(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、前記ケーシング中に収納され、かつ、前記ケーシングに回転可能に支持されたロータと、前記ケーシング中に収納され、かつ、前記ロータの外囲に隙間を開けて配置されたステータとを備え、
前記ステータは、多数枚の薄鋼板が積層された鉄心と、前記鉄心に巻装されたコイルとから構成されている発電機において、
前記ケーシングには、冷却エア入口と冷却エア出口とがそれぞれ設けられており、
前記鉄心には、前記鉄心の内部を通り、かつ、前記鉄心の内周と前記ロータの外周との隙間を経て前記冷却エア入口と前記冷却エア出口との間を連通する冷却エア通路が設けられており、
前記冷却エア通路は、前記鉄心の所定枚数からなる第１群の薄鋼板の外縁から複数本の第１長溝を放射状に設け、かつ、前記鉄心の前記第１群の薄鋼板と別個に所定枚数からなる第２群の薄鋼板の内縁から複数本の第２長溝を放射状に設け、前記複数本の第１長溝と前記複数本の第２長溝とをそれぞれ連通させることにより、形成されている、
ことを特徴とする発電機における冷却構造。
【請求項２】
前記ケーシングには、冷却オイル入口と冷却オイル出口とがそれぞれ設けられており、
前記鉄心には、前記鉄心の内部を通り、かつ、前記冷却オイル入口と前記冷却オイル出口との間を連通する冷却オイル通路が設けられており、
前記冷却オイル通路は、前記鉄心に複数個の透孔を軸方向に設けることにより、形成されており、
前記冷却オイル通路の前記複数個の透孔と、前記冷却エア通路の前記複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方とは、それぞれ隣接している、
ことを特徴とする請求項１に記載の発電機における冷却構造。
【請求項３】
前記ケーシングには、冷却オイル入口と冷却オイル出口とがそれぞれ設けられており、
前記鉄心には、前記鉄心の内部を通り、かつ、前記冷却オイル入口と前記冷却オイル出口との間を連通する冷却オイル通路が設けられており、
前記冷却オイル通路は、前記鉄心の外縁から複数本の溝を放射状に設けることにより、形成されており、
前記冷却オイル通路の前記複数本の溝の開口縁と、前記冷却エア通路の前記複数本の第１長溝の開口縁とは、それぞれ一致している、
ことを特徴とする請求項１に記載の発電機における冷却構造。
【請求項４】
ケーシングと、前記ケーシング中に収納され、かつ、前記ケーシングに回転可能に支持されたロータと、前記ケーシング中に収納され、かつ、前記ロータの外囲に隙間を開けて固定されたステータとを備え、
前記ステータは、多数枚の薄鋼板が積層された鉄心と、前記鉄心に巻装されたコイルとから構成されている発電機において、
前記ケーシングには、冷却オイル入口および冷却オイル出口と冷却エア入口および冷却エア出口とがそれぞれ設けられており、
前記鉄心には、前記鉄心の内部を通り、かつ、前記冷却オイル入口と前記冷却オイル出口との間を連通する冷却オイル通路と、前記鉄心の内部を通り、かつ、前記鉄心の内周と前記ロータの外周との隙間を経て前記冷却エア入口と前記冷却エア出口との間を連通する冷却エア通路とがそれぞれ隣接して設けられている、
ことを特徴とする発電機における冷却構造。
【請求項５】
前記冷却オイル通路は、前記鉄心に複数個の透孔を軸方向に設けることにより、形成されており、
前記冷却エア通路は、前記鉄心の所定枚数からなる第１群の薄鋼板の外縁から複数本の第１長溝を放射状に設け、かつ、前記鉄心の前記第１群の薄鋼板と別個に所定枚数からなる第２群の薄鋼板の内縁から複数本の第２長溝を放射状に設け、前記複数本の第１長溝と前記複数本の第２長溝とをそれぞれ連通させることにより、形成されており、
前記冷却オイル通路の前記複数個の透孔と、前記冷却エア通路の前記複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方とは、それぞれ隣接している、
ことを特徴とする請求項４に記載の発電機における冷却構造。
【請求項６】
前記冷却オイル通路は、前記鉄心の外縁から複数本の溝を放射状に設けることにより、形成されており、
前記冷却エア通路は、前記鉄心の所定枚数からなる第１群の薄鋼板の外縁から複数本の第１長溝を放射状に設け、かつ、前記鉄心の前記第１群の薄鋼板と別個に所定枚数からなる第２群の薄鋼板の内縁から複数本の第２長溝を放射状に設け、前記複数本の第１長溝と前記複数本の第２長溝とをそれぞれ連通させることにより、形成されており、
前記冷却オイル通路の前記複数本の溝の開口縁と、前記冷却エア通路の前記複数本の第１長溝の開口縁とは、それぞれ一致している、
