(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、前記ケーシングに収装されるとともに積層板の歯の間に介在するコイルを樹脂で固定したステータと、前記ステータの中空部に介挿されたロータと、前記ステータのハウジングの両縁端部を前記ケーシングの内壁に密着させることにより前記ステータのハウジングと前記ケーシングの内壁の間に形成されたジャケット空間と、前記ジャケット空間に介在するとともに前記ステータのハウジングに周設された複数の放熱フィンと、前記ケーシングに設けられるとともに前記ジャケット空間に連通した冷媒供給口と、を有する回転電機の冷却構造において、
前記ステータは、
前記コイルの曲折部を前記樹脂で固めることにより、前記ハウジングの両縁端部から張り出して形成された樹脂フランジ部と、
前記樹脂フランジ部に周設された突縁部と、
前記ハウジングの両縁端部と前記樹脂フランジ部の突縁部により、前記樹脂フランジ部の周面に形成される溝と、
前記ハウジングの両縁端部に設けられることにより、前記ジャケット空間と前記樹脂フランジ部の周面とを連通させた冷媒通過口と、を備える一方、
前記ケーシングは、
前記ステータの樹脂フランジ部の周面から流下する冷媒を外部に排出させる冷媒排出口を備えること、
を特徴とする回転電機の冷却構造。
【請求項２】
請求項１に記載する回転電機の冷却構造であって、
前記ステータは、
前記ハウジングの各放熱フィンの間隙を列設させた冷媒通路を備え、
前記冷媒通路が前記冷媒通過口を結んだ直線上に列置したこと、
を特徴とする回転電機の冷却構造。
【請求項３】
請求項２に記載する回転電機の冷却構造であって、
前記ステータの冷媒通路を前記ステータのハウジングの最頂部に設ける一方、前記ケーシングの冷媒供給口を前記ケーシングの底面部に設けたこと、を特徴とする回転電機の冷却構造。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する回転電機の冷却構造であって、
前記ケーシングの冷媒供給口に取り付けたオリフィスを備えたこと、を特徴とする回転電機の冷却構造。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載する回転電機の冷却構造であって、
前記ロータがガスタービンエンジンで回転されること、を特徴とする回転電機の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンなどでロータを回転させる回転電機の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスタービンエンジンでロータを回転させる回転電機としては、例えば、図７の断面図に示された発電機１０１がある。そこで、ここでは、図７の発電機１０１について説明する。図７に示すように、発電機１０１では、ケーシング１０２の中に円筒状のステータ１０７が収納された状態で取り付けられており、かかるステータ１０７の中空部には、ロータ１０８が挿入されている。
【０００３】
この点、ステータ１０７は、図８にも示すように、重ね合わせた積層珪素鋼板１０３（「積層板」に相当するもの）の歯１０４の間にコイル１０５の導線を巻回させて固定したものである。尚、かかる固定は、熱伝導率が１．４３（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度のエポキシ配合の樹脂１０６により、真空状態で行われるので、ステータ１０７の内部の熱伝導性は良好にある。
【０００４】
一方、ロータ１０８は、シャフトの周面に設置させた永久磁石を金属環で覆って固定したものであり、前側ベアリング１２３Ｆと後側ベアリング１２３Ｒとで軸支されている。すなわち、図７に示すように、前側ベアリング１２３Ｆを保持した前側リテーナ１２２Ｆが前側フランジ１２１Ｆに固定され、さらに、かかる前側フランジ１２１Ｆがケーシング１０２の前端面にボルト固定されることにより、ロータ１０８の前端が回動可能に支持されている。
【０００５】
また、後側ベアリング１２３Ｒを保持した後側リテーナ１２２Ｒが後側フランジ１２１Ｒに固定され、さらに、かかる後側フランジ１２１Ｒがケーシング１０２の後端面にボルト固定されることにより、ロータ１０８の後端が回動可能に支持されている。尚、後側ベアリング１２３Ｒに対しては、後側ベアリング１２３Ｒに当接させた予圧部材１２８と、後側フランジ１２１Ｒにボルト固定された蓋１３０との間に、コイルバネ１２９を介装させることにより、ロータ１０８のスラスト方向に外力を予め作用させている。
