(57)【要約】【課題】本発明は、冷却ガスの温度を均一にすると共に、冷却効果の低下をなくした強制冷却型回転電機を提供することにある。【解決手段】本発明は、固定子冷却ガス流路の一部に、軸方向両側から導入する冷却ガスを混合する混合室１２を設けると共に、回転子と固定子の隙間Ｇに放出される冷却ガスの回転子冷却ガス流路の放出位置１６Ａ，１６Ｂと固定子冷却ガス流路の放出位置１５Ａ，１５Ｂとを軸方向に変位させたのである。【選択図】図１
2010187455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心とこの回転子鉄心に装着された回転子巻線とを有する回転子と、この回転子の外周に隙間を介して対向設置された固定子鉄心とこの固定子鉄心に装着された固定子巻線とを有する固定子とを備え、前記回転子には、軸方向両側から冷却ガスを導入させて回転子外径側から前記隙間に放出する複数の回転子冷却ガス流路が形成されており、前記固定子には、軸方向両側から冷却ガスを導入させて固定子外径側を経由して固定子内径側から前記隙間に放出する複数の固定子冷却ガス流路が形成されている強制冷却型回転電機において、前記固定子冷却ガス流路は、その一部に、軸方向両側から導入する冷却ガスを混合する混合室を設けていると共に、前記回転子冷却ガス流路の前記隙間への冷却ガスの放出位置と前記固定子冷却ガス流路の前記隙間への冷却ガスの放出位置とを軸方向に変位させたことを特徴とする強制冷却型回転電機。
【請求項２】
前記回転子冷却ガス流路の前記隙間への冷却ガスの放出位置と前記固定子冷却ガス流路の前記隙間への冷却ガスの放出位置は、軸方向に複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の強制冷却型回転電機。
【請求項３】
前記回転子及び前記固定子の軸方向両側から導入される冷却ガスは機外から導入され、冷却後の冷却ガスは機外に放出されるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の強制冷却型回転電機。
【請求項４】
前記回転子及び前記固定子の軸方向両側から導入される冷却ガスは機内に設置された冷却器を経由して導入され、冷却後の冷却ガスは前記冷却器に戻るように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の強制冷却型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタービン発電機や電動機等の回転電機に係り、特に、軸方向両側から導入される冷却ガスによって固定子や回転子を強制的に冷却する強制冷却型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転子や固定子を冷却ガスによって強制的に冷却する強制冷却型回転電機は、例えば特許文献１に開示されているように、既に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０８３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術によれば、固定子を冷却するために軸方向両側から導入した冷却ガスを、一旦、混合室内で混合させた後に冷却に寄与するように構成されているので、冷却ガスの温度が均一となる利点がある。
【０００５】
しかしながら、回転子を冷却し終えた冷却ガスの放出位置と、混合室内で混合させた後に固定子を冷却し終えた冷却ガスの放出位置とが、回転子と固定子との隙間の同じ位置であるために、互いに放出された冷却ガスが、そこで干渉してしまい、円滑な冷却ガスの流通を阻害し、回転機全体の冷却効果を低下させる問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、冷却ガスの温度を均一にすると共に、冷却効果の低下をなくした強制冷却型回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、固定子冷却ガス流路の一部に、軸方向両側から導入する冷却ガスを混合する混合室を設けると共に、回転子と固定子の隙間に放出される冷却ガスの回転子冷却ガス流路の放出位置と固定子冷却ガス流路の放出位置とを軸方向に変位させたのである。