ことを特徴とする請求項４に記載の発電機における冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば、ロータが高速回転する発電機における冷却構造に係り、特に、有効な冷却効果が得られる発電機における冷却構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、発電機について、図１３〜図１５を参照して説明する。この例は、小型ガスタービンを原動機とする発電機について説明する。
【０００３】
図において、１は発電機である。この発電機１は、ケーシング２と、前記ケーシング２中に収納され、かつ、前記ケーシング２に軸受３により回転可能に支持されたロータ４と、前記ケーシング２中に収納され、かつ、前記ロータ４の外囲に隙間５を開けて配置されたステータ６とを備える。
【０００４】
前記ロータ４は、たとえば、サマリウムコバルトなどの永久磁石から構成されている。また、前記ステータ６は、多数枚の薄鋼板（たとえば、厚さが約０．１５ｍｍのケイ素鋼板）が積層された鉄心７と、前記鉄心７に巻装されたコイル８とから構成されている。前記鉄心７の中央には、円形の透孔１５が設けられていると共に、複数個の長溝１６が、放射状に、かつ、前記透孔１５に連通して設けられている。前記透孔１５中には、前記ロータ４が若干の隙間５を開けて挿通されている。また、前記複数個の長溝１６には、前記コイル８が配置されている。
【０００５】
前記ケーシング２には、冷却オイル入口９と、冷却オイル出口１０と、前記冷却オイル入口９および前記冷却オイル出口１０に連通し、かつ、前記ステータ６の外周を通る冷却オイル通路１１とがそれぞれ設けられている。なお、前記冷却オイル通路１１は、前記冷却オイル入口９と連通する二股放射状部分と、前記ステータ６の外周を通る環状部分と、前記冷却オイル出口１０に連通する同じく二股放射状部分とからなる。また、前記ケーシング２には、潤滑オイル入口１２と、潤滑オイル出口１３と、前記潤滑オイル入口１２および潤滑オイル出口１３に連通し、かつ、前記軸受３を潤滑する潤滑オイル通路１４とがそれぞれ設けられている。
【０００６】
図において、１７は所謂マイクロガスタービンとしての小型ガスタービンである。この小型ガスタービン１７は、ケーシング１８に高速軸受１９により回転可能に支持された回転軸２０と、前記回転軸２０に固定されたコンプレッサ側インペラ２１およびタービン側ホイール２２とを備える。
【０００７】
前記小型ガスタービン１７には、燃焼器２３と再生熱交換器２４とが設けられている。前記発電機１のロータ４と前記小型ガスタービン１７の回転軸２０との間には、カップリング２５が配置されている。
【０００８】
つぎに、前記発電機１および小型ガスタービン１７の作動について説明する。
【０００９】
まず、前記小型ガスタービン１７は、前記発電機１に内蔵された始動電動機もしくは起動電動機（図示せず）により、始動する。すると、回転軸２０、コンプレッサ側インペラ２１、タービン側ホイール２２が回転する。その回転に伴なって、大気中空気（図１３中、一点鎖線矢印にて示す）は、コンプレッサ側インペラ２１により吸引されて圧縮される。その圧縮空気（図１３中、実線矢印にて示す）は、燃料（たとえば、都市ガスなど）と混合されて、燃焼器２３において燃焼される。その燃焼ガス（図１３中、点線矢印にて示す）は、タービン側ホイール２２を回転させ、かつ、前記再生熱交換器２４において前記圧縮空気と熱交換されて大気中に排気される。
【００１０】
前記タービン側ホイール２２が高速回転することにより、前記回転軸２０が高速回転する。その回転軸２０の高速回転は、前記カップリング２５を介して減速されて、前記高速発電機１のロータ４に伝達される。前記ロータ４が高速回転、たとえば、約５０，０００〜約８０，０００ｒｐｍの高速回転をすることにより、前記発電機１において、発電が行われる。
【００１１】
一方、前記発電機１においては、前記冷却オイル入口９に冷却オイル（図１４中、一点鎖線にて示す）が、前記潤滑オイル入口１２に潤滑オイル（図１４中、二点鎖線にて示す）がそれぞれ供給されている。前記冷却オイルは、冷却オイル入口９から冷却オイル通路１１および前記ステータ６の外周を通って、そのステータ６の外周側を冷却し、冷却オイル出口１０から外部に排出する。また、潤滑オイルは、潤滑オイル入口１２から潤滑オイル通路１４を通って、軸受３などを潤滑し、潤滑オイル出口１３から外部に排出する。
【００１２】
