(57)【要約】【課題】固定子鉄心端のパケットが電気的に発熱して過度に高温になることを抑制した回転電機を提供する。【解決手段】鋼板を積層した固定子鉄心３と、固定子鉄心に巻かれた固定子コイル４からなる固定子１と、固定子の内周に挿入された回転子２とを備え、固定子鉄心は軸方向に複数の固定子鉄心パケット１００に分割して構成し、分割した固定子鉄心パケット間に冷媒を流通させる半径方向に伸延した固定子ダクト２００を配設した構成の回転電機において、固定子鉄心パケット２００のうち、端部の第１の固定子鉄心パケット１０１の内周面と、隣接した第２の固定子鉄心パケット１０２の内周面に複数段の渦電流低減用段落とし３００を設け、これらの各段落としは、軸方向内側に位置する段落としほど、その内周面が他の段落としよりも半径方向内径側に位置するように配置した回転電機。【選択図】図３
2015027145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を積層して形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻かれた固定子コイルからなる固定子と、前記固定子の内周に挿入された回転子とを備え、前記固定子鉄心は軸方向に複数の固定子鉄心パケットに分割して構成し、分割した前記固定子鉄心パケット間に冷媒を流通させる固定子ダクトを半径方向に伸延するように配設した構成の回転電機において、
前記固定子鉄心パケットのうち、端部の第１の固定子鉄心パケットの内周面と、この第１の固定子鉄心パケットの軸方向内側に隣接した第２の固定子鉄心パケットの内周面に、渦電流低減用段落としをそれぞれ複数段設け、
前記複数段設けられた渦電流低減用段落としの各段落としは、軸方向内側に位置する段落としほど、その内周面が他の段落としよりも半径方向内径側に位置するように配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
第１の固定子鉄心パケットと第２の固定子鉄心パケットとの間に冷媒を流通させる半径方向に伸延する前記固定子ダクトの配設位置は、この固定子ダクトで区分した第１の固定子鉄心パケットの発熱量と第２の固定子鉄心パケットの発熱量とがほぼ同等の値となる位置に配設していることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回転電機において、
回転子に冷媒を流通させる回転子ダクトが該回転子の半径方向に配設され、前記固定子ダクト及び回転子ダクトに冷媒の流量を配分するバッフル板を前記固定子鉄心の内径側に備え、前記第１の固定子鉄心パケットが前記バッフル板よりも固定子鉄心の軸方向内側に配設していることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転電機において、
前記第１の固定子鉄心パケットの内周面に設けた複数段の渦電流低減用段落としのうち、所定の軸方向内側の位置に配置された段落としの凸部頂点と、この所定の軸方向内側の位置に配置された前記段落としの軸方向外側に隣接した段落としの凸部頂点を結んだ直線が、前記第２の固定子鉄心パケットの内周面に設けた渦電流低減用段落としと交差するように前記渦電流低減用段落としを配設したことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機において、
前記所定の軸方向内側の位置に配置された段落としとは、最も軸方向内側の位置に配置された段落としであることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項３に記載の回転電機において、
前記第１の固定子鉄心パケットの内周面に設けた複数段の渦電流低減用段落としのうち、所定の軸方向内側の位置に配置された段落としの凸部頂点と、この所定の軸方向内側の位置に配置された前記段落としの軸方向外側に隣接した段落としの凸部頂点を結んだ直線が、前記第２の固定子鉄心パケットの内周面と交差するように前記渦電流低減用段落としを配設したことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機において、
前記所定の軸方向内側の位置に配置された段落としとは、最も軸方向内側の位置に配置された段落としである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、タービン発電機などの固定子端部を冷却する通風冷却機構を備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機などの回転電機では、固定子や回転子が電磁気的、機械的な要因で発熱する。この固定子や回転子で発生した熱を除去するために、空気や水素等の冷媒が使用される。
【０００３】
