WO2001018943A1 - Machine dynamo-electrique - Google Patents

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WO2001018943A1
WO2001018943A1 PCT/JP1999/004790 JP9904790W WO0118943A1 WO 2001018943 A1 WO2001018943 A1 WO 2001018943A1 JP 9904790 W JP9904790 W JP 9904790W WO 0118943 A1 WO0118943 A1 WO 0118943A1
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WO
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ventilation
stator core
cooling medium
cooler
fan
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/004790
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazumasa Ide
Kenichi Hattori
Akiyoshi Komura
Mitsunori Yamashina
Tadashi Sonobe
Akitomi Senba
Junji Sato
Ryoichi Shiobara
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi, Ltd. filed Critical Hitachi, Ltd.
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Priority to JP2000582471A priority patent/JP3332039B2/ja
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Priority to DE69923799T priority patent/DE69923799T2/de
Priority to EP99940649A priority patent/EP1220424B1/en
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Priority to US10/820,699 priority patent/US6936939B2/en

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/10—Arrangements for cooling or ventilating by gaseous cooling medium flowing in closed circuit, a part of which is external to the machine casing
    • H02K9/12—Arrangements 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

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electric machine in which a cooler for cooling a cooling medium is installed in a machine, and a method for cooling the same.
  • a rotating electric machine in which a cooler for cooling a cooling medium is installed in a machine
  • a cooler for cooling a cooling medium for example, those described in JP-A-7-177705 and JP-A-10-146022 are known.
  • the rotating electric machines described in these publications partition the stator frame and the stator core into a low-temperature gas chamber to which a low-temperature cooling medium is supplied and a high-temperature gas chamber into which a heated cooling medium flows, and are arranged in an axial direction.
  • a plurality of coolers, which are dispersed in a rotating electric machine, are placed in the basic pit below the rotating electric machine.
  • the cooling medium cooled by the plurality of coolers and boosted by the ventilator is guided to a heat source such as an iron core or a winding through a low-temperature gas chamber, and the cooled cooling medium is cooled. It is led to the cooler through the hot gas chamber.
  • An object of the present invention is to provide a rotating electric machine capable of leveling a temperature rise distribution in an axial direction in the machine and a cooling method thereof.
  • a basic feature of the present invention is to supply a cooled cooling medium to the axial center portion of the iron core farthest from both ends in the axial direction of the core. For this reason, a plurality of circumferentially continuous ventilation passages are provided in the axial direction between the stator frame and the stator core, and at least the axial center of the plurality of ventilation passages formed in the axial direction. Install a cooler corresponding to the ventilation path that communicates with the section. Then, the cooling medium pressurized by the booster is cooled by a cooler, and is passed from the outer peripheral side of the iron core to the axial center of the iron core through a ventilation passage communicating with the axial center of the iron core. Flow toward the inner circumference.
  • the ventilation path that communicates with the axial center portion of the iron core refers to two to four ventilation paths at the center of a plurality of ventilation paths when the number of ventilation paths is even.
  • the number of ventilation paths is an odd number, it indicates one to three ventilation paths at the center among the plurality of ventilation paths. Is the number of ventilation paths determined by the capacity of the rotating electric machine? For example, in the case of a generator, at least three ventilation paths are installed for a generator with a power generation capacity of 100 MW class. 7 for generators with a generating capacity of 350 MW class or more There will be 10 to 10 or more ventilation paths.
  • the effect that the temperature rise distribution in the axial direction in the machine can be leveled by the above features can be achieved.
  • this effect is effective for a rotating electric machine having a long shaft length and using air as a cooling medium, for example, a large-capacity air-cooled generator. Since air is more viscous than hydrogen, when it flows inside the generator, ventilation resistance is generated and the temperature rises. Since the ventilation resistance increases as the air circulation distance increases, the temperature rise of the air becomes more remarkable in a large-capacity generator with a long shaft, and the airflow at the central portion in the axial direction of the iron core decreases.
  • the cooled cooling medium is supplied to the central portion in the axial direction of the iron core, the temperature rise in the central portion in the axial direction of the iron core is set to an allowable temperature or less, and the temperature rise distribution in the axial direction in the machine is equalized. Can be changed.
  • leveling the temperature rise distribution in the axial direction inside the machine means that the temperature rise in the axial center of the iron core is set to the allowable temperature or less, and the axial end portions of the core and the axial center of the iron core are Means to reduce the temperature rise difference. Therefore, there is some variation in the distribution of temperature rise in the axial direction in the machine.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing the external appearance and a part of the internal structure of a turbine generator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing the external configuration in the II direction of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing the external configuration in the III direction of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV showing the internal structure on the lower side with respect to the rotation axis in FIG.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the external appearance structure of an evening bin generator.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI showing the internal configuration on the upper side with respect to the rotation axis in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a turbine generator according to a third embodiment of the present invention on the upper side with respect to the rotating shaft.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a turbine generator according to a fourth embodiment of the present invention, which is located above a rotary shaft.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a turbine generator according to a fifth embodiment of the present invention, which is located below the rotary shaft.
  • FIG. 10 is a front view showing an external configuration of a turbine generator according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side view showing the external configuration in the XI direction of FIG. FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII—XII showing the internal structure when viewed from above FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the internal configuration on the lower side with respect to the rotation shaft of a turbine generator according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the turbine generator according to the eighth embodiment of the present invention, which is located below the rotating shaft.
  • FIG. 1 to 4 show the configuration of a turbine generator according to a first embodiment of the present invention.
  • the turbine generator of this embodiment is of a closed type (or fully closed type) in which the inside of the machine is cooled by a cooling medium sealed in the machine.
  • Reference numeral 1 in the figure denotes a stator frame. Inside the stator frame 1, a cylindrical stator core 2 is provided. A plurality of axially continuous slots 3 are formed in the inner peripheral portion of the stator core 2 in the circumferential direction. Slot 3 accommodates stator winding 4.
  • the stator core 2 is formed with a plurality of radially continuous ventilation ducts 5 at equal intervals in the axial direction.
  • a rotor core 7 is provided on the inner peripheral side of the stator core 2 via an air gear 6.
  • a plurality of axially continuous slots are formed in the outer peripheral portion of the rotor core 7 in the circumferential direction.
  • the slot of the rotor core 7 accommodates a rotor winding (not shown).
  • a cylindrical retaining ring 8 for pressing both ends of the rotor winding is provided at both ends of the rotor core 7, a cylindrical retaining ring 8 for pressing both ends of the rotor winding is provided.
  • a rotating shaft 9 extending in both axial directions is integrally provided.
  • end-plates 10 which are annular closing members, are provided.
  • a bearing device 11 that rotatably supports the rotating shaft 9 is provided on the inner peripheral side of the end bracket 10.
  • a current collecting device 12 for supplying electric power to the rotating rotor winding.
  • the current collecting device 12 electrically contacts the fixed side and the rotating side by pressing a carbon brush against the current collecting ring provided on one end of the rotating shaft 9 (outside the bearing device 11). It is connected.
  • the other end of the rotating shaft 9 (outside the bearing device 11) is formed with a connection portion to a turbine as a rotation source of the generator.
  • fans 13 for increasing the pressure of the cooling medium sealed in the machine and circulating it inside the machine.
  • the case where the fan 13 is used as the booster for the cooling medium has been described.
  • another booster may be used.
  • the fans 13 provided at both ends of the rotating shaft 9 (inner than the bearing device 11) are arranged symmetrically with respect to the center line 14.
  • the center line 14 is a line intersecting the rotation axis 9 at right angles, and is a bisector that symmetrically divides the end brackets 10 symmetrically.
  • Terminals 15 extending upward so as to protrude from the upper surface of the stator frame 1 For three phases. Terminal 15 is for taking out the generated power from the stator winding 4 electrically connected to the outside. Hangers 16 are provided at two places on the front and two places on the back of the stator frame 1. The hanging tool 16 is used for lifting the generator body by a crane, for example, when installing the generator body on the base pit 17.
  • Ventilation passages 18a to 18g are provided between the stator frame 1 and the stator core 2, circumferentially continuous ventilation paths 18a to 18g are provided in parallel in the axial direction.
  • the ventilation passages 18a to 18g are provided with a plurality of annular partition plates 19 which axially partition the space between the stator frame 1 and the stator core 2, the inner surface of the stator frame 1, and the stator. It is formed from the outer peripheral surface of the iron core 2 and communicates with the ventilation duct 5.
  • the ventilation passages 18 a to 18 g are arranged symmetrically with respect to the center line 14.
  • Ventilation ducts 22a to 22c extending in the axial direction are provided in parallel in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the ventilation ducts 22a and 20c form a ventilation path 20 that is continuous in the axial direction.
  • Ventilation path 20 communicates with ventilation paths 18b, 18d, and 18f.
  • the ventilation duct 2 2b forms a ventilation path 21 continuous in the axial direction.
  • Ventilation passage 21 communicates with ventilation passages 18a, 18c, 18e and 18g.
  • the ventilation passages 23 to 26 are formed by partitioning the space between the stator core 2 and the end bracket 10 by an annular partition plate 27 facing the outer peripheral side of the fan 13. are doing.
  • the ventilation paths 23 and 24 communicate the exhaust side of the fan 13 with the ventilation path 20 and are symmetrically arranged with respect to the center line 14.
  • the ventilation passages 25 and 26 communicate the ventilation passage 21 with the inlet side of the fan 13 and are arranged symmetrically with respect to the center line 14.
  • Each of the ventilation passages 18a to 18g is provided with a cooler 28 for cooling a cooling medium sealed in the machine.
  • the coolers 28a to 28g are arranged below the generator so as to form a row in the axial direction.
  • the coolers 28a to 28g may be arranged above the generator.
  • the coolers 28 a to 28 g are arranged symmetrically with respect to the center line 14.
  • the pipes 29 for supplying cooling water and the pipes 30 for discharging cooling water are connected to the coolers 28a to 28g.
  • the coolers 28 a to 28 g have the same cooling capacity, and the size of the appearance differs depending on the size of the ventilation passage 18.
  • the width of the ventilation passages 18b and 18f in the axial direction is smaller than that of the other ventilation passages 18 and accordingly, the width of the cooling devices 28b and 28f in the axial direction is reduced. It is smaller than the other coolers 28.
  • a plurality of ventilation circuits composed of the ventilation paths described above.
  • On one side of the center line 14 there are formed three ventilation circuits: a first ventilation circuit 29, a second ventilation circuit 30, and a third ventilation circuit 31.
  • Three ventilation circuits are also formed on the other side of the center line 14 (on the right side in the drawing).
  • the three ventilation circuits formed on one side of the center line 14 and the three ventilation circuits formed on the other side of the center line 14 are arranged symmetrically with respect to the center line 14.
  • the flow of the cooling medium and the temperature rise characteristics are also symmetrical. Therefore, the configuration of the ventilation circuit on one side of the center line 14 and the flow of the cooling medium will be described below.
  • the first ventilation path 29 is a closed loop indicated by a solid arrow in the figure.
  • the ventilation path extends from the exhaust side of the fan 13 to the ventilation duct 5 via the air gap 6, and the ventilation duct 5 From the cooler 28a via the ventilation path 18a to the cooler 28a, and from the cooler 28a to the intake side of the fan 13 via the ventilation paths 21 and 25.
  • the first ventilation path 29 is a ventilation path 18a, an air gap 6, and a ventilation duct. This is a circuit configured so that the heat source of Fig. 5 and the cooler 28a are arranged in series.
  • the heat source of the air gap 6 and the ventilation path 18a is the stator core 2 which generates iron loss, and the heat source of the ventilation duct 5 generates the stator core 2 which generates iron loss and copper loss. Is the stator winding 4.
  • the second ventilation circuit 30 is a closed loop indicated by a dotted arrow in the figure, and from the exhaust side of the fan 13 to the cooler 28 b via the ventilation path 23, From 28b, the ventilation path 18b, the ventilation duct 5, the air gap 6, the ventilation duct 5, the cooling path 28c to the cooling unit 28c, and from the cooling unit 28c to the ventilation path This circuit is connected to the intake side of fan 13 via 21 and 25.
  • the second ventilation circuit 30 is provided with a cooler 28 b next to the heat source of the ventilation path 23, followed by the ventilation paths 18 b and 18 c, an air gap 6, and a ventilation duct 5. This is a circuit configured so that the heat source and the cooler are arranged alternately in series, followed by the cooler 28c.
  • the heat source of the air gap 6 and the ventilation passages 18b and 18c is the stator core 2 that generates iron loss.
  • the heat source of the ventilation duct 5 and the ventilation passage 23 is a fixed source that generates iron loss.
  • the core core 2 and the stator winding 4 that causes copper loss.
  • the third ventilation circuit 31 is a closed loop indicated by a dotted arrow in the figure, and from the exhaust side of the fan 13 to the cooler 28 d via the ventilation path 23, the cooler 28 d From d, the ventilation path 18 d, the ventilation duct 5, the air gap 6, the ventilation duct 5, the cooling path 28 c via the ventilation path 18 c, and from the cooling apparatus 28 c to the ventilation path 2 1 , 25 to the intake side of fan 13.
  • the second ventilation circuit 30 is connected to the heat source of the ventilation path 23, the cooler 28d, the ventilation path 18d, 18c, the air gap 6, and the ventilation duct 5.
  • the circuit is configured so that the heat source and the cooler are arranged alternately in series, such as the cooler 28c.