前記発電機１においては、その構造上、損失エネルギーが熱として内部に蓄積される。すなわち、ロータ４が高速回転すると、高周波が発生して渦電流が発生する。これにより、ロータ４およびステータ６が加熱されることとなる。このロータ４およびステータ６の温度が上昇すると、磁束が低下して発電効率が低下する。このために、前記発電機１においては、ロータ４およびステータ６の冷却が必要である。因みに、発電機１の発電能力がたとえば約５０ｋｗ以上を超えると、外気温度が約５０°Ｃのときに、ロータ４およびステータ６の温度が約１５０〜１８０°Ｃとなる。このために、前記のように、ロータ４およびステータ６の温度を約１４０°Ｃ以下に冷却する必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の発電機１における冷却構造は、ケーシング２の内周とステータ６の外周との間に冷却オイル通路１１が設けられているものである。このために、ステータ６の外周側を冷却オイルにより冷却することができるが、ステータ６の内周側およびロータ４を冷却することが困難である。この結果、有効な冷却効果が得られないなどの課題がある。
【００１４】
この発明は、有効な冷却効果が得られる発電機における冷却構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、冷却エア通路が、鉄心の所定枚数からなる第１群の薄鋼板の外縁から複数本の第１長溝を放射状に設け、かつ、鉄心の第１群の薄鋼板と別個に所定枚数からなる第２群の薄鋼板の内縁から複数本の第２長溝を放射状に設け、複数本の第１長溝と複数本の第２長溝とをそれぞれ連通させることにより、形成されている、ことを特徴とする。
【００１６】
この結果、請求項１にかかる発明は、放射状の複数本の第１長溝および第２長溝から形成されている冷却エア通路により、冷却エアが鉄心の内部およびその鉄心の内周とロータの外周との隙間を通ってその鉄心の内部およびロータを冷却することができる。このために、請求項１にかかる発明は、ステータの内周側およびロータを冷却することができ、有効な冷却効果が得られる。
【００１７】
また、請求項１にかかる発明は、冷却エアにより、ロータの外周を冷却するので、冷却オイルでロータの外周を冷却する場合と比較して、冷却オイルがロータの遠心力によりロータの外周に入り難く、冷却オイル通路が侵食される可能性などがない。また、冷却オイルと比較して、ロータの回転が冷却オイルの撹拌でロスし、ロータの回転抵抗が大となるなどの虞がない。
【００１８】
また、請求項２にかかる発明は、鉄心に設けられている冷却オイル通路の複数個の透孔と、同じく鉄心に設けられている冷却エア通路の複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方とがそれぞれ隣接している、ことを特徴とする。
【００１９】
この結果、請求項２にかかる発明は、鉄心の内部を通る冷却オイル通路により、冷却オイルが鉄心の内部を通ってその鉄心の内部を冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られる。しかも、請求項２にかかる発明は、それぞれ隣接している冷却オイル通路の複数個の透孔中から冷却エア通路の複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方中に、冷却オイルをスプレーすることができる。これにより、請求項２にかかる発明は、冷却オイルのミストの気化潜熱を利用して鉄心の内部およびロータを冷却することができさらに有効な冷却効果が得られる。
【００２０】
さらに、請求項３にかかる発明は、鉄心に設けられている冷却オイル通路の複数本の溝の開口縁と、同じく鉄心に設けられている冷却エア通路の複数本の第１長溝の開口縁とがそれぞれ一致している、ことを特徴とする。
【００２１】
この結果、請求項３にかかる発明は、鉄心の内部を通る冷却オイル通路により、冷却オイルが鉄心の内部を通ってその鉄心の内部を冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られる。しかも、請求項３にかかる発明は、鉄心の冷却オイル通路の複数本の溝の開口縁と、鉄心の冷却エア通路の複数本の第１長溝の開口縁とを、一致させることができるので、多数枚の薄鋼板を積層してなる鉄心を構成する際に、その鉄心の開口縁以外の外周（外縁）において溶接を施すことができる。
【００２２】
さらにまた、請求項４にかかる発明は、鉄心に冷却オイル通路と冷却エア通路とをそれぞれ隣接して設けている、ことを特徴とする。
【００２３】
この結果、請求項４にかかる発明は、それぞれ隣接している冷却オイル通路中から冷却エア通路中に、冷却オイルをスプレーすることができる。これにより、請求項４にかかる発明は、冷却オイルのミストの気化潜熱を利用してさらに有効な冷却効果が得られる。
【００２４】
