal 18d, die Ventilationsleitung 5, den Luftspalt 6, die Ventilationsleitung 5 und den Ventilationskanal 18c zum Kühler 28c erstreckt, und der sich von diesem über die Ventilationskanäle 21 und 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13 erstreckt. Im dritten Ventilationskreislauf 31 sind Wärmequellen und die Kühler abwechselnd der Reihe nach angeordnet, und genauer gesagt, sind die Wärme an den Ventilationskanal 23 abgebenden Wärmequellen, der Kühler 28d, die Wärme an die Ventilationskanäle 18d und 18c, den Luftspalt 6 und die Ventilationsleitung 5 abgebenden Wärmequellen sowie der Kühler 28c in dieser Reihenfolge der Reihe nach angeordnet. Die Wärme an den Luftspalt 6 und die Ventilationskanäle 18d und 18c abgebende Wärmequelle ist der Eisenverluste erzeugende Ständereisenkern, und die an die Ventilationsleitung 5 und den Ventilationskanal 23 abgebenden Wärmequellen sind der Eisenverluste erzeugende Ständereisenkern 2 und die Kupferverluste erzeugenden Ständerwicklungen 4.
Nachfolgend wird die Strömung des Kühlmittels beschrieben. Das im Generator eingeschlossene Kühlmittel, das durch die Drehung der Welle 9 angetrieben wird, strömt von der Auslassseite des Lüfters 13 zu jedem Ventilationskreislauf. Im Ventilationskreislauf 29 strömt das durch den Lüfter 13 angetriebene Kühlmittel axial im Luftspalt 6 zur mit dem Ventilationskanal 18a verbundenen Ventilationsleitung 5. Das Kühlmittel, das die mit dem Ventilationskanal 18a verbundene Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 und den Ständerwicklungen 4. Das Kühlmittel, das den Ventilationskanal 18a erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und es strömt in den Ventilationskanal 18a zum Kühler 28a. Das Kühlmittel, das den Kühler 28a erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und es strömt von diesem über die Ventilationskanäle 21 und 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13.
Im zweiten Ventilationskreislauf 30 strömt das durch den Lüfter 13 angetriebene Kühlmittel radial im Ventilationskanal 23 zum Ventilationskanal 20, während es den Endabschnitt des Ständereisenkerns 2 und die Wicklungsendabschnitte der Ständerwicklungen 4 kühlt. Das Kühlmittel, das den Ventilationskanal 20 erreicht hat, strömt axial in diesem zum Kühler 28b. Das Kühlmittel, das den Kühler 28b erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und es strömt im Ventilationskanal 18b in der Umfangsrichtung, während es den Außenumfangsabschnitt des Ständereisenkerns 2 kühlt und die mit dem Ventilationskanal 18b in Verbindung stehende Ventilationsleitung 5 erreicht. Das Kühlmittel, das die mit dem Ventilationskanal 18b in Verbindung stehende Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Luftspalt 5, während es die Innenseite des Ständereisenkerns 2 und der Ständerwicklungen 4 kühlt.
Das Kühlmittel, das den Luftspalt 6 erreicht hat, strömt in diesem axial zur mit dem Ventilationskanal 18c verbundenen Ventilationsleitung 5, wäh rend es die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt. Das Kühlmittel, das die mit dem Ventilationskanal 18c in Verbindung stehende Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Inneumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Ventilationskanal 18c, während es das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Das Kühlmittel, das den Ventilationskanal 18c erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und es strömt im Ventilationskanal 18c zum Kühler 28c. Das Kühlmittel, das den Kühler 28c erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und es strömt von ihm über die Ventilationskanäle 21 und 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13.
Im dritten Ventilationskreislauf 31 strömt das durch den Lüfter 13 angetriebene Kühlmittel radial im Ventilationskanal 23 zum Ventilationskanal 20, während es den Endabschnitt des Ständereisenkerns 2 und die Wicklungsendabschnitte der Ständerwicklungen 4 kühlt. Das Kühlmittel, das den Ventilationskanal 20 erreicht hat, strömt axial in diesem zum Kühler 28d. Das Kühlmittel, das den Kühler 28d erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und es strömt im Ventilationskanal 18d in der Umfangsrichtung, während es die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt und die mit dem Ventilationskanal 18d in Verbindung stehende Ventilationsleitung 5 erreicht. Das Kühlmittel, das die mit dem Ventilationskanal 18d in Verbindung stehende Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Luftspalt 6, während es das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt.
Das Kühlmittel, das den Luftspalt 6 erreicht hat, strömt axial in diesem zur mit dem Ventilationskanal 18c in Verbindung stehenden Ventilationsleitung 5, während es die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt. Das Kühlmittel, das die mit dem Ventilationskanal 18c in Verbindung stehende Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Ventilationskanal 18c, während es das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Das Kühlmittel, das den Ventilationskanal 18c erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und es strömt im Ventilationskanal 18c zum Kühler 28c. Das Kühlmittel, das den Kühler 28c erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und es strömt von diesem über die Ventilationskanäle 21 und 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13.
Gemäß dieser Ausführungsform, die auf die oben beschriebene Weise konfigu riert ist, wird das durch den Lüfter 13 angetriebene Kühlmittel in den im Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 positionierten Ventilationskanal 18d eingeleitet, wobei es durch den Kühler 28d gekühlt wird, und es kann von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 strömen, damit das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 zugeführt werden kann.
Demgemäß kann der Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2, in dem die Tendenz besteht, dass die Temperatur des zugeführten Kühlmittels am höchsten wird und die Tendenz besteht, dass die Menge des zugeführten Kühlmittels am kleinsten wird, durch das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel gekühlt werden, und dadurch kann eine örtliche Wärmeerzeugung im Luftspalt 6 unterdrückt werden. Dies ermöglicht es, die axiale Verteilung des Temperaturanstiegs im Generator auszunivellieren und demgemäß den Wärmeschwingungshub des Rotors herunterzudrücken.
Erstes Beispiel
Die 5 und 6 zeigen die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einem ersten, für das Verständis der Erfindung nützlichen Beispiel. Der Turbinengenerator dieses Beispiels ist vom umschlossenen Typ (oder vollständig geschlossenen Typ), wie der Turbinengenerator der ersten Ausführungsform, jedoch mit kleinerer axialer Länge (oder kleinerer Erzeugunskapazität) als der Turbinengenerator der ersten Ausführungsform. Ferner ist der Turbinengenerator bei diesem Beispiel so konfiguriert, dass die Kühler 28 und die Ventilationskanäle 20 und 21, die bei der ersten Ausführungsform im unteren Teil des Generators vorhanden sind, nun in einem oberen Teil desselben vorhanden sind.