  • Air gap 6 and ventilation passages 18 d, 18 c Is a stator core 2 that generates an iron loss
  • the heat sources of the ventilation duct 5 and the ventilation path 23 are a stator core 2 that generates an iron loss and a stator winding 4 that generates a copper loss. .
  • the rotation of the rotating shaft 9 raises the pressure of the cooling medium sealed in the machine, and flows from the exhaust side of the fan 13 to each ventilation circuit.
  • the cooling medium pressurized by the fan 13 flows in the axial direction toward the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18a through the air gap 6.
  • the cooling medium that reaches the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18a cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4, and moves the ventilation duct 5 from the inner circumference side of the stator core 2 to the outer circumference. It flows toward the side, that is, the ventilation passage 18a.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18a cools the outer periphery of the stator core 2 and flows toward the cooler 28a.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28a is cooled by the cooler 28a, and flows to the intake side of the fan 13 via the ventilation paths 21 and 25.
  • the cooling medium pressurized by the fan 13 cools the end of the stator core 2 and the coil end of the stator winding 4 while keeping the ventilation passage cool. 2 3 flows radially toward the air passage 20.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 20 flows in the axial direction toward the cooler 28b.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28 b is cooled by the cooler 28 b and flows circumferentially through the ventilation path 18 b while cooling the outer peripheral side of the stator core 2, and the ventilation path 18 b Flows into the ventilation duct 5 communicating with the The cooling medium that reaches the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18 b cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4, and moves the ventilation duct 5 from the outer periphery of the stator core 2 to the inner periphery. Flows toward the side, that is, the air gap 6.
  • the cooling medium that has reached air gap 6 does not cool the inner peripheral side of stator core 2. It flows in the axial direction toward the ventilation duct 5 communicating with the ventilation passage 18c.
  • the cooling medium that reaches the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation passage 18 c moves the ventilation duct 5 from the inner circumference to the outer circumference of the stator core 2 while cooling the inside of the stator core 2 and the stator windings 4. That is, it flows toward the ventilation passage 18c.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18c cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows toward the cooler 28c.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28c is cooled by the cooler 28c, and flows to the intake side of the fan 13 via the ventilation paths 21 and 25.
  • the cooling medium pressurized by the fan 13 cools the end of the stator core 2 and the coil end of the stator winding 4 while cooling the ventilation path. 2 3 flows radially toward the air passage 20.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 20 flows in the axial direction toward the cooler 28 d.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28 d is cooled by the cooler 28 d and flows circumferentially through the ventilation passage 18 d while cooling the outer peripheral side of the stator core 2, and the ventilation passage 18 d Flows into the ventilation duct 5 communicating with the The cooling medium that reaches the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18 d cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4 and moves the ventilation duct 5 from the outer circumference of the stator core 2 to the inner circumference. Flows towards the side, air gap 6.
  • the cooling medium that has reached the air gap 6 flows in the axial direction toward the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18c while cooling the inner peripheral side of the stator core 2.
  • the cooling medium that reaches the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation passage 18 c moves the ventilation duct 5 from the inner circumference to the outer circumference of the stator core 2 while cooling the inside of the stator core 2 and the stator windings 4. That is, it flows toward the ventilation passage 18c.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18c cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows toward the cooler 28c.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28c is cooled by the cooler 28c. Then, it is cooled and flows to the intake side of the fan 13 via the ventilation passage 21 and the ventilation passage 25.
  • the cooling medium pressurized by the fan 13 is guided to the ventilation passage 18 d located at the axial center of the stator core 2.
  • the cooled cooling medium was cooled by a cooler 28d, and the cooled cooling medium was allowed to flow from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the stator core 2, so that the cooling medium was cooled.
  • the cold cooling medium can be supplied to the central portion of the stator core 2 in the axial direction.
  • the temperature of the supplied cooling medium is the highest, and the axial center portion of the stator core 2 where the supplied cooling medium has the smallest air volume can be cooled by the cooling medium.
  • local heat generation in the air gap 6 can be suppressed, the temperature rise distribution in the machine in the axial direction can be leveled, and the thermal vibration stroke of the rotor can be suppressed.
  • the turbine generator of this embodiment is a closed type (or fully closed type) with a force of 5 ', and has a shorter shaft length than that of the first embodiment (see the first embodiment). Power generation capacity is small). Further, in the turbine generator of the present embodiment, the cooler 28 and the ventilation passages 20 and 21 provided in the lower part of the generator in the first embodiment are provided in the upper part of the generator.
  • Ventilation paths 18 a to 18 d which are continuous in the circumferential direction are provided in parallel in the axial direction. Ventilation passages 18 b and 18 c communicate with ventilation passage 20. Ventilation passages 18a and 18d communicate with ventilation passage 21. Coolers 28 a and 28 d are provided symmetrically with respect to the center line 14 in the ventilation path 21. Coolers 28 b and 28 c are connected to the central line 14 Is provided symmetrically with respect to. The coolers 28a to 28d are arranged so as to form a row configuration in the axial direction.
  • the coolers 28b and 28c are smaller than the coolers 28a and 28d, that is, the cooling capacity is smaller.
  • the cooling capacity of the coolers 28b and 28c was made smaller than that of the coolers 28a and 28d because the coolers 28b and 28c are the same as the coolers 28a and 28d.
  • 28d cools a part of the cooling medium, and requires a smaller cooling capacity than the coolers 28a, 28d. Because it is good.
  • the ventilation path 20 provided with the coolers 28b and 28c is smaller than the ventilation path 21 provided with the coolers 28a and 28d, so that only a small cooler can be installed. Because. Note that the coolers 28a to 28d may be arranged below the generator.
  • Ventilation passage and the cooler are arranged symmetrically with respect to the center line 14, and the flow of the cooling medium and the temperature rise characteristics are similarly symmetrical. 4 will be described.
  • the cooling medium sealed in the machine is pressurized and flows through each ventilation path.
  • the cooling medium exhausted to the exhaust side of the fan 13 branches to the ventilation path 23 side and the air gap 6 side.
  • the cooling medium branched to the air gap 6 flows toward the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18 while cooling the inner peripheral side of the stator core 2.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18a and the ventilation duct 5 cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4 and moves the ventilation duct 5 from the inner periphery to the outer periphery of the stator core 2. That is, it flows toward the ventilation passage 18a.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18a cools the outer peripheral side of the stator core 2 and cools through the ventilation passage 21. Circulates toward the rejector 28 a.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28a is cooled by the cooler 28a, and flows toward the intake side of the fan 13 via the ventilation path 25.
  • the cooling medium branched to the ventilation path 23 does not cool the end of the stator core 2 and the coiled part of the stator winding 4 .
  • the cooling medium flows through the ventilation path 23 toward the ventilation path 20. Flows radially.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 20 flows in the axial direction toward the cooler 28b.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28b is cooled by the cooler 28b and flows toward the ventilation path 18b.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18 b cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows to the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation passage 18 b.
  • the cooling medium that reaches the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18 b cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4, and moves the ventilation duct 5 from the outer circumference to the inner circumference of the stator core 2. Flows towards the side, air gap 6.
  • the cooling medium having reached the air gap 6 flows in the axial direction toward the ventilation duct 5 communicating with the air gap 18 a while cooling the inner peripheral side of the stator core 2.
  • the cooling medium reaching the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18a flows through the ventilation duct 5 together with the cooling medium branched from the exhaust side of the fan 13 to the air gap 6 side.
  • a part of the cooling medium cooled by the coolers 28a and 28d and boosted by the fan 13 is branched, and the cooling medium 28b , 28 c, and is guided to the ventilation passage 18 b 18 c located at the axial center of the stator core 2, and the guided cooling medium is transferred from the outer periphery to the inner periphery of the stator core 2.
  • the cooled cooling medium can be supplied to the central portion of the stator core 2 in the axial direction.
  • the temperature of the supplied cooling medium is the highest. Therefore, the axial center of the stator core 2 where the flow volume of the supplied cooling medium is minimized can be cooled by a cooling medium, and local heat generated in the air gap 6 can be obtained. And the temperature rise distribution in the axial direction inside the machine can be leveled.
  • Fig. 7 shows the configuration of the turbine generator of the third embodiment.
  • This embodiment is a modification of the second embodiment, and has a longer axial length than the second embodiment.
  • circumferentially continuous ventilation paths 18 a to 18 e are provided in parallel in the axial direction.
  • the ventilation passages 18a, 18b, 18d, and 18e communicate with the ventilation passage 21.
  • Ventilation passage 18 c communicates with ventilation passage 20.
  • Coolers 28 a and 28 c are provided in the ventilation passage 21 symmetrically with respect to the center line 14.
  • a cooler 28b is installed at the part of the ventilation path 20 communicating with the ventilation path 18c.
  • the cooler 28b has a smaller cooling capacity than the coolers 28a and 28c.
  • the cooling medium sealed in the machine is pressurized and flows through each ventilation path.
  • the cooling medium exhausted to the exhaust side of the fan 13 branches to the ventilation path 23 side and the air gap 6 side.
  • the cooling medium branched to the air gap 6 flows toward the ventilation duct 5 which communicates with the air gaps 18a and 18b while cooling the inner peripheral side of the stator core 2.
  • the cooling medium that reached ventilation passages 18a and 18b and ventilation duct 5 was the stator core While cooling the inside of 2 and the stator winding 4, the ventilation duct 5 flows from the inner circumference to the outer circumference of the stator core 2, that is, to the ventilation paths 18 a and 18 b.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passages 18a and 18b cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows toward the cooler 28a via the ventilation passage 21.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28a is cooled by the cooler 28a, and flows toward the intake side of the fan 13 via the ventilation passage 25.
  • the cooling medium branched to the ventilation path 23 side flows radially toward the ventilation path 20 through the ventilation path 23 while cooling the end of the stator core 2 and the coil end of the stator winding 4. .
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 20 flows in the axial direction toward the cooler 28b.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28b is cooled by the cooler 28b and flows toward the ventilation path 18c.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18c cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows into the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation passage 18c.
  • the cooling medium that reaches the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation path 18 c cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4, and moves the ventilation duct 5 from the outer circumference to the inner circumference of the stator core 2. That is, it flows toward the air gap 6.
  • the cooling medium that has reached the air gap 6 is axially directed to the ventilation duct 5 communicating with the air gaps 18a and 18b while cooling the inner peripheral side of the stator core 2. Flows.
  • the cooling medium reaching the ventilation duct 5 communicating with the ventilation paths 18a and 18b flows through the ventilation duct 5 together with the cooling medium branched from the exhaust side of the fan 13 to the air gap 6 side.
  • a part of the cooling medium cooled by the coolers 28 a and 28 c and boosted by the fan 13 is branched, and the cooler 28 c
  • the cooling medium thus cooled is guided to the ventilation passage 18 c corresponding to the axial center of the stator core 2, and the guided cooling medium is directed from the outer periphery of the stator core 2. Since the cooling medium is circulated toward the inner peripheral side, the cooled cooling medium can be supplied to the axial center of the stator core 2.
  • the temperature of the supplied cooling medium is the highest, and the cooling medium is cooled at the axial center of the stator core 2 where the amount of the supplied cooling medium is the smallest.
  • the cooling medium is cooled at the axial center of the stator core 2 where the amount of the supplied cooling medium is the smallest.
  • FIG. 8 shows the configuration of the turbine generator of the fourth embodiment.
  • This embodiment is an example of a combination of the second embodiment and the third embodiment, and has a longer shaft length than the third embodiment.
  • circumferentially continuous ventilation paths 18 a to 18 g are provided in parallel in the axial direction.
  • the ventilation passages 18a, 18c, 18e, and 18g communicate with the ventilation passage 21.
  • Ventilation path 18 d communicates with ventilation path 20.
  • a ventilation path 31 connecting the ventilation path 23 and the ventilation path 18 b and a ventilation path 24 and a ventilation path 18 f are connected.
  • the ventilation passage 32 is provided symmetrically with respect to the center line 14.
  • Coolers 28 a and 28 e are provided in the ventilation passage 21 symmetrically with respect to the center line 14.
  • a cooler 28c is provided at a portion where the ventilation path 20 communicates with the ventilation path 18d.
  • the cooler 28c has a smaller cooling capacity than the coolers 28a and 28e.
  • Coolers 28b and 28d are provided in the ventilation passage 31 symmetrically with respect to the center line 14.
  • the coolers 28b and 28d have smaller cooling capacities than the coolers 28a and 28e.
  • the other configuration is the same as the previous example, and the description thereof will be omitted.
  • the ventilation passage and the cooler are arranged symmetrically with respect to the center line 14, and the flow of the cooling medium and the temperature rise characteristics are similarly symmetrical. Will be described on one side of the center line 14.
  • the cooling medium sealed in the machine is pressurized and flows through each ventilation path.
  • the cooling medium exhausted to the exhaust side of the fan 13 branches to the ventilation path 23 side and the air gap 6 side.
  • the cooling medium branched to the side of the air gap 6 flows toward the ventilation duct 5 communicating with the ventilation paths 18 a and 18 c while cooling the inner peripheral side of the stator core 2.
  • the cooling medium that reaches the ventilation passages 18a and 18c and the ventilation duct 5 cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4 and moves the ventilation duct 5 from the inner peripheral side of the stator core 2. It flows toward the outer circumference side, that is, the ventilation paths 18a and 18c.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passages 18a and 18c cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows through the ventilation passage 21 to the cooler 28a.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28a is cooled by the cooler 28a, and flows toward the intake side of the fan 13 through the ventilation passage 25.