また、請求項４にかかる発明は、鉄心の内部を通る冷却オイル通路により、冷却オイルが鉄心の内部を通ってその鉄心の内部を冷却することができる。しかも、前記冷却エア通路により、冷却エアが鉄心の内部およびその鉄心の内周とロータの外周との隙間を通ってその鉄心の内部およびロータを冷却することができる。このために、ステータの内周側およびロータを冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られる。
【００２５】
さらに、請求項４にかかる発明は、冷却エアにより、ロータの外周を冷却するので、冷却オイルでロータの外周を冷却する場合と比較して、冷却オイルがロータの遠心力により、ロータの外周に入り難く、冷却オイル通路が侵食される可能性などがない。また、冷却オイルと比較して、ロータの回転が冷却オイルを撹拌してロスし、ロータの回転抵抗が大となるなどの虞がない。
【００２６】
さらにまた、請求項５にかかる発明は、冷却オイル通路が鉄心に複数個の透孔を軸方向に設けることによって形成されており、一方、冷却エア通路が鉄心の所定枚数からなる第１群の薄鋼板の外縁から放射状に設けた複数本の第１長溝と鉄心の第１群の薄鋼板と別個に所定枚数からなる第２群の薄鋼板の内縁から放射状に設けた複数本の第２長溝とをそれぞれ連通させることによって形成されており、この冷却オイル通路の複数個の透孔と、冷却エア通路の複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方とがそれぞれ隣接している、ことを特徴とする。
【００２７】
この結果、請求項５にかかる発明は、それぞれ隣接している冷却オイル通路の複数個の透孔中から冷却エア通路の複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方中に、冷却オイルを確実にスプレーすることができる。これにより、請求項５にかかる発明は、冷却オイルのミストの気化潜熱を利用してさらに有効な冷却効果が得られる。しかも、請求項５にかかる発明は、放射状の複数本の第１長溝および第２長溝から形成されている冷却エア通路により、冷却エアが鉄心の内部およびその鉄心の内周とロータの外周との隙間を通ってその鉄心の内部およびロータを冷却することができるので、ステータの内周側およびロータを冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られる。
【００２８】
さらにまた、請求項６にかかる発明は、鉄心に設けられている冷却オイル通路の複数本の溝の開口縁と、同じく鉄心に設けられている冷却エア通路の複数本の第１長溝の開口縁とがそれぞれ一致している、ことを特徴とする。
【００２９】
この結果、請求項６にかかる発明は、鉄心の冷却オイル通路の複数本の溝の開口縁と、鉄心の冷却エア通路の複数本の第１長溝の開口縁とを、一致させることができるので、多数枚の薄鋼板を積層してなる鉄心を構成する際に、その鉄心の開口縁以外の外周（外縁）において溶接を施すことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる発電機における冷却構造の実施の形態の１例を図１〜図１２を参照して説明する。なお、この実施の形態によりこの発電機における冷却構造が限定されるものではない。
【００３１】
（実施の形態の構成の説明）
図１〜図９は、この発明にかかる発電機における冷却構造の実施の形態を示す。図中、図１３〜図１５と同符号は、同一のものを示す。
【００３２】
ケーシング２の一端部（図１中、左端部）の上部には冷却オイル入口２６が、一方、ケーシング２の他端部（図１中、右端部）の下部には冷却オイル出口２７がそれぞれ設けられている。また、このケーシング２の両端部内周面には、前記冷却オイル入口２６と前記冷却オイル出口２７とにそれぞれ連通する２本の環状冷却オイル通路４１が設けられている。なお、図４および図８に示すように、前記冷却オイル入口２６および冷却オイル出口２７には、冷却オイル供給管４５および冷却オイル排出管４６が接続されている。
【００３３】
一方、鉄心７には、その鉄心７の内部を通り、かつ、前記冷却オイル入口２６と前記冷却オイル出口２７との間を連通する冷却オイル通路２８が設けられている。なお、この冷却オイル入口２６、冷却オイル出口２７、冷却オイル通路２８、環状冷却オイル通路４１は、図１３〜図１５に示した前記冷却オイル入口９、前記冷却オイル出口１０、前記冷却オイル通路１１と別個のものである。
【００３４】
前記ケーシング２の中間部と両端部とには、冷却エア入口２９（図６、図７、図９参照）と２個の冷却エア出口３０（図１参照）とがそれぞれ設けられている。また、このケーシング２の中間部内周面には、前記冷却エア入口２９に連通する環状冷却エア通路４２が設けられている。前記ケーシング２の両端部の２個の冷却エア出口３０は、コイル８のエンドを収納する空間４４と連通する。なお、前記冷却エア入口２９および冷却エア出口３０には、冷却エア供給管（図示せず）および冷却エア排出管（図示せず）が接続されている。
