(57)【要約】【課題】バッフルの内径側とロータのエンドリング絶縁筒外径の間にできる空隙をなくし、圧力損失を低減することにある。【解決手段】ロータ４及びステータ１を備えたガス冷却式回転電機において、ロータ４とステータ１との間に形成された環状の間隙の少なくとも一方のステータ端部に、環状の間隙へ流入、又は環状の間隙から流出する冷却ガス流量を調整するバッフル本体８の内径側にブラシ先端がロータ４の外表面に接触するブラシシール９が取付けられたエアギャップバッフル７を設置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の少なくとも一方のステータ端部に、前記環状の間隙へ流入、又は前記環状の間隙から流出する冷却ガス流量を調整するリング状のバッフル本体の内径側にブラシ先端が前記ロータの外表面に接触するブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機において、前記環状の間隙の少なくとも一方のステータ端部に取付けられる冷却ガス分離バッフルは、ステータ端部に形成された鉄心段落し部に取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の少なくとも一方のロータのエンドリング部に前記環状の間隙へ流入、又は前記環状の間隙から流出する冷却ガス流量を調整するリング状のバッフル本体の外径側にブラシ先端が前記ステータ端部内周面に接触するブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の軸方向中央位置に対応するステータ鉄心側にリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の軸方向中央位置に対応するロータ鉄心側にリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスの流れ方向が前記ロータとステータとの間に形成された間隙で軸方向に逆転する分流地点を有するガス冷却式回転電機において、前記冷却ガスの流れ方向が軸方向に逆転する分流地点の少なくとも１箇所にリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをステータ鉄心側に取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスの流れ方向が前記ロータとステータとの間に形成された間隙で軸方向に逆転する分流地点を有するガス冷却式回転電機において、前記冷却ガスの流れ方向が軸方向に逆転する分流地点の少なくとも１箇所にリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをロータ側に取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記セクションの中央部分のロータとステータとの間に形成された間隙に対応させてリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをステータ鉄心側に取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記セクションの中央部分のロータとステータとの間に形成された間隙に対応させてリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをロータ側に取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションと外径側から内径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記各セクションの中央部分の前記ロータとステータとの間に存する間隙に対応させてリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをステータ鉄心側にそれぞれ取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションと外径側から内径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記各セクションの中央部分の前記ロータとステータとの間に存する間隙に対応させてリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをロータ側にそれぞれ取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