Ventilationskanäle 18a bis 18d, die sich kontinuierlich in der Umfangsrichtung erstrecken, sind zwischen einem Ständergehäuse 1 und einem Ständereisenkern 2 parallel zueinander in der axialen Richtung vorhanden. Die Ventilationskanäle 18b und 18c stehen mit einem Ventilationskanal 20 in Verbindung, und die Ventilationskanäle 18a und 18d stehen mit einem Ventilationskanal 21 in Verbindung. Kühler 28a und 28d sind auf solche Weise im Ventilationskanal 21 vorhanden, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie 14 sind, und Kühler 28b und 28c sind im Ventilationskanal 20 auf solche Weise vorhanden, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind. Die Kühler 28a bis 28d sind in der axialen Richtung in einer Reihe angeordnet.
Die Kühler 28b und 28c verfügen über geringere Größe, d.h. geringere Kühlkapazität, als die Kühler 28a und 28d. Ein Grund hierfür liegt darin, dass die Kühler 28b und 28c zum Kühlen eines Teils eines Kühlmittels verwendet werden, der durch die Kühler 28a und 28b gekühlt wurde, weswegen es ausreicht, dass die Kühler 28b und 28c über eine kleinere Kühlkapazität als die Kühler 28a und 28d verfügen. Dies ist hinsichtlich der Kühleffizienz von Vorteil. Ein anderer Grund besteht darin, dass, da der Ventilationskanal 20, in dem die Kühler 28b und 28c vorhanden sind, kleiner als der Ventilationskanal 21 ist, in dem die Kühler 28a und 28d vorhanden sind, die Größen der Kühler 28b und 28c kleiner als die der Kühler 28a und 28d sein müssen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kühler 28a und 28d im unteren Teil des Generators angeordnet sein können.
Die übrige Konfiguration bei diesem Beispiel ist dieselbe wie bei der ersten Ausführungsform, weswegen eine zugehörige überlappende Beschreibung weggelassen wird. Außerdem wird, da die Ventilationskanäle und die Kühler jeweils rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind und da auch die Strömung eines Kühlmittels und die Temperaturanstiegscharakteristik jeweils rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind, nachfolgend die Konfiguration einer Seite gegenüber der Mittellinie 14 beschrieben.
Nachfolgend wird die Strömung eines Kühlmittels beschrieben. Wenn sich ein Lüfter 13 gemeinsam mit der Drehung der Welle 19 dreht, wird ein im Generator eingeschlossenes Kühlmittel angetrieben, und es kann in jeweiligen Ventilationskanälen strömen. Das an der Auslassseite des Lüfters 13 ausgelassene Kühlmittel wird in eine Komponente seitens des Ventilationskanals 23 und eine andere Komponente seitens des Luftspalts 6 aufgeteilt. Die zur Seite des Luftspalts 6 abgezweigte Kühlmittelkomponente strömt in einem Luftspalt 6 zu einer mit dem Ventilationskanal 18a verbundenen Ventilationsleitung 5, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt.
Die Kühlmittelkomponente, die die mit dem Ventilationskanal 18a verbundene Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Ventilationskanal 18a, während sie das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 18a erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und sie strömt vom Ventilationskanal 18a über den Ventilationskanal 21 zum Kühler 28a. Die Kühlmittelkomponente, die den Kühler 28a erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt von ihm über den Ventilationskanal 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13.
Die zur Seite des Ventilationskanals 23 abgezweigte Kühlmittelkomponente strömt radial in einem Ventilationskanal 23 zum Ventilationskanal 20, während sie den Endabschnitt des Ständereisenkerns 2 und die Wicklungsendabschnitte der Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 20 erreicht hat, strömt axial in diesem zum Kühler 28b. Die Kühlmittelkomponente, die den Kühler 28b erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt von ihm zum Ventilationskanal 18b. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 18b erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und sie strömt im Ventilationskanal 18b zur mit diesem verbundenen Ventilationsleitung 5.
Die Kühlmittelkomponente, die die mit dem Ventilationskanal 18b verbundene Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Luftspalt 6, während sie das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Luftspalt 6 erreicht hat, strömt in diesem axial zur mit dem Ventilationskanal 18a verbundenen Ventilationsleitung 5, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die die mit dem Ventilationskanal 18a verbundene Ständereisenkern erreicht hat, strömt gemeinsam mit der oben beschriebenen Kühlmittelkomponente, die von der Auslassseite des Lüfters 13 auf die Seite des Luftspalts 6 abgezweigt wurde, in den Ventilationsleitungen 5.
Gemäß diesem Beispiel wird ein Teil des durch den Kühler 28a (oder 28d) gekühlten und durch den Lüfter 13 angetriebenen KÜhlmittels abgezweigt; außerdem wird die so abgezweigte Kühlmittelkomponente durch den Kühler 28b (oder 28c) gekühlt, wobei sie in den Ventilationskanal 18b (oder 18c) eingeleitet wird, der sich im Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 befindet, und sie kann von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 strömen, wodurch es möglich ist, das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel an den Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 zu liefern.
Im Ergebnis besteht bei diesem Beispiel die Tendenz, dass der Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2, in dem die Tendenz besteht, dass die Temperatur des zugeführten Kühlmittels am höchsten wird, und die Tendenz besteht, dass die Menge des zugeführten Kühlmittels am kleinsten wird, durch das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel gekühlt werden, so dass es möglich ist, eine örtliche Wärmeerzeugung im Luftspalt 6 zu unterdrücken und demgemäß die axiale Verteilung eines Temperaturanstiegs im Generator auszunivellieren.
(Zweites Beispiel)
Die 7 zeigt die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einem zweiten Beispiel. Dieses Beispiel ist eine Variation des ersten Beispiels, und es ist dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Turbinengenerators bei diesem Beispiel größer als die des Turbinengenerators beim ersten Beispiel ist. Zwischen einem Ständergehäuse 1 und einem Ständereisenkern 2 sind Ventilationskanäle 18a bis 18e, die sich in der Umfangsrichtung kontinuierlich erstrecken, parallel zueinander in der axialen Richtung vorhanden. Die Ventilationskanäle 18a, 18b, 18d und 18e stehen mit einem Ventilationskanal 21 in Verbindung, und der Ventilationskanal 18c steht mit einem Ventilationskanal 20 in Verbindung. Kühler 28a und 28c sind auf solche Weise im Ventilationskanal 21 vorhanden, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie 14 sind, und im Ventilations 20 ist in einem Verbindungsabschnitt in Verbindung mit dem Ventilationskanal 18c ein Kühler 28b vorhanden. Der Kühler 28b verfügt über geringere Größe oder Kühlkapazität als jeder der Kühler 28a und 28c.