【００３５】
一方、鉄心７には、その鉄心７の内部を通り、かつ、鉄心７の内周とロータ４の外周との隙間５を経て前記冷却エア入口２９と前記冷却エア出口３０との間を連通する冷却エア通路３１が設けられている。
【００３６】
前記冷却オイル通路２８および前記冷却エア通路３１は、３種類の透孔１５、３３、３４およびまたは４種類の長溝１６、３２、３５、４３がプレス加工で設けられた５種類の薄鋼板３６、３７、３８、３９、４０を組み合わせることにより、形成されている。
【００３７】
すなわち、第１薄鋼板３６は、図３に示すように、すなわち、図１３〜図１５に示した前記鉄心７と同様に、中央に設けられた円形の透孔１５と、その透孔１５から放射状に設けられた複数個の長溝１６とがプレス加工により設けられてなる。この第１薄鋼板３６は、両端のエンドプレート用である。
【００３８】
第２薄鋼板３７は、図４および図８に示すように、中央に設けられた円形の透孔１５と、その透孔１５から放射状に設けられた複数個の長溝１６と、外縁から放射状に設けられた複数個の長溝３２とがプレス加工により設けられてなる。この第２薄鋼板３７は、径方向の冷却オイル通路２８形成用である。なお、この図４および図８においては、前記長溝３２に連通する小円形の透孔３３が３個図示されている。
【００３９】
第３薄鋼板３８は、図５に示すように、中央に設けられた円形の透孔１５と、その透孔１５から放射状に設けられた複数個の長溝１６と、ほぼ中間に前記長溝３２の底部に対応して設けられた複数個の小円形の透孔３３とがプレス加工により設けられてなる。この第３薄鋼板３８は、軸方向の冷却オイル通路２８形成用である。
【００４０】
第４薄鋼板３９は、図６に示すように、中央に設けられた大円形の透孔３４と、その透孔３４から放射状に設けられた複数個の長溝３５と、ほぼ中間に前記長溝３５と長溝３５との間に設けられた複数個の小円形の透孔３３とがプレス加工により設けられてなる。この第４薄鋼板３９は、軸方向の冷却オイル通路２８形成用および径方向の冷却エア通路３１形成用である。なお、この図６においては、前記長溝３５に連通する長溝４３が３個図示されている。
【００４１】
第５薄鋼板４０は、図７に示すように、中央に設けられた円形の透孔１５と、その透孔１５から放射状に設けられた複数個の長溝１６と、ほぼ中間に設けられた複数個の小円形の透孔３３と、外縁から斜め放射状に設けられた複数個の長溝４３とがプレス加工により設けられてなる。この第５薄鋼板４０は、軸方向の冷却オイル通路２８形成用および径方向の冷却エア通路３１形成用である。なお、この図７においては、前記透孔３３に連通する前記長溝３２が３個図示されている。
【００４２】
このように、前記冷却オイル通路２８は、前記第２薄鋼板３７の長溝３２と、前記第３薄鋼板３８、前記第４薄鋼板３９、前記第５薄鋼板４０の透孔３３とにより形成されている。また、前記冷却エア通路３１は、前記第４薄鋼板３９の透孔３４および長溝３５と、前記第５薄鋼板４０の長溝４３とにより形成されている。さらに、前記鉄心７は、図１および図２に示すように、前記第１〜第５薄鋼板３６〜４０を多数枚積層してなる。なお、前記第５薄鋼板４０を所定枚数積層することにより、特許請求の範囲に記載の第１群の薄鋼板を構成する。また、前記第４薄鋼板３９を所定枚数積層することにより、特許請求の範囲に記載の前記第１群の薄鋼板と別個の第２群の薄鋼板を構成する。
【００４３】
（実施の形態の作用の説明）
この実施の形態にかかる発電機における冷却構造は、以上の如き構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００４４】
まず、冷却オイル（図１および図２中、実線矢印にて示す）を冷却オイル供給管４５を経て冷却オイル入口２６に供給する。すると、冷却オイルは、ケーシング２の環状冷却オイル通路４１（図１および図２中の左側）を経て、鉄心７の内部の冷却オイル通路２８（すなわち、第２薄鋼板３７の長溝３２と、第３薄鋼板３８および第４薄鋼板３９および第５薄鋼板４０のそれぞれの透孔３３とからなる冷却オイル通路２８）を通ってその鉄心７の内部を冷却する。この鉄心７の内部を冷却した冷却オイルは、ケーシング２の環状冷却オイル通路４１（図１および図２中の右側）を経て、冷却オイル出口２７から冷却オイル排出管４６に排出される。
【００４５】