【０００６】
そして、ロータ１０８の前端をガスタービンエンジンの出力軸に連結することにより、ロータ１０８をガスタービンエンジンで高速回転させることができる。
但し、このとき、ロータ１０８の高速回転による風圧で有効に潤滑油を送り込むことができなくなるおそれがあるので、前側ジェットノズル１２４Ｆで前側ベアリング１２３Ｆの軸受部に潤滑油を噴射するとともに、後側ジェットノズル１２４Ｒで後側ベアリング１２３Ｒの軸受部に潤滑油を噴射することにより、強制的な潤滑を行っている。
【０００７】
そのため、前側ジェットノズル１２４Ｆと後側ジェットノズル１２４Ｒとから噴射された潤滑油で霧状となったものが、ケーシング１０２の内部に充満することになる。しかし、前側フランジ１２１Ｆの内壁の上方で凝縮し液化した潤滑油は、前側フランジ１２１Ｆの内壁に設けられた溝１２６Ｆに集められ後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。また、後側フランジ１２１Ｒの内壁の上方で凝縮し液化した潤滑油も、同様であり、後側フランジ１２１Ｒの内壁に設けられた溝１２６Ｒに集められた後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。よって、霧状から液化した潤滑油が、高速回転するロータ１０８に付着することはない。
【０００８】
さらに、前側ジェットノズル１２４Ｆから噴射されて前側ベアリング１２３Ｆの軸受部を通過した液状の潤滑油は、ロータ１０８に取り付けられた前側オイルスローワ１２５Ｆに衝突して、前側フランジ１２１Ｆに設けられた前側潤滑油噴出口１２７Ｆから噴出した後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。また、後側ジェットノズル１２４Ｒから噴射されて後側ベアリング１２３Ｒの軸受部を通過した液状の潤滑油も、同様であり、ロータ１０８に取り付けられた後側オイルスローワ１２５Ｒに衝突して、後側フランジ１２１Ｒに設けられた後側潤滑油噴出口１２７Ｒから噴出した後に、ケーシング１０２の底面部に流下して、ケーシング１０２の底面部に設けられた潤滑油排出口１３１から排出される。よって、液状の潤滑油が、高速回転するロータ１０８に付着することはない。
【０００９】
従って、図７の発電機１０１では、高速回転するロータ１０８に液体状の潤滑油が付着しないので、撹拌損失の発生を防止することができる。もっとも、図７の発電機１０１においては、上述した撹拌損失だけでなく、鉄損、銅損などの熱損失も考えられるので、ステータ１０７やロータ１０８などの温度の上昇を抑える必要がある。
【００１０】
そこで、図７の発電機１０１では、Ｏリング１３２を介して、ステータ１０７のハウジング１０９の両縁端部１１０をケーシング１０２の内壁に密着させることにより、ステータ１０７のハウジング１０９とケーシング１０２の内壁との間にジャケット空間１１１を形成しており、かかるジャケット空間１１１に対して、ステータ１０７のハウジング１０９の円筒外周面に設けられた複数の放熱フィン１１２を存在させ、さらに、ケーシング１０２に設けられた冷媒供給口１１３から油などの冷媒を送り込む冷却構造によって、ステータ１０７やロータ１０８などの温度の上昇を抑えている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７の発電機１０１において、例えば、ロータ１０８の回転数を６００００ｒｐｍ以上にして５０ｋＷの運転をする場合には、ステータ１０７やロータ１０８などの熱損失に加え、ロータ１０８の永久磁石を覆う金属環の０．２％の高温クリープ耐力特性から、ロータ１０８の表面温度を１８０℃以下に抑えたいとの要請があるが、この場合において、ステータ１０７やロータ１０８の温度を図８の温度測定点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで計測すると、図９の表に示す結果となり、ロータ１０８の表面温度は約２０８℃にまで上昇する。従って、図７の発電機１０１の冷却構造では、ロータ１０８の表面温度を１８０℃以下に抑えることができないことから、ステータ１０７やロータ１０８などの温度上昇が、発電出力の向上を制限する要因の一つとなっていた。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、コイルが樹脂で固定されたステータの内部温度や、かかるステータの中空部に介挿されたロータの表面温度について、運転時の温度上昇をより抑えることができる回転電機の冷却構造を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
