(57)【要約】【課題】全閉外扇形回転電機において複雑な構造によらずに外気を通過させる冷却管の腐食を抑制する。【解決手段】全閉外扇形回転電機は、回転子と、固定子と、フレームと、連結側および反連結側軸受と、連結側および反連結側軸受ブラケットと、複数の冷却管６１とこれらの端部のそれぞれを支持しそれぞれと結合部にて結合する入口管板１１０および出口管板と冷却器カバーと冷却管保護構造１００とを有する冷却器と、内扇と、外扇とを備える。冷却管保護構造１００は、複数の冷却管６１のそれぞれの内面に沿って回転軸方向に延びる筒状の保護部１０１ａと、保護部１０１ａと結合し保護部１０１ａの回転軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成された保持部１０２ａとを有する。【選択図】図２
2019041557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、
前記回転子鉄心を挟んで前記回転軸方向の両側で前記ロータシャフトを支持する連結側軸受および反連結側軸受と、
前記連結側軸受および前記反連結側軸受のそれぞれを固定支持し前記フレームの前記回転軸方向の両側の端部に接続する連結側軸受ブラケットおよび反連結側軸受ブラケットと、
前記回転軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管と、前記複数の冷却管の端部のそれぞれを支持し前記複数の冷却管のそれぞれと結合部にて結合する入口管板および出口管板と、前記冷却管を収納し前記フレーム、前記連結側軸受ブラケット、前記反連結側軸受ブラケット、前記入口管板および前記出口管板とともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記結合部のそれぞれに設けられた冷却管保護構造と、を有する冷却器と、
前記連結側軸受と前記反連結側軸受との間で前記ロータシャフトに取り付けられて前記閉空間内の冷却用気体を駆動する内扇と、
前記ロータシャフトの前記反連結側軸受の軸方向の外側に取り付けられて前記複数の冷却管のそれぞれの内部に外気を供給する外扇と、
を備える全閉外扇形回転電機であって、
前記冷却管保護構造は、
前記複数の冷却管のそれぞれの内面に沿って前記回転軸方向に前記冷却管の出口の上流側の所定の位置まで延びる筒状の保護部と、
前記保護部と結合し前記保護部の前記回転軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成された保持部と、
を有することを特徴とする全閉外扇形回転電機。
【請求項２】
前記保持部は、前記入口管板の平板状の部分であり、
前記保護部は、前記平板状の部分から突出する筒状部分である、
ことを特徴とする請求項１に記載の全閉外扇形回転電機。
【請求項３】
前記冷却管保護構造は、前記結合部に装脱可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の全閉外扇形回転電機。
【請求項４】
前記保持部および前記保護部は、セラミックスあるいは樹脂を素材とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の全閉外扇形回転電機。
【請求項５】
前記保持部の中央の開口の入口側の縁部には、流れ方向に狭まる入口テーパ部が形成され、
前記保護部の出口側の内面には、流れ方向に拡がる出口テーパ部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の全閉外扇形回転電機。
【請求項６】
前記保護部の出口側の外表面には、流れ方向に径が縮小するような外側テーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の全閉外扇形回転電機。
【請求項７】
冷却媒体を通過させる冷却管と、前記冷却管の前記冷却媒体の入口側の端部および出口側の端部をそれぞれ支持する入口管板および出口管板とを有する冷却器の前記冷却管と前記入口管板との結合部において前記冷却管の入口側の内面を保護する冷却管保護構造であって、
前記冷却管の内面に沿って前記冷却管の軸方向に延びる筒状の保護部と、