  • the cooling medium branched to the ventilation path 23 side flows through the ventilation path 23 toward the ventilation paths 20 and 31 while cooling the end of the stator core 2 and the coiled portion of the stator winding 4. Flows radially.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 20 flows in the axial direction toward the cooler 28.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28 c is cooled by the cooler 28 c and flows toward the ventilation passage 18 d.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18 d cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows to the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation passage 18 d.
  • the cooling medium that reaches the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation path 18 d cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4, and moves the ventilation duct 5 from the outer circumference to the inner circumference of the stator core 2. That is, it flows toward the air gap 6.
  • the cooling medium that reaches the air gap 6 cools the inner peripheral side of the stator core 2 while cooling the air.
  • the gap flows axially toward the ventilation duct 5 communicating with the ventilation passages 18a and 18c.
  • the cooling medium reaching the ventilation duct 5 communicating with the ventilation passages 18a and 18c flows through the ventilation duct 5 together with the cooling medium branched from the exhaust side of the fan 13 to the air gap 6 side.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 31 flows axially toward the cooler 28b.
  • the cooling medium that has reached the cooler 28b is cooled by the cooler 28b and flows toward the ventilation path 18b.
  • the cooling medium that has reached the ventilation passage 18b cools the outer peripheral side of the stator core 2 and flows to the ventilation duct 5 that communicates with the ventilation passage 18b.
  • the cooling medium that has reached the ventilation duct 5 communicating with the ventilation path 18 b cools the inside of the stator core 2 and the stator windings 4, and moves the ventilation duct 5 from the outer circumference to the inner circumference of the stator core 2. That is, it flows toward the air gap 6.
  • the cooling medium that has reached the air gap 6 is axially directed toward the ventilation duct 5 communicating with the air gaps 18a and 18c while cooling the inner peripheral side of the stator core 2. Flows.
  • the cooling medium reaching the ventilation duct 5 communicating with the ventilation paths 18a and 18c flows through the ventilation duct 5 together with the cooling medium branched from the exhaust side of the fan 13 to the air gap 6 side.
  • a part of the cooling medium cooled by the coolers 28a and 28e and boosted by the fan 13 is branched, and the cooling medium is cooled. c, and the cooled cooling medium is guided to the ventilation path 18 d corresponding to the axial center of the stator core 2, and the guided cooling medium is supplied from the outer peripheral side of the stator core 2 to the inner side. Since the cooling medium is circulated toward the circumferential side, the cooled cooling medium can be supplied to the axial center of the stator core 2.
  • the temperature of the supplied cooling medium is the highest, and the air flow of the supplied cooling medium is the smallest, so that the axial direction of the stator core 2 is minimized.
  • the central part can be cooled by a cold cooling medium, local heat generation in the airgap 6 can be suppressed, and the temperature rise distribution in the machine in the axial direction can be leveled.
  • Fig. 9 shows the configuration of the turbine generator of the fifth embodiment.
  • This embodiment is an improved example of the first embodiment, and is an effective example when the axial length of the stator core 2 is increased.
  • the axial spacing of the ventilation duct 5 provided in the stator core 2 is larger in the first ventilation circuit 29, and the ventilation distance is larger than that in the first ventilation circuit 29.
  • the second ventilation circuit 30 and the third ventilation circuit 31 having a large heat load, the size is reduced.
  • the other configuration is the same as that of the previous example, and the description is omitted.
  • the airflow of the first ventilation circuit 29 which is close to the fan 13 and has a short ventilation distance is suppressed.
  • the air volume of the second ventilation circuit 30 and the third ventilation circuit 31 far from the fan 13 and having a large ventilation distance can be increased, and the axial direction of the iron core can be increased.
  • the cooling effect near the center can be improved.
  • the stator core 2 and the stator in the first ventilation circuit 29 having a small heat load are provided.
  • the exposed area of the winding 4 is small, the ventilation distance is large, and the heat load is large.
  • the second core circuit 2 and the third core circuit 31 of the third ventilation circuit 31 expose the stator core 2 and the stator winding 4. Since the cooling area near the axial center of the iron core can be increased by increasing the area, the cooling effect near the axial center of the iron core can be further improved.
  • FIGS. 10 to 12 show the configuration of the turbine generator according to the sixth embodiment.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment.
  • the cooler 28 and the ventilation passages 20 and 21 provided at the lower part of the generator in the first embodiment are connected to the front of the generator (the front side of the generator). ) And the rear of the generator (on the rear side of the generator).
  • Appearance Vertically arranged coolers are arranged in the front and back of the generator in the axial direction so as to protrude from the front and back.
  • a cooler 28a installed in the ventilation passage 18a, a cooler 28c installed in the ventilation passage 18c, a cooler 28e installed in the ventilation passage 18e, the ventilation passage A cooler 28 g installed at 18 g is provided so as to be symmetrical with respect to the center line 14.
  • ventilation passages 21 communicating with ventilation passages 18a, 18c, 18e and 18g are provided in front of the generator.
  • a cooler 28 b installed in the ventilation passage 18 b, a cooler 28 d installed in the ventilation passage 18 d, and a cooler 28 f installed in the ventilation passage 18 f are connected to the center line 1. It is provided so as to be symmetrical with respect to 4.
  • an air passage 20 communicating with the air passages 18b, 18d, 18e is provided at the front of the generator. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
  • the coolers 28a, 28c, 28c are provided on one side (front of the generator) between the stator frame 1 and the stator core 2 facing each other with the rotating shaft 9 as a boundary.
  • the first ventilation circuit 29 the second ventilation circuit 30
  • Out of the third ventilation circuit 31 a portion of the cooling medium flowing from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the stator core 2 and passing through the cooler 28 is formed at the front of the generator, and the cooling medium is formed.
  • the part can be formed at the rear of the generator.
  • FIG. 13 shows the configuration of the turbine generator of the seventh embodiment.
  • the evening bin generator of this embodiment is of an open type in which the inside is cooled by outside air taken into the inside of the machine.
  • Reference numeral 50 in the figure denotes a stator frame. Inside the stator frame 50, a cylindrical stator core 51 is provided. A plurality of axially continuous slots are formed in the inner peripheral portion of the stator core 51 in the circumferential direction, and the slots accommodate the stator windings 52. A plurality of radially continuous ventilation ducts 53 are formed in the stator core 51 at equal intervals in the axial direction.
  • a rotor core 55 is provided on the inner peripheral side of the stator core 51 via an air gear 54.
  • a plurality of axially continuous slots are formed in the outer circumferential portion of the rotor core 55 in the circumferential direction, and the slots accommodate the rotor windings.
  • Both ends of the rotor core 55 are provided with cylindrical retaining rings 56 for pressing both ends of the rotor winding.
  • a rotating shaft 57 extending in both axial directions is provided integrally.
  • end brackets 58 as annular closing members are provided.
  • a bearing device for rotatably supporting the rotating shaft 57 is provided on the inner peripheral side of the end bracket 58.
  • One end of rotating shaft 5 7 (shaft A power collecting device that supplies power to the rotating rotor winding is provided on the outside of the receiving device.
  • the other end of the rotating shaft 57 (outside the bearing device) forms a connection with the turbine, which is the generator's rotation source.
  • Fans 59 are provided at both ends of the rotating shaft 57 (inside of the bearing device) to increase the pressure of the cooling medium sealed in the machine and circulate it inside the machine.
  • the case where the fan 59 is used as the booster for the cooling medium has been described.
  • another booster may be used.
  • the fans 59 provided at both ends of the rotating shaft 57 (inside the bearing device) are symmetrically arranged with respect to the center line 60.
  • the center line 60 is an intersecting line that intersects the rotation axis 57 at a right angle, and is a bisector that symmetrically divides the end brackets 58 into left and right parts. Is the air inside the end bracket 58 to take in outside air into the machine? Then, set 61 so as to face fan 59.
  • a discharge vent 62 for discharging outside air taken into the machine to the outside of the machine.
  • the ventilation passages 63 a to 63 g are provided in parallel in the axial direction.
  • the ventilation passages 63 a to 63 g are provided with a plurality of annular partition plates 64 that axially partition the space between the stator frame 50 and the stator core 51, and the inner surface of the stator frame 50, and fixed. It is formed from the outer peripheral surface of the iron core 51 and communicates with the ventilation duct 53.
  • the ventilation passages 63a to 63g are symmetrically arranged with respect to the center line 60.
  • Ventil paths 65, 66 that are continuous in the radial direction.
  • the ventilation path 65 and the ventilation path 66 are arranged symmetrically with respect to the center line 60.
  • the air inlet 61 and the inlet side of the fan 59 communicate with each other.
  • the ventilation passages 67, 68 are formed by partitioning the space between the stator core 51 and the end bracket 58 by a cylindrical partition plate 69, and have a center line. It is symmetrical with respect to 60.
  • Ventilation passages 65, 66 and ventilation passages 63b, 63d, 63 3 are connected, and a ventilation passage 70 that is continuous in the axial direction is provided.
  • the lower part of the generator communicates with the exhaust hole 62 and the ventilation passages 63a, 63c, 63e, and 63g, and has a ventilation passage 71 that is continuous in the axial direction.
  • Each of the ventilation passages 63b, 63d, 63 3 is provided with a cooler 72 for cooling a cooling medium taken in from outside the machine.
  • the coolers 72a to 72c are arranged below the generator so as to form a row in the axial direction. Note that the coolers 72a to 72c may be arranged above the generator.
  • the coolers 7 2 a to 7 2 c are arranged symmetrically with respect to the center line 60.
  • the pipes for supplying the cooling water and the pipes for discharging the cooling water are connected to the coolers 72a to 72c.
  • the coolers 72a to 72c have the same cooling capacity.
  • a plurality of ventilation circuits composed of the ventilation paths described above.
  • On one side (left side in the drawing) of the center line 60 there are formed three ventilation circuits: a first ventilation circuit 73, a second ventilation circuit 74, and a third ventilation circuit 75.
  • Three ventilation circuits are also formed on the other side of the center line 60 (on the right side in the drawing).
  • the three ventilation circuits formed on one side of the center line 60 and the three ventilation circuits formed on the other side of the center line 60 are arranged symmetrically with respect to the center line 60 for cooling.
  • the medium flow and temperature rise characteristics are also symmetrical. Therefore, the configuration of the ventilation circuit on one side of the center line 60 and the flow of the cooling medium will be described below.
  • the first ventilation path 73 is an open loop indicated by a solid arrow in the figure.
  • the first ventilation path 73 extends from the air inlet 61 to the fan 59 via the ventilation path 67, and the fan 59 This is a circuit that goes from the air gap 54, the ventilation duct 53, the ventilation path 63a, and the ventilation hole 62 through the ventilation path 71.
  • the second ventilation circuit 74 is an open loop indicated by a dotted arrow in the figure, and extends from the air inlet 61 to the fan 59 through the ventilation passage 67, and from the fan 59 to the fan 59. Through the ventilation path 65 and the ventilation path 70, it reaches the cooler 72a. From the cooler 72a, the ventilation path 63b, the ventilation duct 53, the air gap 54, and the ventilation duct 5 3, ventilation path 6 3c, and circuit reaching exhaust hole 6 2 through ventilation path 7 1.
  • the third ventilation circuit 75 is an open loop indicated by a dotted arrow in the figure, and extends from the air inlet 61 to the fan 59 through the ventilation passage 67 to the fan 59.
  • the ventilation duct 53, the air gap 54, and the ventilation duct. 5 3 the ventilation path 6 3 c, and the circuit reaching the exhaust hole 6 2 via the ventilation path 7 1.
  • the outside air is taken into the machine through the air inlet 61 by the rotation of the fan 59, and reaches the inlet side of the fan 59 through the ventilation passage 67.
  • the outside air is boosted by the fan 59 and flows from the exhaust side of the fan 59 to each ventilation circuit.
  • the outside air pressurized by the fan 59 communicates with the ventilation passage 63 a through the air gap 54 while cooling the inner peripheral side of the stator core 51. It flows in the axial direction toward the ventilation duct 53.
  • the outside air reaching the ventilation duct 53 communicating with the ventilation path 63a is used to cool the inside of the stator core 51 and the stator windings 52, and then the ventilation duct 53 to the stator core 51. It flows from the peripheral side to the outer peripheral side, that is, to the ventilation passage 63a.
  • the outside air that has reached the ventilation passage 18a cools the outer peripheral side of the stator core 51, and the exhaust hole passes through the ventilation passage 71. 6 to 2 flows.
  • the outside air boosted by the fan 59 cools the end of the stator core 51 and the coil end of the stator winding 52, while cooling the ventilation path. 6 5 flows radially toward the ventilation path 70.
  • the outside air reaching the ventilation passage 70 flows in the axial direction toward the cooler 72a.
  • the outside air that has reached the cooler 72 a is cooled by the cooler 72 a and flows circumferentially through the ventilation passage 63 b while cooling the outer peripheral side of the stator core 51, and the ventilation passage 63 It flows to the ventilation duct 53 that communicates with b.
  • the outside air that has reached the ventilation duct 53 communicating with the ventilation path 63 b is used to cool the inside of the stator core 51 and the stator windings 52, and then passes the ventilation duct 53 to the outer periphery of the stator core 51. From the inner circumference, that is, toward the air gap 54. The outside air having reached the air gap 54 flows in the axial direction toward the ventilation duct 53 communicating with the ventilation passage 63 c while cooling the inner peripheral side of the stator core 51.
