(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子を備えた回転軸の両端部を軸受を介して夫々回転自在に支持すると共に前記回転子に微小隙間を隔てて固定子を配設し、また、前記回転子の両面に各々冷却フィンを設ける一方、前記軸受の一方を冷却するための空冷オイルクーラを設け、更に、前記軸受の他方を冷却するための冷却フィンを設けることにより、前記回転子の回転に伴って回転する前記冷却ファンにより外部から冷却風を導入し、該冷却風を前記空冷オイルクーラ又は前記冷却フィンを通過させた後、前記回転子及び固定子へ導くことにより、回転電機機械内部を冷却する構造において、前記空冷オイルクーラを通過した後の冷却風を前記軸受の他方側から前記回転子及び固定子へ案内するバイパス風道を設けたことを特徴とする回転電機機械の軸受冷却通風構造。
【請求項２】
前記回転軸は、垂直に配設され、その下端に水車軸が連結される発電機軸であることを特徴とする請求項１記載の回転電機機械の軸受冷却通風構造。
【請求項３】
前記空冷オイルクーラにより冷却される前記一方の軸受は、スラスト軸受であることを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機機械の軸受冷却通風構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転電機機械の軸受冷却通風構造に関する。例えば、立軸回転電機機械等の軸受を冷却風により冷却する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立軸回転電機機械の一例を図４に示す。この例は、スラスト軸受を冷却するために、空冷オイルクーラを別置で取り付け、案内軸受は油槽のフィンで冷却するものである。
図４に示すように、回転子５を備えた発電機軸１０は垂直に配設されると共にその回転子５の周囲には、この回転子５と微小間隔を隔てて、固定子４が配置されている。
【０００３】
回転子５の上面及び下面には、冷却ファン３が取り付けられ、発電機軸１０の下端には水車軸１１が接続されている。固定子４の側方には排気風道７が形成されている。
発電機軸１０の上端部は、スラスト軸受（図示省略）を介して上ブラケット（支持脚）１２に回転自在に支持される一方、そのスラスト軸受油槽１は空冷オイルクーラ２と給排用の油路２ａ、２ｂを介して接続している。上ブラケット１２は、上部カバー１５と一体に構成されている。
【０００４】
発電機軸１０の下端部は、下部案内軸受（図示省略）を介して下ブラケット１３に回転自在に支持される一方、その下部案内軸受油槽６の外周には冷却フィン１４が形成されている。
従って、上記立軸回転電機機械において、回転子５と共に冷却ファン３を回転させると、図中に矢印（白抜き）で示すように、屋外から冷却風が発電所内へ導入され、この冷却風は固定子４及び回転子５を冷却して、排気風道７を通り屋外へ排出されることになる。
【０００５】
更に、上記例では、軸受を空冷する構造となっているため、、屋外から発電所内へ導入された冷却風は、固定子４及び回転子５を冷却する前に、空冷オイルクーラ２を通過してスラスト軸受油槽１を冷却し、或いは、冷却フィン１４を通過して下部案内軸受油槽６を冷却する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の立軸回転電機機械における冷却風の通過ルート及びその風量を図５に示す。
同図に示すように、屋外から発電機内に導入される冷却風の総量は、スラスト軸受油槽１を冷却するために空冷オイルクーラ２を通過する冷却風の風量ＱＢと、下部案内軸受油槽６を冷却するために冷却フィン１４を通過する冷却風の風量ＱＣとに分けられる。
【０００７】
そして、発電機本体である固定子４及び回転子５へ導入される冷却風の風量ＱＤは、空冷オイルクーラ２を通過した冷却風の風量ＱＢと、冷却フィン１４を通過した冷却風の風量ＱＣとを加えた風量である。即ち、ＱＤ＝ＱＢ＋ＱＣである。
更に、排気風道７を経て屋外へ排出される冷却風の風量ＱＥは、発電機本体を通過した冷却風の風量ＱＤと等しい。即ち、ＱＥ＝ＱＤ＝ＱＢ＋ＱＣである。
【０００８】
ここで、上述した立軸回転電機機械における設計冷却風量は、通常、軸受油槽１を冷却するために空冷オイルクーラ２を通過する冷却風の風量ＱＢと、下部案内軸受油槽６を冷却するために冷却フィン１４を通過する冷却風の風量ＱＣとでは、羽根の設計、本体の冷却のバランスを考えて、ＱＢ＝ＱＣとするのが一般的であった。
【０００９】
