(57)【要約】【課題】マンホールの数を減らすことができ、フレームの上半部を持ち上げるための装置等設備の追加や大幅な構造変更が不要な回転電機を得る。【解決手段】固定子の外周面に対して離間して包囲するように設けられたフレーム６と、このフレームの内周面及び上記固定子の外周面によって形成された内部空間を回転子の軸方向に複数に区分する如く配設され該フレームの内周面に固定された少なくとも１つの補強部材７と、メンテナンス時に上記フレームの外部から上記内部空間にアクセス可能に設けられたマンホール９とを備えた回転電機であって、上記補強部材に、隣接する上記内部空間相互を連通する貫通部８を設けることで上記区分された内部空間の数よりも上記マンホールの数が少なく形成されてなり、または上記マンホールが、略上記補強部材を中心に、隣接する上記内部空間相互に跨って形成されてなるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子の外周面に対して離間して包囲するように設けられたフレームと、このフレームの内周面及び上記固定子の外周面によって形成された内部空間を回転子の軸方向に複数に区分する如く配設され該フレームの内周面に固定された少なくとも１つの補強部材と、メンテナンス時に上記フレームの外部から上記内部空間にアクセス可能に設けられたマンホールとを備えた回転電機であって、上記補強部材に、隣接する上記内部空間相互を連通する貫通部を設けることで上記区分された内部空間の数よりも上記マンホールの数が少なく形成されてなり、または上記マンホールが、略上記補強部材を中心に、隣接する上記内部空間相互に跨って形成されてなることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
上記貫通部は上記補強部材の周方向の一部を切除する如く形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
上記貫通部は上記補強部材の外周側部または内周側部の一部が切除された切り欠き部からなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
上記貫通部は上記補強部材の幅方向中央部を軸方向に貫通する貫通穴からなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
上記貫通部を開閉する扉を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばタービン発電機など、固定子の周りを覆うフレームに機内の点検等を行うためのマンホールが設けられた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機のような大型の回転電機においては、電気的損失、機械的損失による温度上昇を抑制するため、全密閉型のフレーム構造が採用され、フレーム内部に封入された高圧の冷媒ガスを、回転子に取り付けたファンによりガス冷却器を介して循環させ冷却している。フレーム内周面と固定子外周面との間には内部空間が形成され、フレーム内周面には変形を抑制するための少なくとも１枚のリング状の補強板が固定され、その内部空間を回転子の軸方向に区分している。そして、フレーム内の下半部の点検や清掃作業等の保守作業のために、フレーム下部の区分された各内部空間にアクセスするための複数のマンホールが設置されている。上記のような、構造物の保守作業の改善を図る従来の技術として、多ケーシング形ターボ機械において、結合部材を介して互いに結合される上下分割型の内部ケーシングの上半部を外部ケーシング内で持ち上げることにより、外部ケーシングに設けられた１つのマンホールから進入することにより全ケーシング内の修理作業または保守作業を可能としたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４３８１３号公報（第１頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の回転電機は、素材の高騰により体格縮小化や構造簡素化による製造費の削減が要求されている。フレームに多くのマンホールを設けることは回転電機の質量及び製作費の増加と共に、フレーム内部への異物の混入する可能性を高めることにも繋がるため、より少ないマンホールでフレーム内部の点検、または清掃作業を可能とするフレーム構造が望まれている。