ロータ及びステータを備え、且つ前記ロータに軸流ファンと該軸流ファンの外径側に冷却ガスを誘導する通風ガイドを有するガス冷却式回転電機において、前記軸流ファンと前記通風ダクトとのクリアランス部に対応させてブラシシールを設け、該ブラシシールを前記軸流ファンのファンチップ側又は前記通風ガイド側に取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項１３】
ロータ及びステータを備え、且つ前記ロータに遠心ファンと該遠心ファンの外径側に冷却ガスを誘導する通風ガイドを有するガス冷却式回転電機において、前記遠心ファンの側板と前記通風板とのクリアランス部に対応させてブラシシールを設け、該ブラシシールを前記遠心ファンの側板外径側又は前記通風ガイド側に取付けたことを特徴とする回転電機。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３の何れかに記載の回転電機において、前記ブラシシールの材質を難燃性の材料で構成されたことを特徴とする回転電機。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３の何れかに記載の回転電機において、前記ブラシシールの材質を耐磨耗性の低い材料で構成したことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機などの回転電機において、特に機内の冷却ガスを特定の位置に誘導可能な冷却ガス分離バッフルを備えた構造の回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機などの回転電機は、中空円筒形状のステータと、このステータの中空部の直径よりも若干直径の小さな円筒形状のロータが同心円上に配置されて構成され、これらステータ及びロータには各々銅などの電気導電性のバーが軸方向に配設されている。
【０００３】
このような回転電機において、ロータ側の電気導電性バーを励磁した上でロータを駆動源により回転させることにより、ステータ側のバーに電流が誘起されるが、このときステータやロータに電気的な損失などに起因して大きな熱を発生するため、機内を冷却する必要がある。
【０００４】
そこで、ステータやロータに半径方向の冷却用通風ダクトを設けると共に、ファンを設置するなどして機内に冷却ガスを送り、強制冷却を行っている。この場合、ステータの中空部とロータの外径部との間に存する空間、いわゆるエアギャップも冷却ガス通路として使用される。
【０００５】
しかし、エアギャップに流入する冷却ガスは軸方向に流れるため、ステータやロータの半径方向に設けられた冷却用通風ダクトを通過する冷却ガスの流れを乱すことがある。
【０００６】
このため、従来ではエアギャップ端部のステータ鉄心側にバッフルと呼ばれる邪魔板を設け、ロータファンからの冷却ガスの流れ方向を制御して最適な冷却が行えるようにしている。
【０００７】
このようなバッフルとしては、一般的に内径をロータエンドリングの外径程度、外径をステータの端部の内径未満としたドーナツ状の薄板が用いられ、その外径を調整することにより冷却ガスの流れ量を制御している。
【０００８】
また、この他には特定の箇所を選択的に冷却強化する機能を持たせた弓状のバッフルにすることにより、鉄心端部の冷却強化を図るようにしたものがある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特公平５−４６１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した一般的な回転電機の冷却ガス分離バッフルにおいては、高速回転時に振動するロータ部との接触・損傷を防ぐ目的で、慣例的にバッフル内径をロータのエンドリング外径より約１０mm程度大き目にしているため、バッフルの外径側だけでなく内側にも空隙が生じていた。
【００１０】
このため、エアギャップ端部に冷却ガスの分岐部が生じることで、不必要な通風損失を発生させるばかりでなく、ロータのエンドリング外径の機種差により、当該部分の開口面積や冷却ガス回転周速が異なることから、バッフルによる流量制御量の予測を困難にする一因となっていた。
【００１１】
また、上述の弓状のバッフルは、片持ち梁状で固定している構造上、流速が５０m／sを超える環境下にあるエアギャップ端部では、経年的な強度に問題がある。
【００１２】
さらに、いずれのバッフルも硬度のある構造体によって構成されているため、組立上ステータ内にロータを組込んだ後にのみ取付け可能となり、その結果エアギャップの端部、もしくは端部より少し内側に入った位置のみしか設置できないという制限があった。