前記保護部と結合し前記保護部の前記軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成された保持部と、
を有することを特徴とする冷却管保護構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却管保護構造およびこれを用いた全閉外扇形回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、回転子および固定子を備えており、また、これらはフレームに収納されている場合が多い。フレーム内の例えば空気などの冷却用気体は、通常、回転子のロータシャフトに取り付けられた内扇により駆動され、フレーム内の回転子および固定子を冷却する。
【０００３】
フレーム内で発生した熱の機外への放出については、フレーム外表面からの自然放熱による方式と、強制冷却による方式とがある。強制冷却による方式では、熱負荷が大きな場合は水冷方式などによるが、それ以外は外気による冷却方式が多く用いられる。外気による冷却は、別置きのファンによる場合もあるが、ロータシャフトのフレーム外の反連結側の部分に外扇を設けて、外気により強制冷却する方式も多い。外気による冷却の場合、フィンを取り付けたフレームの外表面に外気を送って冷却する方式と、機内の冷却用気体の雰囲気内を貫通する冷却管を設け冷却管内に外気を送って冷却する方式（特許文献１参照）とが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５４４３８号公報
【特許文献２】特許第４７５４９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フレームの外表面に外気を送る冷却方式は、フレームを介しての熱交換となる。これに対し、冷却管による冷却方式の場合は、フレームに比べて薄肉の冷却管を介する点、および冷却管内の外気の流速が速い点で、フレームの外表面を冷却する方式に比べて、冷却効率がよい。
【０００６】
一方、外気中には、程度の差こそあれ、塵埃、塩分等が含まれているため、冷却管のような薄肉の場合は、特に、冷却管の入口近傍においての腐食が問題となる。外気の流速にもよるが、多くは、冷却管の入口から１０ｃｍ程度の範囲で、冷却管の内側の底部に塵埃や塩分等が蓄積され、腐食に至る場合がある。また、シームレス管ではなく巻管を用いている冷却管においては、特に縦溶接部分が底近くにあるような場合に、この縦溶接部分での腐食がさらに発生する可能性が増えるという課題がある。
【０００７】
腐食については、腐食性成分と水分とを含有する高温ガスと低温流体との間の間接熱交換を行う熱交換器の場合において、低温流体による結露による低温腐食の発生を防止するための構造が提案されている（特許文献２参照）。この例では、特殊な状況下での使用を目的とするために、構造が複雑となっている。
【０００８】
本発明は、全閉外扇形回転電機において、複雑な構造によらずに、外気を通過させる冷却管の腐食を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明は、回転軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心内を前記回転軸方向に貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子とを収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで前記回転軸方向の両側で前記ロータシャフトを支持する連結側軸受および反連結側軸受と、前記連結側軸受および前記反連結側軸受のそれぞれを固定支持し前記フレームの前記回転軸方向の両側の端部に接続する連結側軸受ブラケットおよび反連結側軸受ブラケットと、前記回転軸方向に延びて互いに並列に配された複数の冷却管と、前記複数の冷却管の端部のそれぞれを支持し前記複数の冷却管のそれぞれと結合部にて結合する入口管板および出口管板と、前記冷却管を収納し前記フレーム、前記連結側軸受ブラケット、前記反連結側軸受ブラケット、前記入口管板および前記出口管板とともに閉空間を形