  • the outside air that has reached the ventilation duct 53 communicating with the ventilation path 63c is used to cool the inside of the stator core 51 and the stator windings 52 while passing the ventilation duct 53 to the inner periphery of the stator core 2. From the side to the outer peripheral side, that is, to the ventilation path 63c. The outside air that has reached the ventilation passage 63c cools the outer peripheral side of the stator core 51 and flows to the exhaust hole 62 through the ventilation passage 71.
  • the outside air boosted by the fan 59 cools the end of the stator core 51 and the coil end of the stator winding 52, while cooling the ventilation path. 6 5 circulates toward the ventilation channel 70.
  • the outside air that has reached the ventilation path 70 flows in the axial direction toward the cooler 72b.
  • the outside air that has reached the cooler 72b is cooled by the cooler 72b, and flows through the ventilation passage 63d in the circumferential direction while cooling the outer peripheral side of the stator core 51. Ventilation duct communicating with d 5 to 3 flows.
  • the outside air that has reached the ventilation duct 53 communicating with the ventilation path 63 d cools the ventilation duct 53 while cooling the inside of the stator core 51 and the stator winding 52, and the outer periphery of the stator core 51. From the inner circumference, that is, toward the air gap 54. Eagya Tsu outside air that has reached the flop 5 4 towards the ventilation duct 5 3 communicating with the ventilation passage 6 3 c cooling Shinano force 5 'et Eagya-up 5 4 an inner circumferential side of the stator core 5 uniaxial Flows in the direction.
  • the outside air that has reached the ventilation duct 53 communicating with the ventilation path 63 c is used to cool the inside of the stator core 51 and the stator windings 52 while passing the ventilation duct 53 to the inner periphery of the stator core 2. From the side to the outer peripheral side, that is, to the ventilation path 63c. The outside air that has reached the ventilation passage 63c cools the outer peripheral side of the stator core 51 and flows to the exhaust hole 62 through the ventilation passage 71.
  • the outside air taken in from the outside of the machine and boosted by the fan 59 is provided at the axial center of the stator core 51 in the axial direction. It is guided to the path 63d, and the guided outside air is cooled by the cooler 72b, and the cooled outside air flows from the outer peripheral side of the stator core 51 to the inner peripheral side. As a result, the cooled cold outside air can be supplied to the central portion of the stator core 51 in the axial direction.
  • FIG. 14 shows the configuration of the turbine generator according to the eighth embodiment.
  • This embodiment is the This is a modification of the seventh embodiment, and is an open-type turbine generator as in the seventh embodiment.
  • the coolers 72 a and 72 b are provided on the end side of the ventilation passage 70 symmetrically with respect to the center line 60.
  • Other configurations are the same as those of the seventh embodiment, and description thereof will be omitted.
  • the same ventilation circuit and outside air flow as in the seventh embodiment can be configured, and the same effects as in the seventh embodiment can be achieved, and the number of coolers is reduced by one.
  • the configuration of the generator can be simplified, and the cost can be reduced.
  • the present invention is effective for a rotating electric machine in which a cooler for cooling a cooling medium such as air or hydrogen gas is installed in a machine.
  • a cooling medium such as air or hydrogen gas
  • the present invention is effective for a rotating electric machine using air as a cooling medium, that is, an air-cooled generator.

Description

明 細 書
回転電機及びその冷却方法 技術分野
本発明は、 冷却媒体を冷却する冷却器を機内に設置 した回転電機及び その冷却方法に関する。 背景技術
冷却媒体を冷却する冷却器を機内に設置 した回転電機と しては、 例え ば特開平 7— 177705 号公報， 特開平 10— 146022号公報に記載された も の が知られている。 これら公報に記載された回転電機は、 固定子枠と 固定 子鉄心と の間を低温の冷却媒体が供給される低温ガス室及び加熱された 冷却媒体が流入する高温ガス室に仕切 り 、 軸方向に複数分散させた冷却 器を回転電機の下側の基礎ピ ッ ト 内に配置 している。 そ して、 複数の冷 却器によ って冷却され通風機によ っ て昇圧された冷却媒体を鉄心や巻線 な どの熱源に低温ガス室を介して導き 、 冷却 し終えた冷却媒体を冷却器 に高温ガス室を介して導いている。
しか しながら、 上記の回転電機では、 1 つ又は 2 つ以上の熱源を経由 した冷却媒体を鉄心の軸方向中央部に導いている ので、 鉄心の軸方向中 央部に導かれる冷却媒体の温度がその部分に到達前に上昇する。 このた め上記の回転電機では、 発電容量の増加又は損失密度の増加に伴っ て鉄 心や巻線な どの熱源から発生する熱負荷が増加 した場合、 鉄心の軸方向 中央部に導かれる冷却媒体の冷却効果が著し く 低下する。 従って、 上記 の回転電機では、 固定子鉄心と 回転子鉄心と の間の空隙に局所的な発熱 部分が生じ、 回転子の軸方向に不均一な熱伸びに起因する回転子の熱振 動ス ト ロ一 クの增加に至る恐れがある。
上記の解決手段と して冷却媒体の風量の増加又は通風抵杭の調整によ る各通風路への風量配分の最適化が考え られる。 しかし、 前者の手段で はフ ァ ンの昇圧に よ って冷却媒体の通風損失がさ ら に大き く な り 、 冷却 媒体の総損失が増加する。 後者の手段では限られた空間において所望の 電気的特性及び機械的特性を満足させながら通風抵抗を調整しなければ な らず、 各通風路への風量配分の最適化は難しい。 発明の開示
本発明の目的は、 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化でき る回転電 機及びその冷却方法の提供にある。
本発明の基本的な特徴は、 鉄心の軸方向両端部から最も遠い鉄心の軸 方向中央部に冷却された冷却媒体を供給する こ と にある。 このため、 固 定子枠と 固定子鉄心と の間に周方向に連続 した通風路を軸方向に複数設 け、 軸方向に複数形成された通風路の う ち少な く と も鉄心の軸方向中央 部と連通する通風路に衬応して冷却器を設置する。 そ して、 昇圧装置に よ つて昇圧された冷却媒体を冷却器に よ つ て冷却 し、 鉄心の軸方向中央 部と連通する通風路を介して鉄心の軸方向中央部に鉄心の外周側から内 周側に向かって流す。
こ こで、 鉄心の軸方向中央部と連通する通風路と は、 通風路の個数が 偶数の場合、 複数の通風路う ち中央の 2 個乃至 4 個の通風路を指す。 通 風路の個数が奇数の場合、 複数の通風路ぅ ち中央の 1 個乃至 3 個の通風 路を指す。 通風路の個数は回転電機の容量に よ っ て決ま る力？、 例えば発 電機の場合、 発電容量が 1 0 0 M Wク ラ スの発電機では少な く と も 3 個 の通風路を設置する。 発電容量が 3 5 0 M Wク ラ ス以上の発電機では 7 個乃至 1 0個或いはそれ以上の通風路を設置する。
本発明は、 上記特徴によ り 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化でき る と い う 効果を達成でき る。 特にこの効果は軸長が長 く 冷却媒体と して 空気を用いる回転電機、 例えば大容量の空冷式の発電機に有効である。 空気は水素よ り も粘性が大き いので、 発電機内部を流れる と き通風抵抗 が生 じ温度上昇する。 通風抵抗は空気の流通距離が長いほど大き く なる ので、 軸長の長い大容量の発電機ほ ど空気の温度上昇が顕著になる と共 に鉄心の軸方向中央部の空気の風量が減る。
従って、 鉄心の軸方向両端部から遠い鉄心の軸方向中央部には温度上 昇 した少量の空気が供給され、 鉄心の軸方向両端部と鉄心の軸方向中央 部と の間に温度差が生じる。 しか し、 鉄心の軸方向中央部に冷却された 冷却媒体を供給する本発明によれば、 鉄心の軸方向中央部の温度上昇を 許容温度以下と し、 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化する こ とがで き る。
こ こで、 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化と は、 鉄心の軸方向中 央部の温度上昇を許容温度以下と し、 鉄心の軸方向両端部と鉄心の軸方 向中央部と の温度上昇差を縮める こ と を意味する。 従って、 機内の軸方 向の温度上昇分布には多少のバラ ツ キがある。 図面の簡単な説明
第 1 図は本発明の第 1 実施例である タ ー ビン発電機の外観及び内部構 成の一部分を示す一部切欠き 断面斜視図である。 第 2 図は第 1 図の I I方 向の外観構成を示す平面図である。 第 3 図は第 2 図の I I I 方向の外観構 成を示す平面図である。 第 4 図は第 1 図の回転軸に対 して下側の内部構 造を示す IV— IV矢視断面図である。 第 5 図は本発明の第 2 実施例である 夕 一 ビ ン発電機の外観構成を示す斜視図である。 第 6 図は第 5 図の回転 軸に対 して上側の内部構成を示す VI— VI矢視断面図。 第 7 図は本発明の 第 3 実施例である タ ー ビ ン発電機の回転軸に対 して上側の内部構成を示 す断面図である。 第 8 図は本発明の第 4 実施例である タ ー ビ ン発電機の 回転軸に対 して上側の内部構成を示す断面図である。 第 9 図は本発明の 第 5 実施例である タ ー ビ ン発電機の回転軸に対 して下側の内部構成を示 す断面図である。 第 1 0 図は本発明の第 6 実施例である タ ー ビ ン発電機 の外観構成を示す正面図である。 第 1 1 図は第 1 0 図の X I方向の外観構 成を示す側面図である。 第 1 2 図は第 1 1 図の上方から見た と き の内部 構成を示す XI I— XI I矢視断面図である。 第 1 3 図は本発明の第 7 実施例 である タ ー ビ ン発電機の回転軸に対 して下側の内部構成を示す断面図で ある。 第 1 4 図は本発明の第 8 実施例である タ ー ビ ン発電機の回転軸に 対 して下側の内部構成を示す断面図である。 発明を実施する ための最良の形態
以下、 本発明の実施例を図面に基づき説明する。