Die andere Konfiguration dieses Beispiels ist dieselbe wie die des ersten Beispiels, weswegen eine zugehörige überlappende Beschreibung weggelassen wird. Außerdem wird, da die Ventilationskanäle und Kühler jeweils rechtslinks-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind, und auch da die Strömung eines Kühlmittels und die Temperaturanstiegscharakteristik jeweils rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind, nachfolgend die Konfiguration einer Seite gegenüber der Mittellinie 14 beschrieben.
Nachfolgend wird die Strömung eines Kühlmittels beschrieben. Wenn ein Lüfter 13 gemeinsam mit der Drehung einer Welle 9 gedreht wird, wird ein im Generator eingeschlossenes Kühlmittel angetrieben, und es kann in jeweilige Ventilationskanäle strömen. Das auf der Auslassseite des Lüfters 13 ausgelassene Kühlmittel wird in eine Komponente auf der Seite eines Ventilationskanals 23 und eine andere Komponente auf der Seite des Luftspalts 6 auf geteilt. Die zur Seite des Luftspalts 6 abgezweigte Kühlmittelkomponente schließt in diesem zu mit den Ventilationskanälen 18a und 18b verbundenen Ventilationsleitungen 5, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt.
Die Kühlmittelkomponente, die die mit den Ventilationskanälen 18a und 18b verbundenen Ventilationsleitungen 5 erreicht hat, strömt in diesen von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zu den Ventilationskanälen 18a und 18b, während sie das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die die Ventilationskanäle 18a und 18b erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und sie strömt von den Ventilationskanälen 18a und 18b über den Ventilationskanal 21 zum Kühler 28a. Die Kühlmittelkomponente, die den Kühler 28a erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt von ihm über einen Ventilationskanal 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13.
Die zur Seite des Ventilationskanals 23 abgezweigte Kühlmittelkomponente strömt in diesem radial zum Ventilationskanal 20, während sie den Endabschnitt des Ständereisenkerns 2 und die Wicklungsendabschnitte der Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 20 erreicht hat, strömt in diesem axial zum Kühler 28b. Die Kühlmittelkomponente, die den Kühler 28b erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt von ihm zum Ventilationskanal 18c. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 18c erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und sie strömt im Ventilationskanal 18c zur mit diesem verbundenen Ventilationsleitung 5.
Die Kühlmittelkomponente, die die mit dem Ventilationskanal 18c verbundene Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Luftspalt 6, während sie das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Luftspalt 6 erreicht hat, strömt in diesem axial zu den mit den Ventilationskanälen 18a und 18b verbundenen Ventilationsleitungen 5, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die die mit den Ventilationskanälen 18a und 18b verbundenen Ventilationsleitungen 5 erreicht hat, strömt in diesen gemeinsam mit der oben beschriebenen Kühlmittelkomponente, die von der Auslassseite des Lüfters 13 auf die Seite des Luftspalts 6 abgezweigt wurde.
Gemäß diesem Beispiel wird ein Teil des durch den Kühler 28a (oder 28c) gekühlten und durch den Lüfter 13 angetriebenen Kühlmittels abgezweigt; und die so abgezweigte Kühlmittelkomponente wird durch den Kühler 28c gekühlt, wobei sie in den im Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 positionierten Ventilationskanal 18c eingeleitet wird und von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 strömen kann. Demgemäß ist es möglich, das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel an den Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 zu liefern.
Im Ergebnis kann, gemäß diesem Beispiel, der Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2, in dem die Tendenz besteht, dass die Temperatur des zugeführten KÜhlmittels am höchsten ist, und die Tendenz besteht, dass die Menge des zugeführten Kühlmittels am kleinsten ist, durch das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel gekühlt werden, so dass es möglich ist, eine örtliche Wärmeerzeugung im Luftspalt 6 zu unterdrücken und demgemäß die axiale Verteilung des Temperaturanstiegs im Generator auszunivellieren.
(Drittes Beispiel)
Die 8 zeigt die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einem dritten Beispiel. Dieses Beispiel ist ein Kombinationsbeispiel zum ersten und zweiten Beispiel, und es ist dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Turbinengenerators bei diesem Beispiel noch länger als die des Turbinengenerators beim zweiten Beispiel ist. Zwischen einem Ständergehäuse 1 und einem Ständereisenkern 2 sind Ventilationskanäle 18a bis 18g, die sich in der Umfangsrichtung kontinuierlich erstrecken, parallel zueinander in der axialen Richtung vorhanden. Die Ventilationskanäle 18a, 18c, 18e und 18g stehen mit einem Ventilationskanal 21 in Verbindung, und der Ventilationskanal 18d steht mit einem Ventilationskanal 20 in Verbindung. Zwischen dem Ständergehäuse 1 und dem Ständereisenkern 2 sind ein Ventilationskanal 31 zum Verbinden eines Ventilationskanals 23 mit dem Ventilationskanal 18b sowie ein Ventilationskanal 32 zum Verbinden eines Ventilationskanals 24 mit dem Ventilationskanal 18f auf solche Weise vorhanden, dass sie rechtslinks-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind.
Im Ventilationskanal 21 sind Kühler 28a und 28e auf solche Weise vorhanden, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind. Ein Kühler 28c ist im Ventilationskanal 20 in einem mit dem Ventilationskanal 18d verbundenen Abschnitt vorhanden. Der Kühler 28c verfügt über eine kleinere Größe oder Kühlkapazität als jeder der Kühler 28a und 28e. Kühler 28b und 28d sind im Ventilationskanal 31 auf solche Weise vorhanden, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind. Die Kühler 28b und 28d verfügen jeweils über eine kleinere Größe oder Kühlkapazität als jeder der Kühler 28a und 28e.
Die übrige Konfiguration bei diesem Beispiel ist dieselbe wie die bei jedem der Beispiele 1 und 2, weswegen eine zugehörige überlappende Beschreibung weggelassen wird. Außerdem wird, da die Ventilationskanäle und Kühler jeweils rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind, und da auch die Strömung eines Kühlmittels und die Temperaturanstiegscharakteristik jeweils rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind, und die Konfiguration einer Seite gegenüber der Mittellinie 14 beschrieben.