成する冷却器カバーと、前記結合部のそれぞれに設けられた冷却管保護構造と、を有する冷却器と、前記連結側軸受と前記反連結側軸受との間で前記ロータシャフトに取り付けられて前記閉空間内の冷却用気体を駆動する内扇と、前記ロータシャフトの前記反連結側軸受の軸方向の外側に取り付けられて前記複数の冷却管のそれぞれの内部に外気を供給する外扇と、を備える全閉外扇形回転電機であって、前記冷却管保護構造は、前記複数の冷却管のそれぞれの内面に沿って前記回転軸方向に前記冷却管の出口の上流側の所定の位置まで延びる筒状の保護部と、前記保護部と結合し前記保護部の前記回転軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成された保持部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る冷却管保護構造は、冷却媒体を通過させる冷却管と、前記冷却管の前記冷却媒体の入口側の端部および出口側の端部をそれぞれ支持する入口管板および出口管板とを有する冷却器の前記冷却管と前記入口管板との結合部において前記冷却管の入口側の内面を保護する冷却管保護構造であって、前記冷却管の内面に沿って前記冷却管の軸方向に延びる筒状の保護部と、前記保護部と結合し前記保護部の前記軸方向の移動を拘束する中央に開口が形成された保持部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、全閉外扇形回転電機において、複雑な構造によらずに、外気を通過させる冷却管の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す立断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の入口管板における支持管部の形成方式を示す部分縦断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の入口管板における支持管部の形成方式の変形例を示す部分縦断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成の変形例を示す部分縦断面図である。
【図８】第３の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管と入口管板との接続方式が異なる場合の構成を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る全閉外扇形回転電機について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の構成を示す立断面図である。全閉外扇形回転電機２００は、回転子１０、固定子２０、フレーム４０、反連結側軸受３０ａ、連結側軸受３０ｂ、反連結側軸受ブラケット４５ａ、連結側軸受ブラケット４５ｂ、および冷却器６０を有する。
【００１５】
回転子１０は、回転軸方向（以下、軸方向という。）に水平に延びたロータシャフト１１、およびロータシャフト１１の径方向外側に設けられた回転子鉄心１２を有する。
【００１６】
ロータシャフト１１の軸方向の一方の端部は、結合対象、すなわち、当該全閉外扇形回転電機２００が電動機ならば駆動対象負荷、当該全閉外扇形回転電機２００が発電機ならば原動機と結合する連結部１１ａが形成されている。以下、軸方向に、連結部１１ａの方向を連結側、これと反対の方向を反連結側と呼ぶこととする。
【００１７】
ロータシャフト１１は、反連結側軸受３０ａおよび連結側軸受３０ｂにより回転可能に支持されている。ロータシャフト１１には、軸方向に回転子鉄心１２を挟んで、反連結側軸受３０ａの内側に内扇５１ａが、連結側軸受３０ｂの内側に内扇５１ｂが、それぞれ取り付けられている。また、ロータシャフト１１の反連結側軸受３０ａの軸方向の外側には、当該全閉外扇形回転電機２００を自ら冷却するために、外気を供給する外扇５５が設けられている。また、外扇５５を覆うように外扇カバー５６が取り付けられている。外扇カバー５６には、外気の取入のための外気流入口５６aが形成されている。
【００１８】