空気や水素等の冷媒を使用し、固定子や回転子に設けた通風流路に冷媒を通風して熱を除去する方式のタービン発電機の一例として、特開平１１−２２５４５５号公報に開示されたタービン発電機には、固定子鉄心抑え板９の軸方向端部に複数の導体の環１、２を設け、この複数の導体の環を複数の導棒４で接続する構造とすることで、固定子鉄心抑え板に入射する磁束を減衰させてコスト低減を図った回転電機の固定子に関する技術が開示されている。
【０００４】
また、特開昭６１−１６１９３５号公報に開示されたタービン発電機には、固定子鉄心パケット３９ａ、３９ｂ、３９ｃを抑える固定子鉄心押さえ部材３５に設置したバッフル板７０、８０の全体に複数の穴７５、８５を開けて多孔バッフル板とし、多孔バッフル板下流の冷媒の圧力回復を促進することによって、固定子鉄心パケット３９ａ、３９ｂ、３９ｃが過度に発熱することを防止する技術が記載されている。
【０００５】
また、特開昭６２−２６８３３６号公報に開示されたタービン発電機には、固定子鉄心１１と回転子１２との間に形成されたエアギャップ１３の入口の冷媒の一部を他の冷媒から分離して、固定子鉄心１１の端部付近に配設された複数の固定子ダクト１８に冷媒を導く冷媒分離バッフル板２１を配設し、この冷媒分離バッフル板２１によって固定子ダクト１８を流れる冷媒の流量を増大させて固定子鉄心１１を構成する固定子鉄心パケットの温度を低下させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２５４５５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１６１９３５号公報
【特許文献３】特開昭６２−２６８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開平１１−２２５４５５号公報に開示されたタービン発電機では、固定子鉄心３の最端にある固定子鉄心パケット１０１の付近に界磁起電力および電機子起磁力による漏れ磁束が複雑に存在し、軸方向磁束が鉄心端面に入射することによって、固定子パケット１０１に渦電流が流れて渦電流損が発生し、固定子鉄心パケット１０１が局所的に発熱するという課題がある。
【０００８】
近年、タービン発電機の小型化・大容量化が求められ、タービン発電機内の発熱密度が高くなる傾向にあることから、固定子鉄心パケットを、より一層効率的に冷却する必要があるが、特開昭６１−１６１９３５号公報及び特開昭６２−２６８３３６号公報に開示されたタービン発電機に示したような、冷媒の冷却能力を強化する方法では、固定子鉄心の熱伝導抵抗、特に鋼板の積層方向（軸方向）の熱伝導抵抗の影響によって、固定子鉄心に所望の温度低減効果が得られないという課題がある。
【０００９】
本発明の目的は、固定子鉄心端のパケットが電気的に発熱して過度に高温になることを抑制した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】
【００１０】
本発明の回転電機は、鋼板を積層して形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻かれた固定子コイルからなる固定子と、前記固定子の内周に挿入された回転子とを備え、前記固定子鉄心は軸方向に複数の固定子鉄心パケットに分割して構成し、分割した前記固定子鉄心パケット間に冷媒を流通させる固定子ダクトを半径方向に伸延するように配設した構成の回転電機において、前記固定子鉄心パケットのうち、端部の第１の固定子鉄心パケットの内周面と、この第１の固定子鉄心パケットの軸方向内側に隣接した第２の固定子鉄心パケットの内周面に、渦電流低減用段落としをそれぞれ複数段設け、前記複数段設けられた渦電流低減用段落としの各段落としは、軸方向内側に位置する段落としほど、その内周面が他の段落としよりも半径方向内径側に位置するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固定子鉄心端のパケットが電気的に発熱して過度に高温になることを抑制した回転電機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例の回転電機であるタービン発電機を示す全体構成図。
【図２】図１の第１実施例となるタービン発電機の端部の構成を示す軸方向・径方向の部分断面図。
【図３】実施例１のタービン発電機における固定子および回転子端部の構成を示す軸方向・径方向断面図。
【図４（ａ）】比較例のタービン発電機の固定子鉄心パケットの内周面に形成した渦電流低減用段落としの構成を示す模式図。
【図４（ｂ）】図４（ａ）に示した比較例のタービン発電機の固定子鉄心パケットの内周面に形成した渦電流低減用段落としにおける発熱分布計算結果を示した特性図。
【図５】第１実施例のタービン発電機における固定子鉄心パケットの最高温度上昇の低減効果を比較例と比較して示した特性図。