また、冷却エア（図１および図２中、破線矢印にて示す）を冷却エア供給管を経て冷却エア入口２９に供給する。すると、冷却エアは、ケーシング２の環状冷却エア通路４２を経て、鉄心７の内部の冷却エア通路３１（すなわち、第４薄鋼板３９の透孔３４および長溝３５と、第５薄鋼板４０の長溝４３とからなる冷却エア通路３１）を通ってその鉄心７の内部を冷却する。また、この冷却エアは、鉄心７の内周とロータ４の外周との隙間５を通ってその鉄心７の内部およびロータ４を冷却する。この鉄心７の内部およびロータ４を冷却した冷却エアは、ケーシング２の空間４４を経て、冷却エア出口３０から冷却エア排出管に排出される。
【００４６】
さらに、冷却オイル通路２８中から冷却エア通路３１中に冷却オイルをスプレーする。すると、その冷却オイルのミストの気化潜熱により、前記冷却エアと同様に、鉄心７の内部およびロータ４を冷却する。その鉄心７の内部およびロータ４を冷却した冷却オイルミストは、冷却エアと共に、ケーシング２の空間４４を経て、冷却エア出口３０から冷却エア排出管に排出される。
【００４７】
なお、他の冷却オイル(図１中、一点鎖線にて示す)の流れおよび潤滑油（図１中、二点鎖線にて示す）の流れは、前記図１４および図１５において、説明したので、ここでは省略する。
【００４８】
（実施の形態の効果の説明）
この実施の形態にかかる発電機における冷却構造は、以上の如き構成からなるので、下記の効果を達成することができる。すなわち、この実施の形態の冷却構造は、冷却オイルが鉄心７の内部の冷却オイル通路２８を通ってその鉄心７の内部を冷却することができる。このために、ステータ６の内周側およびロータ４を冷却することができ、有効な冷却効果が得られることとなる。たとえば、冷却オイルのみの冷却の場合、ロータ４およびステータ６の温度を約１４０°Ｃ以下に冷却することが可能である。また、ロータ４およびステータ６の温度が約１４０°Ｃ以下となるので、エンジンオイルを使用する冷却オイルにおいては、なんら問題がない。
【００４９】
また、この実施の形態の冷却構造は、冷却エアが鉄心７の内部の冷却エア通路３１およびその鉄心７の内周とロータ４の外周との隙間５を通ってその鉄心７の内部およびロータ４を冷却することができる。このために、ステータ６の内周側およびロータ４を冷却することができ、有効な冷却効果が得られることとなる。たとえば、冷却エアのみの冷却の場合、ロータ４およびステータ６の温度を約１４０°Ｃ以下に冷却することが可能である。
【００５０】
さらに、この実施の形態の冷却構造は、冷却エアにより、ロータ４の外周を冷却するので、冷却オイルでロータ４の外周を冷却する場合と比較して、冷却オイルがロータ４の遠心力によりロータ４の外周に入り難く、冷却オイル通路が侵食される可能性などがない。また、冷却オイルと比較して、ロータ４の回転が冷却オイルの撹拌でロスし、ロータ４の回転抵抗が大となるなどの虞がない。
【００５１】
さらにまた、この実施の形態の冷却構造は、冷却オイル通路２８中から冷却エア通路３１中に冷却オイルをスプレーすることにより、冷却オイルのミストの気化潜熱を利用してさらに有効な冷却効果が得られることとなる。たとえば、冷却オイルのミストによる冷却の場合、ロータ４およびステータ６の温度を約１２０°Ｃ以下に冷却することが可能である。
【００５２】
さらにまた、この実施の形態の冷却構造は、種類の透孔１５、３３、３４およびまたは４種類の長溝１６、３２、３５、４３がプレス加工で設けられた５種類の薄鋼板３６、３７、３８、３９、４０を組み合わせることによって、冷却オイル通路２８および冷却エア通路３１が形成されるものである。この結果、簡単なプレス加工により、冷却オイル通路２８および冷却エア通路３１を簡単に形成することができる。
【００５３】
特に、この実施の形態の冷却構造は、第２薄鋼板３７において、冷却オイル通路２８の形成用の長溝３２が径方向に設けられていても、第５薄鋼板４０において、冷却エア通路３１の形成用の長溝４３が斜めに設けられている。このために、図７に示すように、第２薄鋼板３７の長溝３２の開口縁と、第５薄鋼板４０の長溝４３の開口縁とを一致させることができる。これにより、多数枚の第１〜第５薄鋼板３６〜４０を積層してなる鉄心７を構成する際に、その鉄心７の外周において、溶接４７（図７中、太線にて示す）を施すことができる。
【００５４】
（実施の形態の変形例）
図１０〜図１２は、冷却オイル通路の変形例を示した一部断面説明図である。図１０に示す冷却オイル通路４８は、直行する前記冷却オイル通路２８に対して、蛇行するものである。また、図１１に示す冷却オイル通路は、直交する冷却オイル通路２８にフィン状の冷却オイル通路４９を設けたものである。さらに、図１２に示す冷却オイル通路５０は、螺旋状のものである。
【００５５】
なお、前記実施の形態においては、冷却オイル通路２８と冷却エア通路３１とを設けたものであるが、この発明においては、冷却エア通路３１のみ設けたものであっても良い。