固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側に空隙１８を介して設けられた円筒状の固定子鉄心２１、および固定子鉄心２１の径方向内側表面近傍を周方向に互いに間隔をもって配され軸方向に延びた複数のスロット（図示せず）の中を貫通する固定子巻線２２を有する。
【００１９】
フレーム４０は、固定子２０および回転子鉄心１２を収納するように、これらの径方向を囲んでいる。フレーム４０の回転軸方向の両側には、反連結側軸受ブラケット４５ａおよび連結側軸受ブラケット４５ｂが設けられている。反連結側軸受ブラケット４５ａおよび連結側軸受ブラケット４５ｂは、それぞれ反連結側軸受３０ａおよび連結側軸受３０ｂを静止支持している。
【００２０】
フレーム４０は、全体として外形が直方体形状であり、その上側には、冷却器６０が設けられている。冷却器６０は、複数の冷却管６１、冷却器カバー６５、入口管板１１０、出口管板６４、およびガイド板６８ａ、６８ｂを有する。複数の冷却管６１は、冷却器カバー６５に収納されている。冷却器カバー６５は、側面の２つの板と上面の板を有し、入口管板１１０および出口管板６４とともに、フレーム４０に取り付けた箱形の形状を形成する。複数の冷却管６１は、ステンレス鋼、銅、アルミニウム等の金属材料を用いている。入口管板１１０および出口管板６４は、鋼材等の金属製である。
【００２１】
複数の冷却管６１は、互いに並列に配され軸方向に延びている。それぞれの冷却管６１の両端は開口している。また、それぞれの冷却管６１は、両端が入口管板１１０および出口管板６４を貫通し、入口管板１１０および出口管板６４により固定支持されている。入口管板１１０および出口管板６４におけるそれぞれの冷却管６１の固定部は、空気の漏えいがないように気密にシールされている。
【００２２】
ガイド板６８ａ、６８ｂの上端の高さ位置は、入口管板１１０および出口管板６４の高さ位置より低く、かつそれぞれの下端が入口管板１１０および出口管板６４の下端と同じ高さ位置にあり、入口管板１１０および出口管板６４と平行に互いに間隔をあけて設けられている。冷却器カバー６５内の空間の最上部の上部連通空間６５ａは冷却管６１が存在しない領域である。冷却器カバー６５内の空間の上部連通空間６５ａを除く部分は、ガイド板６８ａ、６８ｂにより軸方向に３つの区画に分割される。軸方向の中央部分、すなわち、ガイド板６８ａとガイド板６８ｂに挟まれた部分の空間は、冷却器入口開口６６に連通している。また、入口管板１１０とガイド板６８ａとに挟まれた部分および出口管板６４とガイド板６８ｂとに挟まれた部分はそれぞれ、フレーム４０の上部に形成された冷却器出口開口６７ａおよび冷却器出口開口６７ｂに連通している。
【００２３】
フレーム４０、反連結側軸受ブラケット４５ａ、連結側軸受ブラケット４５ｂ、冷却器カバー６５、入口管板１１０、および出口管板６４は、互いに相俟って閉空間７０を形成している。また、冷却器６０においては、冷却管６１も閉空間７０を形成する要素であり、冷却管６１の外側が閉空間７０となっている。
【００２４】
フレーム４０側の空間と、冷却器カバー６５側の空間とは、フレーム４０に形成された冷却器入口開口６６および冷却器出口開口６７ａ、６７ｂを介して連通している。冷却器入口開口６６は軸方向の中央に、また、冷却器出口開口６７ａ、６７ｂはこれを挟んで軸方向の両側であって、それぞれ内扇５１ａ、５１ｂの上方に設けられている。
【００２５】
閉空間７０内には、たとえば空気などの冷却用気体が満たされている。冷却用気体は、内扇５１ａおよび内扇５１ｂに駆動されて、閉空間７０内を循環する。具体的には、内扇５１ａは、反連結側軸受３０ａ側から回転子鉄心１２側に冷却用気体を圧送する。また、内扇５１ｂは、連結側軸受３０ｂ側から回転子鉄心１２側に冷却用気体を圧送する。
【００２６】
反連結側および連結側からそれぞれ内扇５１ａ、５１ｂにより回転子鉄心１２側に圧送された冷却用気体は、回転子鉄心１２および空隙１８に流入し、回転子鉄心１２および固定子鉄心２１、固定子巻線２２等を冷却しながら通過した後に、冷却器入口開口６６を経由して、冷却器６０の冷却管６１の外側の空間に流入する。
【００２７】