【００１３】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、バッフルの内径側とロータのエンドリング外径の間にできる空隙をなくし、かつエアギャップ端部以外の場所にも設置することが可能な冷却ガスバッフルを備えた回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するため、次のような手段により回転電機を構成する。
【００１５】
請求項１に対応する発明は、ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の少なくとも一方のステータ端部に、前記環状の間隙へ流入、又は前記環状の間隙から流出する冷却ガス流量を調整するリング状のバッフル本体の内径側にブラシ先端が前記ロータの外表面に接触するブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付ける。
【００１６】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の回転電機において、前記環状の間隙の少なくとも一方のステータ端部に取付けられる冷却ガス分離バッフルは、ステータ端部に形成された鉄心段落し部に取付けられる。
【００１７】
請求項３に対応する発明は、ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の少なくとも一方のロータのエンドリング部に前記環状の間隙へ流入、又は前記環状の間隙から流出する冷却ガス流量を調整するリング状のバッフル本体の外径側にブラシ先端が前記ステータ端部内周面に接触するブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付ける。
【００１８】
請求項４に対応する発明は、ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の軸方向中央位置に対応するステータ鉄心側にリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付ける。
【００１９】
請求項５に対応する発明は、ロータ及びステータを備えたガス冷却式回転電機において、前記ロータとステータとの間に形成された環状の間隙の軸方向中央位置に対応するロータ鉄心側にリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルを取付ける。
【００２０】
請求項６に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスの流れ方向が前記ロータとステータとの間に形成された間隙で軸方向に逆転する分流地点を有するガス冷却式回転電機において、前記冷却ガスの流れ方向が軸方向に逆転する分流地点の少なくとも１箇所にリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをステータ鉄心側に取付ける。
【００２１】
請求項７に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスの流れ方向が前記ロータとステータとの間に形成された間隙で軸方向に逆転する分流地点を有するガス冷却式回転電機において、前記冷却ガスの流れ方向が軸方向に逆転する分流地点の少なくとも１箇所にリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをロータ側に取付ける。
【００２２】
請求項８に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記セクションの中央部分のロータとステータとの間に形成された間隙に対応させてリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをステータ鉄心側に取付ける。
【００２３】
請求項９に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記セクションの中央部分のロータとステータとの間に形成された間隙に対応させてリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをロータ側に取付ける。
【００２４】
請求項１０に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションと外径側から内径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記各セクションの中央部分の前記ロータとステータとの間に存する間隙に対応させてリング状のバッフル本体の内径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをステータ鉄心側にそれぞれ取付ける。