(実施例 1 )
第 1 図〜第 4 図は本発明の第 1 実施例である タ ー ビ ン発電機の構成を に示す。 本実施例の タ ー ビ ン発電機は機内に封入された冷却媒体に よ つ て機内を冷却する密閉型 （或いは全閉型） の も のである。 図中符号 1 は 固定子枠である。 固定子枠 1 の内側には円筒状の固定子鉄心 2 を設けて いる。 固定子鉄心 2 の内周部には軸方向に連続 したス ロ ッ ト 3 を周方向 に複数形成 している。 ス ロ ッ ト 3 には固定子卷線 4 を収納 している。 固 定子鉄心 2 には径方向に放射状に連続した通風ダク ト 5 を軸方向に等間 隔に複数形成 している。 固定子鉄心 2 の内周側にはエアギヤ ッ プ 6 を介して回転子鉄心 7 を設 けている。 回転子鉄心 7 の外周部には軸方向に連続したス ロ ッ ト （図示 せず） を周方向に複数形成 している。 回転子鉄心 7 のス ロ ッ ト には回転 子巻線 （図示せず） を収納 している。 回転子鉄心 7 の両端には回転子巻 線の両端を押圧する 円筒状の リ テイ ニ ン グリ ン グ 8 を設けている。 回転 子鉄心 7 の中心軸上には軸方向両側に延伸する回転軸 9 を一体に設けて いる。
固定子枠 1 の軸方向両端には円環状の閉塞部材であるェ ン ドプラ ケ ッ ト 1 0 を設けている。 エ ン ドブラ ケ ッ ト 1 0 の内周側には回転軸 9 を回 転自在に支承する軸受装置 1 1 を設けている。 回転軸 9 の一方端 （軸受 装置 1 1 よ り も外側） には回転中の回転子巻線に電力 を供給する集電装 置 1 2 を設けている。 集電装置 1 2 は回転軸 9 の一方端 （軸受装置 1 1 よ り も外側） に設けた集電環にカ ーボン製のブラ シ を押圧接触させて固 定側 と 回転側を電気的に接続する も のである。 回転軸 9 の他方端 （軸受 装置 1 1 よ り も外側） には発電機の回転源である タ ー ビ ン と の連結部を 形成 している。
回転軸 9 の両端 （軸受装置 1 1 よ り は内側） には機内に封入された冷 却媒体を昇圧させ機内循環させる フ ァ ン 1 3 を設けている。 本実施例で は冷却媒体の昇圧装置と してフ ァ ン 1 3 を用いた場合について説明 した が、 これ以外の昇圧装置を用いて も構わない。 回転軸 9 の両端 （軸受装 置 1 1 よ り は内側） に設けられたフ ァ ン 1 3 は中央線 1 4 に対 して左右 対称な配置関係にある。 中央線 1 4 は回転軸 9 に対 して直角に交わる交 線であ り 、 エ ン ドブラ ケ ッ ト 1 0 間を左右対称に等分する 2 等分線であ る。
固定子枠 1 の上面には上面から突出する よ う に上方に延びた端子 1 5 を 3 相分設けている。 端子 1 5 は電気的に接続された固定子卷線 4 から 発電電力 を外部に取出すための ものである。 固定子枠 1 の正面の 2 ケ所 及び背面の 2 ケ所には吊具 1 6 を設けている。 吊具 1 6 は例えば発電機 本体の基礎ピ ッ ト 1 7 への据付けの際、 ク レー ン によ る発電機本体の吊 上げに用いる。
固定子枠 1 と 固定子鉄心 2 と の間には周方向に連続した通風路 1 8 a 乃至 1 8 g を軸方向に並列に設けている。 通風路 1 8 a 乃至 1 8 g は固 定子枠 1 と 固定子鉄心 2 と の間の空間を軸方向に仕切る複数の環状の仕 切板 1 9 と 、 固定子枠 1 の内面と 、 固定子鉄心 2 の外周面から形成 した も のであ り 、 それぞれ通風ダク ト 5 と連通 している。 通風路 1 8 a 乃至 1 8 g は中央線 1 4 に対して左右対称な配置になっている。
固定子枠 1 の下面には軸方向に延びた通風ダク ト 2 2 a 乃至 2 2 c を 軸方向に対 して直角な方向に並列に設けている。 通風ダク ト 2 2 a ， 2 0 c は軸方向に連続した通風路 2 0 を形成 している。 通風路 2 0 は通 風路 1 8 b ， 1 8 d , 1 8 f と連通 している。 通風ダク ト 2 2 b は軸方 向に連続 した通風路 2 1 を形成 している。 通風路 2 1 は通風路 1 8 a , 1 8 c , 1 8 e , 1 8 g と連通 している。
固定子鉄心 2 とェン ドプラ ケ ッ ト 1 0 の と の間には径方向に連続した 通風路 2 3 乃至 2 6 を設けている。 通風路 2 3 乃至 2 6 は固定子鉄心 2 とエン ドブラ ケ ッ ト 1 0 との間の空間を フ ァ ン 1 3 の外周側 と対向する 環状の仕切板 2 7 に よ って仕切 り 形成 している。 通風路 2 3 ， 2 4 はフ ア ン 1 3 の排気側 と通風路 2 0 と を連通する も のであ り 、 中心線 1 4 に 対して左右対称な配置になっている。 通風路 2 5 ， 2 6 はフ ァ ン 1 3 の 入気側 と通風路 2 1 を連通する ものであ り 、 中心線 1 4 に対して左右対 称な配置になっ ている。 通風路 1 8 a 乃至 1 8 gのそれぞれには機内に封入された冷却媒体を 冷却する冷却器 2 8 を設けている。 冷却器 2 8 a 乃至 2 8 g は軸方向に 列構成を成すよ う に発電機下部に配置 している。 尚、 冷却器 2 8 a 乃至 2 8 g は発電機上部に配置して も構わない。 冷却器 2 8 a 乃至 2 8 g は 中央線 1 4 に対 して左右対称な配置になっている。 冷却器 2 8 a 乃至 2 8 g には冷却水を供給する ための配管 2 9 及び冷却水を排出する ため の配管 3 0 を接続 している。 冷却器 2 8 a 乃至 2 8 g は同 じ冷却容量の も のである力'、 その外観の大き さ は通風路 1 8 の大き さ に よ っ て異なつ ている。 本実施例では通風路 1 8 b ， 1 8 f の軸方向の幅が他の通風路 1 8 よ り も小さ く 、 これに合わせて冷却器 2 8 b ， 2 8 f の軸方向の幅 を他の冷却器 2 8 よ り も小さ く している。
発電機内部には上述した通風路な どに よ っ て構成した通風回路を複数 形成 している。 中央線 1 4 の一方側 （図面に向かって左側） には第 1 の 通風回路 2 9 ， 第 2 の通風回路 3 0 ， 第 3 の通風回路 3 1 の 3 つの通風 回路を形成している。 中央線 1 4 の他方側 （図面に向かっ て右側） に も 3 つ通風回路を形成 している。 中央線 1 4 の一方側に形成された 3 つの 通風回路と 中央線 1 4 の他方側に形成された 3 つ通風回路は中央線 1 4 に対 して左右対称な配置にな っ てお り 、 冷却媒体の流れ及び温度上昇特 性も左右対称な関係にある。 従っ て、 以下においては中央線 1 4 の一方 側の通風回路構成及び冷却媒体の流れついて説明する。
第 1 の通風路路 2 9 は図中実線の矢印で示 した閉ループであ り 、 フ ァ ン 1 3 の排気側からエアギャ ッ プ 6 を介して通風ダク ト 5 に至 り 、 通風 ダク ト 5 から通風路 1 8 a を介して冷却器 2 8 a に至 り 、 冷却器 2 8 a から通風路 2 1 , 2 5 を介してフ ァ ン 1 3 の入気側に至る回路である。 ま た、 第 1 の通風路路 2 9 は通風路 1 8 a ， エアギャ ッ プ 6 ， 通風ダク ト 5 の熱源と冷却器 2 8 a が直列に配置される よ う に構成した回路であ る。 尚、 エアギャ ッ プ 6 及び通風路 1 8 a の熱源は鉄損を発生する固定 子鉄心 2 であ り 、 通風ダク ト 5 の熱源は鉄損を発生する固定子鉄心 2 及 び銅損を発生する固定子卷線 4 である。
第 2 の通風回路 3 0 は図中点線の矢印で示 した閉ルー プであ り 、 フ ァ ン 1 3 の排気側から通風路 2 3 を介して冷却器 2 8 b に至 り 、 冷却器 2 8 b から通風路 1 8 b , 通風ダク ト 5 ， エアギャ ッ プ 6 ， 通風ダク ト 5 ， 通風路 1 8 c を介して冷却器 2 8 c に至 り 、 冷却器 2 8 c から通風 路 2 1 ， 2 5 を介してフ ァ ン 1 3 の吸気側に至る回路である。 ま た、 第 2 の通風回路 3 0 は通風路 2 3 の熱源の次に冷却器 2 8 b , こ の次に通 風路 1 8 b ， 1 8 c , エアギャ ッ プ 6 ， 通風ダク ト 5 の熱源， この次に 冷却器 2 8 c と いう よ う に熱源と冷却器が交互に直列に配置される よ う に構成 した回路である。 尚、 エアギャ ッ プ 6 及び通風路 1 8 b , 1 8 c の熱源は鉄損を発生する固定子鉄心 2 であ り 、 通風ダク ト 5 及び通風路 2 3 の熱源は鉄損を発生する固定子鉄心 2 及び銅損を発生する固定子卷 線 4 である。
第 3 の通風回路 3 1 は図中点線の矢印で示 した閉ループであ り 、 フ ァ ン 1 3 の排気側から通風路 2 3 を介して冷却器 2 8 d に至 り 、 冷却器 2 8 d から通風路 1 8 d , 通風ダク ト 5 ， エアギャ ッ プ 6 ， 通風ダク ト 5 ， 通風路 1 8 c を介して冷却器 2 8 c に至 り 、 冷却器 2 8 c から通風 路 2 1 ， 2 5 を介してフ ァ ン 1 3 の吸気側に至る回路である。 ま た、 第 2 の通風回路 3 0 は通風路 2 3 の熱源の次に冷却器 2 8 d , この次に通 風路 1 8 d ， 1 8 c , エアギャ ッ プ 6 ， 通風ダク ト 5 の熱源， この次に 冷却器 2 8 c と いう よ う に熱源と冷却器が交互に直列に配置される よ う に構成 した回路である。 尚、 エアギャ ッ プ 6 及び通風路 1 8 d , 1 8 c の熱源は鉄損を発生する固定子鉄心 2 であ り 、 通風ダク ト 5 及び通風路 2 3 の熱源は鉄損を発生する固定子鉄心 2 及び銅損を発生する固定子巻 線 4 である。
次に、 冷却媒体の流れについて説明する。 回転軸 9 の回転によ り 機内 に封入さ れている冷却媒体は昇圧され、 フ ァ ン 1 3 の排気側から各通風 回路に流れる。 第 1 の通風回路 2 9 では、 フ ァ ン 1 3 によ っ て昇圧され た冷却媒体はエアギャ ッ プ 6 を通風路 1 8 a と連通する通風ダク ト 5 に 向かっ て軸方向に流れる。 通風路 1 8 a と連通する通風ダク ト 5 に至つ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部及び固定子卷線 4 を冷却 しながら通風 ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の内周側から外周側、 すなわち通風路 1 8 a に 向かっ て流れる。 通風路 1 8 a に至った冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周 側を冷却 し、 冷却器 2 8 a に向かっ て流れる。 冷却器 2 8 a に至っ た冷 却媒体は冷却器 2 8 a によ って冷却され、 通風路 2 1 ， 通風路 2 5 を介 してフ ァ ン 1 3 の吸気側に流れる。
第 2 の通風回路 3 0 では、 フ ァ ン 1 3 に よ っ て昇圧された冷却媒体は 固定子鉄心 2 の端部及び固定子巻線 4 のコ イ ルエ ン ド部を冷却 しながら 通風路 2 3 を通風路 2 0 に向かって径方向に流れる。 通風路 2 0 に至つ た冷却媒体は冷却器 2 8 b に向かっ て軸方向に流れる。 冷却器 2 8 b に 至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 b に よ って冷却され、 固定子鉄心 2 の外周 側を冷却 しながら通風路 1 8 b を周方向に流れ、 通風路 1 8 b と連通す る通風ダク ト 5 に流れる。 通風路 1 8 b と連通する通風ダク ト 5 に至つ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部及び固定子巻線 4 を冷却 しながら通風 ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 6 に向力 つて流れる。
エアギャ ッ プ 6 に至った冷却媒体は固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しな がら通風路 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に向かって軸方向に流れる。 通風路 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部及び固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 内周側から外周側、 すなわち通風路 1 8 c に向かって流れる。 通風路 1 8 c に至った冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 冷却器 28 c に向かっ て流れる。 冷却器 2 8 c に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 c に よ つて冷却され、 通風路 2 1 ， 通風路 2 5 を介してフ ァ ン 1 3 の吸気側に 流れる。
第 3 の通風回路 3 1 では、 フ ァ ン 1 3 に よ っ て昇圧された冷却媒体は 固定子鉄心 2 の端部及び固定子卷線 4 のコ ィ ルェ ン ド部を冷却 しながら 通風路 2 3 を通風路 2 0 に向かって径方向に流れる。 通風路 2 0 に至つ た冷却媒体は冷却器 2 8 d に向かって軸方向に流れる。 冷却器 2 8 d に 至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 d に よ って冷却され、 固定子鉄心 2 の外周 側を冷却 しながら通風路 1 8 d を周方向に流れ、 通風路 1 8 d と連通す る通風ダク ト 5 に流れる。 通風路 1 8 d と連通する通風ダク ト 5 に至つ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部及び固定子巻線 4 を冷却 しながら通風 ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 6 に向かっ て流れる。
エアギャ ッ プ 6 に至つ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しな がら通風路 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に向かって軸方向に流れる。 通風路 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部及び固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 内周側から外周側、 すなわち通風路 1 8 c に向かって流れる。 通風路 1 8 c に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 冷却器 28 c に向かっ て流れる。 冷却器 2 8 c に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 c に よ つて冷却され、 通風路 2 1 ， 通風路 2 5 を介してフ ァ ン 1 3 の吸気側に 流れる。