【図６】第２実施例におけるタービン発電機の固定子および回転子端部付近の構成を示す軸方向・径方向断面図。
【図７】第３実施例のタービン発電機における固定子および回転子端部付近の構成を示す軸方向・径方向断面図。
【図８】第４実施例のタービン発電機における固定子および回転子端部付近の構成を示す軸方向・径方向断面図。
【図９（ａ）】第３実施例のタービン発電機における固定子鉄心パケットの渦電流低減用段落としの配置を示した模式図。
【図９（ｂ）】第４実施例のタービン発電機における固定子鉄心パケットの渦電流低減用段落としの配置を示した模式図。
【図９（ｃ）】比較例のタービン発電機における固定子鉄心パケットの渦電流低減用段落としの配置を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施例である回転電機について、図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１実施例の回転電機であるタービン発電機について、図１〜図３を引用して説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例の回転電機であるタービン発電機の全体構成を示す全体構成図、図２は図１に示した本実施例の回転電機であるタービン発電機の端部の構成を示す軸方向・径方向の部分断面であり、図３は図１に示した第１実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構造を示す軸方向・径方向断面である。
【００１６】
図１及び図２に示した本実施例のタービン発電機において、タービン発電機は、電磁誘導により電流を発生する固定子１と、固定子１の内径側に設置され、界磁磁束を発生しながら回転すると回転子２で構成されている。
【００１７】
固定子１は、鋼板を積層して形成した積層鋼板からなる固定子パケットを軸方向に複数並べて形成した固定子鉄心３と、固定子鉄心３に巻かれた固定子コイル４を備える。
【００１８】
また、固定子鉄心３は軸方向に複数に分割された固定子鉄心パケット１００から構成されており、固定子鉄心３を構成する複数の固定子鉄心パケット１００のうち、１番端部となる固定子鉄心パケット１０１には、固定子鉄心３を押さえる固定子鉄心押さえ部材５が設置され、この固定子鉄心押さえ部材５を用いて複数の固定子鉄心パケット１００から構成される固定子鉄心３を締め付けて一体の固定子１として固定している。
【００１９】
回転子２は、前記固定子１の内周側に挿入された回転子鉄心６と、回転子鉄心６に挿入した回転子コイル７と、回転子鉄心６の端部に軸方向外方に突出した回転子コイル７の端部の外周を覆う回転子コイル保持リング８を備える。
【００２０】
また、図２に示したように、固定子１や回転子２での電磁気的、機械的な要因により発生した熱を除去し、固定子１及び回転子２の温度が過度に高くなることを防止するために、回転子２の端部に設置した送風ファン９によって発電機内に空気や水素等の冷媒１０を送給して循環させて冷却するように構成している。
【００２１】
送風ファン９から吐出した冷媒１０は、固定子鉄心３を構成する軸方向に分割された固定子鉄心パケット１００の間に配置され、半径方向に形成された複数の固定子ダクト２００の流路、及び回転子２に半径方向に形成された複数の回転子ダクト１１の流路にそれぞれ分配されて流下する。
【００２２】
固定子１を構成する複数の分割された固定子鉄心パケット１００のうち、１番端部の固定子鉄心パケット１０１に設けた固定子鉄心押さえ部材５と、回転子２の端部との間に形成された流路入口（エアギャップ１２の入口）には、バッフル板１３が設置されており、このバッフル板１３によって、エアギャップ１２の入口を部分的に塞いで前記固定子ダクト２００の流路を流下する冷媒１０の流量、及び回転子ダクト１１の流路を流下する冷媒１０の流量を調整して配分するように構成されている。
【００２３】
図３は、図１及び図２に示した本発明の第１実施例のタービン発電機における固定子および回転子端部の構成を示す軸方向・径方向の部分断面図である。
【００２４】
図３に示したように、本実施例のタービン発電機における固定子および回転子端部の構成は、固定子１の１番端部にある固定子鉄心端パケット１０１、及び、この端部にある固定子鉄心端パケット１０１の軸方向内側に隣接した端部から２番目の固定子鉄心パケット１０２のそれぞれの内周面に、渦電流低減用段落とし３００が複数段設置されている。
【００２５】
固定子鉄心端パケット１０１及び固定子鉄心パケット１０２の内周面にそれぞれ形成した渦電流低減用段落とし３００を構成する複数段設けられた各段落としは、軸方向内側に位置する段落としほど、その内周面が半径方向内径側に位置するように配設されている。
【００２６】
前記固定子鉄心端パケット１０１及び固定子鉄心パケット１０２との間には、空気や水素などの冷媒１０を流通させるため、半径方向に伸延するように形成された固定子ダクト２０１を配設した構成となっている。