【００２５】
請求項１１に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ機内を循環する冷却ガスがステータの内径側から外径側に流れるセクションと外径側から内径側に流れるセクションを有するガス冷却式回転電機において、前記各セクションの中央部分の前記ロータとステータとの間に存する間隙に対応させてリング状のバッフル本体の外径側にブラシシールを設けた冷却ガス分離バッフルをロータ側にそれぞれ取付ける。
【００２６】
請求項１２に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ前記ロータに軸流ファンと該軸流ファンの外径側に冷却ガスを誘導する通風ガイドを有するガス冷却式回転電機において、前記軸流ファンと前記通風ダクトとのクリアランス部に対応させてブラシシールを設け、該ブラシシールを前記軸流ファンのファンチップ側又は前記通風ガイド側に取付ける。
【００２７】
請求項１３に対応する発明は、ロータ及びステータを備え、且つ前記ロータに遠心ファンと該遠心ファンの外径側に冷却ガスを誘導する通風ガイドを有するガス冷却式回転電機において、前記遠心ファンの側板と前記通風板とのクリアランス部に対応させてブラシシールを設け、該ブラシシールを前記遠心ファンの側板外径側又は前記通風ガイド側に取付ける。
【００２８】
請求項１４に対応する発明は、請求項１乃至請求項１３の何れかに対応する発明の回転電機において、前記ブラシシールの材質を難燃性の材料で構成する。
【００２９】
請求項１５に対応する発明は、請求項１乃至請求項１３の何れかに対応する発明の回転電機において、前記ブラシシールの材質を耐磨耗性の低い材料で構成する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、高速回転するロータに接触しても機器が損傷する恐れのないブラシシールにより、間隙（エアギャップ）へ流入する冷却ガスが減少するため、エアギャップ入口部分における急縮流とロータコイルエンド部の冷却ガスの合流を回避でき、圧力損失を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
本発明の第１の実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。
【００３３】
図１において、１は円筒状のステータで、このステータ１は薄い積層磁性鋼板を軸方向に多数積層してなるステータ鉄心２とこのステータ鉄心２の内周側に軸方向に形成された複数のスロットにそれぞれ収納された図示しない銅などの電気導電性のバー（ステータコイル）とからなり、またステータ鉄心２の両端部は複数の鉄心段落し部２ａが形成されると共に、その端面に端板３が取付けられている。
【００３４】
また、４は上記ステータ１の中空部に同心上に且つステータと微小間隙（エアギャップ）を存して配置された円筒形状のロータで、このロータ４はロータ鉄心５とこのロータ鉄心５の周面側に軸方向に形成された複数のスロットにそれぞれ収納された図示しない銅などの電気導電性のバー（ロータコイル）とからなり、ロータ鉄心５の両端部にはロータコイルエンド部を保持するロータエンドリング６が取付けられている。
【００３５】
ここで、上記ステータ鉄心２及びロータ鉄心５には、軸方向に適宜の間隔を存して半径方向に抜ける冷却用通風ダクトがそれぞれ形成されている。
【００３６】
このような構成の回転電機において、ステータ鉄心２の端面に取付けられた端板３の内周側に冷却ガス分離バッフルとしてリング状のエアギャップバッフル７を固定する。このエアギャップバッフル７は、図２に示すようにバッフル本体８とその内径側にブラシによるシール機構（以下単にブラシシールと呼ぶ）９を取付けた構成のものである。
【００３７】
この場合、ブラシシール９のブラシ長さは、図３に示すようにブラシ先端がロータ鉄心５のロータエンドリング６の外表面に接触する程度に調整される。
【００３８】
また、ブラシシール９のブラシ材質は、難燃性又は耐磨耗性の低いもの、あるいは両方の性質を有するものが使用される。
【００３９】
このような構成の回転電機とすれば、運転中、すなわちロータの回転中はブラシシール９の機能により従来空隙となっていたエアギャップバッフルの内径側とロータエンドリング６との隙間がシールされる。
【００４０】
したがって、エアギャップバッフル部において冷却ガスの分岐部による通風損失を排除し、冷却ガス流量制御の予測が容易になり、より冷却効率の高い配流構成を実現できる。
【００４１】
上記実施形態において、ブラシシール９のブラシ長さとして図４に示すようにバッフル本体８とその内径側よりロータエンドリング６の外表面に至る長さよりも若干長めに設定し、ブラシ先端を軸方向に湾曲した状態で接触させるようにしても良い。