【０００８】
このように固定子冷却ガス流路の一部に、軸方向両側から導入する冷却ガスを混合する混合室を設けることで、冷却ガスの温度を均一にすることができる。そして、回転子冷却ガス流路の放出位置と固定子冷却ガス流路の放出位置とを軸方向に変位させることにより、互いに放出された冷却ガスが、そこで干渉することはなくなるので、冷却ガスは円滑に流通することができ、その結果、回転機全体の冷却効果の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明によれば、冷却ガスの温度を均一にすると共に、冷却効果の低下をなくした強制冷却型回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による強制冷却型回転電機の一実施の形態を示すタービン発電機の縦断概略側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明による強制冷却型回転電機の一実施の形態として、タービン発電機を図１に基づいて説明する。
【００１２】
タービン発電機１は、基本的には、軸受２Ａ，２Ｂによって密閉されたハウジング３に回転自在に支承された回転軸４と、この回転軸４に設けられた回転子鉄心５に図示しない回転子巻線を装着した回転子６と、この回転子６と隙間Ｇを介して対向配置された固定子鉄心７に固定子巻線８を装着した固定子９とを有している。
【００１３】
そして、固定子鉄心７は内外径に亘る通風ダクトを軸方向に複数形成しており、冷却ガスが、矢印で示すように、通風ダクト内を内径側から外径側及び外径側から内径側へ流通するように構成されている。
【００１４】
また、固定子鉄心７の外周側には、冷却ガスの流通路を構成する複数の仕切り板１０が設置されており、図示しない固定子枠によって前記ハウジング３に固定子鉄心７は指示されている。
【００１５】
前記回転子６の軸方向両端側の回転軸４には、軸流ファン１１Ａ，１１Ｂが設けられており、この軸流ファン１１Ａ，１１Ｂによって密閉されたハウジング３内の複数の冷却ガス流路内を冷却ガスが循環される。
【００１６】
即ち、軸流ファン１１Ａ，１１Ｂによって軸方向両側から導入された冷却ガスは、一部は回転子鉄心５の回転子巻線収納用のスロット底部に導入され、軸方向中間部において前記隙間Ｇ内に放出され、そこから固定子鉄心７の通風ダクトを通って固定子鉄心７の背面側（外径側）へ導かれる。固定子鉄心７の背面側（外径側）へ導かれた回転子６からの冷却ガスは、後述する固定子９を冷却し終えた冷却ガスと共に、そこから各仕切り板１０を貫通して固定子鉄心７の軸方向両側に案内され、再度軸流ファン１１Ａ，１１Ｂに引き込まれる。これが回転子冷却ガス流路となる。
【００１７】
また、軸流ファン１１Ａ，１１Ｂによって軸方向両側から導入された冷却ガスの別の一部は、回転子６と固定子９の隙間Ｇに導入され（押し込まれ）、そこから固定子鉄心７の通風ダクトを通って固定子鉄心７の背面側（外径側）へ導かれる。固定子鉄心７の背面側（外径側）へ導かれた回転子６からの冷却ガスは、前述の回転子６を冷却し終えた冷却ガスと共に、そこから各仕切り板１０を貫通して固定子鉄心７の軸方向両側に案内され、再度軸流ファン１１Ａ，１１Ｂに引き込まれる。これが、隙間冷却ガス流路となる。
【００１８】
さらに、軸流ファン１１Ａ，１１Ｂによって軸方向両側から導入された冷却ガスは、夫々固定子鉄心７の軸方向端部から張り出した固定子巻線８の端部を通過して固定子鉄心７の背面側（外径側）へ導かれる。そして、前記仕切り板１０で囲まれた混合室１２で混合されて冷却ガス温度を均一化した後、固定子鉄心７の通風ダクトを通って固定子鉄心７の内径側へ導かれて隙間Ｇ内に放出され、そこから軸方向両側に別れ、最寄りの通風ダクトを通って固定子鉄心７の背面側（外径側）へ導かれる。その後は、固定子鉄心７の背面側に至った他の冷却ガスと共に、固定子鉄心７の軸方向両端側を通ってから再度軸流ファン１１Ａ，１１Ｂに引き込まれる。これが、固定子冷却ガス流路となる。
