(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、該固定子と対向して回転する回転子と、該回転子と回転する回転軸と、該回転軸の端部付近に設けられたファンと、前記固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、前記回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、該回転子通風ダクトに通じる入口部とを有し、前記回転子通風ダクト及び固定子通風ダクトを通った気体は、前記ファンにより付勢されて前記固定子の端部を通った後に冷却器に導かれるものであって、更に、前記冷却器を通過した気体を前記ファンを通らずに前記入口部に導く第１の通風路を有し、前記回転子とファンの間の通風路、或いは前記固定子とファンの間の通風路に、前記冷却器とは異なる別の冷却器を配置し、かつ、前記冷却器を通った空気の一部は前記固定子通風ダクトに導かれ、前記別の冷却器を通った空気の一部は前記回転子と固定子の間の間隙に導かれることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１において、前記回転子及び固定子は枠体の内部に納められ、前記冷却器は前記枠体の外部に設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１において、前記回転子は、鉄心に巻回された巻線と、前記巻線の端部を保持するリテイニングを有し、該リテイニングの外側に隣接して前記ファンが配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１において、前記第１の通風路における入口部分の近傍に通風改善装置を設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項４において、前記通風改善装置は、気体に旋回運動を付与するものであることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
固定子と、該固定子と対向して回転する回転子と、該回転子と回転する回転軸と、該回転軸の端部付近に設けられたファンと、第１の冷却器と、該第１の冷却器から前記回転軸の軸方向延長線上に設けられた第２の冷却器と、前記回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、前記固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、前記回転子通風ダクトに連通する入口部とを有し、前記回転子通風ダクトを通過した気体は前記固定子通風ダクトに導かれ、該固定子通風ダクトを通過した気体は前記第１の冷却器に導かれ、該第１の冷却器を通過した空気は前記固定子端部を通って前記第２の冷却器に導かれ、該第２の冷却器を通過した空気の一部は、前記ファンを通らずに前記回転子通風ダクトの入口部に導かれることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６において、前記固定子通風ダクトと異なる第２の固定子通風ダクトと、前記第１の冷却器の軸方向延長線上に設けられ、かつ、前記第２の冷却器と異なる第３の冷却器を有し、前記第２の固定子通風ダクトを通った気体は、前記第３の冷却器に導かれることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項７において、前記第２の冷却器は互いに回転軸方向延長線上に設けられた２つの冷却器からなり、前記第１の冷却器を通過した気体は一方の冷却器に、前記第３の冷却器を通過した気体は他方の冷却器に導かれることを特徴とする回転電機。
【請求項９】
固定子と、該固定子と対向して回転する回転子と、該回転子と回転する回転軸と、該回転軸の端部付近に設けられたファンと、前記回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、前記固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、前記回転子通風ダクトに連通する入口部とを有し、前記ファンで付勢された気体は前記固定子端部を通過し、更に、前記固定子の端部を通過した気体は冷却器を通過し、該冷却器を通過した気体は前記ファンを通らずに前記回転子通風ダクトに導かれ、該回転子通風ダクトを通過した気体は前記固定子通風ダクトに導かれ、該固定子通風ダクトを通過した気体は前記冷却器とは異なる別の冷却器に導かれ、該別の冷却器を通過した空気は前記ファンに導かれることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