また、上述した課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、ケーシングと、前記ケーシングに収装されるとともに積層板の歯の間に介在するコイルを樹脂で固定したステータと、前記ステータの中空部に介挿されたロータと、前記ステータのハウジングの両縁端部を前記ケーシングの内壁に密着させることにより前記ステータのハウジングと前記ケーシングの内壁の間に形成されたジャケット空間と、前記ジャケット空間に介在するとともに前記ステータのハウジングに周設された複数の放熱フィンと、前記ケーシングに設けられるとともに前記ジャケット空間に連通した冷媒供給口と、を有する回転電機の冷却構造において、前記ステータは、前記コイルの曲折部を前記樹脂で固めることにより、前記ハウジングの両縁端部から張り出して形成された樹脂フランジ部と、前記樹脂フランジ部に周設された突縁部と、前記ハウジングの両縁端部と前記樹脂フランジ部の突縁部により、前記樹脂フランジ部の周面に形成される溝と、前記ハウジングの両縁端部に設けられることにより、前記ジャケット空間と前記樹脂フランジ部の周面とを連通させた冷媒通過口と、を備える一方、前記ケーシングは、前記ステータの樹脂フランジ部の周面から流下する冷媒を外部に排出させる冷媒排出口を備えること、を特徴としている。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する回転電機の冷却構造であって、前記ステータは、前記ハウジングの各放熱フィンの間隙を列設させた冷媒通路を備え、前記冷媒通路が前記冷媒通過口を結んだ直線上に列置したこと、を特徴としている。
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載する回転電機の冷却構造であって、前記ステータの冷媒通路を前記ステータのハウジングの最頂部に設ける一方、前記ケーシングの冷媒供給口を前記ケーシングの底面部に設けたこと、を特徴としている。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、  請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載する回転電機の冷却構造であって、前記ケーシングの冷媒供給口に取り付けたオリフィスを備えたこと、を特徴としている。
【００１９】
このような特徴を有する本発明の回転電機の冷却構造においては、ケーシングの冷媒供給口からジャケット空間に冷媒が送り込まれると、ジャケット空間に介在する多数の放熱フィン、及び、かかる放熱フィンが周設されたステータのハウジングから、ジャケット空間の冷媒に放熱がなされる。そのため、ステータの内部では、熱伝導などにより、コイル、樹脂、積層板からハウジングに熱が移動し、同時に、ステータとロータとの間でも、熱伝達などにより、ロータの表面からステータに熱が移動する。
【００２０】
そして、本発明の回転電機の冷却構造では、ジャケット空間の冷媒は、ステータのハウジングの両端縁部の冷媒通過口を介して、ステータの樹脂フランジ部の周面に送り込まれる。そのため、ステータの樹脂フランジ部の周面から冷媒に放熱がなされるので、ステータの樹脂フランジ部の内部では、熱伝導などにより、コイルから周面に熱が移動する。この点、ステータの樹脂フランジ部の内部には、コイルの曲折部が存在して、コイルの導線が密集しており、さらに、コイルの導線（例えば、銅線など）の熱伝導率が一般的に高いことから、コイルを介して、ステータの内部の多量の熱が周面に移動する。従って、これに伴い、ステータとロータとの間でも、熱伝達などにより、ロータの表面からステータに多量の熱が移動する。
【００２１】
尚、ステータの樹脂フランジ部の周面上の冷媒は、周面から熱を奪いながら、周面の突縁部に沿って周面を流下するとともに、ケーシングの底面部へ流れ落ちて、ケーシングの冷媒排出口から外部に排出される。
【００２２】