以上の よ う に構成 した本実施例に よ れば、 フ ァ ン 1 3 に よ っ て昇圧さ れた冷却媒体を固定子鉄心 2 の軸方向中央部に位置する通風路 1 8 d に 導き 、 導かれた冷却媒体を冷却器 2 8 d に よ って冷却 し、 冷却された冷 却媒体を固定子鉄心 2 の外周側から内周側に向かって流通すよ う に した ので、 冷却された冷たい冷却媒体を固定子鉄心 2 の軸方向中央部に供給 する こ とができ る。
従って、 供給される冷却媒体の温度が最も高 く な り 、 供給される冷却 媒体の風量が最も少な く なる固定子鉄心 2 の軸方向中央部を冷たい冷却 媒体によ って冷却する こ とができ、 エアギャ ッ プ 6 に生 じる局所的な発 熱を抑え、 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化し、 回転子の熱振動ス ト ロー ク を抑制する こ とができ る。
(実施例 2 )
第 5 図及び第 6 図は第 2 実施例の タ ー ビ ン発電機の構成を示す。 本実 施例のタ ー ビン発電機は第 1 実施例 と 同様に密閉型 （或いは全閉型） の も のである力5'、 第 1 実施例よ り 軸長が短い （第 1 実施例よ り 発電容量が 小さい） 。 ま た、 本実施例の タ ー ビ ン発電機では第 1 実施例において発 電機下部に設けていた冷却器 2 8 及び通風路 2 0 ， 2 1 を発電機上部に 設けている。
固定子枠 1 と 固定子鉄心 2 と の間には周方向に連続 した通風路 1 8 a 乃至 1 8 d を軸方向に並列に設けている。 通風路 1 8 b , 1 8 c は通風 路 2 0 と連通 している。 通風路 1 8 a , 1 8 d は通風路 2 1 と連通 して いる。 通風路 2 1 には冷却器 2 8 a , 2 8 d を中央線 1 4 に対して左右 対称に設けている。 通風路 2 0 には冷却器 2 8 b ， 2 8 c を中央線 1 4 に対して左右対称に設けている。 冷却器 2 8 a 乃至 2 8 d は軸方向に列 構成を成すよ う に配置 している。
冷却器 2 8 b ， 2 8 c は冷却器 2 8 a， 2 8 d よ り も小型、 すなわち 冷却容量が小さ い。 こ こで、 冷却器 2 8 b， 2 8 c の冷却容量を冷却器 2 8 a , 2 8 d よ り も小さ く したのは、 冷却器 2 8 b， 2 8 c は冷却器 2 8 a , 2 8 d に よ って冷却された冷却媒体の一部を冷却する も のであ り 、 冷却器 2 8 a , 2 8 d よ り も冷却容量が小さ く て済む し、 この方が 冷却効率が良いからである。 ま た、 冷却器 2 8 b， 2 8 c を設けた通風 路 2 0 が冷却器 2 8 a， 2 8 d を設けた通風路 2 1 よ り も小さ く 、 小型 な冷却器しか設置でき ないからである。 尚、 冷却器 2 8 a 乃至 2 8 d は 発電機下部に配置 して も構わない。
この他の構成は前例 と 同様であ り 、 その説明は省略する。 また、 通風 路及び冷却器は中央線 1 4 に対して左右対称な配置になっ てお り 、 冷却 媒体の流れ及び温度上昇特性も 同様に左右対称な関係にあるので、 以下 においては中央線 1 4 の一方側について説明する。
次に、 冷却媒体の流れについて説明する。 回転軸 9 と共にフ ァ ン 1 3 が回転する と 、 機内に封入されている冷却媒体は昇圧され、 各通風路を 流通する。 フ ァ ン 1 3 の排気側に排気された冷却媒体は通風路 2 3 側 と エアギャ ッ プ 6 側に分岐する。 エアギャ ッ プ 6 側に分岐した冷却媒体は 固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しながらエアギャ ッ プ 6 を通風路 1 8 と 連通する通風ダク ト 5 に向かっ て流れる。
通風路 1 8 a と通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部 と固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の内周側か ら外周側、 すなわち通風路 1 8 a に向かって流れる。 通風路 1 8 a に至 つ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 通風路 2 1 を介して冷 却器 2 8 a に向かっ て流通する。 冷却器 2 8 a に至っ た冷却媒体は冷却 器 2 8 a によ っ て冷却され、 通風路 2 5 を介してフ ァ ン 1 3 の吸気側に 向かって流れる。
通風路 2 3 側に分岐 した冷却媒体は固定子鉄心 2 の端部と 固定子巻線 4 の コ イ ルェ ン ド部を冷却 しな力 ίら通風路 2 3 を通風路 2 0 に向かって 径方向に流れる。 通風路 2 0 に至った冷却媒体は冷却器 2 8 b に向かつ て軸方向に流れる。 冷却器 2 8 b に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 b によ つ て冷却され、 通風路 1 8 b に向かって流れる。 通風路 1 8 b に至っ た 冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 通風路 1 8 b と連通する通 風ダク ト 5 に流れる。
通風路 1 8 b と連通する通風ダク ト 5 に至つ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部と 固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 6 に向かっ て流れる。 エアギ ャ ッ プ 6 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しながらエア ギャ ッ プを通風路 1 8 a と連通する通風ダク ト 5 に向かって軸方向に流 れる。 通風路 1 8 a と連通する通風ダク ト 5 に至った冷却媒体はフ ァ ン 1 3 の排気側からエアギャ ッ プ 6 側に分岐した冷却媒体と共に通風ダク ト 5 を流れる。
本実施例に よ れば、 冷却器 2 8 a ， 2 8 d に よ って冷却され、 フ ァ ン 1 3 に よ って昇圧された冷却媒体の一部を分岐 し、 冷却器 2 8 b , 28 c に よ っ て冷却 し、 固定子鉄心 2 の軸方向中央部に位置する通風路 1 8 b 1 8 c に導き 、 導かれた冷却媒体を固定子鉄心 2 の外周側から内周側に 向かって流通すよ う に したので、 冷却された冷たい冷却媒体を固定子鉄 心 2 の軸方向中央部に供給する こ とができ る。
従っ て、 本実施例に よれば、 供給される冷却媒体の温度が最も高 く な り 、 供給される冷却媒体の風量が最も少な く なる固定子鉄心 2 の軸方向 中央部を冷たい冷却媒体によ って冷却する こ とができ 、 エアギヤ ッ プ 6 に生 じる局所的な発熱を抑え、 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化す る こ とができ る。
(実施例 3 )
第 7 図は第 3 実施例のター ビン発電機の構成を示す。 本実施例は第 2 実施例の変形例であ り 、 第 2 実施例よ り 軸長が長い。 固定子枠 1 と 固定 子鉄心 2 と の間には周方向に連続した通風路 1 8 a 乃至 1 8 e を軸方向 に並列に設けている。 通風路 1 8 a ， 1 8 b , 1 8 d ， 1 8 e は通風路 2 1 と連通 している。 通風路 1 8 c は通風路 2 0 と連通 している。 通風 路 2 1 には中央線 1 4 に対して左右対称に冷却器 2 8 a , 2 8 c を設け ている。 通風路 2 0 の通風路 1 8 c との連通部分には冷却器 2 8 b を設 置 している。 冷却器 2 8 b は冷却器 2 8 a , 2 8 c よ り も冷却容量が小 さい小型な も のである。
この他の構成は前例 と 同様であ り 、 その説明は省略する。 ま た、 通風 路及び冷却器は中央線 1 4 に対して左右対称な配置になってお り 、 冷却 媒体の流れ及び温度上昇特性も 同様に左右対称な関係にあるので、 以下 においては中央線 1 4 の一方側について説明する。
次に、 冷却媒体の流れについて説明する。 回転軸 9 と共に フ ァ ン 1 3 が回転する と、 機内に封入されている冷却媒体は昇圧され、 各通風路を 流通する。 フ ァ ン 1 3 の排気側に排気された冷却媒体は通風路 2 3 側 と エアギャ ッ プ 6 側に分岐する。 エアギャ ッ プ 6 側に分岐した冷却媒体は 固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しながらエアギャ ッ プ 6 を通風路 1 8 a ， 1 8 b と連通する通風ダク ト 5 に向かっ て流れる。
通風路 1 8 a , 1 8 b と通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部と 固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 内周側から外周側、 すなわち通風路 1 8 a , 1 8 b に向かって流れる。 通風路 1 8 a , 1 8 b に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 通風路 2 1 を介して冷却器 2 8 a に向かっ て流通する。 冷却器 28 a に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 a に よ っ て冷却され、 通風路 2 5 を介し てフ ァ ン 1 3 の吸気側に向かって流れる。
通風路 2 3 側に分岐した冷却媒体は固定子鉄心 2 の端部と 固定子巻線 4 のコ イ ルェン ド部を冷却 しながら通風路 2 3 を通風路 2 0 に向かって 径方向に流れる。 通風路 2 0 に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 b に向かつ て軸方向に流れる。 冷却器 2 8 b に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 b に よ つ て冷却され、 通風路 1 8 c に向かって流れる。 通風路 1 8 c に至った 冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 通風路 1 8 c と連通する通 風ダク ト 5 に流れる。
通風路 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部と固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 6 に向かって流れる。 エアギ ャ ッ プ 6 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しながらエア ギャ ッ プを通風路 1 8 a , 1 8 b と連通する通風ダク ト 5 に向かっ て軸 方向に流れる。 通風路 1 8 a , 1 8 b と連通する通風ダク ト 5 に至っ た 冷却媒体はフ ァ ン 1 3 の排気側からエアギャ ッ プ 6 側に分岐した冷却媒 体と共に通風ダク ト 5 を流れる。
本実施例に よ れば、 冷却器 2 8 a ， 2 8 c に よ って冷却され、 フ ァ ン 1 3 に よ って昇圧された冷却媒体の一部を分岐し、 冷却器 2 8 c に よ つ て冷却 し、 冷却された冷却媒体を固定子鉄心 2 の軸方向中央部に対応す る通風路 1 8 c に導き 、 導かれた冷却媒体を固定子鉄心 2 の外周側から 内周側に向かっ て流通すよ う に したので、 冷却された冷たい冷却媒体を 固定子鉄心 2 の軸方向中央部に供給する こ とができ る。
従って、 本実施例に よ れば、 供給される冷却媒体の温度が最も高 く な り 、 供給される冷却媒体の風量が最も少な く な る固定子鉄心 2 の軸方向 中央部を冷たい冷却媒体によ って冷却する こ とができ 、 エアギヤ ッ プ 6 に生じる局所的な発熱を抑え、 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化す る こ とができ る。
(実施例 4 )
第 8 図は第 4 実施例の タ ー ビン発電機の構成を示す。 本実施例は第 2 実施例と 第 3 実施例の組合例であ り 、 第 3 実施例よ り も さ ら に軸長が長 い。 固定子枠 1 と 固定子鉄心 2 との間には周方向に連続した通風路 18 a 乃至 1 8 g を軸方向に並列に設けている。 通風路 1 8 a , 1 8 c , 1 8 e , 1 8 g は通風路 2 1 と連通 している。 通風路 1 8 d は通風路 2 0 と連通 している。 ま た、 固定子枠 1 と固定子鉄心 2 と の間には通風路 2 3 と通 風路 1 8 b を連通する通風路 3 1 と 、 通風路 2 4 と通風路 1 8 f を連通 する通風路 3 2 を中央線 1 4 に対 して左右対称に設けている。
通風路 2 1 には中央線 1 4 に対 して左右対称に冷却器 2 8 a , 2 8 e を設けている。 通風路 2 0 の通風路 1 8 d と の連通部分には冷却器 28 c を設けている。 冷却器 2 8 c は冷却器 2 8 a , 2 8 e よ り も冷却容量が 小さい小型な も のである。 通風路 3 1 には中央線 1 4 に対 して左右対称 に冷却器 2 8 b ， 2 8 d を設けている。 冷却器 2 8 b ， 2 8 d は冷却器 2 8 a ， 2 8 e よ り も冷却容量が小さい小型な ものである。
この他の構成は前例と 同様であ り 、 その説明は省略する。 また、 通風 路及び冷却器は中央線 1 4 に対して左右対称な配置になってお り 、 冷却 媒体の流れ及び温度上昇特性も 同様に左右対称な関係にあるので、 以下 においては中央線 1 4 の一方側について説明する。
次に、 冷却媒体の流れについて説明する。 回転軸 9 と共にフ ァ ン 1 3 が回転する と 、 機内に封入されている冷却媒体は昇圧され、 各通風路を 流通する。 フ ァ ン 1 3 の排気側に排気さ れた冷却媒体は通風路 2 3 側 と エアギャ ッ プ 6 側に分岐する。 エアギャ ッ プ 6 側に分岐 した冷却媒体は 固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しながらエアギャ ッ プ 6 を通風路 1 8 a , 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に向かって流れる。