Nachfolgend wird die Strömung eines Kühlmittels beschrieben. Wenn sich ein Lüfter 13 gemeinsam mit der Drehung einer Welle 9 dreht, wird ein im Generator eingeschlossenes Kühlmittel angetrieben, und es kann in jeweilige Ventilationskanäle strömen. Das auf der Auslassseite des Lüfters 13 ausgelassene Kühlmittel wird in eine Komponente seitens eines Ventilationskanals 23 und eine andere Komponente seitens eines Luftspalts 6 aufgeteilt. Die auf die Seite des Luftspalts 6 abgezweigte Kühlmittelkomponente strömt in diesem zu mit den Ventilationskanälen 18a und 18c verbundenen Ventilationsleitungen 5, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt.
Die Kühlmittelkomponente, die die mit den Ventilationskanälen 18a und 18c verbundenen Ventilationsleitungen 5 erreicht hat, strömt in diesen von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zu den Ventilationskanälen 18a und 18c, während sie das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die die Ventilationskanäle 18a und 18c erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und sie strömt von den Ventilationskanälen 18a und 18c über den Ventilationskanal 21 zum Kühler 28a. Die Kühlmittelkomponente, die den Kühler 28a erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt von ihm über einen Ventilationskanal 25 zur Ansaugseite des Lüfters 13.
Die zur Seite des Ventilationskanals 23 abgezweigte Kühlmittelkomponente strömt in diesem radial zu den Ventilationskanälen 20 und 31, während sie den Endabschnitt des Ständereisenkerns 2 und die Wicklungsendabschnitte der Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 20 erreicht hat, strömt in diesem axial zum Kühler 28c. Die Kühlmittelkomponente, die den Kühler 28c erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt von ihm zum Ventilationskanal 28d. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 18d erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und sie strömt im Ventilationskanal 18d zur mit diesem verbundenen Ventilationsleitung 5.
Die Kühlmittelkomponente, die die mit dem Ventilationskanal 18d verbundene Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Luftspalt 6, während sie das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Luftspalt 6 erreicht hat, strömt in diesem axial zu den mit den Ventilationskanälen 18a und 18c verbundenen Ventilationsleitungen 5, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die die mit den Ventilationskanälen 18a und 18c verbundenen Ventilationsleitungen 5 erreicht hat, strömt in diesen gemeinsam mit der oben beschriebenen Kühlmittelkomponente, die von der Auslassseite des Lüfters 13 zur Seite des Luftspalts 6 abgezweigt wurde.
Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 31 erreicht hat, strömt in diesem axial zum Kühler 28b. Die Kühlmittelkomponente, die den Kühler 28b erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt von ihm zum Ventilationskanal 18b. Die Kühlmittelkomponente, die den Ventilationskanal 18b erreicht hat, kühlt die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, und sie strömt im Ventilationskanal 18b zur mit diesem in Verbindung stehenden Ventilationsleitung 5.
Die Kühlmittelkomponente, die den mit dem Ventilationskanal 18b verbundene Ventilationsleitung 5 erreicht hat, strömt in dieser von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2, d.h. zum Luftspalt 6, während sie das Innere des Ständereisenkerns 2 und die Ständerwicklungen 4 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die den Luftspalt 6 erreicht hat, strömt in diesem axial zu den mit den Ventilationskanälen 18a und 18c verbundenen Ventilationsleitungen 5, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 kühlt. Die Kühlmittelkomponente, die die mit den Ventilationskanälen 18a und 18c verbundenen Ventilationsleitungen 5 erreicht hat, strömt in diesen gemeinsam mit der oben beschriebenen Kühlmittelkomponente, die von der Auslassseite des Lüfters 13 zur Seite des Luftspalts 6 abgezweigt wurde.
Gemäß diesem Beispiel wird ein Teil des durch den Kühler 28a (oder 28e) gekühlten und durch den Lüfter 13 angetriebenen Kühlmittels abgezweigt; außerdem wird die so abgezweigte Kühlmittelkomponente durch den Kühler 28c gekühlt, wobei sie in den Ventilationskanal 18d eingeleitet wird, der im Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 positioniert ist, und sie kann von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 strömen. Demgemäß ist es möglich, das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel dem Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 zuzuführen.
Im Ergebnis kann, gemäß diesem Beispiel, der Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2, in dem die Tendenz besteht, dass die Temperatur des zugeführten Kühlmittels am höchsten ist, und die Tendenz besteht, dass die Menge des zugeführten Kühlmittels am kleinsten ist, durch das durch den Kühler ausreichend gekühlte Kühlmittel gekühlt werden, so dass es möglich ist, eine örtliche Wärmeerzeugung im Luftspalt 6 zu unterdrücken und demgemäß die axiale Verteilung des Temperaturanstiegs im Generator auszunivellieren.
(Zweite Ausführungsform)
Die 9 zeigt die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist gegenüber der ersten Ausführungsform verbessert, die für den Fall effektiv ist, dass die axiale Länge eines Ständereisenkerns 2 größer wird. Bei dieser Ausführungsform ist das axiale Intervall zwischen zwei benachbarten im Ständereisenkern 2 vorhandenen Ventilationsleitungen 5 in einem ersten Ventilationskreislauf 29 auf einen großen Wert eingestellt, und es ist sowohl im zweiten als auch im dritten Ventilationskreislauf 30 und 31, mit größerem Ventilationsweg und thermischer Belastung als im ersten Ventilationskreislauf 10, auf einen kleinen Wert eingestellt. Die übrige Konfiguration ist dieselbe wie die bei der ersten Ausführungsform, weswegen eine zugehörige überlappende Beschreibung weggelassen wird.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es, da das axiale Intervall zwischen zwei benachbarten Ventilationsleitungen 5 zwischen den Ventilationskreisläufen 29, 30 und 31 differiert, möglich, die Menge eines im ersten Ventilationskreislauf 29, der näher am Lüfter 13 liegt und demgemäß über einen kürzeren Ventilationsweg verfügt, strömenden Kühlmittels kleiner zu machen und die Menge des sowohl im zweiten als auch im dritten Ventilationskreislauf 30 und 31 mit größerer Entfernung von einem Lüfter 13 und demgemäß größerem Ventilationsweg fließenden Kühlmittels größer zu machen und demgemäß den Kühleffekt für den Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 und dessen Nachbarschaft zu verbessern.