第１の冷却器及び第２の冷却器を有する回転電機であって、固定子と、該固定子と対向して回転する回転子と、該回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトとを有し、前記固定子の端部を冷却した気体を前記第２の冷却器に導く第１の通風路と、前記第２の冷却器を通った気体を固定子通風ダクトに導く第２の通風路を有し、前記第２の通風路は、前記第１の冷却器の周方向外側を通って前記回転子通風ダクトに導かれることを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
第１の冷却器及び第２の冷却器を有する回転電機であって、固定子と、該固定子と対向して回転する回転子と、該回転子を回転する回転軸と、該回転軸に設けられたファンと、前記固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、前記回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトとを有し、前記固定子の端部を冷却した気体を前記第２の冷却器に導く第１の通風路と、前記固定子通風ダクトを通った気体を前記第１の冷却器に導く第２の通風路と、前記第２の冷却器で冷却された気体をファンを通らずに前記回転子通風ダクトに導く第３の通風路を有し、前記第１の通風路と第２の通風路は、互いに交差してい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
本発明は、回転電機に係り、特に冷却媒体が流れる通風路に冷却器を設置した回転電機に関するものである。
背景技術
回転電機は、固定子に対向させて回転子を回転させるものである。この固定子及び回転子は鉄損或いは銅損等のため熱源となり高熱を発生する。機内の温度上昇を抑制するため、一般に、冷却媒体として空気等の気体が多く用いられる。空気等の気体冷却媒体を用いる場合、固定子及び回転子のそれぞれについて、径あるいは軸方向に貫通したダクトを設ける。そして、回転軸の端部にファンを設け、このファンの付勢力により、空気等の気体冷却媒体を流通させることにより、固定子及び回転子を冷却する。
空気を用いて固定子及び回転子を冷却する技術としては、例えば特開平１０−１５０７４０号公報及び特開２０００−１２５５１１号公報に記載のものが知られている。この技術によると、固定子を貫通して流通するダクト、及び、回転子を貫通して流通するダクトを通った空気の両方は、回転軸端部に設けられたファンの手前で合流する。そして、この合流した空気は、ファンの回転力により、付勢され、分岐される。分岐された一方の冷却空気は固定子に導かれ、分岐された他方の冷却空気は回転子に導かれる。
なお、特開平１０−１５０７４０号公報に記載の技術では、合流した空気は比較的に大きな冷却器で冷却される。そして、この比較的に大きな冷却器で冷却された後、分岐され、分岐された一方の冷却空気は固定子に導かれ、分岐された他方の冷却空気は回転子に導かれる。また、特開２０００−１２５５１１号公報に記載の技術では、合流した空気はまず分岐される、そして、その分岐された空気はそれぞれ異なった冷却器に導かれて別個に冷却される。分岐された一方は固定子及び巻線端部に導かれ、分岐された他方は回転子に導かれる。
発明の開示
上記の従来の技術では、十分な冷却ができなかった。具体的には、分岐された一方の冷却空気が固定子に導かれ、分岐された他方の空気が回転子に導かれるため、ファンを通ることによって空気自体が温度上昇した後に回転子に導かれるため、回転子の冷却が不十分となっていた。あるいは、ファンを逆方向に取り付け、冷却器を通った後の空気を固定子及び回転子に導入する技術も存在したが、この場合には固定子巻線端部にもっとも温度の高い冷却風が集中するとともに、該固定子巻線端部への冷却空気の供給が不充分であり、冷却が不充分であるとともに、構造的に見て複雑であり、装置全体が大型となっていた。
本発明の目的は、上記問題点の少なくとも１つを解消した回転電機を提供することに有る。