しかしながら、スラスト軸受側の発生ロスが非常に大きくなった場合、ＱＢ＝ＱＣとしたのでは不都合である。また、空冷オイルクーラ２は、その通風量が小さい程、クーラの体格は大きくなりコスト的に高価となる。
そのため、空冷オイルクーラ２を通過する冷却風の風量ＱＢを出来るだけ大きくし、冷却フィン１４を通過する冷却風の風量ＱＣを必要最低限とすることが望ましいとも言える。
【００１０】
但し、ＱＢ≫ＱＣとするには、回転子５の上下に設けられる冷却ファン３の設計が難しくなるという不都合を生じる。
また、ＱＢ＝ＱＣとする従来の構造では、全体の風量が増加し、発電所の吸気口を大きくし、排気風道７を大きくしなければならなくなり、コストが上昇するという不都合もあった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、空冷オイルクーラを通過する冷却風の風量をできるだけ大きくし、冷却フィンを通過する冷却風の風量を必要最低限とすることができ、更に、冷却ファンの設計の容易な回転電機機械の軸受冷却通風構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の構成は、回転子を備えた回転軸の両端部を軸受を介して夫々回転自在に支持すると共に前記回転子に微小隙間を隔てて固定子を配設し、また、前記回転子の両面に各々冷却フィンを設ける一方、前記軸受の一方を冷却するための空冷オイルクーラを設け、更に、前記軸受の他方を冷却するための冷却フィンを設けることにより、前記回転子の回転に伴って回転する前記冷却ファンにより外部から冷却風を導入し、該冷却風を前記空冷オイルクーラ又は前記冷却フィンを通過させた後、前記回転子及び固定子へ導くことにより、回転電機機械内部を冷却する構造において、前記空冷オイルクーラを通過した後の冷却風を前記軸受の他方側から前記回転子及び固定子へ案内するバイパス風道を設けたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記回転軸は、垂直に配設され、その下端に水車軸が連結される発電機軸であること、前記空冷オイルクーラにより冷却される前記一方の軸受は、スラスト軸受であることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
回転子と共に冷却ファンを回転させることにより、外部から導入される冷却風は、空冷オイルクーラ又は冷却フィンを通過する際に、回転軸をそれぞれ支持する軸受を冷却し、その後、回転子及び固定子へ導かれてこれらを冷却する。
更に、空冷オイルクーラを通過した後の一部の冷却風はバイパス風道を通過して、他方の軸受側から回転子及び固定子へ導かれてこれらを冷却する。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
図１、図２及び図３に本発明の一実施例に係る回転電機機械の軸受冷却通風構造を示す。
同図に示すように、回転子５を備えた発電機軸１０は垂直に配設されると共にその回転子５の周囲には、この回転子５と微小間隔を隔てて、固定子４が配置されている。
【００１６】
回転子５の上面及び下面には、冷却ファン３が取り付けられ、発電機軸１０の下端には水車軸１１が接続されている。固定子４の側方には排気風道７が形成されている。
発電機軸１０の上端部は、スラスト軸受（図示省略）を介して上ブラケット（支持脚）１２に回転自在に支持される一方、そのスラスト軸受油槽１は空冷オイルクーラ２と給排用の油路２ａ、２ｂを介して接続している。上ブラケット１２は、上部カバー１５と一体に構成されている。
【００１７】
発電機軸１０の下端部は、下部案内軸受（図示省略）を介して下ブラケット１３に回転自在に支持される一方、その下部案内軸受油槽６の外周には冷却フィン１４が形成されている。
従って、回転子５と共に冷却ファン３を回転させると、図中に矢印（白抜き）で示すように、屋外から冷却風が発電所内へ導入され、この冷却風は固定子４及び回転子５を冷却して、排気風道７を通り屋外へ排出されることになる。
【００１８】
更に、本実施例では、空冷オイルクーラ２を通過後の冷却風を、冷却フィン１４側へ案内するバイパス風道８を設けたものである。
即ち、図１及び図３に示すように、発電機本体の周囲４ヵ所には、固定子４の側方位置に上部から下部に向かって垂直なパイパス風道８が設けられると共にその上端部は空冷オイルクーラ２の内側に位置し、また、その下端部は下部案内軸受油槽６の外周部まで位置している。
【００１９】
従って、図中に矢印（白抜き）で示すように、空冷オイルクーラ２を通過してスラスト軸受油槽１を冷却した冷却風の一部は、バイパス風道８を上方から下方へと通過して、冷却フィン１４の近傍を通り、更に、固定子４及び回転子５へ案内されることとなる。