上記特許文献１のような従来技術においては、内部ケーシング上半部用の持上装置と内部ケーシングの上半部に該持上装置のための受容装置を配置する必要があり、構造が複雑化し費用も嵩むという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような実情に鑑みなされたもので、構造が簡単で特別な設備を設ける必要がなく、しかもマンホールの数を減らすことができる回転電機を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機は、固定子の外周面に対して離間して包囲するように設けられたフレームと、このフレームの内周面及び上記固定子の外周面によって形成された内部空間を回転子の軸方向に複数に区分する如く配設され該フレームの内周面に固定された少なくとも１つの補強部材と、メンテナンス時に上記フレームの外部から上記内部空間にアクセス可能に設けられたマンホールとを備えた回転電機であって、上記補強部材に、隣接する上記内部空間相互を連通する貫通部を設けることで上記区分された内部空間の数よりも上記マンホールの数が少なく形成されてなり、または上記マンホールが、略上記補強部材を中心に、隣接する上記内部空間相互に跨って形成されてなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明においては、内部空間を区分している補強部材に、隣接する内部空間相互を連通する貫通部を設け、またはマンホールを、略補強部材を中心に、隣接する内部空間相互に跨って設けるようにしたので、区分された内部空間毎にマンホールを設ける必要がなくなり、マンホール数を削減できる。また、構造が簡単であり、フレームに大幅な構造変更を行ったり、特別な装置を付加する必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１〜図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を説明する図であり、図１は該回転電機の全体構成を模式的に示す軸方向の縦断面図、図２は図１に示されたフレームの下半部を示す斜視図、図３は図１に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図である。なお、図は回転電機がタービン発電機の場合を示し、また、図１を除く各図は何れも円筒状のフレームを略中心軸に沿って水平に切断したときの下半部のみを概略的に示している。図において、回転電機１は両端部内側の所定部が軸受２に回転自在に支承された回転子３と、この回転子３の周りを空隙を介して包囲する円筒状の固定子鉄心４と、この固定子鉄心４の周りを内部空間５（５ａ〜５ｄ）を介して包囲し、内部空間５を密閉すると共に軸受２及び固定子３を保持する円筒状のフレーム（ケーシング）６などを備えている。
【０００９】
上記フレーム６の内側には、充填された冷媒ガスの圧力等による変形を抑制し剛性を高めるための補強部材としてのリング状の補強板７（７ａ〜７ｃ）が、内部空間５を回転子３の軸Ａ方向に、内部空間５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに区分する如く配設され、その外周面部が溶接等によりフレーム６の内周面に固着されている。そして、フレーム６に固着された補強板７の下側部分には、図２及び図３に示すように回転子３の軸Ａ方向に区分された内部空間５ａ〜５ｄを連通するように設けられたメンテナンス時用の貫通部８（８ａ〜８ｃ）が形成されている。
【００１０】
そして、メンテナンス時に作業者がアクセスするためのマンホール９（９ａ、９ｂ）は、内部空間５ａと５ｄにそれぞれ対応する２箇所に設けられており、内部空間５ｂ、５ｃに対応する位置には設けられていない。上記貫通部８はこの実施の形態１においては、リング状の補強板７の周方向の一部を切除する如く形成されている。なお、回転子３に取り付けられた冷却ファン、フレーム６内部を循環する冷媒ガスを冷却するガス冷却器、界磁コイル、電機子コイル、マンホール９の蓋などは従来のものと同様であり、図示を省略している。
【００１１】
次に上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。回転電機１のフレーム６内部には１０５〜１０６Ｐａ程度の高圧の例えば水素や窒素などの冷媒ガスが封入され、回転子３に取り付けられた、何れも図示省略しているファンによりガス冷却器を介してフレーム６内部を循環させ、電気的損失、機械的損失によるフレーム６内部の構成部材の温度上昇を抑制している。フレーム６部分の内部の点検、または清掃作業などのメンテナンスを行う際は、回転電機１の運転を止め冷媒ガスを空気に置換した後、マンホール９の図示省略している蓋を開けて行う。
【００１２】
具体的には、内部空間５ａ、５ｄについてはマンホール９ａ、９ｂから例えば清掃具、反射鏡、照明装置等の用具類（図示省略）を直接挿入し、作業者がフレーム６の外側から、あるいは略上半身を内部空間５ａ、または５ｄに入れて実施する。一方、内部空間５ｂ、５ｃについてはマンホール９から入れた用具類を、貫通部８を経由して隣接する奥側の内部空間５ｂ、または５ｃに挿入し、必要があれば内部空間５ａ、または５ｄに上半身あるいは全身を入れて、内部空間５ｂ、または５ｃにアクセスすることにより各種メンテナンス作業が行なわれる。