上記目的を達成するために、本発明では、固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、回転子通風ダクトに通じる入口部と、前記回転子通風ダクトを通ってから前記固定子通風ダクトを通過した気体を前記入口部に導く第１の通風路と、ファンに吸引される気体と前記入口部に導かれる気体とが混合しないようにファン近傍で隔てられており、前記ファンで昇圧された気体は前記第１の通風路を通って隔てられた入口部側に導かれ、前記回転子通風ダクトを通ってから前記固定子通風ダクトを通過した気体は冷却器で冷却されてから第１の通風路に導かれるように構成した。
或いは固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、該回転子通風ダクトに通じる入口部と、前記固定子通風ダクトと回転子通風ダクトの両方を通過した気体を前記入口部に導く第１の通風路と、ファンに吸引される気体と前記入口部に導かれる気体とが混合しないように前記ファン近傍で隔てられており、前記ファンで昇圧された気体は前記第１の通風路を通って隔てられた入口部側に導かれ、前記固定子通風ダクトと回転子通風ダクトの両方を通過した気体は冷却器で冷却されてから前記第１の通風路に導かれるように構成した。
或いは、固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、前記固定子通風ダクト或いは回転子通風ダクトの一方を少なくとも通過して混合した気体を入口部に導く第１の通風路と、ファンに吸引される気体と前記入口部に導かれる気体とが混合しないように前記ファン近傍で隔てられており、前記ファンで昇圧された気体は前記第１の通風路を通って隔てられた入口部側に導かれ、混合した気体は冷却器で冷却されてから前記第１の通風路に導かれるように構成した。
或いは、固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、前記固定子通風ダクトを通過した気体と前記回転子通風ダクトを通過した気体が共通で導かれる第１の通風路と、前記回転子通風ダクトに通じる入口部を有し、ファンの排気側から入口部に至る通風路に冷却器を配置し、前記ファンに吸引される気体と前記入口部に導かれる気体とが混合しないように前記ファン近傍で隔てられており、前記ファンで昇圧された気体は前記第１の通風路を通って隔てられた入口部側に導かれ、前記回転子通風ダクトを通った気体は前記固定子通風ダクトを通るように構成した。
或いは、回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトを有し、ファンで付勢された気体は固定子の端部を通過し、さらに、該固定子の端部を通過した気体は冷却器を通過し、前記ファンに吸引される気体と入口部に導かれる気体とが混合しないようにファン近傍で隔てられており、前記冷却器を通過した気体は隔てられた入口部側に導かれるように構成した。
或いは、固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、ファンの径方向内側に設けられ回転軸と回転する通風孔を有し、該通風孔は前記回転子通風ダクトに連通し、ファンで昇圧された冷却媒体は冷却器で冷却されてからファンの径方向内側に設けられた通風孔に導かれるように構成した。
或いは、固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、回転子の内部に設けられた回転子通風ダクトと、ファンの径方向内側に設けられ回転軸と回転する通風孔を有し、前記ファン下流側の圧力と前記通風孔の圧力の差圧は２ｋＰａより大きいように構成した。
上記目的を達成するために、本発明では、固定子の内部に設けられた固定子通風ダクトと、回転子に設けられた回転子通風ダクトと、回転子通風ダクトに通じる入口部と、回転子通風ダクトを通ってから固定子通風ダクトを通過した気体をファンを通らずに入口部に導く第１の通風路を有し、回転子通風ダクトを通ってから前記固定子通風ダクトを通過した気体は冷却器で冷却されてから第１の通風路に導かれるように構成した。
或いは、回転子通風ダクトに連通する入口部を有し、回転子通風ダクトを通過した気体は固定子通風ダクトに導かれ、固定子通風ダクトを通過した気体は第１の冷却器に導かれ、第１の冷却器を通過した空気は第２の冷却器に導かれ、第２の冷却器を通過した空気はファンを通らずに入口部に導かれるように構成した。