冷却器入口開口６６を経由して冷却器６０に流入した冷却用気体は、ガイド板６８ａとガイド板６８ｂの間を、冷却管６１の内部の外気に冷却されながら、冷却管６１の外側を上昇した後、上部連通空間６５ａ内に流入する。上部連通空間６５ａに流入した冷却用気体は、軸方向の両側、すなわち反連結側および連結側にそれぞれ分流する。
【００２８】
上部連通空間６５ａから反連結側に分流した冷却用気体は、下方に方向転換した後に、冷却管６１により冷却されながら冷却管６１の外側を下降し、冷却器出口開口６７ａを介して、フレーム４０内に流入する。フレーム４０内に流入した冷却用気体は、内扇５１ａに流入し、内扇５１ａによって回転子鉄心１２および固定子２０側に圧送される。このように、冷却用気体は、反連結側の循環流路を循環する。
【００２９】
また、上部連通空間６５ａから連結側に分流した冷却用気体は、下方に方向転換した後に、冷却管６１により冷却されながら冷却管６１の外側を下降し、冷却器出口開口６７ｂを介して、フレーム４０内に流入する。フレーム４０内に流入した冷却用気体は、内扇５１ｂに流入し、内扇５１ｂによって回転子鉄心１２および固定子２０側に圧送される。このように、冷却用気体は、連結側の循環流路を循環する。
【００３０】
以上のように、冷却用気体は、閉空間７０内で、連結側の循環流路、反連結側の循環流路の２つの流路に分かれて循環する。
【００３１】
一方、外気は、外扇５５により、外扇カバー５６に形成されている外気流入口５６ａから外扇カバー５６内に流入し、ファンガイド５６ｂに沿って流れて外扇５５に吸い込まれる。外扇５５に吸い込まれた外気は、外扇５５の径方向に流出し、ファンガイド５６ｂおよび入口ガイド５６ｃに沿って流れ、入口管板１１０側から複数の冷却管６１のそれぞれの内部に圧送される。複数の冷却管６１のそれぞれの内部を通過する外気は、冷却管６１の外側を流れる冷却用気体を冷却しながら温度上昇した後、出口管板６４側で、冷却管６１から排気カバー６９内に流出し、さらに排気カバー６９の下方から外側に放出される。
【００３２】
図２は、冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。すなわち、入口管板１１０と冷却管６１との接続部の詳細を示している。図中の矢印は外気の流れ方向を示す。以下同様である。
【００３３】
入口管板１１０は、１枚の平板状の平板部１１１と、平板部１１１に垂直な方向で、冷却管６１側に突出した複数の筒状の支持管部１１２とを有する。複数の支持管部１１２は、入口管板１１０と冷却管６１との接続部にそれぞれ形成されている。支持管部１１２は、外径が冷却管６１の内径とほぼ等しく、かつ冷却管６１が差込み可能なように冷却管６１の内径より僅かに小さい外径を有する。支持管部１１２は、冷却管６１の出口より上流の所定の位置まで延びている。すなわち、冷却管６１の入口の内面を保護するに必要な長さを有する。冷却器の組立て状態においては、支持管部１１２が冷却管６１の内側に差し込まれた状態となっている。
【００３４】
ここで、冷却管６１の入口近傍の内面を保護する冷却管保護構造１００は、保護部１０１ａおよび保持部１０２ａを有する。具体的には、冷却管６１の入口近傍の内面を覆って冷却管６１の内面を保護している支持管部１１２が、保護部１０１ａに相当する。また、平板部１１１が保持部１０２ａに相当する。すなわち、保護部１０１ａは、平板部１１１と接続し保持部１０２ａに拘束されているため、冷却管６１内に移動することなく保持されている。
【００３５】
支持管部１１２が設けられている部分では、入口管板１１０には、支持管部１１２の内径に等しい、あるいはほぼ等しい内径ｄｉを有する貫通孔１１２ｄが形成されている。
【００３６】
貫通孔１１２ｄの入口側、すなわち、外扇５５が設けられた側には、円錐面状の入口テーパ部１１１ａが形成されている。入口テーパ部１１１ａは、冷却管６１の軸方向に上流側が拡がり下流側に行くにつれて貫通孔１１２ｄのマクロな内径ｄｉに近づくような向きに形成されている。
【００３７】
また、貫通孔１１２ｄの出口側には円錐面状の出口テーパ部１１２ａが形成されている。出口テーパ部１１２ａは、冷却管６１の軸方向に、貫通孔１１２ｄのマクロな内径ｄｉから下流側に行くにつれて広がるような向きに形成されている。
【００３８】