【００１３】
なお、上記補強板７の数は回転電機１の容量や、充填される冷媒ガスの圧力等により設計上の必要から決められるもので、例えば小型のものでは少なくとも１枚、容量が増大した場合には例えば４枚以上用いられる場合がある。また、その補強板７に設ける貫通部８と、フレーム６に設けるマンホール９の数は、要するに補強板７によって区分された全ての内部空間５（５ａ〜５ｄ）にアクセスできるものであればよい。例えば、この実施の形態１では、貫通部８ａ〜８ｃをフルに生かす場合には、２箇所のマンホール９を何れか一方のみの１箇所としても良い。また、マンホール９ａ、９ｂをフルに生かす場合には、３箇所の貫通部８ａ〜８ｃの内、中央部の補強板７ｂに設けられた貫通部８ｂを設けないようにすることができ、その場合にはフレーム６の剛性が高められるので、強度上有利となる。
【００１４】
上記のように、実施の形態１によれば、フレーム６に設けられた３つの補強板７ａ〜７ｃに、メンテナンス時に内部空間５ａ〜５ｄにアクセス可能な、補強板７の周方向の一部を切除する如く形成された貫通部８ａ〜８ｃを設けたので、マンホール９の設置数を減らすことができる。これによって、従来はマンホールが内部空間５ａ〜５ｄに対応して４箇所にそれぞれ設けられていたことによる回転電機の質量や製作費の増加が抑えられ、フレーム６内部への異物混入の可能性も低くすることができるという効果が得られる。このため、より長期に使用することも可能となる。また、構造が簡単なので、フレーム６に大幅な構造変更を行なったり、持上げ装置など特別な装置を付加する必要がなくなるので、装置を軽量化することもでき、さらに、生産工程での環境負荷を低減することもできる。
【００１５】
実施の形態２．
図４及び図５はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の要部を説明する図であり、図４はフレームの下半部を示す斜視図、図５は図４に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図を示す。なお、各実施の形態及び各図を通じて同一符号は同一または相当部分を示している。図において、フレーム６の内部に設けられたリング状の補強板７（７ａ〜７ｃ）の図の下部には、該補強板７の外周部の一部が切除された形状の切欠部からなる貫通部８（８ａ〜８ｃ）が設けられている。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
上記のように構成された実施の形態２においては、実施の形態１と同様な作用効果が得られる他、補強板７が貫通部８において周方向に連続して繋がっていることにより、フレーム６の剛性の確保が容易となるという顕著な利点がある。なお、貫通部８（８ａ〜８ｃ）は、リング状の補強板７の内周部側に設けても差し支えない。
【００１６】
実施の形態３．
図６及び７はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の要部を説明する図であり、図６はフレームの下半部を示す斜視図、図７は図６に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図を示す。図において、フレーム６の内部に設けられたリング状の補強板７（７ａ〜７ｃ）の図の下部には、該補強板７の幅方向中央部を軸方向に貫くように設けられた長円状の穴からなる貫通部８（８ａ〜８ｃ）がそれぞれ設けられている。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００１７】
上記のように構成された実施の形態３においては、実施の形態１と同様な作用効果が得られる他、貫通部８部分の補強板７は、径方向の外周部側及び内周部側共に周方向に連続して繋がっていることにより、補強板７の剛性が大きくなり、また補強板７の外周部は全長にわたってフレーム６内周面に溶接することが可能となるので、フレーム６の剛性の確保が一層容易で、フレーム６の変形も容易に抑制できるという更に顕著な効果がある。
【００１８】
実施の形態４．
図８及び９はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の要部を説明する図であり、図８はフレームの下半部を示す斜視図、図９は図８に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図を示す。図において、リング状の補強板７（７ａ〜７ｃ）の図の下部には、上記実施の形態２と同様の該補強板７の外周部の一部が切除された形状の切欠部からなる貫通部８（８ａ〜８ｃ）が設けられている。そして、両端部の貫通部８ａ、８ｃにはその開口を塞ぐ開閉可能な扉１０が設けられている。なお、扉１０を開閉可能とする構造は、特に限定されるものではなく、例えばスライド式のもの、ヒンジによるもの、あるいは単純に閉止時にボルト等の固定手段で補強板７に固定するもの等から適宜選択できる。その他の構成は実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【００１９】