【００２７】
固定子鉄心端パケット１０１及び固定子鉄心パケット１０２との間に配設する固定子ダクト２０１の配設位置は、後述する図４（ａ）及び図４（ｂ）で説明するタービン発電機における固定子端部の固定子鉄心パケットにおいて、固定子ダクト２０１によって区分された固定子鉄心パケット１０１の発熱量Ａ１と、固定子鉄心パケット１０２の発熱量Ａ２とがほぼ同等の値となる位置に前記固定子ダクト２０１を配設するように構成すれば、固定子端部の固定子鉄心パケット１０１から固定子鉄心パケット１０２に亘る発熱量を平準化できるという効果が得られる。
【００２８】
また、回転子２を構成する回転子鉄心６にも空気や水素などの冷媒１０を流通させるため、半径方向に形成された回転子ダクト１１が配設された構成となっている。
【００２９】
従って、本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部付近の構成を外観すると、固定子鉄心端パケット１０１及び固定子鉄心パケット１０２の内周面に形成した連続する段落とし３００の途中の段落としに、半径方向に形成された固定子ダクト２０１が配設されたように見える。
【００３０】
図４（ａ）は比較例のタービン発電機における固定子端部の固定子鉄心パケット１０１の内周面に形成した９段落からなる段落とし３００の構造を模式的に示した模式図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した比較例のタービン発電機における固定子端部の固定子鉄心パケット１０１の内周面に形成した９段落の段落とし３００の各段落の発熱密度と発熱分布の計算結果を整理して示した特性図であり、固定子鉄心パケット１０１の内周面に形成した段落とし３００を段落毎に軸方向に分割し、それぞれの段落の発熱密度を１段目の発熱密度で無次元化して示している。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、比較例のタービン発電機では固定子端部の固定子鉄心パケット１０１の内周面のみに段落とし３００が設けられており、この段落とし３００が合計９段の段落としを備えた構造となっている。
【００３２】
そのため、図３に示した第１実施例のタービン発電機における固定子端部の固定子鉄心パケット１０１の内周面に設けた段落とし３００と、図４（ａ）に示した比較例のタービン発電機における固定子端部の固定子鉄心パケットの内周面のみに設けた段落としは、段落としの段数が同じであれば、図３に示した本実施例の固定子鉄心パケット１０１の軸方向厚みが比較例の固定子鉄心パケットの軸方向厚みに比べて小さくできることになる。
【００３３】
その結果、図４（ｂ）に固定子端部の固定子鉄心パケット１０１の各段落としの発熱密度と発熱分布の計算結果として示したように、固定子鉄心３の端部の段落とし（固定子鉄心パケット１０１の端部の段落とし）ほど、発熱密度が大きいので、固定子鉄心パケット１０１の軸方向厚みが小さく、且つ、軸方向熱伝導抵抗が小さい本実施例の固定子鉄心パケット１０１の方が、固定子鉄心パケット１０１を冷却する上で有利となることは明らかである。
【００３４】
図５は、本発明の第１実施例のタービン発電機における固定子鉄心の最高温度上昇の低減効果を比較例のタービン発電機における固定子鉄心の最高温度上昇と比較して示した特性図であり、比較例の固定子鉄心パケット１０１の最高温度上昇を基準として、本実施例のタービン発電機における１番端部にある固定子鉄心端パケット１０１の最高温度上昇を無次元化して示している。
【００３５】
図５に示した比較例と本発明の実施例のタービン発電機における固定子鉄心の最高温度上昇から理解できるように、本実施例のタービン発電機における固定子鉄心の最高温度上昇の低減効果によって、１番端部にある固定子鉄心端パケット１０１の最高温度上昇を比較例のそれと比べて約３０％低減でき、比較例よりも本実施例のタービン発電機における固定子鉄心の方が効率的に冷却されていることがわかる。
【００３６】
図３に示した第１実施例のタービン発電機においては、固定子鉄心３を構成する１番端部にある固定子鉄心端パケット１０１の内周面に設けた渦電流低減用段落とし３００の段落としの段数を６段に設定して、比較例の１番端部にある固定子鉄心パケット１０１の内周面に設けた渦電流低減用段落とし３００の段数である９段と比べて段数を減らした３段分だけ、前記固定子鉄心端パケット１０１の軸方向内側に隣接した端部から２番目の固定子鉄心パケット１０２の内周面に設けた渦電流低減用段落とし３００の段落としの段数を、０段から３段に増加させる構成とすることによって、本実施例のタービン発電機における固定子鉄心端パケット１０１及び固定子鉄心パケット１０２の内周面に設けた全体の渦電流低減用段落とし３００の総段数は、比較例の固定子鉄心端パケット１０１の内周面に設けた電流低減用段落とし３００に備えた９段の段落としと段数を変えていないので、固定子鉄心端パケット１０１の軸方向の厚みを段落とし３段分だけ小さくすることができる。