さらに、支持管部１１２の下流側端部の径方向外側には、端部に行くほど外径が小さくなるような円錐面状の外側テーパ部１１２ｂが形成されている。
【００３９】
なお、入口テーパ部１１１ａ、出口テーパ部１１２ａ、および外側テーパ部１１２ｂなどのテーパ部の形状は、円錐面状に限定されない。断面が、隣接する部分と連続的に傾きが変化するような丸みを帯びた形状、流線型状であってもよいし、圧力損失低減上は好ましい。以下の実施形態等においても同様である。
【００４０】
図３は、入口管板における支持管部の形成方式を示す部分縦断面図である。なお、図３においては、入口テーパ部１１１ａを形成するための加工を行う前の状態を示している。
【００４１】
なお、支持管部１１２の形成後に入口テーパ部１１１ａを形成する順序に限定はされない。すなわち、入口テーパ部１１１ａを形成した後に図２の支持管部１１２を形成してもよい。
【００４２】
入口管板１１０は、平板１１４に支持管用部材１１５を取り付けることにより形成される。支持管用部材１１５は、円管状であり、第１の端部に、出口テーパ部１１２ａおよび外側テーパ部１１２ｂが形成されている。平板１１４には、支持管部１１２が設けられているそれぞれの位置に、平板１１４の拡がる平面に垂直な方向に貫通孔１１４ａが形成されている。貫通孔１１４ａの内径は、支持管用部材１１５の外径にほぼ等しく、かつ、貫通孔１１４ａ内に支持管用部材１１５を挿入可能な寸法である。なお、支持管用部材１１５は、円管状に限定はされない。冷却管６１が円管でない場合でも、冷却管６１の断面形状に合わせた形状を有する場合であれば、円管状でなくともよい。
【００４３】
支持管用部材１１５は、平板１１４に挿入され、第１の端部の反対側である第２の端部を平板１１４の表面と同じ位置に合わせて、溶接部１１４ｂにより平板１１４と結合している。なお、支持管用部材１１５および平板１１４には、溶接部１１４ｂを形成する溶接のための開先が形成されている。
【００４４】
図４は、入口管板における支持管部の形成方式の変形例を示す部分縦断面図である。この変形例においては、平板１１４に形成された貫通孔１１４ａは、その内径が支持管用部材１１５の内径とほぼ等しくなるように形成されている。支持管用部材１１５の第１の端部には、同様に出口テーパ部１１２ａおよび外側テーパ部１１２ｂが形成されている。
【００４５】
支持管用部材１１５は、その内面が、平板１１４に形成された貫通孔１１４ａと一致するように位置決めされる。支持管用部材１１５は、第２の端面において、平板１１４に溶接により接合され、溶接部１１５ａが形成されている。なお、支持管用部材１１５には、溶接部１１５ａを形成する溶接のための開先が形成されている。
【００４６】
以上のように構成された本第１の実施形態による冷却管６１と入口管板１１０との組み合わせによれば、冷却管６１の入口近傍の内面は、入口管板１１０により保護され、直接外気と接触しない構成となっている。
【００４７】
また、入口テーパ部１１１ａおよび出口テーパ部１１２ａが形成されていることにより、外気の縮流および拡流による圧力損失が低減する。さらに、外側テーパ部１１２ｂが形成されていることにより、支持管部１１２と冷却管６１との結合作業が容易となり、冷却管６１の入口近傍の内面を保護するための保護部１０１ａを形成することによる圧力損失の増加あるいは作業性の低下などの影響を軽減することができる。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、複雑な構造によらずに、外気を通過させる冷却管の腐食を抑制することができる。
【００４９】
［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。
【００５０】
本第２の実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態における入口管板１２０は、第１の実施形態における入口管板１１０と同様の形状であるが、材質が非金属である点で第１の実施形態と異なる。その他の点では第１の実施形態と同様である。
【００５１】