或いは、固定子通風ダクトを通過した気体と回転子通風ダクトを通過した気体が共通で導かれる第１の通風路と、回転子通風ダクトに通じる入口部を有し、ファンの排気側から入口部に至る通風路に冷却器を配置し、第１の通風路を通った気体はファンを通らずに入口部に導かれ、回転子通風ダクトを通った気体は固定子通風ダクトを通るように構成した。
或いは、ファンで付勢された気体は固定子の端部を通過し、さらに、端部を通過した気体は冷却器を通過し、冷却器を通過した気体はファンを通らずに回転子通風ダクトに導かれるように構成した。
或いは、固定子の端部を冷却した気体を第１の冷却器に導く第１の通風路と、第１の冷却器で冷却された気体を回転子通風ダクトに導く第２の通風路と、回転子通風路を通った気体を固定子通風路に導く第３の通風路と、固定子通風路を通った気体を第２の冷却器に導く第４の通風路と、第２の冷却器で冷却された気体を再び回転子通風ダクトに導く第４の通風路を有するように構成した。
或いは、固定子の端部を冷却した気体を第１の冷却器に導く第１の通風路と、第１の冷却器を通った気体を固定子通風ダクトに導く第２の通風路を有し、第２の通風路は第１の冷却器の周方向外側を通って回転子通風ダクトに導かれるように構成した。
或いは、固定子の端部を冷却した気体を第１の冷却器に導く第１の通風路と、固定子通風ダクトを通った気体を第２の冷却器に導く第２の通風路と、第１の冷却器で冷却された気体をファンを通らずに回転子通風ダクトに導く第３の通風路を有し、第１の通風路と第２の通風路は、互いに、交差するように構成した。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の第１の実施の形態であるタービン発電機に係る全体図を図面に基づいて説明する。
第１図は、タービン発電機の全体図である。
図示のように、固定子枠１内に固定子鉄心２と回転子鉄心６があり、固定子鉄心２の部分は軸方向に複数の通風区間に仕切り、内径側から外径側に通風する６１，６３のような通風路と外径側から内径側に通風する６２，６４のような通風路が存在する。固定子鉄心２の外周側には冷却媒体を冷却するための冷却器４１，４２等が存在する。固定子枠１の外部に設けた通風ダクト１３は冷却器４２，４４等の出口から回転子に到る通風路を形成し、端部より、回転子に冷却媒体（好ましくは、空気）を導入する。ここで通風ダクト端部１４は静止しており、回転体である回転軸７，ファン１０，ファン１０を固定するファンリング１５等との間のギャップには、風漏れを低減するためのシール構造を有する。固定子枠にはさらに、ファン１０から排出された冷却媒体を冷却器４２，４３等に導く通風ダクト８０、及び冷却器４１，４３等から排出された冷却風をファン１０に導く通風ダクト９０を有する。
このうち通風ダクト８０は冷却器で冷却した冷却媒体を、ファン等の熱源を経由することなく回転子入口に導入する。通風ダクト８０内の冷却媒体は、ファンにより、すでに付勢されており、回転子出口部つまり、回転子鉄心６と固定子鉄心２の間のエアギャップ５と同等の圧力になっているため、回転子鉄心６の回転に起因する遠心力によって回転子入口から出口まで流れ、回転子各部を冷却する。ここで、回転子に突入する冷却媒体は冷却器４２，４４等を通った後にはファン等の熱源を通っていないため、十分に温度の低いままで回転子入口部まで到達できる。
一方通風ダクト９０は、冷却媒体を冷却器で冷却した後に、該冷却媒体を付勢するためのファンまで導入する。この構造では、ファンを通ることによって乱れが大きくなった冷却媒体が、ファン以外の熱源による温度上昇の影響を受けずに固定子端部に衝突することになり、該固定子端部を効果的に冷却することができる。
第２図は第１の実施の形態であるタービン発電機の通風構造を示す。図示のように、固定子枠１があり、その内部に固定子鉄心２を設けている。固定子鉄心２は円筒形状のものであり、その内周面側には軸方向に連続したスロットを複数形成し、固定子巻線３を収納している。固定子鉄心２には径方向に連続した通風ダクト４を軸方向に複数設けている。