すなわち、本発明の回転電機の冷却構造においては、ケーシングの冷媒供給口を介して、ジャケット空間に送り込まれた冷媒に対し、ジャケット空間に介在する多数の放熱フィン、及び、かかる放熱フィンが周設されたステータのハウジングから放熱がなされるが、それに加えて、ステータのハウジングの両端縁部の冷媒通過口を介して、ジャケット空間からステータの樹脂フランジ部の周面に送り込まれた冷媒に対し、ステータの樹脂フランジ部の周面から放熱がなされており、この点、ステータの樹脂フランジ部の内部では、コイルを介して、ステータの内部の多量の熱が周面に移動し、これに伴い、ステータとロータとの間でも、ロータの表面からステータに多量の熱が移動するので、コイルが樹脂で固定されたステータの内部温度や、かかるステータの中空部に介挿されたロータの表面温度について、運転時の温度上昇をより抑えることができる。
【００２３】
また、本発明の回転電機の冷却構造において、ステータのハウジングの各放熱フィンの間隙を列設させた冷媒通路を備えて、ステータのハウジングの両端縁部の冷媒通過口を結んだ直線上に、かかる冷媒通路を列置させれば、ジャケット空間に送り込まれた冷媒に対し、冷媒通路に沿って冷媒通過口に向かう流れを形成させることができるので、ジャケット空間からステータの樹脂フランジ部の周面に冷媒をスムーズに送り込ませることが可能となる。
【００２４】
さらに、このとき、ステータの冷媒通路をステータのハウジングの最頂部に設ける一方、ケーシングの冷媒供給口をケーシングの底面部に設ければ、ケーシングの冷媒供給口を介して、ジャケット空間に送り込まれた冷媒は、先ず、ジャケット空間の最低部から最頂部に流動した後に、ステータのハウジングの最頂部に設けられた冷媒通路に沿って流れ、次に、ステータのハウジングの両端縁部の冷媒通過口を介して、ジャケット空間からステータの樹脂フランジ部の周面の最頂部に送り込まれた後に、ステータの樹脂フランジ部の周面を流れ落ちていくので、ステータのハウジングと樹脂フランジ部の周面に対して、流動する冷媒を有効に行き渡らせることができる。
【００２５】
また、本発明の回転電機の冷却構造において、ケーシングの冷媒供給口に取り付けたオリフィスを備えれば、ジャケット空間、ひいては、ステータの樹脂フランジ部の周面に送り込まれる冷媒の流量を調整することが可能となるので、オリフィスを介して、ステータの樹脂フランジ部の周面の突縁部から冷媒が溢れ出ることを確実に防止できる。
【００２６】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載する回転電機の冷却構造であって、前記ロータがガスタービンエンジンで回転されること、を特徴としている。
【００２７】
すなわち、本発明の回転電機の冷却構造において、ロータがガスタービンエンジンで回転されるものであると、ロータの高速回転などにより、ステータの内部温度やロータの表面温度が著しく高くなる傾向にあるので、上述した効果を大きく発揮することができる。
【００２８】
尚、本発明の回転電機の冷却構造を具備する回転電機には、発電機、電動機などがある。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。本実施の形態の回転電機の冷却構造は、従来技術の欄で説明した図７の発電機１０１の冷却構造において、主に、ステータ１０７を改造したものである。従って、本実施の形態の回転電機の冷却構造を具備する発電機の概要は、従来技術の欄で説明した図７の発電機１０１と同じであるので、その詳細な説明は省略する。また、従来技術の欄で使用した図７〜図８の符号は、本欄の説明においても使用するものとする。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態の回転電機の冷却構造を具備する発電機１では、ステータ１０７において、ハウジング１０９の両縁端部１１０から張り出したコイル１０５の曲折部１１を樹脂１０６により真空状態で固めることによって、樹脂フランジ部１２が形成されており、さらに、樹脂フランジ部１２の周端には、突縁部１３が周設されている。従って、樹脂フランジ部１２の周面１７は、ハウジング１０９の両縁端部１１０と樹脂フランジ部１２の突縁部１３により、溝状になっている。
【００３１】
また、ステータ１０７のハウジング１０９の円筒外周面には、複数の放熱フィン１１２の各々が所謂「Ｃ」字状に形成されているが、ここでは、図２の平面図に示すように、ステータ１０７のハウジング１０９の円筒外周面の最頂部において、各放熱フィン１１２の間隙を列設させた冷媒通路１５を設けている。さらに、ステータ１０７のハウジング１０９の両縁端部１１０には、かかる冷媒通路１５の延長線上において、冷媒通過口１４が設けられており、そのため、Ｏリング１３２は、かかる冷媒通過口１４の上を架け渡された状態となり、また、ジャケット空間１１１と樹脂フランジ部１２の周面１７は連通状態となる（図１参照）。