【００５６】
また、この発明においては、冷却オイル通路２８、４８、４９、５０、冷却エア通路３１の形状を特に限定しない。たとえば、冷却エア通路３１において、図３中の破線にて示すように、冷却エア通路用の長溝５１を、長溝１６の間を通るように、かつ、鉄心７（薄鋼板）の内縁から外縁に径方向に設けても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上から明らかなように、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項１）は、放射状の複数本の第１長溝および第２長溝から形成されている冷却エア通路により、冷却エアが鉄心の内部およびその鉄心の内周とロータの外周との隙間を通ってその鉄心の内部およびロータを冷却することができるので、ステータの内周側およびロータを冷却することができ、有効な冷却効果が得られる。
【００５８】
また、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項１）は、冷却エアにより、ロータの外周を冷却するので、冷却オイルでロータの外周を冷却する場合と比較して、冷却オイルがロータの遠心力によりロータの外周に入り難く、冷却オイル通路が侵食される可能性などがない。また、冷却オイルと比較して、ロータの回転が冷却オイルの撹拌でロスし、ロータの回転抵抗が大となるなどの虞がない。
【００５９】
また、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項２）は、鉄心の内部を通る冷却オイル通路により、冷却オイルが鉄心の内部を通ってその鉄心の内部を冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られる。しかも、それぞれ隣接している冷却オイル通路の複数個の透孔中から冷却エア通路の複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方中に、冷却オイルをスプレーすることができるので、冷却オイルのミストの気化潜熱を利用してさらに有効な冷却効果が得られる。
【００６０】
さらに、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項３）は、鉄心の内部を通る冷却オイル通路により、冷却オイルが鉄心の内部を通ってその鉄心の内部を冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られる。しかも、鉄心の冷却オイル通路の複数本の溝の開口縁と、鉄心の冷却エア通路の複数本の第１長溝の開口縁とを、一致させることができるので、多数枚の薄鋼板を積層してなる鉄心を構成する際に、その鉄心の開口縁以外の外周（外縁）において溶接を施すことができる。
【００６１】
さらにまた、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項４）は、それぞれ隣接している冷却オイル通路中から冷却エア通路中に、冷却オイルをスプレーすることができるので、冷却オイルのミストの気化潜熱を利用してさらに有効な冷却効果が得られることとなる。
【００６２】
また、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項４）は、鉄心の内部を通る冷却オイル通路により、冷却オイルが鉄心の内部を通ってその鉄心の内部を冷却することができる。しかも、前記冷却エア通路により、冷却エアが鉄心の内部およびその鉄心の内周とロータの外周との隙間を通ってその鉄心の内部およびロータを冷却することができる。このために、ステータの内周側およびロータを冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られることとなる。
【００６３】
さらに、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項４）は、冷却エアにより、ロータの外周を冷却するので、冷却オイルでロータの外周を冷却する場合と比較して、冷却オイルがロータの遠心力により、ロータの外周に入り難く、冷却オイル通路が侵食される可能性などがない。また、冷却オイルと比較して、ロータの回転が冷却オイルを撹拌してロスし、ロータの回転抵抗が大となるなどの虞がない。
【００６４】