【００４２】
このようなブラシ長さに調整することによって、ロータの半径方向の振動によるエアギャップバッフル７の内径側の隙間高さが時間変化する場合もシールすることができる。
【００４３】
上記実施形態では、ステータ鉄心２の端面に取付けられた端板３の内周側にエアギャップバッフル７を取付けたが、図５に示すようにステータ鉄心２の端部に形成された複数の鉄心段落し部２ａの何れかの位置にエアギャップバッフル７を取付け、図３又は図４に示すようにブラシ先端がロータ鉄心５の外表面に接触するようにしても良い。
【００４４】
このような構成とすれば、ステータ鉄心２の端部の半径方向に形成された冷却用通風ダクトに冷却ガスを誘導することが可能となるので、ステータ鉄心２の端部の風量を選択的に増大させることができ、部分的な冷却強化を実現できる。
【００４５】
本発明の第２の実施形態を図６及び図７を参照して説明する。
【００４６】
なお、図６において、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００４７】
図６に示すようにロータコイルエンドを保持するロータエンドリング６の外周面上に冷却ガス分離バッフルとしてリング状のエアギャップバッフル１０を固定する。このエアギャップバッフル１０は、図７に示すようにバッフル本体１１とその外径側にブラシによるシール機構（以下単にブラシシールと呼ぶ）１２を取付けた構成のものである。
【００４８】
この場合、バッフル本体１１及びブラシシール１２のブラシの長さは、任意で良く、通風冷却設計により決定される。
【００４９】
このような構成の回転電機とすれば、運転中、すなわちロータの回転中は遠心力によりブラシシール１２のブラシが放射方向に広がることでシール機能として作用し、エアギャップの端部での冷却ガスの流量制御が可能となる。
【００５０】
また、ブラシシール１２のブラシの長さを調整することによって、ロータの半径方向の振動によるエアギャップ高さが時間変動する場合も、シール機能を保持することが可能となる。
【００５１】
したがって、重力の影響を排除した周方向に均一なシール効果を得ることができるので、エアギャップバッフル部において冷却ガスの分岐部による通風損失を排除し、冷却ガス流量制御の予測が容易になり、より冷却効率の高い配流構成を実現できる。
【００５２】
本発明の第３の実施形態を図８を参照して説明する。
【００５３】
図８は発電機の上半部の概略構成を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００５４】
図８において、ロータ４の両端の軸部に取付けられた軸流ファン１３により機内の冷却ガスが図示矢印のようにロータ鉄心５内を軸方向とロータとステータ２との間に存するエアギャップに流入し、この冷却ガスはロータ鉄心５の半径方向を通ってエアギャップを流れる冷却ガスと合流した後、ステータ鉄心２内を内径側から外径側に抜け、さらにステータ１の背部に存するフレーム１４との間に形成された通風路を通って冷却器１５に流入し、ここで冷却された冷却ガスが再び軸流ファン１３側に戻る一方向通風方式を採用している。
【００５５】
このような通風方式の回転電機においては、冷却ガスの通風路が左右対称になっているため、発電機中央部のエアギャップ内で冷却ガスの衝突が発生し、冷却ガスの流れに乱れが生じ、冷却効率に影響を与える。
【００５６】
そこで、本実施形態では、ステータ鉄心２の軸方向中央部の内径側にエアギャップを仕切るように冷却ガス分離バッフルとしてリング状のセグレゲーティングバッフル１６を固定する。
【００５７】
このセグレゲーティングバッフル１６は、図２に示すような構成と同様のもので良い。また、ブラシシールのブラシ長さはブラシ先端がロータ４の外表面に接触する程度に調整されるが、ロータ外表面で湾曲して接触するような長さとしても良い。
【００５８】
このような構成の回転電機とすれば、運転中、すなわちロータ４の回転中はセグレゲーティングバッフル１６にてブラシシール機能が作用することにより、従来仕切りが設けられていなかった左右対称位置となる発電機の軸方向中央部を仕切ることができる。
【００５９】
また、ブラシ長さを調整することにより、ロータ４の半径方向の振動によるセグレゲーティングバッフル１６の内径側の隙間高さが時間変化する場合もシール機能を継続させることが可能となる。
【００６０】
したがって、冷却ガスの衝突が生じる発電機中央部のエアギャップを仕切るようにセグレゲーティングバッフル１６をステータ鉄心２に固定することにより、エアギャップ内の冷却ガスの衝突が解消されるので、冷却ガスを左右均等に配流することが可能となり、より冷却効率の高い配流構成が実現できる。