尚、ステータ１０７のハウジング１０９の円筒外周面の中央に形成された放熱フィン１１２において、その幅が大きいのは、ステータ１０７のハウジング１０９の剛性を大きくするためである。
【００３２】
一方、図１に示すように、ケーシング１０２の底面部には冷媒供給口１１３が設けられているが、ここでは、オリフィス１６を嵌装することにより、ジャケット空間１１１に送り込む冷媒の流量を調整している。
【００３３】
従って、発電機１が具備する本実施の形態の回転電機の冷却構造（以下、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」という）においては、図１に示すように、ケーシング１０２の冷媒供給口１１３からジャケット空間１１１に冷媒が送り込まれると、ジャケット空間１１１に介在する多数の放熱フィン１１２、及び、かかる放熱フィン１１２が周設されたステータ１０７のハウジング１０９から、ジャケット空間１１１の冷媒に放熱がなされる。そのため、ステータ１０７の内部では、熱伝導などにより、コイル１０５、樹脂１０６（図３参照）、積層珪素鋼板１０３からハウジング１０９に熱が移動し、同時に、ステータ１０７とロータ１０８との間でも、熱伝達などにより、ロータ１０８の表面からステータ１０７に熱が移動する。
【００３４】
そして、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」では、図１に示すように、ジャケット空間１１１の冷媒は、ステータ１０７のハウジング１０９の両端縁部１１０の冷媒通過口１４を介して（図２参照）、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７に送り込まれる。そのため、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７から冷媒に放熱がなされるので、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の内部では、熱伝導などにより、コイル１０５から周面１７に熱が移動する。この点、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の内部には、コイル１０５の曲折部１１が存在して、コイル１０５の導線が密集しており、さらに、コイル１０５の導線（例えば、銅線など）の熱伝導率が一般的に高いことから、コイル１０５を介して、ステータ１０７の内部の多量の熱が周面１７に移動する。従って、これに伴い、ステータ１０７とロータ１０８との間でも、熱伝達などにより、ロータ１０８の表面からステータ１０７に多量の熱が移動する。
【００３５】
従って、発電機１において、例えば、ロータ１０８の回転数を６００００ｒｐｍ以上にして５０ｋＷの運転をする場合に、ステータ１０７やロータ１０８の温度を図３の温度測定点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで計測すると（従来技術の欄で説明した図８と同じ）、図４の表に示す結果となり、従来技術の欄で説明した図７の発電機１０１の冷却構造と比べ、ステータ１０７の内部における樹脂１０６の温度やロータ１０８の表面温度は低くなる。特に、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」では（図１参照）、ロータ１０８の表面温度の上昇は約１８０℃で止まることになり、ロータ１０８の回転数を６００００ｒｐｍ以上にして５０ｋＷの運転をする場合の要請（指標の一例として、ロータ１０８の表面温度を約１８０℃以下にすること）を満たすことができる。
【００３６】
尚、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７の上の冷媒は、周面１７から熱を奪いながら、周面１７の突縁部１３に沿って周面１７を流下するとともに、ケーシング１０２の底面部へ流れ落ちて、ケーシングの潤滑油排出口１３１（本実施の形態では、「冷媒排出口」に相当するもの）から外部に排出される。
【００３７】
