(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに固着された磁界を発生する円柱状の回転子鉄心を有する回転子と、
前記回転子鉄心の周囲を取り囲むように配設され、固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに巻回されたコイルとからなる固定子と、
前記固定子と前記回転子とを収納するフレームと、からなる回転電機であって、
前記コイルが前記固定子鉄心から軸方向に延出しているコイルエンド部を、前記フレームと前記固定子鉄心の軸方向端面とが包囲している空間を端部ハウジング部と定義するとき、
前記端部ハウジング部は、仕切板によって、前記回転電機内を循環する冷却ガスを冷却する冷却器の存在する側の第一空間と、前記コイルエンド部が存在する側の第二空間とに仕切られ、
前記仕切板は、径方向外側端部に、周方向に開口する吸入口を有し、
前記仕切板の前記吸入口よりも径方向内側に接続され、前記フレームの周方向に沿って配設され、磁気的に良導性のある金属板からなるシールド板を備え、
前記シールド板と、前記フレームとの間に、前記吸入口に連通する通風経路が形成されている回転電機。
【請求項２】
前記シールド板は、ステイによって前記フレームに取り付けられ、
前記ステイは、周方向に開口する通風口を備える請求項１に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機、特にタービン発電機等の大型の回転電機は、電気的損失、機械的損失により固定子巻線、固定子鉄心等の温度が上昇する。このような回転電機においては温度上昇部を冷却するため回転子に取り付けたファンによって回転電機機内の冷却ガスを循環させ、ガス冷却器によって冷却している。例えば、固定子巻線端部を覆う固定子枠及び軸受けブラケットの一つが磁性金属からなる回転電機において、該磁性金属からなる部分を良導性の金属板からなるシールド版にて内側から覆い、そのシールド板の内部に冷却媒体を通す冷却通路を設け、この冷却通路に冷却媒体を給排する配管を設け、ブラケットなどの加熱を防止したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−３７８６４号公報（第１頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、固定子巻線と近接する磁性金属は、漏洩磁束によって過熱されるため、例えば、特許文献１のブラケットでは、過熱防止のために、良導性の金属板からなるシールド板にて内側を覆っていた。しかし、近年の回転電機は、省スペース化、高出力化が求められており、フレームを小型化させる必要がある。しかし、フレームと固定子巻線が近接させるとフレームが過熱するため、更なるフレームの過熱防止対策が必要となる。【０００５】
本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、フレームと固定子巻線との間に設けたシールド板を強制冷却することにより、フレームの冷却効果の高い、小型化できる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】
【０００６】
本願に開示される回転電機は、
シャフトに固着された磁界を発生する円柱状の回転子鉄心を有する回転子と、
前記回転子鉄心の周囲を取り囲むように配設され、固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに巻回されたコイルとからなる固定子と、
前記固定子と前記回転子とを収納するフレームと、からなる回転電機であって、
前記コイルが前記固定子鉄心から軸方向に延出しているコイルエンド部を、前記フレームと前記固定子鉄心の軸方向端面とが包囲している空間を端部ハウジング部と定義するとき、
前記端部ハウジング部は、仕切板によって、前記回転電機内を循環する冷却ガスを冷却する冷却器の存在する側の第一空間と、前記コイルエンド部が存在する側の第二空間とに仕切られ、
前記仕切板は、径方向外側端部に、周方向に開口する吸入口を有し、
前記仕切板の前記吸入口よりも径方向内側に接続され、前記フレームの周方向に沿って配設され、磁気的に良導性のある金属板からなるシールド板を備え、