【００６１】
上記実施形態では、軸方向中央部のステータ鉄心２の内径側にセグレゲーティングバッフル１６を固定するようにしたが、図９に示すようにステ−タ鉄心２の軸方向中央部位置に対応するロータ鉄心５にエアギャップを仕切るようにセグレゲーティングバッフル１６を固定するようにしても良い。
【００６２】
このような構成としても、上記と同様の作用効果が得られることに加え、ステータ側の半径方向通風路が奇数個の場合でも、ロータ鉄心５の軸方向中央部に取付けることが可能となる。
【００６３】
本発明の第４の実施形態を図１０乃至図１６を参照して説明する。
【００６４】
図１０乃至図１６は発電機の上半部の概略構成を示す断面図で、図１及び図８と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００６５】
図１０はステ−タ鉄心２に給気セクション１７が存在する場合の冷却ガスの通風経路を矢印で示したものである。このような通風方式が採用されている場合には、ロータ４とステータ１との間に存するエアギャップにおいて、図示左側のステ−タ鉄心端から流入する冷却ガスと図示右側のステ−タ鉄心２の給気セクション１７から回ってくる冷却ガスの流れ方向が逆向きとなり、これら冷却ガスが衝突する位置が生じる。
【００６６】
このような多セクション通風方式を適用した回転電機において、上記冷却ガスが衝突する位置に隣接してエアギャップを仕切るように冷却ガス分離バッフルとしてセグレゲーティングバッフル１６をステータ鉄心２の内径側に固定する。
【００６７】
このセグレゲーティングバッフル１６は、図２に示すような構成と同様のもので良く、またブラシシールのブラシ長さはブラシ先端がロータ４の外表面に接触する程度に調整されるが、ロータ外表面で湾曲して接触するような長さとしても良い。
【００６８】
また、図１１はステ−タ鉄心２に冷却ガスがその外径側から内径側に流れる給気セクション１７ａと、冷却ガスが内径側から外径側に流れる排気セクション１７ｂが交互に存在する場合の通風経路を矢印で示している。このような通風経路が採用されている場合には、ロータ４とステータ１との間に存するエアギャップにおいて、排気セクション１７ｂの両隣の給気セクション１７ａから流入する冷却ガスが逆向となり、衝突する位置が生じる。
【００６９】
このような多セクション通風方式を適用した回転電機において、上記冷却ガスが衝突する位置となる排気セクション１７ｂの中央部分又は中央部分近傍のエアギャップを仕切るようにセグレゲーティングバッフル１６をステータ鉄心２の内径側に固定する構成とするものである。
【００７０】
上記のような多セクション通風方式の回転電機において、図１２に示すように排気セクションと同様に給気セクション１７ａにもセグレゲーティングバッフル１６をステータ鉄心２の内径側に固定するようにしても良い。
【００７１】
また、上記のような多セクション通風方式の回転電機において、図１３に示すようにセグレゲーティングバッフル１６のブラシシールのブラシ長さをそれぞれ異なる長さにしても良く、さらに図１４に示すようにセグレゲーティングバッフル１６のブラシシールによるロータ４の外表面への押付け量をそれぞれ異なる量とすることや、図１５に示すようにブラシシールのブラシの線径をそれぞれ異なる線径にしたり、図１６に示すようにブラシシールのブラシの本数をそれぞれ異なる本数にしたりしても良い。
【００７２】
このような構成の回転電機とすれば、運転中、すなわちロータ４の回転中はセグレゲーティングバッフル１６にてブラシシールのブラシがシール機能として作用するので、従来仕切りが設けられていなかったエアギャップ内の分流位置でエアギャップを仕切ることができる。
【００７３】
また、ブラシシールのブラシ長さや押付け量、またはブラシの線径、本数を調整することによって、ロータの半径方の振動によるセグレゲーティングバッフル１６の内径側の隙間高さが時間変化する場合も仕切ることが可能となるほか、エアギャップ内の分流位置における流量調整も可能となる。
【００７４】
このように本実施形態では、図１０に示すようにセグレゲーティングバッフル１６を用いて、エアギャップにおいて冷却ガスの流れ方向がステータ鉄心２の外径側から内径側に流れることが予測される位置、あるいは冷却ガスを強制的に分離させる位置を仕切ることにより、分流位置における冷却ガスの衝突を解消し、スムーズに配流することが可能となり、より冷却効率の高い配流構成を実現できる。
【００７５】
また、排気セクションや給気セクションのエアギャップ中央部分にセグレゲーティングバッフル１６を用いることにより、冷却ガスの等分配が容易となるため冷却対象部の温度の平準化を図ることができる。