固定子鉄心２の内周部にはエアギャップ５を介して回転子鉄心６を設けている。回転子鉄心６には回転子鉄心６と一体形成した回転軸７を設けている。回転軸７は回転子鉄心６の両側端面の中心部から軸方向に延び、固定子枠１の両端を塞ぐエンドブラケット８の内周部に設けられた軸受装置によって支持される。回転子鉄心６の外周面側には軸方向に連続したスロットを複数形成し、回転子巻線を収納している。回転子巻線の両端部はリテイニングリング９によって固定している。回転子鉄心６には、径方向に連続した通風ダクト５０を軸方向に複数設けている。回転軸７の端部にはファン１０を設けている。また、ファン１０を固定するためのファンリング１５を設け、ファンリング１５からリテイニングリング９下を通り、回転子鉄心６に至る通風路１６，２１を設けている。リテイニングリング９の軸端側には通風路２２の冷媒と回転子外部の通風路２１の冷媒が干渉しないよう、カバー１７を設けている。なお、通風構造は軸方向中央線１２に線対称に構成する。ファン１０は回転軸７と共に回転し、機内に封入されている空気や水素ガス等の冷却媒体を機内に流通させる。機内には冷却媒体を流通させる通風路２０，２２，２３等を形成し、その途中に冷却媒体を冷却する冷却器４１，４２等を設置している。
また、固定子鉄心２の部分は軸方向に複数の通風区間に仕切り、内径側から外径側に通風する６１，６２，６４のような通風路と外径側から内径側に通風する６３のような通風路が存在する。固定子枠１の外部に設けた通風ダクト１３は冷却器４２の出口から回転子に到る通風路を形成し、端部より、回転子に冷却媒体を導入する。ここで通風ダクト端部１４は静止しており、回転体である回転軸７，ファン１０，ファンリング１５等との間のギャップには、風漏れを低減するためのシール構造を有する。
第８図に回転子７の入口付近の詳細図を示す。なお、第８図には▲１▼〜
0003832434.tif 000002
詳細は後述する。冷却器４２を出た冷却媒体は、通風路２４を介して回転子７に至る。ここで、第８図中の斜線が付されているファン１０，ファンリング１５，カバー１０７，リティニングリング９及び回転子コイル１０３は回転子７の構造物であり回転子７と共に回転する。一方、ファン側エアシール１０６及び軸端側エアシール１０１は固定子２側の構造である。回転子７の入口▲５▼付近では、ファン側エアシール１０６及び軸端側エアシール１０１と、ファンリング１５と回転子７の間のギャップを適度に保ち風漏れを塞ぐシール構造をなす。回転子７は軸方向に移動するので、軸方向への動きを許容するような構造となっている。ファンリング１５はファン１０を固定するためのもので、冷却媒体を通過させるための通風孔１０２を持つ。ファンリング１５の詳細がＡ−Ａ′断面として第９図に示されている。ファンリング１５の外側部分にはファン１０が軸中心で等間隔に形成されており、また、内側部分には通風孔１０２が軸中心で等間隔に形成されている。
第８図においてファンリング１５に設けた通風孔１０２を通った冷却媒体は、回転子７の内部▲６▼に至る。ここで、カバー１０７は回転子側の通風路と固定子２側の通風路を分離するためのものであり、ファンリング１５とリティニングリング９の間をつなぐか、あるいは微妙なギャップを介して保持される構造物となっている。符号▲６▼を通った冷却風は、回転子コイル１０３の下部を通り▲７▼，▲８▼を経由して軸方向中心へ向かう。なお、回転子７は軸受１０５（他方側にも配置、他方側図示省略）に支承されて回転する。
本実施の形態での回転子に至る通風冷却路をさらに説明する。すなわち、通風冷却路を次のように構成している。
冷却器４１の出口からファン１０に至る通風路２０（ファン１０前部分の圧力▲１▼），ファン１０の排気側（ファン１０の排気後部分の圧力▲２▼）から固定子コイル３の軸端部を通り、第２の冷却器４２に至る通風路２３（通風路２３の圧力▲３▼），第２の冷却器４２の出口（第２の冷却４２の出口の圧力▲４▼）からロータ入口に至る通風路２４，ファンリング１５を通る通風路１６（ファンリング１５の前の部分の圧力▲５▼，後の部分の圧力▲６▼）とカバー１７及びリテイニングリング９の下を通り、回転子鉄心６に至る通風路２１、さらには径方向に抜ける通風路５１，６１（通風路５１の前の部分の圧力▲７▼，通風路５１内の部分の圧力▲８▼）を通って固定子外径側の通風路２０に至り（通風ダクト４の圧力▲９▼，エアギャッ
0003832434.tif 000003
としては５１，６１について説明したが、他に５２，６２あるいは５４，６４等の通風路を通る場合もあるし、通風路５３からエアギャップ５の通風路７１，７２等を通り、その後６２，６４等を通って固定子外径側の通風路２０に至る経路もある。
尚、上記の他に回転子を通らず、固定子のみを通るループが存在する。ファン１０を通った後にエアギャップ５に向かう通風路２２及び第二の冷却器４２の出口から固定子鉄心を介してエアギャップ５に向かう通風路６３等であるが、これらは回転子から通風路５１，５２，５３，５４等を介して排出された冷媒と合流し、６１，６２，６４等の通風路を通って固定子外径側の通風路２０に至る。