すなわち、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」においては、図１に示すように、ケーシング１０２の冷媒供給口１１３を介して、ジャケット空間１１１に送り込まれた冷媒に対し、ジャケット空間１１１に介在する多数の放熱フィン１１２、及び、かかる放熱フィン１１２が周設されたステータ１０７のハウジング１０９から放熱がなされるが、それに加えて、ステータ１０７のハウジング１０９の両端縁部１１０の冷媒通過口１４を介して（図２参照）、ジャケット空間１１１からステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７に送り込まれた冷媒に対し、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７から放熱がなされており、この点、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の内部では、コイル１０５を介して、ステータ１０７の内部の多量の熱が周面１７に移動し、これに伴い、ステータ１０７とロータ１０８との間でも、ロータ１０８の表面からステータ１０７に多量の熱が移動するので、従来技術の欄で説明した図７の発電機１０１の冷却構造と比べ、コイル１０５が樹脂１０６（図３参照）で固定されたステータ１０７の内部温度や、かかるステータ１０７の中空部に介挿されたロータ１０８の表面温度について、運転時の温度上昇をより抑えることができる（図４参照）。
【００３８】
また、「本実施の形態の発電機１」の冷却構造では、図２に示すように、ステータ１０７のハウジング１０９の各放熱フィン１１２の間隙を列設させた冷媒通路１５を備えるとともに、ステータ１０７のハウジング１０９の両端縁部１１０の冷媒通過口１４を結んだ直線上に、かかる冷媒通路１５を列置させており、ジャケット空間１１１（図１参照）に送り込まれた冷媒に対し、冷媒通路１５に沿って冷媒通過口１４に向かう流れを形成させることができるので、ジャケット空間１１１（図１参照）からステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７に冷媒をスムーズに送り込ませることが可能となる。
【００３９】
さらに、ここでは、図２の平面図で示すように、ステータ１０７の冷媒通路１５をステータ１０７のハウジング１０９の最頂部に設ける一方、図１に示すように、ケーシング１０２の冷媒供給口１１３をケーシング１０２の底面部に設けており、ケーシング１０２の冷媒供給口１１３を介して、ジャケット空間１１１に送り込まれた冷媒は、先ず、ジャケット空間１１１の最低部から最頂部に流動した後に、ステータ１０７のハウジング１０９の最頂部に設けられた冷媒通路１５（図２参照）に沿って流れ、次に、ステータ１０７のハウジング１０９の両端縁部１１０の冷媒通過口１４（図２参照）を介して、ジャケット空間１１１からステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７の最頂部に送り込まれた後に、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７を流れ落ちていくので、ステータ１０７のハウジング１０９と樹脂フランジ部１２の周面１７に対して、流動する冷媒を有効に行き渡らせることができる。
【００４０】
また、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」では、図１に示すように、ケーシング１０２の冷媒供給口１１３に嵌装させたオリフィス１６を備えており、ジャケット空間１１１、ひいては、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７に送り込まれる冷媒の流量を調整することが可能となるので、オリフィス１６を介して、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７の突縁部１３から冷媒が溢れ出ることを確実に防止できる。
【００４１】
また、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」においては、ロータ１０８がガスタービンエンジンで回転されるものであり、ロータ１０８の高速回転などにより、ステータ１０７の内部温度やロータ１０８の表面温度が著しく高くなる傾向にあるので、上述した効果を大きく発揮することができる。
【００４２】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」では、図５に示すように、ステータ１０７のハウジング１０９の異なる放熱フィン１１２の間は溝状であるが、条件によっては、図６に示すように、ステータ１０７のハウジング１０９の異なる放熱フィン１１２の間を大きく設ければ、運転時のステータ１０７の内部温度やロータ１０８の表面温度の上昇をより抑える効果を、さらに大きく発揮できることがある。