但し、バイパス風道８を通過する冷却風は、下部案内軸受油槽６へは導かれず、従来通り、冷却フィン１４を通過する最低限必要な風量とする。
【００２０】
上記構成を有する本実施例における冷却風の通過ルート及びその風量を図２に示す。
同図に示すように、屋外から発電機内に導入される冷却風の総量は、スラスト軸受油槽１を冷却するために空冷オイルクーラ２へ導入される冷却風の風量ＱＢと、下部案内軸受油槽６を冷却するために冷却フィン１４へ導入される冷却風の風量ＱＣとに分けられる。
【００２１】
そして、発電機本体である固定子４及び回転子５へ下部から導入される冷却風の風量ＱＣ′は、空冷オイルクーラ２を通過してバイパス風道８を経由した冷却風の風量ＱＣ″と、冷却フィン１４を通過した冷却風の風量ＱＣとの和の風量となる。即ち、ＱＣ′＝ＱＣ″＋ＱＣである。
一方、発電機本体である固定子４及び回転子５へ上部から導入される冷却風の風量ＱＢ′は、空冷オイルクーラ２を通過した冷却風の風量ＱＢと、バイパス風道８を経由した冷却風の風量ＱＣ″との差の風量となる。即ち、ＱＢ′＝ＱＢ−ＱＣ″である。
【００２２】
発電機本体へ導入される冷却風の風量の総和ＱＤは、上記二つの風量ＱＣ′、ＱＢ′の和となる。即ち、ＱＤ＝ＱＣ′＋ＱＢ′＝ＱＣ″＋ＱＣ＋ＱＢ−ＱＣ″＝ＱＣ＋ＱＢとなる。
このよう、バイパス風道８を設けることにより、発電機本体に導入される冷却風の風量の総和を一定としながら、各軸受の冷却に必要な冷却風を確保することが可能となる。
【００２３】
例えば、スラスト軸受側の発生ロスが下部案内軸受に比較して非常に大きくなる場合には、空冷オイルクーラ２を通過する冷却風の風量ＱＢを、冷却フィン１４を通過する冷却風の風量ＱＣに比べて十分に大きくすること、即ち、ＱＢ≫ＱＣとすることが必要である。
【００２４】
ここで、回転子５に設けられる上下の冷却ファン３が同一形状、寸法であるとすると、発電機本体へ二つのルートを経由して導入される冷却風の風量ＱＣ′，ＱＢ′はほぼ等しくなるが（ＱＣ′≒ＱＢ′）、バイパス風道８を一定の風量ＱＣ″の冷却風が通過するため、ＱＢ≫ＱＣの要請を満たすことが可能となる。
また、空冷オイルクーラ２の体格を小さくするためには、その通風量を大きくする必要があるが、その場合にも、バイパス風道８を一定の風量ＱＣ″の冷却風が通過するため、回転子５の上下の冷却ファン３の構造を変える必要はない。
【００２５】
更に、本実施例では、ＱＢ＝ＱＣとする必要がないため、発電所の吸気口、排気風道を大きくする必要がなくなり、コスト低減にも寄与するものである。
尚、上記実施例においては、発電機として使用される立軸回転電機に適用したものであるが、本発明は、特にこれに限るものではなく、広く一般的に使用できるものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明では、バイパス風道を設けて、冷却風の通過ルートを分岐させるようにしたため、発電機本体の冷却と共に各軸受の冷却をバランス良く行うことが可能となった。このため、同一構造の冷却ファンを回転子に設ける場合でも、空冷オイルクーラを通過する冷却風の風量をできるだけ大きくし、冷却フィンを通過する冷却風の風量を必要最低限とすることができる。また、空冷オイルクーラの容量に応じて、各軸受を冷却させるための冷却風の風量を調節することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る立軸回転電機機械の軸受冷却通風構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る立軸回転電機機械の軸受冷却通風構造における冷却風量を示す通風回路図である。
【図３】本発明の一実施例に係る立軸回転電機機械の軸受冷却通風構造を示す上面図である。
【図４】従来の回転電機機械の立軸軸受冷却通風構造を示す断面図である。
【図５】従来の回転電機機械の立軸軸受冷却通風構造における冷却風量を示す通風回路図である。
【符号の説明】
１  スラスト軸受油槽
２  空冷オイルクーラ
３  冷却ファン
４  固定子
５  回転子
６  下部案内軸受油槽
７  排気風道
８  バイパス風道
１０  発電機軸
１１  水車軸
１２  上ブラケット
１３  下ブラケット
１４  冷却フィン
１５  上カバー
【図１】
0003582136.tif 000002
【図２】
0003582136.tif 000003
【図３】
0003582136.tif 000004
【図４】
0003582136.tif 000005
【図５】
0003582136.tif 000006