ここで、冷却媒体の流れと圧力の関係を説明する。
まず、タービン発電機全体の内部における流れは固定子２側の通風抵抗でほぼ決まっており、回転子６はある決まった圧力分布の場にさらされることになる。固定子２の通風ダクト４は通気抵抗であるので、通風ダクト４を通過することによって圧力を失う。すなわち、◯０では、０ｐｕに近い（０．０１ｐｕ：但しファン１０の発生する差圧を１．０ｐｕとしている）圧力となる。さらに、冷却媒体は冷却器４１を通過する過程で圧力を失い、ファン１０の直前付近▲１▼でほぼ０ｐｕとなる。冷却器４２を通った冷却媒体の圧力▲１▼は低いが、ファン１０によって昇圧され、固定子２側の系としては最も高圧となる▲２▼（１．０ｐｕ程度）。この風は、
0003832434.tif 000004
であり、十分な通風量を得るためには、回転子７側での圧力を十分に高くする必要がある。
回転子７側の通風から見た圧力の関係を第１０図に示す。まず、ファン１０で昇圧された冷却媒体は冷却器４２を通り、▲４▼に至る。以後、通風路２４を通って▲５▼を経由した冷却媒体はファン１０下部のファンリング１５を通って回転子内部▲６▼、さらには、▲７▼に至る。▲４▼，▲５▼，▲６▼及び▲７▼を各々通過する過程で各々０．０１ｐｕ程度の圧力を失う。▲８▼に至った冷却媒体は約０．８ｐｕ程度である。回転子７内部▲８▼に到達した冷却媒体は、高速で回転している回転子７の内部の遠心力で再度１．９ｐｕ程度に昇圧される。この▲９▼での圧力が回転子を流れる冷却風の駆動力とな
0003832434.tif 000005
の差圧で冷却風量が決まる。
具体的には▲１▼〜▲２▼間での圧力は１．０ｐｕ程度なので、この差圧に応じた冷却媒体が回転子２の通風の駆動力として加えられることとなる。
0003832434.tif 000006
転子７内に流れる冷却媒体の量を大きくとれる。好ましくは、▲９▼の圧力
0003832434.tif 000007
上あるいは、６ｋＰａ以上が望ましい。
次に熱源と、冷却器，通風路の関係は以下のようになる。回転子を冷却する冷却風は通風路２０，２３，２４，１６，２１を通るが、この間には冷媒を昇圧することによって温度上昇を生じさせる熱源であるファン１０，銅損を発生する固定子巻線３の端部からなる熱源が存在する。つまり、通風路は第１の冷却器４１，熱源，第２の冷却器４２のように熱源と冷却器を交互に配置している。
次に冷却媒体の流れと冷却媒体の温度上昇について説明する。
冷却器４１を通った低温の冷却媒体はファン１０を通過する際に温度上昇し、通風路２２と通風路２３に分かれて流通する。通風路２３に向かった冷媒は固定子巻線３の端部を冷却してさらに温度上昇した後、第２の冷却器４２に向かう。第２の冷却器を通過することによって温度低減した冷却風は通風路６３と２４に分かれて流通し、通風路２４に向かった冷却風は通風路１６，２１を経由し、５１，５２，５３，５４等の通風路で回転子を冷却し、冷媒は温度上昇する。その後、通風路５１から排出した高温の冷媒は、通風路２２から来た低温の冷却媒体とエアギャップ５で合流し、通風路６１，６２等を通って固定子鉄心２と熱交換する。固定子鉄心２と熱交換し、温度上昇した冷媒は、通風路２０を通って第１のクーラ４１に戻る。
軸中央部付近では、回転子通風路５３から排出された高温の冷却媒体は通風路６３から排出された冷却と合流し、軸方向通風路７１，７２等を経由したのち、通風路５２，５４から排出された高温の冷却媒体と、合流する。この際、通風路６３から排出された冷却媒体は、固定子鉄心２と熱交換しており、温度上昇しているが、回転子通風路５２，５３，５３等から排出された冷却媒体よりは温度が低いため、回転子から排出された冷却媒体温度は合流後のほうが低くなる。この後、通風路６２，６４を通って固定子鉄心２と熱交換して温度上昇した後に冷却器４１に向かう。
以上説明した第１の実施の形態によれば、ファン１０の排気側から固定子コイル３の端部等の熱源を通過させてからさらに第２の冷却器４２で温度低減し、回転子の冷却媒体として導入する。この構造では回転子に導入する冷却媒体の温度を低くすることができるため、回転子を冷却した後の冷媒温度も必然的に低減する。回転子から排出された冷却媒体は必ず固定子の通風ダクト４を通過するため、固定子の温度低減も見込める。