【００３７】
つまり、渦電流低減用段落とし３００の段数を固定子鉄心端パケットの全体で９段備えることによる渦電流低減効果を保ちながら、端部の固定子鉄心端パケット１０１の渦電流低減用段落とし３００の段数を６段に設定して比較例の段数よりも３段分だけ減らしたことによって、端部の固定子鉄心端パケット１０１の軸方向の厚みを小さくでき、その分、固定子鉄心端パケット１０１の軸方向熱伝導抵抗を小さくできる。
【００３８】
この結果、端部の固定子鉄心端パケット１０１の強度、並びに固定子鉄心端パケット１０１と隣接した端部から２番目の固定子鉄心パケット１０２の温度に問題がなければ、上述したように渦電流低減用段落とし３００の総段数を変えずに固定子鉄心端パケット１０１の軸方向の厚みを小さくすることで、固定子鉄心端パケット１０１の温度をさらに低減することが可能である。
【００３９】
上記説明から明らかなように、本実施例によれば、固定子鉄心端のパケットが電気的に発熱して過度に高温になることを抑制した回転電機が実現できる。
【実施例２】
【００４０】
図６は、本発明の第２実施例となるタービン発電機の固定子および回転子端部の構造を示す軸方向・径方向断面図である。
【００４１】
図６に示した本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構造は、図１〜図３に示した第１実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構成と基本的に類似した構造であるので、両者に共通した説明は省力し、相違する部分のみ以下に説明する。
【００４２】
本実施例のタービン発電機においては、固定子鉄心３を構成する固定子鉄心パケットのうち、１番端部にある固定子鉄心端パケット１０１の端部からＮ(＝３)番目の固定子鉄心パケット１０３に至る範囲に亘って、それぞれの固定子鉄心パケット１０１、１０２、１０３の内周面に渦電流低減用段落とし３００が複数段設置されている。
【００４３】
固定子鉄心端パケット１０１の内周面から、例えば端部から３番目の固定子鉄心パケット１０３までの各内周面にそれぞれ設けられた段落とし３００の各段落としは、軸方向内側に位置する段落としほど、その内周面が他の段落としよりも半径方向内径側に位置するように配置されている構成となっている。
【００４４】
図６に示した本実施例のタービン発電機においては、固定子鉄心端パケット１０１に設けた合計９段の段数を備えた段落とし３００の途中に３個の固定子ダクト２０１、２０２、２０３を配設し、これらの固定子ダクト２０１、２０２、２０３に冷媒１０を流下させて固定子鉄心端パケット１０１を冷却する構成となっているため、図３に記載した第１実施例のタービン発電機における固定子鉄心端パケット１０１に合計９段の段数を備えた段落とし３００の途中に固定子ダクト２０１を１個配設したものよりも、固定子鉄心端パケット１０１を冷却する大きな温度低減効果を得ることが可能となる。
【００４５】
以上説明した本実施例のタービン発電機においては、Ｎの値が３の場合に限らず、Ｎ＞２であれば、固定子鉄心端パケット１０１を冷却する大きな温度低減効果を得ることが可能となる。
【００４６】
上記説明から明らかなように、本実施例によれば、固定子鉄心端のパケットが電気的に発熱して過度に高温になることを抑制した回転電機が実現できる。
【実施例３】
【００４７】
図７は、本発明の第３実施例となるタービン発電機の固定子および回転子端部の構造を示す軸方向・径方向断面図である。
【００４８】
図６に示した本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構造は、図１〜図３に示した第１実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部付近の構成と基本的に類似した構造であるので、両者に共通した説明は省力し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００４９】
本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構造においては、第１実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部に記載された構成に加えて、固定子鉄心３を構成する固定子鉄心パケットのうち、１番端部にある固定子鉄心パケット１０１に設けた固定子鉄心押さえ部材５と、この固定子鉄心押さえ部材５に設けたバッフル板１３との間に、冷媒１０を流通させる空隙が設けた構成となっている。
【００５０】