入口管板１２０は、化学的に安定している炭化ケイ素などのセラミックス製、あるいは炭素繊維強化プラスチックなどの樹脂製である。入口管板１２０の形状の形成方法としては、第１の実施形態と同様の方法で、炭化ケイ素製、あるいは樹脂製の平板と支持管用部材を組み合わせてもよい。
【００５２】
あるいは、型に炭化ケイ素粉末を注入し焼結するか、あるいは型に樹脂の素材を注入し成形することにより、平板部１２１と支持管部１２２を同時に形成することでもよい。この場合、入口テーパ部１２１ａ、出口テーパ部１２２ａおよび外側テーパ部１２２ｂは、型によって形成してもよい。あるいは、一体成型した後に形成しやすい場合は、一体成型後の加工によってもよい。
【００５３】
ここで、支持管部１２２は、冷却管６１の入口近傍の内面を覆っており、支持管部１２２が、保護部１０１ｂに相当する。また、平板部１２１が保持部１０２ｂに相当する。保護部１０１ｂは、平板部１２１と接続しているため、冷却管６１内に移動することなく保持されている。
【００５４】
以上のように、本第２の実施形態においては、外気の吸い込み部近傍は、化学的に安定な部材で覆われているため、さらに確実に腐食を抑制することができる。
【００５５】
［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る全閉外扇形回転電機の冷却管の入口近傍の構成を示す部分縦断面図である。本第３の実施形態は、第２の実施形態の変形である。
【００５６】
入口管板６３は、通常の鋼材などの材料である。冷却管６１は、入口管板６３に形成された貫通孔６３ａ内に挿入され、入口管板６３の外側（外扇側）表面の入口管板６３との固定部６３ｂにおいてにおいて拡管され、入口管板６３と結合している。なお、固定部６３ｂは、溶接によって接合してもよい。
【００５７】
この結合した冷却管６１の入り口部分に、保護部材１３０が取り付けられている。保護部材１３０は、平板部１３１と、平板部１３１の拡がる面に垂直な方向に軸心を持つ筒部１３２とを有する。平板部１３１は、外径が円形、矩形、あるいは多角形である。筒部１３２は、円筒状であり、その外径は、冷却管６１の内径にほぼ等しく、かつ、冷却管６１内に筒部１３２が挿入可能な寸法である。なお、冷却管６１が円管以外の場合でも、筒部１３２は、冷却管６１の内面にほぼ密着するような形状、寸法に形成されていればよい。
【００５８】
保護部材１３０には、筒部１３２の軸方向に保護部材１３０を貫通するような貫通孔１３２ｄが形成されている。貫通孔１３２ｄの外気入口側には、上流側に拡がるような入口テーパ部１３１ａが形成されている。また、貫通孔１３２ｄの出口側には、下流側に向かって拡がるような出口テーパ部１３２ａが形成されている。筒部１３２の下流側端部の外面には、下流側に向かって外面の径が縮小するような外側テーパ部１３２ｂが形成されている。
【００５９】
保護部材１３０は、炭化ケイ素製あるいは樹脂製である。なお、金属製でもよいが、冷却管６１と異なる材料の場合には、異種金属間の腐食の問題があるが、点検の頻度を上げる等により対応できる。
【００６０】
保護部材１３０は、冷却管６１への差込み方向が外気の流れ方向であることから、風圧により外れる心配はなく、入口管板６３と接合されていなくともよい。すなわち、保護部材１３０は、冷却管６１と入口管板６３の結合部に、入口側から装脱可能であってよい。
【００６１】
図７は、冷却管の入口近傍の構成の変形例を示す部分縦断面図である。なお、図７は、説明の便宜上、保護部材１３０ａが、入口管板６３に密着する状態から、引き出されている状態を示している。
【００６２】
図６で示す構成では、冷却管６１と入口管板６３との固定部６３ｂは、入口管板６３の外扇５５側の表面から突出しないように、たとえば、削り取り加工等がされている場合の保護部材１３０ａを示している。一方、削り取り加工等をしない固定部６３ｂの場合に、そのまま保護部材１３０ａを装着すると、保護部材１３０ａが入口管板６３の表面に密着せず、隙間が生じるため、冷却管６１の入口側の端面が外気に直接触れることになり、部分的な腐食の要因となる。
【００６３】
本変形例による保護部材１３０ａは、冷却管６１と入口管板６３とが削り取り加工のされていない固定部６３ｂの場合でも、有効に装着するためのものである。
【００６４】