さらにまた、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項５）は、それぞれ隣接している冷却オイル通路の複数個の透孔中から冷却エア通路の複数本の第１長溝第２長溝のうち少なくともいずれか一方中に、冷却オイルを確実にスプレーすることができるので、冷却オイルのミストの気化潜熱を利用してさらに有効な冷却効果が得られる。しかも、放射状の複数本の第１長溝および第２長溝から形成されている冷却エア通路により、冷却エアが鉄心の内部およびその鉄心の内周とロータの外周との隙間を通ってその鉄心の内部およびロータを冷却することができるので、ステータの内周側およびロータを冷却することができ、さらに有効な冷却効果が得られる。
【００６５】
さらにまた、この発明にかかる発電機における冷却構造（請求項６）は、鉄心の冷却オイル通路の複数本の溝の開口縁と、鉄心の冷却エア通路の複数本の第１長溝の開口縁とを、一致させることができるので、多数枚の薄鋼板を積層してなる鉄心を構成する際に、その鉄心の開口縁以外の外周（外縁）において溶接を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の発電機における冷却構造の実施の形態の１例を示す縦断面図である。
【図２】  冷却オイルおよび冷却エアの流れを示す冷却オイル通路および冷却エア通路の説明図である。
【図３】  図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】  図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】  図２におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】  図２におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】  図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】  図２におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】  図６および図７におけるＩＸ−ＩＸ線矢視図である。
【図１０】  蛇行状の冷却オイル通路を示す一部断面説明図である。
【図１１】  フィン状の冷却オイル通路を示す一部断面説明図である。
【図１２】  螺旋状の冷却オイル通路を示す一部断面説明図である。
【図１３】  原動機が小型ガスタービンとした発電機を示す説明図である。
【図１４】  従来の発電機における冷却構造を示す縦断面図である。
【図１５】  図１４におけるＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【符号の説明】
１  発電機
２  ケーシング
３  軸受
４  ロータ
５  隙間
６  ステータ
７  鉄心
８  コイル
９  冷却オイル入口
１０  冷却オイル出口
１１  冷却オイル通路
１２  潤滑オイル入口
１３  潤滑オイル出口
１４  潤滑オイル通路
１５  透孔
１６  長溝
１７  小型ガスタービン
１８  ケーシング
１９  高速軸受
２０  回転軸
２１  コンプレッサ側インペラ
２２  タービン側ホイール
２３  燃焼器
２４  再生熱交換器
２５  カップリング
２６  冷却オイル入口
２７  冷却オイル出口
２８  冷却オイル通路
２９  冷却エア入口
３０  冷却エア出口
３１  冷却エア通路
３２  長溝
３３  透孔
３４  透孔
３５  長溝
３６  第１薄鋼板
３７  第２薄鋼板
３８  第３薄鋼板
３９  第４薄鋼板
４０  第５薄鋼板
４１  環状冷却オイル通路
４２  環状冷却エア通路
４３  長溝
４４  空間
４５  冷却オイル供給管
４６  冷却オイル排出管
４７  溶接
４８  蛇行状の冷却オイル通路
４９  フィン状の冷却オイル通路
５０  螺旋状の冷却オイル通路
５１  長溝
【図１】
0003806303.tif 000002
【図２】
0003806303.tif 000003
【図３】
0003806303.tif 000004
【図４】
0003806303.tif 000005
【図５】
0003806303.tif 000006
【図６】
0003806303.tif 000007
【図７】
0003806303.tif 000008
【図８】
0003806303.tif 000009
【図９】
0003806303.tif 000010
【図１０】
0003806303.tif 000011
【図１１】
0003806303.tif 000012
【図１２】
0003806303.tif 000013
【図１３】
0003806303.tif 000014
【図１４】
0003806303.tif 000015
【図１５】
0003806303.tif 000016