Ferner ist es bei dieser Ausführungsform, da das axiale Intervall zwischen zwei benachbarten Ventilationsleitungen 5 zwischen den Ventilationskreisläufen differiert, möglich, die Kühlfläche im Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 und dessen Nachbarschaft dadurch zu vergrößern, dass die ausgesetzte Fläche des Ständereisenkerns 2 und der Ständerwicklungen 4 im ersten Ventilationskreislauf 10 mit kleiner Wärmebelastung klein gemacht wird und die ausgesetzte Fläche des Ständereisenkerns 2 und der Ständerwicklungen 4 im zweiten und im dritten Ventilationskreislauf 20 und 31 mit großem Ventilationsweg und großer thermischer Belastung groß gemacht wird, um so den Kühleffekt im Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 und dessen Nachbarschaft weiter zu verbessern.
(Dritte Ausführungsform)
Die 10 bis 12 zeigen die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einer dritten Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist eine Variation der ersten Ausführungsform, bei der die Kühler 28 und die Ventilationskanäle 20 und 21 im unteren Teil des Generators der ersten Ausführungsform sowohl in einem vorderen Teil (Vorderseite) als auch einem hinteren Teil (Rückseite) des Generators vorhanden sind. Die in der vertikalen Richtung platzierten Kühler sind in der axialen Richtung an der Vorder- und der Rückseite des Generators auf solche Weise in einer Reihe angeordnet, dass sie gegenüber diesem vorspringen.
Ein in einem Ventilationskanal 18a vorhandener Kühler 28a, ein in einem Ventilationskanal 18c vorhandener Kühler 28c, ein in einem Ventilationskanal 18e vorhandener Kühler 28e sowie ein in einem Ventilationskanal 18g vorhandener Kühler 28g sind im vorderen Teil des Generators auf solche Weise angeordnet, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie 14 sind. Ein mit den Ventilationskanälen 18a, 18c, 18e und 18g verbundener Ventilationskanal 21 ist im vorderen Teil des Generators vorhanden.
Ein in einem Ventilationskanal 18b vorhandener Kühler 28b, ein in einem Ventilationskanal 18d vorhandener Kühler 28d sowie ein in einem Ventilationskanal 18f vorhandener Kühler 28f sind im hinteren Teil des Generators auf solche Weise angeordnet, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 14 sind. Im vorderen Teil des Generators ist ein mit den Ventilationskanälen 18b, 18d und 18e verbundener Ventilationskanal 20 vorhanden. Die übrige Konfiguration ist dieselbe wie die bei der ersten Ausführungsform, weswegen eine zugehörige überlappende Beschreibung weggelassen wird.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Kühler 28a, 28c, 28e und 28g auf einer Seite (vorderer Teil des Generators) eines Raums zwischen einem Ständergehäuse 1 und einem Ständereisenkern 2, einander in Bezug auf eine Welle 9 gegenüberstehend, angeordnet, und die Kühler 28b, 28d und 28f sind auf der anderen Seite (hinterer Teil des Generators) des Raums angeordnet. Demgemäß kann im ersten, zweiten und dritten Ventilationskreislauf 29, 30 und 31 im vorderen Teil des Generators ein Bereich ausgebildet werden, in dem ein Kühlmittel von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 strömt und dann durch die Kühler 28 läuft, und im hinteren Teil des Generators kann ein Bereich ausgebildet werden, in dem das Kühlmittel durch die Kühler 28 läuft und dann von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 2 strömt. Im Ergebnis ist es möglich, eine Schnittstelle der Ventilationskanäle, in denen das Kühlmittel strömt, zu beseitigen, und demgemäß kann der Ventilationswiderstand des Kühlmittels verringert werden. Dies ermöglicht es, die Menge des ausreichend gekühlten Kühlmittels, die an den Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 und dessen Nachbarschaft zu liefern ist, zu erhöhen und demgemäß den Kühleffekt für den Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 2 weiter zu verbessern.
Bei dieser Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung mittels eines Beispiels, bei dem die Kühler im vorderen und hinteren Teil des Generators vorhanden sind; jedoch kann derselbe Effekt selbst dann erzielt werden, wenn ein Beispiel verwendet wird, bei dem die Kühler im oberen und unteren Teil des Generators angeordnet sind.
(Vierte Ausführungsform)
Die 13 zeigt die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einer vierten Ausführungsform. Der Turbinengenerator dieser Ausführungsform ist von einem offenen Typ, bei dem seine Innenseite durch in ihn gesaugte Atmosphärenluft gekühlt wird. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 50 ein Ständergehäuse. Innerhalb des Ständergehäuses 50 ist ein zylindrischer Ständereisenkern 51 vorhanden. In einem Innenumfangsteil des Ständereisenkerns 51 sind mehrere Schlitze, die sich in der axialen Richtung kontinuierlich erstrecken, auf solche Weise vorhanden, dass sie sich in der Umfangsrichtung erstrecken. In den Schlitzen sind Ständerwicklungen 52 eingeschlossen. Mehrere Ventilationsleitungen 53, die sich in der radialen Richtung kontinuierlich erstrecken, sind im Ständereisenkern 51 auf solche Weise ausgebildet, dass sie mit gleichem Intervall in der axialen Richtung voneinander beabstandet sind.
An der Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 51 ist ein Läufereisenkern 55 mit einem Luftspalt 54 zwischen ihm und dem Ständereisenkern 51 vorhanden. In einem Außenumfangsabschnitt des Läufereisenkerns 55 sind mehrere Schlitze, die sich in der axialen Richtung kontinuierlich erstrecken, auf solche Weise ausgebildet, dass sie sich in der Umfangsrichtung erstrecken, und in den Schlitzen sind Läuferwicklungen eingeschlossen. An den beiden Enden des Läufereisenkerns 55 sind zylindrische Festhalteringe 56 zum Andrücken beider Enden der Läuferwicklungen vorhanden. Es ist eine Welle 57 einstückig mit dem Läufereisenkern 55 auf solche Weise vorhanden, dass sie sich in der axialen Richtung entlang der Mittelachse des Läufereisenkerns 55 erstreckt.