さらに、本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の軸方向・径方向断面形状は、端部の固定子鉄心端パケット１０１及び隣接した固定子鉄心パケット１０２に設けた渦電流低減用段落とし３００が次の構成を満足するように配置されている。
【００５１】
即ち、本実施例のタービン発電機においては、図９（ａ）に示したように、固定子鉄心端パケット１０１の内周面に設けた渦電流低減用段落とし３００に備えた複数の段落としのうち、所定の位置となる最も軸方向内側に配置された段落とし３０１の凸部頂点と、前記所定の位置に配置された段落とし３０１の軸方向外側に隣接する段落とし３０２の凸部頂点を結んだ直線３０３が、固定子鉄心パケット１０２の渦電流低減用段落とし３００と交差するように前記固定子鉄心端パケット１０１及び固定子鉄心パケット１０２をそれぞれ配置した構成にしている。
【００５２】
本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構成では、固定子鉄心３の端部である固定子鉄心端パケット１０１の軸方向外側に設けた固定子鉄心押さえ部材５と、この固定子鉄心押さえ部材５に設けたバッフル板１３との間に形成される空隙を通じて、固定子の鉄心パケット１０１と回転子鉄心６との間に形成されるエアギャップ１２の入口に冷媒１０が流入する。
【００５３】
この冷媒１０は、固定子鉄心端パケット１０１の内周面に設けた段落とし３００に沿って流れ、固定子鉄心端パケット１０１に隣接した固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面１０４に衝突する。
【００５４】
この冷媒１０が固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面１０４との衝突に伴う圧力回復によって、固定子鉄心端パケット１０１と固定子鉄心パケット１０２との間に半径方向に配設された固定子ダクト２０１の入口の静圧が上昇し、固定子ダクト２０１を流通する冷媒１０の流量が増大する。
【００５５】
この結果、本実施例のタービン発電機における固定子鉄心端パケット１０１と固定子鉄心パケット１０２との間に配設された固定子ダクト２０１を流下する冷媒１０による固定子鉄心パケットを冷却する冷却能力は、第１実施例のタービン発電機における固定子鉄心端パケット１０１と固定子鉄心パケット１０２との間に配設された固定子ダクト２０１を流下する冷媒１０による固定子鉄心パケットを冷却する冷却能力と比べても冷却能力が強化されたものとなる。
【００５６】
上記説明から明らかなように、本実施例によれば、固定子鉄心端のパケットが電気的に発熱して過度に高温になることを抑制した回転電機が実現できる。
【実施例４】
【００５７】
図８は、本発明の第４実施例となるタービン発電機の固定子および回転子端部の構造を示す軸方向・径方向断面図である。
【００５８】
図８に示した本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構造は、図７に示した第３実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部付近の構成と基本的な構造は類似しているので、両者に共通した説明は省力し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００５９】
本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構造は、図７に示した第３実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構成において、固定子鉄心３を構成する固定子鉄心パケットのうち、１番端部にある固定子鉄心端パケット１０１の内周面にのみ段落とし３００を備え、隣接する固定子鉄心パケット１０２の内周面には段落とし３００を備えていない構成となっている。
【００６０】
本実施例のタービン発電機の固定子鉄心端パケット１０１に対しても、第３実施例のタービン発電機の固定子鉄心端パケット１０１と同様に、冷却効果を得ることができる。
【００６１】
即ち、本実施例のタービン発電機においても、図９（ｂ）に示されるように、固定子鉄心端パケット１０１の内周面に設けた渦電流低減用段落とし３００に備えた複数の段落としのうち、所定の位置となる最も軸方向内側に配置された段落とし３０１の凸部頂点と、前記所定の位置に配置された段落とし３０１の軸方向外側に隣接する段落とし３０２の凸部頂点を結んだ直線３０３が、渦電流低減用段落とし３００を備えていない固定子鉄心パケット１０２と交差するように前記固定子鉄心端パケット１０１及び固定子鉄心パケット１０２をそれぞれ配置した構成にしている。
【００６２】