前記シールド板と、前記フレームとの間に、前記吸入口に連通する通風経路が形成されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示される回転電機によれば、フレームと固定子巻線との間に設けたシールド板を強制冷却することにより、フレームの冷却効果の高い、小型化できる回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による回転電機の断面図である。
【図２】実施の形態１による回転電機の軸方向の一端部を軸方向に垂直に切断した要部断面図である。
【図３】実施の形態１による第一隔壁を、図２に示す周方向から見た要部拡大図である。
【図４】実施の形態１によるシールド板を、回転電機の機内側から径方向に見た正面模式図である。
【図５】実施の形態１によるステイを、図２の通風経路方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、実施の形態１による回転電機を、図を用いて説明する。
図１は、実施の形態１による回転電機１００の断面図である。
回転電機１００は、シャフト２１に固着された磁界を発生する円柱状の回転子鉄心２２を有する回転子２と、回転子鉄心２２の周囲を取り囲むように配設された固定子３とを有する。
【００１０】
固定子３は、円筒状の固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１の図示しないスロットに巻回されたコイル３２とを備える。そして回転子２及び固定子３は、フレーム４に収納されている。回転子２のシャフト２１は、フレーム４の軸方向の両端に取り付けたベアリング９によって、回転可能に軸支されている。
【００１１】
コイル３２のうち、固定子鉄心３１の軸方向端面から軸方向に延出している部分をコイルエンド部３２ｅという。また、フレーム４と固定子鉄心３１の軸方向端面が、コイルエンド部３２ｅを包囲している空間を端部ハウジング部４１という。
【００１２】
図２は、回転電機１００の軸方向の一端部を軸方向Ａに垂直に切断した要部断面図である。切断部は、コイルエンド部３２ｅの存在する部分である。冷却器６は、回転電機１００内を循環し、回転子２、固定子３を冷却する冷却ガスを、回転電機１００の機外との熱交換によって冷却する装置である。
【００１３】
端部ハウジング部４１は、仕切板７によって、冷却器６の存在する側の第一空間ｋ１と、固定子３のコイルエンド部３２ｅが存在する側の第二空間ｋ２とに仕切られている。すなわち、第一空間ｋ１と第二空間ｋ２とは、それぞれ仕切板７とフレーム４によって囲まれている。
【００１４】
仕切板７は、径方向に延びる第一隔壁７ａと、周方向に延びる第二隔壁７ｂとを有する。
図３は、第一隔壁７ａを、図２に示す周方向Ｂから見た要部拡大図である。
第一隔壁７ａの、図２に示す回転電機１００の径方向Ｃの外側端部には、図３に示す吸入口７ａｈが、周方向Ｂに開口している。この吸入口７ａｈを通って、第二空間ｋ２の冷却ガスが、第一空間ｋ１に吸入される。
【００１５】
図４は、回転電機１００のシールド板８ａ、８ｂ、８ｃを、図２に示す径方向Ｃに見た正面模式図である。吸入口７ａｈがある部分の第二空間ｋ２側には、第一隔壁７ａの吸入口７ａｈよりも径方向内側に接続され、フレーム４の周方向Ｂに沿って予め定められた範囲に配設されたシールド板８ａ、８ｂ、８ｃを設けている。シールド板８ａ〜８ｃは磁気的に良導性のある金属板である。シールド板８ａ〜８ｃは、コイルエンド部３２ｅからの漏洩磁束によるフレームの発熱を、当該シールド板８ａ〜８ｃの発熱によって低減させる役割を担う。シールド板８ａ〜８ｃの分割数は限定しない。
【００１６】
シールド板８ａ〜８ｃは、第一隔壁７ａの第二空間ｋ２側の面、及び、フレーム４の内周面に取り付けられた、ステイ７ａｓ、４ａｓ、４ｂｓ、４ｃｓにネジＮを用いて取り付けられている。
【００１７】
図５は、ステイ４ｃｓを、図２の通風経路Ｄ方向に見た図である。
ステイ４ｃｓには、軸方向Ａに並んだ３個の通風口４ｃｓｈが、周方向に開口している。ステイ４ａｓ、４ｂｓにも同様の通風口が設けられている。
【００１８】
そして、シールド板８ａ〜８ｃと、フレーム４との間に、図２及び図４に示す、上述の吸入口７ａｈに連通する通風経路Ｄが形成される。
【００１９】