An den beiden axialen Enden des Ständergehäuses 50 sind ringförmige Endschellen 58 vorhanden, die als Anschlagselemente wirken. An der Innenumfangsseite jeder Endschelle 58 ist eine Lagervorrichtung zum drehbaren Lagern der Welle 57 vorhanden. An einem Ende (außerhalb der Lagervorrichtung) der Welle 57 ist ein Stromkollektor zum Liefern von Spannung an die Läuferwicklungen während der Drehung vorhanden. Am anderen Ende (außerhalb der Lagervorrichtung) der Welle 57 ist ein mit einer Turbine als Rotationsquelle des Generators verbundener Verbindungsabschnitt ausgebildet.
An den beiden Enden (innerhalb der Lagervorrichtungen) der Welle 57 sind Lüfter 59 zum Antreiben eines in den Generator und in ihm umgewälzten Kühlmittels vorhanden. Während bei dieser Ausführungsform die Lüfter 59 als Booster zum Antreiben eines Kühlmittels verwendet werden, können andere Boostertypen verwendet werden. Die an den beiden Enden (außerhalb der Lagervorrichtungen) der Welle 57 vorhandenen Lüfter 59 sind rechts-links-sym metrisch in Bezug auf eine Mittellinie 60. Die Mittellinie 60 ist eine Symmetrielinie, die die Welle 57 rechtwinklig an einer solchen Position schneidet, dass sie den Weg zwischen den Endschellen 58 in zwei rechts-links-symmetrische Teile unterteilt.
An der Innenumfangsseite jeder Endschelle 58 ist ein Luftansaugloch 61 zum Ansaugen von Atmosphärenluft in den Generator auf solche Weise vorhanden, dass es dem Lüfter 59 zugewandt ist. An der Außenumfangsseite jeder Endschelle 58 ist ein Luftauslassloch 62 zum Auslassen der in den Generator gesaugten Atmosphärenluft zur Außenseite des Generators vorhanden.
Zwischen dem Ständergehäuse 50 und dem Ständereisenkern 51 sind parallel zueinander in der axialen Richtung Ventilationskanäle 63a bis 63g vorhanden, die sich in der Umfangsrichtung kontinuierlich erstrecken. Die Ventilationskanäle 63a bis 63g sind durch mehrere ringförmige Trennplatten 64 zum Unterteilen eines Raums zwischen dem Ständergehäuse 50 und dem Ständereisenkern 51 in der axialen Richtung, der Innenfläche des Ständergehäuses 50 und der Außenumfangsfläche des Ständereisenkerns 51 vorhanden, und sie sind mit den Ventilationsleitungen 53 verbunden. Die Ventilationskanäle 63a bis 63g sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 60.
Ventilationskanäle 65 und 66, die sich in der radialen Richtung kontinuierlich erstrecken, sind zwischen dem Ständereisenkern 51 und der Endschelle 58 vorhanden. Die Ventilationskanäle 65 und 66 sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 60. Ventilationskanäle 67 und 68, die die Luftansauglöcher 61 mit den Lüftern 59 verbinden und sich in der axialen Richtung kontinuierlich erstrecken, sind zwischen den Endschellen 58 und den Lüftern 59 vorhanden. Die Ventilationskanäle 67 und 68 werden dadurch gebildet, dass Räume zwischen dem Ständereisenkern 51 und den Endschellen 58 durch zylindrische Trennplatten 69 unterteilt werden, und sie sind rechts-links-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 60.
Im unteren Teil des Generators ist ein Ventilationskanal 70 vorhanden, der die Ventilationskanäle 65 und 66 mit den Ventilationskanälen 63b, 63d und 63f verbindet und sich kontinuierlich in der axialen Richtung erstreckt. Auch ist im unteren Teil des Generators ein Ventilationskanal 71 vorhanden, der die Luftauslasslöcher 62 mit den Ventilationskanälen 63a, 63c, 63e und 63g verbindet und sich kontinuierlich in der axialen Richtung erstreckt.
In den Ventilationskanälen 63b, 63d und 63f sind Kühler 72 zum Kühlen des von der Außenseite des Generators angesaugten Kühlmittels vorhanden. Die Kühler 72a bis 72c sind im unteren Teil des Generators auf solche Weise angeordnet, dass sie in der axialen Richtung in einer Reihe ausgerichtet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kühler 72a bis 72c im oberen Teil des Generators angeordnet sein können. Die Kühler 72a bis 72c sind rechtslinks-symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 60. Eine Pipeleitung zum Zuführen von Kühlwasser sowie eine Pipeleitung zum Auslassen desselben sind mit jedem der Kühler 72a bis 72c verbunden. Die Kühler 72a bis 72c sind hinsichtlich der Kühlkapazität einander gleich.
Im Generator sind mehrere Ventilationskreisläufe ausgebildet, die die oben beschriebenen Ventilationskanäle enthalten. Ein erster Ventilationskreislauf 73, ein zweiter Ventilationskreislauf 74 und ein dritter Ventilationskreislauf 75 sind auf einer Seite (linke Seite in der 13) gegenüber der Mittellinie 60 ausgebildet, und in ähnlicher Weise sind drei Ventilationskreisläufe auf der anderen Seite (rechte Seite in der 13) gegenüber der Mittellinie 60 ausgebildet. Die drei auf der einen Seite der Mittellinie 60 ausgebildeten Ventilationskreisläufe sind rechts-links-symmetrisch zu den drei Ventilationskreisläufen, die auf der anderen Seite der Mittellinie 60 ausgebildet sind. Ferner sind die Strömung eines Kühlmittels und die Temperaturanstiegscharakteristik auf der einen Seite der Mittellinie 60 rechts-links-symmetrisch zu denen auf der anderen Seite der Mittellinie 60. Daher werden unten die Konfiguration der Ventilationskreisläufe und die Strömung eines Kühlmittels auf einer Seite der Mittellinie 60 beschrieben.
Der erste Ventilationskreislauf 73 ist ein offener Kreislauf, der in der 13 durch einen massiven Pfeil dargestellt ist und sich vom Luftansaugloch 61 über den Ventilationskanal 67 zum Lüfter 59 erstreckt und sich von diesem über den Luftspalt 54, die Ventilationsleitung 53, den Ventilationskanal 63a und den Ventilationskanal 71 weiter zum Luftauslassloch 62 erstreckt.
Der zweite Ventilationskreislauf 74 ist ein offener Kreislauf, der in der 13 durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt ist und sich vom Luftansaugloch 61 über den Ventilationskanal 67 zum Lüfter 59 erstreckt, sich von diesem über die Ventilationskanäle 65 und 70 weiter zum Kühler 72a erstreckt, und sich von diesem über den Ventilationskanal 63b, die Ventilationsleitung 53, den Luftspalt 54, die Ventilationsleitung 53 und die Ventilationskanäle 63c und 71 zum Luftauslassloch 62 erstreckt.