【００１９】
そして、このような流路内を循環する冷却ガスは、回転子６や固定子９の各部品を冷却するので昇温する。昇温したままの冷却ガスを再度冷却に利用できないので、少なくとも各冷却ガス流路のうち、共通する通路となる固定子９の軸方向両側に位置する空間部に、夫々ガス冷却器１３Ａ〜１３Ｄを設置し、冷却し終えて昇温した冷却ガスを冷却させた後、軸流ファン１１Ａ，１１Ｂに至るようにしている。
【００２０】
さらに、ガス冷却器１３Ａ〜１３Ｄから出て軸流ファン１１Ａ，１１Ｂに至る冷却ガスと、軸流ファン１１Ａ，１１Ｂから出て固定子鉄心７の軸方向端部から張り出した固定子巻線８の端部を通過する冷却ガスとが交じり合わないように、各ガス冷却器１３Ａ〜１３Ｄから軸流ファン１１Ａ，１１Ｂに接近させて整流板１４Ａ，１４Ｂが設けられている。
【００２１】
さらに重要な構成は、混合室１２から出て隙間Ｇ内に放出される冷却ガスの放出位置１５Ａ，１５Ｂと、回転子鉄心５の回転子巻線収納用のスロット底部に導入され、軸方向中間部において前記隙間Ｇ内に放出される冷却ガスの放出位置１６Ａ，１６Ｂとが、軸方向に変位した位置に設置されていることである。本実施の形態においては、混合室１２から出て隙間Ｇ内に放出される冷却ガスの放出位置１５Ａ，１５Ｂが複数有り、しかもこれら放出位置１５Ａ，１５Ｂが、互いに軸方向に変位した位置に設けられ、さらに、回転子６から放出される冷却ガスの放出位置１６Ａ，１６Ｂとは軸方向に異なった位置に設けられている。
【００２２】
本実施の形態においては、上述のように構成したので、固定子９を冷却する冷却ガスの温度を均一にすることができると共に、冷却ガスの流通を円滑にできるので冷却効果の低下をなくすことができる。
【００２３】
具体的には、固定子冷却ガス流路に混合室１２を設けることで、軸流ファン１１Ａ，１１Ｂから混合室１２に至る流路の長さの差によって、固定子鉄心７の背面側に至る冷却ガス温度に温度差が生じても、混合室１２で混合されるので温度差はなくなり、冷却ガスの温度差による各部品の冷却斑はなくなる。さらに、各ガス冷却器１３Ａ，１３Ｂのうち、仮に、ガス冷却器１３Ｂが故障したり機能低下したりして他のガス冷却器１３Ａに比べて十分に冷却ガスを冷却できない場合においても、温度差を有する冷却ガスが混合室１２で混合されるので温度差はなくなるので、冷却斑に起因する不都合はなくなる
さらに、固定子鉄心７の外径側から内径側に至って隙間Ｇに放出される冷却ガスの放出位置１５Ａ，１５Ｂを回転子６から隙間Ｇに放出される冷却ガスの放出位置１６Ａ，１６Ｂを軸方向に変位させたので、放出される冷却ガスは干渉することがなくなり、冷却ガスを円滑に循環させることができる。したがって、冷却ガスの干渉による冷却ガスの流通低下がなくなるので、冷却孔化の低下はなく、タービン発電機１の各部を効率よく冷却することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上の説明は、ハウジング３が密閉された所謂密閉型の強制冷却型タービン発電機を説明したが、本発明は冷却ガスをタービン発電機外部から取り入れる開放型の強制冷却型タービン発電機にも適用できるのは云うまでもない。
【００２５】
さらに、強制冷却型回転電機として、タービン発電機を一例に説明したが、タービン発電機に特定されるものではなく、電動機の冷却にも適用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…タービン発電機、２Ａ，２Ｂ…軸受、３…ハウジング、４…回転軸、５…回転子鉄心、６…回転子、７…固定子鉄心、８…固定子巻線、９…固定子、１０…仕切り板、１１Ａ，１１Ｂ…軸流ファン、１２…混合室、１３Ａ〜１３Ｄ…ガス冷却器、１４Ａ，１４Ｂ…整流板、１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ…冷却ガスの放出位置。
【図１】
2010187455.tif 000003