【００７６】
上記実施形態において、図１０乃至図１６に示す構成のいずれもセグレゲーティングバッフル１６をステータ鉄心２の内径側に固定し、ブラシシールのブラシ先部をロータ鉄心５の外表面に接触させてエアギャップを仕切るようにしたが、これとは逆にセグレゲーティングバッフル１６をロータ鉄心５側に固定し、ブラシシールのブラシ先部をステータ鉄心５の内径側面に接触させてエアギャップを仕切るようにしても良い。
【００７７】
このような構成としても前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００７８】
本発明の第５の実施形態を図１７及び図１８を参照して説明する。
【００７９】
図１７は発電機のロータの両端軸部にマウントされた軸流ファン近傍の構成を示す側面図である。
【００８０】
図１７において、ロータ１の軸部に軸流ファン１３が取付けられ、この軸流ファン１３の周囲部には通風ガイド１８が機内の通風経路に面して配設され、冷却ガスを図示矢印のように通風ガイド１８によりファン外径先端に対応させて仕切られたファン前後から給排気して機内を循環させている。
【００８１】
このような軸流ファン１３の外径部先端面にブラシシール１９を取付ける。このブラシシール１９のブラシ長さは図１８に示すようにブラシ先端が通風ガイド１８に接触する程度に調整するが、図１９に示すように軸流ファン１３の外径部先端面と通風ガイド面との間の距離よりも長くして通風ガイド面で湾曲した状態で接触させるようにしても良い。
【００８２】
このような構成の回転電機とすれば、運転中、すなわちロータ４の回転中はロータ４にマウントされた軸流ファン１３の外径部先端面において、ブラシシール１９のブラシがシール機能として作用するので、ファンチップギャップをなくすことができる。
【００８３】
このように本実施形態では、ロータ４にマウントされた軸流ファン１３の外径部先端面にブラシシール１９を取付けるようにしたので、ファンチップギャップにおける圧力損失を低減することが可能となり、回転電機の冷却効率を向上させることができる。
【００８４】
上記ではブラシシール１９を軸流ファン１３の外径部先端面に取付けたが、図２０に示すように通風ガイド１８のファンのマウントされる位置にブラシシール１９を取付けるようにしても良い。
【００８５】
このような構成とすれば、ファン設置位置の全周にシール部を設置することが可能となり、圧力損失をより低減することができる。
【００８６】
本発明の第６の実施形態を図２１乃至図２４を参照して説明する。
【００８７】
図２１は発電機のロータにマウントされた遠心ファン近傍の構成を示す断面図である。
【００８８】
図２１において、２１は円筒状のステータで、このステータ２１は薄い積層磁性鋼板を軸方向に多数積層してなるステータ鉄心２２とこのステータ鉄心２２の内周側に軸方向に形成された複数のスロットにそれぞれ収納されたステータコイル２３とから構成され、ステータ鉄心２２はその背部に軸方向の通風路を形成してフレーム２４に取付けられている。
【００８９】
また、２５は上記ステータ２１の中空部に同心上に且つステータと微小間隙（エアギャップ）を存して配置された円筒形状のロータで、このロータ２５はロータ鉄心２６とこのロータ鉄心２６の周面側に軸方向に形成された複数のスロットにそれぞれ収納されたロータコイル２７とからなり、ロータ鉄心２６の両端部にはロータコイルエンド部を保持するロータエンドリング絶縁筒２８が取付けられている。
【００９０】
さらに、ロータ２５の両端軸部に遠心ファン２９が取付けられ,この遠心ファン２９近傍の後部にフレーム２４に支持された導風板３０が設けられている。
【００９１】
したがって、遠心ファン２９の回転により冷却ガスは、遠心ファン２９の前後に図示矢印のような通風経路が形成される。
【００９２】
ここで、上記ステータ鉄心２２及びロータ鉄心２６には、軸方向に適宜の間隔を存して半径方向に抜ける冷却用通風ダクトがそれぞれ形成されている。
【００９３】
このような構成の発電機において、遠心ファン２９の側板２９ａ外径部先端面にブラシシール３１を取付ける。このブラシシール３１のブラシ長さは、図２２に示すように導風板３０に接触する程度に調整するが、図２３に示すように遠心ファン２９の側板外径部先端面と導風板３０の板面との間の距離よりも長くして導風板面で湾曲した状態で接触させるようにしても良い。
【００９４】
このような構成の回転電機とすれば、運転中、すなわち回転中はロータ２５にマウントされた遠心ファン２９の側板２９ａの外径部先端面にブラシシール３１のブラシがシール機能として作用するので、ファンチップギャップをなくすことができる。
【００９５】