Der dritte Ventilationskreislauf 10 ist ein offener Kreislauf, der in der 13 durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt ist und sich vom Luftansaugloch 61 über den Ventilationskanal 67 zum Lüfter 59 erstreckt, sich von diesem über die Ventilationskanäle 65 und 70 weiter zum Kühler 72b erstreckt, und sich von diesem über den Ventilationskanal 63d, die Ventilationsleitung 53, den Luftspalt 54, die Ventilationsleitung 53 und die Ventilationskanäle 63c und 71 zum Luftauslassloch 62 erstreckt.
Machfolgend wird die Strömung eines Kühlmittels beschrieben. Zunächst erreicht Atmosphärenluft, die durch das Luftansaugloch 61 durch die Drehung des Lüfters 59 in den Generator gesaugt wird, über den Ventilationskanal 67 die Luftansaugseite des Lüfters 59. Die Atmosphärenluft wird durch den Lüfter 59 angetrieben, und sie kann von der Auslassseite desselben zu jeweiligen Ventilationskreisläufen strömen.
Im ersten Ventilationskreislauf 73 strömt die durch den Lüfter 59 angetriebene Atmosphärenluft axial im Luftspalt 54 zur mit dem Ventilationskanal 63a verbundenen Ventilationsleitung 53, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 51 kühlt. Die Atmosphärenluft, die die mit dem Ventilationskanal 63a verbundene Ventilationsleitung 53 erreicht hat, strömt in dieser von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, d.h. zum Ventilationskanal 63a, während sie das Innere des Ständereisenkerns 51 und die Ständerwicklungen 52 kühlt. Die Atmosphärenluft, die den Ventilationskanal 18a erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, und sie strömt vom Ventilationskanal 18a über den Ventilationskanal 71 zum Luftauslassloch 62.
Im zweiten Ventilationskreislauf 74 strömt die durch den Lüfter 59 angetriebene Atmosphärenluft radial im Ventilationskanal 65 zum Ventilationskanal 70, während sie den Endabschnitt des Ständereisenkerns 51 und die Wicklungsendabschnitte der Ständerwicklungen 52 kühlt. Die Atmosphärenluft, die den Ventilationskanal 70 erreicht hat, strömt in diesem axial zum Kühler 72a. Die Atmosphärenluft, die den Kühler 72a erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt im Ventilationskanal 63b in der Umfangsrichtung, während sie die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51 kühlt und die mit dem Ventilationskanal 63b verbundene Ventilationsleitung 53 erreicht.
Die Atmosphärenluft, die die mit dem Ventilationskanal 63b verbundene Ventilationsleitung 53 erreicht hat, strömt in dieser von der Innenumfangssei te zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, d.h. zum Luftspalt 54, während sie das Innere des Ständereisenkerns 51 und die Ständerwicklungen 52 kühlt. Die Atmosphärenluft, die den Luftspalt 54 erreicht hat, strömt in diesem zur mit dem Ventilationskanal 63c verbundenen Ventilationsleitung 53, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 51 kühlt.
Die Atmosphärenluft, die die mit dem Ventilationskanal 63c verbundene Ventilationsleitung 53 erreicht hat, strömt in dieser von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, d.h. zum Ventilationskanal 63c, während sie das Innere des Ständereisenkerns 51 und die Ständerwicklungen 52 kühlt. Die Atmosphärenluft, die den Ventilationskanal 63c erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, und sie strömt vom Ventilationskanal 63c über den Ventilationskanal 71 zum Luftauslassloch 62.
Im dritten Ventilationskreislauf 75 strömt die durch den Lüfter 59 angetriebene Atmosphärenluft im Ventilationskanal 65 zum Ventilationskanal 70, während sie den Endabschnitt des Ständereisenkerns 51 und die Wicklungsendabschnitte der Ständerwicklungen 52 kühlt. Die Atmosphärenluft, die den Ventilationskanal erreicht hat, strömt in diesem axial zum Kühler 72b. Die Atmosphärenluft, die den Kühler 72b erreicht hat, wird durch diesen gekühlt, und sie strömt im Ventilationskanal 63d in der Umfangsrichtung, während sie die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 61 kühlt und die mit dem Ventilationskanal 63d verbundene Ventilationsleitung 53 erreicht.
Die Atmosphärenluft, die die mit dem Ventilationskanal 63d verbundene Ventilationsleitung 53 erreicht hat, strömt in dieser von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, d.h. zum Luftspalt 54, während sie das Innere des Ständereisenkerns 51 und die Ständerwicklungen 52 kühlt. Die Atmosphärenluft, die den Luftspalt 54 erreicht hat, strömt in diesem axial zur mit dem Ventilationskanal 63c verbundenen Ventilationsleitung 53, während sie die Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 51 kühlt.
Die Atmosphärenluft, die die mit dem Ventilationskanal 63c verbundene Ventilationsleitung 53 erreicht hat, strömt in dieser von der Innenumfangsseite zur Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, d.h. zum Ventilationskanal 63c, während sie das Innere des Ständereisenkerns 51 und die Ständerwicklungen 52 kühlt. Die Atmosphärenluft, die den Ventilationskanal 63c erreicht hat, kühlt die Außenumfangsseite des Ständereisenkerns 51, und sie strömt vom Ventilationskanal 63c über den Ventilationskanal 71 zum Luftaus lassloch 62.
Gemäß dieser Ausführungsform, die auf die oben beschriebene Weise konfiguriert ist, wird die von außerhalb des Generators angesaugte und durch den Lüfter 59 angetriebene Atmosphärenluft in den im Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 51 positionierten Ventilationskanal 63d eingeleitet, sie wird durch den Kühler 72b gekühlt, und sie kann von der Außenumfangsseite zur Innenumfangsseite des Ständereisenkerns 51 strömen, so dass es möglich ist, ausreichend gekühlte Atmosphärenluft an den Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 51 zu liefern.