具体的には、固定部６３ｂに対向する範囲をカバーするように、平板部１３１の裏側に溝部１３１ｂが形成されている。また、溝部１３１ｂの径方向の外側は、溝が形成されていない接触部１３１ｃであり、この部分で、入口管板６３と密着するようになっている。
【００６５】
図８は、冷却管と入口管板との接続方式が異なる場合の構成を示す部分縦断面図である。この場合は、冷却管６１は、冷却管６１の内径に等しい内径の貫通孔６３ａが形成された入口管板６３の下流側の面（外扇と反対側の面）の固定部６３ｃで溶接により接続されている。この場合にも、実施形態と同様の保護部材１３０を用いることができる。
【００６６】
本実施形態および変形例においては、保護部材１３０、１３０ａの筒部１３２が、冷却管６１の入口近傍の内面を保護する冷却管保護構造１００の保護部１０１ｃに相当する。また、平板部１３１は、保護部１０１ｃを保持する冷却管保護構造１００の保持部１０２ｃに相当する。すなわち、保護部材１３０、１３０ａは、冷却管保護構造１００に相当する。
【００６７】
以上のように、本実施形態およびその変形においては、保護部材１３０、１３０ａの保護部１０１ｃにより冷却管６１の入口近傍の内面は保護される。保護部材１３０の筒部１３２の肉厚を極力薄くすることにより、保護部材１３０、１３０ａを設けることによる外気の流れの圧力損失の増加を極力抑えることができる。
【００６８】
さらに、保護部材１３０、１３０ａは取り外し可能なため、点検を容易に行うことができ、かつ、保護部材１３０、１３０ａの交換も容易であり、メンテナンスの質の向上およびメンテナンス作業上の負担を軽減することができる。
【００６９】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では全閉外扇形回転電機の場合を例にとって示したが、外扇が別置き形の場合であってもよい。また、冷却管の保護は、回転電機の冷却器に限定されるものではなく、外気などの冷却媒体中の塵埃や化学物質等による冷却管の特に入口部の内面の腐食を防止することが必要な場合には、それらの冷却管に適用することができる。
【００７０】
さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１０…回転子、１１…ロータシャフト、１１ａ…連結部、１２…回転子鉄心、１８…空隙、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子巻線、３０ａ…反連結側軸受、３０ｂ…連結側軸受、４０…フレーム、４５ａ…反連結側軸受ブラケット、４５ｂ…連結側軸受ブラケット、５１ａ、５１ｂ…内扇、５５…外扇、５６…外扇カバー、５６ａ…外気流入孔、５６ｂ…ファンガイド、５６ｃ…入口ガイド、６０…冷却器、６１…冷却管、６３…入口管板、６３ａ…貫通孔、６３ｂ、６３ｃ…固定部、６４…出口管板、６５…冷却器カバー、６５ａ…上部連通空間、６６…冷却器入口開口、６７ａ、６７ｂ…冷却器出口開口、６８ａ、６８ｂ…ガイド板、６９…排気カバー、７０…閉空間、１００…冷却管保護構造、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ…保護部、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ…保持部、１１０…入口管板、１１１…平板部、１１１ａ…入口テーパ部、１１２…支持管部、１１２ａ…出口テーパ部、１１２ｂ…外側テーパ部、１１２ｄ…貫通孔、１１４…平板、１１４ａ…貫通孔、１１４ｂ…溶接部、１１５…支持管用部材、１１５ａ…溶接部、１２０…入口管板、１２１…平板部、１２１ａ…入口テーパ部、１２２…支持管部、１２２ａ…出口テーパ部、１２２ｂ…外側テーパ部、１３０、１３０ａ…保護部材、１３１…平板部、１３１ａ…入口テーパ部、１３１ｂ…溝部、１３１ｃ…接触部、１３２…筒部、１３２ａ…出口テーパ部、１３２ｂ…外側テーパ部、１３２ｄ…貫通孔、２００…全閉外扇形回転電機
【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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