したがって、ファンチップギャップにおける圧力損失の低減及び通風経路を最適化することが可能となり、回転電機の冷却効率を向上させることができる。
【００９６】
上記実施形態では、遠心ファン２９の側板外径部先端面にブラシシール３１を取付けるようにしたが、図２４に示すようにブラシシール３１を導風板３０の遠心ファン２９の側板と対向する位置に取付けるようにしても良い。
【００９７】
このような構成としても、上記と同様の作用効果が得られることに加え、ファン設置位置の全周をシール部とすることが可能となり、圧力損失をより低減することができる。
【００９８】
上記第１乃至第６の実施形態において、ブラシシール９，１２，１８，３１のブラシ材質として難燃性のものとすることにより、機内に何らかの要因で火花が生じた場合でも容易に焼失することがないので、シール機能を大幅に失うことなく、冷却効率の高い配流構成を継続させることができる。
【００９９】
また、ブラシシール９，１２，１８，３１のブラシ材質として耐磨耗性の小さいものとすることにより、回転中にブラシ長さがロータの回転軌跡に合わせて摩耗し、次第に適度な長さとなるため、ブラシ長さの設計を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１の実施形態における発電機のエアギャップ端部周辺の構造を示す断面図。
【図２】同実施形態におけるエアギャップバッフルの一部を示す構成図。
【図３】同実施形態において、ロータエンドリングと接触するブラシシールのブラシ長さを説明するための構成図。
【図４】同実施形態において、ロータエンドリングと接触するブラシシールのブラシ長さを説明するための他の例を示す構成図。
【図５】同実施形態において、エアギャップバッフルをステータ鉄心側に取付けたエアギャップ端部周辺の構造を示す断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態における発電機のエアギャップ端部周辺の構造を示す断面図。
【図７】同実施形態におけるエアギャップバッフルの一部を示す構成図。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す発電機の上半部の断面図。
【図９】同実施形態の他の構成例を示す断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す発電機の上半部の断面図。
【図１１】同実施形態の第１の適用例を示す発電機の上半部の断面図。
【図１２】同実施形態の第２の適用例を示す発電機の上半部の断面図。
【図１３】同実施形態の第３の適用例を示す発電機の上半部の断面図。
【図１４】同実施形態の第４の適用例を示す発電機の上半部の断面図。
【図１５】同実施形態の第５の適用例を示す発電機の上半部の断面図。
【図１６】同実施形態の第６の適用例を示す発電機の上半部の断面図。
【図１７】本発明の第５の実施形態として発電機のロータの両端軸部にマウントされた軸流ファン近傍の構成を示す側面図。
【図１８】同実施形態において、軸流ファンに取付けられたブラシールのブラシ長さを説明するための構成図。
【図１９】同実施形態において、軸流ファンに取付けられたブラシールのブラシ長さを説明するための他の例を示す構成図。
【図２０】同実施形態において、通風ガイド側にブラシシールを取付けた状態を示す構成図。
【図２１】本発明の第６の実施形態として発電機のロータにマウントされた遠心ファン近傍の構成を示す断面図。
【図２２】同実施形態において、遠心ファンに取付けられたブラシシールのブラシ長さを説明するための構成図。
【図２３】同実施形態において、遠心ファンに取付けられたブラシシールのブラシ長さを説明するための他の例を示す構成図。
【図２４】同実施形態において、遠心ファンに対応する導風位置にブラシシールを取付けた状態を示す構成図。
【符号の説明】
【０１０１】
１…ステータ、２…ステータ鉄心、２ａ…段落し、３…端板、４…ロータ、５…ロータ鉄心、６…ロータエンドリング、７，１０…エアギャップバッフル、８，１１…バッフル本体、９，１２，１９…ブラシシール、１３…軸流ファン、１４…フレーム、１５…冷却器、１６…セグレゲーティングバッフル、１７，１７ａ…給気セクション、１７ｂ…排気セクション、１８…通風ガイド、２１…ステータ、２２…ステータ鉄心、２３…ステータコイル、２４…フレーム、２５…ロータ、２６…ロータ鉄心、２７…ロータコイル、２８…エンドリング、２９…遠心ファン、３０…導風板、３１…ブラシシール。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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