次に、上記のように構成された、吸入口７ａｈ、通風口４ｃｓｈ等の作用について説明する。回転電機１００が運転されると、回転子２の回転に伴って、シャフト２１の端部に取り付けられたファン５が回転し、回転電機１００の機内に封入された空気、水素等の冷却ガスが、発熱源である回転子２と固定子３との間のエアギャップ、それぞれの鉄心の積層間に設けられた図示しない通風路を巡って循環する。
【００２０】
ところで、第二空間内ｋ２内の冷却ガスの圧力をα、第一空間ｋ１内の冷却ガスの圧力をβとすると、α＞βとなるように、冷却ガスの圧力を調整する。これにより、第二空間ｋ２内の冷却ガスは、通風口４ｃｓｈから、シールド板８ａ〜８ｃとフレーム４との間に形成された通風経路Ｄを通り、第一隔壁７ａに設けられた吸入口７ａｈから、第一空間ｋ１側に吸入され、冷却器６によって冷却させる。
【００２１】
このとき、シールド板８ａ〜８ｃは、上述のように高熱になっているが、通風経路Ｄを通る冷却ガスによって、強制冷却される。冷却器６によって機外と熱交換され、冷却された冷却ガスは、再び、回転電機１００の内部を循環し、固定子３および回転子２から熱を奪って、これらを冷却する。
【００２２】
実施の形態１による、回転電機は、
シャフトに固着された磁界を発生する円柱状の回転子鉄心を有する回転子と、
前記回転子鉄心の周囲を取り囲むように配設され、固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに巻回されたコイルとからなる固定子と、
前記固定子と前記回転子とを収納するフレームと、からなる回転電機であって、
前記コイルが前記固定子鉄心から軸方向に延出しているコイルエンド部を、前記フレームと前記固定子鉄心の軸方向端面とが包囲している空間を端部ハウジング部と定義するとき、
前記端部ハウジング部は、仕切板によって、前記回転電機内を循環する冷却ガスを冷却する冷却器の存在する側の第一空間と、前記コイルエンド部が存在する側の第二空間とに仕切られ、
前記仕切板は、径方向外側端部に、周方向に開口する吸入口を有し、
前記仕切板の前記吸入口よりも径方向内側に接続され、前記フレームの周方向に沿って配設され、磁気的に良導性のある金属板からなるシールド板を備え、
前記シールド板と、前記フレームとの間に、前記吸入口に連通する通風経路が形成されている。
【００２３】
これにより、シールド板とフレームとの間に、冷却装置への冷媒の吸入口に連通する通風経路を形成することによって、シールド板を強制冷却し、フレームの冷却効果の高い、小型化できる回転電機を提供できる。
【００２４】
また、実施の形態１による、回転電機は、
前記シールド板は、ステイによって前記フレームに取り付けられ、
前記ステイは、周方向に開口する通風口を備えるものである。
これにより、シールド板を確実にフレームに固定しつつ、通風経路を確保できる。
【００２５】
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００２６】
１００  回転電機、２  回転子、２１  シャフト、２２  回転子鉄心、３  固定子、３１  固定子鉄心、３２  コイル、３２ｅ  コイルエンド部、４  フレーム、４１  端部ハウジング部、４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ，７ａｓ  ステイ、４ｃｓｈ  通風口、５  ファン、６  冷却器、７  仕切板、７ａ  第一隔壁、７ｂ  第二隔壁、７ａｈ  吸入口、８ａ〜８ｃ  シールド板、９  ベアリング、Ａ  軸方向、Ｂ  周方向、Ｃ  径方向、Ｄ  通風経路、Ｎ  ネジ、ｋ１  第一空間、ｋ２  第二空間。
【要約】
回転電機（１００）の端部ハウジング部（４１）は、仕切板（７）により、冷却する冷却器（６）の存在する側の第一空間（ｋ１）と、コイルエンド部（３２ｅ）が存在する側の第二空間（ｋ２）とに仕切られ、仕切板（７）は、径方向外側端部に、周方向に開口する吸入口（７ａｈ）を有し、仕切板（７）の、吸入口（７ａｈ）よりも径方向内側に接続され、フレーム（４）の周方向に沿って配設され、磁気的に良導性のある金属板からなるシールド板（８）を備え、シールド板（８）とフレーム（４）との間に、吸入口（７ａｈ）に連通する通風経路Ｄが形成されている。【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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