第３図は第２の実施の形態であり、固定子鉄心２の部分で軸方向に２つ以上に仕切られた通風区間を設け、通風区間の固定子鉄心２の外径側に冷却器４１，４２，４３，４４等を配置し、冷却媒体が固定子鉄心の内径側から吹き出した後に冷却器４１，４３を通過する区間と、冷却媒体が固定子枠１の内周側から冷却器４２，４４を通過した後に固定子鉄心２の内径側に吹き込む区間とを有した発電機への適用例である。第２の実施の形態のようにファン１０，固定子コイル３の軸端部分等の熱源を通る通風路２３を経由した後に冷却器４２，４４等複数の通風路に分岐して固定子の外周側から内周側に向かう６２，６４等の流路を有した発電機への適用例である。この場合は、固定子の外周側から内周側に通風する区間６２，６４等からそれぞれ回転子に向かう通風路として３２，３４等のように外周から内周に向かう通風区間の数だけ設けるのが良い。複数の冷却路から並列に冷却媒体を導入するため、冷却器への負荷を分散することができる。
第４図は第３の実施の形態であるタービン発電機の通風冷却構造を示し、第２の冷却器４２を固定子枠１の外部に設けたものである。この構造では、発電機内部にファン１０，固定子コイル３の端部を通る通風路に第２の冷却器を設置しない発電機にも適用できる。
第５図は第４の実施の形態を示し、回転子へ向かう通風路２４にさらに冷却媒体を昇圧する装置１１を設けた構成を示す。回転子に向かう通風路２４，２１の冷却媒体量をさらに増加させたいときに有効である。この場合、昇圧装置１１は第２の冷却器４２の手前側である通風路２３側に設けた例を示しているが、ファン４２より回転子側の通風路２１側に設けても良い。
第６図は第５の実施の形態を示し、ファン１０をリテイニングリング９の端部に設けたものである。この場合、リテイニングリング９とファン１０の間には、ファン１０を固定するための他のリング等の介在物があっても良い。この構造では、前述のファンリング１５を省略することができるため、ファンリング１５によって生じる通風抵抗分を低減することができる。
第７図は第４の実施の形態であるタービン発電機の通風冷却構造を示し、回転子入口付近の通風路１３の、回転子部分に通風改善装置１８を設けたものである。通風改善装置１８は冷却媒体を昇圧する構造であっても良いし、通風路１６、及び２１に向かうための通風抵抗を減らす構造、すなわち冷却通路２４を直進してきた冷却媒体に旋回を設ける構造となっていても良い。さらには、前述の昇圧するための機構や、旋回を設けるための機構をファンリング１５に持たせても良い。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明によれば、温度上昇を低減できる。また、回転子内部に供給する冷却気体の風量を増加させて、効率的に、回転子を冷却することができる。また、回転子から排出された冷却媒体の通風路を変更することなく回転子に導入する冷却媒体の温度を下げることができるので、回転子，固定子にかかわらず局所的に温度の高い部分を生じることなく回転子の温度上昇を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施の形態であるタービン発電機に係る全体図であり、第２図は、本発明の第１の実施の形態であるタービン発電機の構成を示す図であり、第３図は、本発明の第２の実施の形態であるタービン発電機の構成を示す図であり、第４図は、本発明の第３の実施の形態であるタービン発電機の概観を示す図であり、第５図は、本発明の第４の実施の形態であるタービン発電機の構成を示す図であり、第６図は、本発明の第５の実施の形態であるタービン発電機の構成を示す図であり、第７図は、本発明の第６の実施の形態であるタービン発電機の構成を示す図であり、第８図は、回転子付近の流路を示す図であり、第９図は、ファンの詳細を示す図であり、第１０図は、流路に沿った圧力変化図である。
【図１】
0003832434.tif 000008
【図２】
0003832434.tif 000009
【図３】
0003832434.tif 000010
【図４】
0003832434.tif 000011
【図５】
0003832434.tif 000012
【図６】
0003832434.tif 000013
【図７】
0003832434.tif 000014
【図８】
0003832434.tif 000015
【図９】
0003832434.tif 000016
【図１０】
0003832434.tif 000017