通風路 1 8 a , 1 8 c と通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部と 固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 内周側から外周側、 すなわち通風路 1 8 a， 1 8 c に向かって流れる。 通風路 1 8 a， 1 8 c に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 通風路 2 1 を介して冷却器 2 8 a に向かっ て流通する。 冷却器 28 a に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 a に よ っ て冷却され、 通風路 2 5 を介し てフ ァ ン 1 3 の吸気側に向かっ て流れる。
通風路 2 3 側に分岐 した冷却媒体は固定子鉄心 2 の端部と 固定子卷線 4 の コ イ ルェ ン ド部を冷却 しながら通風路 2 3 を通風路 2 0， 3 1 に向 かって径方向に流れる。 通風路 2 0 に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 じ に 向かっ て軸方向に流れる。 冷却器 2 8 c に至っ た冷却媒体は冷却器 28 c に よ っ て冷却され、 通風路 1 8 d に向かって流れる。 通風路 1 8 d に至 つ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 通風路 1 8 d と連通す る通風ダク ト 5 に流れる。
通風路 1 8 d と連通する通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部と 固定子卷線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 6 に向かっ て流れる。 エアギ ャ ッ プ 6 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しながらエア ギャ ッ プを通風路 1 8 a , 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に向かって軸 方向に流れる。 通風路 1 8 a , 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に至った 冷却媒体はフ ァ ン 1 3 の排気側からエアギャ ッ プ 6側に分岐した冷却媒 体と共に通風ダク ト 5 を流れる。
通風路 3 1 に至っ た冷却媒体は冷却器 2 8 b に向かって軸方向に流れ る。 冷却器 2 8 b に至った冷却媒体は冷却器 2 8 b に よ って冷却され、 通風路 1 8 b に向かって流れる。 通風路 1 8 b に至った冷却媒体は固定 子鉄心 2 の外周側を冷却 し、 通風路 1 8 b と連通する通風ダク ト 5 に流 れる。
通風路 1 8 b と連通する通風ダク ト 5 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内部と固定子巻線 4 を冷却 しながら通風ダク ト 5 を固定子鉄心 2 の 外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 6 に向かっ て流れる。 エアギ ャ ッ プ 6 に至っ た冷却媒体は固定子鉄心 2 の内周側を冷却 しながらエア ギャ ッ プを通風路 1 8 a , 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に向かって軸 方向に流れる。 通風路 1 8 a , 1 8 c と連通する通風ダク ト 5 に至っ た 冷却媒体はフ ァ ン 1 3 の排気側からエアギャ ッ プ 6側に分岐 した冷却媒 体と共に通風ダク ト 5 を流れる。
本実施例によ れば、 冷却器 2 8 a ， 2 8 e に よ って冷却され、 フ ァ ン 1 3 によ って昇圧さ れた冷却媒体の一部を分岐し、 冷却器 2 8 c によ つ て冷却 し、 冷却された冷却媒体を固定子鉄心 2 の軸方向中央部に対応す る通風路 1 8 d に導き 、 導かれた冷却媒体を固定子鉄心 2 の外周側から 内周側に向かっ て流通すよ う に したので、 冷却された冷たい冷却媒体を 固定子鉄心 2 の軸方向中央部に供給する こ とができ る。
従って、 本実施例によ れば、 供給される冷却媒体の温度が最も高 く な り 、 供給される冷却媒体の風量が最も少な く なる固定子鉄心 2 の軸方向 中央部を冷たい冷却媒体によ って冷却する こ とができ 、 エアギヤ ッ プ 6 に生 じる局所的な発熱を抑え、 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化す る こ と ができ る。
(実施例 5 )
第 9 図は第 5 実施例の タ ー ビ ン発電機の構成を示す。 本実施例は第 1 実施例の改良例であ り 、 固定子鉄心 2 の軸長が長 く なっ た場合に有効な 例である。 本実施例では固定子鉄心 2 に設けた通風ダク ト 5 の軸方向間 隔を、 第 1 の通風回路 2 9 では大き く と り 、 第 1 の通風回路 2 9 よ り も 通風距離が大き く 、 かつ熱負荷が大き い第 2 の通風回路 3 0 及び第 3 の 通風回路 3 1 では小さ く している。 尚、 この他の構成は前例と 同様であ り 、 その説明は省略する。
本実施例に よ れば、 通風ダク ト 5 の軸方向間隔を通風回路によ って変 えたので、 フ ァ ン 1 3 に近 く 通風距離の短い第 1 の通風回路 2 9 の風量 が抑制され、 その分、 フ ァ ン 1 3 から遠 く 通風距離の大き い第 2 の通風 回路 3 0 及び第 3 の通風回路 3 1 の風量を増加する こ とができ 、 さ ら に 鉄心の軸方向中央部付近の冷却効果を向上する こ とができ る。
ま た、 本実施例に よ れば、 通風ダク ト 5 の軸方向間隔を通風回路に よ つ て変えたので、 熱負荷の小さい第 1 の通風回路 2 9 における固定子鉄 心 2 と 固定子巻線 4 の露出面積を小さ く 、 通風距離が大き く 熱負荷の大 き い第 2 の通風回路 2 0 及びと 第 3 の通風回路 3 1 における固定子鉄心 2 と 固定子巻線 4 の露出面積を大き く し、 鉄心の軸方向中央付近の冷却 面積を増加する こ とができ る ので、 さ ら に鉄心の軸方向中央部付近の冷 却効果を向上する こ とができ る。
尚、 本実施例は第 1 実施例の改良例 と して説明 したが、 他の実施例に 適用 して も構わない。 (実施例 6 )
第 1 0 図乃至第 1 2 図は第 6 実施例の タ ー ビン発電機の構成を示す。 本実施例は第 1 実施例の変形例であ り 、 第 1 実施例において発電機下部 に設けていた冷却器 2 8 及び通風路 2 0 ， 2 1 を発電機前部 （発電機の 正面側） と発電機後部 （発電機の背面側） に分けて設けている。 外観上 発電機の正面及び背面には縦置き の冷却器が正面及び背面から突出する よ う に軸方向に列構成成 している。
発電機前部には通風路 1 8 a に設置 した冷却器 2 8 a , 通風路 1 8 c に設置 した冷却器 2 8 c ， 通風路 1 8 e に設置 した冷却器 2 8 e ， 通風 路 1 8 g に設置 した冷却器 2 8 g を中央線 1 4 に対して左右対称な配置 と なる よ う に設けている。 ま た、 発電機前部には通風路 1 8 a , 1 8 c , 1 8 e , 1 8 g と連通する通風路 2 1 を設けている。
発電機後部には通風路 1 8 b に設置 した冷却器 2 8 b , 通風路 1 8 d に設置 した冷却器 2 8 d ， 通風路 1 8 f に設置 した冷却器 2 8 f を中央 線 1 4 に対 して左右対称な配置と なる よ う に設けている。 ま た、 発電機 前部には通風路 1 8 b ， 1 8 d , 1 8 e と連通する通風路 2 0 を設けて いる。 尚、 この他の構成は第 1 実施例と 同様であ り 、 その説明は省略す る。
本実施例に よ れば、 回転軸 9 を境に対向する固定子枠 1 と固定子鉄心 2 と の間の一方側 （発電機前部） に冷却器 2 8 a ， 2 8 c , 2 8 e , 2 8 g を配置 し、 他方側 （発電機後部） に冷却器 2 8 b ， 2 8 d , 28 f を配置 したので、 第 1 の通風回路 2 9 ， 第 2 の通風回路 3 0 ， 第 3 の通 風回路 3 1 のう ち、 冷却媒体が固定子鉄心 2 の内周側から外周側に流通 した後に冷却器 2 8 を通過する部分を発電機前部に形成し、 冷却媒体が 冷却器 2 8 を通過した後に固定子鉄心 2 の外周側から内周側に流通する 部分を発電機後部に形成する こ とができ る。 これによ り 、 冷却媒体が流 通する通風路の交差を無 く すこ とができ 、 冷却媒体の通風抵抗を減らす こ とができ る。 従って、 鉄心の軸方向中央部付近に供給される冷えた冷 却媒体の風量を增やすこ と ができ 、 さ ら に鉄心の軸方向中央部付近の冷 却効果を向上する こ とがで き る。
尚、 本実施例では発電機前部と発電機後部に冷却器を分けて配置 した 場合について説明 したが、 発電機下部と発電機上部に冷却器を分けて配 置 して も 同様の効果を達成でき る。
(実施例 7 )
第 1 3 図は第 7 実施例の タ ー ビ ン発電機の構成を示す。 本実施例の夕 一ビ ン発電機は機内に取り 込んだ外気に よ って機内を冷却する開放型の も のである。 図中符号 5 0 は固定子枠である。 固定子枠 5 0 の内側には 円筒状の固定子鉄心 5 1 を設けている。 固定子鉄心 5 1 の内周部には軸 方向に連続したス ロ ッ ト を周方向に複数形成してお り 、 そのス ロ ッ ト に は固定子巻線 5 2 を収納 している。 固定子鉄心 5 1 には径方向に放射状 に連続した通風ダク ト 5 3 を軸方向に等間隔に複数形成している。
固定子鉄心 5 1 の内周側にはエアギヤ ッ プ 5 4 を介して回転子鉄心 5 5 を設けている。 回転子鉄心 5 5 の外周部には軸方向に連続したス ロ ッ ト を周方向に複数形成 してお り 、 そのス ロ ッ ト には回転子卷線を収納 している。 回転子鉄心 5 5 の両端には回転子巻線の両端を押圧する円筒 状のリ テイ ニ ン グリ ン グ 5 6 を設けている。 回転子鉄心 5 5 の中心軸上 には軸方向両側に延伸する回転軸 5 7 を一体に設けている。
固定子枠 5 0 の軸方向両端には円環状の閉塞部材であるェ ン ドプラ ケ ッ ト 5 8 を設けている。 ェ ン ドプラ ケ ッ ト 5 8 の内周側には回転軸 5 7 を回転自在に支承する軸受装置を設けている。 回転軸 5 7 の一方端 （軸 受装置よ り も外側） には回転中の回転子卷線に電力を供給する集電装置 を設けている。 回転軸 5 7 の他方端 （軸受装置よ り も外側） には発電機 の回転源である タ ー ビ ン と の連結部を形成 している。
回転軸 5 7 の両端 （軸受装置よ り は内側） には機内に封入された冷却 媒体を昇圧させ機内循環させる フ ァ ン 5 9 を設けている。 本実施例では 冷却媒体の昇圧装置と してフ ァ ン 5 9 を用いた場合について説明 したが、 これ以外の昇圧装置を用いて も構わない。 回転軸 5 7 の両端 （軸受装置 よ り は内側） に設けられたフ ァ ン 5 9 は中央線 6 0 に対 して左右対称な 配置関係にある。 中央線 6 0 は回転軸 5 7 に対 して直角に交わる交線で あ り 、 ェ ン ドプラ ケ ッ ト 5 8 間を左右対称に等分する 2 等分線である。 ェ ン ドプラ ケ ッ ト 5 8 の内周部側には機内に外気を取 り 込むための入 気？し 6 1 を フ ァ ン 5 9 と対向する よ う に設けてレ、る。 エ ン ドブラケ ッ ト
5 8 の外周部側には機内に取り 込んだ外気を機外に排出する ための排出 Ϊし 6 2 を設けている。
固定子枠 5 0 と 固定子鉄心 5 1 と の間には周方向に連続した通風路
6 3 a 乃至 6 3 g を軸方向に並列に設けている。 通風路 6 3 a 乃至 63 g は固定子枠 5 0 と 固定子鉄心 5 1 と の間の空間を軸方向に仕切る複数の 環状の仕切板 6 4 と 、 固定子枠 5 0 の内面と、 固定子鉄心 5 1 の外周面 から形成 した も のであ り 、 それぞれ通風ダク ト 5 3 と連通 している。 通 風路 6 3 a 乃至 6 3 g は中央線 6 0 に対 して左右対称な配置になっ てい る。
固定子鉄心 5 1 とェン ドプラ ケ ッ ト 5 8 の と の間には径方向に連続 し た通風路 6 5 , 6 6 を設けている。 通風路 6 5 と通風路 6 6 は中心線 6 0 に対して左右対称な配置になっ ている。 ェ ン ドプラ ケ ッ ト 5 8 と フ ァ ン 5 9 と の間には入気孔 6 1 と フ ァ ン 5 9 の入気側を連通 し、 軸方向 に連続した通風路 6 7 , 6 8 を設けている。 通風路 6 7 ， 6 8 は固定子 鉄心 5 1 とェン ドプラ ケ ッ ト 5 8 と の間の空間を円筒状の仕切板 6 9 に よ って仕切 り 形成した も のであ り 、 中心線 6 0 に対して左右対称な配置 になってレ、る。
発電機下部には通風路 6 5 , 6 6 と通風路 6 3 b ， 6 3 d ， 6 3 ί と を連通 し、 軸方向に連続した通風路 7 0 を設けている。 ま た、 発電機下 部には排気孔 6 2 と通風路 6 3 a ， 6 3 c , 6 3 e , 6 3 g と を連通 し、 軸方向に連続した通風路 7 1 を設けている。
通風路 6 3 b , 6 3 d , 6 3 ί のそれぞれには機外から取 り 込んだ冷 却媒体を冷却する冷却器 7 2 を設けている。 冷却器 7 2 a 乃至 7 2 c は 軸方向に列構成を成すよ う に発電機下部に配置 している。 尚、 冷却器 7 2 a 乃至 7 2 c は発電機上部に配置 して も構わない。 冷却器 7 2 a 乃 至 7 2 c は中央線 6 0 に対して左右対称な配置になっている。 冷却器 7 2 a 乃至 7 2 c には冷却水を供給する ための配管及び冷却水を排出す る ための配管を接続している。 冷却器 7 2 a 乃至 7 2 c は同 じ冷却容量 の ものである。
発電機内部には上述した通風路な どに よ って構成 した通風回路を複数 形成 している。 中央線 6 0 の一方側 （図面に向かって左側） には第 1 の 通風回路 7 3 ， 第 2 の通風回路 7 4 ， 第 3 の通風回路 7 5 の 3 つの通風 回路を形成 している。 中央線 6 0 の他方側 （図面に向かって右側） に も 3 つ通風回路を形成 している。 中央線 6 0 の一方側に形成された 3 つの 通風回路と 中央線 6 0 の他方側に形成された 3 つ通風回路は中央線 6 0 に対して左右対称な配置になつ てお り 、 冷却媒体の流れ及び温度上昇特 性も左右対称な関係にある。 従って、 以下においては中央線 6 0 の一方 側の通風回路構成及び冷却媒体の流れついて説明する。 第 1 の通風路路 7 3 は図中実線の矢印で示 した開ループであ り 、 入気 孔 6 1 から通風路 6 7 を介してフ ァ ン 5 9 に至 り 、 フ ァ ン 5 9 からエア ギャ ッ プ 5 4 ， 通風ダク ト 5 3 ， 通風路 6 3 a ， 通風路 7 1 を介して排 気孔 6 2 に至る回路である。