【００４３】
また、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」においては、ロータ１０８がガスタービンエンジンで回転されるものであったが、コイル１０５が樹脂１０６で固定されたステータ１０７の内部温度や、かかるステータ１０７の中空部に介挿されたロータ１０８の表面温度について、運転時の温度上昇をより抑える観点からするならば、ロータ１０８の駆動源をガスタービンエンジンに限る必要はない。
【００４４】
また、発電機１が具備する本実施の形態の回転電機の冷却構造は、発電機だけでなく、電動機などにも具備させることは可能であり、この場合でも、同様な効果を得ることができる。
【００４５】
また、「本実施の形態の発電機１の冷却構造」においては、図１に示すように、ステータ１０７のハウジング１０９の両端縁部１１０の冷媒通過口１４を介して（図２参照）、ジャケット空間１１１からステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７に送り込まれた冷媒に対し、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７から放熱がなされたものであったが、例えば、ジャケット空間１１１とは無関係に、冷媒がステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７へ直接に送り込まれることにより、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７から放熱がなされるものであってもよい。
【００４６】
このような発電機１の冷却構造でも、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７の冷却により、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７から放熱がなされるので、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の内部では、熱伝導などにより、コイル１０５から周面１７に熱が移動する。この点、上述したように、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の内部には、コイル１０５の曲折部１１が存在して、コイル１０５の導線が密集しており、さらに、コイル１０５の導線（例えば、銅線など）の熱伝導率が一般的に高いことから、コイル１０５を介して、ステータ１０７の内部の多量の熱が周面に移動する。従って、これに伴い、ステータ１０７とロータ１０８との間でも、熱伝達などにより、ロータ１０８の表面からステータに多量の熱が移動する。
【００４７】
従って、このような発電機１の冷却構造においても、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７の冷却により、ステータ１０７の樹脂フランジ部１２の周面１７から放熱がなされており、この点、上述したように、ステータ１０７の樹脂フランジ部１３の内部では、コイル１０５を介して、ステータ１０７の内部の多量の熱が周面１７に移動し、これに伴い、ステータ１０７とロータ１０８との間でも、ロータ１０８の表面からステータ１０７に多量の熱が移動するので、コイル１０５が樹脂１０６で固定されたステータ１０７の内部温度や、かかるステータ１０７の中空部に介挿されたロータ１０８の表面温度について、運転時の温度上昇をより抑えることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の回転電機の冷却構造においては、ステータの樹脂フランジ部の周面の冷却により、ステータの樹脂フランジ部の周面から放熱がなされており、この点、ステータの樹脂フランジ部の内部では、コイルを介して、ステータの内部の多量の熱が周面に移動し、これに伴い、ステータとロータとの間でも、ロータの表面からステータに多量の熱が移動するので、コイルが樹脂で固定されたステータの内部温度や、かかるステータの中空部に介挿されたロータの表面温度について、運転時の温度上昇をより抑えることができる。
【００４９】