上記のように構成された実施の形態４においては、回転電機の運転時に扉１０を閉止することにより、図示省略している冷却ファンによって循環される冷媒ガスの通風状態を、貫通部８が設けられていないものと同様にすることができる。このため、フレーム６内部での空気の乱れ、圧力損失の増減等による通風状態の変化、あるいは該変化による冷却効率や温度の変化等を懸念する必要が無くなる。なお、点検作業や清掃作業等のメンテナンス時は扉１０を開放し、実施の形態２と同様の動作により、同様の作用効果が得られる。なお、扉１０は貫通部８の全てに設け、あるいは１箇所のみとしても良い。また、貫通部８の形状は特に限定されるものではなく、例えば実施の形態１あるいは実施の形態３のような形状のものに設けることもできる。
【００２０】
実施の形態５．
図１０及び図１１はこの発明の実施の形態５に係る回転電機の要部を説明する図であり、図１０はフレームの下半部を示す斜視図、図１１は図１０に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図を示す。図において、フレーム６の内周面には貫通部を設けていないリング状の補強板７（７ａ、７ｂ、７ｃ）が内部空間５を回転子の軸方向に区分する如く固着されている。そして、マンホール９ａは補強板７ａを中心に、また、マンホール９ｂは補強板７ｃを中心に、それぞれ軸方向に区分された隣接する内部空間相互に跨るように形成されている。なお、マンホール９ａ、９ｂの大きさは、補強板７ａまたは７ｃで区分された半円部分から内部空間５ａ〜５ｃ内に作業者がアクセスし得るものとすべきことは当然であり、そのために、例えばマンホール９ａ、９ｂを軸方向に長い長円状とし、あるいは楕円状とすることは好ましい。回転電機のその他の基本的な構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２１】
上記のように構成された実施の形態５においては、点検作業や清掃作業等のメンテナンス時に、例えばマンホール９ａの図示省略している蓋を開放すると、互いに隣接する内部空間５ａ、５ｂの何れの側も外部空間に直接的に開放され、該内部空間５ａ、５ｂの双方にアクセスすることができる。また、開放したマンホール９ａの蓋を閉止すると、フレーム６内部の補強構造物による通風状態は従来構造と実質的に同じとなるので、空気の乱れ、圧力損失の増減等による通風状態の変化等を懸念する必要が無くなる。また、補強板７に追加の加工が不要であるという利点がある。さらに、補強板７をフレーム６の内周面に溶接する際、マンホール９ａの部分で接合が途切れることによる強度のダウンをリカバリーすることも容易である。
【００２２】
なお、上記実施の形態１〜５では、この発明をタービン発電機に適用した場合について説明したが、必ずしもそれに限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の全体構成を模式的に示す軸方向の縦断面図。
【図２】図１に示されたフレームの下半部を示す斜視図。
【図３】図１に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図。
【図４】この発明の実施の形態２に係る回転電機のフレーム下半部を示す斜視図。
【図５】図４に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図。
【図６】この発明の実施の形態３に係る回転電機のフレーム下半部を示す斜視図。
【図７】図６に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図。
【図８】この発明の実施の形態４に係る回転電機のフレーム下半部を示す斜視図。
【図９】図８に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る回転電機のフレーム下半部を示す斜視図。
【図１１】図１０に示されたフレームの下半部を別の角度から俯瞰した斜視図。
【符号の説明】
【００２４】
１  回転電機、  ２  軸受、  ３  回転子、  ４  固定子鉄心、  ５（５ａ〜５ｄ）  内部空間、  ６  フレーム、  ７（７ａ〜７ｃ）  補強板（補強部材）、  ８（８ａ〜８ｃ）  貫通部、  ９（９ａ、９ｂ）  マンホール、  １０  扉。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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