本実施例のタービン発電機の固定子および回転子端部の構成では、固定子鉄心３の固定子鉄心端パケット１０１の軸方向外側に固定子鉄心押さえ部材５を設け、この固定子鉄心押さえ部材５にバッフル板１３を設け、前記バッフル板１３と固定子鉄心端パケット１０１との間に形成される空隙を通じて冷媒１０を流入させる。
【００６３】
固定子の鉄心パケット１０１と回転子鉄心６との間に形成されるエアギャップ１２に流下した冷媒１０は、固定子鉄心端パケット１０１の内周面に設けた段落とし３００に沿って固定子鉄心パケットの内側に流れ、固定子鉄心端パケット１０１と隣接した固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面１０４に衝突する。
【００６４】
この冷媒１０が固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面１０４に衝突することに伴う圧力回復によって、固定子鉄心端パケット１０１と固定子鉄心パケット１０２との間に半径方向に配設された固定子ダクト２０１の入口の静圧が上昇し、固定子ダクト２０１を流通する冷媒１０の流量が増大することになる。
【００６５】
この結果、本実施例のタービン発電機における固定子鉄心端パケット１０１と固定子鉄心パケット１０２との間に配設された固定子ダクト２０１を流下する冷媒１０による固定子鉄心パケットを冷却する冷却能力は、第１実施例のタービン発電機における固定子鉄心端パケット１０１と固定子鉄心パケット１０２との間に配設された固定子ダクト２０１を流下する冷媒１０による固定子鉄心パケットを冷却する冷却能力と比べても冷却能力が強化されたものとなる。
【００６６】
図９（ｃ）に示した比較例のタービン発電機の固定子鉄心パケット１０１の内周面に設けた渦電流低減用段落とし３００においては、固定子鉄心パケット１０１に形成した固定子ダクト２０１の開口位置が段落とし３００から軸方向に離れているため、渦電流低減用段落とし３００のうち、最も軸方向内側に配置された段落とし３０１の凸部頂点と、前記段落とし３０１の軸方向外側に隣接する段落とし３０２の凸部頂点を結んだ直線３０３直線３０３が固定子パケット１０２と交差しない構成である。
【００６７】
図９（ｃ）に示した比較例のタービン発電機のエアギャップ１２の入口に流入した冷媒１０は、固定子鉄心端パケット１０１の内周面に設けた段落とし３００に沿って流れるが、固定子ダクト２０１の開口位置が段落とし３００から軸方向に離れているため、固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面に該当する側面が無く、前記冷媒１０が固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面に衝突する現象は生じない。
【００６８】
よって、比較例のタービン発電機では、冷媒１０が固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面との衝突によって生じる圧力回復は得られず、固定子鉄心端パケット１０１と固定子鉄心パケット１０２との間に半径方向に配設された固定子ダクト２０１の入口の静圧は上昇せず、その結果、固定子ダクト２０１を流通する冷媒１０の流量が増加しないので、固定子ダクト２０１を流下する冷媒１０による固定子鉄心パケットの冷却能力は向上しないことになる。
【００６９】
上記説明から明らかなように、本実施例によれば、固定子鉄心端のパケットが電気的に発熱して過度に高温になることを抑制した回転電機が実現できる。
【符号の説明】
【００７０】
１：固定子、２：回転子、３：固定子鉄心、４：固定子コイル、５：固定子鉄心押さえ部材、６：回転子鉄心、７：回転子コイル、８：回転子コイル保持リング、９：送風ファン、１０：冷媒、１１：回転子ダクト、１２：エアギャップ、１３：バッフル板、１００：固定子鉄心パケット、１０１：固定子鉄心の端部にある固定子鉄心パケット、１０２：端部より２番目の固定子鉄心パケット、１０３：端部よりＮ（＞２）番目の固定子鉄心パケット、１０４：固定子鉄心パケット１０２の軸方向外側側面、２００：固定子ダクト、２０１：固定子鉄心の最端にある固定子ダクト、３００：段落とし、３０１：固定子鉄心パケット１０１の段落としで軸方向内側の最終段、３０２：固定子鉄心パケット１０１の段落としで最終段３０１と隣接する段、３０３：段３０１と段３０２の凸部頂点を通る直線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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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（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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