Demgemäß kann der Mittelbereich in der axialen Richtung des Ständereisenkerns 51, in dem die Tendenz besteht, dass die Temperatur der zugeführten Atmosphärenluft am höchsten ist, und die Tendenz besteht, dass die Menge der zugeführten Atmosphärenluft am kleinsten ist, durch ausreichend durch den Kühler gekühlte Atmosphärenluft gekühlt werden, und dadurch kann eine örtliche Wärmeerzeugung im Luftspalt 54 unterdrückt werden. Dies ermöglicht es, die axiale Verteilung des Temperaturanstiegs im Generator auszunivellieren und demgemäß den Wärmeschwingungshub des Rotors herabzudrücken.
(Viertes Beispiel)
Die 14 zeigt die Konfiguration eines Turbinengenerators gemäß einem vierten Beispiel. Dieses Beispiel ist eine Variation der vierten Ausführungsform. Der Turbinengenerator dieser Ausführungsform ist vom offenen Typ, wie der der vierten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform sind Kühler 72a und 72b an den beiden Enden eines Ventilationskanals 70 auf solche Weise vorhanden, dass sie rechts-links-symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie 60 sind. Die übrige Konfiguration ist dieselbe wie die der vierten Ausführungsform, und daher wird eine zugehörige überlappende Beschreibung weggelassen.
Auch bei diesem Beispiel kann derselbe Effekt dadurch erzielt werden, dass dieselben Ventilationskreisläufe und dieselbe Strömung der Atmosphärenluft wie bei der vierten Ausführungsform bereitgestellt werden, und ferner ist es möglich, da die Anzahl der Kühler um einen verringert ist, die Konfiguration des Generators zu vereinfachen und demgemäß die Kosten desselben zu senken.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung ist bei einer Elektro-Rotationsmaschine wirkungsvoll, bei der Kühler zum KÜhlen eines Kühlmittels wie Luft. oder Wasserstoffgas vorhanden sind. Insbesondere ist die Erfindung bei einer Elektro-Rotationsmaschine unter Verwendung von Luft als Kühlmittel, d.h. bei einem luftgekühlten Generator, wirksam, und es kann die Kapazität eines Generators, z.B. vom mit Wasserstoff gekühlten Typ, erhöht werden.

Claims

Elektrische Rotationsmaschine mit mehreren Ventilationskanälen (18a∼18g), die zwischen einem Ständergehäuse (1) und einem Ständereisenkern (2) gebildet sind und kontinuierlich in Umfangsrichtung verlaufen, mehreren Ventilationsleitungen (5), die in dem Ständereisenkern (2) gebildet sind und kontinuierlich in radialer Richtung verlaufen, mehreren Kühlern (28a∼28g) zum Kühlen eines Kühlmittels, einem Booster (13) zum Antreiben des Kühlmittels, einem Ventilationskreislauf (29), der von der Auslaßseite des Boosters (13) über eine der Ventilationsleitungen (5), einen der Ventilationskanäle (18a) und einen der Kühler (28a) zur Ansaugseite des Boosters (13) verläuft, und einem weiteren Ventilationskreislauf (31), der von der Auslaßseite des Boosters (13) über den Ventilationskanal (18d) im Mittelbereich in axialer Richtung des Eisenkerns (2), zwei Ventilationsleitungen (5) und einen weiteren Ventilationskanal (18c) zu der Ansaugseite des Boosters (13) verläuft, wobei die Anzahl der Ventilationskanäle (18a∼18g) gerade ist und der Ventilationskanal im Mittelbereich einer der zwei Ventilationskanäle ist, die zwischen den axialen Enden des Eisenkerns (2) am meisten in der Mitte liegen, oder wobei die Anzahl von Ventilationskanälen (18a∼18g) ungerade ist und der Ventilationskanal (18d) im Mittelbereich der Ventilationskanal ist, der zwischen den axialen Enden des Eisenkerns (2) in der Mitte liegt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilationskanal (18a∼18g) einen Kühler (28a∼28g) aufweist.
Maschine nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel innerhalb der Maschine eingeschlossen ist.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit mehreren ersten, axial verlaufenden Ventilationskanälen (21) zum Zurückleiten des durch einen der Ventilationskanäle (18a∼18g) und den zugehörigen Kühler (28a∼28g) durchgeleiteten Kühlmittels zur Ansaugseite des Boosters (13); und mehreren zweiten, axial verlaufenden Ventilationskanälen (20) zum Einleiten des angetriebenen Kühlmittels durch den zugehörigen Kühler (28a∼28g) zu einem der Ventilationskanäle (18a∼18g).
Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die in den Ventilationskreisläufen (29, 31) vorgesehenen Kühler (28a∼28g) einander bezüglich einer dazwischen angeordneten Welle (9) entgegengesetzt sind.
Elektrische Rotationsmaschine mit mehreren Ventilationskanälen (63a∼63g), die zwischen einem Ständergehäuse (50) und einem Ständereisenkern (51) gebildet sind und kontinuierlich in Umfangsrichtung verlaufen, mehreren Ventilationsleitungen (53), die in dem Ständereisenkern (51) gebildet sind und kontinuierlich in radialer Richtung verlaufen, mehreren Kühlern (72a∼72c) zum Kühlen von atmosphärischer Luft, die von außerhalb der Maschine angesaugt ist, einem Booster (59) zum Antreiben der angesaugten Luft, einem Ventilationskreislauf (73), der von der Auslaßseite des Boosters (59) über eine der Ventilationsleitungen (51) und einen der Ventilationskanäle (63a) zu einem Auslaßloch (62) verläuft, und einem weiteren Ventilationskreislauf (75), der von der Auslaßseite des Boosters (59) über den Kühler (72b) im Mittelbereich in axialer Richtung des Eisenkerns (51) und den zugehörigen Ventilationskanal (63d), zwei der Ventilationsleitungen (53) und einen weiteren Ventilationskanal (63c) zu dem Auslaßloch (62) verläuft.
Maschine nach Anspruch 5, ferner mit einem weiteren Ventilationskanal (67, 68) zur Verbindung eines Ansauglochs für atmosphärische Luft (61) mit dem Booster (59).
Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kühler (28a∼28g; 72a∼72c) in einem oberen oder unteren Abschnitt der Maschine angeordnet sind.
Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei axiale Intervalle zwischen den Ventilationsleitungen (5; 53), die einen Teil des weiteren Ventilationskreislaufs (31; 75) darstellen, kleiner sind als die axialen Intervalle zwischen den Ventilationsleitungen (5; 53), die einen Teil des ersten Ventilationskreislaufs (29; 73) darstellen.
Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der weitere Ventilationskreislauf (31; 75) von dem ersten Ventilationskreislauf (29; 73) abzweigt.