第 2 の通風回路 7 4 は図中点線の矢印で示 した開ループであ り 、 入気 孔 6 1 から通風路 6 7 を介してフ ァ ン 5 9 に至 り 、 フ ァ ン 5 9 から通風 路 6 5 ， 通風路 7 0 を介して冷却器 7 2 a に至 り 、 冷却器 7 2 a から通 風路 6 3 b ， 通風ダク ト 5 3 , エアギャ ッ プ 5 4 ， 通風ダク ト 5 3 ， 通 風路 6 3 c , 通風路 7 1 を介して排気孔 6 2 に至る回路である。
第 3 の通風回路 7 5 は図中点線の矢印で示 した開ルー プであ り 、 入気 孔 6 1 から通風路 6 7 を介してフ ァ ン 5 9 に至 り 、 フ ァ ン 5 9 から通風 路 6 5 ， 通風路 7 0 を介して冷却器 7 2 b に至 り 、 冷却器 7 2 b から通 風路 6 3 d ， 通風ダク ト 5 3 ， エアギャ ッ プ 5 4 ， 通風ダク ト 5 3 ， 通 風路 6 3 c , 通風路 7 1 を介して排気孔 6 2 に至る回路である。
次に、 冷却媒体の流れについて説明する。 フ ァ ン 5 9 の回転によ り 入 気孔 6 1 から外気が機内に取 り 込まれ、 通風路 6 7 を介してフ ァ ン 5 9 の入気側に至る。 外気はフ ァ ン 5 9 に よ っ て昇圧され、 フ ァ ン 5 9 の排 気側から各通風回路に流れる。
第 1 の通風回路 7 3 では、 フ ァ ン 5 9 に よ っ て昇圧された外気は固定 子鉄心 5 1 の内周側を冷却 しながらエアギャ ッ プ 5 4 を通風路 6 3 a と 連通する通風ダク ト 5 3 に向かっ て軸方向に流れる。 通風路 6 3 a と連 通する通風ダク ト 5 3 に至っ た外気は固定子鉄心 5 1 の内部及び固定子 卷線 5 2 を冷却 しながら通風ダク ト 5 3 を固定子鉄心 5 1 の内周側から 外周側、 すなわち通風路 6 3 a に向かっ て流れる。 通風路 1 8 a に至つ た外気は固定子鉄心 5 1 の外周側を冷却 し、 通風路 7 1 を介して排気孔 6 2 に流れる。
第 2 の通風回路 7 4 では、 フ ァ ン 5 9 によ って昇圧された外気は固定 子鉄心 5 1 の端部及び固定子卷線 5 2 のコ イ ルエン ド部を冷却 しながら 通風路 6 5 を通風路 7 0 に向かって径方向に流通する。 通風路 7 0 に至 つ た外気は冷却器 7 2 a に向かって軸方向に流れる。 冷却器 7 2 a に至 つ た外気は冷却器 7 2 a に よ って冷却され、 固定子鉄心 5 1 の外周側を 冷却 しながら通風路 6 3 b を周方向に流れ、 通風路 6 3 b と連通する通 風ダク ト 5 3 に流れる。
通風路 6 3 b と連通する通風ダク ト 5 3 に至っ た外気は固定子鉄心 5 1 の内部及び固定子卷線 5 2 を冷却 しながら通風ダク ト 5 3 を固定子 鉄心 5 1 の外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 5 4 に向かっ て流 れる。 エアギャ ッ プ 5 4 に至っ た外気は固定子鉄心 5 1 の内周側を冷却 しながらエアギャ ッ プ 5 4 を通風路 6 3 c と連通する通風ダク ト 5 3 に 向かって軸方向に流れる。
通風路 6 3 c と連通する通風ダク ト 5 3 に至った外気は固定子鉄心 5 1 の内部及び固定子卷線 5 2 を冷却 しながら通風ダク ト 5 3 を固定子鉄 心 2 の内周側から外周側、 すなわち通風路 6 3 c に向かって流れる。 通 風路 6 3 c に至っ た外気は固定子鉄心 5 1 の外周側を冷却 し、 通風路 7 1 を介して排気孔 6 2 に流れる。
第 3 の通風回路 7 5 では、 フ ァ ン 5 9 によ っ て昇圧された外気は固定 子鉄心 5 1 の端部及び固定子巻線 5 2 のコ イ ルェン ド部を冷却 しながら 通風路 6 5 を通風路 7 0 に向かって流通する。 通風路 7 0 に至っ た外気 は冷却器 7 2 b に向かっ て軸方向に流れる。 冷却器 7 2 b に至っ た外気 は冷却器 7 2 b によ って冷却され、 固定子鉄心 5 1 の外周側を冷却 しな がら通風路 6 3 d を周方向に流れ、 通風路 6 3 d と連通する通風ダク ト 5 3 に流れる。
通風路 6 3 d と連通する通風ダク ト 5 3 に至っ た外気は固定子鉄心 5 1 の内部及び固定子巻線 5 2 を冷却 しながら通風ダク ト 5 3 を固定子 鉄心 5 1 の外周側から内周側、 すなわちエアギャ ッ プ 5 4 に向かっ て流 れる。 エアギャ ッ プ 5 4 に至っ た外気は固定子鉄心 5 1 の内周側を冷却 しな力5'らエアギャ ッ プ 5 4 を通風路 6 3 c と連通する通風ダク ト 5 3 に 向かって軸方向に流れる。
通風路 6 3 c と連通する通風ダク ト 5 3 に至った外気は固定子鉄心 5 1 の内部及び固定子巻線 5 2 を冷却 しながら通風ダク ト 5 3 を固定子鉄 心 2 の内周側から外周側、 すなわち通風路 6 3 c に向かって流れる。 通 風路 6 3 c に至っ た外気は固定子鉄心 5 1 の外周側を冷却 し、 通風路 7 1 を介して排気孔 6 2 に流れる。
以上の よ う に構成 した本実施例に よれば、 機外から取 り 込まれフ ァ ン 5 9 に よ っ て昇圧された外気を固定子鉄心 5 1 の軸方向中央部に位置す る通風路 6 3 d に導き 、 この導かれた外気を冷却器 7 2 b によ って冷却 し、 この冷却さ れた外気を固定子鉄心 5 1 の外周側から内周側に向かつ て流すよ う に したので、 冷却された冷たい外気を固定子鉄心 5 1 の軸方 向中央部に供給する こ とがで き る。
従っ て、 供給される外気の温度が最も高 く な り 、 供給される外気の風 量が最も少な く なる固定子鉄心 5 1 の軸方向中央部を冷たい外気に よ つ て冷却する こ とがで き 、 エアギャ ッ プ 5 4 に生 じる局所的な発熱を抑え 機内の軸方向の温度上昇分布を平準化し、 回転子の熱振動ス ト ロ ー ク を 抑制する こ とができ る。
(実施例 8 )
第 1 4 図は第 8 実施例のタ ー ビン発電機の構成を示す。 本実施例は第 7実施例の変形例であ り 、 第 7 実施例の よ う に開放型のタ ー ビ ン発電機 である。 本実施例では冷却器 7 2 a， 7 2 b を中央線 6 0 に対して左右 対称に通風路 7 0 の端部側に設けている。 こ の他の構成は第 7 実施例と 同様であ り 、 その説明は省略する。
このよ う な構成において も 第 7 実施例 と 同様の通風回路及び外気の流 れを構成でき で、 第 7 実施例 と 同様の効果を達成でき る と共に、 冷却器 の数を 1 個減ら して発電機の構成を シ ン プルにする こ とができ 、 低コス ト 化を図る こ とができ る。 産業上の利用可能性
本発明は、 空気又は水素ガス な どの冷却媒体を冷却する冷却器を機内 に設置した回転電機に有効である。 特に冷却媒体と して空気を用いる回 転電機、 すなわち空冷式の発電機に有効であ り 、 水素冷却式のよ う に発 電機の大容量化が可能になる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 固定子枠と 固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と、 少な く と も前記固定子鉄心の軸方向中央部と連通する通風路に対応して設 置された冷却器と 、 冷却媒体を昇圧する昇圧装置と 、 前記昇圧装置に よ っ て昇圧された冷却媒体が前記冷却器によ っ て冷却され、 前記固定 子鉄心の軸方向中央部と連通する通風路を介して前記固定子鉄心の軸 方向中央部に前記固定子鉄心の外周側から内周側に向かって流通され る よ う に構成 した通風回路と を有する こ と を特徴とする回転電機。
2 . 固定子枠と 固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と、 前記 複数の前記通風路に対応して設置された冷却器と 、 冷却媒体を昇圧す る昇圧装置 と 、 前記冷却器に よ って冷却され前記昇圧装置によ って昇 圧された冷却媒体の一部或いは全部がさ ら に別の前記冷却器によ っ て 冷却され、 少な く と も前記固定子鉄心の軸方向中央部と連通する通風 路を介して前記固定子鉄心の軸方向中央部に前記固定子鉄心の外周側 から内周側に向かっ て流通される よ う に構成 した通風回路と を有する こ と を特徴とする回転電機。
3 . 固定子枠と 固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と 、 前記 複数の通風路に対応 して設置された冷却器と 、 冷却媒体を昇圧する フ ァ ン と 、 前記フ ァ ン によ つて昇圧された冷却媒体が前記固定子鉄心の 内周側から前記通風路に導かれ、 前記冷却器に よ って冷却される よ う に構成 した第 1 の通風回路と 、 前記フ ァ ン に よ って昇圧された冷却媒 体が前記冷却器に よ つ て冷却され、 前記通風路を介して前記固定子鉄 心にその外周側から内周側に向かっ て流通される よ う に構成 した第 2 の通風回路と を有し、 少な く と も前記固定子鉄心の軸方向中央部と連 通する通風路は前記第 2 の通風回路を構成する こ と を特徴とする回転 電機。
4 . 固定子枠と 固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と 、 前記 複数の通風路に対応 して設置さ れた冷却器と 、 冷却媒体を昇圧する フ ァ ン と 、 前記フ ァ ン に よ っ て昇圧された冷却媒体が前記固定子鉄心の 内周側から前記通風路に導かれ、 前記冷却器.に よ つて冷却される よ う に構成 した第 1 の通風回路と 、 前記フ ァ ン に よ っ て昇圧され前記第 1 の通風回路から分岐された冷却媒体が前記冷却器によ つて冷却され、 前記通風路を介して前記固定子鉄心にその外周側から内周側に向かつ て流通 される よ う に構成 した第 2 の通風回路と を有 し、 少な く と も前 記固定子鉄心の軸方向中央部と連通する通風路は前記第 2 の通風回路 を構成する こ と を特徴とする回転電機。
5 . 機内に封入された冷却媒体に よ つて機内を冷却する回転電機であ つ て、 固定子枠と 固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と 、 前 記複数の通風路に対応 して設置された冷却器と 、 冷却媒体を昇圧する フ ァ ン と 、 前記フ ァ ン に よ っ て昇圧された冷却媒体が前記固定子鉄心 の内周側から前記通風路に導かれ、 前記冷却器に よ って冷却される よ う に構成 した第 1 の通風回路と 、 前記フ ァ ンに よ って昇圧された冷却 媒体が前記冷却器に よ つて冷却され、 前記通風路を介して前記固定子 鉄心にその外周側から内周側に向かって流通される よ う に構成 した第 2 の通風回路と を有 し、 少な く と も前記固定子鉄心の軸方向中央部と 連通する通風路は前記第 2 の通風回路を構成する こ と を特徴とする回 転電機。
6 . 機外から取 り 込んだ外気に よ っ て機内を冷却する回転電機であつ て、 固定子枠と固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と 、 冷却 媒体を昇圧する フ ァ ン と 、 前記フ ァ ン に よ っ て昇圧された外気が前記 固定子鉄心の内周側から前記通風路に導かれる よ う に構成 した第 1 の 通風回路と 、 前記フ ァ ン に よ っ て昇圧さ れた外気が前記通風路を介し て前記固定子鉄心にその外周側から内周側に向かって流通される よ う に構成 した第 2 の通風回路と を有 し、 少な く と も前記第 2 の通風回路 を構成 し前記固定子鉄心の軸方向中央部と連通する通風路に冷却器を 設置 したこ と を特徴とする回転電機。
7 . 機外から取 り 込んだ外気によ っ て機内を冷却する回転電機であつ て、 固定子枠と 固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と 、 冷却 媒体を昇圧する フ ァ ン と 、 前記フ ァ ン に よ っ て昇圧された外気が前記 固定子鉄心の内周側から前記通風路に導かれる よ う に構成 した第 1 の 通風回路と 、 前記フ ァ ン に よ っ て昇圧された外気が前記通風路を介し て前記固定子鉄心にその外周側から内周側に向かって流通さ れる よ う に構成 した第 2 の通風回路と を有し、 少な く と も前記第 2 の通風回路 を構成 し前記固定子鉄心の軸方向中央部と連通する通風路と前記外気 の入気孔と を連通する通風路の途中に冷却器を設置 したこ と を特徴と する回転電機。
8 . 請求項 1 乃至 7 のいずれかにおいて、 前記冷却器は、 回転電機の 上部又は下部に設置されている こ と を特徴とする回転電機。
9 . 固定子枠と 固定子鉄心と の間に形成された複数の通風路と 、 前記 複数の通風路に対応して設置された冷却器と 、 冷却媒体を昇圧する フ ァ ン と 、 前記フ ァ ン によ って昇圧された冷却媒体が前記固定子鉄心の 内周側から前記通風路に導かれ、 前記冷却器に よ って冷却される よ う に構成 した第 1 の通風回路と 、 前記フ ァ ンに よ っ て昇圧された冷却媒 体が前記冷却器によ つて冷却され、 前記通風路を介して前記固定子鉄 心にその外周側から内周側に向かっ て流通される よ う に構成 した第 2 の通風回路と を有し、 少な く と も前記固定子鉄心の軸方向中央部と連 通する通風路は前記第 2 の通風回路を構成する と共に、 前記第 1 の通 風回路に設置さ れた冷却器と前記第 2 の通風回路に配置された冷却器 は、 回転軸に対 して対向する よ う に配置されたこ と を特徴と する回転 電機。
1 0 . 請求項 1 乃至 9 のいずれかにおいて、 前記固定子鉄心は、 径方 向に連続した通風ダク ト を軸方向に複数有する と共に、 前記固定子鉄 心の軸方向中央部に位置する通風ダク ト 間の軸方向間隔を他の部分に 位置する通風ダク ト 間の軸方向間隔よ り も小さ く したこ と を特徴と す る回転電機。
1 1 . 請求項 3 乃至 9 のいずれかにおいて、 前記固定子鉄心は、 径方 向に連続した通風ダク ト を軸方向に複数有する と共に、 前記第 2 の通 風回路を構成する通風ダク ト 間の軸方向間隔を前記第 2 の通風回路を 構成する通風ダク ト 間の軸方向間隔よ り も小さ く したこ と を特徴とす る 回転電機。
1 2 . 昇圧さ れた冷却媒体を固定子鉄心の外周側に導き 、 この導かれ た冷却媒体を冷却 し、 この冷却された冷却媒体を少な く と も 固定子鉄 心の軸方向中央部に固定子鉄心の外周側から内周側に向かっ て流通さ せる こ と を特徴とする回転電機の冷却方法。
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