また、本発明の回転電機の冷却構造においては、ケーシングの冷媒供給口を介して、ジャケット空間に送り込まれた冷媒に対し、ジャケット空間に介在する多数の放熱フィン、及び、かかる放熱フィンが周設されたステータのハウジングから放熱がなされるが、それに加えて、ステータのハウジングの両端縁部の冷媒通過口を介して、ジャケット空間からステータの樹脂フランジ部の周面に送り込まれた冷媒に対し、ステータの樹脂フランジ部の周面から放熱がなされており、この点、ステータの樹脂フランジ部の内部では、コイルを介して、ステータの内部の多量の熱が周面に移動し、これに伴い、ステータとロータとの間でも、ロータの表面からステータに多量の熱が移動するので、コイルが樹脂で固定されたステータの内部温度や、かかるステータの中空部に介挿されたロータの表面温度について、運転時の温度上昇をより抑えることができる。
【００５０】
また、本発明の回転電機の冷却構造において、ステータのハウジングの各放熱フィンの間隙を列設させた冷媒通路を備えて、ステータのハウジングの両端縁部の冷媒通過口を結んだ直線上に、かかる冷媒通路を列置させれば、ジャケット空間に送り込まれた冷媒に対し、冷媒通路に沿って冷媒通過口に向かう流れを形成させることができるので、ジャケット空間からステータの樹脂フランジ部の周面に冷媒をスムーズに送り込ませることが可能となる。
【００５１】
さらに、このとき、ステータの冷媒通路をステータのハウジングの最頂部に設ける一方、ケーシングの冷媒供給口をケーシングの底面部に設ければ、ケーシングの冷媒供給口を介して、ジャケット空間に送り込まれた冷媒は、先ず、ジャケット空間の最低部から最頂部に流動した後に、ステータのハウジングの最頂部に設けられた冷媒通路に沿って流れ、次に、ステータのハウジングの両端縁部の冷媒通過口を介して、ジャケット空間からステータの樹脂フランジ部の周面の最頂部に送り込まれた後に、ステータの樹脂フランジ部の周面を流れ落ちていくので、ステータのハウジングと樹脂フランジ部の周面に対して、流動する冷媒を有効に行き渡らせることができる。
【００５２】
また、本発明の回転電機の冷却構造において、ケーシングの冷媒供給口に取り付けたオリフィスを備えれば、ジャケット空間、ひいては、ステータの樹脂フランジ部の周面に送り込まれる冷媒の流量を調整することが可能となるので、オリフィスを介して、ステータの樹脂フランジ部の周面の突縁部から冷媒が溢れ出ることを確実に防止できる。
【００５３】
また、本発明の回転電機の冷却構造において、ロータがガスタービンエンジンで回転されるものであると、ロータの高速回転などにより、ステータの内部温度やロータの表面温度が著しく高くなる傾向にあるので、上述した効果を大きく発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転電機の冷却構造を具備する発電機の断面図である。
【図２】本発明の回転電機の冷却構造を具備する発電機のステータの平面図である。
【図３】本発明の回転電機の冷却構造を具備する発電機のステータの断面図であって、温度測定点を示した図である。
【図４】本発明の回転電機の冷却構造を具備する発電機において、運転時の温度測定の結果を示した表である。
【図５】本発明の回転電機の冷却構造を具備する発電機において、ステータのハウジングの放熱フィンを示した断面図である。
【図６】本発明の回転電機の冷却構造を具備する発電機において、ステータのハウジングの放熱フィンのその他の一例を示した断面図である。
【図７】従来技術の回転電機の冷却構造を具備する発電機の断面図である。
【図８】従来技術の回転電機の冷却構造を具備する発電機のステータの断面図であって、温度測定点を示した図である。
【図９】従来技術の回転電機の冷却構造を具備する発電機において、運転時の温度測定の結果を示した表である。
【符号の説明】
１  発電機
１１  ステータのコイルの曲折部
１２  ステータの樹脂フランジ部
１３  ステータの樹脂フランジ部の突縁部
１４  ステータのハウジングの両縁端部の冷媒通過口
１５  ステータのハウジングの冷媒通路
１６  オリフィス
１７  ステータの樹脂フランジ部の周面
１０２  ケーシング
１０３  ステータの積層珪素鋼板
１０４  ステータの積層珪素鋼板の歯
１０５  ステータのコイル
１０６  ステータの樹脂
１０７  ステータ
１０８  ロータ
１０９  ステータのハウジング
１１０  ステータのハウジングの両縁端部
１１１  ジャケット空間
１１２  ステータのハウジングの放熱フィン
１１３  ケーシングの冷媒供給口
１３１  ケーシングの冷媒排出口
【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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